DE1572900C

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spektrometer, bei dem über einen Unterbrecher, z. B. einen rotierenden Sektorspiegel, ein Meß- und ein Vergleichsstrahlenbündel abwechselnd einem Strahlungsempfänger zugeleitet werden. Bei einem solchen Zweistrahlgerät ist im Vergleichsstrahlengang eine Abschwächivorrichtung angeordnet, und das der Differenz der Intensitäten in beiden Strahlengängen entsprechende Ausgangssignal des Strahlungsempfängers dient zur Steuerung dieser Abschwächvorrichtung. Die bei Intensitätsabgleich erreichte Stellung der Abschwächvorrichtung stellt dann den Meßwert dar. Dieser Meßwert wird normalerweise registriert, indem die Bewegung der Abschwächvorrichtung auf ein Registriergerät übertragen wird, welches die Probendurchlässigkeit über der Wellenlänge aufzeichnet. The present invention relates to a spectrometer in which an interrupter, e.g. B. a rotating sector mirror, a measuring and a comparison beam alternately to a radiation receiver be forwarded. In the case of such a two-beam device, there is one in the comparison beam path Attenuating device arranged, and that of the difference in the intensities in the two beam paths The corresponding output signal of the radiation receiver is used to control this attenuation device. The position of the attenuating device reached during the intensity adjustment then provides the measured value This measured value is normally registered by the movement of the attenuator on a recorder is transmitted which records the sample permeability versus wavelength.

Bei einem Zweistrahlgerät der beschriebenen Art ist der abgeglichene Zustand unabhängig¹ von der Intensität der benutzten Strahlungsquelle oder deren ao spektraler Verteilung sowie unabhängig von Absorptionen des Meß- und Vergleichsstrahlenbündels in beispielsweise Kohlendioxyd oder Wasserdampf. Diese Einflüsse wirken sich jedoch auf die Größe des Ausgangssignals des Strahlungsempfängers aus, welches den Stellmotor für die Abschwächvorrichtung steuert. Dadurch wird das Dämpfungsverhalten des Gerätes beeinflußt, so daß ζ. B. bei zu starkem Absinken der Intensitäten der beiden Strahlenbündel der Stellmotor bei schnellem Registrieren den Intensitätsunterschieden nicht schnell genug zu folgen vermag und das aufgezeichnete Spektrum verwaschen wird. Im anderen Fall kann auch eine Überregelung eintreten.In a two-beam device of the type described, the balanced state is independently ¹ from the intensity of the radiation source used or the spectral distribution ao and regardless of absorption of the measuring and reference beam in, for example, carbon dioxide or water vapor. However, these influences have an effect on the size of the output signal of the radiation receiver which controls the servomotor for the attenuation device. This influences the damping behavior of the device, so that ζ. B. If the intensities of the two beams drop too much, the servomotor is unable to follow the intensity differences quickly enough with rapid registration and the recorded spectrum is blurred. In the other case, overregulation can occur.

Es ist bekannt, zur Vermeidung dieser störenden Effekte die verfügbare Strahlungsenergie zu messen und durch entsprechende Regelung konstant zu halten. Zu diesem Zweck wird meist die Spaltbreite des im Strahlengang angeordneten Monochromators geregelt.It is known to measure the available radiation energy in order to avoid these disruptive effects and to keep it constant through appropriate regulation. The gap width is usually used for this purpose of the monochromator arranged in the beam path.

Bezeichnet man in üblicher Weise mit Z₀ die Intensität des ungeschwächten Lichtstrahls (Meß- bzw. Vergleichsstrahlenbündel nicht abgeschwächt) mit / die Intensität des geschwächten Lichtstrahls (Meßstrahlenbündel nach Durchsetzen des Meßobjekts bzw. Vergleichsstrahlenbündel nach Durchsetzen der Abschwächvorrichtung im Fall des Abgleichs) und mit α die Schwächung des Meßstrahlenbündels (a · Z₀ = / im Fall des Abgleichs), so besteht die erwähnte Regelung darin, die Größe Z₀ konstant zu halten.In the usual way, Z ₀ denotes the intensity of the non-weakened light beam (measuring or comparison beam bundle not weakened) with / the intensity of the weakened light beam (measuring beam bundle after penetration of the object to be measured or reference beam bundle after penetration of the attenuating device in the case of adjustment) and with α the attenuation of the measuring beam (a · Z ₀ = / in the case of the adjustment), the aforementioned regulation consists in keeping _{the variable Z 0 constant.}

Es ist ein Spektrometer bekannt (USA.-Patent 2 900 866), bei dem das auf den Empfänger fallende Licht mittels eines zweiten Unterbrechers zusätzlich unterbrochen wird, wobei sich diese Unterbrechung bezüglich Frequenz oder Phase von dem Wechsel Meß-/Vergleichslicht unterscheidet. Ein auf diesen zweiten Unterbrecher ansprechender Demodulator liefert ein Signal, das der Summe aus Meß- und Vergleichslicht, d.h. im Fall des Abgleichs der Größe/, proportional ist. Dieses Signal wird nun um den über die Abschwächvorrichtung gewonnenen Faktor Ma verstärkt und gibt somit das Signal Z₀ (ist). Dieses Signal wird mit der elektrisch vorgegebenen Größe Z_n (soll) verglichen, und ein eventuelles Differenzsignal regelt die Spaltbreite des Monochromators.A spectrometer is known (US Pat. No. 2,900,866) in which the light falling on the receiver is additionally interrupted by means of a second interrupter, this interruption differing in terms of frequency or phase from the change between measurement and comparison light. A demodulator responding to this second interrupter supplies a signal which is proportional to the sum of the measurement and comparison light, that is to say in the case of the comparison of the variable /. This signal is now amplified by the factor Ma obtained via the attenuation device and thus gives the signal Z ₀ (actual). This signal is compared with the electrically specified variable Z _n (soll), and a possible difference signal regulates the width of the slit of the monochromator.

Es ist ferner ein Zweistrahl-Spektrometer bekannt (deutsches Patent 1 157 406). bei dem ebenfalls über einen zweiten Unterbrecher ein Signal erzeugt wird, das der Größe I (ist) proportional ist. Aus der elektrisch vorgegebenen Größe I₀ (soll) wird nach Gewinnung des Faktors α das Signal a · I₀ (soll) = / (soll) gewonnen. Dieses Signal wird mit dem Signal / (ist) verglichen, und das Differenzsignal regelt beispielsweise die Spaltbreite des Monochromators.A two-beam spectrometer is also known (German Patent 1,157,406). in which a signal is also generated via a second interrupter which is proportional to the quantity I (is). After obtaining the factor α, the signal a · I ₀ (soll) = / (soll) is obtained from the electrically specified variable I _{0 (soll).} This signal is compared with the signal / (ist), and the difference signal controls, for example, the slit width of the monochromator.

Diesen bekannten Spektrometern ist der Nachteil gemeinsam, daß die Dunkelpausen, d. h. die Zeit innerhalb jeder Periode, während der der Strahlungsempfänger durch den zweiten Unterbrecher vollkommen abgeschirmt ist, für den Vergleich von Meß- und Vergleichsstrahl nicht genutzt werden können. Dadurch wird die bei vorgegebener Auflösung und Genauigkeit erforderliche Registrierdauer verlängert.These known spectrometers have the disadvantage in common that the dark breaks, i. H. the time within each period during which the radiation receiver is completely through the second breaker is shielded, cannot be used for comparing the measuring and comparison beams. This increases the registration time required for a given resolution and accuracy.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Spektrometer, bei dem die notwendige Regelung auf Konstanz der Größe I₀ ohne eine Verlängerung der Registrierdauer möglich ist.The aim of the present invention is a spectrometer in which the necessary control for constancy of the size I _{0 is possible} without an extension of the registration period.

Die Erfindung geht aus von einem Spektrometer, bei dem über einen ersten Unterbrecher ein Meß- und ein Vergleichsstrahlenbündel abwechselnd einem Strahlungsempfänger zugeleitet werden, der ein zur Steuerung einer Abschwächvorrichtung für das Vergleichsstrahlenbündel dienendes Signal liefert, und bei dem mittels eines zweiten Unterbrechers ein Signal zur Regelung des Spannungspegels proportional der Intensität Z₀ des ungeschwächten Vergleichsstrahlenbündels erzeugt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der zweite im Vergleichsstrahlengang angeordnet und so ausgebildet ist, da(: er nur einen Teil der Energie des ihm zugeordneten Strahlenbündel unterbricht.The invention is based on a spectrometer in which a measuring beam and a comparison beam are alternately fed to a radiation receiver via a first interrupter, which supplies a signal used to control an attenuating device for the comparison beam, and in which a second interrupter provides a signal for regulation of the voltage level proportional to the intensity Z _{0 of} the non-weakened comparison beam is generated. The invention is characterized in that the second is arranged in the comparison beam path and designed in such a way that (: it interrupts only part of the energy of the beam bundle assigned to it.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete zweite Unterbrecher ebenso angeordnet sein wie der zweite Unterbrecher bei den vorstehend besprochenen bekannten Geräten. In an sich bekannter Weise kann dann aus dem vom zweiten Unterbrecher modulierter Signal die notwendige Regelgröße gewonnen werden Mit Hilfe dieser Regelgröße läßt sich die Spaltbreite des Monochromators so beeinflussen, daß die Strah lungsenergie konstant bleibt. Die Regelgröße kanr bei entsprechend abgewandelten Anordnungen aucl verwendet werden, um die Verstärkung des Verstär kers oder die Zeitkonstante eines eventuell im Rege! kreis vorhandenen, an sich bekannten Z?C-Gliede zu regeln. Dann ergibt sich die Möglichkeit, du Spaltbreite am Monochromator so zu wählen, daf. der vom Monochromator durchgelassene Wellen längen- oder Wellenzahlbereich bei Veränderung de: Wellenlänge einer vorgegebenen Funktion folgt. De unterschiedlich großen Strahlungsenergie wird dam im Regelkreis für die Registrierung durch entspre chende Regelung der Verstärkung oder der Zeitkon stante Rechnung getragen.The second interrupter designed according to the invention can be arranged in the same way as the second Interrupter in the known devices discussed above. Can in a manner known per se then the necessary controlled variable can be obtained from the signal modulated by the second interrupter The gap width can be determined with the aid of this controlled variable influence the monochromator so that the radiation energy remains constant. The controlled variable canr in appropriately modified arrangements can also be used to reinforce the amplification kers or the time constant of a possibly in the active! circle existing, known per se Z? C links to regulate. Then there is the possibility of choosing the slit width on the monochromator so that it can. the wave length or wave number range allowed by the monochromator when changing de: Wavelength follows a given function. The different sized radiation energy is dam in the control loop for the registration through appropriate control of the gain or the time con constant account.

Eine ganz besonders vorteilhafte Ausbildung de Erfindungsgedankens besteht darin, den zweitei Unterbrecher im Vergleichsstrahlengang an eine Stelle anzuordnen, an der die auf den Empfänger be zogene wirksame Strahlungsdichte auch bei durch dl· Meßblende geschwächtem Strahl gleich der bei un geschwächtem Strahl vorhandenen Strahlungs dichte ist.A particularly advantageous embodiment of the invention de is to use the two To arrange the interrupter in the comparison beam path at a point where the be on the receiver The effective radiation density even with the beam weakened by the dl measuring diaphragm is the same as with the un radiation density is present in the weakened beam.

Das vom zweiten Unterbrecher modulierte Signa ist dann unmittelbar der Größe Z_n (ist) proportional d. h., die relativ aufwendige Gewinnung des Faktors. bzw. Va und die notwendige Multiplikation de Größe Z (ist) bzw. Z₀ (soll), wie sie- bei den bekannte!The signal modulated by the second interrupter is then directly _{proportional to the size Z n} (is), ie the relatively complex extraction of the factor. or Va and the necessary multiplication of the size Z (is) or Z ₀ (should), as they are known from the!

Geräten notwendig ist, entfällt bei der beschriebenen Ausbildung des neuen Spektrameters.Devices is not required for the one described Training of the new spectrometer.

Bei einer als Abschwächvorrichtung dienenden Meßblende im Vergleichsstrahlengang ist es vorteilhaft, den zweiten Unterbrecher in unmittelbarer Nähe der Meßblende oder eines Bildes von ihr so anzuordnen, daß er nur den Teil der Querschnittsfl'ache des Strahlenbündels abwechselnd abdeckt und freigibt, der von der Meßblende erst bei sehr kleinen Probendurchlässigkeiten verdunkelt wird. Der zweite Unterbrecher wird also oberhalb eines sehr kleinen Wertes der Probendurchlässigkeit mit gleichbleibender, von der Meßblendenstellung unabhängigen Strahlungsdichte beaufschlagt, so daß das vom zweiten Unterbrecher modulierte Signal oberhalb eines gewissen vorbekannten Wertes unmittelbar der Strahlungsenergie /₀ proportional und unabhängig vom Schwächungsfaktor α der Meßblende ist.In the case of a measuring diaphragm serving as an attenuating device in the comparison beam path, it is advantageous to arrange the second interrupter in the immediate vicinity of the measuring diaphragm or an image of it in such a way that it alternately covers and exposes only that part of the cross-sectional area of the beam that is only exposed by the measuring diaphragm at very small sample permeabilities are obscured. Above a very small value of the sample permeability, the second interrupter is subjected to a constant radiation density independent of the measuring aperture position, so that the signal modulated by the second interrupter above a certain previously known value is directly _{proportional to the radiation energy / 0} and independent of the attenuation factor α of the measuring aperture.

Es kann auch zweckmäßig sein, die Vorrichtung so auszubilden, daß die Meßblende selbst die Funk- »o tion des zweiten Unterbrechers ausübt, indem sie mit einer von der Frequenz (/,) des ersten Unterbrechers verschiedenen Frequenz (/.,) um eine der Abgleichstellung entsprechende Mittellage mit einer Amplitude schwingt, die nur einen Bruchteil des gesamten as Verstellweges der Meßblende ausmacht. Die beiden Frequenzen Z₁ und /., können grundsätzlich völlig unabhängig voneinander gewählt werden, doch ist es vorteilhaft, die Frequenz /„■ der Schwingung der Meßblende in einer festen vorgegebenen Beziehung zur Frequenz J₁ des ersten Unterbrechers zu wählen. Ganz besonders vorteilhaft ist es, /., kleiner als /, zu wählen, um die höhere Wechsellichtempfindlichkeit des Empfängers bei geringen Frequenzen ausnutzen zu können.It can also be expedient to design the device in such a way that the measuring orifice itself performs the function of the second interrupter by rotating it at a frequency (/,) different from the frequency (/,) of the first interrupter Adjustment of the corresponding central position oscillates with an amplitude that only makes up a fraction of the entire displacement path of the measuring diaphragm. The two frequencies Z ₁ and /., Can in principle be selected completely independently of one another, but it is advantageous to choose the frequency / "■ of the oscillation of the measuring orifice in a fixed, predetermined relationship to the frequency J _{1 of} the first interrupter. It is particularly advantageous to choose /., Smaller than /, in order to be able to utilize the greater sensitivity of the receiver to alternating light at low frequencies.

Um eine gute Registrierung auch bei geringer Probendurchlässigkeit zu ermöglichen, ist es zweckmäßig. Mittel vorzusehen, die bei Absinken der Durchlässigkeit der Meßblende unter einen vorgegebenen Wert den zweiten Unterbrecher in seiner Mittellage festhalten.It is useful to enable good registration even with low sample permeability. Provide means that when the permeability of the measuring orifice drops below a predetermined Value hold the second breaker in its central position.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 bis 10 näher * erläutert werden. Dabei zeigtThe invention is to be described in more detail below with reference to FIGS. 1 to 10, which illustrate the exemplary embodiments * to be explained. It shows

™ F i g. 1 eine Prinzipdarstellung des nach der Er- «5 findung aufgebauten Spektrometers.™ F i g. 1 shows the principle of the after the he- «5 Finding a built-up spectrometer.

Fig. 2a das vom Strahlungsempfänger des in Fig. 1 dargestellten Gerätes gelieferte Gesamtsignal in seiner zeitlichen Abhängigkeit,2a shows the overall signal supplied by the radiation receiver of the device shown in FIG in its temporal dependence,

F i g. 2 b das Signal der Frequenz /.„F i g. 2 b the signal of the frequency /. "

Fig. 2c das Signal der Frequenz /~,Fig. 2c the signal of the frequency / ~,

F i g. 3 einen am Ort der Meßblende angeordneten zweiten Unterbrecher in der Stellung, in der er den größten Schatten wirft,F i g. 3 arranged at the location of the orifice plate second interrupter in the position in which he the casts the greatest shadow

Fig. 4 den Unterbrecher der F i g. 3 in der Stellung, in der er den kleinsten Schatten wirft,4 shows the interrupter of FIG. 3 in the position in which he casts the smallest shadow,

Fi g. 5 die Meßblende der F i g. 3 bei sehr kleiner Probendurchlässigkeit, wobei der zweite Unterbrecher in seiner Mittellage festgehalten ist,Fi g. 5 the measuring orifice of FIG. 3 with very low sample permeability, the second interrupter is held in its central position,

F i g. 6 eine Rückansicht einer Vorrichtung zur Betätigung des zweiten Unterbrechers,F i g. 6 a rear view of a device for actuating the second interrupter,

F i g. 7 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 6,F i g. 7 is a side view of the device according to FIG. 6,

Fig. 8 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach F i g. 6, Ss FIG. 8 is a front view of the device according to FIG. 6, Ss

Fig. 9 eine als Kammblende ausgebildete Meßblende, die zugleich als zweiter Unterbrecher verwendet ist,9 shows a measuring diaphragm designed as a comb diaphragm, which is also used as a second breaker,

Fig. 10 eine als Kammblende ausgebildete Meßblende sowie einen ebenfalls als Kammblende ausgebildeten zweiten Unterbrecher.10 shows a measuring orifice constructed as a comb orifice and a second interrupter also constructed as a comb orifice.

In F i g. 1 ist mit 1 eine Strahlungsquelle bezeichnet. Die von dieser Quelle ausgehende Strahlung wird mit Hilfe der rotierenden Sektorspiegel 2 und 3 sowie der feststehenden Spiegel 4 und 5 abwechselnd über den Meßstrahlengang 6 und den Vergleichsstrahlengang 7 geleitet. Die Meß- und die Vergleichsstrahlung trifft deshalb abwechselnd auf den schematisch dargestellten Monochromator 8. In Fig. 1, 1 denotes a radiation source. The radiation emanating from this source is alternately guided over the measuring beam path 6 and the comparison beam path 7 with the aid of the rotating sector mirrors 2 and 3 and the fixed mirrors 4 and 5. The measurement radiation and the comparison radiation therefore alternately strike the monochromator 8 shown schematically.

Im Meßstrahlengang befindet sich die Probe 9, während im Vergleichsstrahlengang eine Vergleichs*· substanz 10, eine Meßblende 11 sowie ein-zweiter Unterbrecher 12 angeordnet sind.The sample 9 is located in the measuring beam path, while a comparison substance 10, a measuring diaphragm 11 and a second interrupter 12 are arranged in the comparison beam path.

Die durch den Ein- und Austrittsspalt 13 des Monochromators 8 tretende Strahlung trifft auf den Strahlungsempfänger 14. Dort wird sie in ein elektrisches Signal umgewandelt, das über den VerstärkerThe radiation passing through the entry and exit slit 13 of the monochromator 8 hits the Radiation receiver 14. There it is converted into an electrical signal that is transmitted via the amplifier

15 zu den beiden phasenempfindlichen Gleichrichtern15 to the two phase-sensitive rectifiers

16 und 17 gelangt.16 and 17 reached.

Der Gleichrichter 16 erhält vom Frequenzgeber 18 ein Steuersignal der Frequenz /,, das synchron zum Lichtwechsel zwischen Meß- und Vergleichsstrahl ist. Das Ausgangssignal des Gleichrichters 16 gelange über den Leistungsverstärker 19 zum Servomotor 20. Dieser Motor dient sowohl zur Verstellung der Meßbiende II a!s auch zur Bewegung de; Schreibstiftes des Registriergerätes 21. Der Papiervorschub dieses Registriergerätes erfolgt synchron zur Verstellung der Wellenlänge am Monochromator 8.The rectifier 16 receives from the frequency generator 18 a control signal of the frequency / ,, the synchronous to change the light between measuring and comparison beam. The output of the rectifier 16 get to the servomotor 20 via the power amplifier 19. This motor is used both for adjustment der Meßbiende II a! s also for movement de; Pen of the recording device 21. The paper feed of this recording device is synchronous for adjusting the wavelength on the monochromator 8.

In bekannter Weise verstellt der Servoro..!tor 20 die MeSbiende 11 so lange, bis die Lichtintensitäten im Meßstrahlengang 6 und im Vergleichsstrahler,-gang 7 gleich groß sind.In a known manner, the servo adjusts ..! Gate 20 the measurement 11 so long until the light intensities in the measuring beam path 6 and in the comparison radiator, -path 7 are the same size.

Der zweite Unterbrecher 12 im Vergleichsstrahlengang 7 arbeitet mit einer Frequenz/.,. Der Gleichrichter 17 erhält vom Frequenzgeber 22 eir. Steuersignal der Frequenz/.,, das synchron der Bewegung des Unterbrechers 12 ist. Das Ausgangssigna; des Gleichrichters 17 ist direkt proportional der Größe J₀ (ist). Dieses Signal wird mit der Spannung aus einem Sollwertgeber 23 verglichen, die proportional der Größe /₀ (soll) ist. Bei Vorliegen einer Difi'erenzspannung wird diese im Verstärker 24 verstärkt und dem Potentiometer 25 zugeführt. Über das Potentiometer 25 erhält der Servomotor 26 Spannung, und dieser Motor dient zur Betätigung der Spalte des Monochromators 8 und zur Verschiebung des Abgriffs am Potentiometer 25.The second interrupter 12 in the comparison beam path 7 operates at a frequency /.,. The rectifier 17 receives eir from the frequency generator 22. Frequency control signal /. ,, which is synchronous with the movement of the interrupter 12. The initial signa; of the rectifier 17 is directly proportional to the size J ₀ (ist). This signal is compared with the voltage from a setpoint generator 23, which is proportional to the variable / ₀ (setpoint). If there is a differential voltage, it is amplified in the amplifier 24 and fed to the potentiometer 25. The servomotor 26 receives voltage via the potentiometer 25, and this motor is used to actuate the column of the monochromator 8 and to move the tap on the potentiometer 25.

Dieses Potentiometer, dessen Schleifer zusammen mit den Spalten 13 bewegt wird, dient dazu, im Regelkreis trotz des quadratischen Zusammenhangs zwischen Spaltbreite und Energie einen Abgleich in kürzester Zeit unabhängig von der Spaltbreite zu gewährleisten. Potentiometerschleifer und Monochromatorspalte sind dazu so miteinander gekoppelt, daß der Schieifer des Potentiometers 25 bei wachsender Spaltbreite zum oberen Ende 27 und bei abnehmender Spaltbreite des Monochromators 8 zum unteren Ende des Potentiometers 25 bewegt wird.This potentiometer, whose slider is moved together with the columns 13, is used in the Control loop, despite the quadratic relationship between gap width and energy, an adjustment in to ensure the shortest possible time regardless of the gap width. Potentiometer wiper and monochromator column are coupled to one another in such a way that the slider of the potentiometer 25 increases with increasing Slit width to the upper end 27 and with decreasing slit width of the monochromator 8 to the lower end End of potentiometer 25 is moved.

Der zeitliche Verlauf des vom Strahlungsempfänger 14 erzeugten Signals ist in F i g. 2 a dargestellt. Bef dieser Darstellung ist angenommen, daß der Verefeichsstrablengang 7 und der Msßstrahlensang 6 nicht ak gleiche Durchlässigkeit haben. Während der mit 27, 28 bezeichneten Signalperioden gelangtThe time course of the signal generated by the radiation receiver 14 is shown in FIG. 2 a shown. Cmd this illustration, it is assumed that the Verefeichsstrablengang 7 and the Msßstrahlensang 6 have not ak same permeability. During the signal periods denoted by 27, 28 arrives

Strahlung aus dem Vergleichsstrahlengang 7 auf den Strahlungsempfänger 14; während der Signalperioden 29 gelangt Strahlung aus dem Meßstrahlengang 6 auf den Signalempfänger. ' Wie man aus Fig. 2a erkennt, ergibt sich während der Signalperioden 27 eine größere Signalamplitude als während der Perioden 28. Dies beruht auf der durch den zweiten Unterbrecher 12 bewirkten Modulation des Signals.Radiation from the comparison beam path 7 onto the radiation receiver 14; during the signal periods 29 radiation from the measuring beam path 6 reaches the signal receiver. 'How to get out Fig. 2a recognizes, there is a greater signal amplitude during the signal periods 27 than during of the periods 28. This is due to the modulation of the effected by the second interrupter 12 Signal.

Zur Veranschaulichung des Modulationseffekts dienen die F i g. 3 und 4. In diesen Figuren sind mit 30 Teile bezeichnet, welche die obere und die untere Begrenzung des Strahlenganges bilden. Als Meßblende ist hier die den Strahlengang umschließende Aperturblende 31 gewählt, welche der in F i g. 1 mit 10 bezeichneten Meßblendc entspricht. Am Ort der Aperturblende 31 ist der zweite Unterbrecher angeordnet, welcher hier als schmaler, um seine Längsachse drehbarer undurchsichtiger Streifen 32 ausgebildet ist. Dieser Streifen entspricht dem zweiten Unterbrecher 12 in Fig. 1. Der Streifen32 liegt mit seiner Längsrichtung senkrecht zur Papierebene und deckt in der in F i g. 3 dargestellten Querlage nur einen Bruchteil FJF₁ der gesamten vom Strahlengang beaufschlagten Fläche F₁ ab. Die in F i g. 3 dargestellte Lage des Streifens 32 entspricht den in F i g. 2 mit 28 bezeichneten Signalperioden. Die mit 27 bezeichneten Signalperioden entsprechen der in F i g. 4 dargestellten Lage des Streifens 32. In dieser Lage wirft der Streifen 32 praktisch keinen Schatten, so daß die durchgelassene Energie in diesem Fall um den Anteil FJF₁ größer ist als im Fall der Fig. 3.To illustrate the modulation effect, FIGS. 3 and 4. In these figures, 30 denotes parts which form the upper and lower boundaries of the beam path. The aperture diaphragm 31 surrounding the beam path is selected as the measuring diaphragm, which is the one shown in FIG. 1 with 10 designated measuring aperture corresponds to. At the location of the aperture stop 31, the second interrupter is arranged, which is designed here as a narrow, opaque strip 32 rotatable about its longitudinal axis. This strip corresponds to the second interrupter 12 in FIG. 1. The longitudinal direction of the strip 32 is perpendicular to the plane of the paper and covers the area in FIG. 3 shows only a fraction FJF _{1 of} _{the total area F 1} acted upon by the beam path. The in F i g. The position of the strip 32 shown in FIG. 3 corresponds to that in FIG. 2 signal periods denoted by 28. The signal periods denoted by 27 correspond to those in FIG. Location of the strip shown in Figure 4 32. In this position, the strip 32 does not cast a shadow in practice, so that the transmitted energy in this case is the fraction FJF ₁ is greater than in the case of FIG. 3.

Wie man aus den F i g. 3 und 4 ferner erkennt, erzeugt der mit der Frequenz f_t hin- und herpendelnde Streifen 32 ein über den Gleichrichter 17 isoliertes Signal, welches unmittelbar der Intensität I₉ (ist) proportional ist und das unter Beschränkung auf Probendurchlässigkeiten über einem bestimmten kleinen Grenzwert von beispielsweise S^e/« unabhängig von der Abgleichstellung der Meßblende 31 ist. Aus diesem Grund ist bei dem neuen Spektrometer die bei den bekannten Geräten erforderliche Vorrichtung zur Berücksichtigung der Meßblendenstellung im Regelkreis für die Spaltbreite überflüssig.As one can see from FIGS. 3 and 4 also recognizes, the strip 32 oscillating back and forth at the frequency f _t generates a signal which is isolated via the rectifier 17 and which is directly proportional to the intensity I ₉ and is limited to sample permeabilities above a certain small limit value of for example S ^e / «is independent of the adjustment of the measuring orifice 31. For this reason, in the case of the new spectrometer, the device required in the known devices for taking into account the measuring aperture position in the control circuit for the gap width is superfluous.

Sinkt die Probendurchlässigkeit unter den erwähnten kleinen Grenzwert ab, so wird der Streifen 23 in der in Fig. 5 dargestellten Mittellage bei Fj/2 festgehalten, und die Regelung auf konstante Energie wird außer Betrieb gesetzt, und zwar so lange, bis sich die Meßblende 31 wieder auf einen Wert geöffnet hat, welcher oberhalb des Wertes F₂ liegt.If the sample permeability falls below the aforementioned small limit value, the strip 23 is held in the central position shown in FIG has opened again to a value which is above the value F ₂ .

Zerlegt man das in Fig. 2a dargestellte Signal in seine Komponenten, so ergibt sich zunächst ein hier nicht dargestellter Gleichstromanteil, dann der in Fig. 2b dargestellte Anteil mit der Frequenz f_t und der in Fig. 2c dargestellte Anteil mit der Frequenz /,. Mit Hilfe des Servomotors 20 wird die Meßblende im Vergleichsstrahlengang 7 so lange verändert, bis das in F i g. 2 c dargestellte Signal zu Null wird. Der Servomotor 26 arbeitet in der Art. daß das in F i g. 2 b dargestellte Signal konstant bleibt. Damit wird erreicht, daß die Größe /₀ (ist) stets der Größe /„ (soll) entspricht.If the signal shown in FIG. 2a is broken down into its components, first a direct current component (not shown here) results, then the component shown in FIG. 2b with the frequency f _t and the component shown in FIG. 2c with the frequency /,. With the help of the servo motor 20, the measuring diaphragm is changed in the comparison beam path 7 until the in FIG. 2c signal shown becomes zero. The servo motor 26 operates in such a way that the in FIG. 2 b signal shown remains constant. This ensures that the size / ₀ (is) always corresponds to the size / "(target).

Wird die Wellenlänge der den Monochromator 8 verlassenden Strahlung in bekannter Weise verändert, so ergibt sich mit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung auf dem Registriergerät 21 ein Spektrogramm bei größtmöglicher Auflösung und Registriergeschwindigkeit. Die auf den Strahlungsempfänger 14 fallende Strahlung wird bei dieser neuen Vorrichtung nie ganz unterbrochen, sondern es wird immer nur ein geringer Bruchteil der gesamten Strahlungsenergie unterbrochen, so daß also keine Verlängerung der Registrierdauer notwendig wird.If the wavelength of the radiation leaving the monochromator 8 is changed in a known manner, with the in FIG. 1 shown device on the recording device 21 a spectrogram with the greatest possible resolution and registration speed. The radiation receiver 14 Falling radiation is never completely interrupted with this new device, it just always becomes a small fraction of the total radiant energy is interrupted, so there is no extension the registration period becomes necessary.

Bei der in den F i g. 6, 7 und 8 dargestellten Vorrichtung ist der in F i g. 3 ersichtliche Streifen 32 auf einer Achse 33 befestigt, welche einen StabmagnetenIn the case of the FIGS. 6, 7 and 8 is the device shown in FIG. 3 visible strips 32 attached to an axis 33, which has a bar magnet

ίο 34 trägt. Zwei Metallplatten 37 und 38 dienen zur Halterung der mit den Polschuhen 35 und 36 ausgerüsteten Elektromagneten sowie zur Lagerung der Achse 33. Zur Erregung der Magneten 35 und 36 dienen die Wicklungen 39 bzw. 40. Diese Wickluns gen werden so erregt, daß der Streifen 32 um seine Längsachse in zwei verschiedene Lagen gedreht und dort jeweils für eine gewisse Zeit festgehalten wird. In einer dieser Lagen (F i g. 3) wirft der Streifen 32 einen größeren Schatten als in der anderen Lageίο 34 wears. Two metal plates 37 and 38 are used for Holder of the equipped with the pole pieces 35 and 36 electromagnets and for storage of the Axis 33. The windings 39 and 40, respectively, serve to excite the magnets 35 and 36. These windings genes are excited so that the strip 32 is rotated about its longitudinal axis in two different positions and is held there for a certain period of time. In one of these positions (FIG. 3) the strip 32 throws a bigger shadow than in the other layer

ao (F i g. 4). Ein zusätzlicher Elektromagnet mit den Polschuhen 41 ist zum Festhalten des Streifens 32 in der in F i g. 5 dargestellten Mittellage vorgesehen. Dieser Elektromagnet wird erregt, sobald die öffnung der Meßblende 31 unter einen vorgegebenenao (Fig. 4). An additional electromagnet with the Pole pieces 41 are used to hold the strip 32 in place in the position shown in FIG. 5 shown central position is provided. This electromagnet is excited as soon as the opening of the measuring orifice 31 falls below a predetermined value

»5 Wert sinkt.»5 Value goes down.

F i g. 9 zeigt eine Kammblende 42, welche zugleich als Meßblende und als zweiter Unterbrecher verwendet ist. Die Kammblende 42 schwingt dazu, wie durch den Doppelpfeil 43 dargestellt ist, um die mit 44 bezeichnete Mittellage mit der Amplitude 45 hin und her, wobei 45 nur einen Bruchteil des gesamten Verstellweges 46 der Blende 42 ausmacht. Die Kammblende 42 kann sinusförmig oder rechteckförmig um die Mittellage 44 schwingen, die der Abgleichstellung der Meßblende entspricht.F i g. 9 shows a comb diaphragm which is used both as a measuring diaphragm and as a second interrupter is. To this end, the comb diaphragm 42 swings, as shown by the double arrow 43, about the direction indicated by 44 designated center position with the amplitude 45 back and forth, with 45 only a fraction of the total adjustment path 46 of the aperture 42 makes up. The comb diaphragm 42 can be sinusoidal or rectangular swing the central position 44, which corresponds to the adjustment position of the orifice plate.

Die in Fig. 10 mit 47 bezeichnete kammförmige Meßblende wird nicht in Schwingungen versetzt, sondern sie wird durch den Servomotor 20 lediglich in die Abgleichstellung 44 gebracht. Als zweiter Unterbrecher ist hier eine ebenfalls kammförmige Blende 48 verwendet, welche, wie durch den Doppelpfeil 49 dargestellt, mit einer Amplitude 50 um die Mittellage 44 schwingt, welche ebenfalls wieder kleiner ist als der gesamte Verstellweg der Meßblende 47.The comb-shaped designated 47 in FIG Orifice plate is not made to vibrate, but it is only in by the servo motor 20 the adjustment 44 brought. The second interrupter is a comb-shaped diaphragm 48 used, which, as shown by the double arrow 49, with an amplitude 50 around the central position 44 oscillates, which is again smaller than the entire adjustment path of the measuring diaphragm 47.

Claims

Patent claims:

1. Spectrometer, in which a measuring and a comparison beam are alternately fed to a radiation receiver via a first interrupter, which supplies a signal used to control its attenuating device for the comparison beam, and in which a signal for regulating the voltage level proportional to the Intensity I _{0 of} the non-weakened comparison beam is generated, characterized in that the second interrupter (12) is arranged in the comparison beam path and is designed so that it interrupts only part of the energy of the beam associated with it.

2. Spectrometer according to claim 1, characterized in that that the second interrupter (12) is arranged at one point in the comparison beam path (7) is. at which the effective radiation density related to the receiver (14) is also at

through the measuring diaphragm (11) weakened beam is equal to the radiation density that is present when the beam is not weakened.

3. Spectrometer according to claim 1 and 2 with a measuring orifice serving as a washing down device in the comparison beam path, characterized in that the second interrupter (12, 32) in the immediate vicinity of the measuring orifice (11,31) or an image of it is arranged so that it only covers part of the cross-sectional area of the Beam bundles alternately covers and releases, the one from the measuring diaphragm (11, 31) only at very small sample permeabilities is darkened.

4. Spectrometer according to claim 1 and 2 with a Mcßblende serving as an attenuating device in the comparison beam path, characterized in that the measuring diaphragm (42) itself the Performs the function of the second breaker by using one of the frequency (/,) of the first Interrupter of different frequency (/.,) Around a central position corresponding to the adjustment position (44) oscillates with an amplitude (45) that is only a fraction of the total adjustment path (46).

5. Spectrometer according to claim 4, characterized in that the frequency (/ ₂ ) of the oscillation of the measuring orifice is in a fixed predetermined relationship to the frequency (/,) of the first interrupter.

6. Spectrometer according to claim 1 to 3 with a comparison beam enclosing Orifice plate, characterized in that the second interrupter is narrower to its Longitudinal axis of rotatable opaque strips (32) formed and in the center of the measuring screen (31) is arranged.

7. Spectrometer according to claim 6, characterized in that for rotating the interrupter strip (32) electromagnets (35, 36) are provided and controlled so that the strip rotated periodically in two different positions and held there for a predetermined time , whereby it casts a larger shadow in one position (Fig. 3) than in the other (Fig. 4).

8. Spectrometer according to claim 1, 2 and 4 with a comb-shaped measuring aperture, characterized in that that the second breaker (48)

ao is also comb-shaped and is moved against the stationary measuring orifice (47) that it periodically changes the size of the free area traversed by the comparison beam.

9. Spectrometer according to one or more of the preceding claims, characterized in that that means (41) are provided which, when the permeability of the measuring orifice (31) drops Hold the second interrupter (32) in its central position below a predetermined value.

1 sheet of drawings

009 634/113