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Optisches Analysengerät Die Erfindung betrifft ein optisches Analysengerät
mit einem Strahlenteiler, durch welchen ein Bündel von Strahlung einer schmalen
SDektralbande sowohl als Probenstrahl längs eines Probenstrahlenganges durch einen
Probenraum geleitet wird, der während der Analyse eine Probe enthält, als auch als
Vergleichsstrahl längs eines Vergleichsstrahlenganges, der den Probenraum umgeht,
mit einem Detektor zur Messung der Intensität des Proben- und Vergleichsstrahls
und mit einem Signalverarbeitungssystem zum Vergleichen der relativen Amplituden
der am Detektor wirksamen Proben- und Vergleichsstrahlintensitäten.
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Die Erfindung bezieht sich auf Atomabsorptions-Spektroskopie.
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Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine technik zur Kompensation
oder Beseitigung der Wirkung von Absorption oder Lichtstreuung durch andere Größen
als das gesuchte Element in der Probenflamme eines Atomabsorptionsspektrometers.
Diese Absorption oder Lichtstreuung wird nachstehend als "Untergrundabsorption"
bezeichnet.
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28 ist bekannt, daß die Atomabsorptions-Spektroskopie eine technik
ist zur quantitativen Bestimmung von metallischen Elementen durch Messung ihrer
Absorption in einem atomaren 2ustand bei einer Resonansspektrallinie. Das wird dadurch
erreicht, daß Strahlung von einer Strahlungaquelle mit der atomaren Resonanzspektrallinie
des gesuchten metallischen Elements durch eine Probe geleitet wird, in welcher das
gesuchte Element wenigstens teilweise in seinem atomaren Zustand ist. Normalerweise
ist die Lichtquelle eine Hohlkathodenlampe, die das gesuchte Metall enthält. Die
Probe ist gewöhnlich eine Probenflamme. Die Intensität der durchgelassenen Strahlung
wird in einem Spektralbereich gemessen, der die Resonanzspektrallinie umgibt, beispielsweise
durch einen Monochromator und ein photometrisches Detektorsystem. Binde weitere
Erläuterung der Atomabsorptions-Spektroskopie ist in der USA-Patentschrift 2 847
899 und in dem Artikel von A.Walsh in Spectrochimica Acta, Bd.7 (1955), zu Seiten
108-117 enthalten.
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Bei Zweistrahl-Atomabsorptionsspektrometern ist bekanntermaßen ein
umlaufender Zerhacker mit abwechselnden offenen und verspiegelten Sektoren zwischen
der Spektrallinienquelle und der Probenflamme so angeordnet, daß die Strahlung abwechselnd
durch die Probe und über einen die Probe umgehenden Vergleichsstrahlengang geleitet
wird. Durch Vergleichen der Intensitäten des "Probenstrahls" und des "Vergleichsstrahls"
können gewisse unerwünschte Einflüsse auf die endgültige Messung ausgeschaltet werden,
insbesondere Schwankungen der Spektralllnienquelle. Ein handelsüblich erhältliches
Zweistrahlinstrument mit elektronischem Abgleich ist beispielsweise beschrieben
in einem Artikel von Herbert L.Kahn und Walter Slavin "An Atomic Absorption Spectrophotometer"
in Applied Optics, Bd. 2, Nr.9, (Sept.1963), Seiten 931-936. Obwohl ein Zweistrahl-Spektrophotometer
gewisse unerwünschte Einflüsse
beseitigt, kann es nicht zwischen
Effekten unterscheiden, die durch das tatsächlich gesuchte Probenmaterial hervorgerufen
werden und denen, die auf andere Größen in der Probenflamme zurückzuführen sind.
Obwohl für die meisten Analysen solche Effekte keine ernsthaften Folgen haben, kann
einer der nicht unterdrückten Effekte in gewissen Situationen merkliche Fehler in
der scheinbaren Atomabsorption des gesuchten Elements hersorrufen.
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Einer solcher Effekte ist die Absorption des StrahlenbUndels, welches
duroh die Probenflamme hindurchtritt, die durch andere Größen als das gesuchte Probenelement
verursacht ist. Wenn gut konstruierte Brenner für die Probenflamme verwendet werden,
ist die Untergrundabsorption bel den meisten Proben bei den meisten Wellenlängen
vernachlässigbar. Jedoch absorbieren bestimmte Arten ton Absorptionen durch nicht
gesuchte Größen einen merklichen Anteil des Probenstrahls in dem gemessenen 8pektralbereich.
Die Ursachen solcher "Untergrundabsorption" umfassen Molekularabsorption durch irgendeine
der terschiedenen Arten ton MolekElen, die in dem Probenmaterial vorhanden sind,
und Absorption infolge des Lösungsmittels der Probenlösungw die in dle Probenflamme
eingeführt wird. Die Untergrundabsorption ist Jedoch nicht auf diese Ursachen beschrankt.
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Eine solche Untergrundabsorption wächst mit der Konzentration der
eingefthrten ProbenlUsung und natüulich mit dem Anteil der nicht gesuchten Größen,
die in dieser Lösung enthalten sindt und neigt auch zum Ansteigen, wenn die Resonantlinie
des gesuchten Materials und daher der Spektralbereich, bei welhcem die Messungen
durchgeführt werden, im relativ fernen Ultraviolett liegt. Wenn beispielsweise das
gesuchte Element Zink ist, für welches die verwendete Atomresonanslinie bei 2138
@ liegt, so gibt die Anwesenheit von 10% Natriunchlorid in der ureprUnglichen Probenlösung
ein falsches Atomabsorptionssignal, welches ungefähr O,05 Mikrogramm Zink pro Milliliter
in reinem Wasser entspricht, wie nachstehend noch ausführlicher erläutert werden
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atomabsorptions-Spektrometer
zu schaffen, welches Mittel zur Unterdrückung des Effekts solcher Untergrundabsorption
durch andere, gegebenenfalls in dem Probenraum vorhandene Größen als das gesuchte
Element aufweist.
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Eine speMiellere Aufgabe der Erfindung, besteht darin, beste hende
Zweistrahl-Spektrophotometer durch eine relativ einfache zusätzliche Baugruppe zur
wahlweisen Kompensation der Untergrundabsorption einzurichten, während der Bedienungsmann
immer noch statt dessen den normalen Zweistrahlbetrieb anwenden kann.
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Das Gerät der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine zusätzliche
Strahlungsquelle von wesentlich größerer Bandbreite als das besagte schmalbandige
Strahlungsbündel, Mittel zum Richten eines breitbandigen Strahlungsbündels von der
susätzlichen Strahlungsquelle längs eines Strahlenganges durch den Probenraum in
einer solchen Weise, daß dieses breitbandige Strahlungsbündel nach Durchtritt durch
den Probenraum auf den Detektor trifft, und Unterscheidungsmittel zum Unterscheiden
der Strahlung des besagten breitbandigen StrahlungsbUndels von der Strahlung in
dem Vergleichsstrahlengang, wodurch bei Einschalten der zusätzlichen Strahlungsquelle
die Wirkung der untersuchten Probe und irgendwelcher anderer Größen in dem Probenraum
sowohl auf den ursprünglichen schmalbandigen Probenstrahl als auch suf das zusätzliche
breitbandige Strahlungsbündel durch den Detektor gemessen und durch das Signalverarbeitungssystem
verglichen wird, so daß jeder Untergrundeffekt, der gleiche Änderungen in beiden
Strahlen bewirkt, kompensiert und eine genauere Bestimmung der von der Probe herrührenden
Wirkung auf den schmalbandigen Probenstrahl ermöglicht wird
Die
Unterscheidungsmittel können von einer wahlweise betätigbaren Blende gebildet werden,
die wahlweise in eine die Strahlung im Vergleichsstrahlengang unterbrechende Stellung
bewegbar ist, wodurch bei Bewegung der Blende in diese Stellung der Detektor gegen
die Strahlung in dem Vergleichsstrahlengang abgedeckt ist.
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Die wirksame Intensität des breitbandigen Strahlungsbündels der zusätzliehen
Strahlungsquelle ist vorzugsweise einstellbar, wodurch die wirksame Intensität des
den Detektor erreichenden breitbandigen Strahlungsbündels zunächst bei Abwesenheit
des gesuchten Probenelements der den Detektor längs des Probenstrahlenganges erreichenden
Intensität des schmalbandigen Strahlungsbündels gleich gemacht werden kann, so daß
der Detektor und das Signalverarbeitungssystem bei der anschließenden Analyse eine
direkte Anzeige der Absorption des schmalbandigen Strahlungsbündels durch das gesuchte
Probenelement liefern.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Figur 1 ist eine schematische Draufsicht
eines bekannten Zweistrahl-Atomabsorptionsspektrophotometers, in welches eine Baugruppe
nach der Erfindung eingebaut ist, um eine wahlweise Kompensation der Untergrundabsorption
zu ermöglichen.
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Figur 2 ist eine Darstellung des Ausgangssignals eines üblichen Zweistrahl-Spektrophotometers
und zeigt, wie Untergrundabsorption (bei C) mit tatsächlicher Probenabsorption (bei
B) verwechselt werden kann.
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Figur 3 ist eine schematisohe Darstellung der IntensitEtenvon StrahlungsbUndeln
von einer Spektrallinienquelle und einer Lichtquelle mit einem über einen Spektralbereich
hinweg koninuierlichen Spektrum und zeigt die Wirkung der Untergrundabsorption und
der Probenabsorption auf jede derselben.
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Figur 4 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Signale,
die von dem Detektor erzeugt werden, wenn dieser abwechselnd Strahlung von der Spektrallinienquelle
und der Lichtquelle mit einem kontinuierlichen Spektrum erhält und wenn in den beiden
Strahlungsbündeln jeweils keine Absorption, nur Untergrundabsorption, nur Probenabsorption
und sowohl Untergrundals auch Probenabsorption auftritt, Figur 5 ist eine Darstellung
des Ausgangssignals eines nach der erfindung abgewandelten Spektrophotometers und
zeigt, wie das Untergrundabsorptionssignals (bei C') unterdrückt ist.
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Figur 6 ist eine Draufsicht in verkleinertem Maßstab einer Ausführungsform
der Erfindung eingebaut in ein bekanntes Atomabsorptions-Spektrophotometer und zeigt
seine generelle Anordnung.
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Figur 7 ist eine Draufsicht des gleichen Ausführungsbeispiels der
Erfindung und zeigt die verschiedenen Bauteile der Zusatzbaugruppe in Betriebsstellung.
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Figur 8 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung im
wesentlichen längs der Linie 8-8 in Figur 7 gesehen.
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Figur 9 ist eine Stirnansicht dergleichen Anordnung von links in
Figur 8 gesehen.
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Figur 10 ist eine Draufsicht der gleichen Anordnung, bei welcher
gewisse eile der Deutlichkeit halber weggelassen sind und xeigt die Vergleichsstrahlblende
in Offen-Stellung, so daß ein normaler Zweistrahlbetrieb des Spektrophotometers
möglich ist.
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Da Figur 1 tit ausnahme gewisser in dem in gestrichelten Linien dargestellten
Viereck angeordneter Bauteile, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden,
dem Atomabsorptions-Spektrophotometer Perkin-Elmer-Modell 303 entspricht, wie es
wollständig in dem vorerwähnten Artikel von H.B.Kahn und W.Slavin (Applied Optics,
Bd.2, Nr.9 (Sept.1965) Seiten 931-936 beschrieben ist, wird hier nur eine kurze
Beschreibung gegeben. Es ist zu beachten7 daß Figur 1 der vorliegenden Zeichnung
im wesentlichen den ersten beiden Figuren des Artikels entspricht, und es werden
auch in der vorliegenden Zeichnung - soweit durchführbar - die gleichen Bezugszeichen
verwendet.
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Das Zweistrahl-Atomabsorptionspektrophotometer enthält eine Lichtquelle
SS, die Strahlung einer Spektrallinie aussendet, beispielsweise eine HohlkathodenLampe,
deren Kathode das zu analysierende Metall enthält, einen den Strahlengang faltenden
Plansgiegel M12 und einen konkaven, beispielsweise torischen, fokussierenden Spiegel
M11, welcher ein erstes Bild der Lichtquelle auf einem rotierenden Sektorspiegelzerhacker
CH erzeugte Wenn sich ein offener Sektor des Zerhackers in dem Strahlungsbundel
befindet, so läuft die Strahlung, wenn man die susätzlichen Bauteile innerhalb des
Vierecks zunächst einmal außer Betracht läßt, längs des Strahlenganges P9 zu einem
konkaven, beispielsweise torischen Spiegel M9. Dieser Spiegel bildet die Lichtquelle,
wie bei I8 angedeutet, erneut ab, wobei die Planspiegel M8 und M7 nur eine Faltung
des optischen Strahlenganges bewirken und dadurch Raum sparen. Das Strahlungsbündel
trifft daher im Strahlengang P7 auf einen teilreflektierenden Spiegel M5. Der teilreflektierende
Spiegel M5 läßt 50% der Strahlung durch und reflektiert die anderen 50% und kann
beispielswelse eine dünne Platte aus Silikatschmelze sein, auf welche Aluminiumpunkte
von beispielsweise 1 mm Durchmesser aufgedampft sind, derart, daß sie 50% der Oberfläche
in einem Punktmuste bede¢kenO Daher wird 50% der Strahlung in dem Strahlengang P7
Rings des Strahlenganges P5 reflektiert, während die andere Hälfte aer Strahlung
natürlich durch M5 hindurchtritt und daher nicht weiter interessiert. Der torische
Spiegel M4 sammelt die Strahlung aus dem Strahlengang P5 und richtet sie längs des
Strahlgenganges P4. Der bündelrichtende Planspiegel M3 und eine strahlensammelnde
Feldlinse FL unterstütst den Spiegel M4 bei der Erzeugung eines Bildes der Strahlungsquelle
auf dem Eintrittsspalt Fe des Monochromators MO. Der Monochromator kann ein Ebert-Monochromator
sein mit einem Kollimatorspiegel M2, einem Paar ton austauschbaren und verschwenkbaren
Beugungsgittern G und einem Sammelapiegel M1 für die dispergierte Strahlung.
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Somit tritt nur ein enger Spektralbereich der ursprünglichen Strahlung
durch den Austrittsspalt Sx des Monochromators zu dem Strahlungsdetektor RD, der
beispielsweise ein Photomultiplier sein kann.
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Wenn ein verspiegelter Sektor des-Zerhackers CH daß längs des Strahlenganges
P11 laufende Bündel auffängt, wird die Strahlung längs des Strahlenganges P6 zu
dem torischen Spiegel-M6 reflektiert, welcher die Strahlungsquelle bei I6 im wesentlochen
im Bereich der nahen Seite der ProbenflammenPläche SF wieder abbildet. Die Strahlung
tritt durch die Probenflammes welche atomisiertes Probenmaterial einschließlich
des gesuchten Elements in seinem atomaren Zustand enthält. Die nicht absorbierte
Strahlung, welche den teildurchlässigen Spiegel M5 erreicht, wird natürlich in zwei
Strahlungsbündel gleicher Intensität aufgespalten. Eine Hälfte der Strahlung wird
im wesentlichen nach unten in Figur 1 reflektiert und hat keine weitere Bedeutung,
während die andere Hälfte durch die durchwichtigen eile des teildurchlässigen Spiegels
M5 hindurchtritt so daß sie den torischen Spiegel M4 in dem selben Strahlengang
P5 erreicht wie das vorstehend für den Vergleichsstrahl beschrieben war, wenn ein
offener Sektor des Zerhackers CH sich im Strahlengang P11 befindet.-Da das Strahlungsquellenbild
I6 die gleiche optische Beziehung zu dem torischen Spiegel M5 besitZt wie das Vergleichslichtquellenbild
I8, benimmt sich der Probenstrahl in der gleichen Weise wie es vorstehend für den
Verglelchsstrahl beschrieben war, und erreicht schließlich den Strahlungsdetektor
ED.
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Der Strahlungsdetektor RD "sieht" somit abwechselnd Strahlung in dem
Spektralbereich, auf welchen der Monochromator eingestellt ist, von der Spektralstrahlungsquelle
SS, die die Probe umgangen hat, wenn nämlich ein offener Sektor des Zerhackers CH
sich in dem Strahlengang befindet, oder die durch
die Probenflamme
hindurchgetreten ist, wenn ein verspiegelter Sektor des Zerhackers in dem Strahlengang
iæt. Wenn der Zerhacker CH lichtundurchlässige, nicht reflektierende Sektoren zwischen
dem Spiegel und den offenen Sektoren besitzt, so treten "dunkele" Detektorsignale,
also solche die der Strahlung null entsprechen, zwischen diesem Umschalten von Proben-und
Vergleichsstrahl auf. Das Ergebnis amxAuBgang des Detektors DO hat daher eine Signalform
des bei DS gezeigten Detektorsignals und besteht aus einem amplitudenmodulierten
Signal, welches abwechselnde Slgnalteile entsprechend der Ptobenstrahlintensität
bei SB und Signalteile entsprechend der Vergleichsstrahlintensität bei RB arfweist,
die durch dunkle PeriodenEP getrennt sind. Dieses Detektorsignal wird dann von einem
Vorverstärker PR verstärkt und durch eine Signalweiche SS synchron in die beiden
Strahlungsbündelkomponenten aufgetrennt, so daß sich ein Signal proportional der
Probenstrahlintensität SI und ein Signal proportional der Vergleich-strahlintensität
RI an einem Probenausgand und einem Vergleichs-Ausgang SO bzw. RO ergibt. Ein Abgleichpotentiometer
NP legt einen einstellbaren eil AR des Vergleichssignals RI an einen Eingang einer
Vergleichsschaltung, deren anderem Eingang direkt das der Probenstrahlintensität
entsprechende Signal SI zugeführt wird. Diese Vergleichsschaltung kann einen Synchron-Demodulator
und Verstärker DE enthaltene so daß sie an dem Abgleichausgang NO ein Signal proportional
der Differenz der Amplituden ihrer beiden Eingänge liefert. Durch Einstellung des
Abgleichpotentiometers NP kann der Ausgang NO zu null gemacht werden, was an einem
Nullinstrument NM abgelesen werden kann. Die Stellung des Abgleichpotentiometers
im abgeglichenen Zustand gibt daher direkt den Grad der Abschwächung an, die erforderlich
ist, um da3 Signal RI, welches der Vergleichsstrahlintensität entspricht, gleich
dem Signal SI zu machen, welches der Probenstrahlintensität entspricht.
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Die Stellung des Abglelehpotentiometers kann durch eine bekannte Regelung
automatisch eingestellt werden. Die Stellung des Abgleichpotentiometers, welche
dirskt den Prozentsatz der durch die Probe hervorgerufenen Absorption ergibt, kann
als Absorptionsanzeige beiAI in irgendeiner geeigneten Form abgelesen werden, beispielsweise
durch Verwendung eines Schreibstreifenschreibers. Eine ausführlichere Beschreibung
und Erläuterung der verschiedenen Teile des Signalverarbeitungssystems, d.h. der
elektrisch mit dem Strahlungsdetektor RD verbundenen Glieder-, ist in dem vorerwEhnten
Artikel von Kahn und Slavin enthalten.
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Wie man gleich einsieht, sind Atomabsorptions-Spektrophotometer relativ
frei von Absorptionsstörungen, weil nur ein enger Spektralbereioh von Strahlung
in der Umgebung der Atomabsorptions-Resonan e gemessen wird. Weiterhin können Zweistrahlgeräte,
wie durch die bisher beschriebenen Teile in Figur 1 gezeigt wurde, Schwankungen
der Strahlungsquelle SS sowie andere systematische Fehler kompensieren. Jedoch können
auch solche Zweistrahlgeräte nicht zwischen Absorption der gemessenen Spektrallinie
unterscheiden, die durch das gesuchte Element hervorgerufen ist, und Absorption
oder Streuung der Strahlung, die durch andere Größen hervorgerufen wird. Da der
gemessene Spektralbereich relativ schmal ist und die Spektrallinienemiesion der
Lichtquelle außerordentlich scharf ist, sind Atomabsorptions-Spektrophotometer relativ
frei von Absorptionsstörungen durch Elemente, die nicht gemessen werden sollen.
Wie jedoch eingangs erwähnt wurde, können gewisse breits Absorptionsbanden, beispielsweise
Molekularabsorption, einen merklichen Anteil der Strahlung, die durch die Probenflamme
hindurchtritt, auch in diesen engen Spektralbereich absorbieren und dadurch elne
falsche Anzeige hinsichtlich des Vorhandenseins oder der menge des gesuchten Elements
in der Probe liefern.
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figur 2 zeigt das Ausgangssignal, d.h. die relative Stellung des Abgleichpotentiometers
NP im abgeglichenen Zustand, bei einem nicht nach der Erfindung abgewandelten Zweistrahl-Spektrophotometer,
wenn reines Wasser bei A, eine Zinkprobenlösung in Wasser von 0,05 Mikrogramm pro
Milliliter bei B und eine 10%ige wässrige Natrium-Chlorid-Lösung, die kein Zink
enthält, bei C nacheinander in die Probenflamme eingebracht werden, während der
Monochromator einen Spektralbereich von einer Breite von ungefähr 20 i um 2138 i
herum, nämlich die Resonanzlinie für die Zinkanalyse, hindurchläßt.
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Wie man aus dieser Figur sieht, gibt die Natrium-Chlorid-Lösung ein
Absorptionssignal bei C, welches im wesentlichen das gleiche ist wie das der Zinkprobe.
Um ein Zweistrahl-Atomabsorptions-Spektrophotometer für elne Betriebsweise einzurichten,
welche eine Unterdrückung solcher Untergrund absorption gestattet, werden erfindungsgemäß
die Båuteile eingefügt, die schematisch in dem Rechteck 10 in Figur 1 dar gestellt
sind, und die nachstehend beschrieben werden.
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In Figur 1 sind eine kontinuierliche Strahlungsquelle 12, d.h. eine
Strahlungsquelle, welche in dem vorliegenden Spektralbereich ein kontinuierliches
Spektrum emittiert, und eine Einrichtung zur Regelung ihrer wirksamen Intensität,
die schematisch als Graukeil 14 dargestellt ist, hinter dem Zerhacker CH angeordnet.
Außerdem ist eine bewegliche Blende 16 so angeordnet, daß sie wahlweise in den normalen
Strahlengang P9 des Vergleichsstrahls bewegt werden kann und diese Strahlung an
einem weiteren Durchgang durch das Gerät hindert. Es können andere techniken zur
Unterdrückung oder Unterscheidung dee ursprünglichen Vergleichsstrahls verwendet
werden. Auch wenn die kontinuierliche Strahlungsquelle 12, die beispielsweise eine
Deuterium-Bogenlampe sein kann-, angeschaltet ist, und die Blende 16 den Vergleichsstrahlengang
P9
abdeckt, ist der Probenstrahl bei P6 davon unbeeinflußt, wennsich
ein verspiegelter Sektor des Zerhackers in dem Strahlengang P11 befindet. Wenn jedoch
ein offener Sektor des Zerhackers sich in den Strahlengang bewegt, läuft die Strahlung
mit dem kontinuierlichen Spektrum von der Strahlungsquelle 12 längs des Strahlenganges
18, der im wesentlichen mit dem Strahlengang P6 fluchtet, so daß sie den Spiegel
M6 erreicht und dann durch die Probenflamme in der gleichen Weise Mie der ursprüngliche
Probenstrahl hindurchläuft. Aus diesem Grund sieht der Strahlungsdetektor jetzt
abwechselnd den gleichen ursprünglichen Probenstrahl, d.h. den der ursprunglichen
Spektrallinien-Strahlungsquelle SS, und dann das St4blungsbündel von der Strahlungsquelle
mit dem kontinuierlichen Spektrum, beide beeinflußt durch Absorption von der gleichen
Probenflamme. Während dieser Betriebsweise unterbricht die wahlweise betätigbare
Blende 16 natürlich den ursprünglichen Vergleichsstrahl, d.h. den Strahlengang P9,
welcher sonst den Detektor während der gleichen Zeitabschnitte erreicht würde, während
welcher diese jetzt die Strahlung mit dem kontinuierlichen Spektrum tut.
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Figur'3 ist eine schematische Darstellung.und zeigt zunächst bei a
die ursprüngliche Strahlungsbündelintensität der Spektrallinien-Strahlungsquelle
bei 30 in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wobei der spektrale Bandpaß des Monoehromators
bei 32 bzw. 34 angedeutet ist. Die ursprüngliche Intensität der kontinuierlichen
Strahlungsquelle 12, z.B. einer Deuteriumlampe, ist bei 36 gezeigt und besitzt über
den gesamten von dem Monochromator durchgelassenen Spektralbereich hinweg, nämlich
dem Bereich zwischen den Punkten 32' und 34' im wesentlichen die gleiche Intensität.
Bei b ist in der gleichen figur der "Untergrund" angedeutet, dessen Wirkung unterdrückt
werden so 11.
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Eine solche Untergrundabsorption bewirkt eine Verminderung der ursprünglichen
Intensität bei allen Wellenlängen innerhalb eines von dem Monochromator durchgelassenen
Spektralbereichs, wie schematisch durch dle Absorptionskurve bei 58 in b in Gestalt
einer Graden, einem Breitband entsprechenden Linie dargestellt ist. Die Wirkung
dieser Untergrundabsorption sowohl auf die Spektrallinien-Strahlungsquelle als auch
auf die kontinuierliche Strahlungsquelle ist bei c in dieser figur dargestellt.
Sowohl die Intensität der Spektrallinien-Strahlungsquelle nach Durchtritt durch
die Probenflammes wie sie bei 40 dargestellt ist, als auch die Intensität der kontinuierlichen
Strahlungsquelle nach einen solchen Durchtritt, wie bei 46 dargestellt ist, wird
um den gleichen proportionalen Betrag vermindert, in dem schematischen Beispiel
dieser Figur ungefähr jeweils um 20%. Somit werden durch die "Untergrundabsorption"
sowohl die Intensitäten der den Detektor RD erreichten Spektrållinienstrahlung als
auch der den Detektor erreichenden Strahlung von der kontinuierlichen Strahlungsquelle
in gleichem Maße vermindert, so daß dle relative Amplitude der Detektorsignale durch
eine solche Untergrundabsorption nicht beeinflußt wird.
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Andererseits ist die Wirkung der Atomabsorption durch die Probe (von
ungefähr 20%) bei der Resonanslinie, die der Spektrallinie der Strahlungsquelle
entspricht, schematisch bei d bei 48 und 48' dargestellt. Die Wirkung dieser Probenabsorption
bei 48' auf die von dem Monochromator durchgelassene Strahlung relativ groBer Bandbreite
von der kontinuierlichen Strahlungsquelle ist bei 56 unter e dargestellt. Wie man
aus der Kurve 56 leicht erkennt, hat eine solche Probenabsorption, da sie nur bei
einer sehr engen Spektralbande erfolgt, einen sehr geringen Einfluß auf die Gesamtintensitkt
der den Detektor RD erreichenden Strahlung der kontinuierlichen Strahlungsquelle,
Wenn
beispielsweise der Bandpaß des Monochromators ungefähr 7 : beträgt und die Bandbreite
der Probenabsorption 0,03 i ist, so absorbiert selbst eine stark absorbierende Probe
weniger als 1/2 von 1% der Gesamtstrahlung der kontinuierlichen Deuteriumstrahlungsquelle,
die sonst die Probe erreichen würde.
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Durch Verwendung irgendeiner Technik zur Abschwächung der ursprünglichen
Strahlung von der kontinuierlichen Strahlungsquelle derart, daß sie mit der der
Spektrallinien-Strahlungsquelle vergleichbar ist, beispielsweise mittels eines optischen
Abschwächers, der vor der Deuteriumlampe angeordnet ist, wird die Intensität der
von dem Detektor empfangenen Strahlung von den beiden Strahlungsquellen zu Beginn
im wesentlichen gleich gemacht. Wenn dann eine absorbierende Probe in die Flamme
eingebracht wird, vermindert sich die festgestellte Intensität von der Spektrallinien-Strahlungsquelle
mm einen Betrag, der gleich der Gesamtabsorption der Atomabsorption der Probe plus
Untergrundabsorption ist, während die Intensität der während der anderen Zerhacker-Zeitabschnitte
den Detektor erreichehien Strahlung von der kontinuierlichen Strahlungsquelle um
die Untergrundabsorption vermindert wird, aber im wesentlichen (siehe Kurve 56)
von der Probenabsorption unbeeinflußt ist. Somit tritt der Effekt der Untergrundabsorption
im wesentlich in gleichem Maße in den beiden verglichenen Signalen auf, d.h. wenn
der Zerhacker einen verspiegelten Sektor bzw. wenn er einen offenen Sektor darbietet,
so daß dieser Effekt bei Vergleich der beiden Signale kompensiert oder unterdrückt
wird. Andererseits hat die Atomabsorption durch das in der Probe enthaltene interessierende
Element ihre volle Wirkung wie bei üblicher Atomabsorptions-Spektroskopie auf die
Spektrallinienquelle, aber sie hat nur einen unbeachtlichen Absorptionteffekt auf
die Strahlungsquelle mit dem breiten kontinuierlichen Spektrum.
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Auf diese Weise wird die Untergrundabsorption kompensiert, ohne daß
das gewunschte Atomabsorptionssignal wesentlich beeinflußt wird.
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Der Bedienungsmann stellt somit zunächst die wirksame Intensität der
kontinuierlichen strahlungsquelle, so wie sie von dem Detektor RD gesehen wird,
ein, bis die Detektorsignale für die Spektrallinien-Strahlungsquelle und die kontinuierliche
Strahlungsquelle (entsprechend SE und RB der ursprünglichen Signalverläufe) gelesen
von dem Signalverarbeitungssystem, d.h. den Teilen PR, SS, DE, NM, usw. in Figur
1, gleich sind. Eine solche Einstellung der kontinuierlichenX Strahlungsquelle 12
wird zweckmäßigerweise mittels eines stetig einstellbaren optischen Abschwächers
14 bewerkstelligt.
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Da die Untergrundabsorption die Intensität der 8pektrallinienquelle
und der kontinuierlichen Strahlungsquelle im wesentlochen gleicher Maßen beeinflußt,
ist es nicht erforderlich, daß die Einstellung des Abschwächers 14 unter sehr genau
ähnlichen Umständen, wie sie bei der tatsächlichen an6chlie-Benden Analyse vorliegen,
erfolgt. Nachdem die scheinbaren Intensitäten der beiden Strahlungsquellen auS diese
Weise gleich gemacht worden sind, wird eine tatsächliche Analyse durchgefffhrt,
indem Probe in die Probenflamme sF eingeführt und die erhaltenen Intensitätsdifferenzen
zwischen den sich abwechselnden Signalformen abgelesen werden, die die den Detektor
erreichende Intensität der Spektrallinien-Strahlungsquelle (beeinflußt sowohl von
der Atomabsorption der Probe als auch der Untergrundabsorption) und die Intensität
der kontinuierlichen Strahlungsquelle (in ähnlicher Weise beeinflußt von der Untergrundabsorption
aber nur vernachlässigbar beeinflußt son der Atomabsorption der Probe) darstellen.
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Figur 4 zeigt die Art der einander abwechaelnden Signalform, die von
dem Detektor RD erzeugt werden, und durch die Arten von Absorption der Strahlung
von den beiden verschiedenen Strahlungsquellen hervorgerufen sind.
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Der erste Satz von SignalSormen bei a in Figur 4 entspricht der Situation,
wo das Intensitätssignal der Spektrallinien-Strahlungsquelle bei 31 und das Intensitätssignal
der kontinuierlichen Strahlungsquelle bei 57 auf Gleichheit eingestellt sind, indem
der Abschwä¢her 14 angestellt wurde, und in keinem der Strahlen Absorption stattfindet.
Diese elektrischen Detektorsignale entsprechen der bei a in Figur 3 dargestellten
Situation. Es ist Jedoch zu beachten, daß die schon beschriebene schematische Darstellung
der Strahlung in Figur 3 eine Darstellung der Intensität über der Wellenlänge mit
einer Angabe der von den Spalten des Spektrophotometers durchgelassenen Spektralbande
ist, während die Kurven von Figur 4 das elektrische Ansprechen des Detektors wiedergeben,
welches proportional der Gesamtintensität der Strahlung ungeachtet ihrer genauen
Wellenlänge ist. Somit stellt die erste Kurve a in Figur 4 die zeitliche Aufeinanderfolge
der Gesamtstrahlung dår, die den Detektor zuerst von der Spektràllinien-Strahlungsquelle
und dann von der kontinuierlichen Strahlungsquelle erreicht, und zwar wegen des
Zweistrahleffekts des verspiegelten Zerhackers CH und mit den bei 35 eingezeichneten
Dunkelperioden, die durch die geschwärzten Sektoren zwischen den offenen und den
verspiegelten Sektoren des Zerhackers verursacht sind. Generell entspricht die Höhe
der Intensität des elektrischen Signals von der Spektrallinien-Strahlungsquelle
bei 31 der integrierten Fläche, d.h. der Gesamtintensität der Kurve 30 von Figur
3, welche die Intensität über der Wellenlänge darstellt. Die Höhe des elektrischen
Signals bei 37 von der kontinuierlichen Strahlungsquelle entspricht in ähnlicher
Weise der Gesàmtfläche des von den Spalten tatsächlich durchgelassenen Spektralbereichs
der kontinuierlichen Strahlungsquelle, d.h. der Kurve 36 in Figur 3. Um die in Figur
3 bei a dargestellte Gleichheit der elektrischen Signale zu erreiohen, muß die Intensität
der kontinuierlichen
Strahlungsquelle gegenüber der bei 36 in Figur
3 dargestellten merklich vermindert werden, beiapielsweise bis in die Grdßenordnung
von 1/20 der urgprUnglichen Intensität, um die Flächen unter den Kurven 30 und 36
gleich zu machen.
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Der nächst darunter in Figur 4 bei c dargestellte Signalverlauf zeigt
das Detektorsignal, wenn Untergrundabsorption, aber keine Probenabsorption stattfindet,
und ist analog zu der Situation, die in den Intensität-über-Wellenlänge-Kurven von
Figur 3 bei c dargestellt ist. So sind sowohl die Intensitätssignale des Strahlungsbündels
von der Spektrallinien-Strahlungsquelle als auch die Intensitätssignale des Strahlungsbündels
von der kontinuierlichen Strahlungsquelle SB bzw. CB um den gleichen Betrag, nämlich
ungefähr 20%, vermindert worden, wie durch die gleichen, aber relativ zu 31 und
37 verminderten Höhen der Signalverläufe 41 und 47 angedeutet ist. Die nächst darunterliegende
mit e in Figur 4 bezeichnete Kurve zeigt die elektrischen Signale für die hypothetische
Situation, daß eine Atomabsorption durch die Probe aber keine Untergrundabsorption
stattfindet, die im wesentlichen dem Intensität-über-Wellenlänge-Diagramm bei e
in Figur 3 entspricht. So haben in Figur 4 die Signalverläufe der Spektrallinien-Strahlungsquelle
bei 51 eine verminderte Intensität relativ zu dem ursprünglichen Signalverlauf bei
51 in Figur 4a, nämlich wegen der Atomabsorption durch die Probe, aber das Detektorsignal
von der Intensität der kontinuierlichen Strahlungsquelle bei 57 hat eine im wesentlichen
unverminderte Amplitude.
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Der letzte Signalverlauf in figur 4, der generell mit f bezeichnet
ist, entspricht dem Detektorsignal während der Analyse einer Probe, bei welchem
Untergrundabsorption auftritt, also der Situation, für welche die Erfindung natürlich
hauptsächlich vorgesehen ist.
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In einer solchen Situation ist das Signal, welches die durchgelassene
Strahlungsintensität von der Spektrallinien-Strahlungsquelle darstellt, bei 61 natürlich
sowohl durch die Untergrundabsorption als auch durch die Atomabsorption der Probe
vermindert, während die Intensität von der kontinuierlichen Strahlungsquelle, die
durch das elektrische Signal bei 67 dargestellt ist, im wesentlichen nur durch die
Untergrundabsorption vermindert worden ist. Somit ergeben die relativen Amplituden
der Signalformen 61 und 67, wie sie durch die schon beschriebenen üblichen signalverarbeitenden
eile des SpeRtrophotometers gemessen werden, ein direktes Maß für die tatsächliche
Atomabsorption der Probe frei von den Effekten der Untergrundabsorption.
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Als nummerisches Beispiel zur Veranschaulichung der verschiedenen
Effekte der absorption der beiden Strahlungsbündel 8011 angenommen werden, daß sowohl
die Atomabsorption der Probe als auch die Untergrundabsorptlon eine Verminderung
der Strahlung der Spektrallinein-Strahlungsquelle um 20çó verursacht, und daß die
Untergrundabsorption die gleiche Verminderung um 20ço bei der Strahlung von der
kontinuierlichen Strahlungaquelle bewirkt. Die Probenabsorption verursacht eine
Verminderung dieser letzteren Strahlung von höchstens einem kleinen Bruchteil eines
Prozents. Wenn dann dle ureprünglichen, d.h. vollständig unabsorbierten, Strahlungsbündel
Jedes ein elektrisches Signal mit einer Amplitude von 100 Einheiten bei a in Figur
4 erzeugen, so erzeugt Jenes eine elektrische Signalamplitude von 80 Einheiten,
wenn nur die Untergrundabsorption erfolgt, wie bei c in Figur 4 dargestellt ist.
Ohne irgendeine Untergrundabsorption wArße die Atomabsorption der Probe allein bewirken,
daß des elektrische Signal der Spektrallinien-Strahlungsquelle SB bei 51 80 Einheiten
beträgt, während das im wesentlichen unbeeinfluBte Signal von der Strahlung der
kontlnuierlichen Strah-1ung6quelle im wesentlichen bei 100 Einheiten bleiben würde,
wic durch Kurve 57 in Figur 4e dargestellt rist,
Bei Untersuchung
der atomabsorbierenden Probe in Gegenwart der Untergrundabsorption bei f in Figur
4 würde schließlich das Signal bei 61 von der Spektrallinien-Strahlungsquelle 64
Einheiten betragen, dh. 0,8 mal 0,8 mal 100, während das Signal von der Strahlung
der kontinuierlichen Strahlungsquelle 80 Einheiten betragen würde nämlich 0,8 mal
1,0 mal 100. Das ursprüngliche Signalverarbeitungssystem eines Spektrophotometers
zeigt dann an, daß die gemessene Spektrallinien-BUndelintensität SB bei 61 zwanzig
Prozent, d.h. 16 Einheiten, geringer ist als die Bündelintensität OB bei 67 von
der kontinuierlichen Strahlungsquelle, nämlich BO Einheiten. Das vorstehende ist
natürlich ein reines Beispiel, und die relativen Amplituden des Signals SB analog
zu 61 der Spektrallinien-Strahlungsquelle und des Signals CB analog zu 67 der kontinuierlichen
Strahlungsquelle ergeben die gewünschte Beziehung ungeachtet des tatsächlichen Betrags
der Untergrundabsorption. Speziell wird die relative Stellung des Abgleichpotentiometers
IDP im abgeglichenen Zustand, wenn das Nullanzeigeinstrument NM null anzeigt, diese
Absorptionsanzeige.
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Wie oben erwähnt, ist es bei der anfänglichen Abschwächung der kontinuierlichen
Strahlungsquelle bei Abwesenheit einer Probe zum Gleichmachen der beiden elektrischen
Signalformen nicht kritisch, ob Untergrundabsorption auftritt oder nicht.
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Mit anderen Worten: Das Gleichmachen der beiden Signalformen kann
bei 31 und 37 in Figur 4a oder bei 41 und 47 in Figur 4c erfolgen, ohne daß dies
die endgültige Messung merklich beeinflußt, da die engültige Ablesung die relativen
Amplituden der enigültigen Signale 61 und 67 betrifft.
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Figur 5 zeigt das endgültige Absorptions-Ausgangssignal, d.h.
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die relative Stellung des Abgleichpotentiometers NP, wenn das Nullanzeigeinstrument
NM auf null gebracht ist, bei Verwendung der Zusatz-Baugruppe nach der Erfindung.
Wie in Figur 2 stellen die Grundlinienteile A' in Figur 5 reines Wasser dar, welches
der Probe zugeführt wird. Das B'-Signal stammt von der gleichen Zink-Probenlösung
in Wasser von 0,05 Mikrogramm pro Milliliter,und der Deil C' des Ausgangasignals
wird erzeugt durch Zusatz von einer Lösung von 10% Natrium-Chlorid in Wasser ohne
irgend ein Zink zu der Probenflamme.
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Die Teile A' und B' des Endausgangssignals von Figur 5 sind ganz ähnlich
den entsprechenden Dellen A und B des Ausgangssignals von Figur 2, aber der durch
die Salzlösung bei C' in Figur 5 zu hervorgerufene Untergrund-Absorptions-Fffekt
ist in dem endgültigen Ausgangssignal fast vollständig kompensiert oder unterdrückt.
Die Tatsache, daß das C'-Signal in Figur 5 fast null ist, zeigt, daß die Untergrundabsorption
tatsächlich die Strahlungsbündel von der Spektrallinien-Strahlungsquelle und von
der kontinuierlichen Strahlungsquelle im wesentlichen in gleichem Maße schwächt,
d.h. daß keine Nettodifferenz in ihren festgestellten Intensitäten auftritt, wie
schematisch in Figur 3 bei c dargestellt ist und wie genauer in Figur 4 bei c gezeigt
ist. Die Tatsache das B' in Figur 5 ähnlich B in Figur 2 ist, zeigt, daß bei dem
Untergrund-Unterdrückungsbetrieb nach der Erfindung das Strahlungsbündel der kontinuierlichen
Strahlungsquelle tatsächlich von dem Probenelement nicht in größerem Maße absorbiert
worden ist (siehe Figur 3 bei e und Figur 4 bei e). Die Erfindung erreicht daher
ihren gewünschten Zweck, den unerwunachten Effekt der Untergrundabsorption zu kompensieren
oder zu unterdrücken, während immer noch eine genaue Anzeige der Atomabsorption
der Probe erhalten wird.
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Figur 6 zeigt die Art und Weise wie eine bevorzugte Ausfth-@ rungsform
der Erfindung in ein bestehendes Atomabsorptions-Spektrophotometer der in Figur
1 schematisch dargextellten Art eingebaut werden kann. Das kann beispielsweise das
vorerwähnte Atomabsorptions-Spektropbotometer .Perkin-Elmer-Modell 305 sein. In
Figur 6 ist die Zusatz-Baugruppe generell mit 10' bezeichnet und entspricht den
innerhalb des Rechtecks 10 schematisch in Figur 1 dargestellten Teilen.
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Wie nachstehend noch vollständiger beschrieben werden wird, enthält
diese Zusatz-Baugruppe eine Strahlungsquelle zur Erzeugung eines kontinuierlichen
Spektrums, Mittel zum Abschwächen der Strahlung dieser Strahlungsquelle und eine
bewegliche Blende, durch welche der ursprüngliche Vergleichsstrahl von der Spektrallinienstrahlungsquelle
des Zweistrahl-Atomabsorptions-Spektrometers, in welches diese Baugruppe eingebaut
ist, unterbrochen werden kann. Diese Teile der Anordnung entsprechen der kontinuierlichen
Strahlungsquelle 12, dem Abschwächer 14 und der Blende 16 von Figur 1. Die Zusatz-Baugruppe
10' der Erfindung liegt im allgemeinen gerade rechts von dem Zerhacker CH und im
wesentlichen längs des ursprünglichen Strahlenganges P9 des Vergleichsstrahls des
GerEts (vergleiche Figur 6 mit Figur 1). Die Baugruppe 10' liegt somit unmittelbar
benachbart zu der inneren Trennwand IP, welche den Strahlungsquellen, Proben und
Zweistrahlteil des Spektrophotometers von dem Monochromator und Detektorsystemteil
trennt und liegt speziell gerade links von der Öffnung OP in dieser Trennwand, welche
den Durchtritt des Strahlungsbündels bsi P4 zwischen den beiden Teilen des Geräts
gestattet. Die tatsächliche Raumform der Baugruppe 10' ist am besten aus den Figuren
7-10 ersichtlich.
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In den Figuren 7 bis 10 enthält die Baugruppe 10' eine im wesentlichen
horizontale Grundplatte 102, welche im wesentlichen gegenUberliegende, vertikal
nach unten umgebogene Teile 104 (benachbart der inneren Trennwand IP) und 106 besitzt.
Diese vertikalen Teile 104 und 106 haben unten horizontale Flansche oder Füße bei
108 und 110, welche durch Schrauben 112 an der Hauptgrundplatte BP des Gerätes befertigt
sind. Sin rechtwinkliges Winkelstück 114 ist durch Schrauben 116 (vergleiche Figuren
7 und 9) an dem vertikalen Teil 106 der Grundplatte 102 befestigt. Das Winkelstück
114 besteht aus einer vertikalen Platte 118 und einer damit aus einem Stück bestehenden
horizontalen Platte 120. Von der horizontalen Platte 120 des WinkelstUcks 114 hängt
ein Drehmagnet 126 herab, der durch Schraubbolzen 122 und Muttern 124 daran befestigt
ist. An der Welle 128 des Drehmagneten 126 ist die Blende 16' starr befestigt. Die
Blende 16' kann ein im wesentlichen C-förmiges Winkelstück 130 aufweisen, dessen
beide Schenkel starr mit der Welle 128 verbunden sind, beispielsweise durch Preßsitz.
Der untere Teil des C-förmigen Winkelstücks 130 ist starr mit einem im wesentlichen
umgekehrt U-förmigen Teil 132 verbunden, dessen Schenkel 134 und 136 als eigentliche
Blende wirken. Durch Erregen der Bingangsleitungen 138, 140 des Drehmagneten mit
einem elektrischen Signal einer bestimmten Polarität wird somit eine Drehung der
Teile 128 bic 136 entgegen dem Uhrzeigersinn in Figuren 7 und 10 bewirkt, so daß
die Blende in eine Stellung von Figur 7 bewegt wird, in welcher die Schenkel 134
und 136 gemeinsam den ursprünglichen Vergleichsstrahlengang P9 vollständig unterbrechen.
Eine Abspaltung der Leitungen 138, 140 oder die Anlegung eines Gleichstromsignals
entgegengesetzter Polarität bewirkt eine Drehung der zeile 128-136 im Uhrzeigersinn
in die Stellung, die in Figur 10 dargestellt ist, bei welcher der VergleichsRtrahl
P9 zwischen den offenen von den nach unten ragenden Schenkeln 134, 136 gebildeten
Blendenflügeln hindurchtreten kann.
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Die Grundplatte 102 trägt auch ein nach unten ragendes relativ kleines,
im wesentlichen L-förmiges Winkelstück 142, dessen unterer, horizontaler Teil 144
durch Lager 146 eine vertikale Welle 148 trägt. Die Welle 148 ist auch frei in einer
Öffnung der Grundplatte 102 durch ein Lager 150 gelagert.
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Am oberen Ende der Welle 148 ist eine relativ große, durchsichtige
Scheibe 152 angebracht, welche als der veränderbare optische Abschwächer dient (siehe
die schematische Darstellung desselben bei 14 in Figur 1). Wie man am besten aus
den Figuren 7 und 1Q erkennt, ist der größte Teil einer, beispielsweise der oberen,
Oberfläche der durchsichtigen Scheibe 152 in spezieller Weise beschichtet. Speziell
ist die teilweise abdeckende Beschichtung in einem zonalen Bereich 154 relativ dick
und wird in Umfangsrichtung (im Uhrzeigersinn in den Figuren 7 und 10) allmählich
dünner. Die Beschichtung wird abnehmend dick und daher mehr und mehr durchsichtig
in diesem Uhrzeigersinn, bis man eine bei 58 angedeutete zonale Fläche erreicht,
wo die Beschichtung im wesentlichen verschwindet und die Scheibe vollständig durchsichtig
ist. Somit wird die Beschichtung allmählich optisch immer dichter, wenn die Scheibe
152 im Uhrzeigersinn relativ zu einem feststehenden, dort hindurchgehenden Strahlungsbündel
verdreht wird. Sin solches, allmählich sich änderndes Filter neutraler Dichte kann
durch gesteuertes Bedampfen der Oberfläche der durchsichtigen Scheibe@ mit irgendeinem
relativ undurchsichtigen Material, beispielsweise Aluminiumdampf, hergestellt werden.
An der Unterseite der Grundplatte 102 ist ein kleiner Motor 160 montiert, dessen
Motorwelle 162 durch eine geeignete Öffnung in der Grundplatte 102 ragt.
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Vorzugsweise ist der Motor 160 lose montiert, so daß ein gewisser
Grad von Beweglichkeit oder Spiel möglich ist, im wesentlichen in Richtung nach
oben links in Pigur 7, und eine Weder 164 spannt den Motor und damit die Welle 162
so
vor, daß die letztere in Reibungskontakt mit der Kante der Scheibe 152 kommt. Wenn
somit ein elektrisches Signal an die Eingangsleitungen 166, 168 des Motors 160 angelegt
wird, so bewirkt dies eine relativ langsame Drehung der Scheibe 152, Teil derselben,
der die gewünschte optische Dichte um elnen besitzt, in den Strahlengang von der
kontinuierlichen Strahlungsquelle zu bringen. Der Motor 160 ist vorzugsweise ein
Schrittmotor, so daß er in eine Stellung und in eine Richr tung verdreht wird, die
durch die Anzahl von Pulsen und ihre relative Polarität bestimmt wird, die seinen
3ingangsleitungen 166, 168 zugeführt werden.
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Die Grundplatte 102 tragt auch durch eine nach unten ragende, doppelt
gegabelte IDrmmer 170 eine relativ kompakte Strahlungsquelle mit einem kontinuierlichen
Spektrum, beispielsweise eine Deuteriumbogenlampe 172, die der Strahlungsquelle
12 in Figur 1 entspricht. Experimentell hat sich insbesondere eine handelsüblich
erhältliche rampe, hergestellt von Sylvania unter der Bezeichnung Deuteriumbogenlampe
Teil Nr. DE-250 A als geeignet erwiesen. An dem vertikalen Teil 104 der Grundplatte
102 ist ein im wesentlichen umgekehrt L-förmiges Winkeistück 176 durch Schrauben
174 (siehe Figur 9) befestigt, dessen horizontaler Teil bei 178 im Abstand über
den emittierenden Teil der Lampe 172 greift. Derhorizontale Teil 178 ist mit einem
Durchbruch 180 versehen und trägt eine Sammellinse 182, die optisch mit dem emittierenden
Teil der Lampe 172 fluchtet. Durch Schrauben 186 ist ein Winkel 184 an der Qberseite
des horizontalen Teils 178 des Winkelstücks 176 befestigt. Der abgewinkelte Teil
188 des Winkelstücks 184, der mit einer horizontalen Ebene einen Winkel von 45°
bildet, trägt an seiner 'unteren" Fläche einen geneigten Spiegel 190.
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gL
Wenn die Lampe 172 über ihre elektrischen Leitungen
192, 194 gespeist wird, so emittiert sie Strahlung mit einem kontinuierlichen Spektrum
inseinem vertikalen Strahlungsbündel 196 (siehe Figur 8). Dieses Strahlungsbtndel
tritt durch die Abschwächerscheibe 152 und die Sammellinse 182 und ers 18.
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reicht die reflektierende Fläche des geneigten Spiegels Durch die
Wirkung der Linse 182 ist das Strahlungsbündel, welches von dem 45°-Spiegel 190
bei 198 in eine horizontale Richtung reflektiert wird, relativ schmal und verbreitert
sich nicht. Wie man am besten in Figur 7 erkennt, tritt das Bündel 198 durch den
Zerhacker CH, wenn ein offener Sektor in seinem Strahlengang liegt, als (Referent-)
Strahlung bündel 200 mit kontinuierlichem Spektrum. Wie man bei Vergleich mit Figur
10 erkennt, welche den Zustand zeigt, wo die Lampe i72 mit dem kontinuierlichen
Spektrum abgeschaltet und die Blende 132 offen ist, verläuft das Strahlungsbündel
198, 200 von figur 7 im wesentlichen längs der gleichen Richtung wie es der Strahlengang
P6 der Spektrallinien-Strahlungsquelle sein würde, wenn deren Bündel von einem Spiegelsektor
MB des Zerhackers CH reflektiert würde.
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Das Einschalten der Lampe 172 und die Anordnung der Blende 152 derart,
daß sie den Vergleichsstrahl P9 von der Spektrallinien-Strahlungsquelle absperrt
(wie in Figur 7), bewirkt somit den gewünschten Ersatz des Strahlungsbündels mit
kontinuierlichem Spektrum während derjenigen Zeit, wo jeder der offenen Sektoren
des ursprünglichen Spiegelzerhackers CH sich im Strahlengang befindet, d.h. in der
Nähe des Punktes 202 in Figur 7. Es ist zu beachten, daß während der Zeit wo ein
verspiegelter Sektor des Zerhackers sich im Punkt 202 befindet, das Strahlungsbündel
178 von der unverspiegelten Rückfläche des Zerhackersektors im wesentlichen absorbiert
wird.
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Auch wenn die rückwärtige, d.h. im wesentlichen rechte Fläche der
verspiegelten Zerhackersektoren in Figur 7 nicht so absorbierend wäre, so würde
doch im wesentlichen die gesamte Strahlung der kontinuierlichen Strahlungsquelle,
die davon reflektiert würde, von der Blende abgedeckt, die natürlich immer geschlossen
ist, wenn die Zusatzbaugruppe in Betrieb ist.
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Die Erfindung schafft somit ein Mittel zur Ausrüstung eines bestehenden
Zweistrahl-Atomabsorptions-Spektrophotom für eine zusätzliche Betriebsweise für
die Kompensation der Untergrundabsorption durch Zusatz einer relativ einfachen und
kompakten Baugruppe. Außerdem kann durch die Verwendung einer betätigbaren Blende,
nämlich 152, und die Geometrie der gesamten Anordnung die zusätzliche Baugruppe
ständig in dem Gerät eingebaut sein, ohne daß der normale zweistrahlbetrieb, d.h.
mit offener Blende 132 wie in Figur 10 und ohne Einschaltung der Lampe 172, gestört
würde. Die Erfindung gestattet es dem Bedienungsmann somit, entweder den ursprünglichen
Zweistrahlbetrieb des Ger&tes oder den Betrieb mit Kompensation der Untergrundabsorption
su wählen, der durch die zusätzliche Baugruppe ermöglicht wird, indem einfach ein
Schalter umgeschaltet wird, der gleichzeitig den Blendendrehmagneten 126 und die
Lampe 172 einschaltet. Wie vorher erwähnt, kanr. die Intensität der kontinuierlichen
Strahlungsquelle, d.h. der Lampe 172, wie sie von dem Strahlungsdetektor "gesehen'
wird, gleich der effektiven Intensität der Spektrallinien-Strahlungsquelle gemacht
werden, indem das schon bestehende Signalverarbeitungssystem des Zweistrahl-Spektrophotometers
benutzt wird. Das kann leicht durch Fernbedienung der Bündelabschwächerscheibe 152
mittels des Motore 160 bewerkstelligt werden, entweder indem ton Hand der elektrische
Eingang dieses Motors an den Leitungen 166, 168 unter Beobachtung des ullanzeigeistruments
nu geregelt witrd, oder
indem ein bekanntes Regelsystem benutzt
wird, welches teilweise von dem ursprünglichen vorhandenen Abgleichpotentiometer
NP betätigt wird.
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Die Erfindung hat somit den Zweck -erfüllt, eine zusätzliche Betriebsweise
zur I(ompensation der Untergrundabsorption bei einem Zweistrahl-Atomabsorptions-Spektrometer
zu schaffen, und zwar in einer Weise, die eine relativ billige Abwandlung erfordert
und ohne Störung des normalen Betriebs des Geräts.
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Da die Erfindung offensichtlich entweder in optische Geräte nachträglich
eingebaut oder schon von vornherein eingebaut werden kann, die von der gleichen
allgemeinen Art sind, für welche aber die Einzelheiten sich ändern, ist die Erfindung
nicht auf irgendein spezielles Spektrometer oder auf irgendwelche Einzelheiten oder
spezielle geometrische Beziehungen derZschiedenen Teile der zusätzlichen Baugruppe
beschränkt; ver-