DE2514191A1

DE2514191A1 - Lichtausgleichseinrichtung

Info

Publication number: DE2514191A1
Application number: DE19752514191
Authority: DE
Inventors: Jun Henry H Blau; Paul L Kebabian
Original assignee: ENVIRONMENTAL RES AND Technology
Current assignee: ENVIRONMENTAL RES AND Technology
Priority date: 1974-04-05
Filing date: 1975-04-01
Publication date: 1975-10-16
Also published as: GB1489805A; GB1489804A; JPS50137553A; FR2274937A1; NL7503848A; GB1489806A; FR2274937B1

Description

Lichtausgleichseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf optische Einrichtungen und insbesondere auf eine Lichtausgleichseinrichtung für Präzisionsoptiken, die eine Lichtquelle mit im wesentlichen gleichförmiger Lichtverteilung erfordern.

Zur Erzielung einer Wellenlängen-Filterung in optischen Präzisionsgeräten werden in vielen Fällen Interferenzfilter verwendet, weil die Bandpaßeigenschaften eines derartigen Filters sehr genau zugeschnitten werden können. Dies trifft insbesondere bei Geräten, wie z.B. vielen Arten von analytischen Spektrometern zu, die im Infrarotbereich arbeiten. Die Eigenschaften eines Interferenzfilters hängen von der Dicke der Filme ab, die das Filter bilden und diese Eigenschaften ändern sich wenn sich der Einfallwinkel des Lichtes ändert. Die Abhängigkeit der Bandpaßeigenschaften von dem Einfallswinkel des Lichtes ergibt sich weitgehend auf Grund der Änderungen der optischen WegHnge durch jede Schicht des Filmes bei einer Änderung d=s Einfallwinkels, Daher besteht bei mäßigen Abweichungen des Einfallswinkels von der Senkrechten die Wirkung darin, daß die Spektraleigenschaften des Filters in Richtung auf kürzere Wellenlängen hin verschoben werden. Obwohl Interferenzfilter

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grundsätzlich wünschenswert sind, kann diese Abhängigkeit der Bandpaßeigenschaften von dem Einfallswinkel des Lichts die genaue für ein optisches System erforderliche Punktion schwerwiegend beeinträchtigen oder verschlechtern.

Beispielsweise können bei Korrelationsspektrometern von der Art, wie sie in der US-Patentschrift 3 723 7J51 beschrieben ist, oder bei Spektrometern mit Strahlteilern wie sie in der US-Patentschrift 3 488 491 beschrieben sind, die Systeme entweder eine Weitwintel-Lichtquelle als primären Eingang umfassen oder sie können eine sekundäre Lichtquelle als Eichquelle umfassen. In jedem Fall trifft das Licht von entweder den verschiedenen Quellaioder von den verschiedenen Punkten einer einzigen Quelle auf ein Interferenzfilter in der optischen Kette unter unterschiedlichen Winkeln auf. Die Durchlässigkeit und Weiterleitung durch das Filter ändert sich dann entsprechend der Quelle oder der Position der Punkte auf einer Quelle, je nachdem. Bei einem Spektrometer, das auf dem gleichzeitigen Gleichgewicht des entlang getrennter absorbierender und nicht absorbierender (oder Bezugs-)Pfade weitergeleiteten Lichts zu jeweiligen Detektoren beruht oder das auf dem Gleichgewicht zwischen der aufeinanderfolgenden Weiterleitung von Licht durch absorbierende und Bezugspfade zu einem einzigen Detektor beruht, beeinträchtigen Änderungen in dem Verhältnis der ermittelten Intensitäten auf Grund von Durchlässigkeitsänderungen in dem Eingangsfilter die Genauigkeit der mit dem Spektrophotometer durchgeführten Analyse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtausgleichseinrichtung der eingangs genannten Art als optisches Eingangssystem für ein Filter mit Bandpaßeigenschaften, die von dem Einfallswinkel des Eingangslichtes abhängen, zu schaffen, die das Filter gegenüber Änderungen des Einfallswinkels des Lichtes in das optische System relativ unempfindlich macht.- Insbesondere soll eine spektrophotometrische Einrichtung geschaffen werden, die ein Interferenzfilter verwendet und die im wesentlichen gegenüber den Winkeleigenschaften der Bingangsstrahlung an die '

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Einrichtung unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die den Innenaufbau einer Ausführungsform der Lichtausgleichseinrichtung zeigt;

Fig. 2 eine teilweise weggebrochen dargestellte perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Lichtausgleichseinrichtung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Elementes, das in einer weiteren Ausführungsform der Lichtausgleichseinriohtung zweckmäßig ist;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Lichtausgleichseinrichtung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Korrelationsspektrometers unter Verwendung der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein teilweise in Blockform dargestelltes Schema, das die Prinzipien einer Ausführungsform der Lichtausgleichseinrichtung zeigt;

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Pig. 7 eine perspektivische teilweise weggebrochen dargestellte Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform einer Lichtausgleichseinrichtung nach Pig. I.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Verwendung zweier optischer Einrichtungen oder Elemente in Aufeinanderfolge als ein Eingang für ein Interferenzfilter gelöst. Hierbei stellt die erste optische Einrichtung, die bevorzugt als Lichtausgleichseinrichtung bezeichnet wird, sicher, daß Jeder Punkt oder jedes Flächenelement seiner Ausgangsöffnung im wesentlichen die gleiche Emissionsintensität wie jeder andere Punkt aufweist, und zwar unabhängig von der Winkelbreite der Quelle oder sogar unabhängig von der Anzahl von Quellen, die die Eingangsstrahlung an die Eingangsöffnung der Einrichtung liefern, Dies heißt mit anderen Worten, daß unabhängig von der Art der Verteilung des Eingangslichtes an die Einrichtung die gesamte Ausgangsöffnung der Lichtausgleichseinrichtung eine einzige gleichförmige Intensität aufweist, die im wesentlichen die mittlere Intensität der gesamten Eingangsstrahlung ist. In der Nähe der Ausgangsöffnung der Lichtausgleichseinrichtung ist ein Kollimator angeordnet und die Ausgangsöffnung der Lichtausgleichseinrichtung ist von dem Kollimator durch die-Brennweite des letzterei getrennt. Der Ausgang des Kollimators liefert den Eingangsstrahl an das Interferenzfilter. Wie dies welter unten noch näher erläutert wird, ist der bisher beschriebene Gesamtaufbau gegenüber Änderungen der winkelmäßigen und räumlichen Intensität des Eingangslichtes an das System relativ unempfindlich.

Das erfindungsgemäße Spektrometer schließt die vorstehend genannten drei Elemente, nämlich die LichtausgMchseinrichtung, den Kollimator und das Filter als ein Eingang für einen Strahlteiler ein. Allgemein umfaßt die Lichtausgleichseinrichtung ein optisches System mit einer Eingangsöffnung, einer Ausgangsöffnung und Einrichtungen zum Ausgleich der Verteilung der Lichtenergie über die gesamte Ausgangsöffnung.

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Die Eingangs- und Ausgangsöffnungen weisen nicht notwendigerweise die gleiche Größe oder Form auf, doch sind sie für die meisten praktischen Anwendungsfälle gleich. Bei einer idealen Liohtausgleichseinrichtung würde der Leistungsfluß der Strahlung, die irgendeinen kleinen Bereich der Fläche der Ausgangsöffnung verläßt, gleich dem Leistungsfluß von irgendeinem anderen derartigen kleinen Bereich der Ausgangsöffnung sein. In einer praktischen Lichtausgleichseinrichtung müssen diese Bereiche nicht unendlich klein sein und die Formier Ausgangsöffnung kann begrenzt sein. Beispielsweise könnte eine Lichtausgleichseinrichtung vorgeschrieben werden, die eine kreisrunde Ausgangsöffnung aufweist, wobei die interessierenden Bereiche der Ausgangsöffnung alle konzentrische Ringe mit gleicher Fläche sein könnten. Der Leistungsfluß durch jeden konzentrischen ringförmigen Bereich müßte dann im wesentlichen gleich dem Leistungsfluß durch irgendeinen anderen derartigen Bereich sein.

Eine ideale Lichtausgleichseinrichtung sollte unabhängig von der Richtung, aus der Licht in ihrer Eingangsöffnung eintritt, arbeiten, doch bei einer praktisch ausgeführten Lichtausgleichseinrichtung ist dies nicht unbedingt erforderlich. Eine Lichtausgleichseinrichtung kann annehmbare Eigenschaften aufweisen, selbst wenn bestimmte Richtungen des einfallenden Lichts gegebenjsind, für die die Lichtausgleichseinrichtungen nicht arbeiten, wobei es möglich ist, in einfacher Weise Licht abzusperren, das in die EingangsÖffnung aus diesen Richtungen eintreten würde, ohne daß hierdurch eine unannehmbare Verringerung des gesamten Lichtenergiedurchganges hervorgerufen würde.

Eine Ausführungsform der Lichtausgleichseinrichtung ist aus einem langgestreckten lichtdurchlässigen Element gebildet, das eine Eingangs- und eine Ausgangsöffnung aufweist und dessen Inneres so aufgebaut ist, daß es eine fortschreitend größere Anzahl von diskreten lichtübertragenden Pfaden zwischen der Eingangs- und der Ausgangsöffnung ergibt. Um eine im wesentlichen gleichförmige Lichtverteilung am Ende aller dieser Pfade

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an der gemeinsamen Ausgangsöffnung hervorzurufen, ist zumindest ein Teil jedes Pfades "und i Gh t" d.h. er kann Licht von einem oder mehreren benachbarten Teilen empfangen und an diese weiterleiten. Entsprechend ist typischerweise die Eingangsöffnung der Lichtausgleichseinrichtung in zwei Lichtpfade mit im wesentlichen gleicher Querschnittsfläche unterteilt, die eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen. Überfeinen vorgegebenen Abstand ist diese Grenzfläche durchlässig, wobei sie vorzugsweise ungefähr 50 % durchlässig und 50 % reflektierend ist. Über die übrige Strecke des Abstandes zwischen der Eingangs- und der Ausgangsöffnung ermöglicht die Grenzfläche keine Übertragung oder ein Nebensprechen zwischen den lichtdurchlässigen Pfaden auf jeder Seite, so daß sie vollständig reflektierend ist. In gleicher Weise kann jeder der ursprünglich lichtweiterleitenden Pfade in kleinere und kleinere lichtdurchlässige Kanäle unterteilt sein, die charakteristischerweise jeweils eine teildurchlässige Grenzfläche mit einem benachbarten Kanal in der Nähe des Beginns des lichtdurchlässigen Pfades und eine lichtundurchdringliche (vorzugsweise reflektierende) Grenzfläche gegen das Ende des Pfades aufweisen. Alle Außenoberflächen der Lichtausgleichseinrichtung sind vollständig reflektierend, um eine absorbierende Dämpfung und andere Leistungsverluste so weit wie möglich zu verringern.

Eine Ausführungsform der Lichtausgleichseinrichtung ist insbesondere in Fig. 1 gezeigt und umfaßt typischerweise ein langgestrecktes Volumen 20, das aus aufeinanderfolgenden Abschnitten 22 und 24 aus lichtdurchlässigem Material gebildet ist. Der hier verwendete Ausdruck "Licht" soll gegebenenfalls ultraviolettes und infrarotes Licht sowie sichtbare Strahlung umfassen. Daher ist beispielsweise das lichtdurchlässige Material der Abschnitte 22 und 24 typischerweise aus Glas oder klarem ein hohes Molekülgewicht aufweisendem Polymer im Fall der sichtbaren Strahlung oder aus Alkali-Haliden für Infrarotstrahlung und ähnliches und es kann unter Berücksichtigung der Probleme der Halterung re-

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flektierender Oberflächen und des Einschlusses des lichtdurchlässigen Materials aus einer oder mehreren Flüssigkeiten bestehen. Wenn die reflektierenden Oberflächen selbsttragend sind, können die lichtdurchlässigen Teile sogar aus Vakuum bestehen, so daß eine Lichtausgleichseinrichtung geschaffen wird, die in Spektralbereichen brauchbar ist, in denen transparente Materialien nicht ohne weiteres zur Verfügung stehen. Jeder der Abschnitte 22 und 24 kann als Vielzahl von ebenen lichtdurchlässigen Platten mit im wesentlichen parallelen ebenen Grenzflächen aufgefaßt (und tatsächlich so aufgebaut) sein.

So kann beispielsweise angenommen werden, daß eine Ebene A-A gegeben ist, die sich von einer transparenten Endwand oder Eingangsöffnung 26 des Abschnittes 22 aus erstreckt, so daß die letztere in im wesentlichen gleicheHälften oder Ubertragungs-

"" β unterteilt ist, um eine teilweise verbindende Grenzfläche zwisohen den beiden Kanälen zu bilden. In der Ebene A-A erstrecken sich im wesentlichen quer zur allgemeinen Richtung des in die öffnung 26 eintretenden Lichts eine Anzahl von mit Abstand angeordneten reflektierenden Elementen oder Streifen 28 und 30 (von denen aus Vereinfachungsgründen nur zwei gezeigt sind), so daß für eine Strecke d_1# die sich von der öffnung aus nach innen erstreckt, im wesentlichen eine Hälfte der Ebene A-A reflektierend ist während die andere Hälfte der Ebene A-A lichtdurchlässig ist. Die Streifen 28 und JO können in einfacher Weise durch mit Abstand angeordnete metallische Folienbandabsohnitte gebildet sein, die zwischen zwei lichtdurchlässigen Platten oder Stäben festgeklemmt sind oder sie können durch eine abgeschiedene Beschichtung oder ähnliches gebildet sein.

Alternativ kann außerdem ein kontinuierlicher Film,der typisoherweise aus einem halbreflektierenden und halb lichtdurchlässigen Dielektrikum besteht*,hergestellt werden. Es ist jedoch auch irgendeine andere regelmäßige oder willkürliche Anordnung aus reflektierenden und lichtdurchlässigen Teilen (die selbst eine

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regelmäßige oder unregelmäßige Form und Größe aufweisen können) annehmbar, vorausgesetzt, daß eine derartige Anordnung in der Wirkung im Durchschnitt zur Hälfte lichtdurchlässig und zur anderen Hälfte reflektierend ist. Beginnend im Abstand d₁ von der Eingangsöffnung 26 und über den Übrigen Teil der Länge des Abschnittes 22 bis zur Ausgangsöffnung 32 schließt die Ebene A-A eine vollständig reflektierende Oberfläche Jl derart ein, daß im wesentlichen die gesamte an der Ausgangsöffnung 32 auftretende Strahlung in zwei Teile unterteilt ist. An der Stelle d₁ sind jedoch die beiden durch die Unterteilungsebene A-A gebildeten Hälften des Abschnittes 22 ihrerseits entlang der Ebenen B-B und C-C halbiert, wobei sich diese Ebenen vorzugsweise parallel zur Ebene A-A erstrecken, so daß die ursprünglichen Übertragungskanäle jeweils in ein entsprechendes Paar von kleineren Ubertragungskanälen unterteilt werden.

Pur eine Strecke dg vom Ende des Abstandes d, ist jede der Ebenen B-B und C-C zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig und zwar auf Grund von mit Abstand angeordneten reflektierenden Teilen oder Streifen, wie z.B. 34, 36, 38 und 40. Auch in diesem Fall ist die Anzahl, Größe und Anordnung der reflektierenden in jeder Ebene verwendeten Teile beliebig. Vom Ende des Abstandes dg an bis zur Ausgangsöffnung 32 sind die Ebenen B-B und C-C durch vollständig reflektierende Teile 39 bzw. 41 gebildet.

Somit ist zu erkennen, daß die Ebenen A-A, B-B und C-C den Abschnitt 22 innerhalb des Abstandes dg in viet Kanäle und damit das gesamte durch den Abschnitt 22 hindurchgelangende Licht in vier unterschiedliche Teile unterteilen. Jeder dieser letzteren Kanäle wird wiederum durch jeweilige Ebenen D-D, E-E, F-F und G-G halbiert, die sich parallel zur Ebene A-A erstreoken und die jeweils für einen Abstand d, zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig sind, weil sie eine Anzahl von re-

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flektierenden Streifen, wie z.B. 42, 44 usw. aufweisen, die sich quer über den Abschnitt 22 von einer Seite zur anderen dieses Abschnittes erstrecken. Die Unterteilung der Kanäle in Hälften kann bis ins Unendliche fortgesetzt werden.

Es ist zu erkennen, daß durch die beschriebene Anordnung und den Aufbau das an der Ausgangsöffnung 52 des Abschnittes 22 austretende Licht in zumindest η-Teile unterteilt ist, wobei (n-1) die Anzahl der Unterteilungsebenen ist und wobei η eine Potenz von 2 gleich oder größer als 2 ist. Die Tatsache, daß jede der Ebenen für eine gewisse Anfangsstrecke teildurchlässig ist, weil sie zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig ist, führt dazu, daß in die Eingangsöffnung 26 eintretendes Licht gleichmäßig durch jede derartige Ebene unterteilt wird. Damit ist zu erkennen, daß in guter Annäherung die Querschnittsfläche der Ausgangsöffnung 52 in η Flächenelemente unterteilt ist, in denen jeweils angenähert ein Bruchteil des gesamten Eingangslichtes verteilt ist, d.h. l/n. Um die Übertragung des Lichtes von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung 52 mit optimaler Unterteilung möglichst groß zu gestalten, ist die äußere Oberfläche des Abschnittes 22 mit Ausnahme der Eingangsund Ausgangsöffnungen vorzugsweise ebenfalls mit einer reflektierenden Oberfläche bedeckt. Es ist verständlich, daß die angenäherte Unterteilung des Lichtes mehr und mehr genau wird, wenn η größer wird.

In manchen Fällen ist ein Lichtausgleich entlang einer einzigen Richtung wie sie beispielsweise durch den Abschnitt 22 erzielt wird, ausreichend. Wenn ein Lidatausgleich entlang zweier Richtungen erforderlich ist, kann auf den Abschnitt 22 ein ähnlicher Abschnitt 24 folgen. Direkt mit der Ausgangsöffnung 52 ist in diesem Fall ein zweiter Abschnitt 24 gekoppelt (von dem nur ein Teil gezeigt ist) der typischerweise eine weitere Einheit ist, die identisch zum Abschnitt 22 ist und eine erste Ebene H-H aufweist, die über eine Strecke d^ in zur Hälfte reflektierende

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und zur Hälfte lichtdurchlässige Oberflächen unterteilt ist und die zweite Ebenen J-J und K-K aufweist, die den Ebenen B-B und C-C des Abschnittes 22 entsprechen, usw. Die Eingangsöffnung 50 des Abschnitts 24, die der Eingangsöffnung 26 des Abschnittes 22 entspricht, ist direkt mit der Ausgangsöffnung 32 gekoppelt, und zwar vorzugsweise so, daß kein Lichtverlust auftritt, wobei sich die Ebene H-H entlang einer Linie erstreckt, die mit der Ebene A-A gemeinsam ist, wobei die Ebene H-H jedoch um einen Winkel von mehr als 0° und weniger als l80° (vorzugsweise 90°) gegenüber der Ebene A-A gedreht ist.

Es ist verständlich, daß in die Liehtausgleichseinrichtung nahezu parallel zu den Ebenen des Abschnittes 22 eintretende Strahlung nicht ausgeglichen wird. In den meisten Fällen besteht eine annehmbare Lösung für dieses Problem einfach darin, daß verhindert wird, daß Licht zu nahe an einer Parallelen zu den Ebenen der Liehtausgleichseinrichtung eintritt, beispielsweise durch Drehen der Lichtausgleiehseinrichtung um einen geeigneten Winkel gegenüber der Lichtquelle. Bei Anwendungen, bei denen es kritisch ist, den Bereich der Einfallwinkel der Eingangsstrahlung, für die die Liehtausgleichseinrichtung nicht arbeitet, so weit wie möglich zu verringern, kann auf die zwei Abschnitte 22 und ein dritter (nicht gezeigter) Abschnitt folgen, dessen Ebenen unter 45 zu den Ebenen beider Abschnitte 22 und 24 angeordnet ist. Alternativ können zwei Abschnitte wie z.B. 22 verwendet werden, die in der in Pig. 7 gezeigten Form miteinander gekoppelt sind, so daß die Ebenen des einen Abschnittes einen festen V-förmigen Winkel gegenüber dem anderen Abschnitt bilden, typischerweise einen flachen Winkel wie z.B. I7O⁰. Um eine feste Weglänge sicherzustellen, ist ein Verbindungsabschnitt 51 vorgesehen, in dem alle Übertragungskanäle wie z.B. 52 voneinander durch vollständig reflektierende Oberflächen 53 getrennt sind, die keinen Lichtübergang zwischen den Kanälen ermöglichen, wobei der Verbindungsabschnitt den Ausgang eines Abschnittes z.B. mit dem Eingang des anderen Abschnittes wie z.B. 24 koppelt.

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In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform einer Lichtausgleichseinrichtung gezeigt, die die Form einer langgestreckten Anordnung 52 aus einer Anzahl von gestapelten Elementen, wie z.B. 54, 55,56 usw. aufweist. Es ist verständlich, daß die Scheiben, von denen die Scheibe 54 als Beispiel beschrieben wird, nicht notwendigerweise kreisförmige Querschnitte aufweisen müssen und daß die Querschnittsform weitgehend beliebig ist. Die Scheibe 54 weist zwei im wesentlichen ebene ^Stirnflächen auf, von denen lediglich eine, nämlich die Stirnfläche 58 gezeigt ist. Diese beiden ebenen Stirnflächen sind mit einer lichtdiffusierenden oder streuenden Oberfläche versehen, beispielsweise durch eine geschliffene oder sandgestrahlte Endbearbeitung. Die Oberfläche 54 ist aus einem für ein gewünschtes Band von Wellenlängen durchlässigem Material gebildet und kann daher aus glasartigen Materialien, Kristallen oder ähnlichem hen. Die äußere zylindrische Oberfläche der Anordnung ist vorzugsweise mit einem (weggebrochen dargestellten) Material 60 bedeckt, das für die Wellenlängen, die das transparente Material der Scheiben weiterleitet, hochreflektierend ist. Die ebenen Oberflächen benachbarter Scheiben stehen vorzugsweise miteinander in Berührung.

In ein Ende der Anordnung 52 wie z.B. in die Stirnfläche 58 eintretendes Licht wird durch die gesamte Anordnung zum entgegengesetzten Ende übertragen und wird an jeder Scheibenoberfläche gestreut. Ein Lichtaustritt durch den zylindrischen Umfang der Anordnung wird durch die Verwendung der Beschichtung aus dem Material 60 so weit wie möglich verringert. Wie gleichförmig die Anordnung nach Flg. 2 die Intensität des Lichts über Ihre Ausgangsöffnung wie z.B. am Ende 62 verteilt, hängt von der Anzahl der streuenden Oberflächen ab, die zwischen der Ausgangsöffnung 62 und der Eingangsstirnfläche 58 angeordnet sind. Weil jedoch ein Teil des durch die Stirnfläche 58 eintretenden Lichts zurückgestreut wird, kann die Ausführungsform der Lichtausgleichs

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einrichtung nach Fig. 2 nicht mit einem Übertragungswirkungsgrad arbeiten, der dem der AusfUhrungsform nach Pig. I nahekommen würde.

In einer abgeänderten Ausführungsform der Fig. 2, die insbesondere zum Ausgleich der Verteilung eines Infrarot-Eingangsstrahls erg g isjne t

yist, und die in gewissem Maße die natürlichen Streuverluste verringert, werden die Scheiben durch Pressen einer gemischten Salzprobe, wie z.B. aus KBr und CsI gebildet. Die Salze befinden sich zu Anfang in Pulverform und zur Erzielung einer optimalen Durchmischung sollten die Pulverteilchen einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 100yU aufweisen. Ein Würfel aus diesem gemischten Material ergibt eine Streuung weil die beiden Salze geringfügig unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, und die Größe der erzielten Streuung kann durch das Verhältnis der in eine Scheibe gepreßten Salze gesteuert werden. Das Matrixmaterial kann entweder einen höheren oder niedrigeren Brechungsindex aufweisen als das zweite Material. Lichtausgleichseinrichtungen können durch eine Vielzahlen Abschnitten gebildet werden, die nicht notwendigerweise alle die gleichen Streueigenschaften aufweisen und die entweder in direkter Berührung miteinander stehen oder die voneinander verschiedene geeignete Abstände aufweisen, zwischen denen lichtleitende Einrichtungen, wie z.B. Lichtleiter angeordnet sind.

Alternativ können Scheiben oder längere Stäbe aus streuendem Material aus gemischten Salzproben hergestellt werden, die durch Erhitzen unter Druck bis zu einer Temperatur von einigen 100⁰C unter den Schmalzpunkt der Salze und nachfolgendes Abkühlen zu einem festen Körper geformt werden. Durch Ändern der Zeit, über die die Mischung in der NKhe des Schmelzpunktes gehalten wird, tritt eine kontrollierte teilweise Lösung eines Bestandteils in dem anderen auf. Hierdurch wird eine sich langsam variierende . Änderung oder ein Gradient des Brechungsindexes an den Grenzflächen zwischen den Bestandteilen hervorgerufen.

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Durch Steuern der Größe der streuenden Teilchen und des Brechungsindex-Gradienten kann ein Diffusor hergestellt werden, der überwigend in der Vorwärtsrichtung in einen relativ engen Strahlungskeil streut und der entsprechend eine hohe Durchgangsieistung aufweist. Mischungen von KBr und NaCL sind auf Grund ihrer ähnlichen Schmelzpunkte und Brechungsindizes für diesen Zweck gut geeignet, es ist jedoch eine Vielzahl von Materialpaarungen möglich.

Bei einer weiteren abgeänderten Ausfuhrungsform können die Scheiben nach Pig. 2 so gemischt werden, daß vollständig infrarotdurchlässige Scheiben oder Lichtleiter zwischen den streuenden Scheiben angeordnet sind.

Eine alternative AusfUhrungsform eines zylindrischen Elementes oder einer Scheibe wie z.B. 54, die in einer gestapelten Anordnung nach Fig. 2 zur Bildung einer Lichtausgleichseinrichtung brauchbar ist, ist in Fig. 5 gezeigt. Die Scheibe 54 nach Fig. J5 ist einfach eine lichtdurchlässiges Element aus infrarotdurchlässigem Material wie z.B. reinem KBr, das zumindest an einer ebenen Oberfläche 59 ein Brechungsmuster aufweist, wie zB. eine Vielzahl von kleinen Linsenelementen 60, die nach Art eines "Fliegenauges¹' angeordnet sind. Derartige Scheiben diffusieren mehr durch Brechung als durch Streuung und können eine wirkangsvolle Lichtausgleichseinriehtung bilden.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Infrarot-Lichtausgleichseinrichtungen ist es wünschenswert, daß die Außenorbeifläche für Infrarot-Reflexion verspiegelt ist, beispielsweise durch Beschichtung mit spiegelndem Aluminium. In einer speziellen bevorzugten Ausführungsform besteht das Besdichtungsmaterial 60 aus einer mehrlagigen Beschichtung, die aus einer inneren Schicht aus Aluminium gebildet ist, das auf einer Polyäthylen-Terephthalat-Folie aufgebracht ist, wobei diese gesamte Folie in einem wärmegeschrumpften Polymerschlauch eingeschlossen ist. Die Technik

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der Herstellung einer derartigen Lichtausgleichseinrichtung umfaßt in einfacher V/eise das Einwickeln eines ausgewählten Stapels von geeigneten Scheiben in die aluminisierte Folie, das Einschieben der eingewickelten Scheiben in den Warmeschrumpfschlauch und das leichte Erwärmen dieses SchrumpfSchlauches um den Schlauch aufzuschrumpfen, so daß die Aluminiumoberfläche fest um den Umfang der Lichtausgleichseinrichtung gepreßt wird, wobei gleichzeitig eine mechanische Verbindung erzielt wird, die alle Scheiben der Lichtausgleichseinrichtung in der richtigen Stellung hält.

Eine kontrollierte Streuung über ein gesamtes Volumen kann durch die Verwendung eines pulverförmigen infrarotdurchlässigen Materials erzielt werden, das in eine transparente Flüssigkeit eingebracht ist, die einen Brechungsindex aufweist, der geringfügig von dem des Pulvers in dem interessierenden Spektralbereich abweicht. Durch Steuern der Teilchengröße des Pulvers und durch geeignete Auswahl der Unterschiede in den Brechungsindizes können die Streueigenschaften der Mischung festgelegt werden. Beispielsweise kann ein System mit einer überwiegenden Vorwärtsstreuung in einen relativ engen Kegel erzeugt werden, so daß sich eine Lichtausgleichseinrichtung mit hoher Durchlaßleistung ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Lichtausgleichseinrichtung ist in Fig. 4 gezeigt, bei der ein Pulver-Flüssigkeits-System 62 in einem zylindrischen Rohr 6j mit hochreflektierenden Innenwänden 64 angeordnet 1st. Die Enden des Rohres sind mit Infrarotfenstern 66 abgeschlossen oder abgedichtet. Damit sichergestellt ist, daß keine Luftblasen vorhanden sind, ist eine Seitenöffnung 67 vorgesehen, über die überschüssige Flüssigkeit eingeführt werden kann.

Alternativ kann die Lichtausgleichseinrichtung nach Fig. 4 durch kurze Abschnitte einer Pulver-Flüssigkeit gebildet werden, zwischen denen Abschnitte angeordnet sind, die lediglich eine

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Flüssigkeit oder ein transparentes Gas enthalten. In allen Fällen ist der Pulver enthaltende Zellenabschnitt vorzugsweise so vollgepackt, daß sich kein Absetzen ergibt.

Für den Infrarotbereich können die in dem System 62 brauchbaren Flüssigkeiten CCK und 02Cl₂, sein, die Brechungsindizes im sichtbaren Bereich von 1,46 und 1,50 aufweisen, Indem System 62 verwendbare Pulver können BaF und KCl sein, die Brechungsindizes für sichtbares Licht von 1,47 und 1,50 aufweisen. Durch Mischen der beiden Flüssigkeiten kann fast jede gewünschte Brechungsindex-Anpassung in diesem schmalen Bereich erzielt werden. Es gibt natürlich andere Flüssigkeiten und Pulver, die andere Bereiche überdecken.

Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ist die erfindungsgemäße Licht-. · leicheeinrichtung insbesondere in einem streuungsfreien Kreuzkorrelations-Spektrometriesystem brauchbar, wie beispielsweise bei den Korrelationsspektrometem nach den vorstehend genannten US-Patentsehriften. Beispielsweise verwendet das Spektrometer nach Fig. 5 ein Schema, das ausführlich in der US-Patentschrift 3 723 73I beschrieben ist und das ein optisches Filter 70, vorzugsweise ein Interferenzfilter mit einem sehr schmalen Bandpaß aufweist, so daß ein Frequenzband innerhalb des Absorptionsbandes des Gases getrennt werden kann, das auf Grund der durch den Probenbereich 72 hindurchlaufenden Strahlung festgestellt werden soll.

Licht, das das Filter 72 durchlaufen hat, wird dann durch das Linsensystem 74 fokussiert und durchläuft dann abwechselnd und in schneller Folge jede einer Vielzahl von Zellen, die als eine Anordnung 76 gezeigt sind. Licht, das eine jeweilige Zelle der Anordnung 76 durchlaufen hat, wird in dem Strahlteiler 78 in zwei Strahlen unterteilt. Ein erster Strahl wird von einer Linse 80 auf einen Strahlungsenergiedetektor 82 wie z.B. ein infrarotempfindliches Bolometer gerichtet. Der andere Strahl

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wird durch eine Bezugszelle 84 hindurchgeleitet, die eine Gasmischung mit den gleichen Total- und Partialdrücken wie die Gasmischung in einer der Zellen der Anordnung J6 enthält. Durch die Zelle 84 übertragenes Licht wird dann durch die Linse 96 auf einen Strahlungsenergiedetektor 88 übertragen, der in der gleichen Weise wie der Detektor 82 dazu dient, auftreffende Strahlungsenergie in elektrische Signale umzuwandeln.

Es ist zu erkennen, daß bei der Einrichtung nach Fig. 5 eine Lichtausgleichseinrichtung 90, die irgendeine der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen aufweisen kann, in dem Weg der Strahlung angeordnet ist, die den Probenbereich 72 durchlaufen hat. Die Ausgangsöffnung 92 der Lichtausgleichseinrichtung 90 ist an der Brennebene eines Kollimationssystems wie z.B. der Linse 94 angeordnet und diese Linse 94 ist so angeordnet, daß ihr kollimierter Ausgang im wesentlichen senkrecht auf die Mittelebene des Interferenzfilters 70 auftrifft. Wenn die verwendete Lichtausgleichseinrichtung jedoch von der in Pig. I dargestellten Unterteilungsart ist, ist es wünschenswert, die Mitte der Übertragungslinse 74 abzusperren, so daß die die Lichtausgleichseinrichtung 90 auf gerader Linie durchlaufenden Strahlen nicht verwendet werden.

Das System nach Fig. 5 arbeitet im wesentlichen so, wie es in der oben erwähnten US^Patentschrift J5 725 731 beschrieben 1st, insoweit als die Folge der Teile vom Pilter 70 über die Anordnung 76 zu den Detektoren 80 und 88 betroffen ist. Die Verwendung der Lichtausgleichseinrichtung 90 und des Kollimators 9^ in Aufeinanderfolge vor dem Interferenzfilter 70 ergibt (Jedoch eine verringerte Empfindlichkeit des Systems gegenüber Änderungen in der Verteilung des EingangsIichts von dem Probenbereich 72. Für derartige Zwecke können andere Lichtausgleichseinrichtungen auch verwendet werden, jedoch mit schlechteren Ergebnissen als die vorstehend beschriebenen Lichtausgleichseinrichtungen. Beispielsweise kann ein Kaleidoskop verwendet werden, vorausgesetzt.

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daß die geradlinig durchgehenden Strahlen ebenfalls abgesperrt werden oder es kann ein verdrehter Lichtleiter gemäß der US-Patentschrift 3 752 561 oder gebogene Faseroptiken oder ähnliches verwendet werden.

Diese Unempfindlichkeit des Systems gegenüber Änderungen in der Winkellage und in der Intensität des Einganges kann anhand der Fig. 6 erläutert werden. Es sind zwei beispielhafte Lichtquellen als S, und Sp dargestellt, die unterschiedliche Strahlungsintensitäten aufweisen und die jeweils Eingangslichtstrahlen 96 und 98 mit unterschiedlichen jeweiligen Winkelausrichtungen liefern. Die Lichtstrahlen 96 und 98 treten in die Lichtausgleichseinrichtung 90 ein, die, wie dies weiter oben erläutert wurde, eine Ausgangsöffnungsfläche aufweist, von der jedes Flächenelement im wesentlichen die gleiche Lichtintensität wie jedes andere Flächenelement aufweist, und zwar unabhängig von den 'Verteilungseigenschaften des Eingangsstrahles der Lichtausgleichseinrichtung. Zwei derartige Flächenelemente sind als E, und Ep bezeichnet von denen das erstere auf der optischen Achse M-M der Kollimationslinse 94 liegt, während das letztere Flächenelement von der Achse entfernt liegt. Daher sind für die Quelle S, per Definition die Lichtintensitäten I_E1 und Lg₂, die jeweils bei E. und Ep geliefert werden, gleich. Weil E, auf der optischen Achse der Linse 94 liegt, wird Licht von E- nach Kollimation durch die Linse 94 i*¹ (als gepunktete Linien dargestellte) Strahlen projiziert, die parallel zur Achse M-M der Achse verlaufen. Die Linse 94 kollimiert außerdem Licht von E₂ und projiziert es in (als gestrichelte Linien dargestellte) Strahlen, die einen gewissen Winkel 0 mit der optischen Achse M-M bilden. Weil jedoch I_E1= Ig₂ ist, ist die durch das Filter bei 0 hindurchlaufende Energiemenge die gleiche als wenn 0=0 wäre. Diese Betrachtungen treffen in gleicher Weise für die Quelle S₂ zu (selbstverständlich mit der Ausnahme, daß die Energie I an irgendeinem Flächenelement am Ausgang der Liehtausgleichseinrichtung unterschiedliche Werte für S₁ und für S₂ aufweisen kann). Es kann dann ausgesagt werden, daß die gesamte über die

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Ausgangsöffnung der Lichtausgleichseinrichtung 90 emittierte
Energie genau die gleiche Konfiguration unabhängig von der Winkelmäßigen Verteilung und den Intensitätswerten des Eingangslichtes an die Lichtausgleichseinrichtung aufweist. Weil das Filter dann die gleiche Energieverteilung "sieht", obwohl die Energieamplitude unterschiedlich sein kann, ändert sich der Filterdurchlaßbereich auf Grund der Eingangswinkel und der Intensitätsverteilung des Eingangslichtes des Systems nicht. Das System arbeitet selbst dann, wenn die beiden Intensitäten nicht gleich sind,
vorausgesetzt, daß sie die gleiche Beziehung zu beiden Quellen
aufweisen. Für Lichtausgleichseinrichtungen, die eine Ausgangsintensitätsverteilung erzeugen, die unabhängig von der Verteilung des einfallenden Lichtes ist, ist diese Ausgangsintensitätsverteilung jedoch üblicherweise gleichförmig.

Patentanaprüehe;
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Claims

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Patentansprüche

Lichtausgleichseinrichtung zur Lieferung einer im wesentlichen gleichförmigen Lichtverteilung über eine Ausgangsöffnung, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Elementen (28, 30), die jeweils gegenüberliegende Oberflächen aufweisen und die in einem Stapel im wesentlichen entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, wobei alle Oberflächen mit Ausnahme der Endoberflächen des Stapels benachbart zu zumindest einer anderen Oberfläche eines weiteren der Elemente angeordnet sind, wobei die Endoberflächen (26, 52, 50) jeweils eine Eingangsöffnung (26, 50) bzw. die AusgangsÖffnung (32) bilden, und wobei zumindest eines der Elemente eine Vielzahl von lichtstreuenden Mittelpunkten ergibt, und einen innenreflektierenden überzug (53 Fig. 7) der über im wesentlichen die gesamte Außenoberfläche des Stapels mit Ausnahme der Endoberflächen angeordnet ist.
2. Lichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Elemente aus einer Vielzahl von sehr kleinen Teilchen in einer Matrix gebildet ist und daß die jeweiligen BrechungsIndizes der Teilchen und der Matrix unterschiedlich sind.
3· Lichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Matrix oder die Teilohen aus KBr bestehen, während die Teilchen oder die Matrix aus CsI bestehen.

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4. Lichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die Matrix oder die Teilchen aus KBr bestehen und daß die Teilchen oder die Matrix aus NaCl bestehen.
5. Lichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen den Brechungsindizes der Teilchen und der Matrix ein Gradient ist.
6. Lichtausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Elemente (54) eine Vielzahl von streuenden Mittelpunkten aufweist, die im wesentlichen gleichförmig über die Hauptmasse dieses Elementes verteilt sind.
7. Lichtausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Oberfläche (58) des zumindest einen Elementes (5^) eine diffundierende Oberfläche ist.
8. Lichtausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das iSumlndest eine Element (54) eine Vielzahl von brechenden Linsenelementen (58) aufweist, die entlang einer Oberfläche angeordnet sind, die quer zu der Achse verläuft.
9« Lichtausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Oberflächen (52, 50 - Fig. 1) miteinander in Berührung stehen,
10. Llchtausgleich&elnrichtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Oberflächen mit Abstand voneinander angeordnet sind.

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11. Lichtausgleichseinrichtung zur Lieferung einer im wesentlichen gleichförmigen Lichtverteilung innerhalb eines interessierenden Spektralbereiches über eine Ausgangsöffnung, gekennzeichnet durch eine Umschließung (63) mit für dieses Licht durchlässigen entgegengesetzten Enden (66), einer in der Umschließung angeordneten Plüssigkeitsmasse (62), die für dieses Licht durchlässig ist, eine Vielzahl von sehr kleinen Teilchen, die in der Flüssigkeit (62) verteilt sind und für das Licht durchlässig sind, wobei die Teilchen und die Flüssigkeit unterschiedliche Brechungsindizes für das Licht innerhalb des genannten Spektralbereiches aufweisen, und reflektierende Einrichtungen (64), die um die gesamte Außenfläche der Umschließung mit Ausnahme der entgegengesetzten Enden angeordnet sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer Lichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte der Mischung zweier unterschiedlicher pulverisierter kristalliner Materialien, die jeweils komprimierbar sind, um einen Körper zu bilden, der für ausgewählte Lichtwellenlängen durchlässig ist und die unterschiedliche Brechungsindizes für die ausgewählten Wellenlängen aufweisen, der Erhitzung der gemischten Materialien unter Druck bis auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt beider Materialien, des Haltens der gemischten Materialien auf dieser Temperatur bis ein Gradient des Brechungsindex zwischen benachbarten Teilchen mit unterschiedlichen Brechungsindizes hervorgerufen ist, der darauffolgenden Kühlung der gemischten Materialien unter die Erstarrungstemperatur unter Beibehaltung des Gradienten, und der Bedeckung der Außenoberflächen des Körpers mit Aus» nähme der beiden entgegengesetzten Enden mit einer reflektierenden Oberfläche.

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13. Verfahren zur Herstellung einer Liehtausgleichseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte der Auswahl eines pulverisierten kristallinen Materials, das komprimierbar ist, um einen Körper zu bilden, der für ausgewählte Lichtwellenlängen durchlässig ist, der Kompression der Materialien bis zu einem Punkt kurz vor der vollständigen Lichtdurchlässigkeit, so daß sich eine Vielzahl von lichtstreuenden Mittelpunkten über die Hauptmasse des Körpers ergibt, der Formung eines Stapels, in dem eine Vielzahl der Körper entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet ist und der Bedeckung der Außenoberflächen des Stapels mit Ausnahme der beiden axialen Enden.
14. Verfahren zur Herstellung einer Liehtausgleichseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte der Mischung zweier unterschiedlicher pulverförmiger kristalliner Materialien, die jeweils komprimierbar sind, um einen Körper zu bilden, der für ausgewählte Lichtwellenlängen transparent ist und die unterschiedliche BrechungsIndizes für diese ausgewählten Wellenlängen aufweisen, des Pressens der gemischten Materialien unter Druck zur Bildung eines einstückigen Körpers und des Bedeckens der Außenoberflächen des Körpers mit Ausnahme der beiden entgegengesetzten Enden mit einer reflektierenden Oberfläche.
15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien vor dem Pressen die Form von Teilchen mit einem Durchmesser im Bereich von 50 bis 100^a aufweisen.
16. Optisches System mit einer optischen Einrichtung, die eine Übertragungscharakteristik aufweist, die von dem Einfallswinkel der Eingangsstrahlung abhängt, gekennzeichnet durch optische Lichtausgleichseinrichtungen (90) zur Lieferung einer Strahlungsquelle für die Einrichtung, wobei

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die Lichtausgleichseinrichtung Eingangs- und Ausgangsöffnungen aufweist und Einrichtungen zur Verteilung der in die Eingangsöffnung eintretenden Strahlung derart einschließt, daß jedes Flächenelement der Ausgangsöffnung im wesentlichen die gleiche Emissionsintensität wie jedes andere derartige Flächenelement unabhängig von der Strahlungsverteilung aufweist, die in die Eingangsöffnung eintritt, und Einrichtungen (94) zur Kollimation der von der Ausgangsöffnung der Lichtausgleichseinrichtung ausgesandten Strahlung und zur Weiterleitung der kollimierten Strahlung an die optische Einrichtung.
17. Optisches System nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung ein Interferenzfilter (70) ist.
18. Optisches System nach Anspruch 16 oder 17* dadurch gekennzeichnet, daß die Kollimationseinrichtungen ein Linsensystem (94, 74) einschließen und daß die Lichtausgleichseinrichtung (90) mit der Ausgangsöffnung im wesentlichen an der Brennoberfläche des Linsensystems angeordnet ist.
19· Optisches System nach einem der Ansprüche l6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtausgleichseinrichtung (20) einen langgestreckten lichtdurchlässigen Körper aufweist, dessen Außenoberfläche (31) mit Ausnahme der Eingangs- und Ausgangsöffnungen (26, 32, 50) reflektierend ist, daß der Körper in einer Richtung, die sich zwischen den öffnungen erstreckt, in η Übertragungskanäle unterteilt ist, wobei η eine Potenz von 2 gleich oder größer als 2 1st, daß jeder Kanal Im wesentlichen identische üliertragungseigensohaften bezüglich des Lichtes aufweist und daß zumindest ein Teil der Grenzfläche zwischen benachbarten kanälen für dieses Licht im wesentlichen zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig ist.

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20. Optisches System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Lichtausgleichseinrichtung ein langgestrecktes Element mit einer Anzahl von im wesentlichen parallelen mit Abstand angeordneten Ebenen umfaßt, die sich entlang der Längsachse des Elementes zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangsende erstrecken, daß eine erste der Ebenen (A-A) so angeordnet ist, daß sie im wesentlichen das Element in ein erstes Paar von Übertragungskanälen unterteilt, die im wesentlichen die gleichen Lichtübertragungseigenschaften aufweisen, daß ein erster Teil der ersten Ebene sich von dem Eingangsende des Elementes bis zu einer ersten Stelle zwischen den Eingangsund Ausgangsenden erstreckt, daß zweite und dritte der Ebenen (B-B, C-C) so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen Jeden des ersten Paares von Kanälen in zusätzliche jeweils im wesentlichen identische Kanäle unterteilen, daß ein erster Teil jedes der zweiten und dritten Ebenen sich von der ersten Position zu einer zweiten Position zwischen der ersten Position und dem Ausgangsende erstreckt, daß zusätzliche Ebenen (P-J), E-E, P-F) jeweils aus einem ersten Teil und einem Übrigen Teil gebildet sind und so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen die identischen Kanäle jeweils in weitere Paare von im wesentlichen identischen Kanälen unterteilen, daß Jeder der ersten Teile der Ebenen für das senkrecht auf diese Ebenen auftreffende Licht im wesentlichen zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig 1st, während der übrige Teil aller Ebenen jeweils eine vollständig liohtreflektierende Oberfläche ist und daß alle Kanäle für das Licht im wesentlichen transparent sind.
21. Optischer titreuungsfreier Absorptionsanalysator mit einem Filter zur Weiterleitung von Strahlung In einem relativ schmalen Spektralbereich,der Absorptionslinien von interessie rendem Material einschließt, und mit einem Strahlungsdetektor«

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der in diesem Spektralbereich empfindlich ist, wobei der Analysator auf Strahlung anspricht, die durch den ein zu analysierendes Material enthaltenden Probenbereich hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß optische Einrichtungen (90) zur Lieferung einer Eingangsstrahlung an das Filter (70) vorgesehen sind, die Eingangsund Ausgangsöffnungen, Einrichtungen zur Verteilung der in die Eingangsöffnung von dem Probenbereich aus eintretenden Strahlung derart, daß jedes Flächenelement der Ausgangsöffnung (92) im wesentlichen die gleiche Emissionsintensität wie jedes andere Flächenelement der Ausgangsöffnung unabhängig von der Verteilung der in die öffnung eintretenden Strahlung aufweist, und Einrichtungen (94) zur Kollimation der von der Ausgangsöffnung der optischen Einrichtungen (90) und zur Weiterleitung der kollimierten Strahlung an das Filter (70) einschließen.
22.Lichtausgleichseinrichtung zur Lieferung einer im wesentlichen gleichförmigen Lichtverteilung über die Ausgangsöffnung im wesentlichen unabhängig von der Verteilung des in die Eingangsöffnung eintretenden Lüites, gekennzeichnet durch einen langgestreckten lichtdurchlässigen Körper (22), dessen Außenoberfläche mit Ausnahme der Eingangs- und Ausgangsöffnungen (26, j52) reflektierend ist, wobei der Körper in einer Richtung, die sich zwischen den öffnungen erstreckt, in η Übertragungskanäle unterteilt ist, wobei η eine Potenz von 2 gleich oder größer als 2 ist, wobei ferner jeder Kanal im wesentlichen identische Übertragungseigenschaften für das Licht aufweist und wobei zumindest ein Teil der Grenzfläche zwischen benachbarten Kanälen für das Licht im wesentlichen zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig ist.
23. Lichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein erstes langgestrecktes Element (22) mit einer Vielzahl von im wesent-

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lichen parallelen mit Abstand angeordneten Ebenen umfaßt, die sich entlang der Längsachse des ersten Elementes zwischen einem Eingangsende und einem Ausgangsende erstrecken, daß eine erste der Ebenen (A-A) so angeordnet ist, daß sie im wesentlichen das erste Element in ein erstes Paar von Übertragungskanälen mit im wesentlichen der gleichen Lichtübertragungseigenschaft unterteilt, daß sich ein erster Teil der ersten Ebene von dem Eingangsende des ersten Elementes bis zu einer ersten Position zwischen den Eingangs- und Ausgangsenden erstreckt, daß zweite und dritte der Ebenen (B-B, C-C) so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen jeden des ersten Paares von Kanälen in zusätzliche jeweils im wesentlichen identische Kanäle unterteilen, daß ein ereter Teil Jeder der zweiten und dritten Ebenen sich von der ersten Position zu einer zweiten Position zwischen der ersten Position und dem Ausgangsende erstreckt, daß zusätzliche Ebenen (D-D, E-E, F-P) jeweils aus einem ersten Teil und einem übrigen Teil gebildet und so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen die identischen Kanäle jeweils in weitere Paare von im wesentlichen identischen Kanälen unterteilen, und daß jeder erste Teil dieser Ebenen für das senkrecht auf diese Ebenen" auftreffende Licht zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig ist, während der übrige Teil aller Ebenen eine vollständig lichtreflektierende Oberfläche ist.
24. Lichtausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten Teile der Ebenen ein Film ist, der für senkrecht auftreffendes Licht im wesentlichen zur Hälfte reflektierend und zur Hälfte lichtdurchlässig ist.
25· Libhtausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten Teile der Ebenen mit einer Vielzahl von diskreten lichtreflektierenden (28, 30, 31, JH, 36, 28, 40, 41, 42, 44)

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und liohtdurchlässigen Teilen versehen ist.
26. Lichtausgleichseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, gekennzeichnet, durch ein zweites langgestrecktes Element (24) mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen mit Abstand angeordneten Ebenen (G-G, H-H, J-J, K-K), die sich entlang der Längsachse des zweiten Elementes zwischen einem Eingangsende und einem Ausgangsende erstrecken und die im wesentlichen in der gleichen Weise und mit den gleichen Eigenschaften wie die Ebenen des ersten langgestreckten Elementes angeordnet sind, wobei das zweite Element mit dem Eingangsende (50) in der Nähe des Ausgangsendes (32) des ersten Elementes angeordnet ist.
27. T Ichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Elemente (22, 24 - Fig. 7) koaxial sind und daß die Ebenen des ersten Elementes unter einem Winkel (Θ) von mehr als 0 und weniger als l80° gegenüber den Ebenen des zweiten Elementes angeordnet sind.
28. Lichtausgleichseinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (θ) Im wesentlichen 90° beträgt.
29. Liohtausgleichseinriohtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen des ersten Elementes (22) unter einem V-förmigen Winkel zu den Ebenen des zweiten Elementes (24) angeordnet sind.

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