DE3005352A1 - Optische anordnung zum erzeugen von zeitlich aufeinanderfolgenden messstrahlenbuendeln unterschiedlicher wellenlaenge - Google Patents

Optische anordnung zum erzeugen von zeitlich aufeinanderfolgenden messstrahlenbuendeln unterschiedlicher wellenlaenge

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DE3005352A1
DE3005352A1 DE19803005352 DE3005352A DE3005352A1 DE 3005352 A1 DE3005352 A1 DE 3005352A1 DE 19803005352 DE19803005352 DE 19803005352 DE 3005352 A DE3005352 A DE 3005352A DE 3005352 A1 DE3005352 A1 DE 3005352A1
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Description

  • BESCHREIBUNG
  • Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zum Erzeugen von zeitlich aufeinanderfolgenden Meßstrahlenbündeln unterschiedlicher Wellenlänge aus der Strahlung einer polychromatischen Strahlungsquelle.
  • Bei einer Vielzahl von spektralphotometrischen Analysen ist es erforderlich, eine Probe bei mehreren Wellenlängen eines Wellenlängenbereich auf ihr Absorptions- bzw. Emissionsverhalten zu untersuchen. Die Wellenlängen können dabei den gesamten Wellenlängenbereich, beispielsweise den sichtbaren und den ultravioletten Bereich, überstreichen, und ihre Zahl kann zum Beispiel bis zu 30, etwa in der Farbmetrik, betragen. Bei anderen Anwendungen ist es auBerdem erforderlich, daß die Probe bei mehreren Wellenlängen schnell vermessen wird, wenn es sich um eine Probe handelt, die sich nur für einen relativ kurzen Zeitraum von zum Beispiel wenigen Sekunden in einem vermeßbaren Zustand befindet, beispielsweise bei Flammenemission oder-bei Anwendung einer Graphitrohrküvette. Gleichzeitig ergibt sich die Forderung nach einer kurzzeitigen Mess.ung mit der Aufgabenstellung, daß bei einer die Probe zerstörenden Messung möglichst wenig an Probensubstanz verbraucht wird, wie das zum Beispiel bei Blutuntersuchungen, in der Kriminologie etc. der Fall ist.
  • Bei wieder anderen Anwendungen spektroskopischer Analysen muß gewährleistet sein, daß die Probe nicht polychromatisch, d.h. von einer Strahlung, die aus mehreren Wellenlängen besteht, oder von einer Strahlung, die einen großen Wellenlängenbereich umfaßt, gleichzeitig durch- oder bestrahlt wird, weil die Probe in diesen Fällen durch einen Teil der Strahlung, und zwar meistens den kurzwelligeren Teil, verändert oder gar zerstört wird. Ebenso kann sich die gegenteilige Forderung ergeben, daß die. Probe mit einer Strahlung be- oder durchstrahlt werden soll, die den gesamten Spektralbereich voll umfaßt, wie das zum Beispiel in der Farbmetrik bei der Beleuchtung mit normierten Strahlungsarten der Fall ist.
  • Um die obigen Forderungen zu erfUllen, ist in den letzten Jahrzehnten eine Vielzahl von Geräten entwickelt worden, die einzelne dieser Forderungen unter Eingehung gewisser Kompromisse erfüllen können. Sogenannte "Spektralphotometer" mit mehreren zur Verfügung stehenden Wellenlängen werden durch die Zusammenfassung mehrerer Monochromatoren gebildet; neben der Kostenfrage ergeben sich technische Schwierigkeiten bei der Zusammenführung mehrerer Strahlen auf eine gemeinsame optische Achse. Die verfügbaren Geräte dieser Art stellen monochromatische Strahlung von zwei bis vier Wellenlängen zur Verfügung.
  • Andere verfügbare Geräte arbeiten mit rotierenden Filterrädern. Diese Lösung ist nur dort einsetzbar, wo breitbandige Absorptions- und/oder Emissionsspektren vermessen werden sollen. Durch die relativ große Bandbreite der Filter ist ein Einsatz dieser Geräte in der Atomabsorptionsanalyse und in der Emissionsspektroskopie nicht möglich.
  • Wieder andere Geräte besitzen sogenannte NDiodenarrays" in der Spaltebene. Bei diesen Geräten ist die Empfindlichkeit im dynamischen Bereich um etwa zwei Größenordnungen geringer als bei Geräten, die mit Sekundärelektronenvervielfachern ausgerüstet sind, und außerdem ist die Lage der Meßwellenlängen infolge des festgelegten Abstands der Dioden voneinander nicht beliebig variabel. Letzteres gilt auch für Geräte mit mehreren, in ihrer Anzahl der Anzahl der Wellenlängen entsprechenden Empfängern für die Meßstrahlung.
  • Ein Teil der verfügbaren Geräte sind sogenannte registrierende Geräte. Bei ihnen wird die Wellenlängenänderung durch eine hochpräzise, aufwendige Mechanik vorgenommen. Die gewonnenen Spektren enthalten zwar "alle" Wellenlängen des betreffenden Spektralbereichs, die Registrierzeit liegt aber im Minutenbereich, und außerdem werden meist mehr Informationen gewonnen, als für die Jeweilige Aufgabenstellung notwendig sind.
  • Zur Durchführung einer MeBart der polychromatischen und monochromatischen Be- oder Durchstrahlung reicht kaum nur eines der verfügbaren Geräte aus, da diese Geräte Jeweils nur für die eine oder die andere dieser Meßarten ausgelegt sind.
  • Mit der vorliegenden Erfindung soll eine optische Anordnung zur Verfügung gestellt werden, die innerhalb eines vorgegebenen Spektralbereichs, beispielsweise im sichtbaren plus ultravioletten Bereich oder im Nahinfrarotbereich, Meßstrahlung einer großen Anzahl von Wellenlängen zeitlich in schneller Reihenfolge, beispielsweise den gesamten Spektralbereich fünfmal innerhalb einer Sekunde, zur Messung verfügbar macht.
  • Bei der optischen Anordnung nach der Erfindung soll es problemlos möglich sein, die Wellenlängen identifizieren zu können, insbesondere soll ein versehentliches Auslassen der Meßstrahlung einer oder mehrerer Wellenlängen mit Sicherheit vermieden werden können; außerdem sollte bevorzugt eine Intensität mit dem Wert Null bei einer Wellenlänge erkannt werden können.
  • Die optische Anordnung gemäß der Erfindung sollte sowohl für die polychromatische als auch für die monochromatische Meßart einsetzbar sein. Weiterhin sollte vorzugsweise gewährleistet sein, daß ein Benutzer die Zahl und Lage der Wellenlängen innerhalb eines vorgegebenen Spektralbereichs ohne Aufwand, insbesondere ohne Justierung, seiner Jeweiligen Problemstellung entsprechend ändern kann. Im übrigen sollen die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
  • Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung eine optische Anordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, die sich dadurch auszeichnet, daß an der Stelle des Strahlungseintritts oder -austritts einer Spektralzerlegungseinrichtung eine strahlungsundurchlässige Abdeckmaske vorgesehen ist, die eine Mehrzahl von Spalten aufweist, welche geometrisch so angeordnet sind, daß sich im Falle der Anordnung der Abdeckmaske an der Stelle des Strahlungseintritts bei Beleuchtung von Jeweils nur einem einzelnen Spalt der Abdeckmaske durch die polychromatische Strahlungsquelle am Austrittsspalt ein monochromatisches Meßstrahlenbündel einer vorbestimmten Wellenlänge, die ihrerseits davon abhängt, welcher Spalt der Abdeckmaske Jeweils beleuchtet ist, ergibt und/oder daß sich im Falle der Anordnung der Abdeckmaske an der Stelle des Strahlungsaustritts bei der Beleuchtung des Eintritts spalts durch die polychromatische Strahlungsquelle an den einzelnen Spalten der Abdeckmaske Je ein monochromatisches Meßstrahlenbündel von jeweils einer von Spalt zu Spalt unterschiedlichen, vorbestimmten Wellenlänge ergibt; und daß eine Öffnungs- und Schließeinrichtung zum zeitlich aufeinanderfolgenden Freigeben der Spalte der Abdeckmaske vorgesehen ist.
  • Obwohl die verschiedensten Spektralzerlegungseinrichtungen vorgesehen sein können, ist es aus Gründen eines hohen Auflösungsvermögens zu bevorzugen, als Spektralzerlegungseinrichtung ein Beugungsgitter zu verwenden, in dessen Beleuchtungs- oder Abbildungsschärfenfläche bzw. -ebene sich die Abdeckmaske befindet. Das Beugungsgitter kann sowohl ein planes als auch ein konkaves Beugungsgitter sein.
  • Ein besonders schnelles zeitlich aufeinanderfolgendes Öffnen und Schließen der einzelnen Spalte in der Abdeckmaske läßt sich dadurch erzielen, daß die Öffnungs- und Schließeinrichtung eine vor oder hinter der Abdeckmaske vorgesehene Auswahlmaske aufweist, die einen durch ihre Relativbewegung zur Abdeckmaske wiederholt nacheinander in Fluchtung mit den einzelnen Spalten der Abdeckmaske bewegbaren Spalt und einen die Jeweils Ubrigen Spalte der Abdeckmaske durch Uberdecken schließenden strahlungsundurchlässigen Bereich besitzt.
  • Die Abdeckmaske dient, wie durch ihre Bezeichnung ausgedrückt wird, dazu, die spektral zerlegte Strahlung bis auf wenige StrahlungsbUndel vorbestimmt er Wellenlängen abzudecken, während die Auswahlmaske, wie ebenfalls durch ihre Bezeichnung zum Ausdruck gebracht wird, dazu vorgesehen ist, in zeitlicher Reihenfolge Jeweils einen Spalt der Abdeckmaske nach dem anderen freizugeben, und damit örtlich und zeitlich getrennt monochromatische Strahlenbündel verfügbar zu machen, die zu Meßzwecken zur Verfügung stehen, weswegen sie als Meßstrahlenbündel bezeichnet sind.
  • Im einzelnen kann die Auswahlmaske ein im wesentlichen parallel zur Abdeckmaske bewegbares endloses Band sein, in dem vorzugsweise mehrere Spalte in Bewegungsrtchtung hintereinander vorgesehen sind, deren einander zugewandte Ränder in Bewegungsrichtung einen größeren Abstand voneinander besitzen als der Abstand der einander abgewandten Ränder der beiden äußersten Spalte der Abdeckmaske beträgt.
  • Ein solches endloses Band läßt sich sehr schnell bewegen, und durch die vorgenannte Abstandsbedingung wird sichergestellt, daß zu Jedem Zeitpunkt Jeweils nur ein einziger Spalt der Abdeckmaske freigegeben wird.
  • Eine noch schnellere zeitliche Aufeinanderfolge des Auftretens der Meßstrahlenbündel läßt sich dadurch erzielen, daß als Auswahlmaske eine drehbare Scheibe'oder Trommel mit einem um die Drehachse der Scheibe oder Trommel spiralförmig verlaufenden Spalt verwendet wird, weil sich eine solche Scheibe oder Trommel mit außerordentlich hohen Umlaufgeschwindigkeiten drehen läßt.
  • Die Ausbildung der Öffnungs- und Schließeinrichtung ist Jedoch nicht auf die Verwendung einer Auswahlmaske beschränkt, sondern es lassen sich auch andere Ausbildungsformen von Öffnungs- und Schließeinrichtungen anwenden. Eine Öffnungs-und Schließeinrichtung, die insofern besonders vorteilhaft ist, als sie ohne mechanisch bewegbare Teile arbeitet und damit keinerlei Verschleiß unterworfen ist, weist erfindungsgemäß Je ein vor, in oder hinter Jedem der Spalte der Abdeckmaske vorgesehenes Flüssigkristallfenster auf, das elektrisch von einem strahlungsdurchlässigen in einen strahlungsundurchlässigen Zustand, und umgekehrt, steuerbar ist.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
  • Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere sowohl in der Einfachheit der optischen Anordnung, mit der bisher unerreichte Registriergeschwindigkeiten erreichbar sind, als auch in der gleichzeitig geschaffenen Möglichkeit, eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Wellenlängen in zeitlich außerordentlich kurzer Aufeinanderfolge zur Messung verwenden zu können, wobei die Anzahl und Lage der Meßwellenlängen Jederzeit änderbar ist.
  • Die Anzahl der Meßwellenlängen ist nicht durch die Erfindung begrenzt, sondern wird durch die danach erforderliche Verarbeitungsgeschwindigkeit und Kapazität eines die Informationen verarbeitenden Systems beschränkt. Aus diesem Grund braucht man praktisch nie die maximal mögliche Anzahl der Wellenlängen bei einer Messung zu verwenden, sondern immer nur die Anzahl, die notwendig ist, um eine geforderte, zum Beispiel durch die Probenaufbereitung vorgegebene, erzielbare Meßgenauigkeit bzw. Meßreproduzierbarkeit zu erreichen. Das können zum Beispiel 30 Wellenlängen in der Farbmetrik sein.
  • Die Erfindung ermöglicht es, nur einen Monochromator und nur einen Meßstrahlungsempfänger zu verwenden, und wenn als Öffnungs- und Schließeinrichtung ein bewegliches System verwendet wird, dann brauchen an dessen Laufeigenschaften keine besonderen Ansprüche gestellt zu werden, da eventuelle Gleichlaufschwankungen keinen Einfluß auf die Messung haben, weil nur zu fordern ist, daß sich das bewegte Teil, d.h. die Auswahlmaske, in einer Richtung bewegt und nicht stehenbleibt. Die Grund hierfür liegt in der absoluten Kodierung der einzelnen Meßwellenlängen, unabhängig von Zahl, Lage und Intensität. Durch diese Kodierung der Meßwellenlängen ist es möglich, auch Meßwerte mit dem Wert Null oder im Rauschbereich zu erfassen, was zum Beispiel bei elektronischer Auszählung oder mit sogenannten Peak-Detektoren nicht möglich wäre.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß es die optische Anordnung ermöglicht, durch Weglassen einiger Bauteile und deren Ersatz durch einfache elektronische Mittel Messungen mit getakteten Lichtquellen, beispielsweise mit Hohlkathodenlampen, vorzunehmen, d.h. mit Lichtquellen, die in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge ein- und ausgeschaltet werden, so daß auf diese Weise die Meßwellenlängen durch mehrere Lichtquellen in einer bestimmten Reihenfolge bereitgestellt werden können.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 der Zeichnung anhand einiger besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung; Figur 2 eine Ansicht zur Erläuterung der geometrischen Grundlagen eines als Spektralzerlegungseinrichtung verwendeten Konkavgi tt ers; Figur 3 einen Vertikalschnitt durch die optische Anordnung.nach Figur 1 längs der mittleren der dort eingezeichneten strichpunktierten Geraden, und zwar ergänzt durch weitere Elemente; Figur 4 eine Teilschnittansicht eines Schnitts durch die optische Anordnung nach Figur 1 in der Ebene des dort eingezeichneten strichpunktierten Kreises; Figur 5a den spektralen Empfindlichkeitsbereich der Empfänger für die Meß- und Markierstrahlung; Figur 5b die spektrale Verteilung einer polychromatischen Strahlung und der Markierstrahlung; Figur 5c die spektrale Verteilung von fünf Meßwellenlängen sowie der Markierstrahlung; Figur 6a den zeitlichen Verlauf der Meßsignale am Meß strahl enempfänger; Figur 6b den zeitlichen Verlauf der Synchronisiersignale am Empfänger für die Markierstrahlung; Figur 6c den zeitlichen Verlauf der Synchronisiersignale, die mittels einer Lichtschranke erzeugt werden; und Figur 7 eine Aufrißansicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer Auswahlmaske zusammen mit der zugehörigen Abdeckmaske.
  • Es sei zunächst auf die Figur 1 Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer optischen Anordnung nach der Erfindung dargestellt ist. Diese optische Anordnung besitzt eine polychromatische Strahlungsquelle 1 mit einer darin vorgesehenen, nicht gesondert gezeichneten Fokussierungsoptik, die einen Eintrittsspalt 2 einer Spektralzerlegungseinrichtung 3 beleuchtet. Diese Spektralzerlegungseinrichtung 3, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein reflektierendes, konkaves Beugungsgitter ist, auf das weiter unten noch näher eingegangen wird, dient dazu, die polychromatische Strahlung der Strahlungsquelle 1, die in einem Strahlenbündel längs der optischen Achse 4 dieser Strahlungsquelle eingestrahlt wird, spektral zu zerlegen. An der Stelle des Strahlungsaustritts der Spektralzerlegungseinrichtung 3 ist eine strahlungsundurchlässige Abdeckmaske 5 vorgesehen, die eine Mehrzahl von strahlungsdurchlässigen Spalten 6a, 6b, 6c, 6d und 6e aufweist. Diese Spalte 6a bis Ge sind so angeordnet, daß sie Je ein monochromatisches Meßstrahlenbündel von Jeweils einer von Spalt zu Spalt unterschiedlichen vorbestimmten Wellenlänge aus der spektral zerlegten Strahlung durchlassen. In Figur 1 sind aus Darstellungsgründen nur die Mittelachsen 7a bis 7e der Neßstrahlenbündel eingezeichnet.
  • Die in Figur 1 dargestellt optische Anordnung besitzt weiterhin eine Öffnungs- und Schließeinrichtung, die insgesamt mit 8 bezeichnet ist und dazu dient, die einzelnen Spalte 6a bis 6e der Abdeckmaske 5 zu schließen und nur Jeweils einen einzigen Spalt zu öffnen, so daß die einzelnen Spalte der Abdeckmaske zeitlich aufeinanderfolgend geöffnet werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt die Öffnungs-und Schließeinrichtung 8 eine Auswahlmaske 9 in der Form eines strahlungsundurchlässigen, endlosen Bandes, das über Umlenkwalzen 10 geführt ist. In der bandförmigen Auswahlmaske 9 befinden sich mehrere Spalte 11, die parallel zu den Spalten 6a bis 6e der Abdeckmaske 5 verlaufen und einen solchen Abstand voneinander haben, daß beim Umlauf der bandförmigen Auswahlmaske 9 durch Antrieb einer der Umlenkwalzen 10 mittels eines nichtdargestellten Motors immer nur einer der Spalte 6a, 6b, 6c, 6d oder 6e geöffnet ist und nur Jeweils das Meßstrahlenbündel mit der Mittelachse 7a, 7b, 7c, 7d oder 7e in den Raum 12 hinter der Abdeckmaske 5 und dem dieser zugewandten Teil der Auswahlmaske 9 eintreten kann, in dem die Meßstrahlenbündel zu Meßzwecken zur Verfügung stehen oder von dem aus die Meßstrahlenbündel in geeigneter Weise optisch zu einer Meßeinrichtung weitergeführt werden können, wie weiter unten näher erläutert ist.
  • Obwohl also, wie erwähnt, die örtlich getrennten Meßstrahlenbündel mit den Mittelachsen 7a, 7b, 7c, 7d oder 7e nur in zeitlicher Aufeinanderfolge in dem Raum 12 auftreten, sind aus Darstellungsgründen alle Mittelachsen bis in den Raum 12 hinein durchgezogen. Tatsächlich befindet sich in der in Figur 1 gezeigten Position der Auswahlmaske 9 nur das Meßstrahlenbündel mit der Mittelachse 7c im Raum 12, da in dieser Position nur der Spalt 6c der Abdeckmaske 5 durch einen Spalt 11 in der Auswahlmaske 9 freigegeben ist.
  • Bevor auf weitere Einzelheiten und Abwandlungen der optischen Anordnung nach Figur 1 näher eingegangen und ein Beispiel einer Meßeinrichtung beschrieben wird, die unter Verwendung der optischen Anordnung nach der Erfindung aufgebaut ist, seien nachstehend zunächst unter Bezugnahme auf Figur 2 die physikalischen Grundlagen der optischen Anordnung nach der Figur 1 erläutert: Das konkave Beugungsgitter 3, auf das über den Eintrittsspalt 2 entlang der optischen Achse 4 von der Strahlungsquelle 1 ein polychromatisches Strahlenbündel 13 gelenkt wird, bildet die wellenlängenabhängigen Spaltbilder 14 auf einer zylindrisch verlaufenden Schärfenfläche ab, die sich entlang dem sogenannten Rowland-Kreis 15 erstreckt. Aus Gründen einer vereinfachten Darstellung sind in Figur 2 nur die beiden Spaltbilder 14 eingezeichnet, die auf den- Jenigen optischen Achsen entstehen, welche den Mittelachsen 7b und 7d von zwei Meßstrahlenbündeln 16 entsprechen. Die Lage der Spaltbilder 14 wird durch die sogenannte Gitterformel beschrieben: sin a - sin ß s K . N .t in der die einzelnen Formelzeichen folgendes bedeuten: Einfallswinkel des polychromatischen Strahlenbündels 13, d.h. der Winkel zwischen der optischen Achse 4 der Strahlungsquelle 1, welche gleichzeitig die Mittelachse des Strahlenbündels 13 ist, und der Gitternormalen 17, 8 - Ausfallwinkel des Meßstrahlenbündels 16, d.h. der Winkel zwischen der Jeweiligen Mittelachse 7a, 7b, 7c, 7d oder 7e des Meßstrahlenbündels 16, und der Gitternormalen 17, K = die Ordnungszahl, N = die reziproke Gitterkonstante, und ß = die Wellenlänge.
  • Aus Gründen einer vereinfachten und übersichtlicheren Darstellung sind in Figur 2 nur die beiden Meßstrahlenbündel 16 eingezeichnet, welche zu den Mittelachsen 7b und 7d gehören.
  • Infolgedessen ist in der optischen Anordnung der Figur 1 die Abdeckmaske 5 mit dem Grundriß des Rowland-Kreises 15 an der betreffenden Stelle auf dem Rowland-Kreis 15 angebracht, und die Spalte 6a bis 6e, die beispielsweise Durchbr Uche sein können, befinden sich an den Orten, an denen die optischen Achsen 7a bis 7e der Meßstrahlenbündel 16 den Rowland-Kreis 15 durchdringen. Auf diese Weise werden monochromatische Meßstrahlenbündel 16 der gewünschten Wellenlänge t aus dem spektral zerlegten polychromatischen Strahlenbündel 13 selektiert, während der übrige Teil der spektral zerlegten Strahlung durch die Abdeckmaske 5 abgedeckt wird.
  • Im oberen Teil der Figur 3 ist ein Schnitt durch einen Teil der optischen Anordnung der Figur 1 längs der Mittelachse 7c des durch den Spalt 6c hindurchgehenden MeßstrahlenbUndels 16 in Längsrichtung des Spalts 6c dargestellt. Diese Schnittdarstellung ist durch eine in Figur 1 nicht gezeigte Markierungsstrahlungsquelle 18 und eine in Figur 1 auch nicht dargestellte Abbildungs- und Trennoptik 19 ergänzt.
  • Außerdem ist diese Darstellung im unteren Teil der Figur 3 durch eine sehr schematisch dargestellte Meß- und Registriereinrichtung ergänzt, so daß die Figur 3 gleichzeitig ein Beispiel einer Anwendung der erfindungsgemäßen optischen Anordnung veranschaulicht.
  • Die Markierungsstrahlungsquelle 18, die längs ihrer optischen Achse 20 ein Markierungsstrahlenbündel abgibt, ist eine senkrecht ober- oder unterhalb des Beugungsgittermittelpunkts und somit auf einer Linie, die parallel zu den Gitterlinien verläuft, angeordnete und so ausgerichtete Lichtquelle, daß die optische Achse 20 der Markierungsstrahlungsquelle unter einem vorbestimmten Winkel y zu den Mittelachsen 7a bis 7e der Meßstrahlenbündel 16 verläuft und daß die optische Achse 20 und die Mittelachsen 7a bis 7e ihren Kreuzungspunkt 21 in der Mitte bzw. Längsmitte der Spalte 6a bis 6e der Abdeckmaske 5 haben. Der Wellenlängenbereich der Markierungsstrahlung liegt vorzugsweise außerhalb des Wellenlängenbereichs, innerhalb dessen sich die Meßstrahlung befindet.
  • Die Abbildungs- und Trennoptik 19, die hinter der Abdeckmaske 5 und dem dieser zugewandten Teil der Auswahlmaske 9 in dem Raum 12 (siehe Figur 1) vorgesehen ist, ist so angeordnet und ausgebildet, daß die Meßstrahlenbündel 16 und das längs der optischen Achse 20 durch den Jeweiligen Spalt 6a, 6b, 6c, 6d oder 6e hindurchgehende Markierungsstrahlenbündel an verschiedenen Orten 22 bzw. 23 abgebildet werden.
  • Im allgemeinen eignet sich als Abbildungs- und Trennoptik 19 ein Spiegel, dessen spiegelnde Fläche 24 ein Ausschnitt aus einem Hohlrotationsellipsoid ist, das so angeordnet ist, daß der Beugungsgittermittelpunkt 25 und der Abbildungsort 22 der Meßstrahlenbündel 16 Je in einem der Brennpunkte des Hohlrotationsellipsoids liegen.
  • Am Abbildungsort 22 der Meßstrahlenbündel 16 ist eine Ausrichtungsoptik 26 vorgesehen, welche die einzelnen Meßstrahlenbündel 7a bis 7e in eine gemeinsame optische Achse 27 ausrichtet, so daß hinter der Ausrichtungsoptik 26 eine Probe 28 zum Zwecke der Durchstrahlung in einer sogenannten monochromatischen Meßart angeordnet werden kann, hinter der ein Meßstrahlungsempfänger 29 vorgesehen ist.
  • Ein am Abbildungsort 23 der Markierungsstrahlung angeordneter Markierungsstrahlungsempfänger bildet einen ersten Signalgeber 30, der die auftreffende Markierungsstrahlung in elektrische Impulse umwandelt, die dazu dienen, die Weiterführung der im Meßstrahlungsempfänger 29 aufgrund der dort einfallenden Meßstrahlung erhaltenen Meßsignale zu steuern, so daß diese Meßsignale den Jeweiligen Wellenlängen der einzelnen Meßstrahlenbündel richtig zugeordnet werden können, worauf weiter unten anhand eines Beispiels noch näher eingegangen wird.
  • Zunächst sei Jedoch noch auf Figur 4 Bezug genommen, die eine Teilschnittansicht durch die optische Anordnung der Figur 1 längs eines in der Ebene des Rowland-Kreises 15 ausgeführten Schnitts zeigt, in welcher außerdem noch die Abbildungs- und Trennoptik 19 eingezeichnet ist. Aus dieser Figur ist das Zusammenwirken der in Form des endlosen Bandes ausgeführten Auswahlmaske 9, das mit den Spalten 11, beispielsweise in Form von Durchbrüchen, versehen ist, und der Abdeckmaske 5 in näheren Einzelheiten veranschaulicht.
  • Damit beim Vorbeibewegen der Auswahlmaske 9 an der Abdeckmaske 5, beispielsweise in Richtung des Pfeils A, die Spalte 6a bis 6e in der Abdeckmaske 5 nur einzeln zeitlich aufeinanderfolgend freigegeben werden, so daß die längs der optischen Achsen 7a, 7b, 7c, 7d und 7e verlaufenden Meßstrahlenbündel 16 zeitlich nacheinander auf die Abbildungs-und Trennoptik 9 auftreffen und von dort auf den Abbildungsort 22 fokussiert werden, sind die einander zugewandten Ränder 11' der Spalte 11 in der Auswahlmaske 9 in Bewegungsrichtung A in einem größeren Abstand B voneinander vorgesehen, als der Abstand C der voneinander abgewandten Ränder 6at und 6e' der beiden äußersten Spalte 6a und 6e in dieser Richtung beträgt. Hierbei ist selbstverständlich vorausgesetzt, daß die Abdeckmaske 5 so groß ausgebildet ist, daß sie den gesamten Strahlenaustrittsbereich der optischen Anordnung abdeckt, so daß grundsätzlich nur durch ihre Spalte Strahlung hindurchtreten kann.
  • Außerdem ist die Breite D der Spalte 11 in der Bewegungsrichtung A der Auswahlmaske 9 größer als die Breite E der Spalte 6a bis 6e in der Abdeckmaske 5, wodurch sich am Ausgang des Meßstrahlungsempfängers 29 sowie am Ausgang des ersten Signalgebers 30 trapezförmige Signale ergeben, die eine problemlose Weiterverarbeitung und Auswertung ermöglichen und in den Figuren 6a bis 6c, auf die weiter unten noch eingegangen wird, angedeutet sind.
  • In Figur 4 ist weiterhin eine Lichtschranke 31 dargestellt, die eine Lichtquelle 32 und ein lichtempfindliches Element 33 umfaßt, die zu einem zweiten Signalgeber 32 gehört (siehe Figur 3), der an seinem Ausgang Jeweils zwischen dem Schließen des letzten Spalts 6e und dem offenen des ersten Spalts 6a der Abdeckmaske 5 ein Signal abgibt, dessen Auftreten eine Information über das Ende bzw. den Anfang des Spektrums bildet. Zu diesem Zweck ist die Lichtschranke 31 im Bereich der Auswahlmaske 9 angeordnet (in Figur 3 ist sie aus Darstellungsgründen neben der Auswahlmaske 9 eingezeichnet) und wird beim Durchlauf eines Spalts 11 geschlossen.
  • Um ein Spektrum zur Verfügung zu haben, in dem eine Vielzahl von monochromatischen Strahlungsarten gleichzeitig verfügbar ist, kann man die optische Anordnung so ausbilden, daß die polychromatische Strahlungsquelle 1 (Figur 1) eine Mehrzahl von Strahlungsquellen la, ib und 1c (siehe Figur 3) umfaßt, die gleichzeitig oder zeitlich nacheinander Strahlung über die optische Achse 4 (die in Figur 3 natürlich nicht in der Zeichnungsebene verläuft) in die Spektralzerlegungseinrichtung 3 abgeben. Das kann in besonders vorteilhafter und raumsparender Weise dadurch geschehen, daß die Strahlungsquellen 7a, ib und 1c auf der gleichen optischen Achse 4 hintereinander angeordnet sind, wobei die hinteren Strahlungsquellen 1a bzw. ib die vor ihnen angeordneten Strahlungsquellen 1 b plus 1 c bzw. 1 c in deren Brennpunkten durchstrahlen. Wenn die einzelnen Strahlungsquellen Ia, Ib und 1c zeitlich nacheinander angeschaltet werden, wie das bei der Anordnung nach Figur 3 mittels einer Taktsteuereinrichtung 33 geschieht, ist letztere bevorzugt über eine Leitung 34 mit dem Ausgang des zweiten Signalgebers 32 verbunden, so daß sie durch dessen Signale getaktet werden kann, d.h. so gesteuert wird, daß sie die Lichtquellen 1a bis 1c nacheinander im Takt der Signale des zweiten Signalgebers 32 ein- und ausschaltet. In die Leitung 34 kann gegebenenfalls ein Untersetzer eingefügt werden, der bewirkt, daß die Umschaltung von einer Strahlungsquelle auf die andere nur bei Jedem n-ten Signal, das am Ausgang des Signalgebers 32 erscheint, erfolgt.
  • Es sei nun auf die Figuren 5a bis 5c Bezug genommen, anhand deren die Empfindlichkeits- und Strahlungscharakteristika der optischen Anordnung nach der Erfindung erläutert werden.
  • In der Figur 5a ist der spektrale Anwendungsbereich der optischen Anordnung veranschaulicht, der durch die Empfindlichkeitscharakteristik 35 des Meßstrahlungsempfängers 29 vorgegeben ist. Durch diese Empfindlichkeitscharakteristik 35 wird festgelegt, in welchem Spektralbereich die optische Anordnung wirksam ist. Dieser Spektralbereich kann beispielsweise der sichtbare Spektralbereich sein, der etwa zwischen 350 und 700 nm liegt. In diesem angegebenen Beispielsfall ist die Empfindlichkeitscharakteristik 35 diejenige eines Sekundärelektronenvervielfachers. In der Figur 5a ist außerdem die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik 36 des Empfängers für die Markierstrahlung, also des ersten Signalgebers 30, eingezeichnet.
  • In der Figur 5b ist die Strahlungscharakteristik 37 der kombinierten polychromatischen Strahlungsquellen Ia, Ib und Ic sowie die Strahlungscharakteristik 38 der Markierungsstrahlungsquelle 18 dargestellt.
  • Sowohl die Empfindlichkeitscharakteristika 35 und 36 als auch die Strahlungscharakteristika 37 und 38 werden in ihrer spektralen Lage so gewählt, daß sich die beiden Bereiche der Empfindlichkeitscharakteristika 35 und 36 nicht gegenseitig überlappen und daß sich auch die beiden Strahlungscharakteristika 37 und 38 nicht miteinander überlappen, wie auch aus den Figuren 5a und 5b ersichtlich ist. Diese Bedingung ist zwar nicht absolut notwendig, da die Strahluhgsarten im Gerät geometrisch getrennt geführt werden, aber ihre Einhaltung ist deswegen zu bevorzugen, damit sich bei längerem Gebrauch der Geräte, bei dem im allgemeinen eine Verstaubung eintritt, keine Interferenzen der Strahlungen der polychromatischen Lichtquelle 1 bzw. der polychromatischen Lichtquellen la, 1b und lc mit der Strahlung der Markierungsstrahlungsquelle durch Streuung ergeben.
  • Ein Beispiel für einen Meßstrahlungsempfänger 29 ist ein Photovervielfacher, während ein Beispiel eines Markierungsstrahlungsempfängers (erster Signalgeber 30) eine mit einem Rotfilter versehene Photodiode ist. Die Strahlungscharakteristik 37 kann beispielsweise durch einen oder mehrere Linienstrahler, zum Beispiel eine Quecksilberlampe oder mehrere Hohlkathodenlampen, erzielt werden. Aus der Vielzahl der vorhandenen, mehreren Elementen, zum Beispiel Arsen, Quecksilber etc., entsprechenden Linien, wie sie in Figur 5b innerhalb der Strahlungscharakteristik 37 eingezeichnet sind, werden durch die Spalte 6a bis 6e in der Abdeckmaske 5 nur die für die Messung günstigsten Linien ausgewählt, die in Figur 5c innerhalb der Strahlungscharakteristik 39 eingezeichnet sind. Außerdem ist in Figur 5c der Vollständigkeit halber nochmals die Strahlungscharakteristik 38 der Markierungsstrahlungsquelle 18, die beispielsweise eine Galliumarseniddiode sein kann, eingezeichnet.
  • Die Maßstäbe der Abszissen in den Figuren 5a bis 5c, auf denen die Wellenlängen in willkürlichen Einheiten aufgetragen sind, sind identisch, während die Ordinaten in den gleichen Figuren die Intensität in willkUrlichen Einheiten darstellen.
  • Es sei nun anhand der Figur 3 die Zuordnung der am Ausgang des Meßstrahlungsempfängers 29 erhaltenen Meßsignale zu den einzelnen Wellenlängen an einem Beispiel einer Meßsignale speicher- und -zuordnungseinrichtung näher erläutert: Hierzu sei angenommen, daß beim Einschalten der Strahlungsquelle la monochromatische Strahlung der Wellenlänge q 1 und A 3 (siehe Figur 5c) in den Spalten 6a und 6c in der Abdeckmaske 5 erhalten wird, während sich beim Einschalten der Strahlungsquelle Ib monochromatische Strahlung der Wellenlänge 1(2 und 74 in den Spalten 6b und 6 d ergibt und beim Einschalten der Strahlungsquelle 1c monochromatische Strahlung der Wellenlänge 9t5 im Spalt 6e erhalten wird.
  • Innerhalb eines Öffnungs- und Schließzyklus der Spalte 6a bis 6e, d.h. beim Vorbeilaufen eines Spalts 11 an der Abdeckmaske 5, entstehen, wenn nur die Strahlungsquelle Ia eingeschaltet ist, in zeitlicher Aufeinanderfolge die Meßsignale 40 und 42, wie in Figur 6a angedeutet ist. In entsprechender Weise entstehen innerhalb eines Öffnungs- und Schließzyklus, wenn nur die Strahlungsquelle Ib angeschaltet ist, die Meßsignale 41 und 43. Schließlich entsteht innerhalb eines Öffnungs- und Schließzyklus.das Meßsignal 44, wenn nur die Strahlungsquelle 1c eingeschaltet ist.
  • Wenn man Jeden Öffnungs- und Schließzyklus in beispielsweise vier wilkürliche Zeiteinheiten aufteilt, wie in Figur 6a auf der Abszisse geschehen, dann erhält man die erwähnten Meßsignale Jeweils nur an den Zeitpunkten eines bffnungs- und Schließintervalls, an denen sie in Figur 6a eingezeichnet sind. Die entsprechenden ersten Synchronisiersignale 45, die aufgrund der Markierungsstrahlung am Ausgang des ersten Signalgebers 30 erhalten werden, und die entsprechenden zweiten Syrichronisiersignale 46, die aufgrund der Betätigung der Lichtschranke 31 am Ausgang des zweiten Signalgebers 32 erhalten werden, sind in Figur 6b bzw. 6c in zeitlicher Zuordnung zu den Signalen 40 bis 44 eingezeichnet.
  • Damit im Falle des vorliegenden Beispiels die erhaltenen Meßsignale digital in Speichern 47a, 47b, 47c ... 47n gespeichert werden können, wobei n eine beliebige ganze Zahl sein kann, ist zwischen den Ausgang des Meßstrahlungsempfängers 29 und die Eingänge der erwähnten Speicher ein Analog-zu-Digital-Wandler 48 geschaltet. Zwischen den Ausgang des Analog-zu-Digital-Wandlers 48 und die einzelnen Eingänge der Speicher 47a bis 47n ist ein elektronischer Schalter 49 geschaltet, der den Ausgang des Analog-zu-Digital-Wandlers 48 aufeinanderfolgend mit den einzelnen Eingängen der Speicher 47a bis 47n verbindet und zu diesem Zweck einen Fortschaltsteuereingang 50 aufweist, der mit dem Ausgang des ersten Signalgebers 30 verbunden ist, sowie einen Rücksetzeingang 51, der mit dem Ausgang des zweiten Signalgebers 32 verbunden ist.
  • Der elektronische Schalter 49 arbeitet so, daß er durch die Abstiegsflanke Jedes vom ersten Signalgeber 30 gegebenen Synchronisiersignals 45 die Verbindung des Ausgangs des Analog-zu-Digital-Wandlers 48 von dem Eingang eines der Speicher 47a bis 47n zum Eingang des nächsten dieser Speicher weiterschaltet, und daß er aufgrund eines Synchronisiersignals 46 vom zweiten Signalgeber 32 die Verbindung des Ausgangs des Analog-zu-Digital-Wandlers 48 mit einem der Speicher 47a bis 47n auf eine Verbindung mit dem ersten Speicher 47a zurückschaltet. Wie man ohne weiteres erkennt, werden auf diese Weise die Meßsignale 40 bis 44 in ihrer wellenlängenmäßigen Aufeinanderfolge in den Speichern 47a bis 47e gespeichert.
  • Die Abdeckmaske 5 und die polychromatische Lichtquelle 1 bzw. die polychromatischen Lichtquellen la bis 4c sind in der optischen Anordnung vorzugsweise austauschbar. Infolgedessen kann die Anzahl von Arten der Meßwellenlängen, die durch die Anzahl und die Anordnung der Spalte in der Abdeckmaske 5 in Verbindung mit der Art und Anzahl der polychromatischen Lichtquellen vorwählbar sind, mittels Auswechseln der Jeweiligen Abdeckmaske durch eine andere Abdeckmaske und gegebenenfalls gleichzeitiges Auswechseln der polychromatischen Lichtquelle(n) verändert werden. Auch kann der zu erfassende Spektralbereich durch unterschiedliche Ausführung der Abdeckmaske in ihrer Breite geändert werden, und außerdem kann durch die Ausführung von unterschiedlich breiten Spalten in verschiedenen Abdeckmasken die Auflösung, d.h. der von dem Jeweiligen Spalt durchgelassene Wellenlängenbereich, geändert werden.
  • Eine volle Ausnutzung der Speicher 47a bis 47n der Anordnung nach Figur 3 wird dann erzielt, wenn diese Anordnung eine Abdeckmaske mit n Spalten in Verbindung mit entsprechenden polychromatischen Lichtquellen Ia bis 1c verwendet wird, wobei n beispielsweise 30 betragen kann, so daß 30 Wellenlängen erfaßt werden, wie es beispielsweise in der Farbmetrik erforderlich sein kann.
  • Selbstverständlich kann die MeB- und Auswertungseinrichtung nach Figur 3 in vielfältiger Weise abgewandelt werden, beispielsweise 80, daß die sogenannten ohne Probe aufgenommenen Leerspektren in eine elektronische Vorrichtung gegeben werden, um bei der Probenvermessung als sogenannte wellenlängenabhängige Referenzen zur Normierung des Meßstrahlungsempfängers bzw. der Meßsignale verwendet zu werden, so daß man auf diese Weise normierte, sogenannte Zweistrahlspektren erhält.
  • Die Auswahlmaske 9 kann, wie das Ausführungsbeispiel der Figur 7 veranschaulicht, auch eine andere Form haben, nämlich als rotierende Scheibe ausgebildet sein, in der zur zeitlichen Freigabe der Spalte 6a bis 6e in der Abdeckmaske 5 ein als Durchbruch ausgebildeter, spiralförmiger Spalt 11 vorgesehen ist. Die Anordnung ist so, daß die Mittelpunkte der Spaltbilder 14 (siehe Figur 2) auf einem Radius der als kreisförmige Scheibe ausgebildeten Auswahlmaske 9 liegen. Die Breite D des Spalts 11 wird in der Ausbildung nach der Figur 7 in Entsprechung zu den ErlEuterungen zu Figur 4 größer als die Breite E der Spalte 6a bis 6e der Abdeckmaske 5 ausgeführt. Die Drehrichtung der Auswahlmaske 9 ist in Figur 7 durch den Pfeil A angedeutet. Anfangs- und Endpunkt bzw. die Steigung des spiralförmigen Spalts 11 und der Durchmesser der scheibenförmigen Auswahlmaske 9 werden in der Ausführung nach Figur 7 gemäß dem abzutastenden Spektralbereich gewählt.
  • Der Vorteil der Ausführungsform nach Figur 7 besteht insbesondere in einer hohen Abtastgeschwindigkeit, die beispielsweise 50 Spektren pro Sekunde betragen kann. Der Einsatz einer solchen scheibenförmigen Auswahlmaske 9 empfiehlt sich aufgrund der mechanisch einfach auszufUhrenden Bauweise bei Ausführungen der optischen Anordnung, in denen die Spektren einen linearen Grundriß haben, also aus Spaltbildern bestehen, die durch ein planes Beugungsgitter in einer planen Ebene abgebildet sind.
  • Auf dem spiralförmigen Spalt 11 können verschiedene Filter angeordnet werden, so daß anstelle der Spektralzerlegungseinrichtung 3, insbesondere bei geringeren Auflösungsanforderungen, eine polychromatische Strahlungsquelle vorgesehen sein kann.
  • Anstelle der in Figur 7 dargestellten scheibenförmigen Auswahlmaske 9 kann beispielsweise auch eine nicht dargestellte zylinderförmige Auswahlmaske verwendet werden, in der der spiralförmige Spalt 11 um die Achse des Zylindersverlaufend durch die Zylinderwand ausgebildet ist.
  • Die optische Anordnung nach der Erfindung kann auch so ausgebildet und betrieben werden, daß die Abdeckmaske 5 an der Stelle des Strahlungseintritts angeordnet ist, so daß sich also in Figur 1 im Raum 12 eine polychromatische Lichtquelle befinden wUrde und die Auswahlmaske 9 Jeweils nur einen einzelnen Spalt 6a, 6b, 6c, 6d oder 6e der Abdeckmaske 5 in zeitlicher Aufeinanderfolge beleuchtet, wodurch am Spalt 2, der nunmehr der Austrittsspalt der optischen Anordnung ist, zeitlich aufeinanderfolgend monochromatische- Meßstrahlenbündel einer vorbestimmten Wellenlänge auftreten, die ihrerseits Jeweils davon abhängt, welcher Spalt der Abdeckmaske 5 Jeweils von der Auswahlmaske 9 freigegeben ist. Bei einer solchen Ausbildung der optischen Anordnung kann an der Stelle der polychromatischen Lichtquelle 1 der Figur 1 der Meßstrahlungsempfänger 29 der Figur 3 vorgesehen und zwischen diesem und dem Spalt 2 die Probe 28 angeordnet sein. In einer solchen Anordnung kann im Raum 12 der Figur 1 auch in Entsprechung zu Figur 3 eine Abbildungsoptik 19 angeordnet und eine polychromatische Lichtquelle oder mehrere polychromatische Lichtquellen an der Stelle des Abbildungsorts 22 vorgesehen sind.
  • Neben den oben genannten Anwendungen, bei denen beispielsweise, wie eben dargelegt, eine Strahlumkehr vorgesehen ist, oder bei denen getaktete Strahlungsquellen, etc., vorhanden sind, sind auch Anwendungen der optischen Anordnung nach der Erfindung möglich, die nicht im spektralanalytischen Bereich liegen.
  • Soll zum Beispiel die räumliche Verteilung einer Strahlungsart aufgenommen werden, so würde der zu untersuchende Strahler anstelle des Beugungsgitters 3 angebracht werden.
  • Die Anordnung, bestehend aus Abdeckmaske 5, Auswahlmaske 9, Abbildungsoptik 19 und Meßstrahlungsempfänger 29, würde dann den gesamten Raumwinkel durch Kippen und Schwenken abtasten. Der Jeweils in einer Stellung vorgegebene räumliche Ausschnitt würde von der Breite der Abdeckmaske 9 abhängen, wobei die Spalte oder an deren Stelle vorgesehene sonstige Durchbrüche Jede geeignete Form annehmen könnten.
  • Ende der Beschreibung.
  • L e e r s e i t e

Claims (17)

  1. Optische Anordnung zum Erzeugen von zeitlich aufeinanderfolgenden Meßstrahl enbündeln unterschiedlicher Wellenlänge PATENTANSPRUCHE Optische Anordnung zum Erzeugen von zeitlich aufeinanderfolgenden Meßstrahlenbündeln unterschiedlicher Wellenlänge aus der Strahlung einer polychromatischen Strahlungsquelle, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t , daß an der Stelle des Strahlungseintritts- oder -austritts einer Sp ektralz erl egungs einrichtung (3) eine strahlungsundurchlässige Abdeckmaske (5) vorgesehen ist, die eine Mehrzahl von Spalten (6a-6e) aufweist, welche geometrisch so angeordnet sind, daß sich im Falle der Anordnung der Abdeckmaske (5) an der Stelle des Strahlungseintritts bei Beleuchtung von Jeweils nur einem einzelnen Spalt (6a, 6b,6c,6d oder 6e) der Abdeckmaske (5) durch die polychromatische Strahlungsquelle (1,1a-1c) am Austrittsspalt ein monochromatisches Meßstrahlenbündel einer vorbestimmten Wellenlänge ergibt, die ihrerseits davon abhängt, welcher Spalt (6a,6b,6c,6d oder 6e) der Abdeckmaske (5) Jeweils beleuchtet ist und/oder daß sich im Falle der Anordnung der Abdeckmaske (5) an der Stelle des Strahlungsaustritts bei der Beleuchtung des Eintrittsspalts (2) durch die polychromatische Strahlungsquelle (i,ia-ic) an den einzelnen Spalten (6a-6e) der Abdeckmaske (5) Je ein monochromatisches Meßstrahlenbündel von jeweils einer von Spalt zu Spalt unterschiedlichen vorbestimmten Wellenlänge ergibt; und daß eine Öffnungs- und Schließeinrichtung (8) zum zeitlich aufeinanderfolgenden Freigeben der Spalte (6a-6e) der Abdeckmaske (5) vorgesehen ist.
  2. 2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Spektralzerlegungseinrichtung (3) ein Beugungsgitter ist, in dessen Beleuchtungs- oder Abbildungsschärfenfläche bzw. -ebene sich die Abdeckmaske (5) befindet.
  3. 3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Öffnungs- und Schließeinrichtung (8) eine vor oder hinter der Abdeckmaske (5) vorgesehene Auswahlmaske (9) aufweist, die einen durch ihre Relativbewegung zur Abdeckmaske (5) wiederholt nacheinander in Fluchtung mit den einzelnen Spalten (6a-6e) der Abdeckmaske (5) bewegbaren Spalt (11) und einen die Jeweils übrigen Spalte der Abdeckmaske (5) durch Uberdekken schließenden strahlungsundurchlässigen Bereich besitzt.
  4. 4. Optische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Auswahlmaske (9) ein im wesentlichen parallel zur Abdeckmaske (5) bewegbaren endloses Band ist, in dem vorzugsweise mehrere Spalte (11) in Bewegungsrichtung (A) hintereinander vorgesehen sind, deren einander zugewandte Ränder (11') in Bewegungsrichtung (A) einen größeren Abstand (B) voneinander besitzen als der Abstand (C) der einander abgewandten Ränder (6a',6e) der beiden äußersten Spalten (6a,6e) der Abdeckmaske (5) beträgt.
  5. 5. Optische Anordnung nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Auswahlmaske (9) eine drehbare Scheibe oder Trommel mit einem um die Drehachse der Scheibe oder Trommel spiralförmig verlauf enden Spalt (11) ist.
  6. 6. Optische Anordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Spalt bzw.
    die Spalte (11) in der Auswahlmaske (9) in ihrer Bewegungsrichtung (A) oder in ihrer scheinbaren Bewegungsrichtung (A') eine größere Breite (D) haben als die Breite (E) der Spalte (6a-6e) in der Abdeckmaske (5) beträgt.
  7. 7. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Öffnungs- und Schließeinrichtung (8) Je ein vor, in oder hinter Jedem der Spalte (6a-6e) der Abdeckmaske (5) vorgesehenes Flüssigkri-stallfenster aufweist, das elektrisch von einem strahlungsdurchlässigen in einen strahlungsundurchlässigen Zustand, und umgekehrt, steuerbar ist.
  8. 8. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer Anordnung, in der die Abdeckmaske (5) an der Stelle des Strahlungsaustritts angeordnet ist, hinter der Abdeckmaske (5) eine die einzelnen Meßstrahlenbündel auf eine gemeinsame optische Achse (27) aussichtende Ausrichtungsoptik (26) vorgesehen ist.
  9. 9. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß den Spalten (6a -6e) der Abdeckmaske (5) ein erster Signalgeber (30) zugeordnet ist, der beim Öffnen eines Spalts (6a-6e) Jeweils ein Synchronisiersignal (45) abgibt; und daß außerdem ein zweiter Signalgeber (32) vorgesehen ist, der Jeweils zwischen dem Schließen des letzten Spalts (6e) und dem Öffnen des ersten Spalts (6a) der Abdeckmaske (5) ein Synchronisiersignal (46) abgibt.
  10. 10. Optische Anordnung nach Anspruch 9, dadurch g e -k e n n z e 1 c h n e t , daß der erste Signalgeber (30) eine Markierungsstrahlungsquelle (18), deren Strahlung so geführt ist, daß sie durch den jeweils geöffneten Spalt (6a-6e) der Abdeckmaske (5) hindurchgeht, und einen Markierungsstrahlungsempfänger, der im Bereich der durch den Jeweils geöffneten Spalt (6a-6e) hindurchgegangenen Markierungsstrahlungsbündel angeordnet ist, umfaßt.
  11. 11. Optische Anordnung nach Anspruch 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Narkierungsstrahlung unter einem vorbestimmten Winkel (y) zur optischen Achse (7a-7e) der durch die Spalte (6a-6e) der Abdeckmaske (5) hindurchgehenden Strahlenbündel (16) geführt ist, wobei vorzugsweise die optische Achse (20) Jedes einem Spalt (6a -6e) der Abdeckmaske (5) zugeordneten MarkierungsstrahlenbUndels die optische Achse (7a-7e) des diesem Spalt zugeordneten Strahlenbündels in dem Spalt (6a-6e), insbesondere in der Mitte des Spalts, schneidet.
  12. 12. Optische Anordnung nach Anspruch 2 und 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die optische Achse (20) des Markierungsstrahlenbündels und die optische Achse des Meßstrahlenbündels (7a-7e), die jeweils einem Spalt (6a-6e) der Abdeckmaske (5) zugeordnet sind, in einer parallel zu den Gitterlinien und senkrecht zur Gitterfläche des Beugungsgitters (3) angeordneten Ebene verlaufen, wozu vorzugsweise eine als Markierungsstrahlungsquelle (18) vorgesehene Lichtquelle neben dem Beugungsgitter (3) auf der Verlängerung einer durch den Beugungsgittermittelpunkt (25) hindurchgehenden Gitterlinie angeordnet ist.
  13. 13. Optische Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer Anordnung, in der die Abdeckmaske (5) an der Stelle des Strahlungsaustritts angeordnet ist, hinter der Abdeckmaske (5) eine Abbildungs- und Trennoptik (19) zum Abbilden und örtlichen Trennen der Meßstrahlung und der Markierungsstrahlung vorgesehen und so ausgebildet ist, daß sie die einzelnen Meßstrahlenbündel, die zeitlich aufeinanderfolgend durch die einzelnen Spalte (6a-6e) der Abdeckmaske (5) hindurchgehen, auf einem ersten, Jeweils gleichen Ort (22) ihrer Bildebene fokussiert, während sie die Markierungsstrahlung, die ebenfalls zeitlich aufeinanderfolgend durch die einzelnen Spalte (6a-6e) der Abdeckmaske (5) hindurchgeht, auf einen zweiten, Jeweils gleichen Ort (23) fokussiert.
  14. 14. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Markierungsstrahlung eine andere Wellenlänge hat oder in einem anderen Wellenlängenbereich liegt als die Meßstrahlung.
  15. 15. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 in Verbindung mit einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der zweite Signalgeber (32) eine von der Auswahlmaske (9) normalerweise unterbrochene, Jedoch zwischen dem Schließen des letzten Spalts (6e) und dem Öffnen des ersten Spalts (6a) der Abdeckmaske (5) durch eine Lichtschrankenöffnung (11) in der Auswahlmaske (9) geschlossene Lichtschranke (31) umfaßt.
  16. 16. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ; daß die polychromatische Strahlungsquelle eine Mehrzahl von Strahlungsquellen (ia-lc) umfaßt, die vorzugsweise so angeordnet und geschaltet sind, daß eine oder mehrere Strahlungsquellen (7a,lb) eine oder mehrere weitere Strahlungsquellen (7b + 1c, Ic) in deren Brennpunkt zeitlich nacheinander oder gleichzeitig durchstrahlen.
  17. 17. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abdeckmaske (5) und/oder die polychromatische Strahlungsquelle (n) (1,1a-1c) auswechselbar ist bzw. sind.
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