DE1547199B1

DE1547199B1 - Monochromator mit drehbarem Beugungsgitter

Info

Publication number: DE1547199B1
Application number: DE19671547199
Authority: DE
Inventors: Joseph Ashley; Gerald Thomas Keahl
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1966-03-10
Filing date: 1967-03-08
Publication date: 1970-03-12
Also published as: GB1140017A; US3447873A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Monochromator mit filter 41 und 42 angeordnet. Die den Austrittsspalt drehbarem Beugungsgitter und mit damit gekop- 15 verlassende Strahlung wird durch einen Spiegel 44 pelten optischen Filtermitteln zur Unterdrückung unter Anwendung einer gewünschten mehrfachen unerwünschter Wellenlängen im gewünschten abge- Reflexion zwischen den Filtern 41 und 42 geleitet, beugten Strahlungsbündel. 5 bevor die Strahlung auf den fokussierenden Spiegel

Mit Reflexion arbeitende beugende Gitteranord- 45 fällt. Der Spiegel 45 sendet die Strahlung unter nungen werden in Monochromatoren für die Zwecke mehrfacher Reflexion zu dem Spiegel 46 zurück, der Spektrophotometrie wegen der bekannten Über- Durch geeignete Wahl der Spiegel 44, 45 und 46 legenheit von Gittern gegenüber Prismenanordnungen wird ein zweites Bild des Austrittsspaltes 15 an der häufig verwendet. Ein Nachteil solcher Monochro- io Stelle ΖΪ erzeugt. Es kann dort ein weiterer Spalt anmatoren besteht jedoch darin, daß ein Beugungsgitter geordnet werden. Die Verwendung reflektierender verschiedene Wellenlängen unter verschiedenen Rieh- Interferenzfilter ist besonders im Bereich kurzwelliger tungen abbeugt, wobei die einzelnen Beugungsord- sichtbarer Strahlung und im Bereich der Ultraviolettnungen als Spektren erster, zweiter,..., n-ter Ord- strahlung vorteilhaft. Außerdem hat die Verwendung nung bezeichnet werden. Wenn auf das Beugungs- 15 reflektierender Interferenzfilter den Vorteil, daß die gitter eine aus den verschiedensten Wellenlängen verschiedensten Unterlagekörper verwendet werden zusammengesetzte Strahlung auffällt, so kann die können, da von den Unterlagekörpern nicht zu ver-Richtung einer ersten abgebeugten Ordnung einer langen ist, daß sie für den in Frage kommenden Wellenlänge zusammenfallen mit der Richtung einer Spektralbereich gut durchlässig sind. Daher entfallen höheren Abbeugungsordnung einer anderen Wellen- 20 gewisse einschränkende Bedingungen an das Unterlänge. Um einen derartige Wellenlängen umfassenden lagematerial des Interferenzfilters. Spektralbereich zu zerlegen, indem das Beugungs- Fig. 2 zeigt die Charakteristik eines speziellen

gitter gedreht wird und unterschiedliche Wellenlängen Filters, bei dem unterschiedliche Wellenlängenändedurch einen Schlitz sendet, werden die Wellenlängen rungen in Abhängigkeit von der winkelmäßigen Eindes auffallenden Lichts, die Anlaß zu störenden 25 stellung vorliegen, d.h., daß die Charakteristik der Beugungsordnungen geben und normalerweise das Wellenlängenänderung in Abhängigkeit vom Einstelloptische System durchsetzen würden, durch Anwen- winkel zwar linear, jedoch verschieden steil ist. dung geeigneter Mittel ausgeschlossen. . Fig. 3 zeigt die Übertragungscharakteristik eines

Es ist bekannt, bei Gittermonochromatoren zur kreisförmigen variablen Interferenzfilters, dessen AbUnterdrückung unerwünschter Wellenlängenbereiche" 3° hängigkeit der Wellenlänge von dem Einstellwinkel gekuppelte Prismenmonochromatoren oder einzelne linear· ist. Kurve 31 zeigt die Übertragungscharakteeinschwenkbare Filter zu verwenden.- Auch die Ver- ..- ristik des Filters bei einer Wellenlänge A₁. Die Halbwendung von drehbaren zirkulären Interferenzfiltern wertsbreite ist durch Pfeile angedeutet. Wenn das ist zur Herstellung monochromatischen Lichts bereits Filter auf eine für die doppelte Wellenlänge 2A₁ pasbekannt. 35 sende Einstellung gedreht wird, ist die Ubertragungs-

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur charakteristik durch die Kurve 32 gegeben. Die HaIb-Unterdrückung unerwünschter Wellenlängen bei wertsbreite ist gleich der zweifachen, der Welleneinem Gittermonochromator zu schaffen, die auf länge A₁ entsprechenden. Halbwertsbreite. Ähnlich ist Grund der Verwendung eines an sich bekannten bei der Wellenlänge 3 A₁ die Halbwertsbreite dreimal reflektierenden Interferenzfilters besondere Vorteile 40 so groß wie bei der Einstellung auf die Wellenim kurzen Wellenlängenbereich des Sichtbaren im länge X₁, wie es aus Kurve 33 zu ersehen ist. Um Ultraviolettbereich aufweist. . eine möglichst gute Ausbeute zu haben, wird der

Ein die Aufgabe lösender Monochromator mit Spalt 15 so nahe wie möglich auf das schmale Durchdrehbarem Beugungsgitter und mit damit gekoppelten laßband eingestellt, wobei im allgemeinen der Aboptischen Filtermitteln zur Unterdrückung uner- 45 stand von dem Maximum weniger als einige hunwünschter Wellenlängen im gewünschten abgebeug- dertstel Millimeter betragen soll; wie bei Monoten Strahlungsbündel kennzeichnet sich gemäß der chromatoren allgemein üblich, wird der Ausgangs-Erfindung dadurch, daß das Filtermittel aus einer um spalt 15 in den Bildpunkt gelegt. Dadurch wird die eine Welle drehbaren, eine reflektierende Interferenz- Seite geringer Bandbreite des Interferenzfilters im filterschicht tragenden Scheibe und einer dazu par- 50 wesentlichen in den Bildpunkt gebracht. Der Spalt allelen, eine Reflexschicht tragenden Scheibe ^owie kann einstellbar oder fest sein, einem Spiegel besteht, der die von der Interferenz- Die Anzahl der Reflexionen zwischen den Körfilterschicht auf ihn treffenden Strahlen auf die pem 37, 38. ist rucht kritisch. Sie ergibt sich im we-Reflexschicht reflektiert. sentlichen aus den Gesichtspunkten der spektralen

Die Figuren und die nachfolgende Beschreibung 55 Reinheit der ausgewählten Wellenlängen. Unter geerläutern ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und wissen Umständen kann ein reflektierendes Filter, zwar zeigt obwohl es eine spektrale Charakteristik entsprechend

Fig. 1 die beispielsweise Anordnung des" Refle- der Fig. 3 hat, in sämtlichen Bereichen des Spek-

xionsfilters, , trums mit wenigen Prozent die Strahlung reflektieren.

• F i g. 2 eine Charakteristik, welche die Änderung 60 Die Anordnung kann beispielsweise in allen Bereider Wellenlänge in Abhängigkeit der Einstellung des chen 4 bis 5% Strahlungsreflexion aufweisen. Diese

Filters zeigt, ungewünschte Strahlung kann durch die Anwendung

Fig. 3 eine Darstellung der Durchlaßbanden des vielfacher Reflexionen auf einen nicht störenden BeFilters in drei verschiedenen Winkelstellungen. trag reduziert werden, ohne daß sich eine wesentliche

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, 65 Abnahme der Energie bei der ausgefilterten Wellenbei der die Filteranordnung als reflektierendes Filter länge ergibt. Wenn die Spektralcharakteristik des arbeitet. Auf der Welle 39 sind Unterlagekörper 37 Filters hinreichend sauber ist, kann man mit nur und 38 und auf diesen reflektierende Interferenz- einer Reflexion auskommen, und die vielfachen Re-

fiexionen gemäß Fig. 1 entfallen vollständig. Obwohl wegen der spektralen Reinheit Vielfachreflexionen wünschenswert sind, kann das zweite Filter durch einen ebenen Spiegel ersetzt werden, ohne daß eine wesentliche Beeinträchtigung der Wirkungsweise der Anordnung eintritt.

Claims

Patentansprüche:

1. Monochromator mit drehbarem Beugungsgitter und mit damit gekoppelten optischen Filtermitteln zur Unterdrückung unerwünschter Wellenlängen im gewünschten abgebeugten Strahlungsbündel, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel aus einer um eine Welle (39) drehbaren, eine reflektierende Interferenzfilterschicht (41) tragenden Scheibe (38) und einer dazu parallelen, eine Reflexschicht (42) tragenden Scheibe (37) sowie einem Spiegel (45) besteht, der die von der Interferenzfilterschicht (41) auf ihn treffenden Strahlen auf die Reflexschicht (42) reflektiert.

2. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (45) so angeordnet ist, daß eine mehrmalige Reflexion zwischen den Schichten (41, 42) erfolgt.

3. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Reflexschicht (42) als Interferenzfilter ausgebildet ist.

4. Monochromator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (45) ein Konkavspiegel ist, der den Austrittsspalt (15) an der Stelle (B) eines weiteren Spaltes abbildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen