DE2507913C3 - Optische Strahlschwächungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwächung optischer Strahlung, mit einem Rahmen, de. ein Fenster zum Durchtritt der optischen Strahlung

_!0 aufweist, mit einer in dem Rahmen gehaltenen Spaltanordnung veränderlicher Spaltbreite die einen undurchsichtigen Materialstreifen umfaßt, der mittels einer auf einer Seite des Fensters in dem Rahmen gelagerten Antriebswelle in einer Führung vor dem

,< Fenster vorbeiführbar ist, an der Antriebswelle befestigt ist und mindestens von einer der Breite des Fensters entsprechenden Breite ist, und mit einer Antriebseinrichtung zur wahlweisen Verdrehung der Welle in einer der beiden Drehrichtungen. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 20 41 465 bekannt.

In einem Strahlungsenergieanalysator, wie beispielsweise einem Spektralphotometer, mit einem Monochromator als Lichtquelle für Strahlung veränderlicher Wellenzahlen, ist zusätzlich zu der Wellenlänge oder

_2S Wellenlängen;iahl einer der veränderlichen Systemparameter der Betrag der durch das System durchgelassenen Strahlungsenergie. Dieser Betrag der Strahlungsenergie wird allgemein dadurch gesteuert, daß man das Licht- oder Strahlungsbündel durch einen Schlitz hindurchtreten läßt, dessen Weite um genau vorgegebene Beträge veränderbar ist. Die mechanischen Vorrichtungen zur Einstellung der Schlitzöffnungen sind als optische Strahlschwächungsvorrichtungen oder Vorrichtungen zur steuerbaren Veränderung der Schlit-

zweite bekannt. Derartige optische Strahlschwächungsvorrichtungen weisen allgemein ein Paar, d. h. zwei dünne Metallstreifen auf, die in einem Rahmen in enger Gleitberührung angeordnet sind, wobei ein gleichzeitiger Vorschub der Ranokanten der Metallstreifen

aufeinander zu eine Verkleinerung der Schlitzbreite bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Schlitzmitte in einer vorgegebenen geometrischen Lage erbringt. In derartigen Konstruktionen mit aneinander entlang gleitenden Metallstreifen kann die Reibung zwischen den Gleitflächen, falls sie zu groß wird, zu Verfcrmungen der den Schlitz bildenden Kanten der Metallstreifen führen. Außerdem können Unterschiede in der Reibung quer von einem Seitenrand zum anderen dazu führen, daß die Schlitzfläche größer als angezeigt oder gewünscht ist, indem die Schlitzkanten eine Trapezform statt eine Rechteck- oder Quadratform annehmen. Außerdem tritt bei den bekannten Vorrichtungen bei Umkehr der Bewegungsrichtung der aneinander gleitenden Streifen eine vollständige Umkehr der Kräfte-Verhältnisse von einer Zug- zu einer Schubrichtung oder umgekehrt auf. Bei einer derartigen Richtungsumkehr treten auch Erscheinungen wie toter Gang oder Spiel zwischen den Gleitflächen des Metallstreifens auf und führen ebenfalls zu Problemen.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung einer optischen Strahlschwächungsvorrichtung für einen Strahlu ^energieanalysator zugrunde, bei dem Reibungseffekte und toter Gang und die dadurch bedingten, vorstehend erwähnten Schwierigkeiten weitestgehend verringert sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, daß auf der der Antriebswelle gegenüberliegenden Seite des Fen-

sters eine parallel zu der Antriebswelle im Rahmen gelagerte weitere Welle vorgesehen ist, daß der Materialstreifen in Form einer endlosen Schleife um die beiden Wellen herumgeführt ist und in den beiden zwischen den beiden Wellen liegenden Abschnitten jeweils eine öffnung aufweist, die zur Bildung des Spaltes durch Verdrehung der Antriebswelle vor dem Fenster miteinander zur Überlappung bringbar sind und daß die Führung derart ausgebildet ist, daß die beiden Abschnitte des Materialstreifens im Bereich des Fensters miteinander in Gleitberührung gehahen sind.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

F i g. 1 in perspektivischer Ansicht eine optische Strahlschwächungsvorrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine vergrößerte, schemalische Schnittansich! durch die Schlitzweiteneinstellvorrichtung der optischen Strahlschwächungsanordnung nach dem Stand der Technik aus Fig. 1, mit Blickrichtung von links in Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einer optischen Strahlschwächungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.4 in schematischer Vorderansicht den in der Strahlschwächungsvorrichtung aus F i g. 3 zur veränderlichen Schlit/weiteneinstellung verwendeten Metall streifen,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht des Streifens aus Fig.4 zur Veranschaul'chung der Wellen und Führungsrollen, auf welchen der Streifen geführt ist.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist eine optische Strahlschwächungsvorrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt; diese weist einen Rahmen 10 mit einer daran angebrachten Vorrichtung 12 zur veränderlichen Schlitzbreiteneinstellung auf. Die Vorrichtung 12 weist eine Welle 14, ein zweiteiliges Gehäuse: 16, 18 sowie einen mittels einer Befestigungsvorrichtung 22 an der Welle 14 befestigten Metallstreifen 20 auf. Die Befestigung der Vorrichtung 12 auf dem Rahmen 10 erfolgt mittels der Welle 14, welche sich durch in Flansche 26 und 28 eingesetzte Lager 24 erstreckt und so den oberen Teil der Vorrichtung 12 halten·, der untere Teil der Vorrichtung 12 ist mittels einer Klemmvorrichtung und Schraube 32 an einer H;ilterungüstange 30 befestigt.

Die Vorrichtung 12 zur veränderlichen Schlitzweiteneinstellung besteht aus den zwei im wesent'ichen gleichartigen und miteinander zusammenwirkenden Gehäuseteilen 16 und 18; das Gehäuse weist eine Fensteröffnung 34 auf, die etwas größer als die maximale Öffnung des Schlitzes 36 ist. Am oberen Ende sind die Gehäuseteile 16 und 18 vergrößert ausgebildet und mit einer zweiten öffnung 38 zur Aufnahme des Wellenaggregats mit der Welle 14 versehen. Die beiden Gehäuseteile 16 und 18 sind an ihren gegenüberliegenden Enden mittels Federclips 40, 42 verbunden, welche <,o die Teile in dicht sitzender Verbindung halten.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 12 in vergrößerter Schnittansicht unter Fortlassung einiger "("eile zur besseren Beschreibung der Konstruktion und Wirkungsweise dargestellt. Die Welle 14 ist in einer Rolle (^ oder Walze 44 zur gleichzeitigen Drehung mit diesel befestigt; über die Rolle bzw. Walze 44 ist der mit einer öffnung 46 versehene Metallstreifen 20 geführt. Der Metallstreifen 20 ist mittels einer Befestigungsvorrichtung 22 über die Walze 44 geführt und an dieser befestigt, derart, daß ungleich lange Schenkel 48 und 50 des Metallstreifens gebildet werden. Der Schenkel 48 enthält die öffnung 46 und bildet den langen Schenke! des Streifens im Gegensatz zu dem kurzen Schenkel 50. Die Innenwandungen der Gehäuseteile 16 und 18 sind zur Bildung einer Führung 52 ausgebildet, deren Weite etwas größer als die Summe der Dicken des kurzen Schenkels 50 und des langen Schenkels 48 ist, derart, daß die einander zugewandten Innenflächen der Schenkel 50 und 48 in gegenseitiger Gleitberührung gehalten werden. Die Welle 14 ist mit einer (nicht dargestellten) Antriebsvorrichtung versehen; allgemein weist die Antriebsvorrichtung einen in entgegengesetzte Richtungen umsteuerbaren Motor mit einer geeigneten Untersetzung auf, um eine Verdrehung der Welle 14 um einen begrenzten Winkel zu ermöglichen. Bei der in F i g. 2 gezeigten Blickrichtung auf die Welle 14 wandert bei einer Drehung der Walze 44 im Uhrzeigersinn der lange Schenkel 48 des Streifens 20 abwärts oder wird nach unten in die Führung 52 »gestoßen« bzw. »geschoben«, während der kurze Schenkel 50 nach oben wandert oder in den oberen Teil der Führung 52 »gezogen« wird, mit dem Ergebnis, daß mehr Licht aus dem durch den Pfeil angedeuteten Lichtbündel durch die Öffnung 46 hindurchtreten kann. Umgekehrt erfolgt zur Verringerung der durch die Öffnung 46 tretenden Lichtmenge die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch der kurze Schenkel 50 abwärts »gestoßen« bzw. »geschoben« und der lange Schenke! 48 nach oben »gezogen« wird. Um einen wohl definierten Schlitz ohne durch die Schlitzöffnung hervorgerufene Verwerfungen oder Abberationen zu gewährleisten, ist in derartigen Vorrichtungen der Metallstreifen 20 gewöhnlich sehr dünn ausgebildet. Daher kann jegliche auftretende Reibung oder lote Gang zu Fehlern in der Weite der Schlitzöffnung und damit schließlich zu falschen Meßergebnissen führen.

An Hand der F i g. 3 bis 5 wird nunmehr die Ausbildung der optischen Strahlschwächungsvorrichtung gemäß der Erfindung im einzelnen beschrieben. Die Schwächungsvorrichtung weist einen Rahmen 56 mit dazu senkrecht verlaufenden Flanschen 58 und 60 auf. Die Flanschteile 58 und 60 sind insgesamt parallel zueinander; im Bereich zwischen den Flanschteilen 58 und 60 ist in dem Rahmen 56 eine Fensteröffnung 62 vorgesehen, durch welche die Strahlungsenergie oder das Lichtbündel hindurchtritt. Zwischen den Flanschen 58 und 60 ist ein erstes Wellenaggregat 64 und ein zweites Wellenaggregat 66 angeordnet; die beiden Wellenaggregate liegen im wesentlichen parallel zueinander zu beiden Seiten des Fensters 62. Das obere Wellenaggregat 64 weist eine die Welle 68 umgebende Rolle 86 auf; die Welle 68 ist mittels in Öffnungen im oberen Teil der Flansche 58 und 60 eingesetzten Lagern 70 drehbar gelagert. An ihrem freien Ende ist die Welle 68 mit einer Seilscheibe 72 versehen, welche mittels eines Seil- oder Kabelzuges /4 von dem Abtriebsrad 76 eines Antriebsmolors 78 angetrieben wird. Die Seilscheibe 72 ist auch mit Anschlägen 80 bzw. 82 in Form von an der Fläche der Scheibe 72 rechtwinklig nach außen überstehenden Laschen versehen. Die Anschlüge &ö und 82 sind so angeordnet, daß sie die äußere Begrenzung der Verdrehung der Welle 68 bilden und mit einem am Rahmen 56 befestigten stationären Vorsprung 84 zusammenwirken. Im wesentlichen definieren die Anschläge 80 bzw. 82 die voll

geschlossene bzw. die voll geöffnete Schützstellung.

An der Rolle 86 des oberen Wellenaggregats 64 ist ein Metallband oder -streifen 88 befestigt, das undurchsichtig und im wesentlichen undehnbar ist; der (nur teilweise dargestellte) Streifen 88 ist mit seinen freien Enden mittels einer Befestigungsvorrichtung 90 an der Walze bzw. Rolle 86 befestigt. An einer Stelle im Bereich zwischen dem oberen Wellenaggregat 64 und dem Fenster 62 ist zwischen den Flanschen 58 und 60 ein erstes Paar paralleler Führungsrollen 92 und 94 angeordnet; entsprechend ist ein zweites Paar Führungsrollen 96 und 98 zwischen dem Fenster 62 und dem unteren Wellenaggregat 66 angeordnet.

Wie in Fig.5 dargestellt, erstreckt sich der Streifen 88 von der Walze 86 zwischen den Führungswalzen 92 und 94 und den Führungswalzen % und 98 hindurch über eine untere Rolle bzw. Walze 100, welche Teil des unteren Wellenaggregats 66 ist, sodann von hier wieder nach oben zwischen den Führungswalzen % und 98 und zwischen den Führungswalzen 92 und 94 hindurch; die freien Enden sind gemeinsam an der Walze 86 durch die Befestigungsvorrichtung 90 befestigt, welche einen Block 91 und eine sich durch den Block hindurch in eine Gewindeöffnung in der Walze 86 erstreckende Schraube 93 aufweist. Wie ersichtlich, sind die Führungswalzen 92, 94 und die Führungswalzen 96 und 98 parallel zueinander angeordnet; der Abstand zwischen den Rollen jedes Rollenpaares ist im wesentlichen gleich der doppelten Dicke des Streifens 88, der im beschriebenen Ausführungsbeispiel zu einer kontinuierlichen, endlosen Schlaufe geformt ist. Durch die Verwendung der Walzen 92, 94. 96 und 98 wird die Reibung bei einem Entlanggleiten der gegenüberliegenden Teile des Metallbandes 88 aneinander weitgehend verringert.

Zur veränderbaren Einstellung der Spannung der Schlaufe ist die Rolle bzw. Walze 100 mit einer Nockenvorrichtung versehen, welche die Nockenwalze 102 (siehe Fig.3) aufweist, welche ein zwischen den Flanschen 58 und 60 drehbar gelagertes Teil darstellt, das über einen beträchtlichen Teil seiner Länge mit einer Ausnehmung zur Aufnahme der Walze 100 für Drehung innerhalb der Nockenwalze 102 versehen ist. Wie ersichtlich, ist die Achse der Welle 104, um welche sich die Walze 100 dreht, exzentrisch oder versetzt bezüglich der Drehachse der Nockenwalze 102 und bietet so eine Möglichkeit zur Verstellung des Abstandes zwischen den Achsen der Walzen 86 und 100.

Wie im einzelnen aus Fig.4 ersichtlich, ist der Metallstreifen 88 mit einem Paar öffnungen 105 und 106 von im wesentlichen gleicher Konfiguration und insgesamt quadratischer oder rechteckiger Form versehen. Die Öffnung 105 ist in dem mit der Führungsrollen 94 und 98 in Berührung stehenden Tei des Metallstreifen 88 vorgesehen und in F i g. 4 als vol ausgezogenes großes Quadrat dargestellt; die Öffnung 106 ist in der gegenüberliegenden Gleitfläche de: Metallstreifens 88 zwischen den (in F i g. 4 nich ersichtlichen) Führungsrollen 92 und 96 vorgesehen; di< Form dieser öffnung wird nach oben durch dk horizontal verlaufende voll ausgezogene Linie, welche

ίο die öffnung 105 durchschneidet, begrenzt und erstreck sich abwärts in den strichpunktiert gezeichneter Bereich. Auf diese Weise kommt der veränderliche Schlitz 108 für den Durchtritt des Lichtbündels 110 (vgl Fi g. 5) zustande. Die Konfiguration der öffnungen 1Oi und 106 ist ferner auch so, daß der Schlitz 108 zentriscr bezüglich des Fensters 62 im Rahmen 56 (vgl. Fig.3 liegt, wobei die Fläche des Fensters 62 wenigstens gleich groß oder etwas größer als die Gesamtfläche dei öffnung 105 oder der Öffnung 106 ist. Das Fenster 62 beeinflußt daher den Durchtritt des Lichtbündels durcr den Schlitz 108 nicht, und zwar unabhängig von dei jeweils gewähltem Größe des Schlitzes 108.

Im folgenden wird nun an Hand der F i g. 4 und 5 die Wirkungsweise der Vorrichtung mit veränderliche!

Schlitzweite beschrieben. Bei einer Drehung der Walze 86 im Uhrzeigersinn in Blickrichtung der F i g. 5 wanden der zwischen den Führungsrollen 94 und 98 befindliche Bereich des Metallstreifens 88 abwärts, während dei gegenüberliegende Metallstreifen zwischen den Führungswalzen 92 und % nach oben wandert, derart, daß die Größe des Schlitzes 108 bis auf eine Maximalöffnung zunimmt, welche bei Deckung der Öffnungen 105 und 106 erreicht und durch diese begrenzt wird. Umgekehri hat eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn eine

Verkleinerung der Weite des Schlitzes 108 bis zur voll geschlossenen Stellung zur Folge, in welcher die Oberkante der öffnung 106 mit der Unterkante der öffnung 105 zusammenfällt oder etwas unterhalb dieser zu liegen kommt. Man erkennt, daß infolge der

Ausbildung der veränderlichen Schlitzanordnung mil einer kontinuierlichen endlosen Schleife und infolge der Einstellbarkeit der Spannung mittels Drehung der Nockenwalze 102 die Änderung der Kraftverhältnisse in dem Metallstreifen 88 zwischen einem Schub- und einem Zugzusland vermieden wird. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ergibt eine äußerst geringe Reibung zwischen den gegenüberliegenden aneinander gleitenden Flächen des Metallstreifens 88 und bei richtiger Einstellung der Spannung praktisch keinen

toten Gang und kein Spiel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Schwächung optischer Strahlung, mit einem Rahmen, der ein Fenster zum Durchtritt der optischen Strahlung aufweist, mit einer in dem Rahmen gehaltenen Spaltanordnung veränderlicher Spaltbreite, die einen undurchsichtigen Materialstreifen umfaßt, der mittels einer auf einer Seite des Fensters in dem Rahmen gelagerten Antriebswelle in einer Führung vor dem Fenster vorbeiführbar ist, an der Antriebswelle befestigt ist und mindestens von einer der Breite des Fensters entsprechenden Breite ist, und mit einer Antriebseinrichtung zur wahlweisen Verdrehung der Welle in einer der beiden Drehrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Antriebswelle (68) gegenüberliegenden Seite des Fensters (62) eine parallel zu der Antriebswelle (68) im Rahmen (56) gelagerte weitere Welle (100) vorgesehen ist, daß der Materialstreifen (88) in Form einer endlosen Schleife um die beiden Wellen (68, 100) herumgeführt ist und in den beiden zwischen den beiden Wellen liegenden Abschnitten jeweils eine Öffnung aufweist, die zur Bildung des Spalts (108) durch Verdrehung der Antriebswelle (68) vor dem Fenster (62) miteinander zur Überlappung bringbar sind und daß die Führung (92,94,96,98) derart ausgebildet ist, daß die beiden Abschnitte des Materialstreifens (88) im Bereich des Fensters (62) miteinander in Gleitberührung gehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (102) zu/ pinstellbaren Veränderung des Abstandes zwischen den Achsen der Antriebswelle (68) und der weiteren Welle (100).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Abstandes zwischen den Achsen der beiden Weilen eine in dem Rahmen (56) drehbar gelagerte Nockenwalze (102) mit einem axialen Ausschnitt aufweist, in welchem die weitere Welle (100) um eine zur Drehachse der Nockenwalze (102) parallel versetzte Achse (104) derart drehbar gelagert ist, daß durch eine Drehung der Nockenwalze (102) der Abstand zwischen den beiden Wellen (68, 100) veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung eine erste und eine zweite, jeweils auf einer der beiden Seiten des Fensters (62) parallel zu den beiden Wellen (68, 100) und zwischen diesen angeordnete Führungswalze (92 bzw. 96) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung eine der ersten Führungswalze (92) zugeordnete und in engem Abstand von dieser und parallel zu ihr angeordnete dritte Führungswalze (94) sowie eine der zweiten Führungswalze (96) zugeordnete und in engem Abstand von dieser und parallel zu ihr angeordnete vierte Führungswalze (98) aufweist, daß die jeweils einander zugeordneten Walzen (92, 94 bzw. 96, 98) an gegenüberliegenden Außenflächen des Materialstreifens (88) anliegen und der Abstand zwischen den jeweils einander zugeordneten Führungswalzen (92, 94 bzw. 96, 98) wenigstens gleich dem Zweifachen der Dicke des Materialstreifens (88) ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der undurchsichtige Materiaistreifen (88) aus Metall besteht.