DE2544862A1 - Ablesevorrichtung fuer einen monochromator - Google Patents

Description

ZELLENTIN

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Polska Akademia Nauk, 7. Oktober 1975

Instytut Chemii lizycznej, M/Hu

Warszawa / Polen

Ablesevorrichtung für einen Monochromator

Die Erfindung betrifft eine Ablesevorrichtung für einen Monochromator, die den Nutzwert desselben wesentlich steigert.

Bekannt sind Monochromatoren, deren Meßskala in Wellenlängen

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A und/oder in Wellenzahlen/eingeteilt ist. Die Meßskala ist mit einer Dreh- oder Schiebevorrichtung ausgestattet, die mit dem Element zur Verschiebung des Spektrums in bezug auf den Austrittsspalt des Monochromators gekoppelt ist. Eine entsprechende Anzeige ermöglicht, auf der Skale die λ und/oder V -Werte für die am besten den Monochromator durchdringende Lichtwelle abzulesen. Der abgelesene Wert bildet den oberen Punkt des Maximums der Durchlässigkeitskurve des Monochromators. Andere Punkte dieser Kurve, welche für ihre Abbildung un^erläß^lich sind, werden mit Hilfe entsprechender Tabellen oder aufgrund zeitraubender Berechnungen ermittelt. Bei diesen bekannten

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Monochromatoren erfolgt die Verschiebung des Spektrums sowohl in bezug auf die Wellenlänge wie auch in bezug auf die Wellenzahl auf nichtlineare Weise. Zur linearen Darstellung des Spektrums in dessen Registriergerät verwendet man in den bekannten Monochromatoren mechanische Einrichtungen mit Kurvenscheiben, die eine genaue Profilbearbeitung haben. Durch die Verwendung von Kurvenscheibenvorrichtungen zur Übersetzung wird die Kompliziertheit eines Monochromators größer. Außerdem erfolgt während des Betriebes des Monochromators eine Abnutzung der Kurvenscheibenoberflache, was zu einer ungenauen Anzeige des Registriergeräts führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Ablesen von Wellenlängen und/oder Wellenzahlen zu schaffen, mit dessen Hilfe mehrere Punkte der Durchlässigkeitskurve des Monochromators bei beliebig eingestelltem Dispersionselement und bei beliebiger Spaltbreite abgelesen werden können. Weiter ist Ziel der Erfindung der Aufbau einer elektronischen Ableseeinrichtung für die Skala des Monochromators, welche auch dann eine Möglichkeit zur linearen Darstellung des registrierten Spektrums in bezug auf die Wellenlänge oder die Wellenzahl ohne die Verwendung von Kurvenscheibenvorrichtungen schafft, wenn der Monochromator ein Spektrum in bezug auf eine andere Kurve, z.B. eine Dispersionskurve, wiedergibt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an dem Monochromator eine Ablesevorrichtung angebracht ist, deren wesentliches Element

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eine über der bekannten Meßskala angeordnete durchsichtige Platte ist. Diese Platte ist zur Verstellungsrichtung der Skala senkrecht verschiebbar angeordnet, wobei der Verschiebungsmechanismus mit der Einrichtung zur Einstellung der Spaltbreite gekoppelt ist. Die Platte hat eine Reihe von Linienpaaren mit so festgelegtem Kurvenverlauf, daß sie bei bestimmter Lage des Dispersionselementes des Monochromators und bei festgelegten Spaltbreiten die Kreis- bzw. Grundlinie der bekannten Skala in den Punkten derjenigen Werte der Wellenlängen bzw. Wellenzahlen schneiden, die die tatsächliche Spe.ktraldurchlässigkeit des Monochromators charakterisieren uni folglich die Festlegung des Verlaufes der Durchlässigkeitskurve ermöglichen. Über der drehbaren oder verschiebbaren Monochromatorskala ist eine Lichtteilerplatte angeordnet, die einen Teil des durnh die Skala durchgehenden bzw. von ihr reflektierten Lichtes in das Auge des Beobachters und den anderen Teil in das Objektiv leitet. Weiter ist auf der Mittellinie des Objektivs eine Maske angeordnet und dahinter ein mit üblichem elektronischem Gerät gekoppelter Photodetektor. Erwähntes Objektiv bildet in der Ebene der Maske das Bild der Skala ab. Die Größe der Maskenöffnung ist so dimensioniert, daß die gesamte Breite und ein Teil der Bildhöhe einzelner Teilstriche erfaßt wird. Die erwähnte Lichtteilerplatte ist zusammen mit dem Objektiv der Maske und dem Photodetektor senkrecht zur Richtung der Skalaverstellung verschiebbar angeordnet. Dadurch wird eine Änderung der Lage des erwähnten

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Elementekomplexes ermöglicht, durch den die Maskenöffnung nacheinander entweder durch alle oder nur durch die langen Λ- oder V -Teilstriche abgeblendet wird.

Ein Aus futirungsb ei spiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Gerateschema in axonometrischer Darstellung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die durchsichtige Platte mit einem Teil der Skala des Monochromators im Hintergrund, in der Stellung V = 29200 cm bei einer Spaltbreite s = 1,5

Fig. 3 die Durchlässigkeitskurve für die in Fig. 2 angegebene Einstellung als Funktion der Wellenzahl V ,

Fig. 4- die gleiche Durchlässigkeitskurve als Funktion der Wellenlänge λ. .

Gemäß Fig. 1 ist eine Scheibe 1 mit einer Meßskala 2 auf einer Achse 3 angeordnet und mit einer Antriebsvorrichtung 4- für die Drehbewegung versehen. Die Vorrichtung 4- enthält eine Schraube 5» welche in Zusammenwirkung mit einem Hebel 6 und einer Welle 7 für eine mit der Bewegung der Skala 2 synchronisierte Änderung der Neigung eines Dispersionselementes 8 sorgt.

Über der Skala 2 ist eine verschiebbare durchsichtige Platte 9 mit aufgetragenen Linien angeordnet, die weiter unten ausführ-

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lieh beschrieben werden. Neben der Scheibe 1 befinden sich eine Vorschubvorrichtung für die Platte 9 und eine Vorrichtung mit einer Knebelschraube 10 zum Einstellen der Spaltbreite. Die Schraube 10 berührt die Enden von Hebeln 11, 12, welche auf Wellen 14 bzw. 13 angeordnet sind. Unterhalb der Enden der Hebel 11, 12 befindet sich ein Mechanismus 15 zum Spielausgleich. Weiter sind auf den Wellen 13, 14 Hebel 16 bzw. 17 angeordnet und durch Bolzen mit einem .Rahmen 18 und einem Plättchen 19 zur Festlegung der Breite des Spalts 20 verbunden. Ferner ist auf der Welle 13 ein Hebel 21 angeordnet, welcher die Platte 9 berührt. Die Platte 9 wird durch Federn 22 ständig an den Hebel 21 angedrückt.

Zwischen der Platte 9 und dem Auge des Beobachters ist eine Lichtteilerplatte 24 angeordnet, neben der sich ein Objektiv befindet. Hinter dem Objektiv ist eine Maske 26 angeordnet und hinter ihr ein Photodetektor 27, welcher mit in Fig. 1 nicht dargestelltem elektronischem Gerät verbunden ist. Die Platte 24, das Objektiv 25, die Maske 26 und der Photodetektor 27 sind in einem gemeinsamen in Fig. 1 nicht dargestellten Gehäuse untergebracht, welches senkrecht zu der Skala 2 verschiebbar ist. Das Objektiv 25 ist so konstruiert, daß das Bild der Skala 2 in der Ebene der Maske 26 entsteht. Die rechteckige öffnung der Maske 26 hat eine Größe, die die gesamte Breite und einen Teil der Bildhöhe eines einzelnen Teilstriches der Skala 2 zu erfassen gestattet.

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Die in Fig. 2 dargestellte durchsichtige Platte 9 trägt auf der Oberseite ein System von sechs Linien a, b, C₁ d, e, f. Die Linienverläufe sind so festgelegt, daß die Schnittstellen mit der Kreis- bzw. Grundlinie der Skala 2 sechs charakteristische Punkte der Durchlässigkeitskurve des Spektrums des Monochromators bei gegebener Lage des Dispersionselementes 8 und bei gegebener Breite des Spalts 20 bilden. Die Meßskala 2 ist doppelt eingeteilt - im oberen Bereich in cm für die Wellenzahl Y , im unteren Bereich in nm für die Wellenlänge Λ. .

Auf der Skala/werden nach dem Einstellen des Dispersionselementes und des Spalts des Monochromators die Werte der Schnittstellen der Linien a, b, c, d, e, f mit dieser Skala abgelesen. Die auf dem oberen Skalenbereich abgelesenen Werte ermöglichen die Festlegung von sechs Punkten der Durchlässigkeitskurve des Monochromators als Funktion der Wellenzahl; Schnittstellen der Skala mit den Linien a und f ergeben den Wert der Wellenzahlen bei einem Durchlässigkeitsgrad von 5% der gesamten Strahlungsenergie, mit den Linien b und e bei 50% und mit den Linien c und d bei 95%· Die Kurve ist unter Berücksichtigung der im vorangehenden Beispiel angenommenen Werte in Fig. 3 dargestellt. Auf dem unteren Skalenbereich abgelesene Werte der Schnittstellen bestimmen sechs Punkte der Durchlässigkeitskurve als Funktion der Wellenlänge. Diese Kurve ist in Fig.4·,; dargestellt.

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Im Falle einer Drehung des Dispersionselementes 8 und der mit ihm gekoppelten Scheibe 1 mit konstanter Geschwindigkeit registriert der Photodetektor 27 Lichtimpulse, welche infolge einer momentanen Ab.hlendung der Maske 26 durch ihre Öffnung passierende Bilder der Teilstriche der Skala 2 entstehen und welche in elektrische Impulse umgewandelt werden, die zur Steuerung der bekannten Schrittantriebe von Registriergeräten dienen.

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Claims (3)

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   D ö λ-1= πchon 22 EL· 2323

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   Patentansprüche

   f 1.) Ablesevorrichtung für einen Monochromator mit einer zum Drehen oder Verschieben der Skala dienenden Einrichtung, welche mit einem Element zur Verschiebung des Spektrums in Bezug auf den Austrittsspalt gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet ,"daß über der Skala (2) eine durchsichtige Platte (9) in zu der Skala senkrechter Bichtung verschiebbar angeornöet und mit einer Verschiebeeinrichtung zum Einstellen der Breite des Spalts (20)gekoppelt ist, daß auf der Platte (9) eine Beihe von Linienpaaren (a, b, c, d, e, f) angeordnet ist, deren Linienverlauf so festgelegt ist, daß die Linien bei bestimmter Lage des Dispersionselementes (8) und bestimmten Spaltbreiten (20) die Skala (2) in den für die Durchlas sxgkeit skurve charakteristischen Punkten des Spektrums des Monochromators schneiden, und daß über der Platte (9) eine Lichtteilerplatte (24) angeordnet ist, welche zusammen mit einem Objektiv (25), einer Maske (26) und einem Photodetektor (27) in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ' die Linienpaare (a, b, c, d, e, f) bei jeder Lage der Platte (9) die Teilstriche der Skala (2) an denjenigen Stellen schneiden, die eine bestimmte prozentuale Größe der Spektraldurchlässigkeit des Monochromator festlegen.
3. 3. "Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtteilerplatte (24) gemeinsam mit ihrem Gehäuse und den darin angeordneten Elementen senkrecht zur Richtung der Skala (2) verschiebbar gehaltert ist.

   4-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (25) ein Bild der Teilstriche der Skala (2) in der Ebene der Maske (26) abbildet und daß die Abmessungen der Öffnung der Maske so festgelegt sind, daß die gesamte Breite und ein Teil der Bildhöhe einzelner Teilstriche der Skala (2) erfaßt werden.

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