DE2924125C2

DE2924125C2 - Einrichtung zur Unterdrückung von Streulicht bei Gittermonochromatoren

Info

Publication number: DE2924125C2
Application number: DE2924125A
Authority: DE
Inventors: Dieter Schiemann; Wolfgang Dipl.-Phys. Dr. 7770 Überlingen Witte
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer & Co 7770 Ueberlingen GmbH; Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1982-10-28
Also published as: FR2459460B1; US4300835A; GB2051401A; GB2051401B; DE2924125A1; FR2459460A1

Description

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Schwarzglasplatte (28) ist, die in dem verwendeten Wellenlängenbereich absorbiert.

Die Frfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung von Streulicht bei Gittermonochromatoren, bei denen das in nullter Ordnung gebeugte Licht auf Wandungsteile fällt und absorbierende Mittel vorgesehen sind, um die Reflexion dieses Lichts zurück in den Strahlengang des Nutzlichts zu verhindern.

Eine der kennzeichnenden Größen eines Monochromator ist sein Streuücht (Falschlicht), d.h. Licht, welches auf anderem Wege als dem idealen Strahlengang des Nutzlichts auf den Austrittsspalt des Monochromator gelangt und nicht gewünschte Wellenlängen enthält.

Es ist bekannt, das Streulicht durch Einengung des Spektralbereichs der in den Monochromator eintretenden Strahlung zu reduzieren. Je schärfer diese Einengung des Spektralbereichs der einfallenden Strahlung ist, desto aufwendiger sind die hierfür erforderlichen Maßnahmen. Es müssen beispielsweise beim Abtasten des Spektrums häufiger Filter oder Lichtquellen gewechselt oder es ist ein zweiter Monochromator als Vormonochromator vorgesehen. Es ist weiterhin bekannt, das Streulicht durch Verwendung streulichtarmer optischer Elemente zu vermindern. So werden besonders saubere Spiegel verwendet. Statt mechanisch geritzter Gitter sind holographische Gitter vorgesehen. Durch solche Maßnahmen läßt sich eine erhebliche Reduzierung des Streulichts erreichen.

Eine weitere Maßnahme zur Verminderung des Streulichts ist die Schwärzung der inneren Gehäusewandungen des Monochromators. Es soll dadurch das Licht absorbiert werden, das aus dem Strahlengang auf die inneren Gehäusewandungen des Monochromators fällt, so daß solches Licht nicht wieder in den Strahlengang des Nutzlichts reflektiert werden kann. Die Schwarzfärbung der Gehäusewandungen ist aber optisch nie vollkommen. Es hat sich gezeigt, daß der Streulichtanteil der von den Gehäusewandungen in den Strahlengang des Nutzlichts gelangt, trotz der Schwarz-

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65 färbung nicht vernachlässigbar ist Das wird besonders deutlich erkennbar, wenn als Gitter ein holographisches Gitter mit gegenüber geritzten Gittern starkverminderler Streulichterzeugung verwendet wird. Dann ist der von den Gehäusewandungen herrührende Streulichtantei! u. U. größer als das vom Gitter hervorgerufene Streulicht, so daß der durch Verbesserung der Güte der optischen Elemente erzielbaren Streulichtreduzierung Grenzen gesetzt sind.

Durch die GBPS 14 30 903 ist eine Anordnung bekannt, durch welche Störlicht vermieden werden soll, das an der lichtquellenseitigen Fläche einer brechenden Linse reflektiert wird. Zu diesem Zweck ist die Linse geringfügig gegen die optische Achse verdreht Licht, das von einer Lichtquelle ausgeht und von der lichtquellenseitigen Fläche der Linse reflektiert wird, fällt auf eine neben der Lichtquelle angeordnete, lichtabsorbierende Oberfläche. Diese Anordnung beruht ebenfalls auf der Lichtabsorption der Oberfläche, auf die das Störlicht fällt. Sie wirkt daher nicht anders als die geschwärzten Innenwandungen eines Gehäuses. Weiterhin ist die Anwendbarkeit des dort beschriebenen Prinzips auf die Unterdrückung von Störlicht beschränkt, das an einer Linse reflektiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Streulichtanteil bei einem Gittermonochromator mit einfachen Mittlen weiter zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

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a) die absorbierenden Mittel von einem Körper aus stark absorbierendem Material mit glatter Oberfläche gebildet werden,

b) der Körper so angeordnet ist, daß die glatte Oberfläche das nicht absorbierte Licht in einer eine direkte Reflexion in den Strahlengang des Nutzlichts ausschließenden Weise reflektiert, und

c) im Weg dieses reflektierten Lichts eine absorbierende oder diffus reflektierende Fläche angeordnet

40 ist.

Vorteilhafterweise ist der Körper eine Schwarzglasplatte, die in dem verwendeten Wellenlängenbereich absorbiert.

Die Erfindung berucht auf der Erkenntnis, daß der durch die Gehäusewandungen in den Strahlengang des Nutzstrahlenbündels gelangende Streulichtanteil sehr wesentlich durch folgenden Effekt bestimmt wird: Die unzerlegte Strahlung wird von dem Gitter in der nullten Ordnung wie an einem Spiegel reflektiert und auf die innere Gehäusewandung des Monochromators geworfen. Dort wird das Licht auch bei einer Schwärzung der Gehäusewandung zu einem kleinen, aber nicht vernachlässigbaren Teil diffus reflektiert. Ein bestimmter Anteil dieser diffus reflektierten Strahlung fällt wieder so auf das Gitter, daß er in nullter Ordnung in den Strahlengang des Nutzlichts gebeugt wird und als Streulicht zum Austrittsspalt des Monochromators gelangt. Dieser Anteil der Strahlung ist deshalb so hoch, weil er durch das Gitter nicht spektral zerlegt wird und somit im Gegensatz zur Nutzstrahlung den gesamten Spektralbereich der einfallenden Strahlung enthält.

Durch den Körper aus absorbierendem Material, wie Schwarzglas oder sonstiges stark lichtabsorbierendes Dielektrikum, als »absorbierendes Mittel« wird ein großer Teil der Strahlung, der in das Material eintritt, absorbiert. Wegen der glatten Oberfläche wird derjenige Anteil der Strahlung, der nicht in das Material

eintritt, spiegelnd (statt diffus) reflektiert. Die glatte Oberfläche ist dabei so angeordnet, daß das davon reflektierte Licht nicht auf das Gitter oder sonstwie direkt in den Strahlengang des Nutzstrahlenbündels gelangt Üblicherweise fällt das reflektierte Licht auf einen vorzugsweise diffus schwarzen Wandungsteil der inneren Gehäusewandung. Von diesem Wandungsteil wird es diffus reflektiert. Ein Teil dieses nach allen Seiten diffus reflektierten Lichts fällt wieder auf die glatte Oberfläche des Körpers, z. B. der Schwarzglasplatte, und wird von dieser auf das Gitter reflektiert, so daß es in den Strahlengang des Nutzlichtbündels gelangen könnte. Dieser Anteil ist jedoch extrem gering.

Bei Verwendung einer Schwarzglasplatte wird etwa 96% des auftreffenden Lichts in die Schwarzglasplatte hineingebrochen und von dieser absorbiert, während nur 4% an der glatten Oberfläche reflektiert werden. Das so reflektiere Licht wird von dem Wandungsteil mit einem kleinen Faktor b auf die auf die Schwarzglasplatte zurück diffus reflektiert. Die Schwarzglasplatte reflektiert von diesem Licht wieder 4%, so daß von dem in nuilter Ordnung durch das Gitter gebeugten Licht nur etwa 0,04 · 0,O4 b = 0,0016 b in den Strahlengang des Nutzlichts gelangen kann. Dasjenige Streulicht, das durch den vorstehend geschilderten Effekt hervorgerufen wird, wird somit zusätzlich um einen Faktor von etwa 1 :600 geschwächt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen LittrowGittermonochromator mit einer Einrichtung nach der Erfindung zeigt. ·

Ein Gittermonochromator enthält ein Gehäuse 12 und einem Austrittsspalt 14. Von dem Eintrittsspalt 12 fällt ein Lichtbündel 16 auf einen Kollimatorspiegel 18. Das von dem Kollimatorspiegel 18 parallelgerichtete Lichtbündel 19 fällt auf ein Gitter 20. Das Gitter 20 ist vorzugsweise ein holographisches Gitter. Es ist um eine zur Papierebene in der Figur senkrechte Achse verschwenkbar.

Ein von dem Gitter 20 gebeugtes, monochromatisches Parallellichtbündel 22 fällt wieder auf den Kollimatorspiegel 18 und wird von diesem auf dem Austrittsspalt 14 gesammelt

Das ist der ideale Strahlengang des Nutzlichts.
Durch verschwenken des Gitters 20 wird in üblicher Weise ein Wellenlängenbereich abgetastet

Das Gitter 20 erzeugt auch ein Lichtbündel 24 durch Beugung in nullter Ordnung. Dieses Lichtbündel 24 entsteht wie durch spiegelnde Reflexion des Lichtbündehi 19 an dem Gitter 20. Das iii nullter Ordnung vom Gitter 20 erzeugte Lichtbündel 24 fällt auf einen Wandungsbereich der inneren Gehäusewandung, wobei der so erzeugte Lichtfleck bei der Verschwenkung des Gitters entsprechend wandert In diesem Wandungsbereich sitzt als absorbierende Mittel ein Körper aus stark absorbierendem Material mit glatter Oberfläche 26. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Körper eine Schwarzglasplatte 28. Der überwiegende Teil des Lichtbündels 24 wird nach den Brechungsgesetzen in die Schwarzglasplatte 28 hineingebrochen und in dieser absorbiert. Nur ein kleiner Teil von etwa 4% der Intensität des Lichtbündels 24 wird an der Oberfläche 26 spiegelnd reflektiert und fällt als Lichtbündel 30 auf einen Wandungsteil 32 der Gehäusewandung.

Das Lichtbündel 30 wird von dem Wandungsteil 32 diffus reflektiert Von dem diffus reflektierten Licht fällt ein Teil so auf die Schwarzglasplatte 28 zurück, daß es von deren Oberfläche 26 über das Gitter 20 (in nullter Ornung) und den Kollimatorspiegel 18 auf den

Austrittsspalt 14 geleitet wird und so in den Strahlengang des Nutzlichts gelangt Der erwähnte Teil des diffus reflektierten Lichts ist durch den gestrichelt gezeichneten Strahl 34 dargestellt Die Intensität des Lichtbündels 34 ist um einen kleinen Faktor b geringer als die des reflektierten Lichtbündels 30. Von dem Lichtbündel 34 wird ein Teil von etwa 4% an der Oberfläche 26 als Lichtbündel 36 reflektiert und gelangt, wie durch die Strahlen 38 und 40 dargestellt ist, auf den Austrittsspalt 14. Die Intensität dieser Streustrahlüng

■to ist, wie oben schon erläutert wurde, sehr gering.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentansprüche:

ί. Einrichtung zur Unterdrückung von Streulicht bei Gittermonochromatoren, bei denen das in nullter Ordnung gebeugte Licht auf Wandungsteile fällt und absorbierende Mittel vorgesehen sind, um die Reflexion dieses Lichts zurück in den Strahlengang des Nutzlichts zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß

IO

a) die absorbierenden Mittel von einem Körper (28) aus stark absorbierendem Material mit glatter Oberfläche (26) gebildet werden,

b) der Körper (28) so angeordnet ist, daß die glatte Oberfläche (26) das nicht absorbierte Licht in einer eine direkte Reflexion in den Strahlengang des Nutzlichts ausschließenden Weise reflektiert, und

c) im Weg dieses reflektierten Lichts eine absorbierende oder diffus reflektierenden FIaehe (32) angeordnet ist.