DE2906536C2 - Optisches System mit mehrfacher Reflexion - Google Patents

Description

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führungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung na- tierten Strahlen werden in der Ebene des Austrittsspalhcr erläutert Es zeigt tes 2 in ursprünglichen Abmessungen fokussiert Durch

Fig. 1 das optische System in einem Gehäuse im das Fenster 16 verlassen die Strahlen die Küvette. Längsschnitt, Da das optische System umkehrbar ist, können die

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II des Systems 5 Strahlen auch durch den Austrittfspalt 2 {F i g. 2) in die der Fi g. 1, Küvette einfallen und durch den Eintrittsspalt 1 diese

Fig. 3 einen Schnitt nach der Luve I1I-III des Sy- verlassen. Die Funktionsweise der Küvette bleibt dabei stems der Fig. 1. die gleiche.

Das optische System mit mehrfacher Reflexion wird Der Konkavspiegel 4 (Fig.3) sorgt für die genaue

im folgenden am Beispiel einer mehrfach reflektieren- 10 Obereinstimmung des reflektierten Bildes des Konkavden Küvette oäher beschrieben. spiegeis 3 auf seiner eigenen Fläche; dabei werden die

Die Küvette mit mehrfacher Reflexion enthält zu- Strahlen außerhalb der Kanten des Konkavspiegels nächst Reflexionsspiegel (F i g. 1), die gegenüberliegend nicht zerstreut Dadurch wird die Vignettierung schiefer angeordnet werden. An einem Reflexionsspiegel ^r£hlie- Bündel vermieden. Da sich der Konkavspiegel 3 in der Ben sich ein Eintrittsspalt 1 und ein Austrittsspalt 2 an, 15 Küvette völlig in den Querschnitt des zylindrischen Gewährend die anderen Reflexionsspiegel aus je einem häuses 12 einfügt, ist die erreichte Lichtstärke des Sy-Konkavspiegel 3 bzw. 4 gebildet werden. Die Konkav- stems auch die maximal mögliche, spiegel 3,4 sind geometrisch verschieden groß. So sind Die konstruktiven Besonderheiten der optischen Ku-

die geometrischen Abmessungen des Konkavspiegels 3 vette mit mehrfacher Reflexion ermöglichen eine einfabeträchtlich größer als die entsprechenden Abmessun- 20 ehe und sichere Justierung der Spiegel 3,4, 5, 6 in gegen des Feldspiegeis 4, dessen Brennweite aber etwa um trennten aufeinanderfolgenden Handgriffen. Deswegen das 1^fache größer ist als die Brennweite des Konkav- wirken sich geringe Störungen in der Justierung kaum spiegeis 3. Die Spiegelflächen der Konkavspiegel 3, 4 auf der Funktionstüchtigkeit des Systems aus. sind kugelförmig, sie können aber auch asphärisch sein. Aus den obigen Darlegungen ist zu sehen, daß das

Der Reflexionsspiegel, an dem sich der Eintrittsspalt 1 25 vorgeschlagene optische System mit mehrfacher Refle- und der Austrittsspalt 2 anschließen, besteht aus zwei xion eine erhöhte Lichtstärke, geringere Aberrationsgleichen Planspiegeln 5,6, die eine symmetrisch gegen- fehler, einfachere Justierung und erhöhte Zuverlässigüber dem Austrittsspalt 2 angeordnete Spiegelgruppe keit der Spiegel während der Arbeit aufweist

bilden. Zur Kompensation des auftretenden geringen

Astigmatismus im System können die Spiegel eine Son- 30 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

derform haben, zum Beispiel zylinder- oder torusförisig

sein. Der geometrische Mittelpunkt des Konkavspiegels 3 und der Mittelpunkt des Austrittsspaltes 2 befinden sich auf einer Geraden, die die optische Achse des Systems bildet Der Abstand zwischen der Gruppe aus den Planspiegeln S, 6 und den Konkavspiegeln 3,4 ist etwa um das 1^fache größer als die Brennweite des Konkavspiegels 3. Jeder der Spiegel 3,4,5,6 ist in entsprechenden Fassungen 7, 8, 9, 10 befestigt und enthält eine übliche Justierungsvorrichtung 11. Das System aus Spiegel 3,4,5,6 ist in einem luftdichten Gehäuse angeordnet, das aus einem zylindrischen Gehäuse 12 mit zwei Deckeln 13,14 besteht Gegenüber dem Ein- und dem Austrittsspalt 1, 2 sind im Deckel 13 Fenster 15, 16 vorgesehen.

Die Planspiegel 5,6(Fi g. 2) sind rechteckig und fügen sich gut in den Querschnitt des zylindrischen Gehäuses 12 ein. Der Ein- und der Austrittsspalt 1,2 sind gleich bemessen.

Die Konkavspiegel 3,4(Fi g. 3) haben ebenfalls eine Rechteckform und sind im Gehäuse weitgehend günstig angeordnet: Der Konkavspiegel 3 fügt sich völlig in den Querschnitt des zylindrischen Gehäuses 12 ein, und der Feldspiegel 4 beansprucht den restlichen Teil des Raumes.

Die Küvette mit mehrfacher Reflexion funktioniert wie folgt

Die Strahlen einer Lichtquelle (in der Zeichnung nicht sichtbar) treten durch das Fenster 15 (F i g. 1) und den Eintrittsspalt 1 in die Küvette ein, fallen auf den Konkavspiegel 3 und werden von diesem auf den ebenen Planspiegel 5 zurückgeworfen. Dieser reflektiert seinerseits die Strahlen in Richtung zum Feldspiegel 4. Der Konkavspiegel 3 erzeugt ein vergrößertes Bild des Eintrittsspaltes 1 auf der Fläche des Konkavspiegels 4. Die von dem Konkavspiegel 4 zurückgeworfenen Strahlen treffen auf den Planspiegel 6 auf, der sie wiederum zum Konkavspiegel 3 reflektiert Die zum letzten Mal reflek-

Claims (5)

ι 2 aberschonbeigeringenStörungenderJustierung. Patentansprüche: Außerdem reicht die Lichtstarke dies bekannten Systems für die meisten Untersuchungen im Infrarotbc-

1. Optisches System mit mehrfach zwischen ge- reich des Spektrums nicht aus. da die dem Ein-und dem genüberliegenden Spiegeln hinV und hergehendem 5 Austrittsspalt gegenüberliegenden Konkavspiegel bei Lichtstrahl zwischen einem Eintritts- und einem ihm gleich sind und die Lichtstärke im direkten Zusam-Austrittsspalt, wobei die Eintrittsöffnung über einen menhang mit den geometrischen Abmessungen des cr-Konkavspiegel auf einen Feldspiegel abgebildet sten im Strahlengang liegenden Konkavspiegels steht, wird und das so auf dem Feldspiegel entstandene Es ist, bekannt die Empfindlichkeit der auf dem Ab-ZwischenbUd des Eintrittsspaltes nochmals mittels io sorptionsprinzip beruhenden Meßverfahren in der Konkavspiegel auf die Austrittsöffnun* abgebildet Spektralphotometrie dadurch zu erhöhen, daß man die wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Strahlung mehrfach durch die absorbierende Schicht Zwischenschaltung zweier dem Eintritts- und dem mit geringsten Verlusten überträgt. Hierzu verwendet Austrittsspalt benachbarter Planspiegel (5, 6) der man verschiedene Spiegelkombinationen, die den von einzige die Eintrittsspalt-Abbildung bewirkende 15 einer Lichtquelle erzeugten Lichtstrom durch das abgroße Konkavspiegel von dem neben ihm befindli- sortierende Medium mit geringsten Verlusten leiten, chen FeWspsegel (4) in sich selbst abgebildet wird. Der Anwendungsbereich der Spiegelsysteme mit mehr-

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzekh- fächer Reflexion ist außerordentlich weit und erstreckt net, daß die Brennweite des Feldspiegels um etwa sich von einmaligen Hochtemperatur-Meßeinrichiundas 1,5/ache großer als die Brennweite des Konkav- 20 gen zur Untersuchung schwerflüchtiger Verbindungen spiegeis ist bis zu serienmäßig hergestellten Spektralapparaten.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Zu modernen kompletten Infrarot-Spektralphotomekennzeichnet daß der Feldspiegel wesentlich kleiner tern eller Arten gehören heute Küvetten mit großer als der Konkavspiegel ist optischer Weglänge, die zur Untersuchung von Gasen

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- 25 eingesetzt werden, die in sehr kleinen Konzentrationen durch gekennzeichnet, daß der Konkavspiegel mit auftreten oder sehr schwache Absorptionslinien aufweiseiner Achse auf eine der beiden Öffnungen ausge- sen. Solche Küvetten sind sowohl zur qualitativen als richtet ist, wobei die beiden Planspiegel symmetrisch auch zur quantitativen Gasanalyse geeignet

zu dieser Öffnung angeordnet sind. Es ist auch ein optisches Mehrgangsystem bekannt

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- 30 das ein Objektivspiegel mit der Brennweite /an einer durch gekennzeichnet daß es sich in einem zylindri- Seite, zwei schräg zueinander stehende Feldspiegel an sehen Gehäuse mit Abschlußdeckeln befindet der gegenüberliegenden Seite sowie die sich an diesen

anschließende Eintritts- und Austrittsspalte enthält Als

Feldspiegel werden Planspiegel eingesetzt Der Objek-

35 tivspiegel wird im Abstand der zweifachen Brennweite von den Planspiegeln angeordnet

Die Erfindung betrifft ein optisches System mit mehr- Bei diesem optischen System werden die äußeren

fach zwischen gegenüberliegenden Spiegeln hin- und Bündel bei der Fokussierung der Zwischenbilder auf hergehendem Lichtstrahl zwischen einem Eintritts- und den ebenen Flächen nicht konvergiert, so daß ein beeinem Austrittsspalt wobei die Eintrittsöffaimg über ei- 40 trächtlicher Teil der Strahlung nach mehrfacher Reflenen Konkavspiegel auf einen Feldspiegel abgebildet xion außerhalb der Objektivspiegelkanten zerstreut wird und das so auf dem Feldspiegel entstandene Zwi- wird (Vignettierung der schiefen Bündel),
schenbild des Eintrittsspaltes nochmals mittels Konkav- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht

spiegel auf die Austrittsöffnung abgebildet wird. darin das optische System der eingangs definierten Art

Ein derartiges optisches System ist bekannt 45 unter Beibehaltung einer großen Weglänge für den

Die bei diesem bekannten System verwendeten Kon- Meßstrahl insbesondere hinsichllich einer größeren kavspiegel haben alle den gleichen Krümmungsradius Lichtstärke bei räumlich kleiner Ausführung des Sy- und sind alle verhältnismäßig groß ausgeführt so daß stems zu verbessern.

dieses optische System, wenn es in einem Gehäuse an- Ausgehend von dem optischen System der eingangs

geordnet wird, sehr viel Raum beansprucht Der Feld- 50 genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß daspiegel ist bei diesem bekannten optischen System durch gelöst daß unter Zwischenschaltung zweier der ebenfalls als Konkavspiegel ausgebildet und ist verhält- Eintritts- und der Austrittsöffnung benachbarter Plannismäßig groß ausgeführt spiegel der Konkavspiegel von dem neben ihm befindli-

Dieses bekannte optische System erzeugt ein System chen Feldspiegel exakt in sich selbst abgebildet wird,
zusammenhängender Bilder auf den Reflexionsflächen. 55 Die dadurch erzielte volle Ausnutzung des Konkav-Bei einem vierfachen Durchgang der Strahlen überträgt spiegeis führt zu einer größeren Lichtstärke der gesamder erste im Strahlengang liegende Konkavspiegel das ten Anordnung und es ist auch keine Bildwanderung Bild des durch eine Lichtquelle beleuchteten Eintritts- mehr vorhanden, so daß der neben dem Konkavspiegel spaltes auf die Fläche des gegenüberliegenden Konkav- befindliche Feldspiegel vergleichsweise sehr klein ausspiegels. Dieser Spiegel bildet den ersten Konkavspie- 60 geführt werden kann.

gel auf den sich an ihm anschließenden zweiten Konkav- Dadurch läßt sich das optische System nach der vor-

spiegel ab, der das Zwischenbild des Eintrittsspaltes sei- liegenden Erfindung auch bevorzugt in einem zylindrinerseits von dem gegenüberliegenden Konkavspiegel sehen Gehäuse mit vergleichsweise kleinen Abmessunauf den Austrittsspalt des Systems zurückwirft. gen unterbringen.

Bei einer Änderung des Winkels zwischen den dem 65 Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter-Ein- und dem Austrittsspalt gegenüberliegenden Spie- bildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unterangeln wird im System ein mehrfacher (mehr als vierfa- sprächen,
eher) Strahlendurchgang erzielt. Dieses System versagt Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus-