DE2165920B2

DE2165920B2 - Spektralphotometer

Info

Publication number: DE2165920B2
Application number: DE19712165920
Authority: DE
Inventors: Sergej Wladimirowitsch Nowosibirsk Kusmin (Sowjetunion)
Original assignee: NOWOSIBIRSKIJ INSTITUT ORGANITSCHESKOJ CHIMII SIBIRSKOWO OTDELENIJA AKADEMII NAUK NOWOSIBIRSK (SOWJETUNION)
Current assignee: NOWOSIBIRSKIJ INSTITUT ORGANITSCHESKOJ CHIMII SIBIRSKOWO OTDELENIJA AKADEMII NAUK NOWOSIBIRSK (SOWJETUNION)
Priority date: 1971-12-31
Filing date: 1971-12-31
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DE2165920C3; DE2165920A1

Description

Patentanspruch:

Winkel angeordnet, was am Lichtdetektor zu unterschiedlicher Empfindlichkeit hinsichtlich der dem Meßkanal und dem yergieichskahäl zuzuordnenden Ströme führen kann. Weiterhin läßt der optische Aufbau eine Beleuchtung der Meßprobe und der Vergleichsprobe mit Lichtbündeln größerer Apertur nicht zu, die aber für die photometrische Untersuchung von Proben mit nur kleinem Volumen unerläßlich ist. Schließlich führt die Verwendung einzelner Spiegel in den beiden Licht-

Spektralphotometer, bei dem in den Weg eines Lichtbündels von einer Lichtquelle zu einem Lichtdetektor der Reihe nach ein Monochromator und ».in in Schwingungen um eine zur Achse des Lichtbündels senkrechte Achse versetzbarer Umlenkspiegel eingefügt sind, der das Lichtbündel unter

nochmaliger Reflexion an einer weiteren abbilden- io kanälen auch zu unerwünscht großen Abmessungen im den Spiegelfläche vor seinem Auftreffen auf den optischen Teil mit zwangläufigen Folgen für den koti-Lichtdetektor periodisch alternierend auf eine Meß- struktiven Aufbau und die Justierung, die dadurch beide probe oder auf eine Vergleichsprobe richtet, da- kompliziert und erschwert werden, durch gekennzeichnet, daß der Umlenk- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

spiegel ein Konvexspiegel (15) ist, der einem ihm im ts Spektralphotometer der eingangs erwähnten Art so Wege des Lichtbündels folgenden Konkavspiegel auszubilden, daß es sich bei einfachem und kompaktem (16) gegenübersteht, der gemeinsam mit dem Kon- Aufbau im optischen Teil durch eine möglichst weitgevexspiegel ein Spiegelobjektiv (12) bildet, das den hende Identität im Spektralverhalten von Meßkanal Austrittsspalt (10) des Monochromators (2) je nach und Vergleichskanal auszeichnet.

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der Winkelstellung des Konvexspiegels auf die Meßprobe (13) oder auf die Vergleichsprobe (14) und die Eintrittspupille des Systems auf den Lichtdetektor (17) abbildet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umlenkspiegel ein Konvexspiegel ist, der einem ihm im Wege des Lichtbündels folgenden Konkavspiegel gegenübersteht, der gemeinsam mit dem Konvexspiegel ein Spiegelobjektiv bildet, das den 25 Austrittsspalt des Monochromators je nach der Winkelstellung des Konvexspiegels auf die Meßprobe oder auf die Vergleichsprobe und die Eintrittspupille des Sy-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spektralphotome- stems auf den Lichtdetektor abbildet, ler. bei dem in den Weg eines Lichtbündels von einer Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung enthält das

Lichtquelle zu einem Lichtdetektor der Reihe nach ein 30 Spektralphotometer in beiden Lichtkanälen die glei Monochromator und ein in Schwingungen um eine zur chen optischen Elemente, so daß eine praktisch voll-Achse des Lichtbündels senkrechte Achse versetzbarer kommene spektrale Identität von Meßkanal und Verllmlenkspiegel eingefügt sind, der das Lichtbündel un- gleichskanal gewährleistet ist. Außerdem gestattet die ler nochmaliger Reflexion an einer weiteren abbilden- erfindungsgemäße Ausbildung des Spektralphotome-Oen Spiegelfläche vor seinem Auftreffen auf den Licht- 35 ters die Beleuchtung der Meßprobe und der Verdetektor periodisch alternierend auf eine Meßprobe gleichsprobe mit Lichtbündeln großer Apertur und da-4>der auf eine Vergleichsprobe richtet. mit die photometrische Untersuchung von Proben auch

Ein Spektralphotometer dieser Art, bei dem der Um- kleinen Volumens. Darüber hinaus zeichnet sich :in erlenkspiegel als ein ebener Spiegel ausgeführt ist, der findungsgemäß ausgebildetes Spektralphotometer auch periodische Schwingungen um eine zur Mittelachse des 40 durch kleine Abmessungen und einen einfachen kon- <Jen Monochromator verlassenden Lichtbündels senk- struktiven Aufbau im optischen Teil aus, was sich vorrechte Achse ausführt, ist in der US-PS 2 992 528 be- teilhaft sowohl auf den Platzbedarf als auch auf die erichrieben. Bei in den DT-PS 944 401 und 1 239 870 be- forderlichen Justierungsarbeiten auswirkt. Die erfor- »chriebenen Spektralphotometern ähnlicher Bauart derliche Anzahl an optischen Elementen kann, dank der kind die Umlenkspiegel als senkrecht zur Mittelachse 45 erfindungsgemäßen Ausbildung des Spektralphotome-

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des auftreffenden Lichtbündels verschiebbarer Doppeltpiegel mit zwei unterschiedlich orientierten Spiegelhälften bzw. als um eine zur Mittelachse des einfallenden Lichtbündels senkrechte Achse rotierender Prismenspiegel ausgebildet

Bei diesen bekannten Spektralphotometern durchläuft das Lichtbündel zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor zwei getrennte Lichtkanäle, nämlich einen die Meßprobe enthaltenden Meßkanal und einen die Vergleichsprobe enthaltenden Vergleichskanai. von denen jeder aus einer Mehrzahl einzelner Spiegel besteht, die teils vor. teils hinter dem Umlenkspiegel im Strahlengang des Lichtbündels liegen.

Die Verwendung einzelner Spiegel im Vergleichskaters, auf einem Minimalwert gehalten werden, und auch die auftretenden Lichtverluste fallen sehr klein aus.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnah· so me auf die Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Spektralphotometer in sehematischei Darstellung,

F i g. 2 den Lichtstrahlengang im Spiegelobjektiv de; Spektralphotometers von F i g. 1 und

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Lichtbündel i» der Ebene der Fotokathode des Fotovervielfacher de Spektralphotometers von F ig. 1.

Das Spektralphotometer nach F i g. 1 stellt ein h einem in der Zeichnung nicht gezeigten Gehäuse zu

nal einerseits und im Meßkanal andererseits führt nun 60 sammengebautes Gerät dar. das eine auf der optisch»

aber wegen der unvermeidlichen Unterschiede im Spektralverhalten dieser Spiegel zwangläufig zu einer verminderten Spektralidentität der beiden Lichtkanäie und es bedarf dann bei höheren Genauigkeitsansprü-

Eingangsachse eines Monochromators 2 angeordnet Lichtquelle 1, eine die Abbildung der Lichtquelle 1 au einen Eintrittsspaft 4 des Monochromators 2 projizie rende und im Hauptbrennpunkt einer gemeinsame!

chen des Einsatzes komplizierter Einrichtungen, um die 65 _arn Eintrittsspalt 4 befestigten linse 5 angeordnet

Unterschiede zwischen den beiden Lichtkanälen auszu- Kondensorlinse 3 enthält

gleichen. Außerdem sind die Lichtbündel im Ver- Der Monochromator 2 enthäiι ebenfalls einen ai

gleichskanal und hn Meßkanai unter einem größeren der optischen Eingangsachse liegenden, einen sphär

Claims

Patentanspruch:

Spektralphotometer, bei dem in den Weg eines Lichtbündels von einer Lichtquelle zu einem Lichtdetektor der Reihe nach ein Monochromator und ein in Schwingungen um eine zur Achse des Lichtbündels senkrechte Achse versetzbarer Umlenkspiegel eingefügt sind, der das Lichtbündel unter nochmaliger Reflexion an einer weiteren abbildenden Spiegelfläche vor seinem Auftreffen auf den Lichtdetektor periodisch alternierend auf eine Meßprobe oder auf eine Vergleichsprobe richtet, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel ein Konvexspiegel (15) ist, der einem ihm im Wege des Lichtbündels folgenden Konkavspiegel (16) gegenübersteht, der gemeinsam mit dem Konvexspiegel ein Spiegelobjektiv (12) bildet, das den Austrittsspalt (10) des Monochromators (2) je nach der Winkelstellung des Konvexspiegels auf die Meßprobe (13) oder auf die Vergleichsprobe (14) und die Eintrittspupille des Systems auf den Lichtdetektor (17) abbildet.

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Spektralphotometer, bei dem in den Weg eines Lichtbündels von einer Lichtquelle zu c.nem Lichtdetektor der Reihe nach ein Monochromator und ein in Schwingungen um eine zur Achse des Lichtbündels senkrechte Achse versetzbarer Umlenkspiegel eingefügt sind, der das Lichtbündel unter nochmaliger Reflexion an einer weiteren abbildenden Spiegelfläche vor seinem Auftreffen auf den Lichtdetektor periodisch alternierend auf eine Meßprobe oder auf eine Vergleichsprobe richtet.

Ein Spektralphotometer dieser Art, bei dem der Umlenkspiegel als ein ebener Spiegel ausgeführt ist, der periodische Schwingungen um eine zur Mittelachse des den Monochromator verlassenden Lichtbündels senkrechte Achse ausführt, ist in der US-PS 2 992 528 beschrieben. Bei in den DT-PS 944 401 und 1 239 870 beschriebenen Spektralphotometern ähnlicher Bauart sind die Umlenkspiegel als senkrecht zur Mittelachse des auftreffenden Lichtbündels verschiebbarer Doppel-Spiegel mit zwei unterschiedlich orientierten Spiegelhälften bzw. als um eine zur Mittelachse des einfallenden Lichtbündels senkrechte Achse rotierender Prismenspiegel ausgebildet.

Bei diesen bekannten Spektralphotometern durchläuft das Lichtbündel zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor zwei getrennte Lichtkanäle, nämlich einen die Meßprobe enthaltenden Meßkanal und einen die Vergleichsprobe enthaltenden Vergleichskanal, von «Jenen jeder aus einer Mehrzahl einzelner Spiegel betteht, die teils vor, teils hinter dem Umlenkspiegel im Strahlengang des Lichtbündels liegen.

Die Verwendung einzelner Spiegel im Vergleichskanal einerseits und im Meßkanal andererseits führt nun aber wegen der unvermeidlichen Unterschiede im Spektralverhalten dieser Spiegel zwangläufig zu einer verminderten Spektralidentität der beiden Lichtkanälc, und es bedarf dann bei höheren Genauigkeitsansprüchen des Einsatzes komplizierter Einrichtungen, um die Unterschiede zwischen den beiden Lichtkanälen auszugleichen. Außerdem sind die Lichtbündel im Vergleichskanal und im MeQkanal unter einem größeren

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65 Winkel angeordnet, was am Lichtdetektor zu unterschiedlicher Empfindlichkeit hinsichtlich der dem Meßkanal und dem Vergleichskanal zuzuordnenden Ströme führen kann. Weiterhin läßt der optische Aufbau eine Beleuchtung der Meßprobe und der Vergleichsprobe mit Lichtbündeln größerer Apertur nicht zu, die aber für die photometrische Untersuchung von Proben mit nur kleinem Volumen unerläßlich ist. Schließlich führt die Verwendung einzelner Spiegel in den be^:den Lichtkanälen auch zu unerwünscht großen Abmessungen im optischen Teil mit zwangläufigen Folgen für den konstruktiven Aufbau und die Justierung, die dadurch beide kompliziert und erschwert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spektralphotometer der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß es sich bei einfachem und kompaktem Aufbau im optischen Teil durch eine möglichst weitgehende Identität im Spektralverhalten von Meßkanal und Vergleichskanal auszeichnet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umlenkspiegel ein Konvexspiegel ist, der einem ihm im Wege des Lichtbündels folgenden Konkavspiegel gegenübersteht, der gemeinsam mit dem Konvexspiegel ein Spiegelobjektiv bildet, das den Austrittsspalt des Monochromators je nach der Winkelstellung des Konvexspiegels auf die Meßprobe oder auf die Vergleichsprobe und die Eintrittspupille des Systems auf den Lichtdetektor abbildet.

Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung enthält das Spektralphotometer in beiden Lichtkanälen die gleichen optischen Elemente, so daß eine praktisch vollkommene spektrale Identität von Meßkanal und Vergleichskanal gewährleistet ist. Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Ausbildung des Spektralphotometers die Beleuchtung der Meßprobe und der Vergleichsprobe mit Lichtbündeln großer Apertur und damit die photometrische Untersuchung von Proben auch kleinen Volumens. Darüber hinau: zeichnet sich ein erfindungsgemäß ausgebildetes Spcktralphotometer auch durch kleine Abmessungen und einen einfachen konstruktiven Aufbau im optischen Teil aus, was sich vorteilhaft sowohl auf den Platzbedarf als auch auf die erforderlichen Justierungsarbeiten auswirkt. Die erforderliche Anzahl an optischen Elementen kann, dank der erfindungsgemäßen Ausbildung des Spektralphotometers, auf einem Minimalwert gehalten werden, und auch die auftretenden Lichtverluste fallen sehr klein aus.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Spektralphotometer in schematischer Darstellung,

F i g. 2 den Lichtstrahlengang im Spiegelobjektiv des Spektralphotometers von F i g. 1 und

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Lichtbündel in der Ebene der Fotokathode des Fotovervielfachers des Spektralphotometers von F i g. 1.

Das Spektralphotometer nach F i g. 1 stellt ein in einem in der Zeichnung nicht gezeigten Gehäuse zusammengebautes Gerät dar, das eine auf der optischen Eingangsachse eines Monochromators 2 angeordnete Lichtquelle 1, eine die Abbildung der Lichtquelle 1 auf einen Eintrittsspalt 4 des Monochromators 2 projizierende und im Hauptbrennpunkt einer gemeinsamen, am Eintrittsspalt 4 befestigten Linse S angeordnete Kondensorlinse 3 enthält.

Der Monochromator 2 enthält ebenfalls einen auf der optischen Eingangsachse liegenden, einen sphäri-