DE2314641C3

DE2314641C3 - Device for the periodic parallel displacement of a parallel beam

Info

Publication number: DE2314641C3
Application number: DE19732314641
Authority: DE
Inventors: Tage Kungsängen Person (Schweden)
Original assignee: Lkb-Produkter Ab, Bromma (Schweden)
Priority date: 1972-03-24
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1977-01-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum periodischen parallelen Versetzen eines parallelen Strahlenbündels mit rotierenden, mit optischen Ablenkeinrichtungen versehenen Elementen, die zwei diametral einander gegenüberliegende reflektierende Flächen aufweist. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (DT-PS 9 32 636).The invention relates to a device for the periodic parallel displacement of a parallel beam with rotating elements provided with optical deflectors, the two diametrically opposed to each other having opposing reflective surfaces. Such a device is known (DT-PS 9 32 636).

Bei der optischen Analyse von gasförmigen oder flüssigen Proben wird häufig die Durchlässigkeit von Licht mit einer oder mehreren Wellenlängen durch die Probe hindurch gemessen, um die Lichtabsorption in der Probe zu bestimmen. Bei vielen Anwendungsgebieten werden diese Bestimmungen an einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom durchgeführt. Häufig ist es erwünscht, eine gleichzeitige Analyse der Absorptionseigenschaften in bezug auf mehr als eine Wellenlänge durchzuführen und Messungen an wenigstens zwei unterschiedlichen Proben, beispielsweise einer zu untersuchenden Probe und einer Bezugsprobe durchzuführen. Eine Anzahl gleichzeitiger Messungen unter Anwendung unterschiedlicher Wellenlängen und Proben könnte selbstverständlich auf die Weise durchgeführt werden, daß eine entsprechende Anzahl von Lichtquellen und Detektoren zur Anwendung gelangt. Solche Systeme sind jedoch sehr kostenaufwendig; hinzu kommt, daß sich leicht Irrtümer ergeben, wenn die Ergebnisse aus den unterschiedlichen Messungen miteinander verglichen werden, da die in den unterschiedlichen Messungen erscheinenden Fehler jeweils unabhängig voneinander sind. Es ist daher erwünscht, eine einzige Vorrichtung in möglichst großen Ausmaß gemeinsam für die verschiedenen Messungen zu verwenden. In the optical analysis of gaseous or liquid samples, the permeability of Light with one or more wavelengths measured through the sample to reduce the light absorption in of the sample. In many areas of application, these provisions are based on a gas or Liquid flow carried out. It is often desirable to have a simultaneous analysis of the absorption properties with respect to more than one wavelength and take measurements on at least two different ones To carry out samples, for example a sample to be examined and a reference sample. A number of simultaneous measurements using different wavelengths and samples could of course be carried out in such a way that a corresponding number of light sources and detectors is used. However, such systems are very expensive; added it is easy to get errors if the results from the different measurements are combined can be compared, since the errors appearing in the different measurements are independent are from each other. It is therefore desirable to share a single device to the greatest possible extent to use for the various measurements.

Bei der aus der deutschen Patentschrift 9 32 636 bekannten Vorrichtung zur Aufteilung eines Lichtbündels und zur Wiedervereinigung der aufgeteilten Lichtbündel sind zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Interferenzpolarisatoren vorgesehen, die vom Licht so durchlaufen werfen, daß das im ersten aufgespaltene Lichtbündel im zjwejten wieder vereinigt wird. Man erhält bei der bekannten optischen Vorrichtung einen diese optische Vorrichtung verlassenden Strahl, der zum einfallenden Strahl parallel versetzt ist Mit der bekannten Vorrichtung ist es nicht möglich, ein paralleles Strahlenbündel periodisch auf wenigstens zwei unterschiedliche Meßzellen in einem optischen Analysator zum Auftreffen zu bringen.In the device known from German patent specification 9 32 636 for dividing a light beam and to reunite the split light bundles, two are arranged in mirror image to one another Interference polarizers are provided, which throw the light through so that the first split The bundle of light is reunited in the zjwejten. You get in the known optical device a beam leaving this optical device, the is offset parallel to the incident beam. With the known device, it is not possible to produce a parallel Beams periodically to at least two different measuring cells in an optical analyzer to hit.

In der französischen Patentschrift 20 20 873 handelt es sich um das Parallelverschieben eines in eine optische Vorrichtung einfallenden Strahls, der auf eine sich drehende lichtdurchlässige Scheibe auftrifft, wobei die Scheibe den einfallenden Strahl ungebrochen oder gebrochen hindurchgehen läßt. Durch die Brechung wird hierbei eine parallele Versetzung des einfallenden Strahls erzielt, die keineswegs dazu geeignet ist, daß die beiden die Vorrichtung verlassenden parallelen Strahlen auf zwei verschiedene Meßzellen gerichtet werden, da die Verschiebung zu gering ist.In the French patent 20 20 873 acts it is the parallel shifting of a beam incident in an optical device, which on a rotating translucent disk impinges, wherein the disk the incident beam is unbroken or refracted lets go through. The refraction results in a parallel displacement of the incident Ray achieved, which is in no way suitable that the two parallel leaving the device Beams are directed to two different measuring cells because the displacement is too small.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum periodischen parallelen Versetzen eines parallelen Strahlenbündels zu zeigen, mit der man ein paralleles Strahlenbündel periodisch auf wenigstens zwei unterschiedliche Meßzellen in einem optischen Analysator zum Auftreffen bringt, wobei man eine relativ große parallele räumliche Versetzung des Strahlenbündels erzielen muß, um die unterschiedlichen Meßzellen mit dem Strahlenbündel beschicken zu können.In contrast, it is the object of the invention to provide a device for periodic parallel displacement to show a parallel bundle of rays, with which one can periodically point a parallel bundle of rays at least brings two different measuring cells to impinge in an optical analyzer, one being relative large parallel spatial displacement of the beam must achieve the different measuring cells to be able to load with the beam.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die diametral einander gegenüberliegenden Flächen auf der Innenfläche eines mit einer axialen Bohrung versehenen Drehzylinders liegen und eine konische Form aufweisen und daß zwischen den reflektierenden Flächen ein für das Strahlenbündel durchlässiger Sektor der Bohrung vorgesehen ist.In the device of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that that the diametrically opposed surfaces on the inner surface of one with an axial bore provided rotating cylinder are and have a conical shape and that between the reflective A sector of the bore that is permeable to the beam is provided.

Dem für das Strahlenbündel durchlässigen Sektor kann hierbei ein weiterer undurchlässiger Sektor diametral gegenüberliegen. Außerdem können die reflektierenden konischen Flächen und der durchlässige sowie der undurchlässige Sektor jeweils einen Winkel von 90° überdecken. Ferner kann auch innerhalb des undurchlässigen 90°-Sektors ein Absorptionsfilter angeordnet sein.A further impermeable sector can be diametrically opposed to the sector that is permeable to the bundle of rays opposite. Also, the reflective conical surfaces and the translucent as well the impermeable sector each cover an angle of 90 °. Furthermore, within the Impermeable 90 ° sector, an absorption filter can be arranged.

Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß sie äußerst einfach aufgebaut ist und man eine parallele Verschiebung der Strahlenbündel in relativ großem räumlichem Abstand voneinander erhält, so daß unterschiedliche Meßzellen in einem optischen Analysator ohne weiteres beschickt werden können.The advantages of the invention can be seen in the fact that it is extremely simple and one parallel Shifting the bundle of rays in a relatively large spatial distance from each other, so that different Measuring cells can be loaded easily in an optical analyzer.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Diese zeigt inThe invention is described below with reference to the drawing, which represents a preferred embodiment, explained in more detail. This shows in

F 1 g. 1 schematisch eine Vorrichtung, bei der zwei unterschiedliche Meßzellen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung periodisch Licht mit zwei verschiedenen Wellenlängen empfangen undF 1 g. 1 schematically shows a device in which two different measuring cells with the aid of the invention Device periodically receive light with two different wavelengths and

F i g. 2 perspektivisch die Vorrichtung.F i g. 2 shows the device in perspective.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind zwei verschiedene Lichtquellen 1, 2 vorgesehen, beispielsweise in Form von gasgefüllten Ampullen. Diese werden mittels hochfrequenter elektrischer Signale erregt, die von nicht dargestellten, die Ampullen umgebenden Elektroden ausgesendet werden. Das erzeugte Licht geht durch zwei Filter 3, 4 hindurch, die Licht mit den WeI-As can be seen from the drawing, two different light sources 1, 2 are provided, for example in the form of gas-filled ampoules. These are excited by high-frequency electrical signals sent by not shown, the ampoules surrounding electrodes are emitted. The light produced goes through two filters 3, 4, the light with the white

ienlängen Ai und Λ2 hindurchlassen, wobei diese Wellenlängen Teile des Spektrums der entsprechenden Lichtquellen 1, 2 sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, eine gemeinsame Lichtquelle zu verwenden, die beide Wellenlängen einschließt Das ausgefilterte Licht gelangt sodann durch zwei Schlitze U özw. 12 und trifft auf eine Vorrichtung 9 auf. Diese Vorrichtung 9 besteht, wie aus F i g. 2 im einzelnen ersichtlich, aus einem Rotationszylinder, der eine koaxiale Bohrung besitzt. Die Innenwand der Bohrung ist in vier angenähert gleiche Sektoren und Flächen 9/4 bis 9D unterteilt, wobei im einen Sektor eine konische reflektierende Fläche 9/4 vorgesehen ist, deren Radius nach rechts in F i g. 2 abnimmt Diametral zur Fläche 9A liegt im Sektor 9C eine Fläche, welche entsprechend konisch und reflektierend ausgebildet ist und deren Radius nach rechts in F i g. 2 zunimmt Der Sektor 9B ist mit einem zylindrischen Körper versehen, der keinerlei Licht mit einer der bei den tatsächlich verwendeten Lichtquellen angewendeten Wellenlängen hindurchläßt. Die Oberfläche des Sektors 9C ist, wenn sie in Richtung zu den Lichtquellen 1. 2 gedreht ist, ebenfalls undurchlässig. Der Sektor 9D läßt das Licht ungestört hindurch. Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 weist weiterhin zwei Strömungszellen 5,6 auf, von denen eine vorzugsweise eine Bezugszelle ist. Das durch die Zellen 5, 6 hindurchgehende Licht trifft auf einen schematisch dargestellten Photodetektor 7 auf, der beispielsweise ein Photoverstärker ist und an seinem Ausgang 8 ein Signal entsprechend der in den Zellen 5, 6 vorherrschenden Absorption liefert Zwischen den Zellen und den Detektoren kann ein optisches System angeordnet sein, damit die beiden Strahlenbündel den Detektor an einem einzigen gemeinsamen Punkt treffen. Der Zylinder 9 wird mittels eines nicht dargestellten Motors vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit um seine Achse in Drehung versetzt, wobei die jeweilige Lage bzw. Stellung des Zylinders 9 als Anzeigeausgang 10 angegeben wird. Wenn sich der Zylinder 9 in der aus F i g. 1 und 2 schematisch dargestellten Lage befindet, trifft das von der unteren Lampe 2 kommende Strahlenbündel mit der Wellenlänge λι nach der Reflektion in den reflektierenden Flächen der Sektoren 9/4 und S C auf die obere Zelle 5 auf, wobei das Ausgangssignal auf dem Photoverstärker 7 die jeweilige Durchlässigkeit der Probe in der Zelle 5 für die Wellenlänge L· angibt. Das Licht mit der Wellenlänge λι trifft dagegen auf die undurchlässige Oberfläche des Sektors 9C Wenn der Zylinder 9 in Pfeilrichtung gemäß F i g. 2 eine Viertelumdrehung weitergedreht wird, trifft das Strahlenbündel λ2 auf den Sektor 9D auf, was bedeutet daß es durch den Zylinder 9 hindurchgeht und auf die untere Zelle 6 auftrifft Auf Grund des undurchlässigen Körpers innerhalb des Sektors 9B gelangt das Licht mit der Wellenlänge λΐ nicht durch den Zylinder 9 hindurch. Wenn der Zylinder 9 eine weitere Viertelumdrehung macht, trifft das Strahlenbündel λ2 auf die undurchlässige Oberfläche des Sektors 9Cauf, während der Strahl λι auf die reflektierende Fläche 9/4 trifft und daher über die reflektierende Fläche im Sektor 9Cdie Zelle 6 erreicht. Wenn der Zylinder 9 schließlich eine weitere Viertelumdrehung macht, gelangt das Licht mit der Wellenlänge λι durch den Sektor 9Dund trifft auf die obere Zelle 5, während das Strahlenbündel λι auf den undurchlässigen Körper innerhalb des Sektors 9ß trifft. Am Ausgang 8 des Photoverstärkers 7 sind daher periodisch Signale erhältlich, die der Durchlässigkeit der Proben innerhalb der Zellen 5, 6 für Licht mit den Wellenlängen λι bzw. λ2 entsprechen. Diese Signale können entweder direkt zu einem Vierkanalauswerter übertragen werden, der vier verschiedene Aufzeichnungen liefert, oder sie können einer geeigneten Berechnung unterworfen werden, bevor sie zu einem Registrierinstrument geleitet werden. Wenn beispielsweise die Zelle 5 eine Bezugszelle, die Zelle 6 dagegen eine Probenzelle ist, können die von der Zelle 6 kommenden Signale mit dem entsprechenden, von der Zelle 5 kommenden Ergebnis verglichen werden, bevor sie registriert werden. Der Zylinder 9 kann hierzu in geeigneter Weise mit optischen Markierungen für die vier verschiedenen Sektoren versehen sein, wobei diese Markierungen während der Rotation des Zylinders 9 erfaßt werden, um am Ausgang 10 Signale zu erhalten, die der jeweiligen Stellung des Zylinders 9 entsprechen. Die verschiedenen Berechnungen der aus den Ausgängen 8, 10 kommenden Signale können mittels einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Um von solchen Strahlenbündeln, die den Zylinder 9 nach zwei Reflektionen durchlaufen, und von solchen Strahlenbündeln, die direkt durch den Sektor 9D hindurchlaufen, vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, kann in geeigneter Weise in den Sektor 9D ein Absorptionsfilter eingeführt werden, dessen Absorption der bei der Reflektion erhaltenen Absorption entspricht. Let ienlengths Ai and Λ2 pass, these wavelengths being part of the spectrum of the corresponding light sources 1, 2. It is of course also possible to use a common light source that includes both wavelengths. The filtered light then passes through two slits U özw. 12 and strikes a device 9. This device 9 consists, as shown in FIG. 2 can be seen in detail, from a rotary cylinder which has a coaxial bore. The inner wall of the bore is divided into four approximately equal sectors and surfaces 9/4 to 9D, a conical reflective surface 9/4 being provided in one sector, the radius of which is to the right in FIG. 2 decreases diametrically to the surface 9A in the sector 9C there is a surface which is correspondingly conical and reflective and whose radius is to the right in FIG. 2 increases The sector 9B is provided with a cylindrical body which does not let any light with any of the wavelengths used in the light sources actually used pass through. The surface of the sector 9C, when it is rotated in the direction of the light sources 1.2, is also opaque. The sector 9D lets the light through undisturbed. The device according to FIG. 1 also has two flow cells 5, 6, one of which is preferably a reference cell. The light passing through the cells 5, 6 impinges on a schematically illustrated photodetector 7, which is for example a photo amplifier and at its output 8 delivers a signal corresponding to the absorption prevailing in the cells 5, 6 System be arranged so that the two beams hit the detector at a single common point. The cylinder 9 is set in rotation around its axis, preferably at a constant speed, by means of a motor (not shown), the respective position or position of the cylinder 9 being indicated as the display output 10. When the cylinder 9 is in the position shown in FIG. 1 and 2 is the position shown schematically, the beam coming from the lower lamp 2 with the wavelength λι after reflection in the reflecting surfaces of the sectors 9/4 and S C on the upper cell 5, the output signal on the photo amplifier 7 indicates the respective permeability of the sample in the cell 5 for the wavelength L. The light with the wavelength λι, however, hits the impermeable surface of the sector 9C when the cylinder 9 in the direction of the arrow according to FIG. 2 is rotated a quarter turn further, the beam λ2 hits the sector 9D , which means that it passes through the cylinder 9 and hits the lower cell 6 Due to the impermeable body within the sector 9B , the light with the wavelength λΐ does not get through the cylinder 9 through it. When the cylinder 9 makes another quarter turn, the beam λ2 hits the opaque surface of the sector 9C, while the beam λι hits the reflective surface 9/4 and therefore reaches the cell 6 via the reflective surface in the sector 9C. When the cylinder 9 finally makes another quarter turn, the light with the wavelength λι passes through the sector 9D and hits the upper cell 5, while the beam λι hits the impermeable body within the sector 9ß. At the output 8 of the photo amplifier 7, signals are therefore periodically available which correspond to the permeability of the samples within the cells 5, 6 for light with the wavelengths λι and λ2. These signals can either be transmitted directly to a four-channel evaluator, which provides four different records, or they can be subjected to a suitable calculation before being sent to a recording instrument. For example, if cell 5 is a reference cell while cell 6 is a sample cell, the signals coming from cell 6 can be compared with the corresponding result coming from cell 5 before they are registered. For this purpose, the cylinder 9 can be provided in a suitable manner with optical markings for the four different sectors, these markings being detected during the rotation of the cylinder 9 in order to receive signals at the output 10 which correspond to the respective position of the cylinder 9. The various calculations of the signals coming from the outputs 8, 10 can be carried out by means of an electronic circuit. In order to obtain comparable results from those bundles of rays that pass through the cylinder 9 after two reflections and from those bundles of rays that pass directly through the sector 9D , an absorption filter can be introduced into the sector 9D in a suitable manner, the absorption of which is the same as that of the Reflection corresponds to absorption obtained.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for the periodic parallel displacement of a parallel beam with rotating

■ generating elements provided with optical deflectors, the two diametrically opposite one another having reflective surfaces, characterized in that the diametrically opposite surfaces (9Λ 9Q on the inner surface of a pre-cylinder (9) provided with an axial bore and a conical one Form, and that between the reflective A sector (9D) of the bore that is transparent to the beam is provided

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sector (9D) which is transparent to the bundle of rays is diametrically opposed to a further impermeable sector (9β).

3. Device according to claim 2, characterized in that that the reflective conical surfaces (9Λ, 9C) and the transparent and the impermeable Sector (9D and 9ß) each cover an angle of 90 °.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that that an absorption filter is arranged within the impermeable 90 ° sector (9D) is.