DE1447247A1 - Spektralapparat - Google Patents

Spektralapparat

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DE1447247A1
DE1447247A1 DE19641447247 DE1447247A DE1447247A1 DE 1447247 A1 DE1447247 A1 DE 1447247A1 DE 19641447247 DE19641447247 DE 19641447247 DE 1447247 A DE1447247 A DE 1447247A DE 1447247 A1 DE1447247 A1 DE 1447247A1
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Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/2846Investigating the spectrum using modulation grid; Grid spectrometers

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Description

  • Spektralapparat Die Erfindung betrifft die Spektralanalyse.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Umschalteinrichtungen bringen eine gewisse Erschwerung der Herstellung mit sich, und ihr Vorhandensein vergrössert den Platzbedarf des Spektrometers.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung bezweckt insbesondere die Schaffung eines Spektrometers, welches einen geringen Platzbedarf und ein geringes Gewicht sowie eine ausserordentliche Betriebssicherheit hat.
  • Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Spektrometers, mit welchem Spektralanalysen schneller als mit den bekannten Spektrometern vorgenommen werden können.
  • Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung eines Spektralapparats, dessen Benutzung zur Untersuchung von kurzzeitigen oder schnell veränderlichen Vorgängen vorteilhaft ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Figo 1 ist ein Diagramm für ein übliches Spektrometer mit einem einzigen Eingangsspalt und Ausgangsspalt.
  • Fig. 2 ist ein Schema eines von einem derartigen Spektrometer gelieferten Signals.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 7 ist eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht, wobei jedoch die beiden Wellenlangen etwas weiter voneinander entfernt sind.
  • Fig. 8 ist eine sehr schematische Ansicht eines erfindungsgema"ssen Spektrometers.
  • Fig. 9 zeigt beispielshalber schematisch eine ausführungsfrom eines Eingangsteils.
  • Fig. 10 zeigt schematisch einen entsprechenden Ausgangsteil.
  • Fig. ii ist eine photographische Wiedergabe eines Eingangsteils oder Ausgangsteils der schematisch in Fig.
  • 9 und 10 dargestellten Art.
  • Fig. 12 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Eingangsteils.
  • Fig. 13 zeigt schematisch einen entsprechenden Ausgangsteil.
  • Fig. 14 ist eine photographische Wiedergabe einer Ausfuh.rungsabwandlung eines Eingangsteils oder Ausgangsteils der schematisch in Fig. 12 und 13 dargestellten Art.
  • Fig. 15 zeigt schematisch eine Ausführungsabwandlung einer Eingangs- oder Ausgangsvorrichtung.
  • 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.
  • Fig. 17 ist ein schematisches Diagramm.
  • Fig. 18 ist eine schematische Darstellung eines mit dem erfindungsgemässen Apparat erhaltenen Spektrometersignals.
  • Fig. 19 ist eine der Fig. 8 entsprechende Ansicht einer anderen Ausfuhrungsform.
  • Fig. 20 ist eine Fig. 8 und 19 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform.
  • 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.
  • Fig. 23 ist eine schematische Darstellung eines Diagramms.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 12 bis 14, oder andere Muster, welche am Ausgang einer Zelle ein Signal der in Fig. 17 dargestellten Art liefern.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 20 zeigt eine andere Ausführungsform.
  • 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.
  • 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.
  • 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,

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1.) Spektralapparat, welcher aus einem monochromatischen Strahlungsfluss beiderseits der Einstellstellung des Zerstreuungssystems einen Strahlungsfluss liefert, welcher sich zunächst ganz plötzlich und hierauf nur langsamer ändert, wobei der gelieferte Fluss auf einen photoelektrischen Empfänger fällt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgrösse des Empfängers (15) an eine einen Frequenzfilter bildende elektronische Vorrichtung (16) angelegt wird, welche die der langsamen Linderung des Flusses entsprechenden verhältniæmässig niedrigen Frequenzen dampft, aber nicht die der schnellen Änderung des Flusses entsprechenden hohen Frequenzen.
  2. 2.) Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf den Empfanger (106) fallende Strahlungsfluss durch Behandlung eines Eingangsstrahlungsflusses durch eine Eingangsvorrichtung (103) und eine Ausgangsvorrichtung (104) geliefert wird, deren jede zwei Serien von abwechselnden Zonen mit verschiedener Weiterleitungswirkung für den Strahlungsfluss aufweist, wobei diese Zonen durch Kurven (h) begrenzt sind, welche ein Muster bilden, welches durch eine zu der Ausbreitungsrichtung des Spektrums parallele Translationsverschiebung nicht wiederholt werden kann.
  3. 9 Apparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dank der Anwendung von Selbstkollimationseinrichtungen (51) eine einzige Vorrichtung (50) mit zwei Serien von Zonen gleichzeitig als Eingangsvorrichtung und als Ausgangsvorriohtung dient.
  4. 4.) Apparat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Vorrichtung (50),auf ihren beiden Seiten (52, 56) identische Zonenmuster trägt, wobei durchsichtige Zonen mit undurchsichtigen Zonen abwechseln, wobei die undurchsichtigen Zonen (59) einer Seite (56) reflektierend sind.
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