DE2639131A1

DE2639131A1 - Spektralfotometer

Info

Publication number: DE2639131A1
Application number: DE19762639131
Authority: DE
Inventors: Udo W Drews; Norman Shifrin
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1976-08-31
Publication date: 1977-03-17
Also published as: JPS5233780A; CA1048829A; GB1521585A; US4135820A

Description

TEE PEEKBi-EIMER CORPORATION
Korwalk, Connecticut 06852, USl

Spektralfotometer

Die Erfindung "betrifft optische Anordungen zum Vereinigen von Strahlenbündel und insbesondere Strahlenbündel vereinigende Elemente, die zwei Strahlenbündel eines Spektralfotometers zu einem zusammengesetzten Strahlenbündel längs einer Achse verschmelzen. In einem Zweistrahl-Spektralfotometer werden Probe- und Bezugsstrahlenbündel . auf getrennten, im wesentlichen äquivalenten optischen
Wegen auf einen fotoelektrischen Detektor gerichtet, wo die Intensität jedes Strahlenbündels gemessen wird.
Damit die Wege der Strahlenbündel optisch

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ORiGiNAL INSPECTED

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äquivalent sind, müssen die Absorptions- und Refle'xi'ons-·. eigenschaften der optischen Elemente in diesen Wegen ;> aneinander angepaßt .werden. Bei bekannten Strahlenbündel vereinigenden Anordnungen kann eine im wesentlichen vorliegende optische Äquivalenz nur durch sich bewegende Spiegel hergestellt werden, die dann mechanische Probleme und Probleme in der Phasenabstimmung herbeiführen. Weiterhin sprechen fotoelektrische Detektoren auf Strahlenbündel, die zu den Detektoren verschiedene Einfallswinkel einnehmen, verschieden an, was bei den bekannten Strahlenbündel vereinigenden Anordnungen, die die Strahlenbündel nicht koaxial zu einem zusammengesetzten Strahlenbündel verschmelzen, ein Problem darstellt. Andererseits müssen sehr teuere außeraxiale asphärische Spiegel bei den bekannten Strahlenbündel vereinigenden Anordnungen verwandt werden, um Bildfehler zu vermeiden, wenn die zu vereinigenden Strahlenbündel divergent sind.

Ziel der Erfindung ist eine Strahlenbündel vereinigende Anordnung, die die Nachteile der bekannten Anordnungen überwindet oder mildert.

Ein besonderes Ziel der Erfindung ist eine Strahlenbündel vereinigende Anordnung, die die Strahlenbündel koaxial zu einem zusammengesetzten Strahlenbündel vereinigt, ohne auf rotierende Sektorspiegel oder andere bewegliche Bauteile zurückzugreifen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Strahlenbündel vereinigende Anordnung, die Bildfehler aufgrund einer außeraxialen Arbeitsweise ohne die Verwendung asphärischer Ablenkspiegel kompensiert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Strahlenbündel vereinigendes Element, das Strahlungsenergie von getrennten Strahlengängen zu einem zusammengesetzten Strahlungsbündel ohne die Verwendung beweglicher Bauteile koaxial vereinigt. -.,,·,

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Gemäß eines typischen Ausführungsbeispiels der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß ein sphärischer Ablenkspiegel vorgesehen wird, um jedes Strahlenbündel auf eine ■..Reflexionsfläche auf einem Strahlenbündel vereinigenden Element zu richten. Die .Reflexionsfläche schließt die Oberflächen der Seitenwände innerhalb einer Vielzahl paralleler Rillen ein, die in einer planaren Anordnung quer über das die Bündel vereinigende Element angeordnet sind. Jede Rille ist im Querschnitt allgemein V-förmig und die Seitenwände aller Rillen schneiden sich unter demselben eingeschlossenen Winkel. Gerade Schnittlinien zeigen sich zwischen Seitenwänden benachbarter Rillen in der planaren Anordnung, die senkrecht zu derjenigen Achse liegt, längs der die Bündel als zusammengesetztes Strahlenbündel vereinigt werden sollen. Die Strahlenbündel werden zur Reflexionsfläche unter demselben Einfallswinkel relativ zur Achse des zusammengesetzten Strahlen— bündeis gerichtet. Der eingeschlossene Winkel zwischen den Seitenwänden der Rillen ist größer als 90 ,jedoch nicht größer als 120°, und kleiner als der doppelte Einfallswinkel für nicht kollimierte Strahlenbündel, um eine Streuung zu verhindern.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht darin, zwei optische Strahlungsenergiebündel von getrennten Strahlengängen in einem Spektralfotometer koaxial zu einem einzigen •zusammengesetzten Strahlenbündel mittels eines optischen Elementes zu verschmelzen, das einem groben Echelette— Gitter ähnelt. Eine Reflexionsfd'äche, .'· die die Oberflächen der Seitenwände innerhalb einer Vielzahl paralleler Rillen einschließt, ist auf dem optischen Element vorgesehen. Die Rillen.sind in einer seitlichen Anordnung vorgesehen und im Querschnitt allgemein V-förmig. Die zu vereinigenden

Strahlenbündel werden auf die Seitenwände gerichtet und das zusammengesetzte .Strahlenbündel wird nach dem-Reflexions- A gesetz davon emitiert. Wenn die zu vereinigenden Strahlenbündel nicht kollimierte Strahlen enthalten, wird durch den Teil des optischen Elementes zwischen benachbarten Seitenwänden nebeneinander liegender Rillen, eine Schatten-

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bildung hervorgerufen, um die Streuung zu verringern. Weiterhin werden. Bildfehler, die durch eine · außeraxiale Arbeitsweise aufgrund der Verwendung eines sphärischen Spiegels in der die Bündel vereinigenden Anordnung hervorgerufen werden,im wesentlichen durch das optische Element korrigiert.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert*

Figur 1 zeigt das optische Schema einer bekannten Strahlenbündel vereinigenden Anordnung..

Figur 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansiehteines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Strahlenbündel vereinigenden Elementes.

Figur 3 zeigt eine fragmentarische Querschnittansicht längs der Linie 3-3 in Figur 2.

Figur 4 erläutert in einem optischen Teilschema, wie das in den Figuren 2 und 3 dargestellte die Strahlenbündel vereinigende Element außeraxiale Störungen in der erfindungsgemäßen Strahlenbündel vereinigenden Anordnung korrigiert.

Figur 5 zeigt das optische Schema eines Spektralfotometers, das die in Figur 4 dargestellte Strahlenbündel vereinigende Anordnung und das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Strahlenbündel vereinigende Element enthält.

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In Figur 1 der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Vereinigen von Strahlenbündeln in einem bekannten Zweistrahl-Spektralfotometer dargestellt, in dem zwei Strahlungsenergiebündel 10 und 12 auf getrennten, im wesentlichen äquivalenten optischen Wegen auf einen fotoelektrischen Detektor 14 gerichtet werden. Die Strahlenbündel 10 und 12 werden dadurch erzeugt, daß die Ausgabe eines nicht dargestellten Monochromators geteilt wird, und sie haben am Anfang die gleiche Intensität. Eine Probe S befindet sich im Strahlengang des Strahlenbündels 10 und ein Bezugskörper E befindet sich im Strahlengang des Strahlenbündels 12, während Spiegel 16 und 18 jeweils in diesen Strahlengängen angeordnet sind, um die Strahlenbündel in die Hichtung eines Strahlenbündel vereinigenden Elementes 20 umzulenken. Die Eeflexionsflächen des die Strahlenbündel vereinigenden Elementes 20 lenken die Strahlenbündel dann in die Richtung eines fotoelektrischen Detektors 14 um, der die Intensität jedes Strahles überwacht. Zur Vereinfachung der Figur 1 ist nur der Hauptstrahl jedes Strahlenbündels 10 und 12 dargestellt, es ist jedoch ersichtlich, daß die Strahlen dieser Strahlenbündel an verschiedenen Stellen der Strah,-lengänge parallel, konvergent oder divergent verlaufen können. Weiterhin können die Spiegel 16 und 18 eine zum Sammeln oder Zerstreuen der Strahlen in den Strahlenbündeln erforderliche Wölbung haben, um eine Vergrößerung zu bewirken.

Die Reflexionsflächen des Strahlenbündel vereinigenden Elementes 20 sind in Figur 1 als die Flächen eines Prismas dargestellt, die sich in einem Scheitel 22 schneiden und durch einen Flächenwinkel voneinander getrennt sind. Zwei unter dem gleichen Flächenwinkel angeordnete Spiegel, können jedoch gleichfalls als Strahlenbündel vereinigendes Element 20 bei dieser bekannten Anordnung dienen. Obwohl die Strahlengänge der Bündel 10 und 12 vom vereinigenden Element 20 zum fotoelektrischen Detektor 14 sich der Koaxilität nähern, wenn die Strahlenbündel näher am Scheitel 22 abgebildet

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werden, ist ersichtlich eine absolute Koaxialität bei. dieser Strahlenbündel vereinigenden Anordnung unmöglich. Weiterhin muß die Größe der Strahlenbündel 10 und 12 verringert werden, wenn sie näher am Scheitel 22 abgebildet werden. Dann bekommen beliebige optische Fehler in den Reflexionsflachen · des die Bündel vereinigenden Elementes 20 eine größere Bedeutung. Natürlich leidet die gewünschte Koaxialität dann., wenn die Größe der Strahlenbündel 10 und 12 erhöht wird, damit derartige optische Fehler eine geringere Bedeutung bekommen. Andererseits wird der fotoelektrische Detektor 14 auf die Strahlungsenergiepegel vom Strahlenbündel 10 oder vom Strahlenbündel 12 nur dann identisch ansprechen, wenn diese Strahlenbündel koaxial als ein vereinigtes Strahlenbündel darauf gerichtet werden. Eine Änderung im Ansprechen des fotoelektrischen Detektors 14, die einen fotometrischen Fehler zur Folge hat, muß daher immer erwartet werden, wenn die in Figur dargestellte bekannte Strahlenbündel vereinigende Anordnung verwandt wird. Im typischen Fall beträgt ein derartiger fotometrischer Fehler einige Prozent für Wellenlängen im ultravioletten Bereich und in dem Fall, in dem der fotoelektrische Detektor 14 ein Fotovervielfacher ist. Es sind andere Strahlenbündel vereinigende Anordnungen bekannt, die halbdurchlässige Spiegel, vertikal übereinander angeordnete, rechts und links reflektrierende Prismen und teildurchlassige Gitter enthalten, jedoch bezieht sich keine dieser Anordnungen auf den Aufbau oder das Konzept, die im folgenden beschrieben werden. Diese Anordnungen werden daher nicht weiter erörtert.

Ein Strahlenbündel vereinigendes Element 30, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist in Figur 2 dargestellt. Auf dem ' Strahlenbündel vereinigenden Element 30 ist eine Reflexionsfläche vorgesehen, die die Oberfläche der Seitenwände 32 im Inneren von einer Vielzahl paralleler Rillen 34 einschließt. Die Rillen 34 sind nebeneinander in einer planaren Anordnung quer über das die Bündel vereinigende Element

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vorgesehen, wobei jede Rille 34 denselben im wesentlichen V-fÖrmigen Querschnitt hat. Die geradlinigen Schnittlinien 36 zwischen den Seitenwänden nebeneinander liegendes Rillen 34 sind als die Planaranordnung dargestellt, durch die eine Normale 38 führt, während sich die Seitenwände 32 jeder Rille 34 unter demselben eingeschlossenen Winkel φ schneiden. Obwohl die Seitenwände 32 mit planaren Oberer flächen dargestellt sind, die durch gleiche Flächenwinkel in Figur 2 voneinander getrennt sind, -Jcann das die Bündel vereinigende Element 30 auch nicht planare Oberflächen haben. Wo es weiterhin wünschenswert ist, eine optische Vergrößerung hervorzurufen, können die Rillen 34 des die Bündel vereinigenden Elementes 30 statt der in Figur 2 dargestellten planaren Anordnung in einer nicht planaren Anordnung vorgesehen sein. Natürlich können an dem erfindungsgemäßen, die Strahlenbündel vereinigenden Element 30, sowohl die Oberflächen der Seitenwände 32 als auch die Anordnung der Rillen 34 nicht planar sein.

Die Arbeitsweise des die strahlenbündel vereinigenden Elementes 30 in der in Figur 1 dargestellten Anwendung bei einem Zweistrahl-Spektralfotometer ist in Figur 3 dargestellt. Die Strahlen der Probe-und Bezugsbündel werden in Figur 3 kollimiert, wobei der Deutlichkeit zuliebe nur jeweils der Hauptstrahl 40 und 42 und die Randstrahlen 44, 46 und 48, 50 jeweils jedes Strahlenbündels dargestellt sind. Jedes Bündel wird gegen die Reflexibnsfläche.;:des die Bündel vereinigenden Elementes 30 unter demjenigen Winkel gerichtet, der erforderlich ist, damit die Bündel längs der Normalen 38 von der planaren Anordnung der Rillen den Reflexionsgesetzen entsprechend reflektiert werden. Natürlich werden im wesentlichen alle Strahlen beider Bündel längs der Normalen 38 in Form eines vereinigten Strahlenbündels reflektiert, das im Spektralfotometer axial in einerLinie mit dem fotoelektrischen Detektor 14 verläuft, so daß die planare Anordnung der Rillen 34 senkrecht zu dieser Ausrichtungsachse liegen muß. Weiterhin verlaufen die Strahlen jedes Bündels parallel zu den Seitenwänden 32,da anderenfalls die Streuung zur

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Folge haben könnte, daß einige Strahlen aus dem zusammengesetzten Strahlenbündel heraus reflektiert werden, was zu einem Intensitatsverlust führen wird. In Figur 3 beträgt der zwischen den Seitenwänden 32 jeder Rille 34 eingeschlossene Winkel φ 120°, ein Winkel, der der maximale eingeschlossene Winkel ist, bei dem die oben erwähnten optischen Bedingungen ohne Intensitatsverlust aufgrund der Streuung erreicht werden können. Es könnten zwar kleinere, eingeschlossene Winkel von mehr als 90? verwandt werden, der Einfallswinkel der Strahlenbündel relativ zur Normalen 38 wird aber entsprechend ansteigen, so daß die Strahlenbündel nicht mehr parallel zu den Seitenwänden 32 verlaufen. Natürlich beträgt der Einfallswinkel der Bündel relativ zur Normalen 38 in Figur 3 60°, wo hingegen dieser Winkel sich 90° nähert, wenn der eingeschlossene Winkel ψ sich 90° nähert.

Um in Figur 3 eine Streuung zu vermeiden, wenn die Strahlenbündel entweder konvergent oder divergent sind, müssen die Randstrahlen einen Einfallswinkel zur Normalen 38 haben, der größer als der Winkel der Seitenwände 32 zur Normalen 38 ist. Unter solchen Bedingungen liegen die geradlinigen Schnittlinien zwischen den Seitenwanden 32 jeder Rille 34 durch die geradlinigen Schnittlinien 36 zwischen benachbarten Seitenwänden 32 benachbarter Rillen 34 im Schatten. Derartige Bedingungen können weiterhin nur dann erreicht werden, wenn der Winkel 0 zwischen den Sei— tenwänden 32 jeder Rille 34 kleiner als 120° ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des die Strahlenbündel vereinigenden Elementes 30 ist daher der die Seitenwände trennende Winkel φ kleiner als die Summe der Einfallswinkel, die von den Hauptstrahlen 40 und 42 jeweils relativ zur Normalen 38 eingenommen werden.

Wie es in Figur 4 dargestellt ist, ist durch die erfindungsgemäße Strahlenbündel kombinierende Anordnung eine Korrektur von Bildfehlern aufgrund einer außeraxialen.Arbeitsweise möglich. Bei dieser Strahlenbündel vereinigenden Anordnung werden Spiegel 52 mit einer sphärischen Oberfläche verwandt,

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um jedes Strahlenbündel auf das in den Figuren 2 und 3 dargestellte, die Bündel vereinigende Element 30 zu richten, wobei jedoch nur ein Spiegel 52 im Interesse der Deutlichkeit in Figur 4 dargestellt ist. Ein Hauptstrahl 54 und Randstrahlen 56 und 58 sind jeweils in jedem Strahlenbündel enthalten. Die Strahlenbündel werden natürlich durch die Spiegel 52 umgelenkt ·. Es ist ohne, weiteres ersichtlich, daß die Randstrahlen 56 und 58 von einem nicht dargestellten gemeinsamen Punkt auf dem Hauptstrahl 54 als Ursprungspunkt ausgehen, jedoch als Folge der außeraxialen Arbeitsweise den Hauptstrahl 54 an den Punkten 60 und 62 jeweils kreuzen, nachdem sie durch den Spiegel 52 umgelenkt sind. Da die reflektierende Oberfläche des die Bündel vereinigenden Elementes 30 aus den Seitenwänden 32 im Inneren der Vielzahl von Rillen 34 besteht, treffen der Hauptstrahl 54 und die Randstrahlen 56 und 58 jeweils jedes Bündels an Punkten 64, 66 und 68 jeweils auf eine andere Seitenwand 32. Der Hauptstrahl 54 und die Randstrahlen 56 und 58 werden daher jeder von einer anderen Seitenwand zum selben Brennpunkt 70 reflektiert, da der Winkel der Reflexion von den Seitenwänden zunimmt, wenn sie sich seitlich quer über die planare Anordnung weiter auf der linken Seite befinden. Natürlich ergibt sich am Brennpunkt 70 ein ungestörtes Bild, ohne den außeraxialen Bildfehler, der normalerweise zu erwarten wäre. Der außeraxiale Bildfehler könnte auch durch die Verwendung von Spiegeln mit einer asphärischen Oberfläche statt sphärischer Spiegel 52 korrigiert werden, jedoch sind derartige asphärische: Spiegel sehr teuer. Es ist ohne weitere Erläuterungen erkennbar, daß das in Figur 1 dargestellte be-> kannte, Strahlenbündel vereinigende Element 20 keine·Korrektur des Abbildungsfehlers liefert, der durch die außeraxiale Arbeitsweise hervorgerufen wirdjund daß ein zusätzlicher fotometrischer Fehler daraus resultieren würde, es sei denn, daß asphärische Spiegel verwandt werden.

Das in den Figuren 2 -"4 dargestellte Strahlenbündel vereinigende Element 30 kann aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise aus Glas oder einem Metall, herge-

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stellt werden. Das Herstellungsverfahren für das Strahlenbündel vereinigende Element 30 hängt von der Anzahl und dem Abstand der Rillen 34 ab, die natürlich von den optischen Erfordernissen der die Strahlenbündel vereinigenden Anordnung abhängt. Im typischen Fall wird das die Strahlenbündel vereinigende Element 30 dadurch hergestellt, daß die Rillen 34 unter Verwendung einer Vorrichtung zum Herstellen von Beugungsgittern, wie sie dazu verwandt wird, grobe infrarote Beugungsgitter zu teilen, in einen massiven Aluminium-Rohling gezogen. Der Rohling ist auf eine optisch ebene Oberflächengüte von annähernd zwei Interferenzlinien vorpoliert. Der Teilungsdiamant ist so geschliffen, daß er mit der gewünschten Querschnittsform der Rillen 34 übereinstimmt und weist daher den Flächenwinkel üb für das in den Figuren 2-4 dargestellte die Bündel vereinigende Element 30 auf. Wenn mehr als ein Texlungsarbeitsgang verwandt wird, sollte der letzte Arbeitsgang die Flächen mit einer optisch ebenen Oberflächengüte von zwei Interferenzlinien od^er besser derart zurücklassen, daß die Strahl en streuung so klein wie möglich und die optische Äquivalenz der Seitenwände 32 so groß wie möglich ist. .

Während Rillenabstände von 1 mm auf einem Strahlenbündel vereinigenden Element 30 für Anwendung bei einem Spektralfotometer mit Probe-und Bezugsstrahlenbündel im ultravioletten Wellenbereich verwandt wurden, können auch bis zu einem Punkt, an dem Beugungseffekte auftreten, engere Abstände benutzt werden. Es können auch größere Abstände verwandt werden, wobei jedoch ein Gitter mit einer optisch ebenen Oberflächengüte schwieriger zu ziehen ist, da während der Herstellung mehr Material, entfernt werden muß. Bei engeren Abständen liegt natürlich eine größere Anzahl von Randschnittlinien 36 zwischen den Seitenwänden benachbarter Rillen 34 auf dem die Bündel vereinigenden Element 30 für ein zusammengesetztes Strahlenbündel mit einem gegebenen Durchmesser vor. Da die Beugungseffekte an derartigen RillenSchnittlinien oder irgendwelche daran

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auftretene Fehler eine strahlenstreuung hervorrufen werden) kann der Abstand der Rillen 34 nicht blindlinks klein gemacht werden. Die Position und die Ausrichtung des die Bündel vereinigenden Elements 3D im Strahlengang der Strahlenbündel wird jedoch entscheidender, wenn der Abstand der Rillen 32 vergrößert wird. Der Rillenabstand ist daher in Spektralfotometern eine Angelegenheit eines Auslegungskompromisses und für einen Durchmesser des zusammengesetzten Strahlenbündels"'von 10 mm beträgt der Abstand zwischen den Rillen vorzugsweise 1 mm,

-Aus praktischen· Gründen wird bei Anwendungen in . . " >■

Spektralfötometern das'.ursprüngliche, in ein Gitter-geteiltes Original des Strahlenbündel vereinigenden Elements 30 nicht verwandt. Es ist kostengünstiger und optisch besser, bei derartigen Anwendungsformen eine Kopie des Originals zu verwenden. Das Verfahren zum Herstellen von Spiegel- und Gitterkopien ist allgemein bekannt und muß nicht näher erläutert werden. Es ist jedoch wichtig, daß die Seitenwände 32 jeder Rille 34 ein gleichmäßiges und gleiches Reflexionsvermögen für alle Wellenlängen der optischen Strahlung über den bestimmten spektralfotometrischen Arbeitsbereich haben. Das wird dadurch erreicht, daß als reflektierender Überzug verdampftes Aluminium großer Reinheit sehr schnell auf die kalten Seitenflächen 32 aufgebracht wird. Um das Erreichen eines gleichmäßigen und gleichen Reflexionsvermögens weiter zu erleichtern, sollten alle Seitenwände gleichzeitig von einer einzigen Quelle verdampften Aluminiums überzogen werden, die so angeordnet ist, daß sie die Seiten in gleicher Weise dem verdampften Aluminium aussetzt.

Ein Spektralfotometer mit der in Figur 4 dargestellten Strahlenbündel vereinigenden Anordnung mit dem Strahlenbündel vereinigenden Element 30 von Figur 2 und 3 ist im optischen Schema von Figur 5 dargestellt. Ein Ausgangsbündel 72 von einem nicht dargestellten Monochromator wird durch einen rotierenden Zerhacker 78 mit einem reflektierenden

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Sektorflügel in zwei zeitlich abwechselnde aufeinanderfolgende Bündel 74 und 76 unterteilt. Die Bündel 74 und 76 werden dann durch ebene Spiegel 80 und 82 auf parallele Strahlengänge umgelenkt. An optisch äquivalenten Punkten werden sie wiederum durch torische Spiegel 84 und 86 umgelenkt, so daß sie an Punkten 88 und 90 konvergieren, indem sie optisch gleiche Bilder des Ausgangsschlitzes des Monochromators bilden. Die Bündel 74 und 76 gehen durch die Probe S und den Bezugskörper R, die sich an den Punkten 88 und 90 jeweils befinden und divergieren anschließend, bis sie durch sphärische Spiegel 82 umgelenkt werden. Damit der Bezugsstrahlengang dem Probestrahlengang äquivalent ist, wird das Bündel 76 durch einen ebenen Spiegel 92 anschließend umgelenkt, der die Reflexion ... am ebenen Spiegel 80 ausgleicht. Die Bündel 74 und 76 werden dann unter gleichen Winkeln zur Normalen auf die planare Anordnung der Rillen auf das die Bündel vereinigende Element 30 gerichtet, und davon koaxial als ein zusammengesetztes Bündel 94 in die Richtung des fotoelektrischen Detektors 96 reflektiert. Um eine Strahlenstreuung zu vermeiden, liegen die Seitenwände der Rillen entsprechend den obigen Ausführungen anhand von Figur 3. unter einem Winkel von 58,5 zur Normalen der planaren Anordnung. Die Hauptstrahlen der Bündel 74 und 76 werden daher unter einem Winkel von 63 zur Normalen auf die planare Anordnung auf das die Bündel vereinigende Element 30 gerichtet.

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Claims

Pa ten tansprüche

Spektralfotometer, bei dem Probe- und Bezugsstrahlenbündel auf getrennten, im wesentlichen äquivalenten optischen Wegen auf einen fotoelektrischen Detektor ge— .richtet werden, gekennzeichnet durch ein die Strahlenbündel vereinigendes Element (30) mit einer Reflexionslflache, die die Oberflächen von Seitenwänden (32) im Inneren einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rillen (34). einschließt, wobei die Rillen (34) nebeneinander in einer seitlichen Anordnung quer über das die Strahlenbündel vereinigende Element (30) angeordnet sind und jede Rille (34) im Querschnitt allgemein V-förmig ist, wobei die Seitenwande (32) aller Rillen (34) sich unter dem im wesentlichen gleichen eingeschlossenen Winkel φ schneiden, dieser eingeschlossene Winkel φ größer als 90° und nicht größer als 120 ist, wobei die seitliche Anordnung der Rillen gerade Schnittlinien (36) zwischen den Seitenwänden benachbarter Rillen (3^) ergibt, und die'Rillen zu einer Ausrichtachse mit dem fotoelektrischen Detektor angeordnet sind und wobei die Strahlenbündel auf das die Bündel vereinigende Element"" (30 ) gerichtet sind und von dessen Seitenwänden (32) längs koaxialer Strahlengänge reflektiert werden.
2. Spektralfotometer nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η η-z e i c h η e t, daß jedes Bündel unter einem Einfallswinkel relativ zur Ausrichtächse (38) auf das die Bündel vereinigende Element (30) gerichtet ist und daß der eingeschlossene Winkel ρ kleiner als die Summe der Einfallswinkel ist.
3. Spektralfotometer nach Anspruch 1, da d u r c h gekennzeichnet , daß die Rillen (34) in einer planar en Anordnung vorgesehen sind.

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4. Spektralfotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Reflexionsvermögen jeder Seitenwand (32) für alle Wellenlänge der optischen Strahlun ^N über einen "bestimmten Bereich gleich ist.
5. Spektralfotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Strahlenbündel unter einem Einfallswinkel zur Ausrichtachse (38) auf das die Bündel vereinigende Element (30) gerichtet ist, der eingeschlossene Winkel Qj kleiner als die Summe der !Einfallswinkel ist und daß die Rillen (340 in einer planaren Anordnung vorgesehen sind, wobei deren Seitenwände (32) dasselbe Reflexionsvermögen für alle Wellenlängen der optischen Strahlung

über einen bestimmten Bereich haben.
6. Spektralfotometer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der eingeschlossene Winkel φ

■ 117° und der Einfallswinkel 63° beträgt.
7. Spektralfotometer, bei dem ein Probe- und ein Bezugsstrahlenbündel auf getrennten im wesentlichen äquivalenten optischen Wegen auf einen fotoelektrischen Detektor ausgerichtet werden, gekennzeichnet durch ein die Strahlenbündel vereinigende Anordnung, die ein
die Strahlenbündel vereinigendes Element (30) mit einer
Reflexionsfläche und einem sphärischen Ablenkspiegl (52)
im optischen Weg jedes Strahlenbündels enthält, wobei die Reflexionsfläche die Oberflächen der Seitenwände (32) auf der Innenseite einer Vielzahl paralleler Rillen (3*0 einschließt, die Rillen (34) nebeneinander in einer planaren Anordnung quer über das die Bündel vereinigende Element
(30) angeordnet sind, jede Rille (34) im Querschnitt V-förmig ist, wobei ihre Seitenwände (32) durch einen V-Winkel voneinander getrennt sind, wobei die ebene Anordnung der
Rillen gerade Schnittlinien (36) zwischen den Seitenwänden (32) benachbarter Rillen (34) ergibt und die Rillen senkrecht zu einer Ausrichtachse (38) mit dem fotoelektrischen"

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Detektor angeordnet sind, wobei die Strahlenbündel durch sphärische Ablenkspiegel (52) auf das die Bündel vereinigende Element (30) unter demselben Einfallswinkel relativ zur Ausrichtachse (38) gerichtet sind und wobei der V-Winkel kleiner als der doppelte Einfallswinkel und größer als 90° und nicht größer als 120° ist. - ·
8. Spektralfotometer nach Anspruch 7» dadurch ge-

ι ι
Einfallswinkel 63° beträgt.

kennzeichnet , daß der "V-Winkel 117° und der
9- Spektralfotometer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß das Reflexionsvermögen jeder Seitenwand (32) für alle Wellenlängen der optischen Strahlung über einen bestimmten Bereich gleich ist.
10. Spektralfotometer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß der V-Winkel 117° und der Einfallswinkel 63° beträgt, während das Reflexionsvermögen jeder Seitenwand (32) für alle Wellenlängen der optischen Strahlung üb,er einen bestimmten Bereich dasselbe ist.

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