DE1447242C

DE1447242C - Spectrometer with optical zone elements

Info

Publication number: DE1447242C
Authority: DE
Inventors: Girard Andre Chatillon sous Bagneux Jean (Frankreich)
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Publication date: 1971-05-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Spektrometer zur Analyse einer Lichtstrahlung oder einer infraroten Strahlung mit einem dispergierenden System (Prisma oder Gitter) zur spektralen Zerlegung eines zu analysierenden Strahlenbündels nach Patent 1 422 207.The invention relates to a spectrometer for analyzing a light radiation or an infrared Radiation with a dispersing system (prism or grating) for the spectral decomposition of the one to be analyzed Beam according to patent 1 422 207.

Dieses Spektrometer kennzeichnet sich dadurch, daß das Eintritts- und Austrittselement je zwei einander abwechselnde Zonenscharen aufweisen, in denen die Begrenzungen der Zonen im wesentlichen senkrecht zur Dispersionsrichtung verlaufen und die entweder transparent und opak oder transparent und reflektierend oder reflektierend und opak sind, wobei die Summe der Zonenflächen der einen Schar gleich der Summe der Zonenflächen der anderen Schar ist, und die so ausgebildet und angeordnet sind, daß das von einer der Einstellwellenlänge des dispergierenden Systems entsprechenden Strahlung gelieferte Bild des Eintrittselementes auf das Austrittselement Zone für Zone abgebildet wird, so daß die Strahlung am Spektrometerausgang durch das Austrittselement entweder weitgehend hindurchtritt oder im wesentlichen gesperrt oder reflektiert wird, und daß entweder für den hindurchgelassenen und den reflektierten Strahlungsänteil zwei in Differenz geschaltete fotoelektrische Strahlungsempfänger vorgesehen sind oder daß die beiden von den Zonenelementen erzeugten Strahlungsanteile alternierend auf einen Empfänger fallen.This spectrometer is characterized in that the entry and exit elements are each two to one another have alternating groups of zones, in which the boundaries of the zones essentially run perpendicular to the direction of dispersion and which are either transparent and opaque or transparent and reflective or reflective and opaque, the sum of the zone areas of one group being the same is the sum of the zone areas of the other family, and which are designed and arranged so that the image of the radiation provided by a radiation corresponding to the setting wavelength of the dispersing system Entrance element is mapped onto the exit element zone by zone, so that the radiation at the spectrometer output either largely passes through the exit element or is essentially blocked or is reflected, and that either for the transmitted and the reflected radiation component two differential photoelectric radiation receivers are provided or that the both of the radiation components generated by the zone elements fall alternately on a receiver.

In der Hauptpatentanmeldung ist u. a. vorgeschlagen worden, Zonenelemente dadurch nacheinander zur Wirkung zu bringen, daß diese auf einer rotierenden Scheibe aufgebracht werden. Bei dieser Art der Vertauschung können nur durch Kreisbögen begrenzte Zonen angewendet werden. Diese durch Kreisbögen begrenzten Zonen ergeben jedoch keine hohe Güte des spektrometrischen Signals. Zudem muß die Scheibe sehr genau zentrisch laufen, was bekanntlich nur durch hohen Aufwand zu erzielen ist.In the main patent application is, inter alia. been proposed, zone elements thereby one after the other to bring about the effect that these are applied to a rotating disk. With this species The interchangeability can only be applied to zones delimited by arcs of a circle. This through However, zones delimited by circular arcs do not result in a high quality of the spectrometric signal. In addition the disc must run very precisely in the center, which is known to only be achieved with great effort.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Spektrometer mit Zonenelementen zu schaffen, das von einfachem Aufbau ist, aber dennoch eine Spektralanalyse hoher Güte gestattet.The invention has the task of creating a spectrometer with zone elements that is of simple construction, but still allows a high quality spectral analysis.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Spektrometer nach Patent 1422 207 dadurch, daß am Eingang und/oder Ausgang des Spektrometers zwei Zonenelemente angeordnet sind, deren Zonengrenzlinien miteinander identisch sind, bei welchen jedoch jeweils die Weiterleitungseigenschaft der Zonen der einen Schar mit der der Zonen der anderen Schar gegenseitig vertauscht sind, und daß durch an sich bekannte optische Mittel der Strählungsfluß abwechselnd oder gleichzeitig durch die Zonenelemente geleitet wird.The invention solves this problem in a spectrometer according to patent 1422 207 in that two zone elements are arranged at the entrance and / or exit of the spectrometer, their zone boundary lines are identical to each other, but in each of which the forwarding property of the zones of the one group are interchanged with that of the zones of the other group, and that through an known optical means of flow alternately or is passed simultaneously through the zone elements.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die am Eingang und/oder am Ausgang angeordneten Zonenclemente zur Dispersionsrichtung des Spektrometers symmetrisch angeordnet und eng benachbart. Dies bietet einen einfachen Aufbau bei relativ hoher Lichtstärke.According to one embodiment of the invention, they are arranged at the entrance and / or at the exit Zone elements arranged symmetrically to the direction of dispersion of the spectrometer and closely adjacent. This offers a simple structure with a relatively high light intensity.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Hs zeigtThe following description of preferred embodiments the invention is used in conjunction with the drawing to further explain Invention. Hs shows

F i g. I eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Spektrometers gemäß der Erfindung,F i g. I a schematic view of a preferred Embodiment of a spectrometer according to the invention,

F i g. 2 eine Ansicht eines Zonenelementes, wie es am Ein- und Ausgang eines erfindungsgemäßen Spektrometers Verwendung finden kann, F i g. 3 eine Ansicht eines weiteren Zonenelementi F i g. 4 ein Zonenelement ähnlich F i g. 2,F i g. 2 shows a view of a zone element as it is at the entrance and exit of a spectrometer according to the invention Can be used, F i g. 3 shows a view of a further zone element F i g. 4 shows a zone element similar to FIG. 2,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Spe trallinie,F i g. 5 a schematic representation of a special line,

F i g. 6 eine andere Ausführungsform eines erfii dungsgemäßen Spektrometers ähnlich Fig. 1,F i g. 6 another embodiment of an erfii appropriate spectrometer similar to Fig. 1,

Fig. 7 die Ausführungsform aus Fig. 6 in einer anderen Betriebszustand,7 shows the embodiment from FIG. 6 in one other operating status,

F i g. 8 eine Sektorscheibe als Teil eines Spektrc ίο meters gemäß F i g. 6 und 7,F i g. 8 a sector disk as part of a spectral meter according to FIG. 6 and 7,

Fig. 9 ein erstes Eintritts-Zonenelement de Spektrometers gemäß F i g. 6 und 7, Fig. 10 ein zweites Eintritts-Zonenelement, Fig. 11 eine andere Ausführungsform eines Spek trometers gemäß der Erfindung,9 shows a first entry zone element of the spectrometer according to FIG. 6 and 7, 10 shows a second entry zone element, 11 shows another embodiment of a spec trometers according to the invention,

Fig. 12 ein Eintritts-Zonenelement als Teil de: Spektrometers gemäß Fig. 11,Fig. 12 an entry zone element as part of the: Spectrometer according to Fig. 11,

Fig. 13 ein Austritts-Zonenelement als Teil der Spektrometers gemäß Fig. 11 und Fig. 14 eine schematische Ansicht einer Anordnung, die eine gleichzeitige Signalerzeugung mi zwei Empfängern ermöglicht.13 shows an exit zone element as part of FIG Spectrometer according to FIG. 11 and FIG. 14 a schematic view of an arrangement, which enables a simultaneous signal generation with two receivers.

Die Erläuterung der Erfindung erfolgt zunächst an Hand der Fig. 1 bis 3. Die zu analysierende Strahlung rührt von einer Strahlenquelle S her. Die Strahlung wird abwechselnd gegen ein erstes Eintritts-Zonenelement 62 a und ein zweites Eintritts-Zonenelement 62 b gelenkt. Hierzu dienen die schematisch angedeuteten Vertauschungsmittel 64. Solche Vertauschungsmittel 64 sind in F i g. 6 und 7 beschrieben und im Prinzip an und für sich bekannt. Die beiden Elemente 62« und 62 b stellen zusammen die Eintrittsvorrichtung am Eingang des Spektrometers dar.The invention is explained first with reference to FIGS. 1 to 3. The radiation to be analyzed originates from a radiation source S. The radiation is directed alternately towards a first entry zone element 62 a and a second entry zone element 62 b . The schematically indicated interchanging means 64 are used for this purpose. Such interchanging means 64 are shown in FIG. 6 and 7 described and in principle known per se. The two elements 62 ″ and 62 b together represent the entry device at the entrance of the spectrometer.

Durch nicht dargestellte optische Mittel wird abwechselnd bei 65 ein Bild des ersten bzw..zweiten Eintritts-Zonenelementes 62a bzw. 626 erzeugt.By optical means (not shown), an image of the first or second is alternately at 65 Entrance zone element 62a and 626 generated.

F i g. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Eintritts-Zonenelementes 62 a. Beim Spektrometer nach F i g. 1 können auch andere Arten nicht dargestellter Zonenelemente, welche den in der Einleitung aufgezeigten Bedingungen genügen, verwendet werden. Das Zonenelement besteht aus einer viereckigen Platte mit den Seiten 20, 21, 22 und 23; das Zonenelement weist nebeneinanderliegende und miteinander abwechselnde lichtdurchlässige und absorbierende Zonen auf, wobei die Begrenzungslinien der Zonen aus gleichseitigen Hyperbeln und deren Asymptoten gebildet werden. Der Mittelpunkt des Ganzen liegt im Zentrum der Platte.F i g. 2 schematically shows an embodiment of the entry zone element 62 a. With the spectrometer according to FIG. 1, other types of zone elements, not shown, which correspond to the in the introduction are used. The zone element consists of a square one Plate with sides 20, 21, 22 and 23; the zone element has adjacent and interconnected alternating translucent and absorbing zones, the boundary lines of the Zones of equilateral hyperbolas and their asymptotes are formed. The center of the Whole is in the center of the plate.

Das zweite Eintritts-Zonenelement 62b (Fig. 3) besteht in gleicher Weise aus einer Platte, auf der die Hyperbeläste der vier Quadranten einer Schar gleichseitiger Hyperbeln aufgebracht sind. Diese Hyperbelschar läßt sich mit der ersten Schar in Deckung bringen, wobei jedoch die Zonen des zweiten Eintritts-Zonenelementes hinsichtlich der Zonen des ersten Elementes vertauscht sind und die jeweils entgegengesetzte optische Wirkung aufweisen,' d. h., die Zone Zⁱ„ des ersten Quadranten zwischen den Asymptoten des ersten Zonenelementes ist durchsichtig, dieselbe Zone Z'_ft des nämlichen Quadranten des zweiten Zonenelementes ist absorbierend, die benachbarte Zone Z-',, im ersten Quadranten des ersten Zonenelementes ist absorbierund und die entsprechende Zone Ζ-';, im ersten Quadranten des zweiten Zonenelementcs ist durchsichtig. In der Zeichnung ist die Undurchsichtigkeit der Absorbierungs-The second entry zone element 62b (FIG. 3) consists in the same way of a plate on which the hyperbolic branches of the four quadrants of a group of equilateral hyperbolas are applied. This cluster of hyperbolas can be brought into congruence with the first cluster, but the zones of the second entry zone element are interchanged with respect to the zones of the first element and each have the opposite optical effect, ie the zone Z ⁱ "of the first quadrant between the Asymptotes of the first zone element is transparent, the same zone Z ' _{ft of} the same quadrant of the second zone element is absorbent, the adjacent zone Z-' ,, in the first quadrant of the first zone element is absorbent and the corresponding zone Ζ- ';, in the first quadrant of the second zone elementcs is transparent. In the drawing, the opacity of the absorption

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fähigkeit der Zonen durch Schraffierung angegeben, in der das Bild des ersten Eintritts-ZonenelementesCapability of the zones indicated by hatching, in which the image of the first entry zone element

während die durchlässigen Zonen nicht schraffiert dem Austritts-Zonenelement überlagert ist. In dieserwhile the permeable zones are not hatched superimposed on the exit zone element. In this

sind. Die beiden Eintritts-Zonenelemente können Stellung des dispergierenden Systems durchsetzen alleare. The two entry zone elements can enforce position of the dispersing system all

demnach als komplementär zueinander bezeichnet Strahlen, welche die transparenten Teile des erstenaccordingly referred to as complementary to each other rays, which the transparent parts of the first

werden. 5 Eintritts-Zonenelementes durchsetzt haben, die trans-will. 5 entry zone element have penetrated, the trans-

~"Die abwechselnd die durchlässigen Zonen des er- parenten Teile des Austritts-Zonenelementes, so daß~ "The alternating the permeable zones of the synthetic parts of the exit zone element, so that

sten und zweiten Eintritts-Zonenelementes 62a, 62 b die durch den ersten Strahlungsfluß 72' transportiertemost and second entry zone element 62a, 62 b transported by the first radiation flux 72 '

durchdringenden Strahlenbündel sind in F i g. 1 durch Energie ihren größten Wert erreicht und im wesent-penetrating rays are shown in FIG. 1 reaches its greatest value through energy and essentially

einen ausgezogenen bzw. strichlierten Linienzug 66 liehen der gesamten Energie entspricht, die durch dasa solid or dashed line 66 borrowed the total energy corresponds to the

bzw. 67 dargestellt. Die Strahlenbündel werden an io Eintritts-Zonenelement eingetreten ist, d. h. im we-and 67 shown. The beams are entered at the entry zone element, i. H. in the we-

einem Spiegel 68 reflektiert und auf ein dispergieren- sentlichen der Hälfte der Energie, die auf das Ein-reflected in a mirror 68 and dispersed on a substantial half of the energy that

des System geworfen, das in vorliegendem Beispiel tritts-Zonenelement aufgetroffen ist. Wenn demgegen-of the system encountered in the present example step zone element. If on the other hand-

ein Dispersionsgitter P ist. Die jeweils von dem ersten über in der gleichen Stellung des dispergierendena dispersion grating P is. Each from the first about in the same position of the dispersing

und zweiten Eintritts-Zonenelement herrührenden Systems das Bild des zweiten Eintritts-Zonenelemen-and the system originating from the second entry zone element, the image of the second entry zone element

Strahlenbündel 69 bzw. 70 werden durch denselben 15 tes 62 b dem Austritts-Zonenelement 71 überlagertBeams 69 and 70 are superimposed on the exit zone element 71 by the same 15 th 62 b

Spiegel 68 auf eine Austrittsvorrichtung 71 geworfen. wird, wobei das Bild jeder undurchlässigen Zone desMirror 68 thrown onto an exit device 71. being, the image of each opaque zone of the

Die Alistrittsvorrichtung 71 wird von einem einzigen zweiten Eintritts-Zonenelementes in Koinzidenz mitThe all-step device 71 is of a single second entry zone element in coincidence with

Austritts-Zonenelement gebildet, das schematisch in einer durchlässigen Zone des Austritts-Zonenelemen-Formed exit zone element, which is shown schematically in a permeable zone of the exit zone element

Fig. 4 dargestellt ist und das im Falle, daß die Ab- tes liegt, kann aus dem Austritts-Zonenelement 714 and that in the event that the compartment is located, the exit zone element 71

bildung der zwischen Eintritts- und Austritts-Zonen- 20 kein Strahlungsfluß 73' austreten. Die Einrichtung K formation of no radiation flux 73 'emerge between the entry and exit zones 20. The facility K

element angeordneten optischen Mittel gleich 1:1 ist, kann infolgedessen von der Maximalspannung, dieelement arranged optical means is equal to 1: 1, can as a result of the maximum voltage that

mit dem einen oder anderen Eintritts-Zonenelement der von dem ersten Bündel 72' transportierten Ener-with one or the other entry zone element of the energy transported by the first bundle 72 '

62a, 620 identisch ist. Bei der beschriebenen Aus- gie entspricht, nur eine Spannung abziehen, welche62a, 620 is identical. In the case of the described output, just subtract one voltage corresponds to which

führungsform ist das Austritts-Zonenelement 71 mit gleich Null ist. Das spektrometrische Signal erreichtguide form is the exit zone element 71 is zero. The spectrometric signal reached

dem ersten Eintritts-Zonenelement 62α identisch. 25 infolgedessen einen Maximalwert. Bei allen anderenthe first entry zone element 62 α identical. 25 consequently has a maximum value. With everyone else

Die Eintritts-Zonenelemente 62 a, 62 b und das Stellungen des dispergierenden Systems transportie-Austritts-Zonenelement 71 sind so angeordnet, daß ren die Strahlungsflüsse 72' eine schwächere Energie eine der Seiten des Plattenvierecks der Ausbreitungs- als die Maximalenergie, die der soeben erläuterten richtung des Spektrums oder der Dispersionsrichtung Einstellungsbedingung entspricht. Die Strahlungsdes Spektrometers parallel ist, was in den F i g. 2 bis 4 30 flüsse 73' transportieren hingegen eine größere Enerdurch den Pfeil / angedeutet ist. Das Austritts-Zonerr- gie, da keine vollständige Koinzidenz möglich ist.
element 71 wird in der Bildebene angebracht, die In den F i g. 6 bis 10 ist eine andere Ausführungsdurch das dispergierende System und die zwischen- form eines Spektrometers gemäß der Erfindung darliegenden optischen Einrichtungen, beispielsweise gestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die abSpiegel 68, der Objektebene 65 zugeordnet ist. Der 35 wechselnde Abbildung des ersten und zweiten EinSchnittpunkt der Asymptoten auf den Eintritts- und tritts-Zonenelementes 77a und 77 b auf optischem Austritts-Zonenelementen liegt auf der optischen Wege mit einer um eine Achse 76 rotierenden Sektor-Achse des Spektrometers. scheibe74 (Fig. 8) erreicht.The entry zone elements 62 a, 62 b and the positions of the dispersing system transportie exit zone element 71 are arranged so that the radiation fluxes 72 'have a weaker energy on one of the sides of the square plate of the propagation than the maximum energy that has just been explained direction of the spectrum or the direction of dispersion corresponds to the setting condition. The radiation from the spectrometer is parallel, which is shown in Figs. 2 to 4 30 rivers 73 ', on the other hand, transport a greater amount of energy as indicated by the arrow /. The exit zone, since no complete coincidence is possible.
element 71 is attached in the plane of the drawing, which is shown in FIGS. 6 to 10 is another embodiment by the dispersing system and the intermediate form of a spectrometer according to the invention presented optical devices, for example. In this embodiment, the mirror 68 is assigned to the object plane 65. The 35 changing mapping of the first and second incision point of the asymptotes to the entrance and passage zone element 77a and 77 b in an optical egress zone elements is located on the optical paths with a rotating about an axis 76 sector-axis of the spectrometer. disk74 (Fig. 8) reached.

Die Teile des Strahlenbündels 72, welche das Zo- Die reflektierenden Sektoren 75 der Scheibe 74 nenelement 71 durchdringen, sind mit dem Bezugs- 40 lenken das von der Lichtquelle 5 herrührende Strahzeichen 72' versehen; die Teile des Strahlenbündels lenbündel 79 gegen das erste Eintritts-Zonenelement 73, welche das Zonenelement 71 durchdringen, sind 77 a, während, wenn das Strahlenbündel 79 zwischen mit dem Bezugszeichen 73' bezeichnet. Diese Teile den Sektoren 75 hindurchtritt, dasselbe das zweite werden nach Reflexion an einem Konkavspiegel auf Eintritts-Zonenelement 77 b erreicht,
einen strahlungsempfindlichen Empfänger R geleitet. 45 Das erste Eintritts-Zonenelement 77a (Fig. 9) Dem Empfänger R ist eine an sich bekannte elektro- wird wiederum von einer Platte gebildet, deren Zonische Einrichtung K nachgeschaltet, welche die Diffe- nen von den Zweigen einer Schar gleichseitiger Hyrenz derjenigen Signale bildet, die vom Empfänger R perbeln begrenzt sind. Die Zonen sind abwechselnd in jeweiliger Entsprechung zu den Strahlenflüssen 72' - reflektierend und transparent ausgebildet. In diesem und 73' geliefert werden. Hierzu wird der Empfän- 50 Falle sind es die reflektierenden Zonen, welche in ger R oder seine elektronische Einrichtung K auf die F i g. 9 durch eine horizontale Schraffierung gekenn-Frequenz des an der Stelle 65 stattfindenden Strahl- zeichnet sind, die die Strahlenbündel 81 (Fig. 6) wechseis abgestimmt, der durch die Mittel 64 erzeugt weiterleiten. Die Strahlenbündel 81 treffen nach Rewird. Die monochromatischen Bilder des jeweiligen flexion am Spiegel 82 auf das dispergierende Eintritts-Zonenelementes 62a bzw. 62 & wandern bei 55 System P. Diejenigen Strahlenbündel, welche die einer Verstellung des dispergierenden Systems P über transparenten Teile des ersten Eintritts-Zonendas Austritts-Zonenelement 71. Wenn ein solches elementes 77a durchdringen, werden nicht auf das monochromatisches Bild nicht durch eng benachbarte dispergierende System hin gelenkt und sind für die Nachbarbilder begleitet wird, d. h., wenn die Strah' spektrometrische Analyse in diesem Falle ohne Belungsquelle S in einem bestimmten Lichtwellen- 60 deutung.The parts of the bundle of rays 72 which penetrate the reflective sectors 75 of the disc 74 element 71 are provided with the reference 40 direct the ray mark 72 'originating from the light source 5; the parts of the beam bundle of rays 79 against the first entry zone element 73, which penetrate the zone element 71, are 77 a, while when the bundle of rays 79 is denoted by the reference numeral 73 '. These parts passes the sectors 75, the same second are achieved b after being reflected by a concave mirror to ingress zone member 77
a radiation-sensitive receiver R passed . 45 The first entry zone element 77a (FIG. 9) The receiver R is a known electro- is again formed by a plate, the zone device K of which is connected downstream, which forms the differences of the branches of a group of equilateral hybrids of those signals that are limited by the receiver R perbeln. The zones are formed alternately in a respective correspondence to the radiation flows 72 '- reflective and transparent. In this and 73 'to be delivered. For this purpose, the receiver is 50. It is the reflective zones which are shown in ger R or its electronic device K on the FIG. 9 by horizontal hatching, the frequency of the beam taking place at the point 65 are drawn, which the beam bundles 81 (FIG. 6) pass on alternately, which is generated by the means 64. The bundles of rays 81 meet according to Rewird. The monochromatic images of the respective flexion at the mirror 82 on the dispersing ingress zone element 62a and 62 & migrate at 55 System P. Those beams which on the one adjustment of the dispersing system P through transparent portions of the first inlet Zonendas egress zone element 71st If such an element 77a penetrates, the monochromatic image is not guided by closely spaced dispersing systems and is accompanied for the neighboring images, i.e. if the beam spectrometric analysis in this case without an illumination source S in a certain light wave interpretation .

bereich nur eine einzige Lichtwellenlänge aufweist, In gleicher Weise weist auch das zweite Eintrittsdann wird ein Signal im Empfänger R erzeugt, wel- Zonenelement 77b abwechselnd reflektierende und ches in F i g. 5 dargestellt ist. Die Abszisse des in durchlässige Zonen auf. Die Zonenanordnung auf Fig. 5 dargestellten Diagramms stellt die Wellen- den beiden Elementen 77a und 776 ist in der Weise länge, und die Ordinate stellt die Differenz der Licht- 65 komplementär, wie es auch für die beiden Zonenintensität zwischen den Bündeln 72 und 73 dar. elemente 62a und 62b der Ausführungsform nacharea has only a single light wavelength, in the same way, the second entry then a signal is generated in the receiver R , which zone element 77 b alternately reflecting and ches in FIG. 5 is shown. The abscissa of the in permeable zones. The zone arrangement on the diagram shown in FIG. 5 shows the wave- the two elements 77a and 776 are long in the way, and the ordinate shows the difference of the light 65 complementary, as it is also for the two zone intensities between the bundles 72 and 73 elements 62a and 62b according to the embodiment

Die Intensität des Signals erreicht in derjenigen den F i g. 2 und 3 der Fall ist. Auch hier sind esThe intensity of the signal reaches FIG. 2 and 3 is the case. They are here too

Stellung des dispergierenden Systems ein Maximum, wieder die reflektierenden Zonen des zweiten Ein-Position of the dispersing system a maximum, again the reflective zones of the second input

tritts-Zonenelementes 77b, die das Strahlenbündel 86 (F i g. 7) liefern. Dieses Strahlenbündel wird durch die in gleicher Weise reflektierende Rückseite der Sektoren 75 der Scheibe 74 und durch den Konkavspiegel 82 auf das dispergierende System P gelenkt.occurs zone element 77 b, which deliver the beam 86 (FIG. 7). This bundle of rays is directed onto the dispersing system P by the rear side of the sectors 75 of the disk 74, which is reflecting in the same way, and by the concave mirror 82.

Die übrige Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 6 und 7 entspricht der der Anordnung gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied, daß hierbei reflektierende Zonenelemente 84 verwendet werden.The remaining mode of operation of the arrangement according to FIGS. 6 and 7 corresponds to that of the arrangement according to 1 with the difference that reflective zone elements 84 are used here.

Bei der in den Fig. 11 bis 13 dargestellten Ausführungsform eines Spektrometers trifft die zu analysierende, von der Lichtquelle S herrührende Strahlung 97 nach Reflexion an einem Konkavspiegel auf ein Eintritts-Zonenelement 92. Bei dieser Ausführungsform besteht das Eintritts-Zonenelement aus einer ersten Hälfte 93 mit den in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Eigenschaften der Zonen. Diese Hälfte wird unten von einer Seite begrenzt, die parallel zur Dispersionsrichtung des Spektrometers ist. Das Eintritts-Zonenelement 92 weist weiterhin eine zweite Hälfte 94 auf, die sich aus der ersten Hälfte durch Symmetrie hinsichtlich einer zurDispersionsrichtung parallelen Geraden ableitet. Auch die Zonen der zweiten Hälfte weisen jeweils abwechselnd unterschiedliche optische Eigenschaften auf, die jeweils der entsprechenden Zone der ersten Hälfte »komplementär« ist. So kann beispielsweise das Eintritts-Zonenelement einem Eintritts-Element 62 a oder 62 b, wie oben beschrieben, entsprechen, wobei jedoch parallel zur Dispersionsrichtung/ (Fig. 12) eine Unterteilung des Zonenelementes in die beiden gleiche Flächeninhalte aufweisende Hälften 93 und 94 vorgesehen ist. Die beiden Hälften können in einem geringen gegenseitigen Abstand angeordnet sein, wobei der Abstand in F i g. 12 aus Darstellungsgründen übertrieben gezeichnet ist. In Fig. 12 bedeutet χ den Schnittpunkt der Zeichenebene mit der optischen Achse des Spektrometers. Das Bündel 97 durchdringt das Eintritts-Zonenelement 92, dessen unterer Teil 93.das Bündel 98 und dessen oberer Teil 94 das Bündel 98' liefert. Diese Bündel 98 und 98' werden von einem Konkavspiegel 99 auf das Gitter P geworfen, welches nach spektraler Zerlegung die Bündel 104 und 104' liefert, die ihrerseits auf das Austritts-Zonenelement 101 gelenkt werden. Das Austritts-Zonenelement 101 besteht in ähnlicher Weise wie das Eintritts-Zonenelement aus zwei Teilen 102 und 103 (Fig. 13), die sich aus einer Unterteilung parallel zur Dispersionsrichtung eines Zonenelementes ergeben. Die beiden Hälften werden wieder in einer Richtung senkrecht zur Dispersionsrichtung in geringer Entfernung angeordnet, wobei die Hälfte 102 so liegt, daß sie hinsichtlich der Zonenbegrenzungen mit demjenigen Bild zusammenfällt, das das Spektrometer von der Hälfte 93 des Eintritts-Zonenelementes liefert. Entsprechend liegt die Hälfte 103 so, daß sie mit demjenigen Bild zusammenfällt, das das Spektrometer von der Hälfte 94 liefert. Im Austritts-Zonenelement weisen die symmetrisch angeordneten Zonen die gleiche optische Eigenschaft im Sinne von .Lichtdurchlässigkeit, Reflexion oder Absorption auf. Die Hälfte 102 läß_L somit vom Bündel 104 ein Teilbündel 105 hindurchtreten, welches den ersten Strählungsfluß F bildet. Der Teil 103 läßt vom Bündel 104' ein Teilbünde! 110 durchtreten, welches von einem Spiegel 111 reflektiert wird; das Teilbündel 110 stellt den zweiten Strählungsfluß F'. Der erste und zweite Strahlungsfluß F, F' wird abwechselnd durch die Wirkung einer durchbrochenen, rotierenden Sektorscheibe 109 auf den Empfänger R hingelenkt. Die vollen Abschnitte der Sektorscheibe sind für das Strahlenbündel F undurchlässig, reflektieren hingegen das zweite Strahlenbündel F'. Ferner sind Konkavspiegel 111', 106 und 107 vorgesehen, um die Strahlungsflüsse auf den Empfänger zu lenken. In the embodiment of a spectrometer shown in FIGS. 11 to 13, the radiation 97 to be analyzed, originating from the light source S, hits an entry zone element 92 after reflection on a concave mirror. In this embodiment, the entry zone element consists of a first half 93 with the properties of the zones described in the introduction to the description. This half is limited at the bottom by a side that is parallel to the direction of dispersion of the spectrometer. The entry zone element 92 furthermore has a second half 94, which is derived from the first half by symmetry with respect to a straight line parallel to the direction of dispersion. The zones of the second half also alternately have different optical properties that are each “complementary” to the corresponding zone of the first half. For example, the entry zone element can correspond to an entry element 62 a or 62 b, as described above, but a subdivision of the zone element into the two halves 93 and 94 having the same area is provided parallel to the dispersion direction / (FIG. 12) . The two halves can be arranged at a small mutual distance, the distance in FIG. 12 is drawn exaggerated for reasons of illustration. In Fig. 12, χ means the intersection of the plane of the drawing with the optical axis of the spectrometer. The bundle 97 penetrates the entry zone element 92, the lower part 93 of which provides the bundle 98 and the upper part 94 of which provides the bundle 98 '. These bundles 98 and 98 'are thrown onto the grating P by a concave mirror 99 , which after spectral decomposition supplies the bundles 104 and 104', which in turn are directed onto the exit zone element 101. The exit zone element 101 consists in a similar way to the entry zone element of two parts 102 and 103 (FIG. 13), which result from a subdivision parallel to the dispersion direction of a zone element. The two halves are again arranged in a direction perpendicular to the direction of dispersion at a short distance, with half 102 lying so that it coincides with respect to the zone boundaries with that image which the spectrometer provides of half 93 of the entry zone element. Correspondingly, half 103 lies in such a way that it coincides with that image which the spectrometer delivers from half 94. In the exit zone element, the symmetrically arranged zones have the same optical property in terms of light transmission, reflection or absorption. The half 102 _{thus allows L} from the bundle 104 a partial bundle 105 to pass through, which forms the first stream of radiation F. The part 103 leaves a part of the bundle 104 '! Pass through 110, which is reflected by a mirror 111; the sub-bundle 110 represents the second radiation flow F '. The first and second radiation flux F, F ' is alternately directed to the receiver R by the action of a perforated, rotating sector disk 109. The full sections of the sector disk are opaque to the bundle of rays F , but reflect the second bundle of rays F '. Concave mirrors 111 ', 106 and 107 are also provided in order to direct the radiation fluxes onto the receiver.

Bei dieser Ausführungsform werden der erste und zweite Strahlungsfluß F, F' gleichzeitig erzeugt, sie fallen aber abwechselnd auf den Empfänger.In this embodiment, the first and second radiation flux F, F ' are generated simultaneously, but they alternately fall on the receiver.

Es ist weiterhin möglich, eine Variante der erfindungsgemäßen Spektrometer vorzusehen, von welcher ein Beispiel in F i g. 14 dargestellt ist. Bei dieser Variante trifft das Strahlenbündel 105 (vgl. Fig. 11) auf einen ersten Empfänger 140 und das Strahlenbündel 110 auf einen zweiten Empfänger 141, deren Ausgänge an ein an sich bekanntes Gerät 142 geführt werden, welches aus diesen Ausgängen die Differenz bildet. In diesem Fall werden die Signale gleichzeitig erzeugt.It is also possible to provide a variant of the spectrometer according to the invention, of which an example in FIG. 14 is shown. In this variant, the beam 105 strikes (see. Fig. 11) to a first receiver 140 and the beam 110 to a second receiver 141, whose Outputs are passed to a known device 142, which from these outputs the difference forms. In this case, the signals are generated simultaneously.

Claims

Patent claims:

1. Spectrometer for analyzing light radiation or infrared radiation according to patent 1422 207, characterized in that at the entrance and / or exit of the spectrometer two zone elements (62 ″, 626; 77a, 776; 93, 94; 102, 103) are arranged, their zone boundary lines are identical to each other, but in each of which the forwarding property the zones of one family are interchanged with those of the zones of the other family, and that by optical means (64, 74, 111) known per se, the radiation flux is alternating or simultaneously (FIG. 11) by the zone elements is directed.

2. Spectrometer according to claim 1, characterized in that the two at the entrance and / or zone elements (92, 101) arranged at the exit for the direction of propagation of the spectrum symmetrically arranged and closely spaced (Fig. 11).

3. Spectrometer according to claim 1, characterized in that the optical means consist of a rotating mirror sector (74) which alternately brings the two zone elements (77 a, 77 b) arranged in the entrance plane of the spectrometer into effect (Fig. 6, 7 , 8th).

For this purpose 2 sheets of drawings