DE4128506A1 - Verfahren zum betreiben eines spektrometers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrei­ ben eines Spektrometers über einen Wellenlängenbereich, der größer ist als derjenige für den seine abbildenden optischen Elemente korrigiert sind.

Spektrometer enthalten einen Beleuchtungsstrahlengang, der zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines vorbestimmten Bereiches eines in der Objektebene liegenden Objektes dient, sowie einen Beobachtungsstrahlengang, der ein Zwischenbild des beleuchteten Objektbereiches in einer Zwischenbildebene er­ zeugt. Dieser Beobachtungsstrahlengang kann auch Teil eines Mikroskopes sein; in diesem Fall wird das Spektrometer übli­ cherweise als Mikroskop-Spektralphotometer bezeichnet. In einem Mikroskop wird das Zwischenbild mittels des Okulars beobachtet. Bei Spektrometern ist in der Zwischenbildebene die Meßblende angeordnet, hinter der im Strahlengang der Lichtempfänger folgt. Ein Spektrometer enthält außerdem min­ destens in einem der Strahlengänge einen Monochromator. Der Monochromator kann im Beleuchtungs- oder im Beobachtungs­ strahlengang angeordnet sein; es ist auch möglich in beiden Strahlengängen einen Monochromator vorzusehen.

Die abbildenden optischen Elemente eines Spektrometers sind für einen bestimmten Wellenlängenbereich berechnet und korri­ giert und dieser Bereich definiert auch den spektralen Meß­ bereich des Spektrometers. Überschreitet man diesen Meßbe­ reich, sinkt die Empfindlichkeit des Spektrometers; man er­ hält verringerte Meßsignale die von mehr störenden Einflüssen überlagert, d. h. die verrauschter sind.

Aus der Zeitschrift "Histochemistry" 81 (1984) Seiten 337-351 ist ein, in Abb. 1 auf Seite 339 dargestelltes Mikroskop-Spektralphotometer bekannt, das aus mehreren Kom­ ponenten besteht, die in ihrem spektralen Verhalten nicht aufeinander abgestimmt sind. Die Verfasser haben beobachtet, daß die Brennweite des im Beleuchtungsstrahlengang verwende­ ten Kondensors von der Wellenzahl des Meßlichts abhängt. Dieser Kondensor bildet die Leuchtfeldblende in die Objekt­ ebene ab, in der das zu messende Objekt angeordnet ist. Um bei allen, im Meßbereich liegenden Wellenlängen richtig mes­ sen zu können wird die Leuchtfeldblende rechnergesteuert in Richtung der optischen Achse verschoben.

Durch diese Maßnahme läßt sich in dem für das Mikroskop- Spektralphotometer definierten spektralen Meßbereich der Fehler korrigieren, der durch die nichtangepaßte spektrale Abhängigkeit einer Komponente, nämlich des Kondensors verur­ sacht wird. Die gewählte Verschiebung der Leuchtfeldblende in Richtung der optischen Achse bewirkt vor allem, daß bei der jeweiligen Wellenlänge die Leuchtfeldblende in dem selben Größenverhältnis zur Meßblende steht. Die übrigen spektralen Fehler im Beleuchtungsstrahlengang werden in Kauf genommen.

Bei einem Spektrometer hängt dessen Empfindlichkeit von meh­ reren Einflüssen ab, so von der spektralen Leuchtdichte der Lichtquelle, von dem spektralen Transmissionsgraden der opti­ schen Komponenten und von der spektralen Empfindlichkeit des Sensors. Arbeitet man innerhalb eines Wellenlängenbereiches, für den die optischen Elemente des Spektrometers korrigiert sind, so ergibt sich durch die optisch korrekte Einstellung aller Komponenten zueinander eine optimale Empfindlichkeit.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Spektrometers anzugeben, das auch bei einem Einsatz über den, durch die spektrale Korrektur seiner Komponenten gegebenen spektralen Meßbereich hinaus die optimale Empfindlichkeit erhält.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das im kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die chromati­ sche Längsaberration der optischen Elemente außerhalb des Spektralbereiches, für den diese Elemente korrigiert sind, ein Absinken der Empfindlichkeit unter Werte bewirkt, die durch die obengenannten spektralen Eigenschaften der Kompo­ nenten bedingt sind, d. h. daß die optimale Empfindlichkeit an den Enden des Spektralbereiches stark absinkt. Nach der Lehre der Erfindung läßt sich ein solches Absinken dadurch verhin­ dern, daß abhängig von der mittels des Monochromators gewähl­ ten Wellenlänge der gegenseitige Abstand der optischen Ele­ mente im Beobachtungs- und/oder im Beleuchtungsstrahlengang verändert wird.

Die Abbildung des in der Objektebene beleuchteten Meßflecks auf die Meßblende wird bei manchen Wellenlängen, insbesondere an den Enden des spektralen Meßbereichs infolge der chromati­ schen Längsaberration der Beobachtungsoptik unscharf. Auch im Beleuchtungsstrahlengang werden durch die chromatische Längs­ aberration der verwendeten abbildenden Systeme Fehler verur­ sacht, die zu einem Absinken der Meßempfindlichkeit des Spek­ trometers führen, da am Meßort nicht mehr für alle Wellenlän­ gen die volle Lichtintensität zur Verfügung steht. Ist der Beleuchtungsstrahlengang beispielsweise als Köhlerscher- Strahlengang aufgebaut, so gelten die für seine Einhaltung notwendigen Abbildungsverhältnisse nicht mehr für alle Wel­ lenlängen des spektralen Meßbereichs.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die abbildenden Systeme bzw. Elemente in mindestens einem der beiden Strah­ lengängen in Abhängigkeit von der mittels des Monochromators gewählten Wellenlänge gegenseitig so verschoben, daß bei jeder Wellenlänge der richtige optische Strahlengang erhalten bleibt. Damit sind die Abbildungsverhältnisse bei jeder der über den Monochromator ausgewählten Wellenlänge jeweils opti­ mal, so daß die Empfindlichkeit des Spektrometers an den Enden des Spektralbereiches nicht unter den optimalen Wert abfällt.

Zu jeder Wellenlänge des Monochromators wird aus den Längs­ aberrationen der optischen Komponenten der jeweils richtige Ort für jede Komponente errechnet und dieser wird einge­ stellt. Dabei ist es ganz besonders vorteilhaft diese Ein­ stellung rechnergesteuert vorzunehmen.

Die optischen Komponenten können Einzellinsen oder Linsen­ gruppen sein, die in Richtung der optischen Achse verschoben werden. Es können auch andere Komponenten, z. B. Spiegel oder Prismen so verschoben werden, daß sich ein optischer Weg dadurch verlängert oder verkürzt um die Abbildungsverhält­ nisse konstant zu halten.

Im Beobachtungsstrahlengang wird durch die erfindungsgemäße Verschiebung der optischen Elemente, vorzugsweise der gesamten Abbildungsoptik erreicht, daß man über den gesamten spektralen Meßbereich an derselben Stelle des Objektes mißt. Ohne die Verschiebung würde man über ein durch Defokussierung verwaschenes rückwärtiges Bild der Meßblende mitteln. Die Lage dieses Bildes läuft bei wachsendem Abstand von der Wellenlänge, für die die Optik konstruiert ist, immer weiter aus der Sollposition.

Neben der chromatischen Längsaberration besteht als Bildfeh­ ler auch die chromatische Vergrößerungsdifferenz, die bei Überschreiten des Spektralbereiches, für den die Beobach­ tungsoptik konstruiert ist, einen störenden Einfluß hat. Sie bewirkt, daß das rückwärtige Bild der Meßblende am Ort des Objektes verschieden groß ist. Dieser Fehler ist zwar eine Größenordnung kleiner als der durch die chromatische Längs­ aberration verursachte, doch empfiehlt es sich besonders bei hohen Anforderungen an die Meßgenauigkeit auch ihn zu kompen­ sieren. Dazu wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung die in der Zwischenbildebene oder einer dazu konjugierten Ebene angeordnete Meßblende in Abhängigkeit von der am Monochromator eingestellten Wellen­ länge in ihrer Größe so verstellt, daß ihr rückwärtiges Bild in der Objektebene bei jeder Wellenlänge gleich groß bleibt.

Die Unteransprüche 3 bis 5 beschreiben die erfindungsgemäße Verstellung optischer Elemente im Beleuchtungsstrahlengang. Die Verstellung des Lampenkollektors nach Anspruch 3 gewähr­ leistet, daß die Leuchtdichte der Lichtquelle optimal ausge­ nützt wird. Diese Maßnahme ist besonders wirkungsvoll, da damit über den gesamten ausgenutzten Spektralbereich bei jeder Wellenlänge an der Austrittsblende der Lichtquelle die volle Intensität des Meßlichts zur Verfügung steht.

Die Verschiebung des Kondensors oder einzelner Kondensorlin­ sen nach Anspruch 4 bewirkt, daß die gewählte Beleuchtung des Objekts unabhängig von der jeweiligen Wellenlänge gleich bleibt. Diese Art der Beleuchtung ist gleichbedeutend damit, daß das Bild der Austrittsblende der Lichtquelle bzw. eines zwischen Lichtquelle und Kondensor angeordneten Monochroma­ tors in der Pupillenebene des Kondensors liegt.

Die Verstellung nach Anspruch 5 ist nur erforderlich, wenn der Monochromator lichtbrechende Elemente enthält. Üblicher­ weise finden jedoch Monochromatoren Verwendung, die als Dispersionselement ein abbildendes optisches Gitter oder eine Spiegeloptik enthalten. Da Spiegel keine chromatische Längsaberration aufweisen, ist in diesem Fall auch keine Verstellung der Elemente erforderlich.

Durch die erfindungsgemäße Verstellung der gegenseitigen Abstände optischer Elemente im Beleuchtungsstrahlengang wird erreicht, daß die Bilder der Lichtquelle (Luken) und die vor- und rückwärtigen Bilder des Meßobjekts (Felder) in den ent­ sprechenden Hauptebenen, Stellen von Blenden usw. stehen, so daß im Prinzip der gleiche optische Strahlengang und damit die gleiche Empfindlichkeit bei allen ausgewählten Wellenlän­ gen erhalten bleibt.

Die Verstellung der gegenseitigen Abstände optischer Elemente im Beobachtungsstrahlengang ist besonders effektiv. Es gibt bei entsprechendem Anspruch an die Empfindlichkeit durchaus Fälle, in denen diese Verstellung ausreicht. In besonderen Fällen kann auch die Verstellung optischer Elemente im Be­ leuchtungsstrahlengang ausreichen. Im allgemeinen ist es je­ doch besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Verstellung in beiden Strahlengängen zu bewirken.

Die Unteransprüche 8 und 9 beschreiben Spektrometer, die so aufgebaut sind, daß sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden können.

Die Erfindung findet besonders vorteilhaft Anwendung bei Mikroskop-Spektralphotometern. Dabei kann der Monochromator sowohl beleuchtungseitig als auch empfängerseitig angeordnet sein. Es ist auch möglich und vorteilhaft das Verfahren nach der Erfindung bei Mikroshop-Spektralphotometern zur Fluores­ zenzmessung anzuwenden, bei denen sowohl im Beleuchtungs- als auch im Beobachtungsstrahlengang ein Monochromator angeordnet ist. Hier werden die optischen Elemente im Beleuchtungsstrah­ lengang entsprechend der am Beleuchtungsmonochromator einge­ stellten Wellenlänge und die Elemente im Beobachtungsstrah­ lengang entsprechend der am Empfängermonochromator einge­ stellten Wellenlänge verschoben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die Spektrometer zum Betreiben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Mikroskop-Spektral­ photometers mit beleuchtungsseitig angeordnetem Monochromator;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungsstrahlen­ ganges, der im Spektralphotometer der Fig. 1 Ver­ wendung finden kann;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Beobachtungsstrahlen­ ganges in einem Mikroskop-Spektralphotometer;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für die elektromechanische Verschiebung eines optischen Systems.

In Fig. 1 ist mit (1) eine Lichtquelle bezeichnet, deren Licht durch einen Monochromator (2) in ein schematisch dar­ gestelltes Mikroskop-Spektralphotometer (3) eintritt. Dieses Spektralphotometer enthält einen Kondensor (4), den Objekt­ tisch (5), auf dem das Objekt (6) liegt, ein Objektiv (7) und einen im Aufsatz (8) angeordneten Sensor (9). Mit (10) ist ein Okular zur Beobachtung des Objektes bezeichnet. Der Beobachtungsstrahlengang ist umschaltbar, so daß das Objekt (6) wahlweise über das Okular (10) beobachtet oder über den Sensor (9) gemessen werden kann.

Mit (11) ist ein Fokussiertrieb bezeichnet, mit dessen Hilfe durch Relativbewegung zwischen Objekttisch (5) und Objektiv (7) die Scharfeinstellung des Objektbildes erfolgt.

Der Monochromator (2) ist mit einem Betätigungsglied (13) versehen, das dazu dient aus dem von der Lichtquelle (1) erzeugten Licht eine bestimmte Spektrallinie auszuwählen, bei der die Messung der Objektes (6) erfolgen soll. Bei Einstel­ lung des Monochromators (2) wird ein, die gewählte Spektral­ linie charakterisierendes Digitalsignal zum Rechner (12) gegeben. Es ist ohne weiteres möglich die Anordnung auch so zu gestalten, daß der Rechner (12) den Monochromator (2) steuert.

Vom Rechner (12) gesteuert werden nun in Abhängigkeit von der ausgewählten Spektrallinie mehrere Elemente im Beleuchtungs- und im Beobachtungsstrahlengang so verschoben, daß bei jeder ausgewählten Spektrallinie stets der optisch richtige Strah­ lengang erhalten bleibt. Damit ist erreicht, daß die Empfind­ lichkeit der Messung bei jeder Wellenlänge optimal ist.

Im Rechner (12) sind die Defokussierungstabellen der zu verschiebenden optischen Elemente gespeichert, welche den durch die chromatische Längsaberration hervorgerufenen Fokus- Abweichungen Rechnung tragen. Daraus ergibt sich für jedes dieser Elemente zu jeder Wellenlängeneinstellung die optimal richtige Position. Tritt eine Abweichung zwischen dieser Soll-Lage und der tatsächlichen Ist-Lage ein, so errechnet der Rechner (12) ein Korrektursignal das dazu dient das jeweilige Element in die richtige Soll-Lage zu verschieben.

Fig. 2 zeigt das Beispiel eines Beleuchtungsstrahlenganges. Die Lichtquelle (1) besteht aus der Lampe (14) und dem Kol­ lektor (15). Auf die Lichtquelle (1) folgt der Monochromator (2), dessen Eintrittsblende mit (17) bezeichnet ist. In Ab­ hängigkeit von der am Monochromator (2) gewählten Spektral­ linie wird über den Rechner (12) der Kollektor (15) in Rich­ tung des Doppelpfeiles so verschoben, daß das Bild der Lam­ penwendel stets genau in der Eintrittsblende (17) des Mono­ chromators (2) liegt. Damit wird die Leuchtdichte der Licht­ quelle stets optimal ausgenützt. Ohne eine Nachsteuerung des Kollektors (15) würde nicht bei allen ausgewählten Wellenlän­ gen ein scharfes Bild der Lampe (14) auf der Eintrittsblende (17) entstehen, so daß die durch die Blende tretende Licht­ menge am oberen und unteren Ende des Spektralbereiches stark abfallen würde.

Auf die Lichtquelle (1) folgt der Monochromator (2), mit der Feldlinse (16), der Eintrittsblende (17) den beiden Linsen (18, 19), dem Dispersionselement (20) und der Austrittsblende (21). Bei einem Monochromator sind die Ein- und Austritts­ blende meist spaltförmig ausgebildet, so daß man vom Ein- und Austrittsspalt des Monochromators spricht. Ist das Disper­ sionselement (20) ein lichtbrechendes Element, z. B. ein Pris­ ma so werden über den Rechner (12) die Linsen (18) und (19) in Richtung der Doppelpfeile so nachgesteuert, daß bei jeder ausgewählten Wellenlänge stets der Eintrittsspalt (17) in den Austrittsspalt (21) abgebildet wird.

Meist wird jedoch als Dispersionselement ein konkaves Gitter verwendet, das keine chromatische Längsaberration aufweist. In diesem Fall gibt es die Linsen (18) und (19) nicht und eine Nachstellung von Elementen des Monochromators ist nicht notwendig.

Im Strahlengang folgt auf den Monochromator (2) der Kondensor (4). Dieser besteht aus der Hilfslinse (22), der Leuchtfeld­ blende (23), der Aperturblende (24) und dem Linsensystem (25). Der Kondensor (4) sorgt dafür, daß alle von einem Punkt der Austrittsblende (21) ausgehenden Lichtstrahlen das auf dem Objekttisch (5) angeordnete Objekt parallel durchsetzen. Um diesen Strahlengang bei jeder Wellenlänge aufrecht zu er­ halten steuert der Rechner (12) die Hilfslinse (22) und das Linsensystem (25) in die jeweils optimale Position. Die Linsen (22) und (25) werden so gesteuert, daß bei der jeweils ausgewählten Wellenlänge die Austrittsblende (21) des Monochromators (2) in die Aperturblende (24) abgebildet wird, was eine homogene Objektausleuchtung gewährleistet, und daß die Leuchtfeldebene (23) scharf in das Objekt (6) abgebildet wird.

Durch die beschriebene Nachsteuerung der Elemente (15, 18, 19, 22, 25) des Beleuchtungsstrahlenganges wird erreicht, daß der dargestellte Köhlersche Strahlengang bei jeder vom Mono­ chromator (2) ausgewählten Spektrallinie erhalten bleibt.

Fig. 3 zeigt das Beispiel eines Beobachtungsstrahlenganges. Das auf dem Objekttisch (5) liegende Objekt (6) wird über den Beleuchtungsstrahlengang der Fig. 2 beleuchtet. Das Mikro­ skopobjektiv (7) bildet den beleuchteten Bereich des Objektes (6) scharf in die Zwischenbildebene ab, in der die Meßblende (26) liegt. Hinter der Meßblende (26) ist der Sensor (9) angeordnet, vor dem noch eine Streuscheibe (27) und weitere Linsen liegen können.

Das Objektiv (7) wird vom Rechner gesteuert in Richtung des Doppelpfeiles (28) nachgeführt. Dadurch ist erreicht, daß bei jeder Wellenlänge ein scharfes Zwischenbild des Objektes (6) in der Ebene der Meßblende (26) entsteht. Dies gewährleistet, daß über den gesamten Spektralbereich bei jeder Wellenlänge an derselben Stelle des Objektes (6) gemessen wird. Anstelle des Objektivs (7) kann auch der Objekttisch (5) in Richtung des Doppelpfeiles (28′) verschoben werden.

Ohne eine solche Fokusnachführung würde man über ein, durch die infolge des chromatischen Längsaberration bewirkte Defokussierung verwaschenes rückwärtiges Bild der Meßblende (26) mitteln. Dieses Bild läuft bei wachsendem Abstand der ausgewählten Spektrallinie vom Spektralbereich, für den das Objektiv (7) konstruiert bzw. korrigiert ist, weit auseinan­ der.

Das Objektiv (7) weist im allgemeinen nicht nur eine chroma­ tische Längsaberration sondern auch ein chromatische Ver­ größerungsdifferenz auf. Diese bewirkt, daß das auf dem Ob­ jekt (6) liegende rückwärtige Bild der Meßblende (26) bei unterschiedlichen Wellenlängen geringfügig verschieden groß ist. Es ist vorteilhaft auch diesen Fehler zu vermeiden, indem vom Rechner gesteuert die Öffnung der Meßblende (26) entsprechend verstellt wird.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Gerät kann bei einer sichtbaren Wellenlänge vom Beobachter optimal eingestellt werden. Diese Einstellung bleibt dann gesteuert vom Rechner (12) erhalten, auch wenn am Monochromator (2) eine andere Wellenlänge eingestellt wird.

Die beschriebene Verschiebung der optischen Elemente kann auf unterschiedliche Art bewirkt werden, z. B. über einen Elektro­ motor, einen Schrittmotor, eine Tauchspule oder über einen Piezo-Aktuator. Ein mögliches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt.

Das dort gezeigte Mikroskopobjektiv (7) ist zwei Ringen (30, 31) verschiebbar gelagert. Ein weiterer, mit dem Objektiv (7) verbundener Ring (32) weist eine Gewindebohrung auf, in die eine Gewindespindel (33) eingreift. Diese wird, gesteuert über den Rechner (12) mittels des Motors (35) gedreht und verschiebt dabei das Objektiv (7) in Richtung des Doppel­ pfeils (34). Mit (36) ist ein Anschlag bezeichnet, der die Soll-Position des Objektivs (7) für eine bestimmte Wellenlän­ ge festlegt. Ausgehend von dieser Soll-Position wird bei anderen Wellenlängen, die der Rechner (12) am Monochromator (2) erkennt der Motor (35) betätigt. Dieser Motor enthält zweckmäßig ein Meßsystem, das die jeweilige Position des Objektivs (7) an den Rechner (12) meldet.

Aus den Darstellungen der Fig. 1 bis 3 und den vorstehen­ den Erläuterungen wird deutlich, daß die Nachstellung der optischen Elemente im Beobachtungsstrahlengang gewährleistet, daß bei der jeweils ausgewählten Wellenlänge stets an dersel­ ben Stelle des Objektes (6) gemessen wird, während die Nach­ stellung der optischen Elemente im Beleuchtungsstrahlengang gewährleistet, daß die gewählten optimalen Bedingungen bei der jeweils ausgewählten Wellenlänge erhalten bleiben. Die Empfindlichkeit eines Spektrometers hängt u. a. von den spek­ tralen Eigenschaften der Komponenten ab, wie den spektralen Transmissionsgraden der optischen Komponenten und der spek­ tralen Empfindlichkeit des Sensors. Durch die erfindungsgemä­ ßen Maßnahmen ist erreicht, daß die durch die gegebenen Kom­ ponenten bestimmte optimale Empfindlichkeit bei allen ausge­ wählten Wellenlängen erhalten bleibt, auch bei solchen, die außerhalb des Spektralbereiches liegen, für den die optischen Elemente korrigiert sind.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Mikroskop-Spektralphotometer wird die Nachsteuerung des Objektivs über den Feineinstell­ trieb (11) bewirkt. An diesem greift auch schon eine hier nicht gezeigte Einrichtung zur automatischen Fokussierung an, so daß konstruktiv keine weiteren Schwierigkeiten entstehen.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Mikroskop-Spektralphotometer gezeigt, das den Monochromator beleuchtungsseitig enthält und das im Durchlicht arbeitet. Das erfindungsgemäße Verfahren findet auch bei anderen optischen Anordnungen Anwendung, z. B. bei empfängerseitig angeordneten Monochromator oder bei Arbeiten im Auflicht und/oder bei Fluoreszenz-Messungen. Bei Fluoreszenz-Messungen werden die optischen Elemente im Be­ leuchtungsstrahlengang entsprechend der am Beleuchtungs-Mono­ chromator eingestellten Spektrallinie verschoben, während die optischen Elemente im Beobachtungsstrahlengang entsprechend der am Empfänger-Monochromator eingestellten Spektrallinie verschoben werden. Bei Geräten mit zwei Monochromatoren die auf dieselbe Spektrallinie eingestellt sind erfolgt die Nach­ stellung der optischen Elemente entsprechend der eingestell­ ten Spektrallinie.

In jedem der genannten Anwendungsfälle läßt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichen, daß bei jeder Wellen­ länge die Empfindlichkeit optimal bleibt und daß genau über den ausgewählten Bereich des Objektes gemessen wird.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betreiben eines Spektrometers über einen Wellenlängenbereich, der größer ist als derjenige für den seine abbildenden optischen Elemente korrigiert sind, wobei das Spektrometer einen Beleuchtungsstrahlengang zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines vorbestimmten Bereiches eines in der Objektebene liegenden Meßobjekts, einen Beobachtungsstrahlengang zur Erzeugung eines Zwischenbil­ des des beleuchteten Objektbereiches in einer Zwischen­ bildebene, in der die von einem Sensor angeordnete Meß­ blende liegt und mindestens in einem der Strahlengänge einen Monochromator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der mittels des Monochromators (2) gewählten Wellenlänge die gegenseitigen Abstände optischer Elemente im Beobachtungsstrahlengang so verändert werden, daß bei der jeweils ausgewählten Wellenlänge ein scharfes Zwi­ schenbild des beleuchteten Objektbereiches (6) in der Zwischenbildebene (26) oder einer dazu konjugierten Ebene entsteht, und/oder daß abhängig von der mittels des Mono­ chromators (2) gewählten Wellenlänge die gegenseitigen Abstände optischer Elemente im Beleuchtungsstrahlengang so verändert werden, daß bei der jeweils ausgewählten Wellenlänge der gleiche optische Strahlengang durch diese Elemente erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der optischen Elemente rechnerge­ steuert erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem im Beleuchtungs­ strahlengang eine Lichtquelle (14) vorgesehen ist, die über einen Kollektor (15) in eine Lichtaustrittsblende (17) abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß syn­ chron mit der Wellenlängeneinstellung des Monochromators (2) der Kollektor (15) in Richtung der optischen Achse so verschoben wird, daß die Abbildung in die Lichtaustritts­ blende (17) erhalten bleibt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem im Beleuchtungs­ strahlengang ein Kondensor (4) vorgesehen ist, der be­ wirkt, daß alle von einem Punkt der Austrittsblende (17) der Lichtquelle (1) ausgehenden Strahlen das Objekt (6) parallel durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß syn­ chron mit der Wellenlängeneinstellung des Monochromators (2) eine oder mehrere Kondensorlinsen (22, 25) in Rich­ tung der optischen Achse so verschoben werden, daß der Strahlenverlauf in der Objektebene unabhängig von der gewählten Wellenlänge gleich bleibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, mit einem, lichtbrechen­ de Elemente enthaltenden Monochromator (2), dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese Elemente (18, 19) synchron mit der Wellenlängeneinstellung des Monochromators (2) so verschoben werden, daß Eintrittsspalt (17) des Monochro­ mators (2) unabhängig von der gewählten Wellenlänge auf den Austrittsspalt (21) abgebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zwischenbildebene angeordnete Meßblende (26) abhängig von der am Monochromator (2) eingestellten Wel­ lenlänge so in ihrer Größe verändert wird, daß ihr rück­ wärtiges Bild in der Objektebene bei jeder Wellenlänge gleich groß bleibt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Spektrometer als Mikroskop-Spektralphotometer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Abbildung der Objektebene in die Zwischenbildebene dienende Mikroskopobjektiv (7) als Ganzes in Abhängigkeit von der am Monochromator (2) ein­ gestellten Wellenlänge in Richtung seiner optischen Achse verschoben wird.

8. Spektrometer zum Betreiben nach dem Verfahren des An­ spruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Lichtquel­ le (1), im Kondensorsystem (4) im Monochromator (2) und im Beobachtungsstrahlengang (7) optische Elemente in Richtung der optischen Achse verschiebbar angeordnet sind, und daß der Verschiebemechanismus synchron mit der Wellenlängeneinstellung des Monochromators (2) rechnerge­ steuert betätigt ist.

9. Spektrometer nach Anspruch 8, mit einer im Kondensor­ system (4) angeordneten Hilfslinse (22) welche die Aus­ trittsblende (17) des Lampenkollektors (15) oder eine dazu optische konjugierte Blende in die Aperturblende (24) des Kondensors (4) abbildet, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hilfslinse (22) synchron mit der Wellenlängen­ einstellung des Monochromators (2) verschiebbar ist.