DE1772024B1

DE1772024B1 - Spaltblendenanordnung fuer einen spektralapparat

Info

Publication number: DE1772024B1
Application number: DE19681772024
Authority: DE
Inventors: Smith Jun Stanley Babcock; Jerrold Zindler
Original assignee: Instrumentation Laboratory Co
Current assignee: Instrumentation Laboratory Co
Priority date: 1967-03-24
Filing date: 1968-03-21
Publication date: 1971-06-09
Also published as: NL6803171A; DK118485B; US3508813A; FR1556844A; CH478405A; SE352734B; BE712192A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spaltblen- Breiten unterscheiden, und daß das ebene Bauteil denanordnung für einen Spektralapparat mit einem derart beweglich gelagert ist, daß die spaltförmigen an einer Strahlungseintrittsstelle angeordneten Ein- Durchbrechungen jedes gewünschten Paares als Eintrittsspalt, einem an einer Strahlungsaustrittsstelle tritts- bzw. Austrittsstelle gebracht werden können, angeordneten Austrittsspalt und einem sich von der 5 Eine solche Spaltblendenanordnung ermöglicht Strahlungseintrittsstelle zur Strahlungsaustrittsstelle eine leichte und schnelle Einstellung von Spalten erstreckenden ebenen Bauteil. genau definierter Breite entsprechend der Intensität

Eine Spaltblendenanordnung dieser Art ist aus der einfallenden Strahlung und der gewünschten spek-

JOSA 48 (1958), S. 106 bis 111, bekannt. Diese Ver- tralen Auflösung. Sie gewährleistet ferner eine hohe

öffentlichung beschreibt ein Vakuum-Gitterspektro- io Stabilität des zugehörigen Spektralapparates. Eine

meter mit Ebert-Aufstellung, dessen Eintritts- und Verschlechterung der Genauigkeit ist auch bei länge-

Austritttsspalt durch eine Ringspaltanordnung gebil- rem Gebrauch praktisch ausgeschlossen,

det werden, die einen inneren kreisförmigen sowie Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfin-

einen äußeren ringförmigen Backen enthält, die mit- dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet,

tels eines komplizierten Lagerungs- und Verstell- 15 Die Spaltblendenanordnung gemäß der Erfindung

mec'hanismus in bezug aufeinander verstellbar sind. kann bei Spektralapparaten der verschiedensten Art

Im JOSA 44 (1954), S. 102 bis 108, ist ferner ein verwendet werden, z. B. in Monochromatoren, Spek-

Gitterspektrometer mit Ebert-Aufstellung bekannt, troskopen, Spektrometern, Spektrographen usw.

das ein Beugungsgitter, einen Kollimatorspiegel und Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der

zwei gekrümmte Spalte enthält, von denen der eine 20 Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, es

als Eintrittsspalt und der andere als Austrittsspalt zeigt

arbeitet. Die Spalte liegen auf einem Kreis in der F i g. 1 eine schematische Draufsicht eines MonoBrennebene des sphärischen Spiegels, die Mitte dieses chromators, der eine Spaltblendenanordnung gemäß Kreises liegt dabei auf einer Geraden, die auch durch der Erfindung enthält,

die Mitte des Gitters und des Kollimatorspiegels geht. 25 F i g. 2 einen Schnitt längs einer Linie 2-2 in

Die Spalte können eine verhältnismäßig große Länge F i g. 3 und

haben, über ihre Konstruktion sind keine näheren Fig. 3 eine Draufsicht auf eine scheibenförmige

Angaben gemacht. Spaltblendenanordnung gemäß der Erfindung.

Aus der USA.-Patentschrift 2 631489 ist ferner ein Bei dem in Fig. 1 dargestellten Monochromator Monochromator bekannt, dessen Eintrittsspalt und 30 fällt ein von einer Strahlungsquelle 10 ausgehendes Austrittsspalt verhältnismäßig breit bemessen und in Strahlungsbündel 22 durch einen Eintrittsspalt 11 eine Anzahl von Teilspalten unterteilt sind. Das durch einer scheibenförmigen Spaltblendenanordnung 30 die Teilspalte fallende Licht wird jeweils durch eine und eine Streustrahlenblende 18 auf einen Spiegel 12, umlaufende Scheibe mit azimutalen Schlitzen unter- der das reflektierte Bündel 23 auf ein Gitter 14 wirft, schiedlicher Länge und Anordnung moduliert, um 35 Die vom Gitter reflektierte Strahlung wird vom Spieeine größere Auflösung im langwelligen Infrarot zu gel 12 reflektiert und gelangt durch eine Blende 20 erhalten. und einen Austrittsspalt 13 in der scheibenförmigen

Die Breite des Eintritts- und Austrittsspaltes eines Spaltblendenanordnung 30 zu einer strahlungsemp-

Spektralapparates ist gewöhnlich verstellbar, um die findlichen Vorrichtung 16. Das System weist zwei

Stärke der eintretenden Strahlung und das Auf- 4° Symmetrien auf; die senkrecht auf der Oberfläche

lösungsvermögen ändern zu können. Hierfür sind des Spiegels 12 stehenden Linien 27 und 28 halbieren

meistens zwei schneidenförmige Backen vorgesehen, nämlich den Winkel zwischen den Achsen der Strah-

die durch eine Mikrometerschraube in bezug auf- lungsbündel 22 und 23 bzw. 24 und 25. Das Gitter

einander verstellbar sind. Damit die für einwand- 14 ist in der Achse 26 des optischen Systems

freie Messungen erforderliche sehr gleichförmige 45 angeordnet.

Spaltbreite gewährleistet ist, müssen die Backen mit Die aus einer ebenen Scheibe bestehende Spalthoher Präzision hergestellt werden, sie sind daher ver- blendenanordnung 30 ist an einer koaxialen Welle 29 hältnismäßig teuer. Außerdem ist die Bedienung der aus Messing befestigt, welche in der Achse 26 des bekannten Spaltblenden schwierig und die Genauig- Monochromators angeordnet ist. Die die Eintrittskeit läßt bei längerem Gebrauch nach. Das Justieren 5° und Austrittsspalte bildenden Öffnungen sind in der bekannten Spalte ist außerdem verhältnismäßig Fig. 3 dargestellt, sie enthalten eine Anzahl von zeitraubend. paarweise zusammengehörigen Öffnungen A, Ä bis

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend G, G'.

die Aufgabe zugrunde, eine verstellbare Spaltblen- Die Spaltblendenanordnung 30 besteht aus einem denanordnung für einen Spektralapparat u. dgl. anzu- 55 Träger und einer auf diesen aufgebrachten strahlungsgeben, die sehr genau und leicht einstellbar ist und undurchlässigen Schicht 34, in der die Öffnungen vorsieh gleichzeitig durch einen einfachen Aufbau und gesehen sind. Der Träger ist mindestens im Bereich geringe Kosten auszeichnet. der Öffnungen strahlungsdurchlässig. Bei der darge-

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei stellten Ausführungsform besteht der Träger aus

einer Spaltblendenanordnung der eingangs genannten ^6o einer 2 mm dicken Scheibe aus Quarzglas optischer

Art dadurch erreicht, daß sich das ebene Bauteil über Qualität, und die Schicht 34 ist eine 0,025 mm dicke

die Strahlungseintrittsstelle und die Strahlungsaus- Aluminiumschicht, die die eine Seite des Trägers

trittssteile hinaus erstreckt und eine Anzahl von paar- bedeckt.

weiss zusammengehörigen spaltförmigen Durch- Bei einer anderen nicht dargestellten Ausführungsbrechungen aufweist, wobei der Abstand der Durch- ⁵5 form besteht der Träger 32 aus Kupfer, und die brechungen jedes Paares gleich dem Abstand Schicht 34 besteht aus Nickel. Der Träger hat im Bezwischen Eintritts- und Austrittsstelle ist und die reich der schlitzförmigen Durchbrechungen der Durchbrechungen sich von Paar zu Paar in ihren Nickelschicht Öffnungen und ist daher strahlungs-

durchlässig im Sinne dieses Wortes, wie es hier definiert ist.

Die spaltförmigen Durchbrechungen können in der Schicht 34 entweder durch ein Photoätzverfahren oder durch Ritzen, z. B. mittels eines Diamanten, hergestellt werden. Bei Verwendung eines Trägers aus Kupfer können die öffnungen im Bereich der Spalte des Kupfers geätzt werden, nachdem die Spalte in der Nickelschicht gebildet worden sind. Die spaltförmigen Öffnungen jedes Paares müssen genau aufeinander abgestimmt sein, d. h., die spaltförmigen Öffnungen müssen zueinander parallel sein oder bei gekrümmten Spalten der dargestellten Art längs desselben Kreises und in genau gleichem Abstand voneinander in bezug auf die Eintrittsstelle und die Austrittssteile des Monochromators verlaufen.

Bei einem typischen Monochromator mit scheibenförmiger Spaltblendenanordnung liegen die Mitten aller Spaltet, A' bis G, G' auf demselben Kreis, dessen Durchmesser d 6,78 cm mit einer Toleranz von ± 0,0025 mm betrug. Die Spalte sind, gemessen längs einer Sehne c des betreffenden Kreisabschnittes alle 10,0 mm ± 0,125 mm lang.

Jedes Spaltpaar unterscheidet sich in der Breite der spaltförmigen Öffnungen von allen anderen Spaltpaaren, um die Spaltbreite einstellen zu können. Zusätzlich wird die Stabilität des Monochromators dadurch verbessert, daß sich die Breiten der Spalte jedes Paares unterscheiden.

In der folgenden Tabelle sind bevorzugte Spaltbreiten für die verschiedenen Paare aufgeführt:

Spaltbreiten (μπι)

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Eintrittsspalt	Breite	Austrittsspalt	Breite
A	10+2	A'	15 + 2,5
B	20 + 2,5	B'	30+4
C	40+4	σ	60+6
D	80+8	D'	120 ± 12
E	160 + 10	E'	200 + 20
F	320 + 15	F'	400 + 40
G	2000 + 50	σ	2000 + 50

Bei Befestigen der scheibenförmigen Spaltblendenanordnung 30 auf der Welle 29 muß darauf geachtet werden, daß die spaltförmigen Öffnungen genau konzentrisch zur Achse der Welle liegen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man zwischen der scheibenförmigen Anordnung 30 und der Welle 29 ein Spiel von etwa 0,125 mm vorsieht und die Scheibe an der Welle mittels eines langsam härtenden Klebers befestigt. Eine etwa erforderliche Justierung wird dann vor dem Aushärten des Klebers durchgeführt.

Im Betrieb des Spektralapparates werden die spaltförmigen öffnungen eines Paares, z. B. die öffnungen C, C an der Eintrittsstelle 11 bzw. Austrittsstelle 13 des Monochromators angeordnet. Wenn eine Änderung der Spaltbreite erforderlich ist, wird einfach die Welle 29 gedreht, so daß dann schmalere oder breitere Spalte, z. B. die Spalte A, A' oder F, F' zur Eintritts- und Austritttsstelle gelangen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bestand die Spaltblendenanordnung aus einer drehbaren Scheibe, stattdessen können jedoch auch andere Formen verwendet werden, z. B. eine in Längsrichtung verschiebbare rechteckige Platte.

Wenn die eine spaltförmige Durchbrechung eines Paares, wie erwähnt, breiter als die andere Durchbrechung dieses Paares ist, wird die breitere Durchbrechung vorzugsweise als Austrittsspalt verwendet.

Die spaltförmigen Öffnungen können mit gleichem mittlerem Krümmungsradius kreisbogenförmig gekrümmt sein. Ausführungsformen mit kreisbogenförmig gekrümmten spaltförmigen öffnungen eignen sich besonders für Monochromatoren nach Ebert und Czerny-Turner zur Verringerung des Astigmatismus.

Claims

Patentansprüche:

1. Spaltblendenanordnung für einen Spektralapparat mit einem an einer Strahlungseintrittsstelle angeordneten Eintrittsspalt, einem an einer Strahlungsaustrittsstelle angeordneten Austrittsspalt und einem sich von der Strahlungseintrittsstelle zur Strahlungsaustrittsstelle erstreckenden ebenen Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß sich das ebene Bauteil (30) über die Eintrittsstelle (11) und die Austrittsstelle (13) hinaus erstreckt und eine Anzahl von paarweise zusammengehörigen spaltförmigen Durchbrechungen (A, A'... G, G') aufweist, wobei der Abstand der Durchbrechungen jedes Paares gleich dem Abstand zwischen Eintritts- und Austrittsstelle (11 bzw. 13) ist und die Durchbrechungen sich von Paar zu Paar in ihren Breiten unterscheiden, und daß das ebene Bauteil (30) derart beweglich gelagert ist, daß die spaltförmigen Durchbrechungen jedes gewünschten Paares als Eintritts- bzw. Austrittsspalt an die Eintritts- bzw. Austrittsstelle gebracht werden können.

2. Spaltblendenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden spaltförmigen öffnungen (z. B. A, A') mindestens eines Paares verschiedene Breiten haben.

3. Spaltblendenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ebene Bauteil (30) die Form einer Scheibe hat und daß die spaltförmigen Öffnungen (A, A'...G, G') in gleichen Abständen von der Achse der Scheibe angeordnet sind.

4. Spaltblendenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spaltförmigen öffnungen jedes Paares (A, A'...G, G') bezüglich der Achse der Scheibe um 180 ° gegeneinander versetzt sind.

5. Spaltblendenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spaltförmigen öffnungen (A, A'...G, G') durch bezüglich der Achse konzentrische Kreisbögen begrenzt sind.

6. Spaltblendenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ebene Bauteil (30) aus einem Träger (32) aus strahlungsdurchlässigem Material und einer auf dem Träger angeordneten Schicht (34), die aus strahlungsundurchlässigem Material besteht und von den spaltförmigen öffnungen (A, A'...G, G') durchsetzt ist, besteht.

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