DE2815592A1

DE2815592A1 - Verbessertes farbkompensationssystem fuer abbe refraktometer

Info

Publication number: DE2815592A1
Application number: DE19782815592
Authority: DE
Inventors: Robert J Meltzer
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Warner Lambert Technologies Inc
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1978-12-07
Also published as: HK22681A; FR2393288B1; FR2393288A1; JPS6049252B2; BR7803518A; JPS542176A; CA1090184A; US4181434A; GB1571980A

Description

Es wird ein Verfahren und Vorrichtung geschaffen, durch die Winkelfehler oder fehlangepaßten Brechungsindices von farbkompensierenden Prismen für Abbe Refraktometer durch Bezentralisieren der Linse praktisch ausgeschaltet werden, die für die Abbildung des Lichtes auf dem Refraktometerfadenkreuz angewandt wird.

Die Erfindung betrifft Farbkompensatoren für Abbe-Refraktometer und insbesondere das überwinden arteigener Probleme, wie sie bei farbkompensierenden Prismen vorliegen.

Abbe-Refrkktometer sind verwickelte Refraktometer für das Messen des Brechungsindex zwecks Bestimmen von Lösungskonzentrationen oder für die Materialidentifizierung. Abbe Refraktometer weisen üblicherweise eine Farbkompensationsanordnung auf zwecks Korrigieren der Dispersion, die in dem primären Prisma auftritt, wenn für die Beleuchtung herkömmliches weißes Licht angewandt wird. Es ist allgemein bekannt, daß die unterschiedlichen Wellenlängen des weißen Lichtes durch ein Prisma um unterschiedliche Beträge abgelenkt werden. Farbkompensierende Prismen sind üblicherweise dazu angewandt worden, die verschiedenen Wellenlängen des Lichtes in ein volles Spektrum zu rekombinieren bevor ein F<bkussieren auf dem Fadenkreuz erfolgt, um so farbfreie, scharfe Abbildungen zu erzielen. Um eine volle Spektrumsablenkung durch das farbkompensierende Prisma zu vermeiden, ist es wesentlich, daß alle Winkel genau gleich und entgegengesetzt sind und daß alle Brechungsindices genau identisch sind. Die Fehlanpassung der Brechungsindices und/oder Ungenauigkeit bei dem Herstellen gleicher und entgegengesetzter Winkel führt zu einer Ablenkung des Bezugslichtes, die sich bei Drehen des farbkompensierenden Prismas verändert. Das Drehen des farbkompensierenden Prismas ist die hferkömmliche Einstellungsart für die angestrebte Farbkompensation, da das Drehen es ermöglicht, differierende Dispersionswerte der kompensierenden Prismenmaterialien mehr oder weniger vollständig dazu anzuwenden, daß die durch das primäre Prisma verursachte Dispersion ausgeschaltet wird. Allgemein werden derartige kompensierende Prismen extrem genau hergestellt, um so mehr als 10 Sekunden Abweichung des vollen Spektrums bei Drehen des kompensierenden Prismas zu vermeiden.

809849/0590 - 4 -

Ein bisher angewandtes Verfahren zwecks Vermeiden der Ablenkung besteht darin, daß ein abgepaßtes Paar kompensierender Prismen vorgesehen wird, die in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden. Ein Beispiel für ein derartiges System stellt ein Abbe Refraktometer dar, das von der Patentinhaberin seit vielen Jahren in den Handel gebracht wird und das optische System aufweist, das in der Figur 1 wiedergegeben ist. Diese technische Lösung erforderte jedoch verwickelte und kostspielige Tragmechan&nen, die nur eine geringe Toleranz für die Fehlausrichtung oder Dezentralisierung jedes Teils des Paares besitzen und bedingen eine genaue Steuerung der Prismenbewegung.

Kompensierende Prismen in Refraktometern sind ebenfalls offenbart in den US-PSen 2 966 091 und 2 972 926. Keine dieser Patentschriften und auch der weitere bekannte Stand der Technik ergeben eine Korrektur der Ablenkungsfehler, wie sie durch farbkompensierende Prismen verursacht werden und zwar vermittels einer Dezentralisierung der Linse.

Die sich durch ungleichmäßige Winkel und/oder fehlangepaßte Brechungsindices bei Farb-kompensierenden Prismen ergebende Ablenkung kann praktisch dadurch ausgeschaltet werden, daß wenigstens eine Linse dezentralisiert wird, die für das Fokussieren der rekombinierten Abbildung auf dem Fadenkreuz angewandt wird. Wenn die dezentralisierte Linse mit dem kompensierenden Prisma als eine Einheit gedreht wird, wird die Ablenkung nicht in irgendeiner Lage des farbkompensierenden Prismas bei Drehen desselben auftreten. Wenn es sich bei der Linse um eine starke Linse handelt, ist eine geringere Dezentralisierung erforderlich, um einen gegebenen Betrag der Ablenkung zu korrigieren als wenn es sich bei der dezentralisierten Linse um eine schwache Linse handelt. Wenn eine Mehrzahl Linsen für das Fokussieren der Abbildung auf dem Fadenkreuz angewandt wird, kann eine oder mehrere der Linsen dezentralisiert werden. Es ist gewöhnlich zweckmäßig, eine farbkompensierende Linse für die Korrektur der Ablenkung anzuwenden, jedoch ist dies nicht immer erforderlich. Der Fachmann kann leicht den erforderlichen Betrag dEr Dezentralisierung für das Korrigieren der Ablenkung feststellen. Zwecks Korrigieren der Ablenkung des kompensierenden Prismas ist die zweckmäßigste Linse für das Dezentralisieren eine solche,

809849/0590

die entfernt von der Grenzebene, z.B. dem Fadenkreuz, vorliegt, um so ein optimales Korrekturpotential zu haben.

Da bei Abbe Refraktometern allgemein ein gerichtetes Licht durch das farbkompensierende Prisma geführt wird, befinden sich die für das Fokussieren auf dem Fadenkreuz angewandten Linsen gewöhnlich zwischen dem farbkompensierenden Prisma und dem Fadenkreuz.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die wesentlichen Bestandteile eines Abbe Refraktometers;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf die Figur 1 wird von dEr Beleuchtungsquelle 1 kommendes Licht durch das primäre Prisma 2, in dem sich eine Testprobe (nicht gezeigt) befindet zu dem beweglichen Spiegel 3 geführt. Das von dem Spiegel reflektierte Licht tritt durch das farbkompensierende Prisma 4 und wird durch die Teleskoplinse 5 auf dem Fadenkreuz 6 fokussiert, das durch das Okular 7 beobachtet wird. Die technischen Einzelheiten der diesbezüglichen Bestandteile und die zugeordneten Parameter,innerhalb derer dieselben hergestellt werden müssen, sind dem Fachmanngeläufig.

Figur 2 zeigt das bevorzugte farbkompensierende Prisma 20 und Teleskoplinsensystem 21 für das Abbilden des Lichtes an der Fadenkreuzebene 22. Die kritischen Winkel des Prismas 20 mit den Bestandteilen 30, 31 und 32 sind als <., bis <₄ wiedergegeben. Die folgende Tabelle gibt beispielsweise Werte des kompensierenden Prismas 20 sowie des Linsensystems 21 mit allen Radien für R.. bis R_g, Dicken T₁ bis T₃ und Abstandsverhältnisse S- bis S₃ in mm wieder. Ein Minuszeichen (-) gibt einen Radius an, der auf der Fadenkreuzseite der Oberfläche einen Vertex besitzt. Die Winkel sind in Grad angegeben, die Dispersionswerte (Abbe Zahlen) und Brechungsindices stellen absolute Werte dar.

809849/0590

Tabelle

Optischer Radius Dicke Abstands- Brechungs- Abbe- Winkel Bestandteil (R) (T) verhältnis index Zahl (<)

30 ND₁= 1,62096 ^=35,9

<₁=71,0°

T? = oo

^K2

<2⁼¹⁹'° 31 ND₂= 1,62041 /j=6O,33

<₃=19,O° R- = o°
32

< ₄=71,O^

^R3	Z= 00	=39,051	^S1	= 1	,0	ND₃ =	1	,62096	/₃=35,9
^R4	= 00
^R5	=-20,23	=25,713	3,0
	T₁ =	T₃=2				ND₄=	1	,51680	/₄=64,17
^R6	= 14,816	=25,713	3,0
	T₂=					ND₅=	1	,6481831	/₅=33,84
^R7		^S2⁼	11	,6

^R8	,1
				ND₆=	1	,51680	/g=64,17
R₉	^S3⁼	46	,33

Die Doppellinse 40 des Linseneystems 21 ist farbkorrigiert und weist eine bikonvexe Einzellinse 41 verklebt an einer konkav-konvexen Einzellinse 42 auf. Eine Abweichung von 1 mm an der Fadenkreuzebene 22 verursacht durch einen Winkelfehler in dem Prisma 20 oder Fehlanpassung des Brechungsindex zwischen den Bestandteilen 30, 31 und 32 erfordert eine Dezentralisation der Doppellinse 40 ungefähr 0,5 mm in einer Richtung entgegengestzt zu der Dezentralisierungsrichtung an dem Fadenkreuz 22.

809849/0590 " ⁷ "

Das optische System wird durch einen hohlen Träger 100 getragen, der eine zylinderförmige Seitenwand 101 aufweist, die in ein Augenrohr (nicht gezeigt) eines Abbe-Refraktometers eingeführt werden kann. Das Gestell 102 ist ein hohler Körper mit maschinell bearbeiteten Seitenv/änden 103, die komplementär gegenüber der Fläche 104 des Trägers 100 vorliegen. Die Seitenwände 1 03 und die Fläche 104 wirken als ein Lager und ermöglichen eine Drehung des optischen Systems zwecks Anpassen der Farbkompensation. Es wird eine Mehrzahl an Einstellschrauben 105 für das Ausrichten des Prismas 30 an einem Ende des Gestells 102 angewandt. Das andere Ende des Gestells 102 weist einen Flansch 106 auf, der an einer komplementären Ausnehmung 107 in den Träger ruht. Es werden wenigstens drei Positionierungsschrauben 108, hier sind zwei gezeigt, angewandt zwecks Anordnen des Haters 109 für das Linsensystem 21. Der komplementäre innere Flansch 110 des Gestells 102 und der äußere Flansch 111 an dem Halter 109 halten die Parallelität zwischen der Achse des Linsensystems 21 und der Achse des optischen Systems des Refraktometers aufrecht. Eine V-förmige Umfangsausnehmung 112 befindetsich an dem Halter 109, so daß die abgeschrägten Enden 113 der Positionierungsschrauben 108 mit der Fläche der V-förmigen Ausnehmung 112 distal gegenüber dem äußeren Flansch 111 in Berührung stehen. Diese Anordnung führt dazu, daß Parallelität zwischen den Achsen des Refraktometersystern und dem Linsensystem 21 aufrechterhalten wird, ohne daß beondere Sorgfalt aufgewandt werden muß, um während der Herställung eller Schrauben 108 und der verjüngten Enden 113 eine axiale Einheitlichkeit aufrechtzuerhalten. Die Linse 43 ist in einem Ring 114 mit Außengewinde geklebt, der mit den Innengewinden des Halters 109 zusammenarbeitet zwecks Fokussieren des Lichtes an der Fadenkreuzebene 22.

Um in erfindungsgemäßer Weise eine Einstellung vorzunehmen, wird Licht mit einer Standardwellenlänge (Natrium) durch die in der Figur 2 gezeigte Einheit geführt, währenddas Gestell 102 gedreht wird. Sobald maximale Ablenkung gegenüber einem axialen Bezugswert erreicht ist, wird durch Einstellung der Schrauben 108 der Halter 109 in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen der ursprünglichen Ablenkung dezentralisiert bis die Ablenkung aufgehoben ist.

809849/0590 _ ₈ _

Es kann sich als erforderlich erweisen, diese Arbeit mehrfach zu wiederholen, um so eine genaue Positionierung des Linsensystems 21 unter Ausschalten der Fehler des Prismas 20 zu erreichen.

809849/05-90

Leerseite

Claims

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 ₆ 4 ₇₈

MANFREDMIEHE FALKENRIED 4 * *'

Telefon: (030) 83119 50

Diplom-Chemiker Telesramme: INDUSPROP BERLIN

Telex: 0185445

US/02/2385 AO-3236

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Farbkompensationssystem für Abbe-Refraktometer Patentansprüche

1J Farbkompensationssystem für Abbe-Refraktometer mit einem primären Prisma, einem drehbaren, farbkompensierenden Prisma für die Rekombination des durch das primäre Prisma dispergierten Lichtes, und eine Linse für das Fokussieren des rekombinierten Lichtes an einem Fadenkreuz, wobei das farbkompensierende Prisma wenigstens eine Fehlstelle aufweist, die zu einer Abweichung des rebkombinierten Lichtes in einer ersten Richtung gegenüber einer Bezugslage führt, dadurch gekennzeichnet , daß eine axial drehbare Traganordnung (100) vorliegt, für das Positionieren und Drehen sowohl des Prismas (20) als auch der Linse (21) als eine Einheit, die Traganordnung (100) eine Einstellanordnung für das Bewegen der Linse <21) in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung aufweist, wodurch die durch das farbkompensierende Prisma (20) verursachte Abweichung praktisch aufgehoben wird.

System für
2./Abbe-Refraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Linse (21) eine Mehrzahl Linsenelemente (40, 41,42) aufweist, die als eine gemeinsame Anordnung beweglich sind.
3. System für Abbe Refraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstellanordnung vier Schrauben (108) für das orthogonale Bewegen der Linse (21) aufweist.

809849/0590
4. Verfahren zum Verringern der unzweckmäßigen Abweichung, wie sie durch Fehler in einem farbkompensierenden Prisma eines Abbe-Refraktometers verursacht wird, das ein Fadenkreuz besitzt, dadurch
gekennzeichnet , daß eine Linse dezentralisiert wird, die sich zwischen dem Prisma und dem Fadenkreuz befindet, und zwar in einer Richtung und um einen Betrag, die dazu führen, daß praktisch die unzweckmäßige Abweichung aufgehoben wird.

809849/0590