DE2610052A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR DETERMINING ASYMMETRIES IN CRYSTALS IN A POWDER-MADE SAMPLE - Google Patents
METHOD AND EQUIPMENT FOR DETERMINING ASYMMETRIES IN CRYSTALS IN A POWDER-MADE SAMPLEInfo
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- DE2610052A1 DE2610052A1 DE19762610052 DE2610052A DE2610052A1 DE 2610052 A1 DE2610052 A1 DE 2610052A1 DE 19762610052 DE19762610052 DE 19762610052 DE 2610052 A DE2610052 A DE 2610052A DE 2610052 A1 DE2610052 A1 DE 2610052A1
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Description
Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung von Asymmetrien in den Kristallen in einer pulverförmigen ProbeMethod and device for determining asymmetries in the crystals in a powdery sample
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für die Bestimmung von Asymmetrien in den Kristallen in einer pulverförmigen Probe. .Insbesondere eignet sich die Erfindung zum Messen möglicher elektrooptischer Wexrtcstoffe und zum Bestimmen des, Fehlens einer _ ~"■'-' Eristallögraphischen'Symmetriemitte. Das Verfahren ""."?"'- '"__ basiert im wesentlichen auf der Bestrahlung einer Probe mit einem Hochleistungslaser bei einer Frequenz to und auf der Messung der bei der 2. Harmonischen erzeugten Leistung bei einer Frequenz von 2The invention relates to a method and a device for the determination of asymmetries in the crystals in a powdery sample. In particular, the invention is suitable for measuring possible electro-optical substances and for determining the 'absence of a crystallographic' symmetry center. The method "". "?"'-'"__ is essentially based on the irradiation of a sample with a high-power laser at a frequency to and on the measurement of the power generated at the 2nd harmonic at a frequency of 2
609843/0 7 19609843/0 7 19
ORIGINAL INSPECTgDORIGINAL INSPECTgD
PHAr20708C.PHA r 20708C.
Eine Technik und Einrichtung zum Auswerten nicht linearer optischer Werkstoffe sind in einem Artikel "A Powder Technique For the Evaluation of Non-Linear Optical Materials" von S.K. Kurtz und T.T# Perry beschrieben, welcher in "The Journal of Applied Physics11, Band 39, Nr. 8, Seiten 3798..3813 (July 1963), veröffentlicht wurde. ¥eitere Arbeit hat ergeben, dass eine Detektionsempfindlichkeit von mindestens 10 der Harmonischen aus einer Quarzpulver-Normalprobe zum Feststellen der Asymmetrie. oder Symmetrie eines Werkstoffes in einem hohen (99 $>) Zuverlässigkeitsgrade erforderlich ist. Dies erfordertA technique and device for evaluating non-linear optical materials are described in an article "A Powder Technique For the Evaluation of Non-Linear Optical Materials" by SK Kurtz and TT # Perry, which in "The Journal of Applied Physics 11 , Volume 39, No. 8, pages 3798..3813 (July 1963). Further work has shown that a detection sensitivity of at least 10 of the harmonics from a standard quartz powder sample to determine the asymmetry or symmetry of a material in a high (99 $>) Reliability level is required. This requires
h 5/2 Arbeit bei Laserleistung-Nenndichten von 10 bis 10 W/cm , die normalerweise keine unerwünschten sichtbaren optischen Signale verursachen. Diese Signale werden in der Literatur verschiedenartig mit Verbrennung, Schwaden und Laserbeschädigung bezeichnet. Jedoch treten in einem Pulver h 5/2 work at nominal laser power densities of 10 to 10 W / cm, which normally do not cause any undesired visible optical signals. These signals are referred to in the literature in various ways as burns, plumes and laser damage. However, occur in a powder
diese oder ähnliche Effekte;gerade bei den Leistungspegeln auf, die sich für eine zuverlässige SymmetrieZentrumsbestimmung:"tfesentlxch zeigieb.. 'Dadurch ist die Zuverlässig- 'these or similar effects; especially with the power levels on, which is for a reliable symmetry center determination: "tfesentlxch show .. 'This is the reliable-'
keit diesesVVerfAhrens !zum Detektieren von Asymmetrieability of this method! to detect asymmetry
auf den ungefähren rait der Giebe-Schiebe^Pulyexprüfung _-----;: on the approximate rait of the gearing slide ^ Pulyexprüfung _-----; :
(Journal of' ApplJlPhys. ;Banöf 39 .Nr. _8, S.3798« .3813 ) . „ .(Journal of 'ApplJlPhys.; Banöf 39 .Nr. _8, p.3798 «.3813). ".
erhaltenen Wert "beschränkt»; Ermittlung solcher aus s er streceived value "limited"; determination of such from s er st
'feiner Asymmetrien ist sowohl in Kristallstrukturbestimmungen als auch beim Studium von Störungen bei Phasen-Übergängen sehr wichtig.'Fine asymmetries is in both crystal structure determinations as well as very important when studying disturbances in phase transitions.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ermi tt lungs verfahren anzugeben, das mit grosser Zuverlässigkeit angibt, ob ein Material asymmetrisch oder symmetrisch, ist·The invention is based on the object of specifying a determination method that is highly reliable indicates whether a material is asymmetrical or symmetrical, is
Diese Aufgabe der Erfindung wird nachstehend beschrieben.This object of the invention is described below.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass nur im wesentlichen eine 2.Harmonische der Grundwelle übrigbleibt, mit Mitteln zum Teilen des Strahles hinter der Probe in zwei Strahlen, mit einem Schmalbandfilter im Weg eines der beiden Strahlen zum Einschränken der Frequenz im erwähnten Strahl auf im wesentlichen die ^,Harmonische,, mit Mitteln zum Ausgleichen der Intensitäten der beiden Strahlen auf der Frequenz der 2.Harmonischen, mit Mitteln im Weg jedes der erwähnten geteilten Strahlen zur Bestimmung ihrer Intensität, und mit Mitteln zur Wiedergabe der betreffenden Intensitäten der erwähntenThe invention is characterized in that only essentially a 2nd harmonic of the fundamental wave remains, with means for splitting the beam behind the sample into two beams, with a narrow band filter in the path of one of the two beams to constrain the frequency in said beam to substantially that ^, Harmonics, with means for balancing the intensities of the two rays on the frequency of the 2nd harmonic, with Means in the path of each of the aforementioned split beams for determining their intensity, and with means for Reproduction of the respective intensities of the mentioned
i !i!
Strahlen zur Bestimmung der Asymmetrien der Probe.Rays to determine the asymmetries of the sample.
Beispielsweise wird eini blitzlichtaktiver NdiGlas-Laser ( "Λ = 1,06 /um) mit einer optischen Energie von 1 Joule und einer Impulsdauer von 300/us in Einpüls-For example, a flashlight becomes more active NdiGlas laser ("Λ = 1.06 / µm) with an optical energy of 1 joule and a pulse duration of 300 / us in injection
betrieb benutzt.__Nach._dem Entfernen derJB.litzlich.t-., strahlung mit Hilfe eines Filters wird der Strahl auf eine pulverfBrmige Probe fokussiert. Wenn die Probe kristallographisch. asymmetrisch ist, wird die 2,Harmonischeoperation used .__ After._removing theJB.litzlich.t-., radiation With the help of a filter, the beam is focused on a powdery sample. When the sample crystallographic. is asymmetrical, becomes the 2nd harmonic
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ORfGlMAL INSPECTEDORfGlMAL INSPECTED
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der La s er-Grundfrequenz (1^) erzeugt. Nach dem Entfernen der Grundwelle mit Hilfe von Filtern erfolgt die Teilung dieses Lichtes der 2.Harmonischen (SHG) mit einem Lichtteiler und dieses Licht gelangt an zwei Filter zum Auswählen des grünen (5300 S.) SHG-Lichtes, Dieses Zweikanalsystem ist eigens derart entwickelt, dass, wenn alles von der Probe eingefangene Licht eine Fellenlänge )\ = 53QO S. (SHG) hat, ausgeglichene Signale durch die zwei Photovervielfacher an einem Oszillographen dargestellt werden. Dies wird mit einem Lichtteiler durchgeführt, der das Licht in einem Verhältnis von einem zu zwei Dritteln teilt. Das erste Drittel gelangt direkt an einen Photovervielfacher. Die zwei Drittel passieren ein Schmalbandfilter mit 50$iger Uebertragung auf der Wellenlänge der- 2.Harmonischen, bevor sie einen zweiten Phot©vervielfacher erreichen. Die Signale aus den Photovörvie!fächern sind nur dann einander gleich, wenn alles erzeugte Licht die • SHG-We 11 enlänge besitzt. . . ; '■the laser fundamental frequency ( 1 ^) is generated. After removing the fundamental wave with the help of filters, this light of the 2nd harmonic (SHG) is split with a light splitter and this light reaches two filters to select the green (5300 S.) SHG light. This two-channel system is specially developed in this way that if all the light captured by the sample has a skin length ) = 53QO S. (SHG), balanced signals are displayed by the two photomultiplier units on an oscilloscope. This is done with a light splitter that splits the light in a ratio of one to two thirds. The first third goes directly to a photomultiplier. The two thirds pass a narrow band filter with 50% transmission on the wavelength of the 2nd harmonic before they reach a second photomultiplier. The signals from the photo fans are only equal to each other if all the light produced has the SHG length. . . ; '■
Die Zweikanalwiedergabe ist aus dem Gleichgewicht, wenn ein Teil des sichtbaren Lichtes durch LaserbeSchädigungen hervorgerufen ist, denn in diesem Fall wird ein . griJsseres Signal im ungefilterten Bezugskanal ermittelt.Two-channel reproduction is out of balance if part of the visible light is damaged by laser is caused, because in this case there will be a. Larger signal determined in the unfiltered reference channel.
Diese Technik: ermöglicht die Erzielung der erforderlichenThis technique: enables the achievement of the required
Empfindlichkeit von 10 der Harmonischen aus einer + Quarzpulver Normalprobe die für hohe ZuverlässigkeitSensitivity of 10 of the harmonics from a + quartz powder standard sample which for high reliability
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erwünscht ist, während gleichzeitig Störsignale unterdrückt werden. Also ist die Detektoreinrichtung durch den geeigneten Zusammenbau optischer Normalteile sorgfältig entwickelt, so dass die Einrichtung als ein Einzelwellenlängenspektrometer mit hoher Sammelwirkung arbeitet.is desirable while suppressing interference signals at the same time will. The detector device is therefore careful through the appropriate assembly of normal optical parts designed so that the device was used as a single wavelength spectrometer works with a high collecting effect.
Eine zusätzliche einzigartige Eigenschaft des Systems ist der Gebrauch eines optimalen Raumwinkels zum Auffangen des Lichtes der 2.Harmonischen in den Photovervielfachern. Wenn die Pulvermengen in eine Flüssigkeit mit einem Brechungsindex gleich dem des Kristalls bei der 2.Harmonischen eingetaucht werden, so wird das Licht der 2.Harmonischen mit hohem Wirkungsgrad gesammelt. Ein weiterer Vorteil ist eine auffallende Verringerung in der Störstrahlung für eine gegebene Laserintensität.An additional unique property of the system is the use of an optimal solid angle to collect the light of the 2nd harmonic in the photomultiplier. When the powder amounts to a liquid with a refractive index equal to that of the crystal of the 2nd harmonic are immersed, the light of the 2nd harmonic is collected with high efficiency. Another advantage is a noticeable reduction in the interference radiation for a given laser intensity.
Besteht der Kristall in Form eines Pulvers, zerstreut das Pulver die zweite Harmonische. Eine V er— . mischung des Pulvers mit einem OeI gleichen Brechungsindexes wie das Pulver unterdrückt die Streuung. Durch Variieren des Brechungsiri^jeixes der Flüssigkeit ist die Streuung regelb,aj?..; Wenn die Erzeugung der 2..Harmonischen ; mit einem Detektor mit festem Bex^eich ermittelt wird, .".."'_If the crystal is in the form of a powder, the powder dissipates the second harmonic. A ver— . Mixing the powder with an oil with the same refractive index as the powder suppresses the scattering. By Varying the refractive effect of the liquid is the Scatter regulb, aj? ..; When the creation of the 2nd harmonic; is determined with a detector with a fixed calibration,. ".." '_
"jkbnnen die Unt4r s chi ede int der Streuung des (SHG) quantitativ gemessen werden. Das.detektierte Signal ist dabei"You can quantitatively determine the differences between the spread of the (SHG) be measured. The detected signal is included
■die Resultante der gleichzeitig gemessenen nicht linearen (SHG) und der linearen Streuung. Das detektierte Signal■ the resultant of the simultaneously measured non-linear (SHG) and the linear scatter. The detected signal
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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weist eine Spitze auf, wenn der Brechungsindex der Flüssigkeit nahezu gleich dem Brechungsindex des Pulvers ist. Für doppelbrechende Kristalle wird ein mittlerer Index gemessen.has a peak when the refractive index is the Liquid is almost equal to the refractive index of the powder. For birefringent crystals a medium one is used Index measured.
Dieses Verfahren ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung des Auftretens kristalliner Nxcjit—Zentro— symmetrie, der Grosse des Pulvermittelwertes der nicht— linearen optischen Koeffizienten und des Brechungsindexes sowie der Doppelbrechung der Mischung. Da die obere Schicht des Pulvers von der mehrfachen Streuung unbeeinflusst ist, erscheint eine Spitze bei Indexanpassung sogar für Materialmischungeite Dieser Effekt ermöglicht es, mit dieser Technik die linearen und nichtlinearen Eigenschaften einer Mischung sogar beim Mischen mit einem zweiten Material ungleichen Brechungsindexes zu identifizieren.This method enables the simultaneous determination of the occurrence of crystalline Nxcjit — Centro— symmetry, the size of the powder mean value of the nonlinear optical coefficients and the refractive index and the birefringence of the mixture. Because the upper layer of the powder is unaffected by the multiple scattering is, a peak appears when index adjustment is made even for the material mix side. This effect makes it possible to use the linear and non-linear properties of this technique identify a mixture even when mixed with a second material of unequal refractive index.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Beispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to a few examples shown in the drawings. Show it:
Fig.;. 1 ein Schäjjimngsdiagramm des Analysators zum Bestimmen /der 2.Harmonischen,Fig .; . 1 a Schäjjimngdiagram of the analyzer for determining / the 2nd harmonic,
'..'. Fig*\ £ einen Schnitt-durch den" Analysator, ... ^ Fig. '3Vdasΐ"Verhältnis zw"is~cHen~&er' SXgriälintensität und der Abschwäphung, '..'. Fig * \ £ a section through the "analyzer, ... ^ Fig. 3V the" relationship between "is ~ cHen ~ & er 'SXgriälintensität and the attenuation,
Fig. h das.Verhältnis der Intensität der 2,Harmonischen als eine Funktion der Brechungsindex— Fehlanpassung, undFig. Das.Verhältnis h the intensity of the 2 harmonics as a function of the refractive index mismatch, and
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Flg. 5 scheinatisdh eine Einriclitung zum Durchführen des erfindtmgsgemässen Verfahrens unter Zuhilfenahme eines Indexanpassungsmediums.Flg. 5 appears to be a setup for performing of the method according to the invention with the aid an index adjustment medium.
In Fig. 1 erzeugt ein Neodymglas-Laser 1 beim Erregen einen sichtbaren Lichtblitz zusammen mit Infrarot bei einer Wellenlänge von 1,06 /um, den eine Linse 2 parallel richtet. Sichtbares Licht nimmt ein erstes Filter 3 weg, das nur 1,06/um und sonstige Infrarotstrahlung übriglässt, die von Graufiltern H abgeschwächt wird, wonach sie von einem Spiegel 5 reflektiert und von einer Linse 6 auf eine Probe 7 in. einem Probenhalter 8 in einer Probenkammer fokussiert wird. ' . 'In FIG. 1, a neodymium glass laser 1, when excited, generates a visible flash of light together with infrared at a wavelength of 1.06 μm, which a lens 2 directs in parallel. Visible light is removed by a first filter 3, which leaves only 1.06 μm and other infrared radiation which is attenuated by gray filters H , after which it is reflected by a mirror 5 and applied by a lens 6 to a sample 7 in. A sample holder 8 in a sample chamber is focused. '. '
Wenn die Probe kristallographisch nicht mittig ist, wird die 2.Harmonische (2US) der Lasergrundwellenfrequenz (tv>) erzeugt, d.h. es wird eine 2. Harmonische bei 0,^3/vim erzeugt. Nach dem Entfernen der Grundwelle und sonstiger Infrarotstrahlung mit Hilfe eines zweitenIf the sample is not crystallographically centered, the 2nd harmonic (2US) of the laser fundamental wave frequency (tv>) is generated, ie a 2nd harmonic is generated at 0. ^ 3 / vim. After removing the fundamental wave and other infrared radiation with the help of a second
< '<' '■■■·■'■■■ · ■
Filters 10 teilt ein Lichtteiler 11 diese 2.Harmonische (sHG), die darauf an zwei Photoyervielfacher 12 und 13Filters 10, a light splitter 11 divides this 2nd harmonic (sHG), which are then connected to two photo multipliers 12 and 13
gelangt, ■ ■· ■ ' ■ . ■ ; .arrives, ■ ■ · ■ ' ■. ■ ; .
■'":-'" ';---■-- Die in den-LixihtteilerTallende.Strahlung wird -so geteilt, da-Bs~nsin Drittelr( V/3) nien- PhötöverylelTacher 12~ ■ '": -'" '; --- ■ - The radiation in the -LixihtteilerTallende.Radiation is-so divided that-Bs ~ nsin thirdr (V / 3) nien- PhötöverylelTacher 12 ~
(siehe Fig. 2) erreicht und zwei Drittel (2/3) an den • Photovervielfacher, 13 gefangen. Zwischen dem Lichtteiler und dem Photovervielfacher 13 befindet sich, ein Schmalband-(see Fig. 2) and two thirds (2/3) to the • Photomultiplier, 13 captured. Between the light divider and the photomultiplier 13 is located, a narrow band
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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filter 14 mit einer 5O?oigen Uebertragung bei 0,53/um _+ 150 A, "Wenn, also nur die 2. Harmonische vorhanden ist, empfängt der Photovervielfacher 13 nur ein Drittel des ankommenden Lichts aus der Probe,filter 14 with 50% transmission at 0.53 / um _ + 150 A, "If, therefore, only the 2nd harmonic is present, receive the photomultiplier 13 only receives a third of the incoming light from the sample,
Die Ausgangssignale jedes der Photovervie!fächer 12 und 13 werden zweckmässigerweise an einem Oszillographen 15 dargestellt, wobei das Signal aus dem Photovervielfacher 12 ein Bezugssignal ist. Wenn ales aus der Probe empfangene Licht eine ¥ellenlänge λ = 5300 R (SHU) hat, werden ausgeglichene Signale aus den zwei Photovervielfachern am Oszillographen dargestellt.The output signals of each of the photomultiplier compartments 12 and 13 are expediently displayed on an oscilloscope 15, the signal from the photomultiplier 12 being a reference signal. If all the light received from the sample has a wavelength λ = 5300 R (SHU), balanced signals from the two photomultiplier units are displayed on the oscilloscope.
Die Zweikanalwiedergabe ist unausgeglichen, wenn sichtbares Licht durch Laserbeschädigungen erzeugt worden ist, denn in diesem Fall detektiert der ungefilterte Bezugskanal ein grösseres Signal,Two-channel reproduction is unbalanced when visible light is generated by laser damage because in this case the unfiltered reference channel detects a larger signal,
Für optimale Detektierung des SHG ist es nicht möglich, die Leistungsdichte des Lasers beim Pulver beliebig zu erhöhen. Fig. 3 zeigt das SHG 30 und StSrsignale 31 als eine Funktion dep Abschwächung (Grauwert) im Laserstrahl für mehrere verschiedene. Laserstrahldurchmesser (b'eim Pulver). Es ist"-deutlich, dass es eine optimale Fokussierung des Strahl eis gibt. Für den benutzten Laser von 1 Joule und 300 /us, liegt, dieses Optimum nahe bei 3 nun Durchmesser bei der Pulverprobe, Ein zusätzlicher einzigartiger Vorteil desFor optimal detection of the SHG, it is not possible to increase the power density of the laser with powder as desired. 3 shows the SHG 30 and StSrsignale 31 as a function of the attenuation (gray value) in the laser beam for several different ones. Laser beam diameter (for powder). It is "- clear that there is an optimal focusing of the beam. For the laser of 1 joule and 300 / us used, this optimum is close to 3 now diameters for the powder sample, an additional unique advantage of the
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Systems ist der Gebrauch eines optimalen Raumwinkels zum Auffangen des Lichtes der 2»Harmonischen in den Photovervielfacher. Wenn die Pulvermengen in eine Flüssigkeit mit einem Brechungsindex gleich dem Index des Kristalls bei der 2»Harmonischen eingetaucht werden, wird das Licht der 2»Harmonischen mit.hohem Wirkungsgrad gesammelt. Ein weiterer Vorteil ist eine auffallende Verringerung in der Störstrahlung für eine gegebene LaserintensitSt, Fig. h zeigt eine Kurve, in der für die Quarzreferenz die Intensität der 2.Harmonischen in bezug auf die Brechungsindex-Fehlanpassung aufgetragen ist. Der optimale Sammel-Raumwinkel wird dadurch erreicht, dass das aktive Gebiet der Photovervielfacherkathode vom Strahl der 2,Harmonisehen mit einem dem Index angepassten Pulver gefüllt wird» Die hohe Empfindlichkeit dieser optischen Konfiguration zur Brechungsindex-Fehlanpassung (A η von 0,02 sind ziemlich gut detektierbar), wie in Fig. 4 dargestellt, ergibt ein praktisches Hilfsmittel zum IdentifizierenSystem is the use of an optimal solid angle to capture the light of the 2 »harmonics in the photomultiplier. If the powder quantities are immersed in a liquid with a refractive index equal to the index of the crystal at the 2 »harmonic, the light of the 2» harmonics is collected with high efficiency. Another advantage is a noticeable reduction in the interference radiation for a given laser intensity St, Fig. H shows a curve in which the intensity of the 2nd harmonic is plotted for the quartz reference in relation to the refractive index mismatch. The optimum collection solid angle is achieved that the active region of the Photovervielfacherkathode from the beam 2, Harmonisehen is filled with a customized index powder "The high sensitivity of the optical configuration for the refractive index mismatch (A η of 0.02 are pretty good detectable), as shown in Fig. 4, results in a practical aid for identification
i :■'·'■i: ■ '·' ■
des die 2,Harmonische erzeugenden Materials« Dies ist ein wesentlicher Vorteil, den andere nichtlineare optische Konfigurationen nicht aufweisen»- Es wird dadurch in einer -einzigen-Funktion-sowohl-die Erzeugung, der 2,Harmonisehen " als auch eine Brechungsindexidentifizierung des betreffenden Werkstoffes (beispielsweise in einer Mischung), der die Harmonische erzeugt, vereint. Dieses Verfahren unterscheidetof the material that creates the 2nd harmonic «This is a major advantage that other nonlinear optical Configurations do not show »- It is thereby in a single function-both-the generation, the 2, harmonic vision" as well as a refractive index identification of the relevant Material (for example in a mixture) that the Harmonics created, united. This procedure is different
60984 3/0719 OR1G1NAL1NSPECTEd60984 3/0719 OR 1 G 1 NAL 1 NSPECTEd
. PHA.20708C.. PHA.20708C.
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sich, (in einer grösseren Informationsmenge) von den herkömmlichen (Becke-Linie) Tauchverfahren für optische Kristallographie, die keine Mittel zum Unterscheiden zentrischer und nichtzentrischer Werkstoffe geben. Zum Beispiel könnte in einer Mischung zweier Materialien A und B das normale Eintauchverfahren die Brechungsindizes für A und B gesondert bestimmen. Herkömmliches SHG gemäss der Beschreibung in der oben erwähnten Veröffentlichung könnte nur aussagen, dass A oder B (oder beide) azentrisch sind, wenn SHG festgestellt wurde. In diesem Analysator ist es möglich, die Azentrizität eines (oder beider) Werkstoffe durch Variieren des Indexes des Tauchöls und durch Bestimmung der Spitze in der Intensität der 2,Harmonischen festzustellen. Dies ist insbesondere in mineralogischen und industriellen Proben wesentlich, die durch unerwünschte Verunreinigungen (einschl. Verschmutzung) in den Pulvermengen ein irreführendes Resultat geben können.(in a larger amount of information) from the conventional ones (Becke-Linie) Immersion methods for optical crystallography which do not have any means of distinguishing give centric and non-centric materials. For example, in a mixture of two materials A and B, the normal dipping process could determine the indices of refraction determine for A and B separately. Conventional SHG according to the description in the above-mentioned publication could only state that A or B (or both) are acentric are when SHG was detected. In this analyzer it is possible to measure the acentricity of one (or both) Materials by varying the index of the immersion oil and by determining the peak in the intensity of the 2nd harmonic ascertain. This is especially true in mineralogical and industrial samples significantly caused by undesirable impurities (including pollution) can give a misleading result in the amount of powder.
In einer weiteren erfindungsgeraässen Ausführungsform, insbesondere vorteilhaft, wenn die zu messende Substanz in Form eines Pulvers vorliegt., wird das Pulver mit einer Flüssigkeit gemischt, deren Brechungsindex ; _'_.:: sich während der Messung ändert und das Signal der " ' Z»Harmonischen von einem Festbereichdetektor detektiert wird.In a further embodiment according to the invention, particularly advantageous when the substance to be measured is in the form of a powder, the powder is mixed with a liquid whose refractive index; _'_. :: changes during the measurement and the signal of the "' Z " harmonics is detected by a fixed-range detector.
Die Brechungsindexänderung in der Flüssigkeit läss"t sich in mehreren Verfahren erreichen» In einemThe change in the refractive index in the liquid can be achieved in several processes in one
609843/0719 «W^,^609843/0719 «W ^, ^
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dieser Verfahren werden mehrere Proben mit verschiedenen, im Handel erhältlichen Indexanpassungsölen oder sonstigen Flüssigkeiten wie Methylenjodid (r^ bei 25°C, 1.737) zubereitet. Andere sind:this procedure uses multiple samples with various commercially available index matching oils or others Liquids like methylene iodide (r ^ at 25 ° C, 1,737) prepared. Others are:
Methylenjodid & Jodbenzol 1.715Methylene Iodide & Iodobenzene 1.715
ck -Jodnaphtalin - 1 .699 ck -iodonaphthalene - 1,699
Ck -Jodnaphtalin & <& -Bromnaphtalin 1 .675Ck -iodonaphthalene & <& -Bromonaphthalene 1,675
o-Bromjodbenzol 1.661o-bromoiodobenzene 1,661
Phenylisothiocyanat 1 .647Phenyl isothiocyanate 1,647
s-Tetrabromäthan 1.634s-tetrabromoethane 1.634
Jodbenzol 1.616Iodobenzene 1,616
Bromoforra . 1.594Bromoforra. 1,594
Anilin ■ 1.583Aniline ■ 1,583
o-Toluidin - . 1.569o-toluidine -. 1,569
Nitrobenzol 1»5k9 Nitrobenzene 1 »5k9
Aethylenbromid 1.535Ethylene bromide 1.535
Propylenbromid 1.516Propylene bromide 1.516
Pentachioräthan . . 1.501Pentachiorethane. . 1,501
Methy-lbrenzschleimsäuresalz : 1 .485Methyl pyrogenic acid salt : 1,485
Methylthiocyanat ' : ; 1.466Methyl thiocyanate ':; 1,466
Isoamylsulfid - - _. ..-.:...—. - 1.451Isoamyl sulfide - - _. ..-.: ...—. - 1,451
Aethyldichlorazetat "- ~~~ ~-~— -—-..- " "-■—---'-, 1.434 Aethylmonochlorazetat 1.419Ethyl dichloroacetate "- ~~~ ~ - ~ - -—-..-""- ■ —---'-, 1.434 ethyl monochloroacetate 1.419
Obige Liste ist nur ein Teil des Ganzen. Es lassen sich viele andere Flüssigkeiten verwenden.The above list is only part of the story. Many other liquids can be used.
609843/0719609843/0719
ORIGINAL INSPECTgQORIGINAL INSPECTgQ
PHA..20708C. 23.2.76.PHA..20708C. 02/23/76.
- 12 - ' 261ÜÜ52- 12 - '261ÜÜ52
Ein weiteres Verfahren ist die Verwendung der Temperaturänderung des Brechungsindexes nach der Beschreibung von Hartshorne und Stuart, "Crystals and the Polarizing Microscope", American Elsevier Publishing Co., New York (197O), Seite 433. Gemäss dieser Beschreibung ändert sich der Brechungsindex einiger Flüssigkeiten mit der Temperatur und diese Eigenschaft lässt sich zum Anpassen des Brechungsindexes verschiedener Werkstoffe anwenden«Another method is to use the Change in temperature of the refractive index as described by Hartshorne and Stuart, "Crystals and the Polarizing Microscope ", American Elsevier Publishing Co., New York (197O), page 433. According to this description the refractive index of some liquids changes with temperature and this property can be used as a Adjusting the refractive index of different materials use"
Beim Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem als Indexanpassungsmedium ein kristallines Pulver verwendet wird, das in einem Halter 52 dem Licht auf der Frequenz (Ό aus einer Laserquelle 53 ausgesetzt wird. Wenn das kristalline Pulver nicht-zentrosymmetrisch ist, wird eine 2»Harmonische (2 0^ ) der Grundwelle erzeugt, welche Harmonische von einem optischen Detektor 5^» d.h. einem Photovervielfacher, einer Photodiode, usw. detektiert wird. . r · ■When carrying out the method according to the invention, in which a crystalline powder is used as the index matching medium, which is exposed in a holder 52 to the light at the frequency (Ό from a laser source 53. If the crystalline powder is not centrosymmetrical, a 2 »harmonic ( 2 0 ^) of the fundamental wave, which harmonics are detected by an optical detector 5 ^ »ie a photomultiplier, a photodiode, etc. .. r · ■
Wenn'dabei wesentliche Streuung auftritt, wie mit der Hüllkurve 55 angegeben, wird das kristalline Pulver mit einer Flüssigkeit gemischt, deren Brechungsindex nahe dem-Brechungsindex des Pulvers liegt. In diesemIf there is significant scattering, as indicated by the envelope curve 55, then the crystalline Powder mixed with a liquid whose refractive index is close to the refractive index of the powder. In this
\ Fall stellt die Hüllkurve 56 die von der Probe erzeugte 2,Harmonische (2 U) ) dar und der Detektor fängt einen grösseren Teil der Strahlung ein» \ Case, the envelope 56 represents the 2nd harmonic (2 U) ) generated by the sample and the detector captures a larger part of the radiation »
609843/0719 , OHlGlNAL 609843/0719, OHlGlNAL
PHA.2O7O8C. 23.2.76.PHA.2O7O8C. 02/23/76.
- 13 - V6 j U'j 1J2- 13 - V6 j U'j 1 J2
In Pig. 4 sind mit Quarz durchgeführte Messungen dargestellt, aber es kann dabei auch kristallines Material verwendet werden, z.B. auch Sacharose wurde gemessen. Wenn es keine Nicht-Zentrosymmetrie gibt, wird keine 2,Harmonische erzeugt. Wird eine 2.Harmonische erzeugt, kann eine Flüssigkeit mit einem Brechungsindex nahe dem des Materials verwendet werden, Anderenfalls ändern die von Hartshorne und Stuart beschriebenen und oben erwähnten Flüssigkeiten ihren Brechungsindex mit der Temperatur und dieses Prinzip lässt sich zum Unterscheiden zwischen Komponenten des Materials verwenden.In Pig. 4 shows measurements made with quartz, but crystalline material can also be used used, e.g. sucrose was also measured. If there is no non-centrosymmetry, there will be none 2, harmonics generated. If a 2nd harmonic is produced, a liquid with a refractive index close to that of the material can be used, otherwise the change described by Hartshorne and Stuart and mentioned above Liquids change their index of refraction with temperature and this principle can be used to distinguish between Use components of the material.
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