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Anordnung zur Messung der Durchlässigkeit von Filmnegativen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zur Messung der Durchlässigkeit von Filmnegativen mit einem
Sekundäremissionsvervielfacher, dessen Anodenspannung durch Änderung der Dynodenspannung
mittels einer zwischen den Dynoden und einer Spannungsquelle liegenden, in Abhängigkeit
von der Anodenspannung ausgesteuerten ersten Regelröhre unabhängig von dem auf die
Kathode auffallenden Lichtstrom konstant gehalten ist und dessen Dynodenspannung
als Maß für die Durchlässigkeit des Filmnegativs dient, das in den Strahlengang
zwischen einer Lichtquelle und der Kathode des Sekundäremissionsvervielfachers eingebracht
ist.
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Das Schaltbild einer bekannten Anordnung dieser Art ist in Fig. 1
gezeigt. Dabei sind die Dynodenelemente 87 des Sekundäremissionsvervielfachers 24
über Widerstände 88(1) bis 88(9) in Reihe geschaltet und bilden einen Spannungsteiler,
dessen eine Seite über einen Leiter 90 an Masse liegt. Die andere Seite des Spannungsteilers
ist mit der Kathode 89 des Sekundäremissionsvervielfachers und über einen Leiter
91, eine Vorspannungsquelle 92 sowie Anode 93 und Kathode 94 der ersten Regelröhre
95 mit dem Abgriff 96 eines Spannungsteilerwiderstandes 97 verbunden, der parallel
zu der Spannungsquelle 98 liegt und dessen negative Seite nach Masse führt. Die
Anode 100 des Sekundäremissionsvervielfachers 24 ist mit dem Gitter 112 der Regelröhre
95 über einen zweistufigen Gleichspannungsverstärker mit Röhren 101, 102; Anodenwiderständen
103, 103'; Gitterwiderständen 104, 104', 106, 106' und Kathodenwiderständen 105,
105' verbunden und mittels eines Bereichsschalters 109 wahlweise an Anodenwiderstände
110 oder 130 anschaltbar. Die Dynode 87 (8) ist über einen Koppelkondenstaor 115
an das Gitter 113 einer Ausgangsröhre 114 mit Anodenwiderstand 120 und Kathodenwiderstand
123 angeschlossen.
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Ausgangsklemmen 117, 118 sind mit der Anode 111 der Ausgangsröhre
114 bzw. einem Abgriff 121 des Widerstandes 97 verbunden. An die Ausgangsklemmenll7,
118 ist ein z. B. unmittelbar in Durchlässigkeits- oder Schwärzungswerten geeichter
Spannungsmesser anschließbar.
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Zwischen den Messungen wird das Gitter 113 der Ausgangsröhre 114
über einen Schalter 135 mit einem Abgriff des Widerstandes 97 verbunden und damit
auf konstantes Potential gelegt. Der Abgriff ist so gewählt, daß man am Anodenwiderstand
120 eine Spannung abfällt, die gleich dem Spannungsabfall ist, der auftritt, wenn
zwischen die Kathode 89 des Sekundäremissionsvervielfachers 24 und die nicht veranschaulichte
Lichtquelle kein Filmnegativ ein-
gebracht ist (Schwärzung 0). An den Klemmen 117,
118 erscheint das Ausgangssignal 0.
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Liegt der Bereichsschalter in der Stellung A (z. B. für einen Durchlässigkeitsbereich
0 bis 3) und wird nach Öffnen des Schalters 135 ein Filmnegativ eingelegt, nimmt
der auf die Kathode 89 auftreffende Lichtstrom entsprechend der Schwärzung des Filmnegativs
ab. Der Anodenstrom des Sekundäremissionsvervielfachers 24 fällt, das Potential
an der Anode 100 und damit am Gitter der Röhre 101 steigt. Das Potential am Gitter
108 der Röhre 102 fällt; das Gitterpotential der Regelröhrc 95 steigt. Der Widerstand
der Kathoden-Anoden-Strecke der Regelröhre 95 wird abgesenkt; entsprechend steigt
das Anodenpotential der Regelröhre 95 und damit das Potential an den Dynoden 87.
Das erhöhte Dynodenpotential bringt die Anodenspannung des Sekundäremissionsvervielfachers
auf den Wert zurück, der herrschte, als kein Filmnegativ eingelegt war. Gleichzeitig
steigt das Gitterpotential der Ausgangsröhre 114 und fällt das Anodenpotential dieser
Röhre. An dem an die Klemmen 117, 118 angeschlossenen Spannungsmesser ist die Schwärzung
des Filmnegativs ablesbar.
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Bei konstant gehaltener Anodenspannung des Sekundäremissionsvervielfachers
24 stellt also die Dynodenspannung ein Maß für die Durchlässigkeit des Filmnegativs
dar. Die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung an den Klemmen 117, 118 und der
Dynodenspannung ist weitestgehend linear.
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Die insoweit beschriebene Anordnung arbeitet zufriedenstellend, wenn
dafür gesorgt ist, daß für die SchwärzungO stets der gleiche Lichtstrom auf die
Kathode 89 trifft und der Meßbereich verhältnismäßig eng gehalten ist. Für größere
Meßbereiche, z. B. den Durchlässigkeitsbereich 0 bis 6, muß der Schalter 109 in
die StellungB gebracht werden, so daß der Anodenwiderstand 130 wirksam wird. Dieser
Widerstand besteht aus Siliciumcarbid oder einem entsprechenden Werkstoff, dessen
Widerstandswert sich umgekehrt proportional zu dem durchfließenden Strom ändert.
Er ist an die Verbindungsstelle 131 eines mit der Spannungsquelle 98 verbundenen
Widerstandes 133 und einer Zenerdiode 132 angeschlossen, die mit der Kathode 122
der Ausgangsröhre 114 in Verbindung steht. Auf Grund dessen wird der Anodenstrom
des Sekundäremissionsvervielfachers bei Änderung des Lichtstromes und damit der
Dynodenspannung nichtlinear geändert.
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Die bei der bekannten Anordnung nach Fig. 1 die Voraussetzung für
exakte Meßergebnisse bildende Bedingung, daß die Dynodenspannung des Sekundäremissionsvervielfachers
24, die auftritt, wenn sich in dem Strahlengang keine Probe befindet, konstant ist,
ist in der Praxis jedoch insbesondere dann nicht zu erfüllen, wenn die Durchlässigkeit
von farbigen Proben für die verschiedenen Farbkomponenten bestimmt werden soll.
In solchen Fällen wird für jede Messung ein anderes Farbfilter, z. B. ein rotes,
blaues und gelbes Filter, in den Strahlengang eingebracht, das den Lichtstrom der
Lichtquelle bereits selbst um einen vorbestimmten Betrag schwächt. Wegen der Schwierigkeit,
die Schwächungsfaktoren der Filter aufeinander abzustimmen, haben die Filter in
aller Regel unterschiedliche Schwächungsfaktoren. Die Folge davon ist, daß bei Verwendung
der Anordnung nach Fig. 1 bei der Schwärzung 0, d. h. wenn nur das betreffende Farbfilter,
nicht aber die Probe im Strahlengang liegt, die Dynodenspannung für die einzelnen
Farbkomponenten unterschiedliche Werte annimmt, weil auf die Kathode 89 unterschiedlich
starke Lichtströme auftreffen, Die bekannte Anordnung liefert also bei derartigen
Anwendungen verfälschte Meßergebnisse.
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Zwar könnte grundsätzlich für jede Farbkomponente eine erste Messung
mit Filter und eine zweite Messung mit Filter und Probe durchgeführt und die Differenz
der jeweiligen Ausgangsspannungen an den Klemmen 117, 118 als Maß für die Durchlässigkeit
der Probe herangezogen werden. Ein solches Vorgehen ist aber umständlich. Außerdem
führt es leicht zu Fehlergebnissen infolge von Ablese- und/oder Rechenfehlern. Um
dem zu begegnen und ein MeS instrument mit fester Null anzeige verwenden zu können,
an dem die Durchlässigkeit der Probe unmittelbar ablesbar ist, könnte auch zu Beginn
jeder Messung bei eingeschwenktem Filter, aber noch vor Einbringen der Probe der
die Ausgangsröhre 114 aufweisende Ausgangskreis der Anordnung von Hand jeweils so
abgeglichen werden, daß an den Klemmen 117, 118 für alle Farbkomponenten die gleiche
Spannung steht. Sowohl bei einer Differenzmessung als auch bei einem Abgleich im
Ausgangskreis der Anordnung liegt aber weiterhin für die Schwärzung O bei den einzelnen
Farbkomponenten eine unterschiedliche Spannung an dem Dynoden. Da bei einer Meßschaltung
der in Fig. 1 gezeigten Art die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit der Probe
und
damit dem auf die Kathode 89 auffallenden Licht strom einerseits sowie der sich
in Abhängigkeit davon einstellenden Dynodenspannung andererseits niemals vollkommen
linear ist, bleibt es in jedem Fall unvermeidbar, daß die Durchlässigkeitsmessung
von unterschiedlichen Arbeitspunkten der geknmmten I)ErcS lässigkeits-Dynodenspannungs-Kennlinie
ausgeht. Das hat zur Folge, daß gleiche Lichtstromänderungen in Abhängigkeit vom
jeweiligen Arbeitspunkt zu unterschiedlichen Dynodenspannungsänderungen und damit
unterschiedlichen Anzeigen führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
bei der durch entsprechende Beeinflussung des Eingangskreises der Anordnung dafür
gesorgt ist, daß die Durchlässigkeitsmessungen auch dann am Anzeigeinstrument stets
vom gleichen Nullpunkt ausgehen, wenn unterschiedliche Lichtströme für die Schwärzung
O (keine Probe im Strahlengang) vorliegen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dynodenspannung
vor Einbringen des Filmnegativs auf einen von dem auffallenden Lichtstrom unabhängigen
konstanten Wert über eine zweite Regelröhre einstellbar ist, die den wirksamen Anodenwiderstand
des Sekunaaremissionsvemelfachers bestimmt und deren Steuergitter mittels eines
Schalters an eine von der Dynodenspannung abhängige Steuerspannung anlegbar ist,
die während der Messung bei geöffnetem Schalter mittels eines Spannungsspeichers
konstant gehalten ist. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung sind umstandliche
Differenzmessungen nicht mehr erforderlich. Auf der Spannungs-Schwärzungs-Kennlinie
wird immer der gleiche Bereich durchlaufen, so daß Nichtlinearitäten dieser Kennlinie
das Meßergebnis nicht verfälschen und in der Schaltung einfach berücksichtigt werden
können.
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Als Spannungsspeicher ist vorzugsweise ein zwischen Anode und Steuergitter
der zweiten Regelröhre liegender Kondensator vorgesehen.
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Der Arbeitspunkt der zweiten Regelröhre ist zweckmäßig mittels eines
im Kathodenkreis dieser Röhre liegenden Potentiometers einstellbar.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Fig. 2 näher erläutert,
die schematisch ein Ausführugsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung zeigt.
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Ebenso wie bei der bekannten Anordnung nach F i g. 1 ist die Anode
100 des SekundäremissiornsvervieKachers 24 über einen zweistufigen Gleichspan nungsverstärker
mit dem Gitter 112 der ersten Regelröhre 95 verbunden. Der Verstärker ist durch
das übliche Symbol dargestellt und zweckrnäßig in der in F i g. 1 im einzelnen veranschaulichten
Weise anfgebaut. Die Anode 93 der Regelröhre 95 ist über die Vorspannungsquetle
92 mit der Kathode 89 des Sekundäremissionsvervielfacher 24 verbanden. Die Kathode
94 der Regelröhre 95 ist an den Abgriff 96 des Spannungsteilerwiderstandes 97 angeschlossen,
der parallel zur Spannungsquelle 98 liegt.
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Die Kette der zwischen die Dynoden des Sekundäremissionsvervielfacher
24 geschalteten Widerstände 88(1) bis 8g 883 liegt mit ihrem einen Ende über den
Leiter 90 an Masse und ist mit ihrem anderen Ende mit der Kathode 89 sowie über
einen Widerstand 136 mit dem Gitter 113 der Ausgangs röhre 114 verbunden. Im Anodenkreis
der Ausgangs röhre 114 liegen zwei Widerstände 120 und ', die zwischen der Anode
111 und der positiven Klemme
der Spannungsquelle 98 in Reihe geschaltet
sind. Die Verbindungsstelle 137 der Widerstände 120 und 120' ist mit der Ausgangsklemme
117 verbunden, während die Ausgangsklemme 118 über einen Leiter 138 mit dem Abgriff
121 des Widerstandes 97 in Verbindung steht. Die Kathode 122 der Ausgangsröhre 114
führt zur Massepotentialseite der Stromquelle 98 über ein den Kathodenwiderstand
bildendes Potentiometer 123 zurück, dessen Schleifer mit der Kathode 139 der zweiten
Regelröhre 140 verbunden ist. Gitter 113 und Anode 111 der Ausgangsröhre 114 sind
ferner über eine Reihenschaltung aus einem Omschen Widerstand 152 und einem nichtlinearen
Widerstand 153 miteinander verbunden. Der Widerstand 153 hat eine negative Widerstandskennlinie,
d. h., der Widerstandswert ist umgekehrt proportional dem durch den Widerstand fließenden
Strom.
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Die Anode 141 der Regelröhre 140 ist unmittelbar mit der Verbindungsstelle
der Widerstände 110 und 110' sowie über einen Widerstand 142 mit der Verbindungsstelle
der Widerstände 120 und 120' verbunden. Das Gitter 143 der Röhre 140 ist an den
Kontakt 145 eines Schalters 146 angeschlossen, dessen anderer Kontakt 147 mit der
Anode 111 der Röhre 114 verbunden ist. Zwischen der Anode 141 und dem Gitter 143
der Röhre 140 liegt ein Kondensator 150.
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Die erste Regelröhre 95 hält durch Beeinflussung der Dynodenspannung
die Anodenspannung des Sekundäremissionsvervielfachers 24 (Potential am Punkt 124)
unabhängig von dem auf die Kathode 89 auffallenden Lichtstrom konstant, wie dies
in Verbindung mit Fig. 1 im einzelnen beschrieben ist.
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Die zweite Regelröhre 140 hat die Aufgabe, nach Schließen des Schalters
146 durch Beeinflussung des wirksamen Anodenwiderstandes des Sekundäremissionsvervielfachers
24 zusätzlich die Dynodenspannung auf einen von dem auffallenden Lichtstrom unabhängigen,
konstanten Wert einzustellen, bevor die Filmprobe in den Strahlengang gebracht wird.
Zur Erläuterung dessen sei angenommen, daß an Stelle eines ersten, z. B. roten,
Farbfilters ein zweites, z. B. blaues, Farbfilter in den Strahlengang eingeschwenkt
wird, das einen größeren Schwächungsfaktor als das erste Farbfilter habe. Dann nimmt
der auf die Kathode 89 treffende Lichtstrom ab. Der Anodenstrom des Sekundäremissionsvervielfachers
sinkt. Das Potential am Punkt 124 und damit auch das Gitterpotential der ersten
Regelröhre steigt. Der Widerstand der Kathoden-Anoden-Strecke der Regelröhre 95
wird abgesenkt. Entsprechend steigt das Potential an dem mit dem Leiter 91 verbundenen
Ende der Widerstandskette 88 (1) bis 88 (9). Der Anodenstrom des Sekundäremissionsvervielfachers
nimmt zu. Das Potential am Punkt 124 wird auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt.
Gleichzeitig aber steigt das Gitterpotential der Ausgangsröhre 114, fällt das Anodenpotential
dieser Röhre und wird über den geschlossenen Schalter 146 das Gitterpotential der
zweiten Regelröhre 140 entsprechend abgesenkt. Der Widerstand der Kathoden-Anoden-Strecke
der Röhre 140 wird größer. Damit erhöht sich der insgesamt wirksame Anodenwiderstand
des Sekundäremissionsvervielfachers 24. Das Potential am Punkt 124 sinkt.
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Infolgedessen fällt das Gitterpotential der ersten Regelröhre 95.
Der Widerstand der Kathoden-Anoden-Strecke der Regelröhre 95 wächst. Die Dynodenspannung
sinkt. Dabei ist der Arbeitspunkt der zwei-
ten Regelröhre 140 mittels des Potentiometers
123 derart eingestellt, daß diese Absenkung der Dynodenspannung gleich dem Dynodenspannungsanstieg
ist, der ohne Regelröhre 140 auf Grund des Filterwechsels und der dadurch bedingten
Lichtstromänderung eintreten würde.
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Das erläuterte Beispiel zeigt, daß vor Einbringen der auszumessenden
Filmprobe in den Strahlengang nur der Schalter 146 kurzzeitig geschlossen werden
muß. Die beiden Regelröhren 95 und 140 wirken dann derart zusammen, daß unabhängig
von dem auf die Kathode treffenden Lichtstrom, d. h. unabhängig von dem Schwächungsfaktor
des jeweiligen Farbfllters, die Dynodenspannung selbsttätig auf einen vorbestimmten,
der Anzeige der Schwärzung O dienenden Wert gebracht wird, von dem ausgehend nach
Öffnen des Schalters 146 und Einbringen der Filmprobe die Durchlässigkeitsmessung
erfolgt.
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Die eingelegte Probe bewirkt eine ihrer Durchlässigkeit entsprechende
Abschwächung des Lichtstromes, der die Kathode 89 des Sekundäremissionsvervielfachers
erreicht. Der Anodenstrom des Sekundäremissionsvervielfachers fällt. Das Potential
am Punkt 124 und das Gitterpotential der Regelröhre 95 steigen. Der Widerstand der
Kathoden-Anoden-Strecke der Röhre 95 fällt. Die Dynodenspannung und mit ihr das
Gitterpotential der Ausgangsröhre 114 steigt. Das Anodenpotential der Ausgangsröhre
114 fällt. Entsprechend fällt das Potential der Ausgangsklemme 117. Da der Schalter
146 jetzt geöffnet ist und der Kondensator 150 für die Dauer der Messung das Gitterpotential
der zweiten Regelröhre 140 konstant hält, tritt die zweite Regelröhre nicht in Funktion.
Die Dynodenspannungsänderung bleibt also unkompensiert. Die ihr entsprechende Potentialänderung
der Ausgangsklemme 117 stellt ein genaues Maß für die Durchlässigkeit der Probe
dar.
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Dadurch, daß die Anode 141 der zweiten Regelröhre 140 mit der Verbindungsstelle
137 der Anodenwiderstände 120, 120' der Ausgangsröhre 114 über den Widerstand 142
verbunden ist, werden die geringfügigen Potential änderungen im Ausgangskreis der
Anordnung kompensiert, die andernfalls eintreten würden, wenn nach dem Schließen
des Schalters 146 die Regelröhre 140 ausgesteuert, d. h. der Widerstand der Kathoden-Anoden-Strecke
dieser Röhre geändert wird. Die Kompensationswirkung ist um so stärker, je kleiner
der Wert des Widerstandes 142 ist.
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Der erforderliche Wert des Widerstandes 142 ist empirisch leicht zu
bestimmen.
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Die Widerstände 152, 153 im Gitter-Anoden-Kreis der Ausgangsröhre
114 bewirken eine spannungsabhängige Gegenkopplung. Wenn nämlich durch Einbringen
der Probe in den Strahlengang die Dynodenspannung steigt, fällt das Anodenpotential
der Röhre 114. Dadurch wird über die Widerstände 152, 153 dem Anstieg des Potentials
am Gitter 113 entgegengewirkt, wobei wegen der nichtlinearen Kennlinie des Widerstandes
153 der Gegenkopplungsfaktor abhängig von der Dynodenspannung ist. Durch geeignete
Auswahl der Widerstände 152 und 153 ist es daher möglich, die Nichtlinearität der
Durchlässigkeits-Dynodenspannungs-Kennlinie auf einfache Weise der Schaltung zu
kompensieren. Praktische Versuche ergaben, daß auf diese Weise eine im wesentlichen
lineare Beziehung zwischen der Durchlässigkeit der Probe und dem an den Klemmen
117, 118 auftretenden Ausgangssignal innerhalb des
Durchlässigkeitsbereiches
0 bis 4 erzielt werden kann.