DE4031423A1 - Spektralphotometer - Google Patents

Spektralphotometer

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DE4031423A1
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Sadao Minakawa
Masaru Enomoto
Masaya Kojima
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Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Spektralphotometer, und zwar insbesondere ein solches mit einer Mehrzahl von Sensoren, mit Streuelementen mit verschiedenen optischen Eigenschaften oder eine Kombination beider.
Das Spektralphotometer enthält ein Spektroskop zur Streuung des Lichtes einer Lichtquelle und zur Erzeugung von mono­ chromatischem Licht und teilt dieses mittels eines Strahl­ teiler-Spiegels in zwei Lichtstrahlen auf. Einer der Licht­ strahlen wird über einen normalen optischen Weg, der andere über ein ein Prüfobjekt enthaltenden optischen Weg geführt. Das aufgeteilte monochromatische Licht läuft über den nor­ malen optischen Weg bzw. den für das Prüfobjekt vorgese­ henen optischen Weg, in dem sich zunächst jedoch nur Luft anstelle des Prüfobjektes befindet, trifft auf die Sensoren und wird photoelektrisch umgewandelt. Das elektrische Si­ gnal, das von der über den normalen optischen Weg laufenden Lichtintensität erzeugt wird, sei mit R bezeichnet. Das elektrische Signal, das der Lichtintensität entspricht, die über den für das Prüfobjekt vorgesehenen optischen Weg ver­ läuft, werde mit S bezeichnet. Das Verhältnis (S/R) zwi­ schen den elektrischen Signalen R und S wird als Meßergeb­ nis ausgegeben. Ein Korrekturfaktor zur ständigen Konstant­ haltung des Verhältnisses (S/R) wird berechnet. Dieser be­ rechnete Korrekturfaktur wird im Speicher eines Computers gespeichert. Anschließend wird, wenn ein Prüfobjekt in den entsprechenden optischen Weg eingebracht und vermessen wor­ den ist, der in dem Speicher gespeicherte Korrekturfaktor ausgelesen und der gemessene Wert mit diesem Faktor korri­ giert.
Dieses Verfahren ist ein herkömmliches Basiskorrekturver­ fahren, bei dem die Messungen in Luftumgebung in Bezug auf beide optischen Wege durchgeführt werden und bei dem die Differenz zwischen den Meßergebnissen bei Vorhandensein ei­ ner zu messenden Probe korrigiert werden.
Werden die Messungen in einem ganzen Wellenlängenbereich unter Verwendung eines Sensors und eines Streuelementes durchgeführt, so treten mit dem oben beschriebenen Ba­ siskorrekturverfahren keine Probleme auf. Wenn jedoch an die Messungen hohe Anforderungen in Bezug auf die Genauig­ keit für einen großen Wellenlängenbereich gestellt werden, so ist es notwendig, eine Mehrzahl von Sensoren oder Streu­ elementen zu verwenden, die Messungen in verschiebenen Wel­ lenlängenbereichen erlauben. Die Empfindlichkeits- und Spektralcharakteristiken von Sensoren bzw. Streuelementen, die verschiedene Wellenlängenbereiche abdecken, sind jedoch verschieden. Insbesondere verschlechtern sich die Empfind­ lichkeits- und Streucharakteristiken zweier Sensoren bzw. Streuelemente in benachbarten Mehrfach-Wellenlängenberei­ chen erheblich. Folglich treten sehr leicht nicht reprodu­ zierbare Differenzen in den gemessenen Werten in solchen Mehrfach-Wellenlängenbereichen auf. Entsprechende Geräte sind zum Beispiel in der JP-U-62-39 299 (Seriennummer 9 68 560) offenbart.
Gemäß dem oben beschriebenen herkömmlichen Basiskorrektur­ verfahren wird die Differenz zwischen R und S erfaßt und der Betrag der Differenz bei tatsächlicher Messung einer Probe nur in der Weise korrigiert, daß das Verhältnis (S/R) zwischen der Energie S, die über den für das Prüfobjekt vorgesehenen optischen Weg und der Energie R, welche über den normalen optischen Weg läuft, konstant wird. Es werden also folgende Punkte nicht berücksichtigt:
  • 1. zum einen die Tatsache, daß die Empfindlichkeitscharak­ teristik von zwei Arten von Sensoren sehr gering in den Mehrfach-Wellenlängenbereichen ist und daß die erfaßten Si­ gnale plötzlich in einer sehr schwachen Richtung abfallen,
  • 2. zum anderen die Tatsache, daß, obwohl die Messungen zur Bestimmung des Korrekturwertes in einer Luft-Zu-Luft-Umge­ bung in Bezug auf die beiden optischen Wege ausgeführt wer­ den, im Falle des tatsächlichen Einbringens und Messens ei­ ner Probe die Bedingungen, unter denen das Licht nach Durchlaufen der Probe auf die photoempfindliche Oberfläche des Sensors trifft, aufgrund der Einflüsse von Brechungsin­ dex, Reflektionsgrad und Ablenkungseigenschaften der Probe in Abhängigkeit von ihrer Gestalt und ihrem Material ver­ schieden sind.
In den beiden oben genannten Fällen (1) und (2) werden die Ergebnisse der Messungen, welche in dem Fall erzielt wer­ den, in dem sowohl der normale optische Weg als auch der für das Prüfobjekt vorgesehene optische Weg in der Umge­ bungsluft liegen, als Bezugsgrößen verwendet. Es entsteht also der Nachteil, daß eine Differenz auftritt zwischen den bei tatsächlichen Messungen einer Probe erzielten Ergebnis­ sen und dem Korrekturbetrag.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spektralpho­ tometer zu schaffen, mit welchem der gesamte, zu messende Wellenlängenbereich durch Verwendung einer Mehrzahl von Sensoren oder Streuelementen erfaßt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Pa­ tentanspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche haben vorteil­ hafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens zum Inhalt.
Vorteilhafterweise wird mit dem erfindungsgemäßen Spek­ tralphotometer der gemessene Wert so korrigiert, daß die gleichen Meßdaten in Mehrfach-Wellenlängenbereichen mit Sensoren oder Streuelementen erzielt werden, die verschie­ denen Wellenlängenbereichen zugeordnet sind.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß mit dem erfindungs­ gemäßen Spektralphotometer sowohl in dem Mehrfach-Wellen­ längenbereich der Sensoren oder Streuelemente, die ver­ schiedene Wellenlängenbereiche beinhalten, als auch in ei­ nem Wellenlängenbereich in der Nähe der Mehrfach-Wellenlän­ genbereiche stetige optische Charakteristiken erzielt wer­ den können.
Mit dem erfindungsgemäßen Spektralphotometer werden insbe­ sondere für jede Wellenlänge auf der Basis der durch tatsächliche Messung einer Anzahl von Proben erzielten Er­ gebnisse ein Korrekturwert ermittelt und die gemessenen Da­ ten in den Mehrfach-Wellenlängenbereichen verschiedener Sensoren oder Streuelemente und in den Wellenlängenberei­ chen nahe der Mehrfach-Wellenlängenbereiche durch Korrek­ turfaktoren korrigiert.
Da die Korrekturwerte auf der Grundlage der Ergebnisse tatsächlicher Messungen von Proben berechnet werden, ist es möglich, die Differenz zwischen den gemessenen Werten, wel­ che aufgrund verschiedener Spektralempfindlichkeiten der zwei Arten von Sensoren oder aufgrund verschiedener Streu­ eigenschaften der Streuelemente auftreten, zu korrigieren, sowie weiterhin die Differenz zwischen den gemessenen Wer­ ten, welche in Abhängigkeit von der Gestalt und dem Mate­ rial der Proben auftritt, zu berichtigen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 die Prinzipdarstellung des optischen Systems einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer Verarbeitungseinheit für die Detektionssignale der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und sein Steuersystem,
Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung der prinzipiellen Arbeitsweise der Erfindung,
Fig. 4 ein Diagramm mit den Vergleichswerten der Kurven der Spektralcharakteristik vor und nach Anwendung der Er­ findung, und
Fig. 5 und 6 Flußdiagramme zur Verdeutlichung der Arbeits­ weise der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 wird unter einem in einem Spektralphotometer vorhandenen Spektroskop ein Doppel-Monochromator verstan­ den, der durch serielles Verbinden zweier Spektroskope 1 und 2 entsteht. Ein Prisma aus Quarz für einen Vertikalwin­ kel von 30° wird als Streuelement des Spektroskops 1 ver­ wendet. Zwei Beugungsgitter 3 und 4 finden als Streuele­ mente des Spektroskops 2 Verwendungen. Diese Beugungsgitter 3 und 4 sind auf einem Drehteller T montiert und können durch Drehung des Tellers T um 180° umgeschaltet werden. Der Sensorbereich enthält folgende Teile: einen Bleisulfidsensor 5 (im folgenden als PbS bezeichnet) für den nahen Infrarotbereich, einen Photoelektronen-Vervielfa­ cher 6 für den ultraviolett/ sichtbaren Lichtbereich, sowie einen schaltbaren Spiegel 7 zur selektiven Auswahl einer der Sensoren. Der umschaltbare Spiegel 7 kann sowohl in eine erste Position gebracht werden, in der die Lichtstrah­ len 16 und 17 direkt zum Sensor 6 geführt werden, als auch in eine zweite Position, in der die Lichtstrahlen 16 und 17 zum Sensor 5 reflektiert werden. Dieser umschaltbare Spie­ gel 7 wird zwischen der ersten und zweiten Position zum Beispiel durch einen Motor oder ähnliches betätigt.
Im folgenden soll nun die Arbeitsweise beschrieben werden. Zunächst wird das aus einer Lichtquelle 8 oder 9 austre­ tende weiße Licht zu einem ersten Spalt 11 mittels eines Konvergierspiegels 10 konvergiert. Das Licht wird dann in einem Streuelement 12 des Spektroskops 1 gestreut und durch einen Schlitz 13 in monochromatisches Licht umgewandelt, welcher gleichzeitig als Ausgang des Spektroskops 1 und als Eingang des Spektroskops 2 fungiert. Das monochromatische Licht wird dann auf die Beugungsgitter 3 oder 4 des Spek­ troskops 2 gelenkt. Das einfallende monochromatische Licht wird durch die Beugungsgitter 3 oder 4 gestreut und über einen Schlitz 14 als monochromatisches Licht mit weiter erhöhten Unsauberkeiten herausgeführt, sowie mittels eines Drehspiegels 15 abwechselnd in die zwei Lichtstrahlen 16 und 17 aufgeteilt. Jeder dieser verzweigten Lichtstrahlen trifft auf den Sensor 5 oder 6. Das auftreffende monochromatische Licht wird photoelektrisch umgewandelt. Die sich ergebenden elektrischen Signale werden über Verstärker 31 und 32, sowie einen A/D-Wandler 33 geführt und, wie in Fig. 2 gezeigt, in einen Computer (MPU) 34 eingegeben. Die Signale werden in dem Computer 34 einer Datenverarbeitung unterzogen, sodaß charakteristische Kurven der Wellenlänge über der Lichtintensität, d. h. Spektralkurven erzeugt werden. Weiterhin werden durch den Computer 34 über ein I/O-Interface 38 ein Motor 35 zur gerasterten Wellenlängenabtastung des Prismas 12 und der Beugungsgitter 3 und 4, ein Motor 36 zur Drehung des Drehtellers um 180° und zum Schalten der Beugungsgitter, sowie ein Motor 37 zum Antreiben des Schaltspiegels 7 gesteuert.
Die zwei Beugungsgitter 3 und 4 sowie die Sensoren 5 und 6 werden zur Ausdehnung des meßbaren Wellenlängenbereiches, welcher für das Spektralphotometer erforderlich ist, ver­ wendet. Der Wellenlängenbereich für einen guten Spektral­ wirkungsgrad des Beugungsgitters 3, sowie der Wellenlängen­ bereich für eine gewünschte Empfindlichkeit des Sensors 6 liegt zum Beispiel in einem Bereich zwischen 187 und 900 nm. Zur Ermöglichung von Messungen in einem großen Wellen­ längenbereich, der den genannten überschreitet, ist es not­ wendig, daß die Motoren 36 und 37 zur Umschaltung auf das Beugungsgitter 4 oder den Sensor 5 angetrieben werden, so­ daß das Gerät innerhalb seines wirksamen Wellenlängenberei­ ches verwendet werden kann. Beim Umschalten bzw. bei Ver­ wendung der verschiedenen Arten von Beugungsgittern oder Sensoren treten zwischen den gemessenen Spektralkurven, wie in Fig. 2 gezeigt, große Pegeldifferenzen auf. Mit der Er­ findung sollen automatisch diese Pegeldifferenzen korri­ giert werden.
Mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 soll nun das Erfindungs­ prinzip beschrieben werden.
In Fig. 3 stellt die mit der Ziffer 18 bezeichnete durch­ gehende Linie eine Spektralkurve dar, die tatsächlich ge­ messen worden ist. Die Sensoren in Fig. 1 werden von 5 auf 6 an einem Wellenlängenpunkt λd umgeschaltet, der gerade an der Grenze zwischen dem nahen Infrarotbereich und dem ultraviolett/sichtbaren Lichtbereich liegt. Die in Fig. 1 als Streuelemente dienenden Beugungsgitter werden ebenfalles von 3 auf 4 umgeschaltet. Da die Sensoren ver­ schiedene spektrale Empfindlichkeitscharakteristiken und die Streuelemente verschiedene Streueigenschaften an dem Wellenlängenpunkt λd aufweisen, an dem umgeschaltet wird, betragen die gemessenen Werte im nahen Infrarotbereich und im ultraviolett/sichtbaren Lichtbereich an der gemeinsamen Wellenlänge λd : dnd) und dv (λd) und unterscheiden sich, wie in Fig. 3 mit der durchgehenden Linie 18 angedeutet.
Mit der Erfindung wird der gemessene Wert korrigiert, sodaß die Differenz zwischen den photometrischen Werten am Um­ schaltpunkt (Wellenlänge λd), d. h. dv (λd)-dnd) Null ist.
Im folgenden soll die entsprechende Berechnung dargestellt werden.
Zunächst wird eine Wellenlänge λd bestimmt, die stabile Spektral- und Empfindlichkeitscharakteristiken aufweist und die am nächsten zu dem Mehrfach-Wellenlängenbereich zwi­ schen den benachbarten Wellenlängenbereichen liegt. Die Gleichung f0 (λ) einer geraden Linie 19, die den photome­ trischen Wert dns) bei der Wellenlänge λs mit dem photo­ metrischen Wert dnd) bei der Wellenlänge λd in dem Mehr­ fach-Wellenlängenbereich verbindet, wird wie folgt gebil­ det:
f₀(λd) = { (dns) - dnd)) / (λs - λd) } (λ - λd) + dnd) (1)
Weiterhin wird die Gleichung f1 (λ) einer geraden Linie 20, die den gemessenen Wert dns) bei der Wellenlänge λs mit dem gemessenen Wert dvd) bei der Wellenlänge λd im Be­ reich des ultraviolett/sichtbaren Lichtes verbindet, aufge­ stellt:
f₁(λd) = { (dns) - dvd)) / (λs - λd) } (λ - λd) + dvd) (2)
Schließlich wird eine Gleichung f2 (λ) einer geraden Linie 21 aufgestellt, die sich von dem Punkt dvd) in den nahen Infrarotbereich mit einem solchen Einfallswinkel erstreckt, der dem Winkel der Kurve 18 bei der Wellenlänge λd im ul­ traviolett/sichtbaren Lichtbereich entspricht:
f₂(λ) = { (dvd) - dvd - Δλ)) / (Δλ } (λ - λd) + dvd) (3)
Korrekturdaten d1 (λ), mit denen die Pegeldifferenz (dvd)-dnd)) zwischen den gemessenen Werten, die in dem Mehrfach-Wellenlängenbereich auftreten, beseitigt werden, ergeben sich wie folgt:
d₁(λd = d(λ) + (f₁(λ) - f₀(λ)) (4)
Da jedoch in diesem Fall bei den Wellenlängen λd und λs Brechungspunkte auftreten können, wurden verschiedene Simu­ lationen zur Beseitigung dieser Brechungspunkte durchge­ führt. Es ist herausgefunden worden, daß eine gleichförmige Kurve durch Modifizierung der Gleichung (4) mit einer Ge­ wichtung 4. Ordnung erzielt werden kann:
Durch Einsetzen der Gleichungen (1) und (2) in die Glei­ chung (5) ergibt sich:
Gleichung (6) wird nicht berücksichtigt. Wird zum Beispiel die Meßwellenlänge λ zu λd gewählt, so wird der Ausdruck 5. Ordnung in den Klammern zu 1. Andererseits wird der erste Ausdruck d (λ) auf der rechten Seite der Gleichung zu dnd), sodaß d2 (λ) = dvd). Wird demgegenüber die Meßwellenlänge λ zu λ = λs gesetzt, so wird der Ausdruck 5. Ordnung in der Klammer = 0, sodaß d2 (λ) = dns). Beide oben genannten Werte d2 (λ) liegen auf der geraden Linie f1(λ). Darüberhinaus werden die gemessenen Werte zwischen λd und λs mit der 5. Ordnung gewichtet und mehrdimensional korrigiert, sodaß eine gleichförmige korrigierte Kurve ohne scharfe Übergänge, ähnlich der Kurve 22, entsteht.
Mit dem Näherungswert von Gleichung (6) wird jedoch eine Kurve mit leicht konvexer Biegung erzielt, ähnlich der dün­ nen, durchgezogenen Linie 22 in Fig. 3, wobei extreme Kor­ rekturwerte auftreten. Um dieses zu vermeiden, wird mit der folgenden Näherung eine weitere Korrektur durchgeführt:
In Gleichung (7) wird die Korrektur 5. Ordnung mit Bezug auf die Differenz zwischen der Spektralkurve 22 nach der mit Gleichung (6) durchgeführten Korrektur und der geraden Linie f2 (λ) ausgeführt, um dadurch eine Annäherung an die gerade Linie f1 (λ) zu erzielen, sodaß die Korrektur insgesamt eine gleichförmige Kurve in der Nähe des wirklichen Wertes für einen Bereich vom ultraviolett/ sichtbaren Lichtbereich zum nahen Infrarotbereich ergab. Auf diese Weise kann eine ideale Korrektur der Spektralkurve 23, wie in Fig. 4 mit der durchgezogenen Linie angedeutet, erhalten werden.
Der Anwendungsbereich von Gleichung (7) ist in einem Be­ reich wirksam, der die folgenden Bedingungen erfüllt:
1. Die Begrenzung der Umschalt-Pegeldifferenz ((f) (λ))
| dvd) - dnd) | 0,2%T (8)
wobei %T die Lichtdurchlässigkeit bezeichnet, unter der Annahme, daß eine totale Lichtdurchlässigkeit zu 100%T definiert wird und im abgeschalteten Zustand 0%T beträgt. Wenn die Pegeldifferenz zwischen den gemessenen Werten beider Sensoren bei der gleichen Wellenlänge λd gleich oder kleiner ist als 0,2%T, so kann davon ausgegangen werden, daß kaum eine Pegeldifferenz besteht. In diesem Fall braucht also keine Korrektur vorgenommen zu werden.
2. Die Begrenzung der Steigung in einem Bereich Δλ der Spektralkurve im ultraviolett/sichtbaren Lichtbereich auf
| Einfallswinkel zwischen dvd) und dv (Δλ) | 0,2%T/nm (9)
Wenn die Steigung groß ist, kann eine gleichförmige Spek­ tralkurve erzielt werden, selbst wenn der Korrekturbereich (λsd) von λd bis λs eingeengt wird. Wenn jedoch die Steigung gering ist, so ist es notwendig, den Korrekturbe­ reich aufzuweiten. Wenn die Steigung gleich oder kleiner ist als 0,2%T/nm, kann ein großer Einfluß der Korrektur auch dann nicht erwartet werden, wenn der Korrekturbereich nennenswert erweitert wird. Der Korrekturbereich ist folg­ lich auf einen vorbestimmten Bereich, z. B. 100 nm be­ grenzt.
3. Das Maß der Korrektur begrenzt die Wellenlänge im nahen Infrarotbereich auf
λs - λd = 200 / | Einfallswinkel zwischen dvd) und dv(Δλ) | 100 nm (10)
In obiger Gleichung wurde ein experimenteller Wert von 200 ermittelt.
In der Bedingung gemäß Punkt (2), bei der die Steigung gleich oder größer ist als 0,2%T/nm, wird ein als Ergebnis erzielter Wert durch Division durch 200 durch den Gradien­ tenwert in den Korrekturbereich (λsd) eingesetzt. Wenn jedoch der Korrekturbereich größer ist als 100 nm, so wird er auf 100 nm gesetzt.
Fig. 5 zeigt den Ablauf zur Bestimmung des Korrekturberei­ ches auf der Grundlage der oben beschriebenen drei Bedin­ gungen. Eine weitere detaillierte Erläuterung erscheint nicht notwendig, da der Ablauf im Zusammenhang mit obiger Erläuterung klar ist.
Nach Beendigung der oben erläuterten Vorbereitungen werden die tatsächlichen Messungen gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Ablauf durchgeführt. Bei Beginn der Messungen wird die momentane Meßwellenlänge λ zuerst gemäß Schritt 61 eingelesen. In Schritt 62 wird überprüft, ob die gelesene Wellenlänge bereits am Ende des zu messenden Wellenlängenbereiches liegt oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 63 überprüft, ob die gelesene Wellenlänge eine Meßwellenlänge ist oder nicht. Trifft dies nicht zu, so wird mit der weiteren Bearbeitung mit Schritt 61 fortgefahren. Im anderen Fall wird in Schritt 64 der photometrische Wert d(λ) gelesen und die Differenz (λ-λd) berechnet, woran sich gemäß Schritt 65 eine Prüfung anschließt, ob der berechnete Wert kleiner ist als der Korrekturbereich (λsd) oder nicht. Trifft dieses zu, so wird der photometrische Wert d(λ) mittels der Gleichung (7) korrigiert. Der korrigierte Wert wird in einem Speicher des Computers 34 gemäß Schritt 67 gespeichert. Wenn in Schritt 65 festgestellt wird, daß (λ-λd) außerhalb des Korrekturbereiches liegt, so wird der tatsächlich gemessene Wert ohne Korrektur in den Speicher abgespeichert (Schritt 67). Die Messung ist beendet, wenn das Ende des abzutastenden Wellenlängenbereiches gemäß Schritt 62 ermittelt wird.
Der Fall des Umschaltens der Sensoren 5 und 6 gleichzeitig mit dem Umschalten der Streuelemente 3 und 4 ist oben be­ schrieben worden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt. Es ist zum Beispiel auch möglich in der Weise zu verfahren, daß nur ein Streuelement für den ge­ samten Wellenlängenbereich verwendet wird, wobei zwischen einer Mehrzahl von Sensoren für verschiedene Wellenlängen­ bereiche umgeschaltet wird. Im Gegensatz dazu ist es auch möglich, nur einen Sensor für den gesamten Wellenlängenbe­ reich vorzusehen und zwischen einer Mehrzahl von Streuele­ menten für verschiedene Wellenlängenbereiche umzuschalten. Schließlich können die Streuelemente und die Sensoren auch jeweils an verschiedenen Wellenlängenpunkten umgeschaltet werden.

Claims (9)

1. Spektralphotometer, gekennzeichnet durch:
  • - Lichtquellen (8, 9),
  • - Spektroskope (1, 2) mit Streuelementen (12, 3, 4) zur Streuung des aus den Lichtquellen austretenden Lichtes und zur Aussendung von monochromatischem Licht,
  • - eine Mehrzahl von Sensoren (5, 6), die entsprechend den Wellenlängenbereichen des von den Spektroskopen emmitierten monochromatischen Lichtes wahlweise alternativ verwendet werden, und
  • - Vorrichtungen (Fig. 5 und 6) zur Korrektur mindestens eines der von den zwei Sensoren gemessenen Werte, die jeweils in den zwei Wellenlängenbereichen erfaßt wurden, sodaß die gemessenen Werte in Bezug auf eine Wellenlänge, die in dem sich überlappenden Wellenlängenbereich der zwei benachbarten Wellenlängenbereiche liegt, den gleichen Wert aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung zur Erzeugung einer gleichförmigen Spektralcharakteristik, mit der ein gemessener Wert (dvn)) einer Wellenlänge in dem sich überlappenden Wellenlängenbereich, der von dem Sensor erfaßt wird, der einem benachbarten Wellenlängenbereich zugeordnet ist, mit einem gemessenen Wert (dns)) einer Wellenlänge nahe dem sich überlappenden Wellenlängenbereich, der von dem Sensor erfaßt wird, der den anderen Wellenlängenbereich abdeckt, verbunden wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung mit:
  • - ersten Einrichtungen (52) zur Ermittlung einer Differenz zwischen den von den Sensoren bei einer Wellenlänge in den sich überlappenden Wellenlängenbereichen benachbarter Wel­ lenlängenbereiche gemessenen Werten, und
  • - zweiten Einrichtungen (51) zur Umgehung der Korrektur, wenn die von den ersten Einrichtungen (52) ermittelte Differenz gleich oder kleiner ist, als ein vorbestimmter Wert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung weiterhin Einrichtungen (Fig. 5) zur Ermittlung eines Korrekturbereiches (λsd) zwischen einer Wellenlänge (λd) in den sich überlappenden Wellenlän­ genbereichen und einer Wellenlänge (λs) nahe den sich über­ lappenden Wellenlängenbereichen aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung des Korrekturbereichs wei­ terhin Einrichtungen (55, 57) zur Bemessung des Korrektur­ bereiches entsprechend einem vorbestimmten Bereich auf­ weist, wenn der Gradient des gemessenen Wertes bei einer Wellenlänge in dem sich überlappenden Wellenlängenbereich gleich oder kleiner ist, als ein vorbestimmter Wert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung des Korrekturbereiches wei­ terhin eine Einrichtung (56) zur Festlegung eines großen Korrekturbereiches aufweist, wenn der Gradient des gemessenen Wertes bei einer Wellenlänge in dem sich über­ lappenden Wellenlängenbereich groß ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streueinrichtungen eine Mehrzahl von Streuelementen (3, 4) aufweisen, die verschiedene Wellenlängenbereiche abdec­ ken und daß die Korrektureinrichtungen so ausgelegt sind, daß sie diejenigen gemessenen Werte entzerren, die bei Verwendung der Streuelemente in Bezug auf eine sich in dem überlappenden Wellenlängenbereich der zwei benachbarten Wellenlängenbereiche befindenden Wellenlänge erzielt werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Ein­ richtungen zur Erzeugung einer Übereinstimmung der Wellen­ länge, wenn von einem der Sensoren zu einem anderen umge­ schaltet wird, sowie ebenfalls bei Umschalten von einem der Streuelemente auf ein anderes.
9. Spektralphotometer, gekennzeichnet durch:
  • - Lichtquellen (8, 9),
  • - ein Spektroskop (2) mit einer Mehrzahl von Streuelementen (3, 4) zur Streuung des von den Lichtquellen erzeugten Lichtes in Bezug auf verschiedene Wellenlängenbereiche und zur Aussendung von monochromatischem Licht,
  • - einen Sensor (6) zur Erfassung des noch vorhandenen Lichtes, nachdem das monochromatische Licht des Spektro­ skops durch die Probe gelaufen ist, und
  • - Einrichtungen (Fig. 5 und 6) zur Korrektur mindestens eines der von den Sensoren gemessenen Werte, die erhalten werden, wenn die verschiedenen Streuelemente verwendet werden, sodaß sich der gleiche Wert in Bezug auf eine Wellenlänge in dem sich überlappenden Wellenlängenbereich der zwei benachbarten Wellenlängenbereiche ergibt.
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