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Spektralapparat Die Erfindung betrifft die Spektralanalyse.
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Bekanntlich kann bei den laufend benutzten Spaltspektrometern das
Signal, welches erhalten wird, wenn man durch Drehung des Zerstreuungssystems (Prisma
oder Gitter) eine "Bestreichung der Wellenlange nach" durchführt, im Halle eines
durch eine unendlich feine Linie gebildetenSpektrums" - anders ausgedrückt, wenn
der Strahlungsfluss monochromatisch ist, d. h. wenn die Energie auf einer einzigen
Wellenlänge transportiert wird-durch ein Dreieckdiagramm in einem Koordinatensystem
dargestellt werden, in welches als Ordinaten die durch den Ausgangsspalt tretenden
Mengen an Strahlungsenergie und als Abszissen
die Winkelstellungen
des Zerstreuungssystems-einge-. tragen werden, oder, was auf das Gleiche hinausläuft,
die in der Ebene des Ausgangs spalts liegenden Stellungen des Bildes des Eingangsspalts
wahrend der Bestreichung in Bezug auf einen beliebigen Bezugspunkt, welcher der
Ausgangsspalt selbst sein kann.
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Die beiden schrägen Seiten des Dreiecks eines derartigen Diagramms
sind für die Zunahme und die Abnahme der durch den Ausgangsspalt tretenden Strahlungsenergiemenge
beiderseits der Stellung kennzeichnend, fur welche das Bild d es Eingangsspalts
dem Ausgangsspalt überlagert ist, was der Einstellstellung des Zerstreuungssystems
entsprichtt und die Anschlussstellen dieser beiden Seiten an die Abszissenachse,
beiderseits welcher das Signal null ist, haben voneinander eine Entfernung, welche
gleich dem Doppelten der Breite des Eingangsspalts ist, welche gleich der des Ausgangsspalts
in dem häufigen Fall ist, in welchem die Vergrösserung des zwischen dem eingangsspalt
und dem Ausgangs spalt liegenden Teils des Spektrometers gleich der Einheit ist.
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Es ist ferner bekannt, dass bei derargigen Spaltspektrometern das
Auflösungsvermögen umgekehrt proporrtional zu der Spaltbreite und daher umso grösser
ist, je schmäler der Spalt ist. Die Lichtstärke, welche durch die strahlungsflussmenge
bestimmt ist, welche für die Einstellstellung durch den Ausgangsspalt tritt, ist
dagegen umso kleiner, jesschmäler der-ö": Spalt ist. Das Auflösungsvermögen und
die Lichtstärke sinddahr bei einem Spaltspektrometer -sich gegensinnig ändernde
Eingenschaften.
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Die Erfindung betrifft einen Apparat mit einer
Eingangsvorridhgtung
und einer Ausgangsvorrichtung, welche so beschaffen sind, dass wahrend einer Bestreichung
in der oben angegebenen Weise ein aus der Ausgangsvorrichtung kommender Strahlungefluss
von der Einstellstellung aus, für welche das 3ild der Eingangsvorrichtung mit der
Ausgangsvorrichtung zusammenfällt, sehr schnell von einem Höchstwert in dem einen
und dem anderen Bestreichungssinn von dieser Stellung aus abnimmt, wie bei einem
Spektrometer mit einem einzigen Spalt, ohne jedoch den Wert null zu erreichen, welcher
anschliessend erst nach einer erheblich weniger schnellen Abnahme erreicht wird,
wobei die Abezissenachse des den Fluss darstellenden Diagramms in einer Entfernung
von der der Einstellstellung entsprechenden Abszisse erreicht wird, welche mehrere
hundertmal so gross wie bei dem Dreieckdiagramm des üblichen Spaltspektrometers
gleichen Auflösungsvermögens sein kann, oder ein derartiger aus der Ausgangsvorrichtung
kommende Strahlungsfluss nimmt sehr schnell von einem der Einstellstellung entsprechenden
Wert null zu, worauf er sehr langsam bis zu dem Wert null abnimmt, Ein derartiges
Diagramm wird erhalten, wenn ein ein Zerstreuungssystem, einen Eingangskollimator
und einen Ausgangskollimator enthaltender Apparat mit einer Eingangsvorrichtung
und einer Ausgangsvorrichtung versehen wird, welche einen Teil aufweisen, welcher
durch zwei Vielheiten oder Serien von Zonen gebildet wird, wobei die Zonen einer
Vielheit mit den Zonen der anderen Vielheit abwechseln , sich an diese anschliessen
und für die auf sie fallende Strahlung eine Weiterleitungswirkung haben, welche
von der von den Zonen der anderen Vielheit ausgeubten verschieden ist, wobei diese
Zonen eine solche Figur bilden, dass bei ihrer VeXschiebuno rar. iilel zu ihr
Ausbreitungsrichtung
des von dem Zerstreuungssystem gelieferten Spektrums und bei beliebiger Amplitude
dieser Verschiebung für den der nicht verschobenen Figur und der verschobenen Figur
gemeinsamen Abschnitt keine Zone einer Serie einer Figur vorhanden ist, welche mit
einer Zone der gleichen Serie der anderen Figur zusammenfällt, wobei eine beliebige
Zone einer bestimmten Weiterleitungswirkung der Ausgangsvorrichtung für eine Einstellwellenlange
des Zerstreuungssystems mit dem Bild einer Zone einer bestimmten Weiterleitungswirkung
der Eingangsvorrichtung zusammenfällt, welches von dem zwischen der Eingangsvorrichtung
und&r Ausgangsvorrichtung liegenden Teil des Apparats geliefert wird, wobei
die Summe der Flächen der Zonen einer Serie eines Eingangs teils oder Ausgangs teils
im wesentlichen gleich der Summe der Flächen der Zonen der anderen Serie ist.
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Ein Diagramm der oben definierten Art, welches eine sehr starke Neigung
von dem der Einstellstellung entsprechenden Höchstwert oder Nullwert aus beiderseits
dieses Höchstwerts oder Nullwerts hat und hierauf eine sehr geringe Neigung aufweist,
kann nicht unmittelbar als Spektrometersignal benutzt werden, da es erhebliche Amplituden
für Stellungen des Zerstreuungssystems aufweist, welche von der Einstellstellung
für die gewünschte Wellenlänge weit entfernt sind.
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Es ist bereits ein Spektralapparat vorgeschlagen worden, bei welchem
das Spektrometersignal aus zwei Strahlungsflüssen gewonnen wird, von denen der eine
in einem Diagramm mit doppelter Neigung der obigen Art dargestellt werden kann,
dessen Abschnitte mit starker Neigung von dem den Höchstwert des Strahlungsflusses
darstellenden Punkt kommen, welcher der Einstellstellung des Zerstreuungssystems
entspricht, wobei
der andere Fluss ebenfalls durch ein Diagramm
mit doppelter Neigung ebenfalls der oben erwähnten Art darstellbar ist, in welchem
die Abschnitte mit starker Neigung von einem einen Fluss null darstellenden Punkt
kommen, welcher ebenfalls der Einstellstellung des Zerstreuungssystems entspricht,
und zwar durch Ausnutzung der Differenz der von dem ersten Fluss und dem zweiten
Fluss transportierten Energie, wobei die diesen beiden Flüssen entsprechenden Diagramme
zusammenfallende Abschnitte geringer Neigung haben.
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Die Bildung von zwei die oben definierten Strahlungsflüsse transportierenden
Ausgangsbündelnbedingt nicht nur die Verdoppelung der die Eingangsvorrichtung oder
die Ausgangsvorrichtung bildenden Teile, sondern der Vergleich der beiden von ihnen
transportierten Energien zur Herstellung des elektrischen Spektrometersignals mittels
einer für die Strahlung empfindlichen Vorrichtung führt auch zu Komplikationen.
In gewissen Fallen werden zwei empfindliche Zellen oder auch zwei Abschnitte des
gleichen Differentialempfängers vorgesehen, welche je einem Bündel zugeordnet sind,
die gegenwärtige Technik gestattet jedoch nicht, zwei Zellen oder zwei Abschnitte
eines Differentialempfangers herzustellen, welche genau identische und zeitlich
identisch bleibende Kennlinien haben, wodurch Fehler eingefuhrt werden, welche schwer
oder überhaupt nicht zu berichtigen sind und den Apparat für zahlreiche Anwendungen
unbrauchbar machen.
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In anderen Fallen wird ein und dieselbe Zelle benutzt, welche abwechselnd
das erste und das zweite Bündel empfangt, es mussen dann aber als wesentlicher Teil
des Spektrometers Umschálteinrichtungen vorgesehen werden, welche das eine
oder
das andere der Bündel abwechselnd auf die Zelle richten.
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Diese Umschalteinrichtungen bringen eine gewisse Erschwerung der Herstellung
mit sich, und ihr Vorhandensein vergrössert den Platzbedarf des Spektrometers.
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In jedem Fall erfordert das Prinzip einer Spektralanalyse mit Hilfe
von zwei räumlich getrennten Bündeln, dass Einrichtungen zur Abgleichung des optischen
Weges der beiden Bündel vorgesehen werden, wobei diese Abgleichung umso genauer
erfolgen muss, als es der Vergleich der von den beiden Bündeln transportierten Energien
ist, welcher das Spektrometersignal liefert.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Notwendigkeit von zwei Photozellen
oder eines Differentialempfängers sowie die Notwendigkeit von optischen Umschalteinrichtungen
dadurch zu vermeiden, dass Einrichtungen vorgesehen werden, welche das Bild der
Eingangsvorrichtung, welches der zwischen der Eingangsvorrichtung und der Ausgangsvorrichtung
liegende Teil des Spektrometers liefert, in Bezug auf die Ausgangsvorrichtung gemass
einer periodischen Bewegung verschieben0 Alle diese Spektralapparate, welche eine
Eingangsvorrichtung und eine Ausgangsvorrichtung mit den obigen Eigenschaften haben,
können praktisch auf verschiedenen Gebieten benutzt werden, auf welchen bis jetzt
das übliche Spaltspektrometer benutzt wird, wobei sie jedoch gegenüber diesem eine
beträchtliche tjberlegenheit besitzen, da ihre Lichtstärke bei gleichem Auflösungsvermögen
mehrere hundert mal so gross sein kann.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Spektralapparat mit einer Eingangsvorrichtung
und einer Ausgangsvorrichtung
der oben erwähnten Art, welcher nicht
nur auf zahlreichen Gebieten benutzt werden kann, auf welchelldiese Spektrometer
benutzt werden, sondern auch ausserdem gewisse Bedingungen besser erfüllen kann,
als dies bisher möglich war.
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Die Erfindung bezweckt insbesondere die Schaffung eines Spektrometers,
welches einen geringen Platzbedarf und ein geringes Gewicht sowie eine ausserordentliche
Betriebssicherheit hat.
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Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Spektrometers,
mit welchem Spektralanalysen schneller als mit den bekannten Spektrometern vorgenommen
werden können.
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Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung eines Spektralapparats,
dessen Benutzung zur Untersuchung von kurzzeitigen oder schnell veränderlichen Vorgängen
vorteilhaft ist.
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Bei dem erfindungsgemässen Spektralapparat wird das Spektrometersignal
durch elektronische Behandlung der elektrischen Ausgangs spannung eines Empfängers
erhalten, welcher ein einziges Strahlenbündel empfängt, welches eine durch ein Diagramm
mit doppelter Neigung darstellbare Strahlungsenergie empfangt, wobei diese Behandlung
den der langsamen änderung entsprechenden Abschnitt nicht auftreten lasst oder betrachtlich
schwach und nur den der schnellen Anderung entsprechenden Abschnitt unter Verstarkung
erscheinen lässt.
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Hierbei hat es sich gezeigt, dass, wenn hinter der Zelle o. dgl.
unmittelbar oder mittelbar ein Frequenzfilter zugeordnet wird, welches die Komponentenfrequenzen
der an den Abschnitten des Diagramms geringer Neigung auftretenden Amplitudenänderungen
ausscheidet, ein Spektrometersignal erhalten
werden kann, dessen
Genauigkeit mit der bei den oben erwähnten Spektrometern mit zwei Ausgangsbündeln
erhaltenen vergleichbar und sogar gleich dieser ist.
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Ein erfindungsgemasser Spektralapparat kann also ein Auflösungsvermögen
besitzen, welches mit dem eines Spektrometers mit zwei Bündeln der obigen Art gleichwertig
ist wobei es eine Lichtstärke in der gleichen Grossenordnung wie dieses letztere
besitzt, welche zwar etwas geringer aber immerhin erheblich grösser, und zwar bis
zu mehreren hundert Malen, als die eines Spektrometers mit einzigem Spalt mit gleichem
Auflösungsvermögen ist, wobei seine Ausbildung einfacher und gedrängter und seine
Herstellung bequemer ist.
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Ein erfindungsgemässes Spektrometer braucht jedoch insbesondere keine
optischen Umschalteinrichtungen und zu keine Einrichtungen zur Erzeugung von Schwingungenzhaben,
d. h. keine mechanischen oder elektromagnetischen Teile aufzuweisen, so dass alle
Bestandteile des Spektrometers ortsfest sind (mit Ausnahme natürlich des Zerstreuungssystems),
so dass das erfindungsgemässe Spektrometer unter Bedingungen benutzt werden kann,
welche bisher nicht verwirklicht werden konnten, wobei mit ihm insbesondere Spektralanalysen
mit einer Bestreichungsgeschwindigkeit vorgenommen werden können, welche sehr erheblich
grosser als die bisher erzielbare ist, so dass die von der Benutzung einer Eingangsvorrichtung
und einer Ausgangsvorrichtung mit vielfachen Weiterleitungszonen herrührende aussergewöhaliche
Lichtstärke voll ausgenutzt werden kann0 Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
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Figo 1 ist ein Diagramm für ein übliches Spektrometer
mit
einem einzigen Eingangsspalt und Ausgangsspalt.
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Fig. 2 ist ein Schema eines von einem derartigen Spektrometer gelieferten
Signals.
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Fig. 3 zeigt ein Signal, welches von dem gleichen Spektrometer geliefert
wird, wenn der Eingangs spalt einen Lichtfluss empfängt, dessen Wellenlange von
der dem Signal der Fig. 2 entsprechenden verschieden ist, wobei der Ursprung der
Abszissenachse der gleiche wie in Fig. 2 ist.
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Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Signals, welches von
einem derartigen Spektrometer wahrend einer Bestreichung geliefert wird, wenn der
Eingangsspalt einen Fluss empfängt, welcher Energie auf der dem Signal der Fig.
2 entsprechenden Wellenlänge und Energie auf der dem Signal der Fig. 3 entsprechenden
Wellenlänge enthält.
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Fig. 5 zeigt zwei Signale, welche von der Zelle eines derartigen
Spaltspektrometers wahrend zweier aufeinanderfolgender Bestreichungen geliefert
werden, von denen beide mit monochromatischem Licht erfolgen, wobei die beiden Wellenlangen
wahrend der Bestreichungen den Mindestabstand haben, welchen das Spektrometer unterscheiden
kann.
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Fig. 6 zeigt schematisch ein Signal, welches von dem gleichen Spektrometer
während ein und derselben Bestreichung geliefert wird, wenn dieses einen die beiden
Wellenlangen enthaltenden Fluss empfängt.
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Fig. 7 ist eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht, wobei jedoch die
beiden Wellenlangen etwas weiter voneinander entfernt sind.
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Fig. 8 ist eine sehr schematische Ansicht eines erfindungsgema"ssen
Spektrometers.
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Fig. 9 zeigt beispielshalber schematisch eine ausführungsfrom eines
Eingangsteils.
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Fig. 10 zeigt schematisch einen entsprechenden Ausgangsteil.
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Fig. ii ist eine photographische Wiedergabe eines Eingangsteils oder
Ausgangsteils der schematisch in Fig.
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9 und 10 dargestellten Art.
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Fig. 12 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Eingangsteils.
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Fig. 13 zeigt schematisch einen entsprechenden Ausgangsteil.
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Fig. 14 ist eine photographische Wiedergabe einer Ausfuh.rungsabwandlung
eines Eingangsteils oder Ausgangsteils der schematisch in Fig. 12 und 13 dargestellten
Art.
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Fig. 15 zeigt schematisch eine Ausführungsabwandlung einer Eingangs-
oder Ausgangsvorrichtung.
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Fig. 16 zeigt schematisch die gegenseitige Lage eines Ausgangs teils
und des Bildes eines Eingangsteils in der Ebene des Ausgangsteils wahrend einer
Bestreichung der Wellenlange nach.
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Fig. 17 ist ein schematisches Diagramm.
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Fig. 18 ist eine schematische Darstellung eines mit dem erfindungsgemässen
Apparat erhaltenen Spektrometersignals.
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Fig. 19 ist eine der Fig. 8 entsprechende Ansicht einer anderen Ausfuhrungsform.
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Fig. 20 ist eine Fig. 8 und 19 entsprechende Ansicht einer weiteren
Ausführungsform.
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Fig. 21 ist eine Vorderansicht einer mit Zonen versehenen Vorrichtung0
Fig. 22 ist eine von der anderen Seite gesehene schematische Ansicht dieser mit
Zonen versehenen Vorrichtung.
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Fig. 23 ist eine schematische Darstellung eines Diagramms.
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Fig. 1 zeigt in ihrem unteren Teil die Form des Signals, welches
am Ausgang der Zelle eines üblichen Spaltspektrometers bei einer Bestreichung für
den Fall erhalten wird, dass die einfallende Strahlungsenergie eine einzige Wellenlänge
hat, was bisweilen durch die Angabe ausgedrückt wird, dass das Spektrum eine unendlich
feine einzige Linie enthält. Das Signal ist ein dreieckiges Signal, welches in Bezug
auf die auf die Abszissenachse gefällte Senkrechte symmetrisch ist, welche durch
die Spitze des Dreiecks geht, dessen Grundseite gleich 2e ist, wobei e die Breite
des Ausgangsspalts ist, welcher in dem oberen Teil der Figur in gleichem Maßstab
dargestellt ist. In dem Diagramm des unteren Teils der Fig. 1, bei welchem der Ursprung
der dbseissenachse der Lage des gemeinsamen Zentrums des Ausgangsspalts und des
Bildes des Eingangs spalts für das Zusammenfallen des Bildes des Eingangs spalts
mit dem Ausgangsspalt entspricht, d. h. der Einstellstellung für diese Wellenlänge,
sind die Abszissen auch für die Stellung des Bildes des Eingangsspalts in der Ebene
des Ausgangsspalts beiderseits dieses Ursprungs kennzeichnend.
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Fig. 2 zeigt schematisch ein Signal, welches bei einer Bestreichung
erhalten wird, wenn der Eingangsspalt einen monochromatischen Strahlungsfluss mit
der Wellenlange empfangt, wah"rend Fig. 3 schematisch ein Signal zeigt, welches
von
dem gleichen Spektrometer unter den gleichen Bedingungen geliefert wird, wenn der
Eingangsteil einen monochromatischen Strahlungsfluss mit der Wellenlänge \4empfängt,
wobei die Ursprünge der diese beiden Signale darstellenden Diagramme auf der gleichen
Lotrechten liegen und beide der gleichen Stellung des Zerstreuungssystems entsprechen.
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Wenn jetzt eine andere Bestreichung für eine einfallende Strahlung
vorgenommen wird, welche gleichzeitig Strahlungsenergie auf der Wellenlänge lo und
Strahlungsenergie auf der Wellenlange » enthalt, erhält man am Ausgang der Zelle
ein Signal der in Fig. 4 dargestellten Art. Das Spaltspektrometer ermöglicht daher
die Unterscheidung der Strahlungsenergien der einen oder der anderen Wellenlänge
it und Diese Unterscheidung ist möglich, solange die Dreiecksignale, welche jeder
Wellenlange zugeordnet werden können, einander nicht so nahe (und erst recht nicht
naher) liegen, wie die in Fig. 5 dargestellten (wobei angenommen ist, dass die Strahlvngsflüsse
auf den beiden Wellenlangen gleich sind). Diese Figur kann als die Uberlagerung
der beiden Signale angesehen werden, welche bei einer ersten Bestreichung, wenn
der Strahlunsfluss eine erste Wellenlänge hat, und bei einer zweiten Bestreichung,
wenn der Strahlungsfluss die am nachsten liegende Wellenlange hat, welche der Apparat
noch unterscheiden kann, erhalten werden, wobei dann die Abszissen der Scheitel
der beiden Signale einen Abstand von e haben. Wenn nämlich der Apprat einen diese
beiden Wellenlängen enthaltenden Strahlungsfluss empfängt und eine Bestreichung
vorgenommen wird, erhält man ein Signal der in Fig0 6 dargestellten Art, welches
keine Unterscheidung ermöglicht, während, wenn die Wellenlangen etwas weiter
voneinander
als diese Wellenläßgen entfernt sind, das erhaltene Signal die in Fig. 7 dargestellte
Form hat und die Unterscheidung ermoglicht.
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Ein erfindungsgema"ssesSpektrometer ist schematisch in Fig. 8 dargestellt.
Das Spektrometer besitzt einen Eingangskollimator 10, ein Zerstreuungssystem 11,
und einen Ausgangekollimator 12. Die Eingangsvorrichtung 13 liegt in der Eingangabrennebene
des Eingangskollimators 10, während die Ausgangsvorrichtung 14 in der Ausgangsbrennebene
des Ausgangskollimators 12 liegt, Hinter der Ausgangsvorrichtung 14 ist eine für
die zu analysierende Strahlung empfindliche Zelle 15 angeordnet, deren Strom an
eine elektronische Vorrichtung 16 angelegt wird, an deren Ausgang 17 das Spektrometersignal
abgenommen werden kann.
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Die Eingangsvorrichtung wird durch eine ebene, senkrecht zu der Achse
X-X des Spektrometers angeordnete Platte gebildet, deren geometrisches Zentrum auf
dieser Achse liegt, und welche zwei Serien von Zonen aufweist, wobei die Zonen der
einen Serie durchsichtig und die Zonen der anderen Serie undurchsichtig sind. Eine
derartige Eingangsvorrichtung wird z.B. durch eine durchsichtige Platte gebildet,
welche innerhalb eines rechteckigen Umrisses, dessen Seiten in Fig. 9 mit 18 - 21
bezeichnet sind, ein Muster von Stäben ungleicher Breite enthält, dessen erster
der Seite 18 benachbarter Stab v1 sehr schmal und z. B. durchsichtig ist, während
der Nachbarstab P1 undurchsichtig ist, der nächste Stab v2 durchsichtig ist, und
so fort, wobei die Anordnung der Stäbe z.B. folgender Gesetzmässigkeit folgt xn2
= n x12
worin Zn der Abstand eines Randes eines Paares von zwei
benachbarten Stäben der Ordnung n von der Seite 18 des Quadrats und >1 der dem
ersten Paar entsprechende Abstand ist0 Es kann jedoch auch, was nahezu auf Dasselbe
hinauslauft, die Breite der Stäbe zu ihrem Abstand von der Seite 20 umgekehrt proportional
sein.
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Die Ausgangsvorrichtung 14 ist so ausgebildet, dass sie bei Uberlagerung
mit dem Bild zusammenfällt, welches der Apparat von der Eingangsvorrichtung für
die Einstellwellenlänge der Zerstreuungsvorrichtung 11 liefert. Bei einer Vergrösserung
des Spektrometers von 1 ist sie mit der eingangsvorrichttung identisch, und die
Ausgangsvorrichtung liegt in der Brennebene des Ausgangskollimators, so dass die
Achse X-X durch ihr geometrisches Zentrum tritt. Die Richtung der Stäbe der Eingangsvorrichtung
und der Ausgangsvorrichtung liegt senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des Spektrums,
welche so parallel zu den Seiten 19 und 21 der Eingangsvorrichtung und schematisch
durch den Doppelpfeil dargestellt ist. Eine derartige Ausgangsvorrichtung, ist schematisch
in Fig. 10 dargestellt. Sie wird durch eine durchsichtige Platte gebildet, welche
innerhalb eines rechteckigen Umrisses ein Nuster von Stäben ungleicher Breite trägt,
wobei ein erster Stab V1 sehr schmal und e,B, durchsichtig ist, während der Nachbarstab
Pl undurchsichtig, der nachste Stab V2 durchsichtig ist, u.s.f., wobei die Breiten
der Stäbe der gleichen Gesetzmässigkeit wie die Stäbe der Eingangsvorrichtung folgen,
wobei ein durchsichtiger Stab und ein benachbaryt er undurchsichtiger Stab die gleiche
oder eine verschiedene Breite haben können.
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Fig. 11 ist die photographische Wiedergabe einer Eingangs- oder Ausgansvorrichtung
der in Fig. 9 und 10
schematisch dargestellten Art, wobei die verschiedene
Weiterleitungswiru der Zonen der einen und der anderen Serie die Ursache daher ist,
dass die Stäbe in dieser Figur abwechselnd weiss und schwarz erscheinen.
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Es können auch andere Eingangs- und Ausgangsvorrichtungen dieses
Typs benutzt werden, z.B, eine Eingangsvorrichtung, welche aus der in Fig. 9 dargestellten
dadurch hervorgeht, das in der Nähe der Ecken des Rechtecks liegende Abschnitte
abgeschnitten werden, wobei dieses Abschneiden entweder auf Geraden oder auf Kurven
erfolgt, oder auch eine Vorrichtung, welche durch die Nebeneinanderlagerung von
mehreren Vorrichtungen der in dieser Figur dargestellten Art entsteht, wobei diese
Nebeneinanderlagerung in der zu der Ausbreitungsrichtung des Spektrums parallelen
Richtung oder gemaß einer hierzu senkrechten Richtung erfolgen kann, wobei die Ecken
entweder der zusammengesetzten Vorrichtung oder der Einzelvorrichtungen weggeechnitten
sein konnen, oder nicht.
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Die Erfindung betrifft ferner die mit einer derartigen Eingangs-
und Ausgangsvorrichtung ausgerüsteten Apparate, bei welchen jedoch das Anderungsgesetz
der Breite der Stäbe von den angegebenen verschiefien ist, aber diesen verhältnismassig
nahebleibt und jedenfalls von dem Gesiz der Proportionalität der Breite eines Stabes
zu seinem Abstand von einer Seite verschieden ist, wobei die Vorrichtung Abschnitte
aufweist, in welchen die Breiten der Stäbe beträchtlich kleiner als die Breiten
aer Stäbe eines anderes Abschnitts sind, und zwar in @em Verhäitnsi, welches mehrere
hundert erreichen kann, wobei zwischen diesen Abschnitten eine sehr grosse Zahl
von Stäben mit Zwischenbreiten liegt, wobei sich die Breite von einem Stab
zum
andern langsam ändert.
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Bei einer anderen Ausbildung weist die Eingangsvorrichtung, welche
wiederum einen rechteckigen Umriss hat, bei welchem ggfs. die Ecken abgeschnitten
sind, Serien von Zonen auf, welche nicht durch Gerade begrenzt werden, so dass die
Qben "Stäbe" genannten Teile entstehen, sondern durch Kurven, welche z.B. einer
Schar von gleichseitigen Hyperbeln angehören deren eine Asymptote parallel zu der
Ausbreitungsrichtung des Spektrums ist, wobei die Zonen.g-renzkurven entweder einem
Quadrat ten der Asymptoten, oder zwei Quadranten, oder vier Quadranten entnommen
werden, oder durch die Nebeneinanderlagerung von bisweilen identischen, einem oder
mehreren Quadranten entnommenen Abschnitten entstehen. So ist in Fig. 12 schematisch
eine Eingangsvorrichtung dargestellt, deren die Zonen der abwechselnden Serien begrenzenden
Kurven gleichseitige Hyperbeln von vier Quadranten sind, wobei der parallel zu der
Ausbreitungsrichtung des Spektrums gezählte Abstand zwischen der Asymptote h , welche
übrigens der Schar von gleichseitigen Hyperbeln angehört, und der am nihsten liegenden
Hyperbel h1 in dem der Seite 23 benachbarten Abschnitt sehr klein, dagegen in dem
der zu der Ausbreitungsrichtung des Spektrums parallelen Asymptote 26 benachbarten
Abschnitt sehr gross ist, und zwar mehrere hundertmal so gross.
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Eine Ausgangsvorrichtung, welche in dem mit der Eingangsvorrichtung
der Fig. 12 versehenen Spektrometer benutzt werden kann, ist schematisch in Fig.
13 dargestellt. Wenn die Vergrosserung gleich eins ist, ist sie mit der Eingangsvorrichtung
identisch, mit welcher sie für die Bildung des Spektrometersignals zusammenwirkt0
Fig.
14 ist die photographische Wiedergabe einer Eingangsvorrichtung oder Ausgangsvorrichtung
der schematisch in Pig. 12 oder Fig. 13 dargestellten Art, deren Umriss Jedoch schräge
Teile aufweist, wobei Jedoch die Symmetrie um das Zentrum, welches der Schnittpunkt
der Asymptoten ist, beibehalten ist, so dass die Abschnitte der Vorrichtung, welche
Hyperbeln enthalten, deren Schnittpunkte mit einer zu der Ausbreitungerichtung des
Spektrums parallelen Geraden verhältnismassig sehr nahe beieinanderliegen, verringert
sind.
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Fig. 15 zeigt schematisch eine andere Eingangsvorrichtung oder Ausgangsvorrichtung,
welche in dem Apparat benutzt werden kanne Sie wird durch ein Muster gebildet, welches,
wie bei der Ausführung gemass Fig. 12 und 13, vier Quadranten aufweist, wobei in
jedem Quadranten die Zonen durch Bögen von gleichseitigen Hyperbeln begrenzt werden,
die Quadranten sind jedoch so angeordnet, dass die Schnittpunkte der den Hyperbelbögen
der vier Quadranten entsprechenden Asymptoten nicht mit dem geometrischen Zentrum
der Vorrichtung zusammenfallen, wie bei der Ausführung gemass Fig. 12 und 13, sondern
an den vier Ecken des Quadrats liegen. In allen Fällen kann übrigens die Ausgangsvorrichtung
aus der Eingangsvorrichtung durch Photogra0E derselben durch den Apparat hindurch
erhalten werden, wobei die lichtempfindliche Schicht in die Brennebene des ausgangskollimators
gebracht wird. Bei einem Spektrometer mit einer durch Photographie der Eingangsvorrichtung
erhaltenen Ausgangsvorrichtung sind die geometrischen Aberrationen der zwischen
der Eingangsvorrichtung und der Ausgangsvorrichtung angeordneten optischen Teile
ohne Einfluss.
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Bei einer Ausführungsform benutzt der erfindungsgemasse
Apparat
eine Eingangsvorrichtung, deren Zonen einer Serie eine Weiterleitungswirkung haben,
wobei sie im einfachsten Fall durchsichtig sind, während die Zonen der anderen Serie
keine Weiterleitungswirkung haben, wobei sie in dem einfachsten Fall undurchsichtig
sind0 Die Ausgangsvorrichtung ist in gleicher Weise ausgebildet, wobei ihre Zonen
mit Weiterleitungswir kung dem von dem Apparat für die Einstellstellung des Zerstreuungssystems
gelieferten Bild der Zonen mit Weiterleitungswirkung der Eingangsvorrichtung überlagert
sind.
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Bei einer Ausführungsabwandlung sind die Zonen mit Weiterleitungswirkung
der Ausgangsvorrichtung den von dem Zerstreuungssystem für die Einstellwellenlänge
gelieferten Bildern der Zonen ohne Weiterleitungswirkung der Eingangsvorrichtung
überlagert.
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Das Zerstreuungssystem 11 ist als Prisma oder Gitter ausgebildet.
Es wird von einer Passung getragen, welcher. eine gleichförmige Drehbewegung mit
einstellbarer Geschwindigkeit zur Bestreichung der Wellenlänge nach erteilt werden
kann.
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Die Zelle 15, welche hinter der Ausgangsvorrichtung 14 angeordnet
ist und die gesamten durch die Vorrichtung tretenden Einzelbündel empfängt, wird
entsprechend der Art der zu analysierenden Strahlung gewählt In Fig. 16 ist schematisch
die in der Brennebene des Ausgangskollimators liegende Ausgangsvorrichtung 14 der
in Fig. 9 gezeigten Art dargestellt, wobei ferner schematisch und zwar zur Verdeutlichung
der Zeichnung nach unten verschoben, das Bild dargestellt ist, welches der Apparat
von der Eingangsvorrichtung liefert, wenn er eine eine"monochromatische"Strahlung
bestimmter Wellenlänge empfängt, oder anders ausgedrückt, wenn das Spektrum eine
unendlich schmale Linie enthält, wie dies in
der Spektralanalyse
gewöhnlich ausgedrückt wird, und wenn eine "Bestreichtung der Wellenlänge nach"
erfolgt, d.h. wenn die Zerstreuungsvorrichtung 11 in Umdrehung versetzt wird0 Wenn
sich die Vorrichtung 11 in der dieser Wellenlänge entsprechenden Einstellstellung
befindet, ist das Bild 1322 der Eingangsvorrichtung in der Brennebene des Ausgangskollimators
12 der Ausgangsvorrichtung 14 überlagert (wobei die in der Figur dargestellte Verschiebung
der Höhe nach zur Verdeutlichung der Darstellung vorgenommen wurde, wie bereits
oben ausgeführ. Das Bild v1 des Stabes v1 ist dem durchsichtigen Stab V1 überlagert,
das Bild ; des undurchsichtigen Stabes P1 der Eingangsvorrichtung ist dem undurchsichtigen
Stab P1 der Ausgangsvorrichtung überlagert, u.s.f., und das Bild P'N des der Seite
20 benachbarten undurchsichtigen Stabes ist dem undurchsichtigen Stab PN der Ausgangsvorrichtung
14 überlagert.
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Wenn die Bestreichung in einem solchen Sinn erfolgt, dass das Bild
der Eingangsvorrichtung in der Brennebene des Ausgangskollimators eine schematisch
durch die Richtung des Pfeils f dargestellte Bewegung ausführt, tritt keine Strahlung,
welche durch die Eingangsvorrichtung 13 getreten ist, durch die Ausgangsvorrichtung,
bis sich das Zerstreuungssystem in einer solchen Stellung befindet, dass es ein
bei 13'1 dargestelltes Bild der Eingangsvorrichtung 13 liefert, bei welchem das
Bild 20' der Seite 20 mit der Seite 22 zusammenfällt, Von der Stellung an, in welcher
der innere Rand des Bildes ptN auf den durchsichtigen Stab V1 kommt, tritt Strahlungsenergie,
welche durch die Eingangsvorrichtung 13 getreten ist, durch die Ausgangsvorrichtung
14, worauf Strahlungsenergie, welche durch die
Eingangsvorrichtung
13 getreten ist, weiter durch die Ausgangsvorrichtung 14 für alle Stellungen der
Zerstreuungsvorrichtung 11 zwischen der oben definierten Stellung und der Stellung
tritt, in welcher die Zerstreuungsvorrichtung von der Eingangsvorrichtung 13 ein
Bild 13t3 liefert, bei welchem das Bild 18 der Seite 18 mit der inneren Kante des
Stabes PN zussmmenfällt.
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Die Form der Kurve, welche die von der Zelle 15 während der Bestreichung
empfangene Energiemenge darstellt, ist schematisch in Fig. 17 gezeigt. Bis zu dem
Punkt 30, welcher etwa der Stellung 13t1 des von dem Zerstreuungssystem gelieferten
Bildes der Eingangsvorrichtung entspricht, ist die von der Zelle 15 empfangene Energie
null. Die von der Zelle empfangene Energie nimmt anschliessend allmählich verhältnismässig
langsam und praktisch linear zu, wie durch den geraden Abschnitt 30-31 dargestellt,
und zwar bis zu einer Stellung, welche kurz vor derjenigen liegt, in welcher das
Zerstreuungssystem das Bild in der Stellung 13'2 liefert0 Die dem Punkt 31 entsprechende
Stellung hat von der Stellung 13'2 einen Abstand, welcher gleich der Breite des
Zwischenraums VI ist. Hierauf nimmt die von der Zelle empfangene Energie sehr plötzlich
bis zu einem durch den Punkt 32 dargestellten Maximum zu, was der Stellung 13t2
des Zerstreuungssystems entspricht, in welcher das Bild der Eingangsvorrichtung
zonenweise der Ausgangsvorrichtung überlagert ist. Bei Fortsetzung der Bestreichung
nimmt hierauf die Energiemenge sehr plötzlich bis zu dem Punkt 33 ab, welcher übrigens
zu dem Punkt 31 in Bezug auf die durch den Scheitel 32 gehende Lotrechte symmetrisch
liegt, worauf sie von dem Punkt 33 an erheblich langsamer zu dem Punkt 34 abnimmt,
welcher etwa der Stellung des Zerstreuungssystems entspricht, in welcher das
Bild
der Eingangsvorrichtung die Stellung 13'3 hat, welche von der Stellung 13'2 einen
Abstand hat, welcher gleich der Breite L der dusgangsvorrichtung 14 ist. Hierauf
wird die von der Zelle 15 empfangene Energiemenge null, wobei das ganze gramm in
Bezug auf die durch den Scheitel 32 gehende Lotrechte symmetrisch ist, Die Ordinate
der Punkte 31 und 33 ist die Hälfte der Ordinate des Scheitels 32.
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Mit einer Eingangsvorrichtung und einer Ausgangsvorrichtung der oben
definierten und in Fig. 11 dargestellten Art, bei welchen der Umriss ein Quadrat
mit einer Seitenlänge von 50 mm ist und die kleinste Zonenbreite 3/100 mm betrgt,
zeigt das wirkliche Diagramm den Punkten 31 und 33 entsprechende Punkte, welche
tausendmal näher aneinanderliegen, wie die den Punkten 30 und 34 entsprechenden
Punkten Ein Diagramm, welches mit dem in Fig. 17 dargestellten identisch oder diesem
(im Sinne der geometrischen Ahnlichkeit) ähnlich ist, wird erhalten, wenn man eine
Bestreichung mit gleichförmiger Geschwindigkeit vornimmt, d. h. bei Drehung des
Zerstreuungssystems mit einer konstanten Geschwindigkeit, wiederum als Ordinaten
die von dem durch die Ausgangsvorrichtung tretenden Bündel transportierten Strahlungsenergiemenen
auftra"gt, und als Abszissen die Zeiten von einem bestimmten Ursprung aus, z. BO
dem Beginn der Bestreichung, aufträgt, Es ist zu bemerken, dass ein von der Zelle
geliefertes derartiges Signal nicht in seiner Gesamtheit als ein Spektrometersignal
angesehen werden kann, was sofort daraus hervorgeht, dass es eine erhebliche Amplitude
für Stellungen des Zerstreuungssystems hat, welche von der Einstellstellung für
die betrachtete Wellenlänge weit entfernt sind.
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Die Erfindung sieht vor, das von der Zelle 15 gelieferte elektrische
Signal an den Eingang eines elektronischen Verstärkers 16 mit frequenzabhängigem
Verstärkungsfaktor anzulegen, wobei die Verstärkung für hohe Frequenzen grösser
als für niedrige Frequenzen ist. D-i er Verstärker bildet dann einen Hochpass, und
die Erfindung sieht vor, dass die untere Grenze des durchgelassenen Bandes des Filters
eine Frequenz in der Grössenördnung von t ist, worin t1 die Bestreichungsdauer des
gesamten von der Zelle 15 gelieferten Signale -in einer oben definierten Bedingung
ist, d.h. die Differenz der Abszissen der Punkte 34 und 30 in Fig. 17, in welcher
die Zeit als Abszisse aufgetragen ist. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger
Hochpass durch Ausscheidung des Frequenzintervalle zwischen 0 und # an seinem Ausgang
ein Signal liefert, welches dem gewünschten Dreiecksignal sehr naheliegt oder sogar
mit diesem identisch ist, d. h. ein Signal der in Fig. 18 dargestellten Art. Ein
derartiges von dem Spektrometer geliefertes Signal hat eine Amplitude null oder
praktisch null nicht nur wenn das an den Eingang des Filters angelegte Signal eine
Amplitude null hat, sondern auch wenn das Eingangssignal eine verhältnismässig langsam
veränderliche Spannung hat, wie durch die Abschnitte 30-31 oder 35-34 der Fig. 17
dargestellt. Es besitzt dagegen zwei Abschnitte 36-37 und 37-38 mit äusserst steiler
Neigung, welche den schnellen Änderungen des Eingangssignals entsprechen, wie an
den Abschnitten 31-32 bzw. 32-33 dargestellt. Der Abstand zwischen den Punkten 36
und 38 ist gleich dem Abstand zwischen den Punkten 31 und 33.
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Das von einem erfindungsgemässen Spektrometer gelieferte, am Ausgang
17 des Verstärkers 16 erhaltene Signål
hat also Dreieckform, wie
das von einem üblichen Spektrometer mit einem einzigen Eingangs- und Ausgangsspalt
gelieferte. Bei dem erfindungegemäasen Spektrometer ist jedoch die Energiemenge,
welche von der Zelle 15 für die Einstellstellung des Zerstreuungssystems empfangen
wird, welche der Stellung 13t2 (Fig. 16) des Bildes der Eingangsvorrichtung in der
Ebene der Ausgangsvorrichtung entspricht, gleich der durch die Eingangsvorrichtung
getretenen Energiemenge, Sie kann mehrere hundertmal so gross wie die eines Spaltspektrometera
mit gleichem Auflösungsvermögen sein. Das Auflösungsvermögen des erfindungsgemässen
Spektrometers wird wie bei einem Spaltspektrometer durch den Abstand zwischen den
auf halber Hohe des dreieckigen Ausgangssignals liegenden Punkten 42 und 43 bestimmt
und ist gleich der Hälfte des Abstands zwischen den Punkten 31 und 33, wobei diese
Hälfte praktisch gleich der Breite des schmalsten Zwischenraums, bei dem gewahlten
Bespiel 3/100 mm, der Eingangsvorrichtung oder Ausgangsvorrichtung ist, unabhängig
davon, ob diese geradlinige Stabe aufweist, wie Fig. 9 bis 11, oder Hyperbeln, wie
in Fig.
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12 bis 14, oder andere Muster, welche am Ausgang einer Zelle ein Signal
der in Fig. 17 dargestellten Art liefern.
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Das erfindungsgemasse Spektrometer weist eine einzige Eingangsvorrichtung
und eine einzige Ausgangsvorrichtung auf, welche ein einziges Ausgangsbündel liefert,
welches somit von einer einzigen Zelle oder einem einzigen Empfanger empfangen wird,
und weist keinen optischen Umschalter oder irgendeinen anderen beweglichen Teil
ausser dem Zerstreuungssystem für die Bestreichung auf 0 Es besteht daher keine
Beschrankung der Bestreichungsgeschwindigkeit, welche so gross sein kann, wie dies
gewünscht wird, wobeidie Zeit des Vorbeilaufs des
Bildes der Eingangsvorrichtung
von einem Rand der Ausgangsvorrichtung zum andern auf eine Dauer in der Grö3senordnung
von einer Sekunde oder auch eines Bruchteils einer Sekunde bis zu einem hundertstel
Sekunde und sogar weniger herabgesetzt werden kann, wobei die einzige Begrenzung
durch die Empfindlichkeit des Empfängers gebildet wird.
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Die mit einem erfindungsgemässen Apparat erhaltenen Ergebnisse sind
umso befriedigender, Je besser die Schwachung der auszuscheidenden Frequenzen ist,
d.h. je wirksamer der Hochpass ist. Mit den üblichen Filtern, welche durch einen
oder mehrere Widerstände und eine oder mehrere Kapazitäten gebildet werden, erhät
man bekanntlich Schwächungen in der Grössenordnung von 6 db je Oktave. Schnellere
Schwächungen können mit Hilfe von Verstarkerfiltern erhalten werden. Es kann z.B0
ein Filter benutzt werden, welches von KROHN-HITE CORPORATION, 580 Massachusset
Ave, Cambridge 39, Mass. U.S.A. hergestellt und unter der Bezeichnung "Molel No.
330-M" vertrieben wird, welches eine Schwächung von 24 db je Oktave von der Grenzfrequenz
aus liefert, wobei die Grenzfrequenzen dieses Bandfilters mit sehr niedriger Frequenz
für seine Benutzung in dem erfindungsgemässen Spektralapparat gut geeignet sind.
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Ein anderes für diese Anwendung geeignetes Filter ist das iltre universel,
type 2B", welches von dem LABORATOIXE ELECTRO-ACOUSTIQUE, 5, rue Jules Parent in
Rueil (Seine et Oise), Frankreich, hergestellt wird.
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Fig. 19 ist eine der Fig. 8 entsprechende Ansicht, bei welcher jedoch
der Apparat einen Kollimatorspiegel 100 aufweist, welcher fur die Einstellstellung
des hier durch ein Gitter 101 gebildeten Zerstreuungssystems, welche einer
Wellenlange
der von einer Strahlenquelle 102 gelieferten Strahlung entspricht, von der Eingangsvorrichtung
103 ein Bild liefert, welches zonenweise der neben der Vorrichtung 103 in der Brennebene
des Spiegels 100 angeordneten Ausgangsvorrichtung 104 überlagert ist. Das Ausgangsbündel
wird durch einen Spiegel 105 auf den Empfanger 106 reflektiert, welchem die einen
Hochpass und einen Verstarker bildende elektronische Vorrichtung 107 nachgeschaltet
ist.
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Bei dieser Ausführungsform sowie bei der Ausführungsform der Fig.
8 kann die Ausgangsvorrichtung 90 beschaffen sein, dass für die Einstellstellung
des Zerstreuungssystems das Bild einer durchsichtigen Zone der Eingangsvorrichtung
anstatt einer durchsichtigen Zone der Ausgangsvorrichtung überlagert zu sein, wie
bei den Ausführungen gemass Fige 8 und 19, einer undurchsichtigen Zone überlagert
ist, während das Bild einer undurchsichtigen Zone einer durchsichtigen Zone überlagert
ist.
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Fig. 20 zeigt eine andere Ausführungsform.
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Bei dieser weist der Apparat eine einzige mit Zonen versehene Vorrichtung
50 auf, welche infolge der Anwendung des Prinzips der Selbstkollimation gleichzeitig
die Aufgabe einer Eingangs -vorrichtung. und einer auegangsvorrichtung erfüllt.
Hierfür weist der Apparat ausser dem Eingangskollimator und dem Ausgangskollimator
einen Kollimatorspiegel 51 auf, welcher ein zylindrischer Parabolspiegel sein kann,
dessen Mantellinien zu der Ausbreitungsrichtung des Spektrums parallel sind, wobei
das Zentrum der Vorrichtung 50 auf der Brennlinie des Spiegels 51 liegt. Bei der
in Fig. 20 dargestellten Ausführungsform werden die abwechselnden Zonen der beiden
Serien durch parallele
zu der Ausbreitungsrichtung des Spektrums
senkrechte Gerade definiert, wie in Fig. 9, 10 und 11. Die Zonengrenzen können ebenfalls
Hyperbelösgen sein, wie in Fig. 12 bis 14 dargestellt ; Die der zu analysierenden
Strahlenquelle 53 zugewandte Seite 52 der Vorrichtung 50 weist abwechselnd undurchsichtige
und nicht reflektierende Zonen 541, 542 usw, .... 54N (Fig. 21) und durchsichtige
Zonen 551 usw, .... 55N auf. Auf der anderen Seite 56 der Vorrichtung 50 sind die
Zonen in gleicher Weise verteilt, d.h. von einer zu der Ausbreitungsrichtung des
Spektrums senkrechten Seite 57 des Umrisses der Vorrichtung aus findet man auf der
Seite 56 eine erste Zonengrenze 581 b (Fig. 22) in gleichem Abstand von der Seite
57 wie die erste Zonengrenze 58 a auf der Seite 52, hierauf eine zweite Zonengrenze
582b in gleichem Abstand von der Seite 57 wie die zweite Zonengrenze 582a auf der
Seite 52, usf.. Auf der Seite 56 ist die erste der Seite 57 benachbarte Zone 591
reflektierend, die zweite Zone 601 ist durchsichtig, die dritte Zone 952 ist reflektierend,
usw.. Die durchsichtigen Zonen 55 der Seite 52 liegen daher sozusagen Rücken an
Rücken mit den durchsichtigen Zonen 60 der Seite 56, und die undurchsichtigen nicht
reflektierenden Zonen 54 der Seite 52 liegen Rücken an Rücken mit den reflektierenden
Zonen 59 der Seite 56. Wenn die Strahlenquelle 53 eine monochromatische Strahlenquelle
ist und sich das Zerstreuungssystem 11 in seiner der Wellenlänge dieser Strahlung
entsprechenden Einstellstellung befindet, wird ein die durchsichtigen Zonen 55-60
der Vorrichtung 50 durchsetzendes Einzelbündel p vfon dem Spiegel 51 auf das Zerstreuungssystem.
11 geworfen, welches in seiner Einstellstellung dieses auf dem entgergengesetzten
Wege auf den Spiegel 51 zurückwirft, so dass das reflektierte Einzelbündel
durch
die Vorrichtung 50 durch die gleiche Zone tritt, durch welche es in diese Vorrichtung
auf seinem Weg zu dem Zerstreuungssyetem eingetreten ist. Unter diesen Bedingungen
gelangt daher kein zerstreutes Einzelbündel auf die reflektierenden Zonen 59 der
dem Spiegel 51 zugewandten Seite 56 der Vorrichtung 50, so dass das Ausgangsbündel,
für welches ein Spiegel 61 und ein RWpfanger oder eine Photozelle 62 vorgesehen
sind, keine Energie transportiert. Für jede andere Stellung des Zerstreuungssystems
11 treffen Jedoch Teile der von dem Zerstreuungssystem 11 zerstreuten Einzelbündel
nach Reflexion an dem Spiegel 51 auf reflektierende Zonen 59 der Ausgangsvorrichtung,
und der Empfanger 62 empfängt Strahlungsenergie, wobei die Normale auf der die Vorrichtung
50 bildenden Platte einen kleinen Winkel mit der Achse des Spiegels 51 bildet, um
die Reflexion der auf die reflektierenden Zonen 59 treffenden Einzelbündel zu dem
Spiegel 61 zu ermöglichen.
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Das diese Energie darstellende Diagramm ist sehr schematisch in Fig.
23 dargestellt. Wenn das Zerstreuungssystem von dem Punkt 63 aus, welcher der Einstellstellung
des Zerstreuungssystems entspricht, für welchen die von dem Emfpänger 62 empfangene
Strahlungsenergie null ist, aus dieser Stellung mit einer gleichförmigen Bewegung
entfernt wird, nimmt die auf den Empfanger 62 fallende Energie zunächst ganz plötzlich
bis zu dem Punkt 64 zu (für eine Bewegungsrichtung des Zerstreuungssystems), für
welchen das durch die Zone 5; tretende Einzelbündel nach Reflexion an dem Spiegel
21, Zerstreuung durch das Zerstreuungssystem 11 und neuerlicher Reflexion an dem
Spiegel 51 vollstandig auf die reflektierende Zone 59n fällt worauf die Strahlungsenergie
abnimmt, jedoch sehr langsam,
wie es der Abschnitt 64-65 des Diagramms
zeigt, bis sie wieder den Wert null annimmt, wenn das von dem Spiegel 51 und dem
Zerstreuungssystem 11 gelieferte Bild der Vorrichtung 50 sich vollstandig ausserhalb
der Vorrichtung 50 bildet. Das Diagramm besitzt die symmetrischen Abschnitte 63-66-67
für eine Verstellung des Zerstreuungssystems in dem entgegengesetzten Sinn von seiner
Einstellstellung aus. Die Behandlung der an dem Ausgang des Emfpångers 62 gelieferten
elektrischen Spannung in einer einen Hochpass und einen Verstärker bildenden Vorrichtung
68 liefert ein Dreiecksignal, welches ein Spektrometersignal ist0 Der Apparat ermöglicht
somit die Vornahme einer Sr.ektralanalyse einer Strahlung mittels einer einzigen
mit Zonen versehenen Vorrichtung und eines einzigen Empfangers, ohne bewegliche
Teile zu benutzen, ausser natürlich dem die Bestreichungsbewegung ausführenden Zerstreuungssystem.
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Da nur eine einzige mit Zonen versehene Vorrichtung benutzt wird,
kann diese das gesamte Feld des Apparats einnehmen, so dass dieser unter sonst gleichen
Verhältnissen eine hohere Lichtstärke besitt als die Apparate, welche in der gleichen
Ebene eine selbständige Eingangsvorrichtung und eine selbständige Ausgangsvorrichtung
aufweisen,