DE1900952B2 - Monochromator - Google Patents

Description

fähr rechteckiger Bereich um den Spalt herum be- Erfindungsgemäß ist ein optisches Syste¹^ vorgeleuchtet werden muß. Der Zylinderspiegel ist einfach sehen, das ein Bild einer S^eradlimS^en.Jr^lc^^u^"_lche- und billig, denn er besitzt eine einzige optisch dem gekrümmten Eintrittsspalt entwirrt, tun' «»"· ^arbeitete Oberfläche. System ist schematisch in Fig. 3 dargestellt..Jb«

Der Spiegel kann gewisse Abbildungsfehler des 5 geht von der Lichtquelle em ^kony^er^^ren°f_hn7„ ^₂

oekrümmten Lampenbildes hervorrufen, aber diese bündel 24 aus, das einen rechteckigen Q¹*?⁸™"™ ~

Abbildungsfehler können klein gehalten werden, hat. Dieses Lichtbündel fällt auf einen schräg ange-

wenn der Einfallswinkel des Lichtbündels auf die ordneten konkaven Zylinderspiegel 23 mn y^u

Spiegeloberfläche bis zu einer Grenze verringert wird, flächen-Aluminisierung. Der Spiegel-3 erzeug

die durch Überlegungen hinsichtlich der Spiegelgröße io dem Lichtbündel 22 mit rechteckigem Uuerscnmn

und der Konvergenz des einfallenden Lichtbündels ein reflektiertes gekrümmtes Lichtbundel Zi. u

gegeben ist. Die vom Spiegel herrührenden Abbil- Krümmungslinie des Spiegel 23 hegt niere» ™ "

dungsfehler können aber auch mittels des Ab- Ebene, die durch den mittleren Radius des Spaltes

bildungsobjektes kompensiert werden. Dieses enthält 12 und die Senkrechte auf die ^sP™»^e ** ™

vorzugsweise eine Konvexlinse. i₅ Krümmungsmittelpunkt des Spaltes aufgespannt wird_

Der Zylinderspiegel, vorzugsweise ein oberflächlich Wäre der Spiegel nicht vorhanden so wurae_aas

aluminisierter Spiegel, befindet sich am besten in Lichtbundel 24 ein geradliniges Bild 25 in der uua-

unmittelbarer Nachbarschaft des Eintrittsspaltes. Die ebene des zur Abbildung der Lichtquelle dtenenaen

Krümmungslinie des Zylinderspiegels liegt Vorzugs- Abbildungssystems erzeugen. Durch aen =>P\»

we.se in einer Ebene, die vom mittleren Radius des *o wird die Bildebene nach 26 abgelenkt und zu^ einer

Eintrittsspaltes und der Senkrechten auf die Spalt- gekrümmten Linie verformt, da die Randstramen α»

ebene im Krümmungsmittelpunkt des Spaltes aufge- Lichtbündels an Punkten der Spiegelfläche ff™Kuen

spannt wird. werden, die näher als der Mittelstrahl an der ucni-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach- quelle sind. . „nrhmals

stehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin 25 Diese Verhältnisse sind m Fig. 4 bis 0 nouu

_sind in verschiedenen Ansichten dargestellt. Fig. 4 ist im

Fig. 1 ein Schnitt durch einen Ebert-Monochro- wesentlichen ein Horizontalschnitt längs der Mittemator senkrecht zu der in der Ebene des Beugungs- linie des Spiegels durch seine Achse. Die. ^sP^^e gitters liegenden Drehachse desselben, fläche ist mit 30 bezeichnet wahrend die untere

Fig. 2 eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles/« 30 Begrenzung des Spiegels durch die gesJnchelte "ηie _inFig j 31 bezeichnet ist. Die Mitte des Eintrittsspaltes iz

Fig.' 3 eine perspektivische Darstellung der er- ist mit 32 bezeichnet, während das Ende des Spaltes findungsgemäßen Anordnung mit einem Zylinder- in Höhe des untersten Randes des SpiegeIs durcn soieeel die gestrichelte Linie 33 bezeichnet ist (vgl. F1 g. b).

Fi g! 4 ein Grundriß der Anordnung nach F i g. 3, 35 Die Fadenlampe 34 erzeugt mittels eines sammelnden

F i g. 5 ein Schnitt durch den in F i g. 4 erkenn- Objektivs 35 einen Lichtstrahl 36 der am SpiegeIZi baren ZvlindersDieeel so reflektiert wird, daß er durch den Spalt hindurch-

Fig "IΐD aufsieht des Eintrittsspaltes eines geht. Der Mittelstrahl wird von der Spiegelmitte Ebert Monochromator in der Spaltebene durch die Spaltmitte 32 reflektiert, während d

Fi^ 1 und 2 zeigen einen Ebert-Monochromator 40 Randstrahlen von den Spiegel randern 31 durch aie bekannter Art. Er besteht hauptsächlich aus einem Spaltränder 33 reflektiert werden, g"^^M*^e*ⁿ_ sphärischen Spiegel 10 und einem ebenen Beugungs- Extremen verlaufende Strahlen treffen die Spiegel Ritterll, das um eine zur Papierebene senkrechte fläche an Zwischenpunkten Der Spalt behndet sicn Achse drehbar ist, wobei vorausgesetzt ist, daß die in der Bildebene 26 (Fig. 3), ™?^a*™^"X Papierebene durch den Krümmungsmittelpunkt des 45 Bild der geradlinigen Lichtquelle 34 auf den span Spiegels 10 geht. Der Eintrittsspalt 12 und der Aus- entworfen wird. unnnrhrnmstors

trittss_Paltl3 des Monochromator, die in einem Das Beugungsgitter eines Ebert-MonochromBtoß

undurchsichtigen Schirm 14 ausgebildet sind, sind wird am besten mit Licht von. a.len Feiletι de bin gemäß F i g. 2 gekrümmt. Der Schirm 14 liegt in trittsspaltes beleuchtet, wenn die Mitte des von jedem Sr Ebene⁸durch die oder parallel zu der Drehachse ₅o Teil des Spaltes "^^^SS^.⁸^^¹ des Gitters. Die Wellenlänge des durch den Austritts- oder nahezu senkrecht zu der Spaltebene verlautt. spalt 13 austretenden monochromatischen Lichtes Bei den üblichen Ebert-Monochromatorewirdaus hängt von dem Winkel ab, unter welchem das ein- diesem Grunde eine Feldlinse, d. n. eine konvexe fallende Licht auf das drehbare Gitter einfällt. Wenn Linse, mit passender Brennweite "^J¹*" ™ ^dJ^m die beiden Spalte konzentrisch sind und sich auf dem 55 Eintrittsspalt angebracht werden. In dem oben begleichen Kreis befinden, so sind, wie erwähnt, die schricbenen Monochromator kann der zyl ndrische Einflüsse des Astigmatismus und anderer Bildfehler Spiegel 23 statt der F^inse ^^v«nta.. Da in dem Monochromator stark verringert. Der Ein- die Sp.egelkrummung durch die Krümmung des trittsspalt und der Austrittsspah befinden sich also Spalts bestimmt ist muß das Abbildung system 35 so beim Ebert-Monochromator in der mit XX bezeich- 60 gewählt werden, daß eine passende konjugierte Bild neten Ebene in F i g. 1. distanz resultiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 sich auf einen Ebert-Monochromator, jedoch ist die Patentansprüche: Erfindung auf alle Czerny-Tumer-Monochromatoren anwendbar.

1. Monochromator mit mindestens einem ge- Im Ebert-Monochromator befinden sich der Einkrümmten Spiegel, einem ebenen Beugungsgitter 5 trittsspalt und der Austrittsspalt in einem undurch- und Eintritts- und Austrittsspalten für das nicht- sichtigen Schirm, der in einer Ebene durch oder monochromatische bzw. das monochromatische parallel zu der Drehachse des Gitters liegt, und sind Licht, wobei mindestens der Eintrittsspalt ge- im allgemeinen stark gekrümmt. Die Wellenlänge des krümmt ist, gekennzeichnet durch ein durch den Austrittsspalt austretenden monochromaoptisches System (23, 35), das auf dem gekriimm- io tischen Lichtes hängt von dem Winkel ab, unter dem ten Eintrittsspalt (12) ein im wesentlichen diesem das einfallende Licht das drehbare Gitter trifft Fastie kongruentes Bild einer langgestreckten, gerad- hat gezeigt, daß dann, wenn die beiden Spalte konlinigen Lichtquelle (34) entwirft, bestehend aus zentrisch sind und auf dem gleichen Kreis liegen, einem Abbildungsobjektiv (35) und einem kon- die Einflüsse des Astigmatismus und anderer Abkaven Zylinderspiegel (23), der unter einem 15 bildungsfehler im Monochromator stark verringert solchen Winkel gegen das vom Abbildungs- sind.

objektiv (35) einfallende konvergierende Licht- Die Verwendung gekrümmter Spalte in Monochro-

bündel (24) angeordnet ist, daß das von ihm matoren ist allgemein üblich, aber im Czerny-Turnerentworfene gekrümmte Bild (26) der Lichtquelle Monochromator und insbesondere im Ebert-Monoauf den Eintrittsspalt (12) des Monochromators 20 chromator ist die Spaltkrümmung erheblich stärker fällt. als beispielsweise in dem bekannten Littrow-Mono-

2. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch chromator. So ist beispielsweise bei vergleichbaren gekennzeichnet, daß das Abbildungsobjekt (35) Monochromatoren mit gleicher Brennweite der für die Lichtquelle (34) aus einer Konvexlinse Krümmungsradius der Spalte eines Ebert-Monobesteht. 25 chromators 7.5 cm und der Krümmungsradius der

3. Monochromator nach Anspruch 1 oder 2, Spalte eines entsprechenden Littrow-Monochromadadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (23) tors 50 cm.

sich unmittelbar vor dem Eintrittsspalt (12) be- Die Beleuchtung des Eintrittsspaltes eines Littrow-

findet. Monochromators mit einer langgestreckten Licht-

4. Monochromator nach einem der An- 30 quelle (z. B. einer Glühlampe mit geradem Glühsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die faden) ist annehmbar, da ein kurzer gekrümmter Krümmungsmittellinie des Zylinderspiegels (23) Spalt nahezu als Gerade angesehen werden kann, in einer Ebene liegt, die vom mittleren Radius aber dies gilt nicht für den Eintrittsspalt eines Ebertdes Eintrittsspaltes (12) und der Senkrechten auf Monochromators mit vergleichbarer Länge, der die Spaltebene (14) im Krümmungsmittelpunkt 35 deshalb im allgemeinen durch gleichmäßige Beleuchdes Spaltes (12) aufgespannt wird. tung der ganzen Fläche, in der sich der Spalt befindet, ausgeleuchtet wird. Dieses Verfahren ist unwirtschaftlich und erfordert eine weit stärkere Lichtquelle als eigentlich nötig, weil nur ein kleiner Teil des

40 erzeugten Lichtes tatsächlich durch den Spalt in den

Monochromator eintritt. Eine geringere Spaltkrümmung verringert die verlorengehende Lichtmenge, verkleinert aber die gerade dem Ebert-Monochroma-

Die Erfindung betrifft einen Monochromator, d. h. tor zukommenden Vorteile.

ein Gerät zur Erzeugung von Licht einer einzigen 45 Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, bei Wellenlänge bzw. in Wirklichkeit eines sehr schma- einem Monochromator mit mindestens einem gelen Wellenlängenbandes. Insbesondere befaßt sich krümmten Spiegel, einen ebenen Beugungsgitters und die Erfindung mit einem Monochromator, der einen Eintritts- und Austriitsspalten für nicht-monochrosphärischen Spiegel aufweist, welcher das Licht von matisches (z. B. weißes) bzw. monochromatisches einem gekrümmten Eintrittsspalt auf ein drehbar 5° Licht, bei dein mindestens der Eintrittsspalt geangeordnetes ebenes Beugungsgitter reflektiert, wäh- krümmt ist, Vorkehrungen zur besseren Konzentrarend das Licht von dem Gitter zu einem Austritts- tion des nicht-monochromatischen Lichtes auf den spalt reflektiert wird. Solche Monochromatoren sind Eintrittsspalt zu treffen.

als Czerny-Turner-Monochromatoren bekannt. Im Dies wird erfindungsgemäß durch ein optisches

allgemeinen werden zwei axial versetzte sphärische 55 System erreicht, das auf dem gekrümmten Eintritts-Spiegel verwendet, von denen der eine das Licht vom spalt ein im wesentlichen diesem kongruentes Bild Eintrittsspalt zum Gitter und der andere vom Gitter einer langgestreckten, geradlinigen Lichtquelle entzum Austrittsspalt reflektiert. Ein Spezialfall, der in wirft, und das aus einem Abbildungsobjektiv und der Spectrophotometrie zunehmend verwendet wird, einem konkaven Zylinderspiegel besteht, der unter ist der Ebert-Monochromator, der von Fastie 1952 60 einem solchen Winkel gegen das vom Abbildungsauf Grund eines ursprünglich von Ebert 1889 be- objektiv einfallende konvergierende Lichtbündel anschriebenen Spektographen vorgeschlagen wurde. Bei geordnet ist, daß das von ihm entworfene gekrümmte diesem haben die beiden sphärischen Spiegel den Bild der Lichtquelle auf den Eintrittsspalt des Monogleichen Krümmungsradius und sind mit gemein- chromators fällt.

samem Krümmungsmittelpunkt montiert, so daß sie 65 Durch die Zwischenschaltung dieses optischen von einem einzigen sphärischen Spiegel mit genügen- Systems läßt sich beispielsweise eine Lampe mit der Apertur gebildet werden können. Das nach- schmalem geradem Glühfaden genau auf den Einstehende Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht trittsspalt abbilden, so daß nicht ein größerer, unge-