DE202016008433U1 - Terahertz measuring device for measuring test objects using terahertz radiation - Google Patents
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Abstract
Terahertz-Messvorrichtung zur Vermessung von Prüfobjekten, die mindestens aufweist: a) eine Sender-Empfänger-Einheit (3) mit einem Sender (9) zum Emittieren von Strahlung (S) im Terahertz-Bereich und einem zugehörigen Empfänger (10) zum Detektieren einer an einem Prüfobjekt (2) rekflektierten Strahlung (R), b) eine elliptische erste Spiegel-Anordnung (4) mit – b1) einem elliptischen ersten Spiegel (7;), der in einer ersten x-y-Ebene (Exy) einen ersten elliptischen Brennpunkt (B1) und einen zweiten elliptischen Brennpunkt (B2) ausbildet, und der zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen den Brennpunkten (B1, B2) in der ersten x-y-Ebene (Exy) zumindest abschnittsweise elliptisch gekrümmt ist, – b2) einem im Bereich des ersten elliptischen Brennpunkts (B1) angeordneten zweiten Spiegel (8) zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen einer quer zu der ersten x-y-Ebene (Exy) verlaufenden z-Richtung und der ersten x-y-Ebene (Exy), c) eine parabolische zweite Spiegel-Anordnung (4') mit – c1) einem ersten parabolischen Spiegel (7'), der in einer zweiten x-y-Ebene (Exy’) einen ersten parabolischen Brennpunkt (B1') ausbildet, und – c2) einem zweiten parabolischen Spiegel (19'), der in der zweiten x-y-Ebene (Exy’) parabolisch ausgebildet ist und einen zweiten parabolischen Brennpunkt (B2') ausbildet und gegenüberliegend zu dem ersten parabolischen Spiegel (7') angeordnet ist, wobei der erste parabolische Spiegel (7') und der zweite parabolische Spiegel (19') zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen den parabolischen Brennpunkten (B1', B2') parabelförmig gekrümmt sind, und c3) einem im Bereich des ersten Brennpunkts (B1') angeordneten dritten Spiegel (8') zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen einer quer zu der zweiten x-y-Ebene (Exy') verlaufenden z-Richtung und der zweiten x-y-Ebene (Exy'), d) einem Prüfobjekthalter (5) zur Anordnung des Prüfobjekts (2) im Bereich der zweiten Brennpunkte (B2, B2') beider XY-Ebenen, und e) einer Steuereinheit (6) zur Auswertung der detektierten Strahlung (R) und Ermittlung mindestens einer Schichtdicke des Prüfobjektes, wobei die zweite x-y-Ebene (Exy') der zweiten Spiegel-Anordnung (4´) in der z-Richtung versetzt zu der ersten x-y-Ebene (Exy') der ersten Spiegel-Anordnung (4) vorgesehen ist.A terahertz measuring device for measuring test objects, comprising at least: a) a transmitter-receiver unit (3) with a transmitter (9) for emitting radiation (S) in the terahertz range and an associated receiver (10) for detecting a b) an elliptical first mirror (7;) having a first elliptical focal point in a first xy plane (Exy) (B1) and a second elliptical focal point (B2) is formed, and which is at least partially elliptical curved for deflecting the radiation (S, R) between the focal points (B1, B2) in the first xy plane (Exy), - b2) a second mirror (8) arranged in the region of the first elliptical focal point (B1) for deflecting the radiation (S, R) between a z-direction running transversely to the first xy plane (Exy) and the first xy plane (Exy) , c) a parabolic second mirror arrangement (4 ') with - c1) a first parabolic mirror (7 ') forming a first parabolic focal point (B1') in a second xy plane (Exy '), and - c2) a second parabolic mirror (19') operating in the second xy plane (Exy ') is parabolic and forms a second parabolic focal point (B2') and is arranged opposite to the first parabolic mirror (7 '), wherein the first parabolic mirror (7') and the second parabolic mirror ( 19 ') for deflecting the radiation (S, R) between the parabolic focal points (B1', B2 ') are parabolically curved, and c3) a in the region of the first focal point (B1') arranged third mirror (8 ') for deflecting the Radiation (S, R) between a transverse to the second xy plane (Exy ') extending z-direction and the second xy plane (Exy'), d) a Prüfobjekthalter (5) for placing the test object (2) in the area the second foci (B2, B2 ') of both XY planes, and e) a control unit (6 ) for evaluating the detected radiation (R) and determining at least one layer thickness of the test object, wherein the second xy plane (Exy ') of the second mirror arrangement (4') in the z-direction offset from the first xy plane (Exy ') of the first mirror arrangement (4) is provided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Terahertz-Messvorrichtung zur Vermessung von Prüfobjekten mittels Terahertz-Strahlung. Die zu vermessenden Prüfobjekte weisen insbesondere zumindest abschnittsweise mindestens eine hohlzylinderförmige Materialschicht auf. The invention relates to a terahertz measuring device for measuring test objects by means of terahertz radiation. The test objects to be measured have, in particular at least in sections, at least one hollow cylindrical material layer.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Terahertz-Messvorrichtung zu schaffen, die in einfacher und flexibler Weise die Vermessung von Prüfobjekten ermöglicht. Die Terahertz-Messvorrichtung soll insbesondere die Vermessung von Prüfobjekten ermöglichen, die zumindest abschnittsweise mindestens eine hohlzylinderförmige Materialschicht aufweisen. The invention has for its object to provide a terahertz measuring device that allows the measurement of test objects in a simple and flexible manner. The terahertz measuring device is intended in particular to enable the measurement of test objects which have at least in sections at least one hollow cylindrical material layer.
Diese Aufgabe wird durch eine Terahertz-Messvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.. Die Terahertz-Messvorrichtung bzw. Terahertz-Reflexions-Messvorrichtung dient vorzugsweise zur Durchführung von Reflexionsmessungen an dem zu vermessenden Prüfobjekt. Es ist vorzugsweise eine Laufzeitmessung zur Ermittlung von Wanddicken von Rohren, insbesondere Kunststoff-Rohren oder Schichten von Kunststoff-Rohren vorgesehen. This object is achieved by a terahertz measuring device according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims. The terahertz measuring device or terahertz reflection measuring device is preferably used for carrying out reflection measurements on the test object to be measured. It is preferably provided a transit time measurement for determining wall thicknesses of pipes, in particular plastic pipes or layers of plastic pipes.
Im Rahmen der Erfindung wird mit "elliptischer Spiegel" ein Spiegel bezeichnet, der zumindest abschnittsweise elliptisch ist und zwei Brennpunkte ausbildet; vorzugsweise ist ein "elliptischer Spiegel" in seiner xy-Ebene vollständig elliptisch In the context of the invention, "elliptical mirror" denotes a mirror which is elliptical at least in sections and forms two focal points; Preferably, an "elliptical mirror" is completely elliptical in its xy plane
Im Rahmen der Erfindung wird mit "parabolischer Spiegel" ein Spiegel bezeichnet, der zumindest abschnittsweise parabolisch ist und einen Brennpunkt ausbildet; vorzugsweise ist ein " parabolischer Spiegel " in seiner xy-Ebene vollständig parabolisch, insbesondere als Parabolrinne oder Rotations-Paraboloid. In the context of the invention, "parabolic mirror" denotes a mirror which is at least partially parabolic and forms a focal point; Preferably, a "parabolic mirror" is completely parabolic in its xy plane, especially as a parabolic trough or a rotational paraboloid.
Ein "parabolisches Spiegel-Paar" bezeichnet einen ersten und zweiten parabolischen Spiegel, die mit ihren Öffnungen einander zugewandt sind und eine gemeinsame optische Achse aufweisen; somit liegen insbesondere auch die beiden Brennpunkte auf der gemeinsamen optischen Achse. A "pair of parabolic mirrors" means first and second parabolic mirrors facing each other with their openings and having a common optical axis; Thus, in particular, the two focal points are on the common optical axis.
Der erste Spiegel der mindestens einen Spiegel-Anordnung ist zumindest abschnittsweise elliptisch gekrümmt und bildet in einer x-y-Ebene einen ersten Brennpunkt und einen zugehörigen zweiten Brennpunkt aus. Im Bereich des ersten Brennpunkts ist ein zweiter Spiegel angeordnet, der durch den ersten Brennpunkt verläuft und relativ zu der xy-Ebene geneigt angeordnet ist, also mit dieser einen Winkel ungleich 0° einschließt. Das zu vermessende Prüfobjekt ist mittels des Prüfobjekthalters im Bereich des zweiten Brennpunkts angeordnet. Die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit ist außerhalb der x-y-Ebene, also in einer z-Richtung beabstandet von der x-y-Ebene, angeordnet. Dies ist aufgrund der Umlenkung mittels des zweiten Spiegels möglich. Der zweite Spiegel schließt mit der x-y-Ebene einen Winkel α ein, wobei für α gilt: 30° ≤ α ≤ 60°, insbesondere 35° ≤ α ≤ 55°, und insbesondere 40° ≤ α ≤ 50°. Vorzugsweise beträgt der Winkel α = 45°. The first mirror of the at least one mirror arrangement is elliptically curved at least in sections and forms a first focal point and an associated second focal point in an x-y plane. In the region of the first focal point, a second mirror is arranged which extends through the first focal point and is arranged inclined relative to the xy plane, that is with this an angle not equal to 0 °. The test object to be measured is arranged by means of the test object holder in the region of the second focal point. The at least one transmitter-receiver unit is arranged outside the x-y plane, that is to say in a z-direction at a distance from the x-y plane. This is possible due to the deflection by means of the second mirror. The second mirror encloses an angle α with the x-y plane, where α = 30 ° ≦ α ≦ 60 °, in particular 35 ° ≦ α ≦ 55 °, and in particular 40 ° ≦ α ≦ 50 °. Preferably, the angle α = 45 °.
Die Vermessung des Prüfobjekts erfolgt in beiden Spiegel-Anordnung vorzugsweise unabhängig voneinander. Zunächst wird von dem Sender der Sender-Empfänger-Einheit Strahlung in Richtung des Umlenkspiegels bzw. zweiten Spiegels emittiert. In der elliptischen Spiegel-Anordnung wird die emittierte Strahlung mittels des zweiten Spiegels in die x-y-Ebene umgelenkt und trifft anschließend auf den ersten Spiegel. Durch die elliptische Krümmung des ersten Spiegels wird die Strahlung in Richtung des zweiten Brennpunkts reflektiert. Aufgrund der Anordnung des Prüfobjekts im Bereich des zweiten Brennpunkts trifft die Strahlung auf das Prüfobjekt und wird von dort wiederum reflektiert. Das Prüfobjekt ist vorzugsweise derart angeordnet, dass eine Mittellängsachse des Prüfobjekts durch den zweiten Brennpunkt verläuft, so dass die Strahlung bzw. der Strahl radial auf das Prüfobjekt trifft und der Einfallswinkel der Strahlung dem Reflexionswinkel entspricht. Die am Prüfobjekt reflektierte Strahlung weist denselben Strahlengang, jedoch in entgegengesetzter Richtung, auf, wie die einfallende Strahlung. Die reflektierte Strahlung wird von dem ersten Spiegel aufgrund dessen elliptischer Krümmung in Richtung des ersten Brennpunkts reflektiert und trifft dort auf den zweiten Spiegel. Der zweite Spiegel lenkt die reflektierte Strahlung quer, insbesondere senkrecht, zu der x-y-Ebene in Richtung der Sender-Empfänger-Einheit um. Der Empfänger detektiert die reflektierte Strahlung und leitet die Messwerte an die Steuereinheit weiter, die die detektierte Strahlung bzw. die Messwerte auswertet. The measurement of the test object is preferably carried out independently of one another in both mirror arrangements. First of all, the transmitter of the transmitter-receiver unit emits radiation in the direction of the deflecting mirror or second mirror. In the elliptic mirror arrangement, the emitted radiation is deflected by means of the second mirror in the xy plane and then strikes the first mirror. Due to the elliptical curvature of the first mirror, the radiation is reflected in the direction of the second focal point. Due to the arrangement of the test object in the region of the second focal point, the radiation impinges on the test object and is reflected from there again. The test object is preferably arranged such that a central longitudinal axis of the test object extends through the second focal point, so that the radiation or the beam impinges radially on the test object and the angle of incidence of the radiation corresponds to the reflection angle. The radiation reflected on the test object has the same beam path, but in the opposite direction, as the incident radiation. The reflected radiation is reflected by the first mirror due to its elliptical curvature in the direction of the first focus and meets there on the second mirror. Of the second mirror deflects the reflected radiation transversely, in particular perpendicular, to the xy plane in the direction of the transceiver unit. The receiver detects the reflected radiation and forwards the measured values to the control unit, which evaluates the detected radiation or the measured values.
In der parabolischen Spiegel-Anordnung wird von dem Sender der Sender-Empfänger-Einheit zunächst Strahlung in Richtung des dritten Spiegels emittiert. Die emittierte Strahlung wird mittels des dritten Spiegels in die x-y-Ebene umgelenkt und trifft anschließend auf den ersten parabolischen Spiegel. Die Strahlung wird dann von dem ersten parabolischen Spiegel umgelenkt und trifft aufgrund dessen parabelförmigen Krümmung anschließend auf den zweiten parabolischen Spiegel. Durch die parabelförmige Krümmung des zweiten Spiegels wird die Strahlung von dem zweiten Spiegel in Richtung des zweiten Brennpunkts reflektiert. Aufgrund der Anordnung des Prüfobjekts im Bereich des zweiten Brennpunkts trifft die Strahlung auf das Prüfobjekt und wird von dort wiederum reflektiert. Das Prüfobjekt ist vorzugsweise derart angeordnet, dass eine Mittellängsachse des Prüfobjekts durch den zweiten Brennpunkt verläuft, so dass die Strahlung bzw. der Strahl radial auf das Prüfobjekt trifft und der Einfallswinkel der Strahlung dem Reflexionswinkel entspricht. Aufgrund der Anordnung des Prüfobjekts im Bereich des zweiten Brennpunkts mittels des Prüfobjekthalters und des zweiten Spiegels im Bereich des ersten Brennpunkts kann das Prüfobjekt in flexibler Weise vermessen werden. In the parabolic mirror arrangement, the transmitter of the transmitter-receiver unit first emits radiation in the direction of the third mirror. The emitted radiation is deflected by means of the third mirror in the x-y plane and then strikes the first parabolic mirror. The radiation is then deflected by the first parabolic mirror and then hits the second parabolic mirror due to its parabolic curvature. The parabolic curvature of the second mirror reflects the radiation from the second mirror in the direction of the second focal point. Due to the arrangement of the test object in the region of the second focal point, the radiation impinges on the test object and is reflected from there again. The test object is preferably arranged such that a central longitudinal axis of the test object extends through the second focal point, so that the radiation or the beam impinges radially on the test object and the angle of incidence of the radiation corresponds to the reflection angle. Due to the arrangement of the test object in the region of the second focal point by means of the test object holder and the second mirror in the region of the first focal point, the test object can be measured in a flexible manner.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist vergleichsweise einfach aufgebaut, da die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit aufgrund der zugehörigen Spiegel-Anordnung außerhalb, also in der z-Richtung beabstandet zu den x-y-Ebenen der Spiegel-Anordnungen positionierbar ist. The measuring device according to the invention has a comparatively simple design, since the at least one transmitter-receiver unit can be positioned outside the x-y planes of the mirror arrangements, because of the associated mirror arrangement outside, that is to say in the z-direction.
Durch die zwei Spiegel-Anordnungen kann ein Prüfobjekt, insbesondere eine Dicke mindestens einer hohlzylinderförmigen Materialschicht über den gesamten Umfang vermessen werden. By means of the two mirror arrangements, a test object, in particular a thickness of at least one hollow cylindrical material layer, can be measured over the entire circumference.
Das Prüfobjekt ist insbesondere hohlzylinderförmig ausgebildet, also als Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt. Das Prüfobjekt ist insbesondere aus Kunststoff ausgebildet. Das Prüfobjekt weist insbesondere eine hohlzylinderförmige Materialschicht oder mehrere hohlzylinderförmige Materialschichten auf. Vorzugsweise können die Dicke der mindestens einen Materialschicht ermittelt werden, insbesondere zur Überprüfung, dass eine homogene Wanddicke über den Umfang vorliegt. The test object is in particular designed as a hollow cylinder, ie as a tube with a circular cross section. The test object is formed in particular of plastic. In particular, the test object has a hollow cylindrical material layer or a plurality of hollow cylindrical material layers. Preferably, the thickness of the at least one material layer can be determined, in particular to check that a homogeneous wall thickness is present over the circumference.
Somit kann insbesondere ein Rohr aus z. B. Kunststoff durch eine Messvorrichtung geführt werden und über seinen gesamten Umfang untersucht werden. Die Untersuchung kann somit bereits nach der Herstellung, z. B. der Extrusion des Kunststoff-Rohres, erfolgen. Thus, in particular a tube of z. B. plastic are guided by a measuring device and examined over its entire circumference. The investigation can thus already after production, for. As the extrusion of the plastic tube done.
Eine mechanische Verstellung, d.h. Drehen oder Schwenken des Prüfobjektes oder der Messvorrichtung ist somit nicht erforderlich. A mechanical adjustment, i. Turning or pivoting of the test object or the measuring device is thus not required.
Die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit ist derart ausgebildet, dass elektromagnetische Terahertz-Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von 0,01 THz bis 50 THz, insbesondere von 0,05 THz bis 20 THz, und insbesondere von 0,1 THz bis 10 THz emittiert bzw. detektiert. Hierdurch wird insbesondere die Vermessung von Prüfobjekten aus Kunststoff ermöglicht. Die Vermessung des Prüfobjekts mittels der Strahlung bzw. THz-Strahlung basiert auf der Messung einer Laufzeitdifferenz der Strahlung, die an den Grenzschichten reflektiert wird. Grenzschichten sind die Oberflächen des Prüfobjekts, beispielsweise die Rohraußenwand und die Rohrinnenwand, und aneinandergrenzende Materialschichten innerhalb des Prüfobjekts. Die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit ist insbesondere derart ausgebildet, dass THz-Pulse emittierbar bzw. detektierbar sind. The at least one transmitter-receiver unit is designed such that electromagnetic terahertz radiation having a frequency in the range from 0.01 THz to 50 THz, in particular from 0.05 THz to 20 THz, and in particular from 0.1 THz to 10 THz emits or detects. This allows in particular the measurement of test objects made of plastic. The measurement of the test object by means of the radiation or THz radiation is based on the measurement of a transit time difference of the radiation which is reflected at the boundary layers. Boundary layers are the surfaces of the test object, for example, the tube outer wall and the tube inner wall, and contiguous material layers within the test object. The at least one transmitter-receiver unit is in particular designed such that THz pulses can be emitted or detected.
Indem die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit entlang der z-Achse, also senkrecht beabstandet von der x-y-Ebene der ersten und zweiten Spiegel-Anordnung angeordnet ist, wird der von dem elliptischen ersten Spiegel bzw. den beiden parabolischen Spiegeln begrenzte Raum bzw. Innenraum nicht unnötigerweise von der Sender-Empfänger-Einheit beeinträchtigt, wobei in einfacher Weise eine Umlenkung der Strahlung erfolgt. Der zur Umlenkung aus der jeweiligen x-y-Ebene vorgesehene zweite Spiegel bzw. dritte Spiegel benötigt einen vergleichsweise geringen Platzbedarf, sodass die erste und zweite Spiegel-Anordnung jeweils vergleichsweise kompakt aufgebaut ist. Die Größe der Spiegel-Anordnung wird lediglich durch die Größe des größten zu vermessenden Prüfobjekts bestimmt. Die z-Achse verläuft senkrecht zu der x-y-Ebene. Entsprechend ist der zweite Spiegel bzw. dritte Spiegel zur Umlenkung der Strahlung um vorzugsweise 45° zu der jeweiligen x-y-Ebene geneigt. By the at least one transmitter-receiver unit along the z-axis, that is arranged perpendicularly spaced from the xy plane of the first and second mirror arrangement, the limited by the elliptical first mirror or the two parabolic mirrors space or Interior is not unnecessarily affected by the transmitter-receiver unit, with a deflection of the radiation takes place in a simple manner. The second mirror or third mirror provided for deflecting from the respective x-y plane requires a comparatively small space requirement, so that the first and second mirror arrangement is constructed in a comparatively compact manner. The size of the mirror arrangement is determined only by the size of the largest test object to be measured. The z-axis is perpendicular to the x-y plane. Accordingly, the second mirror or third mirror for deflecting the radiation is inclined by preferably 45 ° to the respective x-y plane.
Die Spiegel-Anordnungen sind derart zueinander ausgerichtet, dass der von der ersten Spiegel-Anordnung abgeschattete Bereich mittels der zweiten Spiegel-Anordnung vermessbar ist und umgekehrt, somit kann durch jede Spiegel-Anordnung kann jeweils der von der anderen Spiegel-Anordnung abgeschattete Bereich erfasst werden, d.h. in unterschiedlichen z-Positionen, wobei insbesondere das Prüfobjekt in z-Richtung durch beide Spiegel-Anordnungen geführt wird. Hierbei sind die beiden Spiegel-Anordnungen in z-Richtung versetzt, so dass sie sich nicht stören. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Spiegel-Anordnungen vorgesehen sein, wenn dies vorteilhaft ist. Die weiteren Spiegel-Anordnungen sind dann parabolisch und/oder elliptisch. The mirror arrangements are aligned with one another such that the area shaded by the first mirror arrangement can be measured by means of the second mirror arrangement and vice versa, thus By each mirror arrangement, in each case the area shaded by the other mirror arrangement can be detected, ie in different z positions, wherein in particular the test object is guided in the z direction by both mirror arrangements. In this case, the two mirror arrangements are offset in the z-direction, so that they do not interfere. In principle, more than two mirror arrangements can be provided, if this is advantageous. The further mirror arrangements are then parabolic and / or elliptical.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments. In the accompanying drawing shows:
Eine Terahertz-Messvorrichtung
Nachfolgend wird anhand der
Die erste Spiegel-Anordnung
Die Ellipse bzw. die Ellipsenform des ersten elliptischen Spiegels
Die erste Spiegel-Anordnung
Die erste Sender-Empfänger-Einheit
Durch die elliptische Krümmung des ersten elliptischen Spiegels
Die erste Sender-Empfänger-Einheit
Die Sender-Empfänger-Einheit
Das Prüfobjekt
Zur Fokussierung der Strahlung S, R in der z-Richtung ist gemäß einer Ausführungsform der erste Spiegel
Die Funktionsweise der Terahertz-Messvorrichtung
Der Sender
The
Durch den zweiten Spiegel
Die reflektierte Strahlung R bzw. die reflektierten THz-Pulse laufen entlang desselben Strahlengangs zurück zu der Sender-Empfänger-Einheit
Bei der Vermessung des Prüfobjekts
In den
Mittels einer Antriebseinheit
Hierbei kann die Antriebseinheit
In den
Der zweite Spiegel
Für eine Abmessung d des Messbereichs in der x-y-Ebene Exy gilt näherungsweise Gleichung (2): For a dimension d of the measuring range in the xy-plane E xy approximately equation (2) applies:
Die Abmessung d des Messbereichs unter einem bestimmten Winkel ist somit direkt proportional zum Radius r des Prüfobjekts
Darüber hinaus ist der Winkel ΔφL von den Längen a und b der Halbachsen A und B abhängig. In addition, the angle Δφ L of the lengths a and b of the semi-axes A and B depends.
Mittels einer einzigen Sender-Empfänger-Einheit
Indem die Spiegeloberfläche S1 auch in der z-Richtung elliptisch gekrümmt ist, wird die Strahlung S, R auch in der z-Richtung fokussiert. Der erste Spiegel
Vorzugsweise ist der zweite Spiegel
Bei einem Winkel φR,max tangiert die zu dem Prüfobjekt
Die Strahlung S trifft bei einem Winkel φR,max unter einem Winkel φL,max auf das Prüfobjekt
Gemäß Gleichung (1) ist der Divergenzwinkel ΔφL abhängig von dem Winkel φR. Die Änderung von ΔφL in Abhängigkeit von dem Winkel φR ist jedoch umso geringer, je näher die Längen a der großen Halbachse A und b der kleinen Halbachse B beieinander liegen. Die Messgenauigkeit der Messvorrichtung
Gemäß der Ausführungsform der
Nachfolgend wird mit Bezug zu
Die Spiegel-Anordnung
Die zweite Spiegel-Anordnung
Die zweite Sender-Empfänger-Einheit
Durch die parabelförmige Krümmung des ersten und zweiten Spiegels
Die Sender-Empfänger-Einheit
Die Sender-Empfänger-Einheit
Zur Fokussierung der Strahlung S, R in der z-Richtung sind gemäß einer Ausführungsform der erste parabolische Spiegel
Die Funktionsweise der zweiten Spiegel-Anordnung
Die Strahlung S wird im Wesentlichen in der z-Richtung entlang der Achse Z2 emittiert und auf den ersten parabolischen Brennpunkt B1 ´ fokussiert. The operation of the second mirror arrangement
The radiation S is emitted substantially in the z-direction along the axis Z 2 and focused on the first parabolic focal point B 1 '.
Durch den dritten Spiegel
Die reflektierte Strahlung R bzw. die reflektierten THz-Pulse laufen entlang desselben Strahlengangs zurück zu der Sender-Empfänger-Einheit
Auch bei der zweiten parabolischen Spiegel-Anordnung
Somit wird wiederum z. B. bei der realen Strahlausbreitung der Strahlung S, R gemäß
Der dritte Spiegel
Die Abmessung d des Messbereichs unter einem bestimmten Winkel φL ist direkt proportional zum Radius r des Prüfobjekts
Indem die Spiegeloberfläche S1 und S2 in der z-Richtung elliptisch gekrümmt ist, wird die Strahlung S, R auch in der z-Richtung fokussiert. Der erste und zweite Spiegel
Vorzugsweise ist wiederum der dritte Spiegel
Bei einem Winkel φR,max tangiert die zu dem Prüfobjekt
Hierbei ergänzen sich somit die erste und zweite Spiegel-Anordnung
Weiterhin können auch in der zweiten parabolischen Spiegel-Anordnung
Gemäß
Erfindungsgemäß wird auch erkannt, dass abweichend von
Weiterhin können abweichend von
Ein Anwendungsbereich der Messvorrichtung
Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. With regard to the further structure and further operation, reference is made to the preceding embodiments.
Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere kann die Fokussierung bzw. Kollimation der Strahlung S in der z-Richtung je nach Bedarf erfolgen und beliebig mit anderen Merkmalen der Messvorrichtung
Der bevorzugte Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Messvorrichtung
Die emittierte Strahlung ist insbesondere als gepulste THz-Strahlung, als CW-THz-Strahlung (CW: Continuous Wave) und/oder als FMCW-THz-Strahlung (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) ausgebildet. Ein zeitlicher Verlauf einer gepulsten THz-Strahlung ist in
Darüber hinaus können mit der erfindungsgemäßen Terahertz-Messvorrichtung
Aus der Laufzeit der THz-Pulse kann außerdem der Durchmesser bzw. Radius r des Prüfobjekts
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |