DE1422587B2

DE1422587B2 - Zone element for a spectrometer

Info

Publication number: DE1422587B2
Application number: DE19621422587
Authority: DE
Inventors: Chatillon-sous-Bagneux Seine Gii-ard. Andre Jean (Prankreich)
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1961-04-21
Filing date: 1962-02-15
Publication date: 1970-12-03
Also published as: DE1572776B1; DE1422587A1; CH410460A; GB1001234A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zonenelement für ein Spektrometer, welches zwei abwechselnde Zonenarten enthält; jede Zonenart hat eine der folgenden Eigenschaften; sie ist entwederThe invention relates to a zone element for a spectrometer containing two alternate types of zones; each type of zone has one of the following Properties; she is either

a) lichtdurchlässig,a) translucent,

b) reflektierend oderb) reflective or

c) absorbierend.c) absorbent.

IOIO

Die optische Eigenschaft zweier angrenzender Zonenarten ist unterschiedlich; die Summen der Flächenbereiche der beiden Zonenarten sind möglichst gleich groß; durch eine Translation parallel zur Ausbreitungsrichtung des Spektrums kann das Zonenelement nicht mit sich selbst zur Deckung gebracht werden.The optical properties of two adjacent types of zones are different; the sums of the areas the two types of zones are as large as possible; due to a translation parallel to the direction of propagation of the spectrum, the zone element cannot be brought into congruence with themselves.

Ein Spektrometer dient bekanntlich zur Analyse von Licht verschiedener Wellenlänge. Bei einer Drehung des Dispersionssystems wandern die einzelnen monochromatischen Bilder des Eintrittsspalts über den Austrittsspalt.· Kommt ein solches Bild in Deckung mit dem Austrittsspalt des Spektrometers, dann geht das vom Detektor gelieferte Signal durch ein Maximum. Anhand der Stellung des Dispersionssystems kann auf die Wellenlänge des vom Austrittsspalt ausgesiebten Liehtes geschlossen werden.As is well known, a spectrometer is used to analyze light of different wavelengths. When rotating the In the dispersion system, the individual monochromatic images of the entrance slit migrate over the exit slit. If such an image coincides with the exit slit of the spectrometer, then it goes from the Detector delivered signal through a maximum. Based on the position of the dispersion system, the The wavelength of the light screened out by the exit slit can be closed.

Es ist ein Spektrometer bekannt (französische Patentschrift 1 249 247), welches an Stelle des Eintrittsspaltes und des Austrittsspaltes Zonenelemente der angegebenen Art aufweist. Bei diesem Spektrometer wird der Eintrittsstrahl in zwei Strahlenbündel oder Strahlenflüsse aufgespalten und an sich bekannten Nachweismitteln zugeführt. Während bei einem Spaltspektrometer nur ein Bild des Eintrittsspaltes über den Austrittsspalt wandert, wird bei dem obenerwähnten Spektrometer ein Bild des Eintrittszonenelementes, das dunkel und hell erscheinende Zone verschiedener Breite aufweist, bei entsprechender Einstellung des dispergierenden Systems auf der Austrittsfläche erzeugt, welche eine ähnliche Konfiguration wie die Eintrittsfläche aufweist. Wenn sich das Bild der Eintrittsfläche mit der Austrittsfläche genau überdeckt, dann wird das monochromatische Bild der Eintrittsfläche gewissermaßen »herausgesiebt«, d. h., der Austrittsfläche zugeordnete Nachweismittel liefern ein Signal, das durch ein Maximum geht. Die Form dieses Signals kommt einem Dreiecksignal nahe, an das sich noch einige sinusförmige, in der Amplitude expotentiell verkleinerte Wellen anschließen, die sogenannten nahen Nebenmaxima. A spectrometer is known (French patent specification 1 249 247) which, instead of the entry slit and the exit slit, zone elements of the specified Kind. With this spectrometer, the entrance beam is split into two beams or beams of rays split and supplied per se known detection means. While with a slit spectrometer only one image of the entrance slit migrates over the exit slit, is the case with the one mentioned above Spectrometer an image of the entry zone element, the dark and light appearing zone of different widths has, with a corresponding setting of the dispersing system on the exit surface, which has a configuration similar to that of the entrance face. When the image of the entry surface with the exit surface is exactly covered, then the monochromatic image of the entrance surface is to a certain extent "Sifted out," d. That is to say, detection means assigned to the exit area supply a signal that passes through a maximum goes. The shape of this signal comes close to a triangular signal to which some sinusoidal, Waves that are exponentially reduced in amplitude are connected, the so-called near secondary maxima.

Die Existenz von dem Hauptmaximum benachbarten Nebenmaxima erschwert die Auswertung. Erwünscht ist an sich ein rein dreieckförmiges Signal. Ein gewisser Erfolg in dieser Hinsicht konnte dadurch erzielt werden, daß Teile des Zonenelementes mit engen Zonen weggeschnitten wurden. Es ergab sich dadurch aber sowohl eine etwas verminderte Lichtstärke oder Nachweisempfindlichkeit als auch ein etwas vermindertes Auflösungsvermögen gegenüber der ursprünglichen Konzeption.The existence of secondary maxima adjacent to the main maximum complicates the evaluation. He wishes is in itself a purely triangular signal. Some success in this regard could be achieved by that parts of the zone element with narrow zones have been cut away. But it resulted from this both a somewhat diminished light intensity or detection sensitivity and a somewhat diminished one Resolving power compared to the original concept.

Neben diesen dem Hauptmaximum benachbarten Nebenmaxima treten noch weiter entfernte Sekundärmaxima auf, welche im Gegensatz zu den benachbarten Nebenmaxima unregelmäßige Abstände und unregelmäßige Höhen aufweisen.In addition to these secondary maxima, which are adjacent to the main maximum, there are secondary maxima which are further away on which, in contrast to the neighboring secondary maxima, have irregular intervals and irregular Have heights.

Die physikalische Erklärung optischer Erscheinungen ist häufig nicht exakt zu geben. So kann die Ursache für das Auftreten der entfernten Sekundärmaxima darin bestehen, daß eine Vielzahl von lichtdurchlässigen oder reflektierenden Zonen benutzt wird.The physical explanation of optical phenomena can often not be given exactly. So may the cause for the occurrence of the distant secondary maxima consist in the fact that a multitude of translucent or reflective zones.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese weiter entfernten Sekundärmaxima in ihrer Amplitude zu verringern oder ganz zum Verschwinden zu bringen. Dabei soll durch die für die Beseitigung der weiter entfernten Sekundärmaxima aufgewendete Maßnahme keine schädliche Beeinflussung der nahegelegenen Nebenmaxima bedingt sein.The object of the present invention is to find these more distant secondary maxima in to reduce their amplitude or to make it disappear completely. The for the Elimination of the more distant secondary maxima, no harmful effect of the nearby secondary maxima.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Zonenelement der eingangs angegebenen Art dadurch, daß die Zonengrenzen auf die im Anspruch 1 gekennzeichnete Weise erhalten werden.The invention solves this problem with a zone element of the type specified in that the zone boundaries are obtained in the manner characterized in claim 1.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Länge d der Strecken vorteilhaft zum Abstand D zwischen den gedachten parallelen Geraden und derAccording to a further development of the invention, the length d of the lines can advantageously correspond to the distance D between the imaginary parallel straight lines and the

Bezugsgeraden nach der Beziehung d = — gewähltReference line selected according to the relationship d = -

werden, wobei α eine Konstante ist.where α is a constant.

Wenn darüber hinaus als Leitlinie eine Gerade gewählt wird, sind die erhaltenen Linien Hyperbeln.In addition, if a straight line is chosen as the guideline, the lines obtained are hyperbolas.

Wenn die Leitlinie senkrecht auf der Bezugsgeraden steht, sind die erhaltenen Kurven gleichseitige Hyperbeln. If the guideline is perpendicular to the reference line, the curves obtained are equilateral hyperbolas.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigtEmbodiments of the invention are explained with reference to the drawings. It shows

F i g . 1 eine schematisch gezeichnete Ausführungsform eines Spektrometers,F i g. 1 a schematically drawn embodiment of a spectrometer,

F i g . 2 eine Vorderansicht einer rotierenden Blende zur Aufteilung von Strahlenbündeln,F i g. 2 is a front view of a rotating diaphragm for splitting beam bundles,

F i g . 3 eine Skizze zur Erläuterung eines Verfahrens zur Konstruktion von Zonengrenzkurven,F i g. 3 shows a sketch to explain a method for constructing zone boundary curves,

Fig. 4 einige Umrisse von Zonenelementen, welche aus einer mit durch Kurven bedeckten Fläche ausgeschnitten werden,4 shows some outlines of zone elements, which consist of a surface covered by curves be cut out,

Fig. 5 ein Zonenelement mit quadratischem Umriß und mit Hyperbelscharen als Zonengrenzen,5 shows a zone element with a square outline and with hyperbola families as zone boundaries,

F i g . 6 stellt einen Teil eines Diagramms dar, das von einem Spektrometer mit Ein- und Austrittszonenelementen nach F i g . 5 erzeugt wird,F i g. Figure 6 is part of a diagram taken from a spectrometer with entry and exit zone elements according to FIG. 5 is generated,

F i g. 7 stellt das zur Erzeugung des Diagramms nach F i g . 8 verwendete Ein- und Austrittszonenelement schematisch dar,F i g. 7 illustrates that for generating the diagram according to FIG. 8 used entry and exit zone element schematically shows

F i g . 8 stellt ein dem Diagramm der F i g. 6 ähnliches Diagramm dar, wobei die verwendeten Ein- und Austrittszonenelemente in F i g. 7 angedeutet sind,F i g. 8 represents a diagram similar to that of FIG. 6 shows a similar diagram, with the inputs and Exit zone elements in FIG. 7 are indicated,

F i g. 9 ist eine Variante der Ausführungsform des Ein- und Austrittszonenelementes nach F i g. 7,F i g. 9 is a variant of the embodiment of the entry and exit zone element according to FIG. 7,

F i g. 10 ist ein Diagramm, wie es bei der Verwendung- von Ein- und Austrittszonenelementen nach F i g. 9 erhalten wird,F i g. FIG. 10 is a diagram of the use of entry and exit zone elements according to FIG F i g. 9 is obtained,

F i g. 11 stellt ein Muster eines Ausschnittes aus einem Ein- oder Austrittszonenelement dar.F i g. 11 shows a pattern of a section from an entry or exit zone element.

F i g. 1 zeigt beispielhaft eine Anordnung eines Spektrometers mit weiter unten beschriebenen Eintritts- und Austrittszonenelementen. Die Zonenelemente nach der Erfindung sind nicht auf diese Anordnung beschränkt. Das einfallende Bündel 20, welches zur Vereinfachung als von einer Lichtquelle S kommend'dargestellt ist, fällt auf eine um eine Achse 22 rotierende Sektorenscheibe 21, welche so ausgeschnitten ist, daß sie eine gewisse Zahl von durch Zwischenräume 24 voneinander getrennten Sektoren 23 (F i g. 2) aufweist. Die Sektoren 23 sind reflektierend. Bei der Drehung der Scheibe tritt das einfallende Bündel 20 abwechselnd durch einen Zwischenraum 24 und ergibt ein Bündel 25 oder wird durch einen Sektor 23 reflektiert und ergibt ein Bündel 26. Die Bündel 25 und 26F i g. 1 shows an example of an arrangement of a spectrometer with entry and exit zone elements described below. The zone elements according to the invention are not limited to this arrangement. The incident bundle 20, which for the sake of simplicity is shown as coming from a light source S , falls on a sector disk 21 rotating about an axis 22, which is cut out in such a way that it contains a certain number of sectors 23 (F i g. 2). The sectors 23 are reflective. As the disk rotates, the incident bundle 20 alternately passes through a space 24 and produces a bundle 25 or is reflected by a sector 23 and produces a bundle 26. The bundles 25 and 26

werden durch Konkavspiegel 27 bzw. 28 reflektiert, welche sie als Bündel 29 bzw. 30 auf ein Eintrittszonenelement 31 werfen. Das Eintrittszonenelement 31, dessen Ausbildung weiter unten erläutert ist, enthält dem Spiegel 27 zugewandte reflektierende Zonen 32 und durchsichtige Zonen 33. Die reflektierenden Zonen 32 liefern aus dem Bündel 29 eine Schar von Einzelbündeln 34, welche von einem Konkavspiegel 35 auf ein durch die Gitter gebildetes Dispersionssystem P reflektiert werden. Dieses liefert monochromatische Einzelbündel 36, welche nach einer neuen Reflexion am Spiegel 35 auf ein weiter unten beschriebenes Austrittszonenelement 37 fallen, welches durchsichtige Zonen 38 und undurchsichtige Zonen 39 besitzt. Die durch das Austrittszonenelement 37 hindurchtretenden Einzelbündel 40 werden von dem Konkavspiegel 41 auf den Empfänger R reflektiert. Das Bündel 30 tritt durch durchsichtige Zonen 33 des Eintrittszonenelementes 31, welches so Einzelbündel 42 liefert. Diese fallen nach Reflexion am Spiegel 35 auf das Dispersionssystem P, welches monochromatische Einzelbündel 43- liefert, die nach einer erneuten Reflexion am Spiegel 35 ebenfalls auf das Austrittszonenelement 37 gelangen. Die durch das Austrittszonenelement 37 tretenden Einzelbündel 44 werden am Spiegel 41 reflektiert und fallen schließlich auf einen Empfänger oder Detektor R. Der Empfänger R ist auf die Frequenz der Sektorenscheibe 21 abgestimmt.are reflected by concave mirrors 27 and 28, which they throw as bundles 29 and 30 onto an entry zone element 31. The entry zone element 31, the design of which is explained below, contains the mirror 27 facing reflective zones 32 and transparent zones 33. The reflective zones 32 provide from the bundle 29 a group of individual bundles 34, which are from a concave mirror 35 to a formed by the grating Dispersion system P are reflected. This supplies monochromatic individual bundles 36 which, after a new reflection at the mirror 35, fall onto an exit zone element 37, which is described below and which has transparent zones 38 and opaque zones 39. The individual bundles 40 passing through the exit zone element 37 are reflected by the concave mirror 41 onto the receiver R. The bundle 30 passes through transparent zones 33 of the entry zone element 31, which thus provides individual bundles 42. After being reflected on the mirror 35, these fall on the dispersion system P, which supplies monochromatic individual bundles 43- which, after being reflected again on the mirror 35, also reach the exit zone element 37. The individual bundles 44 passing through the exit zone element 37 are reflected on the mirror 41 and finally fall on a receiver or detector R. The receiver R is tuned to the frequency of the sector disk 21.

Die Erzeugung der die Zonen begrenzenden Kurven erfolgt folgendermaßen: es wird von einer Leitlinie 300 (F i g. 3) mit den Endpunkten 301 und 302 und einer Bezugsgeraden 304 ausgegangen, welche man mit der Maßgabe willkürlich auswählen kann, daß sie nicht zu einer Tangente der Kurve 300 zwischen den Punkten 301 und 302 parallel ist. Als Leitlinie kann auch eine Gerade, insbesondere eine auf der Bezugsgeraden senkrecht stehende Gerade gewählt werden; es ist auch möglich, eine Hyperbel als Leitlinie zu benutzen, deren Asymptote beispielsweise die Bezugsgerade 304 ist.The curves delimiting the zones are generated as follows: a guideline 300 (F i g. 3) with the end points 301 and 302 and a reference straight line 304, which can be compared with the Provided that it does not become a tangent to the curve 300 between the points 301 and 302 are parallel. A straight line, in particular one perpendicular to the reference straight line, can also be used as a guideline standing straight lines are selected; it is also possible to use a hyperbola as a guideline, whose The reference line 304 is asymptote, for example.

Die Bezugsgerade 304 liegt im allgemeinen in Ausbreitungsrichtung des Spektrums. Die zu schaffenden Zonengrenzlinien des Zonenelementes müssen auf jeder zur Bezugsgeraden 304 gedachten Parallelen sowohl auf der einen wie der anderen Seite der Leitlinie 300 eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Strecken gleicher Länge abschneiden, und deren Längen, ausgehend von einem Minimalwert, der in der Größenordnung der Breite eines Spaltes eines Spaltspektrometers liegt, bis zu hundertfach größeren Werten ansteigen, im Maße wie der Abstand D zwischen der gedachten Parallele und der Bezugsgeraden 304 abnimmt.The reference straight line 304 generally lies in the direction of propagation of the spectrum. The zone boundary lines of the zone element to be created must cut off a multitude of adjacent lines of equal length on each imaginary parallel to the reference straight line 304 both on one side and the other of the guideline 300, and their lengths, starting from a minimum value of the order of magnitude of the width of one Slit of a slit spectrometer is up to a hundred times larger values, as the distance D between the imaginary parallel and the reference straight line 304 decreases.

• Diese Bedingungen können dann vorteilhaft erfüllt werden, wenn die Länge d der Strecken auf einer gedachten Parallelen mit Hilfe der Beziehung d — -^- bestimmt werden, wobei α eine zu wählende Konstante ist. Der Wert α wird so gewählt, daß im Inneren des Umrisses des Zonenelementes maximale und minimale Werte der Zonenbreiten erhalten werden, wie sie im vorhergehenden Absatz beschrieben wurden.• These conditions can then be advantageously fulfilled if the length d of the lines on an imaginary parallel is determined with the aid of the relationship d - - ^ -, where α is a constant to be chosen. The value α is chosen so that maximum and minimum values of the zone widths are obtained in the interior of the contour of the zone element, as described in the previous paragraph.

Man beginnt also, um die Zonengrenze des Zonenelementes zu bestimmen, auf beiden Seiten der Leitlinie 300 eine Kurve A₁ und eine Kurve'^₁' zu zeichnen, und zwar so, daß sie auf jeder zur BezugsgeradenIn order to determine the zone boundary of the zone element, one begins to draw a curve A ₁ and a curve '^ ₁ ' on both sides of the guideline 300, namely in such a way that they each correspond to the reference straight line

304 Parallelen Strecken der Länge ß? = — abschneiden. Auf die gleiche Weise wird mit dem Zeichnen einer Kurve A₂ (ausgehend von der Kurve A₁) und einer Kurve A₂' (ausgehend von der Kurve A₁) weitergefahren, indem auf den Parallelen Strecken aufgetragen werden, die den obigen Strecken zwischen A₁ bzw. A₁ und der Richtungslinie 300 entsprechen. Man kommt zum gleichen Ergebnis, wenn man auf gleichen Parallelen zu beiden Seiten der Leitlinie 300 Strecken der der Länge 2 a/D aufträgt. Die Kurven A₃ und A₃' bis A_n und A_n' können dementsprechend so konstruiert304 parallel lines of length ß? = - cut off. In the same way, continue drawing a curve A ₂ (starting from curve A ₁ ) and a curve A ₂ ' (starting from curve A ₁ ) by plotting on the parallel lines that correspond to the above lines between A. ₁ or A ₁ and the direction line 300 correspond. One arrives at the same result if one plots 300 segments of length 2 a / D on the same parallels on both sides of the guideline. The curves A ₃ and A ₃ ' to A _n and A _n ' can be constructed accordingly

ίο werden, daß auf beiden Seiten der Parallelen, ausgehend von der Leitlinie 300, Strecken der Länge 3 a/D bis na/D aufgetragen werden, wobei η eine ganze Zahl ist, die dem Index der Kurven entspricht. Ein Netz solcher Zonengrenzen kann in gleicher Weise auf der anderen Seite der Bezugsgeraden 304 gezeichnet werden.ίο that on both sides of the parallels, starting from the guideline 300, stretches of length 3 a / D to na / D are plotted, where η is an integer that corresponds to the index of the curves. A network of such zone boundaries can be drawn in the same way on the other side of the reference straight line 304.

Die optischen Eigenschaften der Zonen, die durch die so gezeichneten Zonengrenzen bestimmt sind, können eine der eingangs beschriebenen Eigenschaften aufweisen, sie können also entweder lichtdurchlässig, reflektierend oder absorbierend sein. Diese Eigenschaft ändert sich, sobald eine Zonengrenze überschritten wird. Aufgrund der gezeichneten Zonengrenzen kann nun ein Zonenelement mit abwechselnden Zonen geschaffen werden, deren Eigenschaften in der obig angegebenen Weise optisch unterschiedlich sind. The optical properties of the zones, which are determined by the zone boundaries drawn in this way, can have one of the properties described at the beginning, i.e. they can either be translucent, be reflective or absorbent. This property changes as soon as a zone boundary is crossed will. On the basis of the drawn zone boundaries, a zone element with alternating zones can now be created whose properties are visually different in the manner indicated above.

Die Summe der Flächen der beiden Zonenarten ist, wie in der Einleitung angegeben und wie sich aus der Konstruktion der Zonengrenzlinien ergibt, ziemlich gleich. Wenn man als Leitlinie 300 eine Gerade wählt, dann werden die Kurven A₁, A₁ bis A_n, A_n' zu Hyperbeln. The sum of the areas of the two types of zones is, as stated in the introduction and as can be seen from the construction of the zone boundary lines, pretty much the same. If a straight line is selected as the guideline 300, the curves A ₁ , A ₁ to A _n , A _n ' become hyperbolas.

Wenn zusätzlich noch die Leitlinie 300 senkrecht auf der Bezugsgeraden 304 steht, werden die gezeichneten Hyperbeln gleichseitig.If, in addition, the guideline 300 is perpendicular to the reference straight line 304, the lines are drawn Hyperbolas equilateral.

Man kann auch von einer Hyperbel als Leitlinie ausgehen, wobei die Bezugslinie eine Asymptote zu dieser Hyperbel ist. Auch in diesem Fall erhält man, wenn man von dem Gesetz d = a/D ausgeht, andere Hyperbein als Zonengrenzen.One can also start from a hyperbola as a guideline, the reference line being an asymptote to this hyperbola. In this case too, if one proceeds from the law d = a / D , other hyperbones than zone boundaries are obtained.

Die Breite der Zonen, gemessen parallel zur Bezugsgeraden 304, wird effektiv groß im nahen Bereich der Bezugsgeraden und klein, wenn man sich von der Bezugsgeraden entfernt, und die richtige Wahl der Konstanten α und des Ausschnittes erlaubt die gewünschten minimalen und maximalen Werte der Zonenbreiten innerhalb des Zonenelementes auszuwählen.
In F i g. 4 ist ein solches Zonenfeld schematisch durch die Leitlinie 300, die Bezugsgerade 304 sowie vier Zonengrenzlinien angedeutet, und es sind Bereiche 308, 309, 310 und 311 durch gestrichelte und strichpunktierte Linien abgegrenzt. Der Umriß wird so gewählt, daß die Flächensumme der Zonenelemente einer Schar gleich der Flächensumme der anderen Schar ist oder dieser nahekommt. Im Falle, daß die Flächensumme einer Schar zur Flächensumme der anderen Schar kleiner ist, kann für das Eintritts- oder Austritts-Zonenelement ein zusätzliches, beispielsweise reflektierendes oder lichtdurchlässiges, die Flächensumme kompensierendes Fenster 313 vorgesehen werden.The width of the zones, measured parallel to the reference straight line 304, effectively becomes large in the vicinity of the reference straight line and small when one moves away from the reference straight line, and the correct choice of the constants α and the section allows the desired minimum and maximum values of the zone widths within of the zone element.
In Fig. 4, such a zone field is indicated schematically by the guideline 300, the reference straight line 304 and four zone boundary lines, and areas 308, 309, 310 and 311 are delimited by dashed and dash-dotted lines. The outline is chosen so that the area sum of the zone elements of one group is equal to the area sum of the other group or comes close to it. In the event that the total area of one group is smaller than the total area of the other group, an additional, for example reflective or translucent window 313 compensating for the total area can be provided for the entry or exit zone element.

Das Eintritts-Zonenelement wird am Spektrometer quer zu dem einfallenden Strahlenfluß zweckmäßigerweise senkrecht oder schwach geneigt zur optischen Achse angeordnet. Das Eintritts-Zonenelement liegt dabei so, daß sein geometrisches Zentrum auf der optischen Achse oder in der Nähe derselben liegt.The entry zone element is expediently positioned at right angles to the incident beam flow on the spectrometer arranged perpendicular or slightly inclined to the optical axis. The entry zone element lies in such a way that its geometric center lies on the optical axis or in the vicinity of the same.

Dieses Zonenelement kann so angeordnet werden, daß seine Bezugsgerade 304 einen Winkel mit der Ausbreitungsrichtung des Spektrums einschließt. Bevorzugt wird eine solche Ausrichtung des Zonenelementes, daß, falls zwei Asymptoten vorhanden sind, eine der Asymptoten parallel zur Ausbreitungsrichtung des Spektrums liegt.This zone element can be arranged in such a way that its reference straight line 304 encloses an angle with the direction of propagation of the spectrum. An alignment of the zone element is preferred such that, if two asymptotes are present, one of the asymptotes lies parallel to the direction of propagation of the spectrum.

Die F i g. 6 zeigt ein vom Spektrometer nach F i g. 1 geliefertes Diagramm. Das Spektrometer hatte optische Zonenelemente nach F i g. 5. Dieses Zonenelement ist bezüglich des Mittelpunktes des Elementes symmetrisch. Als Mittelpunkt soll der Schnittpunkt der Leitlinie (hier eine Gerade) mit der Bezugsgeraden (hier eine zur ersten Geraden senkrechte Gerade) angesehen werden. Jedes Element hatte 400 Hyperbeläste, die auf den- Seiten des Vierecks etwa 0,045 mm lange Strecken abschneiden. Die Ordinate des ersten Nebenmaximums beträgt etwa 13 % des Hauptmaximums, die des zweiten Nebenmaximums 6 °/₀, und die weiteren sekundären Maxima sind noch geringer in ihrer Höhe. Ent- ao fernte sekundäre Maxima sind praktisch nicht vorhanden, d. h. von einer Entfernung vom Punkt/; der F i g. 9 ab, die etwa zehnmal der Basis des durch das Hauptmaximum gebildeten Dreiecks entfernt ist, sind praktisch keine Kurvenausschläge mehr vorhanden. Dieses Diagramm der F i g. 6 ist also ein Beweis, daß die mit der Erfindung vorgesehenen optischen Zonenelemente die störenden entfernten sekundären Maxima beseitigen. Das Auflösungsvermögen ist dasselbe wie mit einem Spaltspektrometer, dessen Spalt 0,045 mm beträgt. Die Lichtstärke ist indes 315mal so groß wie die des Spaltspektrometers.The F i g. 6 shows a spectrometer according to FIG. 1 supplied diagram. The spectrometer had optical zone elements as shown in FIG. 5. This zone element is symmetrical with respect to the center of the element. The point of intersection of the guideline (here a straight line) with the reference straight line (here a straight line perpendicular to the first straight line) should be viewed as the center point. Each element had 400 hyperbolic branches which cut about 0.045 mm long stretches on the sides of the square. The ordinate of the first secondary maximum is about 13% of the main maximum, that of the second secondary maximum 6 ° / ₀ , and the other secondary maxima are even lower in height. Remote secondary maxima are practically non-existent, ie from a distance from the point /; the F i g. 9, which is about ten times the base of the triangle formed by the main maximum, there are practically no curve deflections. This diagram of FIG. 6 is thus proof that the optical zone elements provided by the invention eliminate the distracting distant secondary maxima. The resolution is the same as with a slit spectrometer, the slit of which is 0.045 mm. The light intensity is 315 times that of the slit spectrometer.

Die F i g. 8 stellt ein zur F i g. 6 analoges Diagramm dar, das jedoch mit optischen Zonenelementen erhalten wurde, die schematisch in F i g. 7 dargestellt sind. Diese optischen Zonenelemente nach F i g. 7 sind von den Zonenelementen nach F i g. 5 abgeleitet, indem die Ecken des Vierecks der ursprünglichen Zonenelemente abgeschnitten sind. Dadurch wird der Teil der Fläche verkleinert, der die enger benachbarten Zonen enthält. Mit einem solchen optischen Zonenelement werden nicht nur die weiter entfernten sekundären Maxima, sondern auch die nahen sekundären Maxima in ihrer Amplitude verkleinert. Dabei wird zwar auch das Hauptmaximum gegenüber dem Hauptmaximum der F i g. 6 verkleinert, da die Gesamtfläche des Elementes nach F i g. 7 kleiner ist als die des Elementes nach F i g. 5. das dem Hauptmaximum benachbarte Nebenmaximum (F i g. 8) hat einen Wert von ungefähr 2,5°/o des Hauptmaximums; die folgenden Nebenmaxima haben einen noch kleineren Wert, so daß sich die Kurve noch schneller der Abszissenachse nähert als die Kurve nach F i g. 6. Mit einem Zonenelement nach F i g. 7 werden aber auch die entfernten sekundären Maxima unterdrückt.The F i g. 8 represents one to the F i g. 6 represents an analogous diagram, but obtained with optical zone elements which is shown schematically in FIG. 7 are shown. These optical zone elements according to FIG. 7 are from the zone elements according to FIG. 5 derived by adding the corners of the quadrilateral to the original zone elements are cut off. This reduces the portion of the area that contains the more closely spaced zones. With such an optical zone element, not only the more distant secondary maxima, but also the near secondary maxima are reduced in their amplitude. This will also be the case Main maximum compared to the main maximum of F i g. 6 reduced as the total area of the element according to FIG. 7 is smaller than that of the element according to FIG. 5. the secondary maximum adjacent to the main maximum (Fig. 8) has a value of about 2.5% of the main maximum; the following secondary maxima have an even smaller value, so that the curve approaches the abscissa axis even faster than the curve according to FIG. 6. With a zone element according to FIG. 7 but also the distant secondary ones Maxima suppressed.

Das Auflösungsvermögen eines solchen Spektrometers mit den optischen Zonenelementen nach F i g. 7 ist das gleiche wie das eines Spaltspektrometers mit einem Spalt von 0,07 mm. Die Lichtstärke beträgt 80°/₀ der Lichtstärke eines Spektrometers mit den Zonenelementen nach F i g. 5; dies bedeutet eine Steigerung der Lichtstärke von 250mal gegenüber der eines Spaltspektrometers.The resolving power of such a spectrometer with the optical zone elements according to FIG. 7 is the same as that of a slit spectrometer with a slit of 0.07 mm. The light intensity is 80 ° / _{0 of} the light intensity of a spectrometer with the zone elements according to FIG. 5; this means an increase in light intensity of 250 times compared to that of a slit spectrometer.

Eine noch stärkere Verringerung der nahen sekundären Maxima kann, ohne die Unterdrückung der ferner liegenden Nebenmaxima zu beeinträchtigen, dadurch erhalten werden, daß Zonenelemente nach F i g. 10 benützt werden, die achteckig sind. Zudem wurde als Austritts-Zonenelement eine etwas unscharfe Fotografie des Eintritts-Zonenelementes benützt. Das entsprechende Diagramm (F i g. 11) zeigt praktisch überhaupt keine Nebenmaxima mehr. Die Kurve geht nach einem kurzen Unterschreiten der Abszissenachse sehr schnell in diese über. Ein solches Spektrometer ist also bezüglich der erhofften Resultate praktisch vollkommen. An even greater reduction in the near secondary maxima can be made without the suppression of the to affect further lying secondary maxima, are obtained in that zone elements according to F i g. 10 are used, which are octagonal. In addition, a somewhat fuzzy one was used as the exit zone element Photograph of the entry zone element used. The corresponding diagram (Fig. 11) shows practically no more secondary maxima at all. The curve goes after a short undershoot of the abscissa axis very quickly into this over. Such a spectrometer is practically perfect in terms of the results hoped for.

Die Wirkung des als unscharfe Fotografie erhaltenen Austritts-Zonenelementes (oder Eintritts-Zonenelementes) erstreckt sich mehr auf die schmalen Zonen und verringert ihren Einfluß auf das erhaltene Signal. Die erzielte Wirkung liegt also auf der gleichen Linie wie das Abschneiden der Ecken der ursprünglichen Zonenelemente nach F i g. 5. Diese beiden Maßnahmen können also vorteilhaft miteinander kombiniert werden.The effect of the exit zone element (or entry zone element) obtained as a blurred photograph extends more to the narrow zones and reduces their influence on the received signal. So the effect achieved is on the same line as cutting off the corners of the original Zone elements according to FIG. 5. These two measures can therefore advantageously be combined with one another will.

Die Diagramme, die in den F i g. 6, 8 und 11 dargestellt sind, entsprechen einem Wellenlängenbereich von etwa 60 mm.The diagrams shown in FIGS. 6, 8 and 11 correspond to a wavelength range of about 60 mm.

Bei den verschiedenen Darstellungen der optischen Zonenelemente wurde die Anzahl der Zonen gegenüber der Wirklichkeit stark verringert. Um ein Beispiel der Dichte der die verschiedenen Zonen eingrenzenden Kurven zu geben, zeigt die F i g. 12 mit einer Verringerung von ungefähr einem Drittel eine Schar gleichseitiger Hyperbeln, -welche die zueinander kontrastierenden Zonen begrenzen. Die Kurven wurden nach einem graphischen Verfahren erhalten, sie können jedoch nach anderen bskannten Verfahren erzeugt werden. Von einer solchen Zeichnung mit einer Hyperbelschar können Zonenelemente mit gleichseitigen Hyperbeln durch fotografische Verkleinerung erhalten werden. Auch die Zonenelemente nach den F i g. 5, 7, 10 wurden mit einem solchen Muster gefertigt. Das Zonenelement nach F i g. 5 wurde durch eine Verkleinerung der gezeichneten Hyperbdschar im Verhältnis von ungefähr 1 : 50 erhalten.In the various representations of the optical zone elements, the number of zones was compared the reality greatly diminished. To give an example of the density of the different zones delimiting To give curves, FIG. 12 a flock more equilateral with a reduction of about a third Hyperbolas, which limit the contrasting zones. The curves were after a graphic process, but they can be generated by other known processes will. Zone elements with equilateral Hyperbolas can be obtained by photographic reduction. The zone elements according to FIGS. 5, 7, 10 were made with such a pattern. The zone element according to FIG. 5 was downsized of the drawn hyperbjar in a ratio of about 1:50.

Claims

Patent claims:

1. Zone element for a spectrometer which contains two alternating types of zones; any type of zone has one of the following characteristics; she is either

a) translucent,
• b) reflective or
c) absorbent.

The optical properties of two adjacent types of zones are different; the sums of the areas of the two types of zones are as large as possible; by a translation parallel to the direction of propagation of the spectrum, the zone element cannot be made to coincide with itself; characterized in that the zone boundaries are obtained in the following way: A first zone boundary is formed by a guideline (300) which is not tangential to a parallel a reference straight line (304) may lie; the other boundary lines (A ₁ , A ₂ , A ₃ etc., A ₁ , A ₂ ', A ₃ ' etc.) intersect on both sides of the guideline (300) on each imaginary parallel to the reference straight line (304) at a distance D from equal distances from this reference straight line, the length d of which increases progressively as the distance D decreases, from a minimum size of the size

Order of the desired resolution of the spectrometer up to a maximum value, which is at least 100 times higher.

2. zone element according to claim 1, characterized in that the length d by the relationship

IOIO

a Da D.

is given, where α is a constant.

3. Zone element according to claim 1 or 2, characterized in that the guideline (300) is a straight line is.

4. Zone element according to claim 1 or 3, characterized in that the guideline (300) is perpendicular to the reference straight line (304) stands.

5. Zone element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reference line (304) is arranged parallel to the direction of propagation of the spectrum.

6. Zone element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the center point of the outline of the zone element is the intersection of the guideline (300) with the reference straight line (304) is.

7. zone element according to claim 6, characterized

indicates that the outline of the zone element is square and two sides parallel to the reference straight line (304) (Fig. 5).

8. zone element according to claim 6, characterized in that that the outline is hexagonal and two opposite peaks lie on the same asymptote (Fig. 7).

9. zone element according to claim 6, characterized in that the outline is an octagon.

10. Zone element according to one of the preceding claims, characterized in that in Area of the zone boundary lines a gradual transition from the property of one type of zone is given to the property of the other type of zone.

11. Zone element according to one of the preceding claims, characterized in that in Case that the sum of the area of a family is smaller than the sum of the area of the other family, for the entry or exit zone element an additional reflective or permeable, the Area sum compensating window (Fig. 4, 313) is provided.

12. Zone element according to claim 3 with 11, characterized in that the zone boundary lines Are hyperbolas or equilateral hyperbolas.

For this 2 sheets of drawings nio