DE3925606C1 - - Google Patents
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- G01J3/45—Interferometric spectrometry
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- G01J3/4532—Devices of compact or symmetric construction
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweistrahl-Interferometer zur
Fourierspektroskopie, insbesondere zur Strahlenmessung an Bord von Raum
fahrzeugen, gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
Durch die DE 30 05 520 C2 ist ein solches Interferometer bekannt
geworden, wobei zur Aufnahme von Emissions- und Absorptionsspektren,
insbesondere von atmosphärischer Strahlung, die beiden Reflektorsysteme
des Zweistrahl-Interferometers sowohl gegen räumliches Kippen als auch
gegen Querversatz unempfindliche optische Systeme aufweisen und jeweils
einer der Retroreflektoren dieser Systeme an einem gemeinsamen starren
Pendel befestigt ist. Der bei der Pendelbewegung der Retroreflektoren
auftretende Systemfehler und eine Abweichung von der geradlinigen
Bewegung wird bewußt in Kauf genommen. Abgesehen von der Störanfällig
keit ist der Aufwand für die Auswuchtung (großes Volumen und große
Massen) der einzelnen Interferometer-Bauelemente und die erforderlichen
Lageregelungs- und Kontrollsysteme noch viel zu hoch.
Weiterhin sind Ausführungsformen bekanntgeworden, bei denen der bewegte
Spiegel mit konstanter Geschwindigkeit kontinuierlich verschoben wird,
wobei anstelle der hauptsächlich verwendeten Planspiegel nunmehr Retro
reflektoren verwendet und bewegt werden. Ein Ausführungsbeispiel hierfür
ist das Zweistrahl-Interferometer, das in der GB-PS 10 10 277 offenbart
ist. Hier wird durch einen Strahlunterbrecher die Strahlung zur Erzeu
gung eines Wechselsignals zerhackt und als kollimiertes Strahlenbündel
dem Strahlteiler zugeführt. Die optische Weglängendifferenz zur Erzeu
gung des Interferogrammes wird hier durch absatzweises Verdrehen des
Dachkantprismas eines ersten Reflektorsystems schrittweise verändert.
Der geringe optische Hub führt jedoch zu einer geringen spektralen
Auflösung. Diese Ausführungsform ist jedoch nur für spektrometrische
Analysen von Festkörpern und Flüssigkeiten verwendbar, nicht jedoch für
hochauflösende Strahlenmessungen, wie sie für Molekülbanden erforderlich
sind.
Ferner ist aus der DE 31 20 627 A1 ein Außenspiegel zur Verwendung
insbesondere bei LKW's bekannt, der motorisch unter Verwendung von zwei
Kurbelscheiben und zwei Pleuelstangen verstellt, d. h. um ein zentrales
Kugelgelenk in zwei zueinander orthogonalen Richtungen und damit räum
lich geschwenkt werden kann. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht für ein
Interferometer, bei dem zwei Spiegel in zwei zueinander orthogonalen
Richtungen verschoben und nicht ein Spiegel räumlich geschwenkt werden
soll, geeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweistrahl-
Interferometer der eingangs genannten Art zu schaffen, das
in seinem Aufbau und seiner Funktion
insbesondere für die Anwendung in der Raumfahrt hinreichend kompakt ist
und trotzdem einen für ein mit Retroreflektoren ausgestattetes Interfe
rometer genügend präzisen Vorschub der Spiegel bei verhältnismäßig hohem
Hub ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge
löst. Im Unteranspruch ist eine vorteilhafte Ausgestaltung angegeben und
in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert
sowie in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels mit
Exzentermechanik,
Fig. 2 ein Schemabild der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in der Exzenter
stellung bei maximaler Weglängendifferenz,
Fig. 3 ein Schemabild der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 in der
Exzenterstellung bei Weglängendifferenz = 0.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Zweistrahl-Inter
ferometers ist in seiner Mechanik analog einem invers betriebenen
Auto-Motor aufgebaut. Hierbei wird eine in der X-Achse des Systems
liegende Kurbelwelle 10 mit gleichbleibender, frei wählbarer Drehge
schwindigkeit bewegt. Mit dieser Kurbelwelle 10 sind in bestimmtem
Abstand voneinander zwei Exzenter 11, 12 angeordnet und zwar so, daß sie
zueinander um 90° versetzt sind. Der Exzenter 11 beispielsweise bewegt
mit seiner "Pleuelstange" 13 einen an ihm gelenkig angeordneten Kolben
15 in Y-Richtung. Der Exzenter 12 dagegen bewegt mit seiner Pleuelstange
14 einen an diesen gelenkig angeordneten Kolben 16 in Z-Richtung. Die
Kolben 15 und 16 tragen je einen starr mit ihnen verbundenen Retrore
flektor 17 bzw. 18, die in Anordnung und Funktion mit einem zentral im
Interferometer-System angeordneten Strahlteilerwürfel 20 korrespondieren.
Die Fig. 2 und 3 der Zeichnung zeigen die Exzenterstellung bei
maximaler und Null-Weglängen-Differenz. In Fig. 3 ist auch die Anord
nung der beiden Spiegelflächen 21, 22 für den resultierenden Strahlen
gang der Weglängenänderung gezeigt, die direkt am Strahlteilerwürfel 20
in entsprechender Position aufgebracht sind. Diese Spiegelflächen bilden
die sogenannten Umkehrspiegel des Systems. Durch diese Ausbildung wird
Raum und Gewicht eingespart. Außerdem wird das Verhältnis von optischem
zu mechanischem Hub auf 8 : 1 verbessert.
Dieses vorgeschlagene mechanische Exzenterprinzip erlaubt eine hohe
spektrale Auflösung, die bei einem optischen Gesamthub von 20 cm bei
spielsweise 0,025 cm-1 beträgt, wobei der Exzenterradius nur 1,25 cm
beträgt.
Gegenüber dem Pendelsystem weist die vorgeschlagene Ausführungsform den
weiteren Vorteil auf, daß durch das konstante Drehmoment, das die
gleichmäßige Rotation des Exzenters auf das Raumfahrzeug
ausübt, von einem Lageregelungssystem ganz erheblich leichter kompen
siert werden kann, als die sich ständig wiederholenden Beschleunigungen
der relativ großen Pendelmassen.
Das vorbeschriebene Zweistrahl-Interferometer ist nicht nur optimal den
sehr hohen Anforderungen an eine Spiegelführung angepaßt, sondern es
gewährleistet auch eine hohe spektrale Auflösung ohne daß hierzu groß
flächige Spiegel erforderlich werden. Mit diesem Interferometer können
nicht nur spektrometrische Analysen von Festkörpern und Flüssigkeiten
durchgeführt werden, sondern auch Strahlenmessungen im Tieftemperatur
bereich.
Die vorgeschlagene kompakte Bauweise erlaubt im Vergleich zum bekannten
Doppelpendelsystem auch eine wesentliche einfachere
Kontrolle der Temperatur.
Claims (2)
1. Zweistrahl-Interferometer zur Fourierspektroskopie, insbesondere
zur Strahlenmessung an Bord von Raumfahrzeugen, mit einem im Meßstrah
lengang angeordneten Stahlteiler, zwei Retroreflektoren und einem
Strahlungsdetektor, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) zwei in zueinander orthogonalen Richtungen (Y, Z) bewegbare Kolben (15, 16) angeordnet sind, an denen jeweils einer der beiden Retro reflektoren (17, 18) starr befestigt ist, und
- b) eine motorgetriebene, gleichförmig drehende Kurbelwelle (10) vorge sehen ist, an der über Exzenter (11, 12) zwei Pleuelstangen (13, 14) angeordnet sind, die jeweils einen der beiden Kolben (15, 16) antreiben und so eine kontinuierliche optische Weglängenänderung bewirken.
2. Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
direkt am Strahlteiler (20) zwei als Umkehrspiegel wirkende Spiegel
flächen (21, 22) aufgebracht sind.
Priority Applications (2)
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EP90107211A EP0411250A1 (de) | 1989-08-02 | 1990-04-14 | Zweistrahl-Interferometer |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19893925606 DE3925606C1 (de) | 1989-08-02 | 1989-08-02 |
Publications (1)
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DE3925606C1 true DE3925606C1 (de) | 1990-10-31 |
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ID=6386377
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19893925606 Expired - Lifetime DE3925606C1 (de) | 1989-08-02 | 1989-08-02 |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP0411250A1 (de) |
DE (1) | DE3925606C1 (de) |
Cited By (1)
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EP2137487A1 (de) * | 2007-01-12 | 2009-12-30 | ABB Bomem Inc. | Zweistrahlinterferometer für die fouriertransformations-spektroskopie mit doppelschwenk-abtastmechanismus |
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EP2137487A4 (de) * | 2007-01-12 | 2012-02-08 | Abb Bomem Inc | Zweistrahlinterferometer für die fouriertransformations-spektroskopie mit doppelschwenk-abtastmechanismus |
Also Published As
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