DE2604471C2 - Interferometrische Einrichtung - Google Patents

Description

densein untersucht werden soll, charakteristisch ist, ein Signal aufweisL Es wird also gewissermaßen ein Fenster gebildet, durch das ein schmaler Ausschnitt des Interferogramms betrachtet wird.

Die Erfindung schafft ein einfach aufgebautes und kostengünstig herstellbares Gerät zum Erkennen von Substanzen, die ein periodisches Absorptionsspektrum haben. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, daß bei einem periodischem Absorptionsspektrum eine charakteristische optische Wegdifferenz existiert, bei der das Interferogramm ein Signal zeigt

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Allsführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die in der Zeichnung dargestellte interferometrische Einrichtung weist eine Strahlungsquelle S auf, deren Licht durch das zu untersuchende Gas hindurchgeht Im Strahlenweg ist ein einziges doppelbrechendes Plättchen 24 angeordnet, vor dem ein Polarisator P und hinter dem ein Analysator A angeordnet ist Die Dicke des Plättchens 24 ist so bemessen, daß die charakteristische optische Wegdifferenz Δ des gesuchten Moleküls entstehtHinter dem Analysator A ist ein Objektiv Tz angeordneL Die in der Brennebene des Objektivs 25 auftretenden Interferenzen werden ausgewertet Der Aus-Wertungsbereich der Interferenzstreifen wird durch eine Blende 26 auf den mittleren Bereich (in der Nähe der optischen Achse) beschränkt, wo die optische Wegdifferenz nur geringfügig variiert

Durch Ersetzen des doppelbrechenden Plättchens 24, das beispielsweise aus Quarz bestehen kann, durch ein Plättchen mit anderer Stärke kann die interferometrisehe Einrichtung auf unterschiedliche Gase abgestimmt werden.

Die Modulation des Lichtflusses erfolgt durch Drehen des Polarisators P oder des Analysators A. Das durch die Blende 26 hindurchgehende Licht wird von dem fotoelektrischen Detektor 27 erfaßt und in elektrische Signale umgesetzt.

Das beschriebene Gerät kann für die Analyse aller optischen Substanzen mit periodischen Absorptionsstreifen benutzt werden. Es kann bis in den Infrarotbereich hinein betrieben werden, um die Vibrations- und Rotationsbänder der Moleküle mit auszunutzen.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

1 2 brechenden Element erzeugten Strahlen an. Bei kleinen Patentansprüche: Werten von Δ ergeben sich in der Regel große Amplitu den, die jedoch nicht sehr aussagekräftig sind, weil sie

1. Interferometrische Einrichtung zur Erkennung bei zahlreichen Gasen auftreten. Das Interferogramm einer Substanz mit periodischem Absorptionsspek- 5 hat daher eine sehr geringe Amplitude. Es gibt aber eine trum mit charakteristische optische Wegdifferenz A₀, bei der ein

Gas mit periodischem Absorptionsspektrum größere

- einer Strahlungsquelle, in deren Strahlenweg Amplituden zeigt, die für das Gas, z. B. SO₂. charakteridie Substanz, ein Polarisator, ein doppelbrech- stischsind.

endes Element, ein Analysator und ein Detektor io Bei den bekannten Interferometern wird der gesamte angeordnet sind. Bereich der optischen Wegdifferenz A ausgewertet, in-

dem ein doppelbrechendes Element so variiert wird, daß dadurchgekennzeichnet, die Wegdifferenz der beiden Ausgangsstrahlen einen

großen Bereich überstreicht Das auf diese Weise ermit-

- daß das doppelbrechende Element ein Platt- 15 telte Interferogramm wird dann in einen Computer gedient) ist, dessen Dicke die optische Wegdif- gebenen (oder analog verarbeitet) der hieraus das ferenz zwischen den beiden senkrecht zueinan- Spektrum berechnet, das anschließend ausgewertet der polarisierten Strahlen bestimmt, und wird. Dieses Prinzip läßt sich auch für die Analyse sol-

- daß diese optische Wegdifferenz gleich der cha- eher Gase anwenden, die kern periodisches Absorprakterisuschen optischen Wegdifferenz der ge- 20 tionsspektrum haben. Bei der Untersuchung von Lu tsuchten-Sabstanz ist verschmutzung und ähnlichen Aufgaben, soll beispielsweise der Gehalt von SO₂ oder anderen Gasen mit klei-

2. Interferometrische Einrichtung nach An- nen Molekülen und periodischem Absorptionsspektrum spruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen ermittelt werden. Hierzu werden die zu Analysezwek-(24) gegen ein Plättchen, dessen Dicke eine andere 25 ken üblicherweise benutzten Interferometer eingesetzt, optische Wegdifferenz bestimmt, auswechselbar ist die das gesamte Interferogramm aufzeichnen und aus-

^{p 6} werten. Hierzu ist eine kontinuierliche Veränderung der durch das doppelbrechende Element verursachten optischen Wegdifferenz erforderlich, da nur anhand des 30 Verschiebungsmaßes der beiden optischen Keile der je-

Die Erfindung betrifft eine interferometrische Ein- weilige Wert der Wegdifferenz A ermittelt.werden kann, richtung nach den: Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es ist somit erforderlich, eine vollständige Kurve zu Eine bekannte interferometrische Einrichtung dieser erfassen, um die einzelnen Kurvenwerte einander zu-An(US-PS 38 4&001)weis*c im Strahlengang der Licht- ordnen zu können.

quelle einen Polarisator, ein doppelbrechendes Element 35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde^ eine.ntein Form zweier mit ihren SchrägfläcUn gegeneinander- ferometrische Einrichtung nach dem Oberbegriff des cresemer Prismen, einen um die optische Achse herum Patentanspruchs 1 zu schaffen, die es ermöglicht mit rotierenden Analysator und einen lichtempfangenden einfachen Mittein das Vorhandensein Destimmier mö,e-Detektor zur Umsetzung des empfangenden Lichts in küle zu erkennen, ohne ein gesamtes Interferogramm elektrische Signale auf. Die die Prismen bildenden opti- 40 auswerten zu müssen.

sehen Keile werden gegeneinander verschoben, um die Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgernaß

Dicke des doppelbrechenden Elementes kontinuierlich durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Pazu verändern. Auf diese Weise wird die optische Weg- tentanspruchs 1.

differenz der beiden Strahlen, die die doppelbrechende Nach der Erfindung wird nur der Bereich um die cha-

Einrichtung verlassen, verändert, um den gesamten Be- 45 rakteristische optische Wegdifferenz A.herum unterreich der optischen Wegdifferenz von Null an zu durch- sucht, während alle anderen optischen Wegd.fferenzen laufen. Um diejenige Stellung des doppelbrechenden weder festgestellt noch ausgewertet werden. Das dop-Elementes zu ermitteln, bei der die optische Wegdiffe- pelbrechende Element in der Form eines Plattchens errenz Null ist, kann hinter dem doppelbrechenden EIe- zeugt Strahlen mit fester optischer Wegdifferenz. Diese ment eine weitere doppelbrechende Einrichtung ange- 50 Wegdifferenz entspricht der charakteristischen optiordnet sein, die einen bestimmten Betrag der optischen sehen Wegdifferenz der Moleküle, deren Vorhanden-Weedifferenz wieder rückgängig macht Die bekannten sein erkannt werden soll. Auf diese Weise wird eine sehr Interfereomter liefern ein vollständiges Interfere- einfache interferometrische Einrichtung geschaffen, die gramm d. h. die doppelbrechende Einrichtung wird kon- (mit Ausnahme des Polarisators oder des Analysator) tinuierlich so verändert, daß die optische Wegdifferenz 55 keine bewegbaren Teile enthält. Dabei wird nur d.ejemdas gesamte zu untersuchende Absorptionsspektrum ge Strahlung ausgewertet, die längs der optischen Achse des Gases, dessen Anwesenheit festgestellt werden soll, des Systems verläuft. Für die Untersuchung unterdurchläuft Das für die Untersuchung zur Verfügung schiedlicher Gase braucht man lediglich entsprechende stehende Spektrum setzt sich zusammen aus dem steti- Plättchen unterschiedlicher Dicke zu verwenden. Langs gen Spektrum der Lichtquelle und dem Absorptions- 60 der optischen Achse des Systems entsteht an dem Despektrum des Gases. Beide Anteile überlagern sich ge- tektor ein Signal, wenn die optische Wegdifferenz, die « genseitig. Bei einem Gas mit periodischem Absorptions- von dem Plättchen erzeugt wird, der Penodendauer ρ

Il spektrum weist das Gesamtspektrum diskrete Einbrü- im Absorptionsspektrum entspricht.

?| ehe auf die gleiche Abstände ρ voneinander haben, wel· Die erfindungsgemäße Einrichtung ist kern »Inter e-

ehe die Periodizität des Gas-Spektrums kennzeichnen. 65 rometer«, weil ein Interferometer stets das gesamte In-

Das Interferogramm eines Gases gibt das am Detektor terferogramm aufzeichnet. Nach der Erfindung wird nur

ft auftretende Signal in Abhängigkeit von der optischen geprüft, ob das Interferogramm bei einer ganz best.rnm-

Weedifferenz Δ der interferierenden, von dem doppel- ten Wegdifferenz, die für die Moleküle, deren Vorhan-