DE4005670A1 - Spektralphotometer mit empfindlicherem strahlungssensor fuer den nahen infrarotbereich - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spektralpho­ tometer zur Durchführung von Messungen im nahen Infrarot- Wellenlängenbereich.

Bei einem konventionellen Spektralphotometer kommt ein Bleisulfid-(PbS)-Sensor als Sensor für den nahen Infrarot­ bereich bei Raumtemperatur zum Einsatz.

Die Empfindlichkeit dieses Sensors ist gering, wobei er zu­ sätzlich im nahen Infrarotbereich ein schlechtes Signal/ Rauschverhältnis (S/N-Verhältnis) aufweist. Es besteht fer­ ner das Problem, daß sich die Empfindlichkeit und die An­ sprechgeschwindigkeit des Sensorelements für den nahen In­ frarotbereich weiter verschlechtern, wenn das Sensorelement auf Raumtemperatur liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Photometer mit verbesserter Empfindlichkeit bei der Messung im nahen Infrarot-Wellenlängenbereich zu schaffen.

Ziel der Erfindung ist es weiterhin, ein Spektralphotometer mit verbesserter Empfindlichkeit bei der Messung im nahen Infrarot-Wellenlängenbereich zur Verfügung zu stellen.

Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine Ver­ schlechterung der Empfindlichkeit und/oder der Ansprechge­ schwindigkeit des Sensors für den nahen Infrarotbereich zu vermeiden.

Lösungen der gestellten Aufgaben sind den kennzeichnenden Teilen der nebengeordneten Patentansprüche 1, 4 und 9 zu entnehmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils nachfolgenden Unteransprüchen gekennzeich­ net.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung wird ein Sensor für den nahen Infrarotstrahlungsbe­ reich auf einer im wesentlichen konstanten Temperatur ge­ halten, die kleiner ist als die Raumtemperatur. Hierfür ist eine Temperatursteuereinrichtung vorgesehen. Die Tempera­ tursteuereinrichtung enthält z.B. ein Temperatursensorele­ ment, das in der Nähe des Sensors für den nahe Infrarot­ strahlungsbereich angeordnet ist, ein Kühl/Heizelement, das mit dem Sensor für den nahen Infrarotstrahlungsbereich thermisch gekoppelt ist, um diesen zu kühlen bzw. zu erwär­ men, und eine Schaltungseinrichtung, die auf ein Ausgangs­ signal des Temperatursensorelements anspricht, um das Kühl/Heizelement so zu steuern, daß es den Sensor für den nahen Infrarotstrahlungsbereich auf der im wesentlichen konstanten Temperatur hält, die kleiner ist als die Raum­ temperatur.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind ein PbS- Sensor und ein Temperatursensorelement auf einem Kühl/Heiz­ element angeordnet, um eine Sensoreinrichtung zu bilden.

Die mit Hilfe des Temperatursensorelements detektierte Tem­ peratur wird mit einer Referenztemperatur verglichen, um eine zum elektronischen Kühl/Heizelement gelieferte elek­ trische Leistung (oder einen Strom) in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis zu ändern. Auf diese Weise läßt sich der PbS-Sensor auf der im wesentlichen konstanten Tempera­ tur halten, die unterhalb der Raumtemperatur (Zimmertempe­ ratur) liegt. Da der PbS-Sensor in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gekühlt wird, ist es mög­ lich, die Empfindlichkeit eines Spektralphotometers zu ver­ bessern, wenn ein derartiger PbS-Detektor für den nahen In­ frarotstrahlungsbereich verwendet wird, und den Wellenlän­ genbereich, in welchem Messungen durchgeführt werden, zu größeren Wellenlängen hin zu verlängern, und zwar bezogen auf den Wellenlängenbereich bei Raumtemperatur. Infolge der verbesserten Empfindlichkeit läßt sich auch das Signal/ Rauschverhältnis im Ausgangssignal des Spektralphotometers vergrößern. Da der PbS-Sensor auf einer niedrigen und kon­ stanten Temperatur gehalten wird, braucht weiterhin nicht befürchtet zu werden, daß sich seine Eigenschaften (z.B. die Empfindlichkeit und seine Ansprechgeschwindigkeit) ver­ schlechtern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Um­ schaltung von Sensoren in Übereinstimmung mit ei­ nem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Systemdiagramm eines kompletten Spektralphoto­ meters nach einem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Detektorab­ schnitts in Übereinstimmung mit einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsquerschnitt einer PbS-Sensoreinheit in Übereinstimmung mit der Erfindung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die PbS-Sensoreinheit nach Fig. 5,

Fig. 7 ein schematisches Diagramm einer elektronischen Kühl-/Heizeinrichtung, die in einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung zum Einsatz kommen kann,

Fig. 8 ein Diagramm einer Temperatursteuereinrichtung für einen PbS-Sensor nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit zwi­ schen Meßwellenlänge und Sensorempfindlichkeit bei verschiedenen Temperaturen für den Fall der Küh­ lung eines PbS-Sensors und

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung von Ausgangswellen­ formen des PbS-Detektors, insbesondere zur Erläu­ terung der Anstiegszeiten dieser Ausgangswellen­ formen.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 näher be­ schrieben.

Die Fig. 1 zeigt schematisch die Umschaltung von Sensoren, also die Umschaltung von Betriebswellenlängenbereichen in einem Spektralphotometer. Licht oder Strahlung in einem ul­ travioletten und sichtbaren Bereich wird mit Hilfe einer Sensoreinheit für sichtbare/Ultraviolettstrahlung detek­ tiert, die z.B. durch einen Photomultiplier 1 gebildet ist, dessen Ausgangsstrom mit Hilfe eines Strom-/Spannungs­ wandlers 50 in eine Spannung umgewandelt wird. Andererseits wird Licht oder Strahlung im nahen Infrarotbereich durch eine Sensoreinheit für den nahen Infrarotbereich detek­ tiert, die z.B. ein PbS-Sensor 2 ist, dessen Ausgangsspan­ nung mit Hilfe eines AC-Verstärkers 51 (Wechselstromver­ stärker) verstärkt wird. Ein Ausgangssignal wird immer von jedem der Detektoren 1 und 2 erzeugt. Erste und zweite Wählsignale werden durch einen Mikrocomputer 53 gebildet und bewirken ein Umschalten zwischen den Ausgangssignalen von den Detektoren 1 und 2, um auf diese Weise entweder den Photomultiplier 1 oder den PbS-Sensor 2 in Übereinstimmung mit demjenigen Wellenlängenbereich auszuwählen, in welchem eine Messung erfolgen soll. Das Ausgangssignal des ausge­ wählten Sensors wird mit Hilfe eines Analog/Digital-Wand­ lers 52 in ein digitales Signal umgewandelt, das anschlie­ ßend im Mikrocomputer 53 verarbeitet wird, der seinerseits verschiedene Meßresultate ausgibt. Das Bezugszeichen V be­ zeichnet eine Spannungsquelle zur Versorgung des PbS-Sen­ sors 2.

Die Fig. 2 zeigt ein Systemdiagramm eines kompletten Spek­ tralphotometers in Übereinstimmung mit einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Eine Lichtquelleneinrichtung ent­ hält eine Deuterium-(D₂)-Lampe 3 zur Bildung einer Licht­ quelle im sichtbaren/ultravioletten Wellenlängenbereich so­ wie eine Wolfram-Iodid-(WI)-Lampe 4 zur Bildung einer Lichtquelle für den nahe Infrarot-Wellenlängenbereich. Die Lampe 3 oder 4 wird in Übereinstimmung mit den Wellenlängen ausgewählt, bei denen eine Messung erfolgen soll. Die Lam­ penauswahl geschieht durch Veränderung des Winkels eines Spiegels 5 in Übereinstimmung mit den gewünschten Wellen­ längen. Weißes Licht (Strahlung) von der in Übereinstimmung mit dem Wellenlängenbereich ausgewählten Lampe fällt in ei­ ne Lichtdispersionseinrichtung oder in ein Spektroskop 54. Dieses in das Spektroskop 54 einfallende weiße Licht (Strahlung) wird mit Hilfe eines mechanischen Choppers 6 zerhackt bzw. periodisch ausgeblendet. Der mechanische Chopper 6 weist ein Blatt oder Flügelrad auf, welches das weiße Licht (Strahlung) während einer Viertelperiode ab­ schneidet bzw. ausblendet. Bei Drehung des Blattes oder Flügelrads des Choppers 6 wird ein Nullsignal periodisch erzeugt, das angibt, daß kein Licht weitergeleitet wird. Das durch den Chopper 6 hindurchgelassene Licht tritt durch einen ersten Spalt 7 hindurch und wird dann durch einen to­ roidalen bzw. torischen Spiegel 8 und einen konkaven Spie­ gel 9 reflektiert, wonach es in ein Prisma 10 einfällt, in welchem es infolge von Brechung zerlegt wird. Das zerlegte Licht (Strahlung wird durch ebene Spiegel 11 und 12 reflek­ tiert und läuft dann anschließend durch einen zweiten Spalt 17 hindurch. Sodann wird das Licht durch einen konkaven Spiegel 13 reflektiert und trifft auf ein ebenes Beugungs­ gitter 14 für den sichtbaren/ultravioletten Wellenlängenbe­ reich oder auf ein ebenes Beugungsgitter 15 für den nahen Infrarot-Wellenlängenbereich auf, durch das das Licht wei­ ter zerlegt wird. Die Beugungsgitter 14 und 15 trennen die sichtbare Ultraviolettstrahlung und die im nahen Infrarot liegende Strahlung voneinander, wobei jedes der Beugungs­ gitter eine Gitterkonstante aufweist, die optimal für den entsprechenden Wellenlängenbereich gewählt ist. Die Beu­ gungsgitter 14 und 15 werden umgewechselt, und zwar in Übereinstimmung mit den Wellenlängen, bei denen eine Mes­ sung erfolgen soll.

Das durch das Beugungsgitter 14 oder 15 zerlegte Licht (Strahlung) wird durch einen konkaven Spiegel 16 reflek­ tiert und durchläuft anschließend einen dritten Spalt 18. Sodann wird es durch einen ebenen Spiegel 19 reflektiert, bevor es einen rotierenden Spiegel 20 erreicht. Das den ro­ tierenden Spiegel 20 erreichende Licht (Strahlung) ist hochreines bzw. wohldefiniertes monochromatisches Licht, das mit Hilfe des Prismas 10 und der Beugungsgitter 14 bzw. 15 erhalten worden ist.

Das monochromatische Licht (Strahlung) wird durch den ro­ tierenden Spiegel 20 in ein Probenlicht, mit dem eine Probe bestrahlt wird, und in ein Referenzlicht zerlegt. Der ro­ tierende Spiegel 20 ist in vier Sektoren unterteilt mit zwei gegenüberliegenden oder symmetrischen Sektoren, in de­ nen nicht dargestellte Spiegel vorhanden sind. Dreht sich der Spiegel 20, so wird eine Phase gebildet, in der das einfallende Licht reflektiert wird, und eine Phase, in der das auf den Spiegel 20 auftreffende Licht durch diesen hin­ durchtritt, ohne abgelenkt zu werden. Das durch den rotie­ renden Spiegel 20 reflektierte Licht wird über einen zylin­ drischen Spiegel 24 zu einem Probenabschnitt 56 einer Pro­ benkammer 55 geleitet, so daß es durch eine Probe 25 hin­ durchtreten kann oder von der Probe 25 reflektiert wird. Auf diese Weise wird Energie wenigstens einer bestimmten Wellenlängenkomponente des Lichts, die auf die Probe abge­ stimmt ist, beim Durchlauf durch die Probe hindurch absor­ biert oder von der Probe 25 reflektiert. Das dem Absorp­ tionsprozeß unterworfene Licht durchläuft eine Linse 26 und tritt anschließend in eine Integrationssphäre bzw. Integra­ tionskugel 58 ein. Das durch den rotierenden Spiegel 20 hindurchtretende Licht gelangt in einen Referenzabschnitt 57 der Probenkammer 55 über einen ebenen Spiegel 21 und ei­ nen zylindrischen Spiegel 22 und wird ferner durch einen ebenen Spiegel 23 reflektiert, um ebenfalls in die Integra­ tionssphäre bzw. Integrationskugel 58 einzutreten. Ein Pho­ tomultiplier 1 befindet sich an der hinteren Seite der In­ tegrationskugel 58, von der Zeichenebene aus betrachtet, während ein PbS-Sensor 2 an der Vorderseite der Integra­ tionskugel 58 angeordnet ist, ebenfalls von der Zeichenebe­ ne aus gesehen. Ausgangssignale des Photomultipliers 1 und des PbS-Sensors 2 werden jeweils über einen Strom-/Span­ nungswandler (50 in Fig. 1) und einen AC-Verstärker (51 in Fig. 1) zum Analog/Digital-Wandler 52 geliefert, mit dem ein Mikrocomputer 53 verbunden ist. Eine Temperatursteuer­ einrichtung mit einer Temperatursteuerschaltung 59 dient dazu, den PbS-Detektor 2 auf einer im wesentlichen konstan­ ten Temperatur zu halten, die unterhalb der Raumtemperatur liegt.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Sensorein­ richtung für ein Spektralphotometer, während die Fig. 4 ei­ nen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 zeigt. Das von der Probe kommende Probenlicht und das Referenz­ licht treten jeweils individuell in die Integrationskugel 58 ein, und zwar durch separate Eintrittsfenster der Inte­ grationskugel 58 hindurch, und erreichen schließlich die innere Oberfläche der Integrationskugel 58. Diese innere Oberfläche der Integrationskugel 58 ist mit Bariumsulfat beschichtet, so daß alle Lichtstrahlen bzw. die gesamte Strahlung, die auf die innere Oberfläche auftrifft, gleich­ förmig gestreut wird. Das gestreute Licht wird mit Hilfe des Photomultipliers 1 detektiert, der eine zweite Sensor­ einheit bildet, um ultraviolettes und sichtbares Licht zu detektieren und der unterhalb der Einfallsebene des Proben­ lichts zu liegen kommt. In gleicher Weise dient er dazu, Referenzlicht zu detektieren. Ferner wird das gestreute Licht durch den PbS-Sensor 2 detektiert, der eine erste Sensoreinheit bildet, um nahes Infrarotlicht (Licht im na­ hen Infrarotbereich) zu detektieren und der oberhalb der Einfallsebene liegt, wie der Zeichnung zu entnehmen ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen longitudinalen Längsschnitt und eine Draufsicht auf die erste Sensoreinheit mit einem PbS-Sensor zum Detektieren von Licht im nahen Infrarotbe­ reich. In Übereinstimmung mit diesen Figuren liegt der PbS- Sensor 2 auf einer Oberfläche eines allgemein bekannten Kühl/Heizelements, das z.B. ein elektronisches Kühl/Heiz­ element 31 ist. Ein Temperatursensorelement 32 befindet sich in der Nachbarschaft des Elements 31, beispielsweise auf derselben Oberfläche wie der PbS-Sensor 2. Das elektro­ nische Kühl/Heizelement 31 besitzt Kühl/Heizelementeinhei­ ten auf einer Metallplatte 30, die eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist, wobei das gesamte elektronische Heiz/Kühlelement 31 gegenüber der Umgebung bzw. Umgebungs­ luft durch eine Metallhülse 33 und durch ein Fenster 34 aus Saphir isoliert ist. Der äußere Umfangsrand dieser Struktur ist mit Kühlrippen 35 und 36 versehen.

Das elektronische Kühl/Heizelement 31 kann entweder zum Aufheizen oder zum Kühlen verwendet werden, je nach Rich­ tung des Stromflusses durch das Element 31 hindurch.

Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines elektronischen Kühl/ Heizelements 31, das einen einfachen Aufbau aufweist. Das Element enthält im wesentlichen eine Halbleiteranordnung S aus N-Typ Halbleiterelementen N ₁, N ₂, ... und aus P-Typ Halbleiterelementen P ₁, P ₂, ..., die abwechselnd über Me­ tallstücke D ₁, D ₂, ... in Reihe geschaltet sind. Ferner be­ findet sich im Element oder an anderer geeigneter Stelle eine Stromquelle E zur Lieferung eines Gleichstroms zur Halbleitereinrichtung S. Fließt ein Strom I vom N-Typ Halb­ leiterelement N ₂ zu einem P-Typ Halbleiterelement P ₁, so werden die Metallplatten D ₂ und D ₄ gekühlt und nehmen Wärme (Q _c ) von der Umgebung auf. Dies liegt daran, daß die Elek­ tronen, die sich von den P-Typ Halbleiterelementen P _1, P _2, die einen niedrigeren Energiepegel aufweisen, über die Me­ tallstücke D ₂, D ₄ zu den N-Typ Halbleiterelementen N ₁, N ₂ bewegen, die einen höheren Energiepegel aufweisen, Energie benötigen, die in Form von Wärme von der Umgebung zugeführt wird. Elektronen, die andererseits diese thermische Energie aufnehmen, bewirken eine Wärmeabstrahlung Q _h , wenn sie von einem N-Typ Halbleiterelement N ₁ über das Metallstück D ₃ zu einem P-Typ Halbleiterelement P ₂ fließen. Durch wirksame Zerstreuung der Wärme Q _h auf der Hochtemperaturseite ist es möglich, Wärme von der Niedertemperaturseite der Einrich­ tung S, an der sich die Metallstücke D ₂ und D ₄ befinden, abzuziehen und zur Hochtemperaturseite der Einrichtung S zu transportieren, an der sich die Metallstücke D ₁, D ₃ und D ₅ befinden, wobei zwischen beiden Seiten eine Temperaturdif­ ferenz Δ T besteht. Ersichtlich lassen sich die Hochtempera­ turseite und die Niedertemperaturseite vertauschen, wenn die Stromrichtung umgekehrt wird.

Im nachfolgenden sei angenommen, daß bezüglich der Einrich­ tung nach den Fig. 5 und 6 ein Strom so durch das elektro­ nische Kühl/Heizelement 31 hindurchfließt, daß der PbS-Sen­ sor 2 gekühlt wird. Bei der Kühlung des PbS-Sensors 2 wird die Temperatur dieses Sensors durch das Temperatursensor­ element 32 detektiert, um einen durch das elektronische Kühl/Heizelement 31 hindurchfließenden Strom so einzustel­ len bzw. zu ändern, daß der PbS-Sensor 2 im wesentlichen auf konstanter Temperatur gehalten wird, die unterhalb der Raumtemperatur liegt. Die auf der gegenüberliegenden Seite einer Kühlfläche des elektronischen Kühl/Heizelements 31 erzeugte Wärme läßt sich andererseits wirksam ableiten bzw. zerstreuen, und zwar über die Metallplatte 30, die mit den Kühlrippen 35 und 36 verbunden ist.

Im nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 die Temperatursteuerschaltung 59 der Temperatursteuereinrich­ tung näher beschrieben, mit deren Hilfe es möglich ist, den PbS-Sensor 2 auf im wesentlichen konstanter Temperatur zu halten, die niedriger als die Raumtemperatur ist. Das Tem­ peratursensorelement 32 in der Nähe des Sensors 2 bildet eine Brückenschaltung zusammen mit einem Referenzwiderstand 40 in Übereinstimmung mit einer eingestellten oder ge­ wünschten Temperatur, wobei eine gemessene Temperatur und die Referenz- oder eingestellte Temperatur durch einen Kom­ parator 41 miteinander verglichen werden. Ein vom Kompara­ tor 41 geliefertes Ausgangssignal wird mit Hilfe eines Ver­ stärkers 42 verstärkt und nochmals stromverstärkt mit Hilfe einer Boostereinrichtung oder eines Verstärkers 43, der ei­ nen Strom zum elektronischen Kühl/Heizelement 31 liefert, das mit dem Sensor 2 thermisch gekoppelt ist. Diese Tempe­ ratursteuerung beginnt gleichzeitig mit der Energieversor­ gung des Systems, so daß der PbS-Sensor 2 immer in einem Zustand konstanter Temperatur gehalten wird.

Nachfolgend werden Meßergebnisse beschrieben, die mit dem Spektralphotometer nach dem Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung erhalten worden sind.

Die Fig. 9 zeigt die Detektorempfindlichkeit des PbS-Sen­ sors in Abhängigkeit der Wellenlänge über einen Wellenlän­ genbereich von 800 bis 3200 nm, wobei der PbS-Sensor ge­ kühlt worden ist. Wie zu erkennen ist, läßt sich die Detek­ torempfindlichkeit vergrößern, wenn dessen Temperatur un­ terhalb der Raumtemperatur liegt, so daß Messungen auch bei längeren Wellenlängen möglich sind. Werden z.B. im Wellen­ längenbereich von 1200 bis 1400 nm die maximalen Empfind­ lichkeiten betrachtet, so sind diese jeweils bei 0°C, -10°C und -20°C etwa 2,5-mal, 3,5-mal und 4,0-mal größer als bei Raumtemperatur. Bei Raumtemperatur kann darüber hinaus nur in einem Wellenlängenbereich bis herauf zu 2600 nm gemessen werden. Dagegen beträgt bei 0°C die längstmögliche Wellen­ länge schon etwa 3200 nm, wobei zusätzlich noch die verbes­ serte Empfindlichkeit erhalten wird.

Darüber hinaus wird auch das Signal/Rauschverhältnis um ei­ nen Faktor verbessert, der der Verbesserung der Empfind­ lichkeit entspricht.

Da der PbS-Sensor auf niedriger und konstanter Temperatur gehalten werden kann, läßt sich weiterhin eine Verschlech­ terung der Charakteristik (Empfindlichkeit und Ansprechge­ schwindigkeit) des PbS-Sensors vermeiden.

Die Fig. 10 zeigt Anstiegszeiten von Ausgangswellenformen des PbS-Sensors für einen Fall, bei dem die Temperatur des Sensors jeweils 0°C und -20°C beträgt. Liegt der Detektor auf 0°C, so beträgt die Anstiegszeit 1 ms. Liegt er dagegen auf einer Temperatur von -20°C, so beträgt die Anstiegszeit 1,8 ms. Es zeigt sich also, daß die Anstiegszeit bei -20°C länger ist als bei 0°C (etwa 56%).

Für den Fall, daß die Temperatur des Sensors so eingestellt ist, daß sie unterhalb von -20°C zu liegen kommt, wird eine relativ lange Zeit benötigt, um diese Temperatur zu errei­ chen. Dies liegt darin, daß die Kapazität des im vorliegen­ den Ausführungsbeispiel verwendeten elektronischen Kühl/ Heizelements klein ist. Es wurde ferner herausgefunden, daß sich bei zu tiefen Temperaturen in verstärktem Maße Eis am Sensor bildet und sich die Genauigkeit der Messung ver­ schlechtert.

Andererseits tritt das Problem auf, daß sich eine Tempera­ tursteuerung nur relativ schwer durchführen läßt, wenn sich die Temperatur des Sensors in der Nähe der Raumtemperatur befindet.

Werden entsprechend den obigen Ausführungen die Detektor­ empfindlichkeit, der für eine Messung zur Verfügung stehen­ de Wellenlängenbereich, die Anstiegszeit, die Temperatur­ steuerung, die Genauigkeit der Messung, usw. in Betracht gezogen, so ergibt sich als bevorzugter bzw. optimaler Tem­ peraturbereich des PbS-Detektors nach der Erfindung ein Be­ reich, der im wesentlichen zwischen 0°C und -20°C liegt.

Claims (10)

1. Photometer für den nahen Infrarotstrahlungsbereich, gekennzeichnet durch

• - eine Sensoreinheit mit einem Sensor (2) für den nahen Infrotstrahlungsbereich und
• - eine Einrichtung, die den Sensor (2) für den nahen Infra­ rotstrahlungsbereich auf einer im wesentlichen konstanten Temperatur hält, die kleiner ist als die Raumtemperatur.

2. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung folgendes enthält:

• - ein Temperatursensorelement (32), das in der Nähe des Sensors (2) für den nahen Infrarotstrahlungsbereich ange­ ordnet ist,
• - ein Kühl/Heizelement (31), das zum Kühlen/Heizen des Sen­ sors (2) für den nahen Infrarotstrahlungsbereich mit diesem thermisch gekoppelt ist, und
• - eine Schaltungseinrichtung (59 oder 40 bis 43), die auf ein Ausgangssignal des Temperatursensorelements (32) an­ spricht, um das Kühl/Heizelement (31) so zu steuern, daß es den Sensor (2) auf der im wesentlichen konstanten Tempera­ tur hält.

3. Photometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor für den nahen Infrarotstrahlungsbereich ei­ nen PbS-Sensor enthält und die im wesentlichen konstante Temperatur in einem Bereich liegt, der sich von 0°C bis -20°C erstreckt.

4. Spektralphotometer, gekennzeichnet durch

• - eine Lichtquelleneinrichtung (3 bis 5) zur abwechselnden Erzeugung von Strahlung im nahen Infrarotbereich und von Strahlung, die nicht im nahen Infrarotbereich liegt,
• - Mittel (54) zum Zerlegen der Strahlung von der Lichtquel­ leneinrichtung zwecks Bildung von im wesentlichen monochro­ matischer Strahlung, wobei die im wesentlichen monochroma­ tische Strahlung von den Zerlegungsmitteln auf eine Probe (25) gerichtet wird, um die Probe (25) mit der im wesent­ lichen monochromatischen Strahlung zu bestrahlen, aus der infolge der Probe Energie absorbiert wird, um eine Proben­ strahlung zu erhalten, und wobei die Energieabsorption be­ züglich wenigstens einer spezifischen Wellenlänge erfolgt, die auf die Probe abgestimmt ist, und
• - Mittel zum Detektieren der Probenstrahlung, wobei die Mittel eine erste Sensoreinheit mit einem Sensor (2) für den nahen Infrarotstrahlungsbereich, eine zweite Sensorein­ heit mit einem Sensor (1) für sichtbare/Ultraviolettstrah­ lung und Mittel aufweisen, die den Sensor (2) für den nahen Infrarotstrahlungsbereich auf einer im wesentlichen kon­ stanten Temperatur halten, die kleiner ist als die Raumtem­ peratur.

5. Spektralphotometer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Detektormittel so angeordnet sind, daß sie die Probenstrahlung als Strahlung empfangen, die durch die Probe hindurchgelaufen ist.

6. Spektralphotometer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Detektormittel so angeordnet sind, daß sie die Probenstrahlung als Strahlung empfangen, die an der Probe reflektiert worden ist.

7. Spektralphotometer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor für den nahen Infrarotstrahlungs­ bereich einen PbS-Sensor enthält und der Sensor (1) für sichtbare/Ultraviolettstrahlung eine Photomultiplierröhre aufweist.

8. Spektralphotometer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturhaltemittel folgendes aufwei­ sen:

• - ein Temperatursensorelement (32) in der Nähe des Sensors (2) für den nahen Infrarotstrahlungsbereich,
• - ein Kühl/Heizelement zum Kühlen/Heizen des Sensors für den nahen Infrarotstrahlungsbereich, der mit diesem ther­ misch gekoppelt ist, und
• - Schaltungsmittel (59 oder 40 bis 43), die auf ein Aus­ gangssignal des Temperatursensorelements (32) ansprechen, um das Kühl/Heizelement (31) so zu steuern, daß es den Sen­ sor (2) auf der im wesentlichen konstanten Temperatur hält.

9. Photometer, gekennzeichnet durch einen Sensorab­ schnitt, in welchem Strahlung von einer Lichtquellenein­ richtung (3, 4) zu einer Probenkammer (55) zwecks Bestrah­ lung einer darin enthaltenen Probe (25) gerichtet wird, um eine Probenstrahlung von der Probe zu detektieren, wobei der Sensorabschnitt einen ersten Sensor zum Detektieren von Strahlung im nahen Infrarotbereich und einen zweiten Sensor zum Detektieren sichtbarer/ultravioletter Strahlung auf­ weist, Kühl/Heizmittel (31) zum Kühlen des ersten Sensors vorhanden sind und ferner die Kühl/Heizmittel (31) so ge­ steuert werden, daß der erste Sensor auf einer gewünschten Temperatur gehalten wird, die kleiner als die Raumtempera­ tur ist.

10. Photometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor einen Bleisulfidsensor enthält und der zweite Sensor einen Photomultiplier aufweist.