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Vorrichtung zum Aufspalten schmaler Bündel von insbesondere im UV-Bereich
liegender Strahlung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufspalten
schmaler, insbesondere im UV-Bereich liegender, aus einem Monochromator austretender
Strahlung in mehrere der Breite des Eintrittspaltes des Monochromators entsprechende
Strahlenbündel, bei der mehrere im Winkel zueinander angeordnete Konkavspiegel,
deren Abmessungen parallel zur Breite des Eintritt spaltes des Monochromators gleich
der Breite des Eintrittspaltes des Monochromators sind1 vorgesehen sind.
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Solche Vorrichtungen dienen zur Ergänzung von Monochromstoren, durch
die mittels eines Eintritt spalts Linien eines schmalen Spektralbereichs ausgesondert
werden. Vorrichtungen zum Aufspalten solcher Spektrallinien oder schmaler Spektralbereiche
werden insbesondere verwendet, wenn diese Spaltung nur-innerhalb sehr kurzer Zeitspannen
auftritt und schwer reproduzierbar ist, so daß es nicht mdglich ist, das Spektrum
dieser Strahlung kontinuierlich oder schrittweise über die ganze Bandbreite hinweg
zu untersuchen. Derartige Strahlungen fallen insbesondere auf dem Gebiet der Plasmaphysikw
der La-serphysik oder beispielsweise auch bei Explosionsvorgängen an.
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Zur Aufspaltung von aus einem Monochromator austretender Strahlung
hat nan bisher eine Anordnung von Glasfasern verwendet, die einen der Breite des
3intritspaltes des onochromators entsprechenden Durchmesser aufweisen. Derartige
Anordnungen lassen
sich jedoch im kurzwelligen Stranlungsbereich,
insbesondere im UV-Spektralbereich nicht verwenden, da es nicht möglich ist, geordnete
Quarzfasern mit dem für diesen Strahlungsbereich erforderlichen Durchmesser herzustellen.
Eine andere bekannte Maßnahme zum Aufspalten schmaler Spektralbereiche besteht darin,
daß das von einem Monochromator gelieferte Bila des Eintritt spaltes zunächst vergrößert
auf einen schmalen Facettenspiegel projiziert wurde.
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Dabei waren die Abmessungen der Spiegelflächen parallel zur Breite
des Sintrittspaltes des Monochromators gleich der Breite des Eintrittapaltes. Die
in verschiedene Richtungen reflektierte Strahlung vurde bei dieser Anordnung mittels
Umlenkspiegeln auf Fotovervielfacher gelenkt. Die Anordnung von Facettenspiegeln
hat jedoch den Nachteil, daß solche Spiegel mit der für die Aufspaltung von im UV-Bereich
liegenden Spektrallinien auf erhebliche Schwierigkeiten stoß, weil es notwendig
ist, bei den lacettenspiegeln Facettenflächen mit einer Abmessung von größenordnungsmäßig
1/50 mm vorzusehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufspalten schmaler
S;*ktrallinien zu schaffen, die auch für den UV-Bereich anwendbar ist und die gleichwohl
kompakt und widerstandafähig im Aufbau ist, bei deren Verwendung keine optischen
Zinke hoher Präzision erforderlich sind, die daher ohne weiteres an einen Spektr&lapparat
angeuchlossen werden kann. Außerdem soll die Vorrichtung leicht justierbar sein
und auf einfache Weise eine Änderung des Spektralbandes ermöglichen. Dennoch soll
die Vorrichtung in wirtschaftlicher Weise herstellbar sein.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwahnten Art
dadurch gelöst, daß im Strahlengang der aus dem Monochromator austretenden Strahlung
ein zylindrischer Spiegel, dessen Durchmesser größer ist als die Breite des auf
ihn auftreffenden Strahls angeordnet ist, wobei die im Winkel zueinander angeordneten
Lonkavspiegel
auf einem koaxial zu dem zylindrischen Spiegel liegenden Teilkreis so angeordnet
sind und eine solche Breite aufreißen, daß die auf die auf den Teilkreis angeordneten
Spiegel von den zylindrischen Spiegeln reflektierte Strahlung in entsprechend der
Breite des Eintrittspaltes des Monochromators aufgeteilte Strahlenbündel zerlegt
und auf in Strahlengang liegende Multiplier auftrifft, Dabei ist es zweckmaßig,
daß der Abstand der eveils in einer Ebene mit der Achse des zylindrischen Spiele
liegenden Mittellinien der auf dem Teilkreis angeordneten Spiegel größer ist als
die Breite des Eintrittspaltes des Monochromators und daß die Breiten der auf dem
Teilkreis angeordneten Spiegel in Abhangigkeit von dem Abstand des Teilkreises und
von der Oberfläche des zylindrischen Spiegels des jeweiligen Reflektionswinkels,
der auf die auf den Teilkreis angeordneten Spiegel auftreffenden Strahlung so groß
ist, daß die Breite jedes der von dem zylindrischen Spiegel auf jeden der von dem
Teilkreis angeordneten Spiegel r.eflektierten Strahlenbündel der um den gleichen
Proportionalltatsfaktor vergrößerten Breite des Eintrittspaltes des Monochromators
entspricht.
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Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden also die von einem
Monochromator auf den zylindrischen Spiegel fokussierten Spektrallinien infolge
der kontinuierlichen Winkeländerung der zylindrischen Spiegelfläche aufgefächert.
Die Anordnung der auf dem Teilkreis angeordneten Spiegel ist zweckmäßig so, daß
die Abbildung aur den zylindrischen Spiegel ein Drittel der Mantelflãehe nicht tberschreitct.
Nach einer-vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der
zylindrische Spiegel auswechselbar angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß die Vorrichtung
gemaß der Erfindung auf einfache weise an Strahlung verschiedener Linienbreiten
anpassbar ist. So war es - wie sich gezeigt hat - ohne weiteres möglich, Linienbreiten
zwischen 1 R und ib ß zu messen:
Mit der Vorrichtung gemaß der Erfindung
ist es -. wie sich gezeigt hat - möglich, Linienverbreiterungen in der Größenordnung
von 0,1 X nachzuweisen. Ein weiterer Vorzug der Vorrichtung gesäß der Erfindung
besteht darin, daß der Meßbereich praktisch ohne Nachjustierung geändert werden
kann. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich daher insbesondere zur Teaperaturbestimaung
in Plasmen. Sie eignet sich ferner zur Messung von Linien zur DichtebestiImung in
Plasmen und zur Messung von Linienverbreiterungen nach dem Doppler-Efrekt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gex&B
der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es reißen Fig.
1 schematisch die Anordnung der Vorrichtung in Verbindung mit einem Monochromator
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Schnitt Fig.
3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemaß Fig. 2 Wie aus Fig. 1 hertorgeht, gelangt
die Strahlung - bei.pielsweise eines Plasmas 1 - ber die Optik 2 und den Reflektor
3 durch den verstellbaren Eintrittspalt 4 in den Monochromator 5 und wird von diesem
auf den Zlinderspiegel 6 fokussiert. An de Spiegel 6 wird die in Teilbereiche autgeteilte
Strahlung auf die auf einem Teilkreis angeordneten Spiegel 7 reflektiert.
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Dabei wird die nonochromatisierte Strahlung infolge der koutinuierlich.n
Winkeländerung der Mantelfläche des zylindrischen Spiesels 6 aufgefächert. Die verschiedenen.
unterschiedliche Intensität aufweisenden Strahlenbündel werden von den
aus
einem Teilkreis angeordneten Spießen 7 auf die mit - in der Zeichnung nicht dargestellten
- Anzeigern in Verbindun'stehenden Multiplier 8 gelenkt. Dabei ist - wie in der
Zeichnung ebentallo nicht dargestellt ist - der Abstand der jeweils in einer Ebene
git;der Achse des zylindrischen Spiegels 6 .lieæenden Mittellinien der auf dem Teilkreis
angeordneten Spiegel 7 größer als die Breite des Sintrittspaltes des Monochromators
5, Die Breit der Spiegel 7 ist abhängig von dem Abstand des Teilkreises, auf den-die
Spiel 7 angeordnet sind, von der Mantelflache des zylifdrischen Spiegels 6. Sie
ist außerdem QbhAngig von dem Reflexionswinkel, der von dem zylindrischen Spiegel
6 auf sie auftreffen den Strahlung1 Unter Berücksichtigung der vorbezeichneten Abhängigkeiten
ist die Breite der auf dem Teilkreis angeordneten Spiegel 7 so bemessen, daß die
Breite der von den Spiegeln 7 reflektierten Strahlung der um den für alle Spiegel
gleichen ProportionalitAtsfaktor vergrößerten Breite des Eintrittspaltes des Monochromators
5 entspricht.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist zwischen mindestens zwei der
auf den Teilkreis angeordneten Spiegel 7 eine solche Lücke vorgesehen, daß die aus
dem Monochromator 5 austretende und auf den zylindrischen Spiegel 6 auftreffende
Strahlung nicht behindert wird. Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 hervorgeht, ist der zylindrische
Spiegel 6 mittels einer justierbaren Halterung 10 auf einer Grundplatte 9 innerhalb
einer Haltevorrichtung II. für die auf einem Teilkreis angeordneten Spiegel 7 -
von denen in Fig. 2 nur zwei dargestellt sind - so befestigt, daß daß zylindrische
Spiegel 6 und die Spiegel 7 koaxial zueinander angeordnet sind.
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Die auf. einem Teilkreis angeordneten Spiegel 7 weisen dabei -wie
aus Fig. 2 hervorgeht - eine solche Neigung gegenüber der Senkrechten auf1 daß der
Strahlengang von den Spiegeln 7 zu den Xultipliern 8 nicht behindert wird.- Die
Zahl der Multiplier 8 entspricht der Zahl der auf dem Teilkreis angeordneten Spiegel
7.