DE2050963A1 - Beam weakening device - Google Patents
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O/pUng. G. Koch
Dr. T. Haibach 12 836 n/rO / pUng. G. Koch
Dr. T. Haibach 12 836 n / r
8 München 2
üfingt 8 Tal. 240225 8 Munich 2
üfingt 8 valley. 240225
Beckman Instruments^ , Beckman Instruments ^,
Strahlschwächungseinrichtung für ein SpektralphotometerBeam attenuator for a spectrophotometer
Die Erfindung betrifft eine StrahlSchwächungseinrichtung für ein Spektralphotometer.The invention relates to a beam attenuator for a spectrophotometer.
In einem bekannten Spektralphotometer vom Zweistrahltyp ist ein einteiliges Kammaggregat im Strahlengang des Bezugsstrahls selektiv mittels eines Servomotors verschiebbar, um den Bezugsstrahl zu schwächen und so den Energieabgleich zwischen den beiden Strahlen des Spektralphotometers herbeizuführen. Der Servomotor spricht dabei auf jeden Unterschied der Energie der beiden Strahlen an und bewirkt in Abhängigkeit hiervon eine Verstellung des Kammaggregats im Sinn einer Verringerung dieses Unterschiedes im wesentlichen auf Null; die Schwächung der Bezugsstrahlenergie ist dabei proportional der Verschiebung bzw. dem Vorschub des Kammaggregats gegenüber einer Bezugsstellung. Der Servomotor treibt Auslesevorrichtungen zur Anzeige der Schwächung. Zur Erzielung einer Maßstabsdehnung bzw. Skalenspreizung der Auslesevorrichtung dieses bekannten Spektralphotometers wird das Differenzsignal elektronisch um einen bestimmten Maßstabsfaktor verstärkt und in dieserIn a known spectrophotometer of the two-beam type, a one-piece comb unit is in the beam path of the reference beam selectively displaceable by means of a servo motor in order to weaken the reference beam and thus the energy balance between the two beams of the spectrophotometer. The servomotor responds every difference in the energy of the two beams and causes an adjustment of the comb unit as a function of this in the sense of reducing this difference to essentially zero; the weakening of the reference beam energy is proportional to the displacement or the advance of the comb unit with respect to a reference position. The servomotor drives readout devices to display the weakening. To achieve a scale expansion or scale spread the readout device of this known spectrophotometer is the difference signal electronically reinforced a certain scale factor and in this
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verstarnten Form dem Servomotor zugeführt, um einen genaueren Energieabgleich zwischen den beiden Strahlen zu gewährleisten. Die Auslesevorrichtung arbeitet dabei mit einem entsprechenden Maßstabsfaktor. Dieses System hat jedoch den Nachteil, daß hiermit keine Verbesserung der photometrischen Auflösung des übrigen Teils des Spektralphotorneters einhergeht, da die Rauschkomponente des Differenzsignals im gleichen Ausmaß wie .die die jeweilige Energiedifferenz anzeigende Komponente des Differenzsignals verstärkt wird.cloaked form fed to the servo motor to provide a more accurate Ensure energy balance between the two beams. The readout device works with one corresponding scale factor. However, this system has the disadvantage that it does not improve the photometric Resolution of the remaining part of the Spektrophotorneters goes hand in hand, as the noise component of the difference signal amplified to the same extent as .the component of the difference signal indicating the respective energy difference will.
Die Erfindung betrifft somit eine Strahlschwächungsvorrichtung zur Verwendung in einem Spektralphotometer, bei welcher ein Kammaggregat zur vorgegebenen und reproduzierbaren Schwächung eines Strahls in dem zu schwächenden Strahlengang verschiebbar ist. Durch die Erfindung soll eine Strahlschwächungscinrichtung dieser Art zur Verwendung in einem Spektralphotometer geschaffen worden, bei welcher der oben geschilderte Nachteil der bekannten Einrichtung vermieden ist, d. h. eine Ma4Dstabsdehnung bzw. Skalenspreizung der Auslese- bzw. Anzeigevorrichtung erreicht wird, der gleichzeitig eine Verbesserung der photometrischen Auflösung des Spektralphotorneters als Ganzen entspricht.The invention thus relates to a beam attenuation device for use in a spectrophotometer, in which a comb unit for the predetermined and reproducible attenuation of a beam can be displaced in the beam path to be attenuated. The invention provides a Strahlschwächungscinrichtung of this type should have been created for use in a spectrophotometer, in which the above-described disadvantage of the known device is avoided, ie Ma 4 Dstabsdehnung scale or spread of the readout or display device is achieved which at the same time an improvement in the corresponds to the photometric resolution of the Spektrophotorneters as a whole.
Zu diesem Zweck ist bei einer Strahlschwächungseinrichtung der erwähnten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß sie ein aus zwei in gegenseitiger Ausrichtung angeordneten, mit Strahlengangsöffnungen versehenen Teilen bestehendes Strahlschwächungs-Kammaggregat mit einer vorgegebenen Schwächungscharakteristik aufweist, und daß die beiden Teile des Kammaggregats zur wahlweisen Veränderung der Schwächungscharakteristik innerhalb vorgegebener GrenzenFor this purpose it is provided in a beam attenuation device of the type mentioned according to the invention that it one consisting of two parts arranged in mutual alignment and provided with beam path openings Beam weakening comb unit with a predetermined Has attenuation characteristics, and that the two parts of the comb unit to optionally change the Attenuation characteristics within specified limits
•A• A
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wahlweise in eine gegenüber der anfänglichen gegenseitigen Ausrichtung veränderte gegenseitige Lage verstellbar sind.optionally in one opposite the initial mutual Alignment changed mutual position are adjustable.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Schwächung der Strahlungsenergie in einem Strahlengang eines Spektralphototneters, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß man in den Strahlengang ein zweiteiliges Kammaggregat einbx'ingt, dessen Stellung bezüglich dem Strahlengang die Schwächung bestimmt, und daß man zur Erzielung einer Maß- g The invention also relates to a method for attenuating the radiant energy in a beam path of a spectrophotometer, the invention providing that a two-part comb unit is incorporated into the beam path, the position of which with respect to the beam path determines the attenuation, and that in order to achieve a degree of G
stabsdehnung b/w. Skalenspreizung für die auf die Strahlschwächung ansprechenden Auslesevorrichtungen den Eingriff zwischen don beiden Teilen des Kammaggregats löst und wahlweise eines der Kammteile gegenüber dem anderen verschiebt.bar elongation b / w. Scale spread for the beam weakening appealing readout devices release the engagement between the two parts of the comb unit and optionally one of the comb parts moves relative to the other.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:In the following, exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing; in this show:
Fig. 1 A und 1 B den großen bzw. den kleinen Kamm, die zusammen die. Vorrichtung gemäß der Erfindung bilden;Fig. 1 A and 1 B the large and the small comb, which together the. Device according to the invention form;
Fig. 2 den großen und den kleinen Kamin im zusammengebauten Zustand zur Verwendung als Kamm-Aggre gat in der normalen Betriebsart;2 shows the large and small chimneys in the assembled state for use as a comb unit gat in normal operating mode;
Fig. 3 das Kammaggregat gemäß Fig. 2 in der Betriebsart mit Maßstabsdehnung (Skalenspreizung);3 shows the comb unit according to FIG. 2 in the operating mode with scale expansion (scale spread);
Fig. h in perspektivischer Ansicht das Kamm-Aggregat und zugehörige Bauteile;FIG. H shows the comb unit and associated components in a perspective view; FIG.
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Fig. 5 in schematischer Darstellung ein Detail der in Fig. h gezeigten Vorrichtung;FIG. 5 shows, in a schematic representation, a detail of the device shown in FIG. H; FIG.
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Steuersystems fiir6 is a block diagram of a control system for
das Kamm-Aggregat bei Verwendung in einem Spektral photometer.the comb aggregate when used in a spectral photometer.
Vie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die erfindungsgernäße Vorrichtung ein erstes und ein zweites mit Öffnungen versehenes Teil 10 bzw. 11 in Form eines kleinen bzw, eines großen Strahlschwächungskamms auf. Der große oder Hauptkamm 11 besitzt rechteckige Form und ist aus dünneB Phos-Vie can be seen from the drawing, has the erfindungsgernäße Device a first and a second apertured part 10 and 11 in the form of a small or, respectively, one large beam attenuation comb. The large or main comb 11 has a rectangular shape and is made of thin
blech
pliorbronze-oder Messing/hergestellt; er weist eine odnzige
keilförmige Öffnung 12 mit parallelen Stirnseiten 13 und
ik auf. Der kleine Kamm 10 ist ebenfalls rechteckförmig
ausgebildet und aus dem gleichen Material wie der Kamm 11
hergestellt; er weist zwei untereinander gleiche, symmetrisch bezüglich einer Längsachse 17 angeordnete keilförmig
öffnungen 15 und 15 A auf. Diese Öffnungen 15 bzw. 15 A
besitzen parallele Seiten 16, 18 bzw. 16 A1 ΐθ Aj die Seiten
16 u.nd 16 A besitzen voneinander einen Abstnnd gleich
der Länge der Seite 1.3 der Öffnung 12 in dem Hauptkanim 11{
die Seitenlänge lk der Öffnung 12 in dem großen Kamm 11
ist gleich der Länge der beiden Seiten 18, 18 A des kleinen Kamms 10 und des Abstands zwischen diesen beiden Seiten
18 und 18 A. Die Öffnungen der beiden Teile 10, 11 besitzen somit einander entsprechende Abmessungen,sheet
pliorbronze or brass / manufactured; it has an odnzige wedge-shaped opening 12 with parallel end faces 13 and ik . The small comb 10 is also rectangular and made of the same material as the comb 11; it has two wedge-shaped openings 15 and 15 A which are identical to one another and are arranged symmetrically with respect to a longitudinal axis 17. These openings 15 and 15 A have parallel sides 16, 18 and 16 A 1 ΐθ Aj the sides 16 and 16 A have a distance from each other equal to the length of the side 1.3 of the opening 12 in the main channel 11 {the side length lk of the Opening 12 in the large comb 11 is equal to the length of the two sides 18, 18 A of the small comb 10 and the distance between these two sides 18 and 18 A. The openings of the two parts 10, 11 thus have mutually corresponding dimensions,
In Fig. Z. sind die beiden Kämme 10, 11 im zusammengebauten, gegenseitig ausgerichteten Zustand zur Verwendung in der normalen Betriebsart zur EnergieschwHchung des Bezugs-In Fig. Z. the two combs 10, 11 are in the assembled, mutually aligned state for use in the normal operating mode for energy weakening of the reference
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• · # · wi », w• · # · wi », w
■ · W Φ ·■ · W Φ ·
• ι. W * ·- W• ι. W * - W
strahl? eines Zwei-Strahl-opektralphotometers dargestellt; die öffnung, durch welche tier Strahl hindurchtreten muß, ist bei 20 gestrichelt dargestellt.beam? a two-beam optrophotometer shown; the opening through which the beam must pass is shown in dashed lines at 20.
Im Betrieb wird das zusammengebaute Aggregat körperlich in seitlicher Richtung bezüglich der Öffnung 20 durch weiter unten noch beschriebene Mittel verschoben, wie durch den Pfeil A angedctitet; in dieser Betriebsart arbeitet das Kammaggregat in gleicher Weise wie ein herkömmliches Kammaggregat. IIn operation, the assembled unit is physically in laterally displaced with respect to the opening 20 by means to be described below, such as by the Arrow A indicated; The comb unit works in this operating mode in the same way as a conventional comb unit. I.
Figur 3 zeigt das zusammengebaute Aggregat bei Verwendung in der Betriebsart mit Maßstabsdehmmg (skalenspreizung); beim Betrieb in dieser Betriebsart ist der große Kamm 11 stationär und der kleine Kamm 10 wird in seitlicher oder Querrichtung gegenüber der Öffnung 20 und dem Kamm 11 verschoben. FIG. 3 shows the assembled unit when used in the operating mode with scaling (scaling spread); When operating in this mode of operation, the large comb 11 is stationary and the small comb 10 is in the lateral or Shifted transverse direction with respect to the opening 20 and the comb 11.
Figur '4 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden Kämme mit zugehörigen Bauteilen; die beiden Kämme 10 und 11 sind in einer horizontalen Gleitführung .? 1 angebracht, die ihrerseits an einer vertikalen Trägerplatte ?2 befestigt ^FIG. 4 shows a perspective view of the two combs with associated components; the two combs 10 and 11 are in a horizontal sliding guide. 1 attached to the in turn attached to a vertical support plate? 2 ^
ist. Ein Servomotor 23 diehv zum Vorschubantrieb des Aggregats über einen mit dem Kamm 11 verbundenen Zahnstangentrieb 2h; der Servomotor 23 betätigt gleichzeitig auch eine Auslösevorrichtung, wie beispielsweise einen Registrierschreibor in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Aggregats bezüglich einer Bezugs- oder Tieferenzstellung. Dio Haiterungdplatte 22 trägt ferner auch eine horizontal angeordnete, schwenkbare} Laufschiene ?5» die durch ein Solenoid 26 betätigbar ist, um den kleinen Kamm 10 außer Eingriff mit dem großen Kamm 11 zu bringen. Falls erwünscht,is. A servomotor 23 diehv for the feed drive of the unit via a rack and pinion drive 2h connected to the comb 11; the servomotor 23 simultaneously also actuates a triggering device, such as, for example, a recorder depending on the respective position of the unit with respect to a reference or lower position. The mounting plate 22 also carries a horizontally arranged, pivotable running rail "5" which can be actuated by a solenoid 26 in order to bring the small comb 10 out of engagement with the large comb 11. If desired,
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kann eine Klemmvorrichtung zur Feststellung des Kamms 10 in seinem aus dem Eingriff mit dem Kamm M gelösten Zustand vorgesehen sein.can be a clamping device for fixing the comb 10 be provided in its disengaged from the engagement with the comb M state.
Figur 5 zeigt ein Detail der Vorrichtung zur Veranschaulichung der Anbringung des großen Kamms 11 an dem kleinen Kamm 10. Wie ersichtlich, trägt der kleine Kamm 10 einen überstehenden Stift bzw. Bolzen 27, der in Eingriff mit einer Ausnehmung 28 in dem großen Kamm 11 steht. Der kleine Kamm 10 ist des weiteren mit einem abwärtsgsrichteten Hebel 29 versehen, der in die Laufschiene 2f> hineinragt, derart, daß bei Betätigung des Elektromagneten 26 und dadurch bewirkter Verstellung der Laufschiene 25 i" Richtung auf die Halterungsplatte 22 der Stift bzw. Bolzen 27 außer Eingriff mit der Ausnehmung 38 gelangt und somit der kleine Kamm 10 unabhängig von dem große« Kamm 11 verstellbar ist.Figure 5 shows a detail of the device for illustration the attachment of the large comb 11 to the small comb 10. As can be seen, the small comb 10 carries one protruding pin or bolt 27 which is in engagement with a recess 28 in the large comb 11. The small Comb 10 is also provided with a downward lever 29 provided, which protrudes into the running rail 2f>, in such a way that upon actuation of the electromagnet 26 and thereby caused adjustment of the running rail 25 i "direction to the mounting plate 22 of the pin or bolt 27 out of engagement reaches the recess 38 and thus the small one Comb 10 is adjustable independently of the large «comb 11.
Figur 6 zeigt ein Regel- bzw* Steuersystem für die erfindungsgeinäße Vorrichtung bei Verwendung in einem Spektralphotometer. Von einer Strahlungsquelle 30 verlaufen Strahlungsbilndel längs zwei Pfaden 33». 3^ J in dom einem Strahlungspfad 33 befindet sich das aus de:u großen und dem kleinen Kamm bestehende Kamnsaggregat, in dem Strahlungspfad 3k die zu untersuchende Probe 3"*· In dem Strahlungspfad 3^ befindet sich ferner auch ein Hil-fskamm 35 zur Begrenzung der an die Probe 31 durchgelassenen Maximalenergie; des weiteren ist eine Vergleichsvorrichtung 36 zum Vergleich der von der Probe 31 und von dem Kammaggregat durchgelassenen Strahlintensitäten vorgesehen. Die Ausgangsgröße der Vergleichsvorrichtung 36 wird in einem Verstärker 37 verstärkt, welcher den Servomotor 23 steuert, der seinerseits in derFIG. 6 shows a regulating or control system for the device according to the invention when used in a spectrophotometer. From a radiation source 30, radiation bundles run along two paths 33 '. 3 ^ J in dom a radiation path 33 is composed of en: u large and existing the small mesh Kamnsaggregat, in the radiation path 3k 3 "* · In the radiation path 3 ^ is to be examined sample also a Hil-fskamm further 35 for Limitation of the maximum energy transmitted to the sample 31. Furthermore, a comparison device 36 is provided for comparing the beam intensities transmitted by the sample 31 and the comb unit in the
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oben beschriebenen Veise den Antrieb für den Vorschub des kleinen Kamms 10 bewirkt.Veise described above the drive for the advance of the small comb 10 causes.
Die Steuerung des in Fig. h gezeigten Elektromagneten 26 erfolgt mittels eines handbetätigten Ein/Aus-Schalters UO.The electromagnet 26 shown in FIG. H is controlled by means of a manually operated on / off switch UO.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt: Sobald der Bezugsstrahl annähern 1 auf einen interessierenden Punkt (d. h. auf den Abgle.i chzustand) geschwächt ist, betätigt der Benutzer den Ein/Aus-Schalter ^tO zur Vahl der Mafistabsdehnung bzw, Skalenspreizung, wo- % The operation of the device according to the invention is as follows: As soon as the reference beam approximates 1 to a point of interest (ie on the Abgle.i chstatus), the user operates the on / off switch ^ to to Vahl the Mafistabdehnung or, scale spread, where - %
durch automatisch der große und dor kleine Kamm 10 bzw. 11 außer Eingriff gelangen und der Servomotor Z6 nur noch den kleinen Kamm 10 allein antreibt. Das Ausmaß der für die maximale Verschiebung des kleinen Kamms 10 allein verfügbaren Schwächung ist ein vorgegebener Bruchteil der für die maximale Verschiebung des zusammengesetzten Aggregats verfügbaren Schwächung. Die für den vollen Vorschub des Aggregats verfügbare effektive Änderung der Apertur wird daher um diesen Maßstabsfaktor reduziert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Maßstabsfaktor 5 J 1·automatically disengage the large and the small comb 10 and 11 and the servo motor Z6 only drives the small comb 10 alone. The amount of weakening available for the maximum displacement of the small ridge 10 alone is a predetermined fraction of the weakening available for the maximum displacement of the composite assembly. The effective change in the aperture available for the full advance of the unit is therefore reduced by this scale factor. In the exemplary embodiment shown, this scale factor is 5 J 1 ·
Die Gesamtänderung der Schwüchung betrügt somit nur ein * The total change in weakening is therefore only a *
Fünftel oder 20 *?» des durch das Aggregat in seiner normalen Betriebsart definierten Nominalwertes, und zwar in zwei Teilen, nämlich nominal + X fs und nominal - X £( je nach dem Richtungssinn der Verschiebung gegenüber dem Nominal-· wert; X + Y <& ist dabei gleich 20 <y>. Venn beispieleweise die Nowinalschwächung 60 £ des Maximums beträgt, so· liegt die verfügbare Maßstabsdehnung bzw. Skalenspreizung im Bereich Fifth or 20 *? » of the nominal value defined by the aggregate in its normal operating mode, namely in two parts, namely nominal + X fs and nominal - X £ ( depending on the direction of the shift compared to the nominal value; X + Y <& is equal to 20 <y>. Venn examples, the Nowinalschwächung £ 60 is the maximum, so · is the scale expansion or spreading scales available in the area
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60 £ + 1/5 von kO $> £ 60 + 1/5 of kO $>
bis 6o # - 1/5 von 60 £,up to 6o # - 1/5 of £ 60,
das heißt 48 ^ bis 68 ^ des verfügbaren Maximums.that is, 48 ^ to 68 ^ of the available maximum.
Der Schreibstift des Registrierschreibers vird zwar in der Betriebsart mit Maßstabsdehnung bzw. Skalenspreizung um die gleiche Entfernung wie in der normalen Betriebsart verstellt, jedoch mit einem anderen Maßstab wie oben angedeutet, und dieser Maßstab kann, falls erwünscht, durch (nicht dargestellte) Mittel automatisch berechnet und geregelt werden, und gegebenenfalls kann eine numerische Ausles-Anzeige vorgesehen sein.The pen of the recorder is indeed in the Operating mode with scale expansion or scale expansion by adjusted the same distance as in the normal operating mode, but with a different scale as indicated above, and this measure can, if desired, be automatically calculated and regulated by means (not shown) and, if necessary, a numerical readout display be provided.
Nach einer Abwandlung kann der große Kamm zur Verschiebung auf den kleinen Kamm zu bzw. von diesem weg angeordnet sein und das Solenoid 26 bei Betätigung wahlweise den großen Kamm zum Eingriff wit dem Aggregat bringen oder diesen Eingriff lösen. Außerdem können die beiden Kämme mehrere in Gruppen angeordnete öffnungen" mit entsprechenden Abmessungen wie oben beschrieben aufweisen.After a modification, the large comb can be used to shift be arranged towards the small comb or away from it and solenoid 26, when actuated, selectively the large one Comb to intervene with the unit or bring this intervention to solve. In addition, the two combs can have a plurality of openings ″ arranged in groups and with corresponding dimensions as described above.
Patentansprüche tClaims t
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Claims (1)
zur wahlweisen Lösung des Eingriffs zwischen den beiden Kainmteilen vorgesehen sind.5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that means (25, 26)
are provided for the optional release of the engagement between the two Kainmteile.
ersten Teils entspricht.15 A), and that the other Kamtnteil (11, Fig. 1 A) has a single, also wedge-shaped opening (1?), The dimensions of which correspond to the openings (15, 15 A) of the
first part corresponds.
oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in einem Spektralphotometer, dadurch gekennzeichnet, daß Auslese-Vorrichtungen zur Anzeige der durch das Kammaggregat bewirkten Strahlschwächung vorgesehen sind.8. Using the beam weakening device after a
or several of the preceding claims in a spectrophotometer, characterized in that read-out devices are provided for displaying the beam weakening brought about by the comb unit.
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