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Photometer mit einem rotierenden Polygonspiegel Die Erfindung bezieht
sich auf Photometer mit einem rotierenden Polygonspiegel, der abwechselnd das von
einer Strahlungsquelle erzeugte Eingangs-Lichtbündel zwei verschiedenen Lichtwegen
zuführt.
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Durch Einschaltung von nur für die für das Meßmedium charakteristische
Lichtstrahlung passierbaren Mitteln in einen dieser Lichtwege wird dieser zum Meßweg
gemacht, während der andere Lichtweg durch Einschaltung von Mitteln, welche ihn
nur für Lichtstrahlung eines vorher ausgewählten, als Vergleichs- und Bezugspunkt
dienenden Wellenlängenbereichs durchlässig machen, zum Vergleichsweg wird.
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Es ist eine Vorrichtung zur Rauchüberwachung bekannt, bei welcher
ein von einer Lichtquelle erzeugtes Strahlenbündel auf einen mit seiner Teilungskante
im Brennpunkt eines Parabolspiegels angeordneten rotierenden Polygonspiegel trifft,
durch den es abwechselnd in die eine oder andere Richtung auf den Parabolspiegel
abgelenkt wird. Von diesem wird es jeweils auf einen Rückstrahler geworfen, welcher
das auftreffende Strahlenbündel in sich reflektiert, so daß es über die Spiegelfläche
des Polygonspiegels, durch welche es auf den Parabolspiegel abgelenkt worden ist,
nunmehr in Richtung der erzeugenden Strahlungsquelle reflektiert wird. Zur Zentrierung
des von der Lichtquelle erzeugten Strahlenbündels auf die Teilungskante des Polygonspiegels
dient eine Linse, hinter der ein halbdurchlässiger Spiegel so angeordnet ist, daß
an ihm das von der Teilungskante des Polygonspiegels rückwärts reflektierte Strahlenbündel
in eine von der optischen Achse abweichende Richtung reflektiert und auf den Empfänger
zentriert wird. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß die spektrale Verteilung
der Lichtintensität infolge der Wellenlängenabhängigkeit der Transparenz- und Reflexionsintensitäten
des als Lichtteiler benutzten halbdurchlässigen Spiegels nicht konstant ist, wie
dies häufig in Photometern gefordert wird. Infolge dieser Eigenschaften des halbdurchlässigen
Spiegels kann nur ein Teil der von der Lichtquelle gelieferten Energie im Meß- und
Vergleichsweg der bekannten Anordnung zur Verfügung gestellt werden, welcher im
günstigsten Fall etwa 780!0 der Eingangsenergie beträgt. Gleichzeitig wird dann
aber der Empfänger nur mit einem sehr geringen Teil dieser im Meß- und Vergleichsweg
zur Verfügung stehenden Energie beaufschlagt, nämlich mit etwa 22ovo der Eingangsenergie
oder etwa 280/( der im Meß- und Vergleichsweg zur Verfügung stehenden Energie. Dies
führt in häufigen Fällen zu der Notwendigkeit, die erzeugte Energiemasse zu
erhöhen.
Aus prinzipiellen Erwägungen heraus ist es auch bei Messungen mit der bekannten
Anordnung im optimalen Wellenlängenbereich, d. h. in dem Wellenlängenbereich, in
dem bei Einsatz eines halbdurchlässigen Spiegels mit geeigneten Transparenz- und
Reflexionskennlinien eine Aufteilung der Eingangsenergie zu jeweils 500/0 auf Transparenz
und Reflexion erfolgen kann, selbst bei Voraussetzung von an sich nicht vorhandener
verlustloser Reflexion nicht möglich, mehr als 250/0 der Eingangsenergie im Lichtweg
des Ausgangs-Lichtbündels, d. h. im Empfänger, zu erhalten. Günstigstenfalls kann
nämlich in diesem Fall das von der Teilungskante des Polygonspiegels rückwärts reflektierte
Strahlenbündel, welches 50 °/o der Eingangsenergie beinhaltet, wiederum nur mit
50°/o in Richtung des Empfängers reflektiert werden, während der restliche Energieanteil
durch Transparenz an dem halbdurchlässigen Spiegel verlorengeht. Ferner ist es infolge
der Notwendigkeit, bei der bekannten Anordnung das von der Lichtquelle erzeugte
Strahlenbündel auf die Teilungskante des Polygonspiegels zentrieren zu müssen, nicht
möglich, mit zu messenden Medien gefüllte Absorptionsküvetten in den Lichtweg des
Eingangs- oder Ausgangs-Lichtbündels einzubringen, ohne störende Streulichtverhältnisse
infolge Wandreflexion in Kauf nehmen zu müssen. Gleichfalls ist es mit der bekannten
Anordnung unmöglich, bei Einsatz von Inferferenzffltern im Lichtweg des Eingangs-
oder Ausgangs-Lichtbündels monochromatische oder heterochromatische Vergleichsmessungen
durchzuführen, bei denen das Interferenzfilter über seinem gesamten beaufschlagten
Querschnitt in seinem engbegrenzten Wellenlängenbereich maximaler Durchlässigkeit
arbeitet, wie dies bei Beaufschlagung mit parallelstrahligem Licht möglich ist.
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Es ist ferner ein Strahlungspyrometer bekannt, mit welchem eine Strahlungsquelle
großer Ausdehnung abgetastet wird, wobei jeweils das von einem Teil der Strahlungsquelle
stammende Licht auf einen Polygonspiegel geworfen wird, welcher abwechselnd verspiegelte
und unverspiegelte Polygonflächen besitzt. Von den verspiegelten Polygonflächen
wird das ankommende Licht jeweils auf einen von zwei mit Filtern versehenen Lichtwegen
reflektiert, während der andere Lichtweg gleichzeitig durch eine unverspiegelte
Polygonfläche abgedeckt wird. Über einen in je einem der beiden Lichtwege angeordneten
Planspiegel wird das vom Polygonspiegel zurückgeworfene Licht auf den Empfänger
zentriert. Auch bei dieser bekannten Anordnung ist keine parallelstrahlige Lichtführung
vorgesehen. Ein von einer Lichtquelle geringen Ausmaßes und konstanten Standortes
erzeugtes Lichtbündel würde den Empfänger nach der bekannten Anordnung nur kurzzeitig
beaufschlagen. Auch bei Einsatz großflächiger Zentrierungslinsen in Verbindung mit
der bekannten Anordnung ist es nämlich nach den Gesetzen der Optik nicht möglich,
ein solches Lichtbündel einem Empfänger mit einer empfindlichen Oberfläche geringer
Abmessungen längerfristig zuzuführen, da die durch die Drehung des Polygonspiegels
in ihrer Richtung geänderten Lichtbündel auch bei Einsatz einer großflächigen Zentrierungslinse
höchstens auf eine Brennfläche, nicht aber einen Brennpunkt zentriert werden können.
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Bei anderen bekannten Photometereinrichtungen wird das von der Strahlungsquelle
ausgehende Licht durch feststehende Spiegel den Lichtwegen zugeleitet.
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Die Lichtwege führen bei diesen Photometern von der Strahlungsquelle
in unterschiedliche Richtungen ausgestrahlte Lichtbündel. Dies ist vom meßtechnischen
Standpunkt aus ungünstig. Die Intensität und die Intensitätsverteilung, auch in
spektraler Hinsicht, sind in den einzelnen Lichtwegen unterschiedlich, da bei einem
stets gegebenen natürlichen Strahler die Ausstrahlungsverhältnisse richtungsabhängig
sind.
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Zur Strahlenumschaltung werden motorgetriebene Sektorscheiben oder
Winkelspiegel benutzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten
Anordnungen zu vermeiden und eine universelle Photometeranordnung zu schaffen, welche
bei Ausnutzung der Vorteile einer Strahlungsquelle und nur eines Empfängers jeweils
geringer Oberflächen abmessungen gewährleistet, daß das Eingangs-Lichtbündel den
jeweiligen Lichtweg der Photometeranordnung praktisch parallelstrahlig durchläuft
und bei über dem gesamtenWellenlängenbereich vom Ultraviolett bis zum Infrarot gleichgehaltener,
durch Verluste in den eingeschalteten optischen Mitteln nur unwesentlich geschwächter
Lichtintensität für die Zeitdauer der Drehung des Polygonspiegels über einen bestimmten
Drehwinkelbereich dem Empfänger zugeführt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß
bei einem Photometer mit einem rotierenden Polygonspiegel, der abwechselnd das von
einer Strahlungsquelle erzeugte Eingangs-Lichtbündel zwei verschiedenen Lichtwegen
zuführt, die sodann zu einem gemeinsamen Ausgangsslichtweg vereinigt sind, dadurch
erreicht, daß das Licht der beiden Lichtwege durch in sie eingeschaltete feststehende
optische Mittel auf eine an der Ablenkung des Einfalls-Lichtbündels nicht beteiligte
Spiegelfläche des Polygonspiegels geleitet ist und den fest-
stehenden optischen
Mitteln eine derartige Richtung gegeben ist, daß eine vorgegebene Achsrichtung der
nacheinander über die beiden Lichtwege reflektierten Ausgangs-Lichtbündel beibehalten
wird.
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Durch die Erfindung wird es in besonders einfacher Weise ermöglicht,
das Eingangs-Lichtbündel abwechselnd so auf den Meß- und Vergleichsweg des Photometers
urazulenken, daß es ohne wesentliche Verluste an Lichtintensität als parallelstrahliges
Lichtbündel in jeweils einem von beiden Lichtwegen zur Verfügung steht. Gleichzeitig
bietet sich nach der Erfindung die Möglichkeit, den Lichtweg des Eingangs- und Ausgangs-Lichtbündels
mit parallelstrahligem Licht zu beschicken, was bei Einsatz der Photometeranordnung
zu Analysenzwecken von erheblicher Bedeutung sein kann. Die Photometeranordnung
nach der Erfindung ist von der Wellenlänge des von der Strahlungsquelle erzeugten
Lichts unabhängig und läßt sich dadurch universell für Messungen in jedem Wellenlängenbereich
anwenden.
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Besondere Vorteile ergeben sich bei der Anwendung der Erfindung für
Analysen, bei denen zur Identifizierung einer oder mehrerer in einem Gemisch enthaltener
Komponenten die Lichtschwächung bei Durchgang durch dieses Gemisch benutzt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Photometeranordnung lassen sich sowohl Analysen nach dem
Verfahren der positiven oder negativen Filterung als auch nach dem Verfahren der
monochromatischen oder heterochromatischen Differenzmessung zur Bestimmung der absoluten
Konzentration des zu messenden Mediums oder dessen Konzentrationsunterschiedes gegenüber
einem Vergleichsmedium mit oder ohne Selektivmodulation vornehmen. Häufig spielt
dabei die ssogenannte »Querempfindlichkeit« eine große Rolle und erfordert die Beeinflussung
der Lichtbündel in besonderer Weise. Besonders vorteilhaft ist durch die erfindungsgemäße
Photometeranordnung die Möglichkeit gegeben, gleichzeitig durch Einsatz von geeigneten
optischen Mitteln die erforderliche Beeinflussung der Querempfindlichkeit durchzuführen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist in der Möglichkeit zu sehen,
eine entsprechende Photometeranordnung leichter, schneller und billiger herzustellen,
als es für die bekannten Anordnungen möglich ist. In dem einen Fall ist es erforderlich,
unter genauester optischer Kontrolle zwei Glasscheiben mit mehreren Belägen genau
einzuhaltender Schichtdicke zu bedampfen und zu den bekannten halbdurchlässigen
Spiegeln zusammenzufügen. Im anderen Fall ist es nicht nur erforderlich, den drehbaren
Spiegelträger unter Einhaltung engster Toleranzen herzustellen, sondern es muß darüber
hinaus auch bei der Montage der abwechselnd auf ihm anzubringenden verspiegelten
Seitenplatten allergrößte, ständig optisch überprüfte Präzision angewandt werden,
um zu gewährleisten, daß in jedem zur Rotationsachse senkrechten Querschnitt des
Spiegelträgers die Länge der durch verspiegelte und unverspiegelte Seitenflächen
gebildeten Polygonseiten jeweils gleich lang wird, um den Empfänger mit der für
den nachgeschalteten elektronischen Teil erforderlichen konstanten Lichtfrequenz
beschicken zu können. Nach der Erfindung dagegen ist nur nötig, den rotierenden
polygonförmig ausgebildeten Spiegelträger mit genauen Abmessungen herzustellen,
auf dem dann die spiegelnden Seitenbeläge in einfacher Weise untereinander auf Stoß
angebracht oder vorteilhafterweise
durch gleichzeitige Bedampfung
sämtliche Seitenflächen des Polygonspiegels zu Spiegelflächen umgewandelt werden
können.
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Im folgenden werden die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen an
Hand von verschiedenen Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei sind die in den Abbildungen
dargestellten Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Anordnung ebenfalls
nur als Beispiele zu verstehen; es ist jederzeit möglich, mit der in einer der Abbildungen
gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung ein beispielsweise in einer anderen Abbildung
dargestelltes Meßverfahren zu verwirklichen. Es zeigt in skizzenhafter Darstellung
Abb. 1 eine Photometeranordnung zur Durchführung eines Analysenverfahrens der Selektivmodulation
mit negativer Filterung und sogenanntem »schwarzem Empfänger«.
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Abb. 2 eine Photometeranordnung zur Durchführung des Verfahrens der
Selektivmodulation mit positiver Filterung und sogenanntem »schwarzem« Empfänger,
welche mit einem paralleistrahligen Lichtbündel beschickt wird, Abb. 3 eine Darstellung
der Reflexionsverhältnisse an einem beispielsweise mit dreieckigem Querschnitt ausgebildeten
Polygonspiegel.
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In Abb. 1 ist links die Strahlungsquelle 1 dargestellt, deren Licht
durch einen skizzenhaft dargestellten Kollimator 2 zu einem als Eingangs-Lichtbündel
bezeichneten Lichtbündel 3 mit parallelen Lichtstrahlen zusammengefaßt wird. Durch
eine Linse 4 kann das Eingangs-Lichtbündel 3 bei Bedarf auf einen kleinen Bereich
eines reflektierenden Belages 61 bzw. 62, 63, 64 zentriert werden, welcher auf einem
im Querschnitt des Eingangs-Lichtbündels 3 angeordneten, um eine Achse 7 vorzugsweise
mit konstanter Drehzahl rotierenden Spiegelträger 5 angebracht ist. An diesem Belag
6, wird das auftreffende Lichtbündel, welches im folgenden als Einfalls-Lichtbündel
3 a bezeichnet wird, von dem Augenblick an, an dem die Fläche dieses Belages 61
während der Drehung des Spiegelträgers 5 ihre Stellung senkrecht zu seiner Achse
durchlaufen hat, reflektiert. Bei einer bestimmten Stellung des Spiegelträgers 5
trifft das mit seinem gesamten Querschnitt reflektierte Einfalls-Lichtbündel 3 a
auf einen Spiegel 8, der im Beispiel der Abb. 1 als Hohlspiegel ausgebildet ist,
um das an seiner Oberfläche reflektierte Licht, welches infolge der Zentrierung
durch die Linse 4 nicht parallelstrahlig einfällt, als praktisch parallelstrahliges
Lichtbündel 11 weiterzusenden. Im Verlauf des Durchgangs durch den als Meßweg bezeichneten
Lichtweg 12 trifft dieses auf einen Spiegel 9, von dem es über einen weiteren Spiegel
10 auf einen an der Ablenkung des Einfalls-Lichtbündels 3 a nicht beteiligten reflektierenden
Belag 63 des Spiegelträgers 5 geworfen wird. An diesem wird es, da es parallelstrahlig
einfällt, nach den optischen Gesetzen als parallelstrahliges Ausgangs-Lichtbündel
13 unabhängig von der Stellung des Spiegelträgers 5 immer so reflektiert, daß seine
Achse die gleiche Richtung hat wie die des Einfalls-Lichtbündels 3 a.
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Durch eine Linse 14 wird es auf den Empfänger 15 zentriert, der, wie
dargestellt, als sogenannter »schwarzer« Empfänger ausgebildet sein kann. Bei Weiterdrehung
des Spiegelträgers 5 taucht die Teilungskante 164 zwischen den reflektierenden Flächen
61 und 64 in das von der Linse 4 zum Einfalls-Lichtbündel 3 a zentrierte Eingangs-Lichtbündel
3 ein, so
daß dieses jetzt in zwei Teile zerlegt wird, welche an den Flächen 6 und
64 nach verschiedenen Seiten reflektiert werden. Beide reflektierte Lichtanteile
des Einfalls-Lichtbündels 3 a haben dabei aber eine von dem vorgesehenen Strahlengang
abweichende Richtung, so daß es zu keiner weiteren Reflexion an den vorgesehenen
optischen Mitteln kommen kann.
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Nach Austritt der sich mit dem Spiegelträger drehenden Teilungskante
164 aus dem Einfalls-Lichtbündel 3 a wird dieses, wie in der in Abb. 1 gestrichelt
gezeichneten Stellung dargestellt, in der zu der ausgezogen gezeichneten Stellung
entgegengesetzten Richtung mit seinem gesamten Querschnitt reflektiert. Dieses so
reflektierte Lichtbündel tritt in einen zu dem Meßweg 12 bezüglich der Achse des
Eingangs-Lichtbündels 3 bzw. des Einfalls-Lichtbündels 3 a (optischen Achse) entgegengesetzt
liegenden Lichtweg 12' ein, welcher als Vergleichsweg dient und vorzugsweise symmetrisch
zum Meßweg 12 in bezug auf die optische Achse angeordnet ist.
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Dieser enthält die gleichen optischen Mittel wie der Meßweg 12, nämlich
einen Hohlspiegel 8', durch welchen das einfallende Lichtbündel als parallelstrahliges
Lichtbündel 11' weitergeführt wird, und die Spiegel 9' und 10', durch die es nunmehr
der reflektierenden Fläche 62 des Spiegelträgers 5 zugeleitet und an dieser als
parallelstrahliges Ausgangs-Lichtbündel 13 reflektiert wird. Durch geeignetes Verschwenken
der Spiegel 10 und 10' kann dem Ausgangs-Lichtbündel 13 eine beliebig vorgegebene
Achsrichtung aufgezwungen werden, wobei jedoch erfindungsgemäß in jedem Fall gewährleistet
ist, daß auch bei Weiterdrehung des Polygonspiegels 5, 61, 62, 63, 64 das zweimal
an diesem reflektierte Lichtbündel für jede Stellung des Polygonspiegels seine Achsrichtung
beibehält. In Abb. 1 ist eine besonders zweckmäßig gewählte Achsrichtung des Ausgangs-Lichtbündels
13 dargestellt, welche parallel zu der des Einfalls-Lichtbündels 3 a verläuft. In
der gleichen Abbildung ist darüber hinaus dargestellt, wie diese erfindungsgemäße
Photometeranordnung für Analysen eingesetzt werden kann. In dem einen Lichtweg 12
für das reflektierte Lichtbündel 11 ist eine Anordnung zur Lichtfilterung vorgesehen,
welche den von dem zu messenden Medium absorbierten Wellenlängenbereich möglichst
völlig absorbiert, vorzugsweise wie in Abb. 1 dargestellt, eine mit dem zu messenden
Medium in so genügend hoher Konzentration gefüllte Absorptionsküvette 17, daß der
Lichtweg 6 für die für das zu messende Medium charakteristischen Wellenlängen gesperrt
bleibt. In dem anderen Lichtweg 12' für das reflektierte Lichtbündel 11' kann, wie
in A b b. 1 gezeigt, eine weitere Anordnung zur Lichtfilterung, beispielsweise eine
mit einem einen bestimmten Wellenlängenbereich absorbierenden Medium gefüllte Absorptionsküvette
18, vorgesehen sein, mit deren Hilfe konstante Bezugsverhältnisse in dem als Vergleichsweg
dienenden Lichtweg 12' hergestellt werden können. Zur optischen Symmetrierung ist
in dem Vefgleichsweg 12' eine je nach Bedarf einstellbare Vorrichtung zur Schwächung
der in diesem Lichtweg herrschenden Lichtintensität vorgesehen, beispielsweise eine
BIende 19, welche von einem nicht dargestellten Antrieb über ein Zahnrad 20 verstellt
wird. In den Lichtweg des Eingangs- oder Ausgangs-Lichtbündels 3 bzw.
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13, im Fall der Abb. 1 des Eingangs-Lichtbündels 3, ist das zu messende
Medium eingebracht, im gezeigten
Fall eine dieses zu messende Medium
enthaltende Absorptionsküvette 21. Nach Abgleich der Lichtintensitäten des Meßweges
12 und des Vergleichsweges 12' der nicht mit dem zu messenden Medium beschickten
Photometeranordnung wird das zu messende Medium in den Lichtweg des Eingangs-Lichtbündels
3 eingebracht, und die Messung erfolgt nach dem an sich bekannten Verfahren der
Selektivmodulation mit negativer Filterung und »schwarzem« Empfänger. Für die Durchführung
dieses Meßverfahrens ist es unerheblich, ob das zu messende Medium im Lichtweg des
Eingangs-Lichtbündels 3 oder, wie in A b b. 2 gezeigt, des Ausgangs-Lichtbündels
13 liegt.
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In Abt. 2 ist eine Photometeranordnung mit einem Polygonspiegel mit
einem zu seiner Rotationsachse senkrechten Querschnitt von der Form eines regelmäßigen
Dreieckes gezeigt, wobei gleichzeitig dargestellt ist, welche wesentliche Vereinfachung
des Aufbaus sich dadurch ergibt, daß das Eingangs-Lichtbündel 3 parallelstrahlig
auf den Polygonspiegel 5 auftrifft. Das von der Strahlungsquelle 1 erzeugte Licht
wird durch einen Kollimator 2 zu dem parallelstrahligen Eingangs-Lichtbündel 3 zusammengefaßt
und in der beschriebenen Weise, jedoch unzentriert, an dem reflektierenden Belag
26, des polygonförmigen Spiegelträgers 25 mit seinem vollen Querschnitt parallelstrahlig
reflektiert. Nach Eintreten in den Meßweg 12 gelangt es über die im Fall der Abb.
2 als Planspiegel ausgebildeten Spiegel 22 und 9 auf einen anderen reflektierenden
Belag 26, des polygonförmigen Spiegelträgers 25 und wird an diesem parallelstrahlig
so reflektiert, daß die Achse des Ausgangs-Lichtbündels 13 mit der des Eingangs-Lichtbündels
3 gleichgerichtet ist. Zum Meßweg 12 bezüglich der optischen Achse in entgegengesetzter
Richtung liegend ist der Vergleichsweg 12' mit den den Spiegeln 22 und 9 entsprechenden
Planspiegeln 22' und 9' gezeigt, über die das Eingangs-Lichtbündel 3 nach Austritt
der Teilungskante 273 zwischen den spiegelnden Belägen 261 und 263 des Spiegelträgers
25 aus dem Eingangs-Lichtbündel 3, durch dessen Querschnitt sie sich im Laufe der
Drehung des Spiegelträgers 25 hindurchbewegt hatte, dem nunmehr in der gestrichelten
Stellung befindlichen reflektierenden Belag 26.2 zugeleitet und von diesem als parallelstrahliges
Ausgangs-Lichtbündel 13 abgestrahlt wird. In Abt. 2 ist gezeigt, daß das beispielsweise
in der Absorptionsküvette 21 enthaltene zu messende Medium in den Lichtweg des Ausgangs-Lichtbündels
13 eingesetzt sein kann, sofern dies erforderlich sein sollte. Der in A b b. 2 dargestellte
Empfänger 15 ist ein sogenannter »schwarzer« Empfänger. Die in Abt. 2 gezeigte Anordnung
ist somit in der dargestellten Weise für das Meßverfahren der Selektivmodulation
mit positiver Filterung und »schwarzem« Empfänger eingerichtet, da in dem Meßweg
12 mindestens ein nur für den für die zu messende Komponente charakteristischen
Wellenlängenbereich durchIässiges Lichtfilter 23, an dessen Stelle auch mit geeigneten
Medien gefüllte, nicht gezeichnete Absorptionsküvetten eingesetzt werden können,
und in dem Vergleichsweg 12' mindestens ein für die für alle Komponenten charakteristischen
Wellenlängenbereiche undurchlässiges Lichtfilter 24, an dessen Stelle gleichfalls
mit geeigneten Medien gefüllte, nicht gezeichnete Absorptionsküvetten eingesetzt
werden können, vorge-
sehen ist. An den im Meßweg 12 und im Vergleichsweg 12' eingesetzten
Lichtfiltern 23 und 24 ist ersichtlich, daß deren mit dem abgelenkten Lichtbündel
11 bzw. 11' beaufschlagter Querschnitt auf seiner ganzen Fläche von dem Licht parallelstrahlig
passiert wird, so daß die Filter 23 bzw. 24 in ihrem engbegrenztenWellenlängenbereich
maximalerDurchlässigkeit arbeiten. GleicheVerhältnisse ergeben sich, wenn in den
Lichtweg des Eingangs- oder Ausgangs-Lichtbündels 3 bzw. 13 mindestens eine nur
für den für die zu messende Komponente charakteristischen Wellenlängenbereich durchlässige
Anordnung zur Eichtülterung, beispielsweise ein nicht gezeigtes optisches Filter,
eingesetzt wird, um mit der Photometeranordnung nach-der Erfindung das Verfahren
der monochromatischen oder heterochromatischen Differenzmessung zur Bestimmung der
absoluten Konzentration des zu messenden Mediums oder dessen Konzentrationsunterschiedes
gegenüber einem Vergleichsmedium durchzuführen. In diesem Fall wären dann das im
Meßweg 12 der Abb. 2 angeordnet Lichtfilter 23 durch eine nicht gezeichnete, das
zu messende Medium enthaltende Absorptionsküvette und das im Vergleichsweg 12' der
A b b. 2 angeordnete Lichtfilter 24 durch eine gleichfalls -nicht gezeichnete, ein
Vergleichsmedium enthaltende Absorptionsküvette zu ersetzen. Zur Bestimmung der
absoluten Konzentration des zu messenden Mediums sind dabei die Zustandsgrößen des
in denVergleichsweg 12' eingeschalteten Vergleichsmediums konstant zu halten. Bei
Einsatz eines sogenannten »selektiven« Empfängers kann auf die Einschaltung eines
nur für Licht des für die zu messene Komponente charakteristischen Wellenlängenbereiches
durchlässigen Filters in den Lichtweg des Eingangs- oder Ausgangs-Lichtbündels 3
bzw. 13 verzichtet werden. Ferner ist ersichtlich, daß bei Einsatz der mit der Meßkomponente
in hoher Konzentration gefüllten Absorptionsküvette 17 der Abb. 1 an Stelle des
Lichtfilters 23 der Abb. 2 und Fortfall des Lichtfilters 24 der A b b. 2 bzw. dessen
Ersatz durch geeignete andere Filter oder die gefüllte Absorptionsküvette 18 der
Ab b. 1 sich mit der gleichen Photometeranordnung das Analysenverfahren der Selektivmodulation
mit negativer Filterung und »schwarzem« Empfänger verwirklichen läßt.
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Abt. 3 zeigt am Beispiel der vereinfachten und mit gleichen Kennzeichnungen
dargestellten Photometeranordnung nach Ab b. 2 die Reflexionsverhältnisse an dem
rotierenden Polygonspiegel 25, 26X, 26.2, 263 und den Spiegeln 22 und 9, denen die
Verhältnisse an den Spiegeln 22' und 9' entsprechen. Es ist zu erkennen, daß das
Eingangs-Lichtbündel 3 von dem Augenblick an, in dem der reflektierende Belag 26,
des Spiegelträgers 25 seine Lage senkrecht zur Achse des Eingangs-Lichtbündels 3
passiert hat, in Richtung des Spiegels 22 reflektiert wird, ohne diesen jedoch zu
treffen. Dieser ist nämlich so angeordnet, daß er erst bei einer besstimmten Stellung
des Polygonspiegels 25, 26t, 262, 263 getroffen wird. Die dieser Stellung folgenden
Winkelstellungen bewirken, daß ein immer größerer Teil des Eingangs-Lichtbündels
3 auf den Spiegel 22 trifft, bis schließlich, wie in A b b. 3 mit durchgehenden
Linien gezeichnet, eine Stellung erreicht ist, bei welcher der gesamte Querschnitt
des Eingangs-Lichtbündels 3 auf den Spiegel 22 fällt. Im Verlauf der weiteren Drehung
des Polygonspiegels 25, 261, 262, 263 erreicht das
Eingangs-Lichtbündel
3 seine letzte, in A b b. 3 durch unterbrochene Linien gekennzeichnete Stellung,
in welcher es noch mit seinem gesamten Querschnitt am Spiegel 22 reflektiert wird,
bevor es bei einer Weiterdrehung des Polygonspiegels 25, 26l, 262, 263 teilweise
am Spiegel 22 vorbeigeht. Der Spiegel 9 ist so angeordnet, daß das abgelenkte Lichtbündel
11, welches gerade seinen vollen Reflexionsquerschnitt am Spiegel 22 erreicht hat,
gerade mit seinem vollen Querschnitt auf den Spiegel 9 auftreffen kann, während
das in einer zeitlich abweichenden Drehwinkelstellung des Polygonspiegels 25, 26j,
262, 263 in Abb. 3 dargestellte, mit seinem gesamten Querschnitt gerade noch auf
den Spiegel 22 auftreffende abgelenkte Lichtbündellla gleichfalls gerade noch mit
seinem vollen Querschnitt den Spiegel 9 beaufschlagen kann. Es ist unschwer zu erkennen,
daß für die Zeit, welche zwischen den in A b b. 3 dargestellten, den abgelenkten
Lichtbündeln 11 und 11 a entsprechenden Stellungen des Polygonspiegels 25 vergeht,
der volle Querschnitt des Eingangs-Lichtbündels 3 sowohl im Meßweg 12 als auch im
Vergleichsweg 12' reflektiert und dem Empfänger 15 zugeleitet wird, so daß für die
diesem nachgeschaltete elektronische Einrichtung Impulse zur Verfügung stehen, deren
Peakspitze einen für die Zeitspanne konstanten Wert besitzt, welche der Polygonspiegel
25 zur Durchführung des Drehwinkels benötigt. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung
lassen sich somit in besonders einfacher Weise ohne Zwischenschaltung elektronischer
Mittel weitgehend angenäherte Rechteckimpulse des Empfängers 15 erzeugen.