DE4317948A1 - Monochromator für Spektrometer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Monochromator für Spektrometer, insbesondere für Einstrahlspektrophotometer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Monochromatoren mit einem dispergierenden Element, z. B. einem Streugitter, das das durch einen Eingangsspalt einfallende Licht spektral zerlegt, und mit einem strahlablenkenden Element zur Wellenlängenselektion sind bekannt. So wird z. B. im deutschen Patent 37 34 588 ein Monochromator beschrieben, bei dem das Streugitter feststeht und zur Wellenlängenselektion ein strahlablenkendes Element rechnergesteuert gedreht wird. Ein derartiges strahlablenkendes Element kann z. B. ein Drehspiegel oder ein Prisma sein. Als rechnergesteuerte Antriebe für dieses drehende Element werden insbesondere Schrittmotoren, ein Drehspulmechanismus, ein Rotationsvibrator oder ein Motor mit Triggermechanismus genannt. Der mechanische Aufbau der erwähnten drehenden Elemente und deren elektronische Steuerung mit Hilfe eines Rechners können je nach Leistungsanforderung sehr aufwendig werden, wenn eine hohe Abtastgenauigkeit hinsichtlich des Frequenzbereiches des Lichtes und des Abtastbereiches über das Wellenlängenspektrum gefordert wird.

Eine einfache Steuerung von Lage und Breite des Spektrums ist nicht ohne weiteres möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Monochromator für Spektrometer anzugeben, der bei einfachem und kostengünstigen Aufbau die Einstellung von Lage und Breite des Spektrums und auch die Variation dieser Größen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Demgemäß ist das strahlablenkende Element ein mechanisch hin- und herschwingendes Element mit einstellbarer Schwingungsamplitude, wobei bevorzugt hierzu eine Schwingfeder bzw. ein einseitig eingespannter Federstahlbügel verwendet wird, an dessen freiem Ende ein Abtastspiegel befestigt ist und dessen Schwingungen durch einen selbst erregten elektromechanischen Schwingkreis gesteuert werden. Die Eigenfrequenz dieser Schwingfeder wird durch die Art des Federmaterials und durch die äußeren Abmessungen festgelegt. Durch zusätzliche mechanische Vorrichtungen, wie verstellbare Zusatzmassen oder durch Längenvariation läßt sich die Eigenfrequenz in weiten Bereichen ändern bzw. justieren.

Für die Auslenkung der Schwingfeder bzw. des Federstahlbügels ist eine Elektromagnetspule vorgesehen, die Teil des selbst erregten elektromechanischen Schwingkreises ist. Die Schwingungsfrequenz entsprechend der Eigenfrequenz der Feder wird mittels eines elektrischen Rückkopplungskreises aufrechterhalten. Letzterer enthält einen Sensor , der die Auslenkung des Federstahlbügels erfaßt. Dieser Sensor kann z. B. ein optischer Sensor, etwa eine Lichtschranke, oder ein elektromagnetischer Sensor, z. B. ein Hallsensor sein. Durch Variieren der Stromamplitude der Elektromagnetspule kann die Schwingungsamplitude des Federstahlbügels variiert werden. Die Amplitude bestimmt hierbei den Spektralbereich, der während einer vollständigen Auslenkung des Federstahlbügels mit dem Abtastspiegel durchfahren wird.

Die Verwendung einer Schwingfeder bzw. eines Federstahlbügels ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Aufbau des Monochromators, bei dem der Schwingungsmittelpunkt und die Schwingungsauslenkung in ausreichend weiten Bereichen elektronisch gesteuert werden können. Die Position des Schwingungsmittelpunktes steht hierbei in Zusammenhang mit der Lage des gewählten Spektralbereiches, wohingegen die Schwingungsamplitude in Zusammenhang mit der Breite des Spektralbereiches steht. Die Lage des Spektralbereiches kann entweder durch eine entsprechende Ausrichtung der Schwingfeder oder alternativ durch Verdrehen des dispergierenden Elementes, z. B. des Streugitters variiert werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Monochromators gemäß der Erfindung mit einem Abtastspiegel, der am freien Ende eines Federstahlbügels angeordnet ist;

Fig. 2 eine Steuerschaltung für den Abtastspiegel mit einer Lichtschranke als Sensor zum Liefern eines Rückkopplungssignals;

Fig. 3 eine Steuerschaltung für den Abtastspiegel mit einem digitalen Hallsensor zum Liefern eines Rückkopplungssignales;

Fig. 4 eine spektrale Aufnahme der Basislinie und eines Didymiumfilters im Bereich 500 bis 900 nm über einen vollen Schwingzyklus des Abtastspiegels, wobei die Umkehrpunkte des Spiegels eingezeichnet und im Nebenbild markiert sind;

Fig. 5 einen Vergleich der Wellenlängenlinearität eines herkömmlichen Monochromators und eines Monochromators gemäß der Erfindung, wobei die Spektren eines Didymiumfilters aufgenommen und jeweils in vergleichbarer Größe ausgedruckt und die angegebenen Peakdifferenzen in Millimetern ausgemessen und aufgetragen wurden;

Fig. 6 ein komplettes Absorptionsspektrum eines Didymiumfilters und

Fig. 7 ein Beispiel einer multiplen Aufnahme von Absorptionsspektren mit einem Einstrahlspektrophotometer, das mit einem Monochromator gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.

Das weiße Licht einer Beleuchtungsoptik trifft, wie näher im erwähnten Patent DE 37 34 588 beschrieben, auf einen Eingangsspalt 1 eines Monochromators und wird von einer achromatischen Linse 2 auf einen Schwingspiegel 3 kollimiert. Die Beleuchtungsoptik wird vorzugsweise gemäß dem erwähnten Patent konstruiert, d. h. daß die kollimierende Optik aufeinanderfolgend eine Sammellinse, ein Filter und eine Zylinderlinse aufweist, die das Lampenlicht strichförmig und nicht, wie üblich, kreisförmig auf den Eingangsspalt 1 fokussiert.

Der Schwingspiegel 3 reflektiert das auf ihn fallende kollimierte Licht auf ein Streugitter 4, z. B. ein flaches geritztes Gitter mit 1200 Linien pro Millimeter und einer Größe von 23 mal 23 mal 9 Millimetern. Von dem Gitter 4 wird das monochromatische Licht mit einer achromatischen Optik 5 auf einen Ausgangsspalt 6 fokussiert. Von hier wird entsprechend dem erwähnten Patent DE 37 34 588 das Nutzlicht entweder direkt oder über entsprechende Lichtleiter auf eine Probe und/oder einen Photodetektor geführt und detektiert. Vorzugsweise wird auch hinter diesem Ausgangsspalt eine Zylinderoptik vorgesehen, die aus dem strichförmig fokussierten Lichtstrahl wiederum einen im Querschnitt etwa kreisförmigen Lichtspalt macht.

Der Strahlengang in dem Monochromator ist umkehrbar, d. h. die beiden Spalte 1 und 6 sind wahlweise als Eingangs- oder Ausgangsspalt zu benutzen. Sowohl der Eingangsspalt als auch der Ausgangsspalt sind durch entsprechende Blenden 7 voneinander und auch vom Gitterraum getrennt, wodurch der Falschlichtanteil reduziert wird.

Der flache Abtastspiegel 3 ist auf dem freien Ende einer Schwingfeder in Form eines Federstahlbügels 8 befestigt, dessen anderes Ende in dem Gehäuse des Monochromators fest eingespannt ist. Der Federstahlbügel 8 wird von einer kleinen elektromagnetischen Spule 9 mit einer geeigneten elektronischen Steuerschaltung in Schwingungen versetzt. Zwei Ausführungen einer Steuerschaltung in Form eines selbst erregten elektromechanischen Schwingkreises sind in Fig. 2 bzw. Fig. 3 dargestellt und dort mit 10a bzw. 10b bezeichnet. Je nach Schwingungsamplitude sind Frequenzen von 50 Hz und weit darüber erreichbar. Die Spule 9 ist Teil der elektronischen Steuerschaltung.

In Fig. 1 ist eine ausgelenkte Stellung des Federstahlbügels 8 gestrichelt dargestellt; ferner sind schematisch dargestellt zwei Sensoren 11a bzw. 11b. Der Sensor 11a ist eine herkömmliche Lichtschranke, die durch den ausgelenkten Federstahlbügel 8 unterbrochen wird, wohingegen der alternativ verwendete Sensor 11b ein analog oder digital arbeitender Hallsensor ist. Beide Sensoren werden zum Erfassen der Auslenkung des Federstahlbügels 8 eingesetzt, wobei deren Ausgangssignal als Rückkoppelsignal in den Steuerschaltungen gemäß Fig. 2 bzw. 3 zum Aufrechterhalten der Schwingungsfrequenz des Federstahlbügels 8 verwendet werden. Frequenzbestimmend ist der Federstahlbügel 8 mit einem naturgemäß hohen Gütefaktor, d. h. einem hohen Q-Wert, der ein Maß für die Frequenzgenauigkeit ist. Es hat sich herausgestellt, daß Schwankungen des Luftdruckes oder der Feuchtigkeit nur einen vernachlässigbar geringen Einfluß auf die Schwingungsfrequenz haben.

Die in Fig. 2 gezeigte Steuerschaltung besteht aus zwei Transistoren T1 und T2 in Kaskadenschaltung, z. B. einem Transistor BC238 und einem Transistor BSY52. Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Kollektoren ist mit einem Anschluß der Spule 9 verbunden, während deren anderer Anschluß mit dem Eingangsanschluß 12 der Steuerschaltung 10a verbunden ist. Die Schwingspule ist hierbei mit einer Diode 13 überbrückt. Der Emitter des Transistors T2 ist mit dem anderen Anschluß 14 der Steuerschaltung 10a verbunden, der an Masse bzw. Null Volt liegt. Mit dem Eingangsanschluß sind ferner zwei parallel geschaltete Widerstände R1 und R2 verbunden, die jeweils zu einer Diode einer Doppeldiode 15 führen, die schematische im Nebenbild zu Fig. 2 dargestellt ist und als Lichtschranke verwendet wird. Der Anschlußpunkt zwischen dem Widerstand R2 und der Diode 15 ist mit der Basis des ersten Transistors T1 verbunden.

Durch diese elektronische Steuerschaltung 10a als selbst erregter elektromechanischer Schwingkreis wird die Schwingungsfrequenz des Federstahlbügels 8 festgelegt. Durch Variieren der Eingangsspannung der Steuerschaltung 10a, in diesem Falle von +5 Volt bis +10 Volt, wird der Strom der Spule 9 variiert und damit die Schwingungsamplitude des Federstahlbügels 8.

Die Steuerschaltung 10b gemäß Fig. 3 weist einen Transistor T3 auf, z. B. einen Transistor BSY52. Der Kollektor dieses Transistors ist mit einem Anschluß der Spule 9 verbunden, die durch eine Diode 16 überbrückt ist und deren anderer Anschluß mit dem einen Eingangsanschluß 17 der Steuerschaltung 10b verbunden ist. Der Emitter des Transistors T3 ist mit dem anderen Anschluß 18 der Steuerschaltung verbunden. Die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen 17 bis 18 kann ebenso variiert werden, in diesem Falle von +4,5 Volt bis 24 Volt. Der Eingangsanschluß 17 ist mit einem, in diesem Falle dem +-Anschluß des Hallsensors verbunden, wobei dessen Minus- Anschluß mit dem Anschluß 18 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des Hallsensors 10b ist über einen Widerstand R3 mit dem (+)-Anschluß und ferner mit einem Widerstand R4 verbunden, über den direkt die Basis des Transistors T3 angesteuert wird. Der Hallsensor 10b reagiert auf einen kleinen Magneten 19, der auf dem Federstahlbügel 8 befestigt ist und sich während der Schwingung des Federstahlbügels auf den Hallsensor 10b zu- bzw. sich von diesem wegbewegt.

Aus den Steuerschaltungen 10a und 10b ist in herkömmlicher Weise zur Datensichtbarmachung oder zur Datenaufnahme mit Hilfe eines Mikrocomputers ein Triggersignal ableitbar; dies erfolgt wie in Fig. 3 gezeigt mit Hilfe einer Verzögerungsschaltung 20, die das Triggersignal entsprechend den Erfordernissen in Form, Offset und Amplitude aufarbeitet und angemessen verzögert. Das Ausgangssignal dieser Verzögerungsschaltung 20 dient dann direkt als Triggersignal für ein Oszilloskop oder einen Computer.

Durch Änderung der Versorgungsspannung zwischen den Anschlüssen 12 und 14 bzw. 17 und 18 der Steuerschaltungen 10a bzw. 10b kann die Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz von Null auf einem Maximalwert von ca. ±30° bei dem realisierten Monochromator variiert werden. Bei einem Streugitter mit 1200 Linien pro Millimeter und einer Brennweite der abbildenden Linsen von 50 Millimetern ergibt sich bei einer maximalen Schwingungsamplitude des Spiegels bei einer Auslenkung des Federstahlbügels von ca. ±20° eine mehr als ausreichende Überdeckung des gesamten sichtbaren Spektralbereiches, z. B. zwischen 400 und 1000 nm.

Die Eigenfrequenz des Federstahlbügels 8 kann, wie oben erwähnt und in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, mittels kleiner Zusatzgewichte 21 oder Stellschrauben variiert und justiert werden.

In den Musterspektren gemäß den Fig. 4, 6 und 7 wurde als Lichtquelle eine Taschenlampenbirne mit einer Nennleistung von 0,8 Watt verwendet, als Detektor eine als Fotoelement geschaltete, rotempfindliche, preiswerte Fotodiode des Typs BPW20. Das Antwortsignal der Steuerschaltung verhält sich logarithmisch, womit sich unmittelbar das Absorptionssignal A ergibt als

A = logI₀/I= ε · x · c,

worin A die Absorption, ε den molaren Extinktionskoeffizienten, x die Probendicke und c die Konzentration der Probe darstellen.

In Fig. 4 ist ein Absorptionsspektrum über einen vollen Schwingungszyklus von 2 π des Federstahlbügels bei einer mittleren Schwingungsamplitude A_S dargestellt, wobei ein Spektralbereich zwischen ca. 550 nm und 850 nm abgedeckt wird. Die Schwingungsfrequenz entspricht in diesem Beispiel etwa 30 Hz, d. h. für einen Ausschlag des Abtastspiegels, d. h. für den Winkelbereich π, werden ca. 15 Millisekunden benötigt. Die Umkehrpunkte 1 und 2 sowie der Nulldurchgang 3 des Spiegels sind in dem Diagramm gekennzeichnet und im Schema des Abtastspiegels im Nebenbild zur Fig. 4 dargestellt. Die Basislinie zeigt entsprechend der Wellenlängenabhängigkeit des gesamten Systems eines Einstrahlspektrophotometers eine ausgeprägte Struktur. Zusätzlich wurde unter denselben Bedingungen ein Didymiumfilter vermessen, um die Meßkurven zu eichen, da die chemischen Verbindungen der seltenen Erden vergleichsweise scharfe Absorptionspeaks erzeugen. Die Wellenlängen der markantesten Absorptionspeaks sind in der Figur eingezeichnet. Man korrigiert ein Absorptionsspektrum, indem man die Basislinie entsprechend Punkt für Punkt subtrahiert und damit den Geräteeinfluß eliminiert.

Durch Verdrehen des feststehenden Streugitters bzw. durch Drehen der Nullpunktlage des Federbügels 8 kann die Mitte des Spektrums eingestellt werden; diese beiden Möglichkeiten sind in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Durch Variieren der Schwingungsamplitude des Federstahlbügels kann die Breite des Spektrums eingestellt werden. Man kann somit gleichsam auf jeden beliebigen Punkt im Spektrum mit beliebiger Spektralauflösung "zoomen", wobei allerdings die optischen Komponenten, wie Spalte und Lichtfluß einen limitierenden Einfluß haben. Wird das Streugitter verdreht, so ändert sich der Ausfallswinkel, dreht man den Nulldurchgang des Abtastspiegels, so ändert sich der mittlere Einfallswinkel.

Bekanntlich ist bei einem Streugitter die Wellenlänge proportional zum Sinus des jeweiligen Drehwinkels. Aus diesem Grunde wird in konventionellen Spektrometern die Linearisierung durchweg mechanisch über einen Spindelmechanismus vorgenommen. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Datenaufnahme über ein Computerprogramm in Maschinensprache vorgenommen: Nach dem Start durch ein anfängliches Triggersignal werden 640 Punkte mit je 14 Bits Auflösung innerhalb von 15 Millisekunden durch einen Analog/Digitalwandler "freilaufend", d. h. linear mit der Zeit eingelesen. Andererseits beschreibt der schwingende Abtastspiegel eine zeitliche Sinusschwingung, womit die Wellenlängenskala linearisiert wird. Diese Zusammenhänge wurde wiederum anhand eines Didymiumfilters verifiziert:
Einmal wurde das Spektrum mittels eines herkömmlichen korrigierten McPearson-Monochromators aufgenommen, wobei die Wellenlängenpositionen der Hauptbanden auf der Koordinate aufgetragen wurden, zum anderen erfolgte mit dem Monochromator gemäß der Erfindung die Auftragung auf der Abszisse; vgl. Fig. 5. Das System arbeitet demnach weitgehend linear.

Die Eichung der Wellenlängenpositionen und der fotometrischen Werte wird unter diesen Umständen vorteilhaft nicht, wie in konventionellen Spektrometern, hardwaremäßig vorgenommen, sondern mittels eines Eichfilters 21 (Fig. 1): So zeigt z. B. das Neodymspektrum prominente Peaks bei ca. 581 nm, 743 nm und 800 nm (die präzisen Werte hängen vom individuellen Filter ab, welches auf einer Mischung von Phraseodym und Neodym = Didymium beruht). Diese Peaks können über eine entsprechende Software-Routine zur Eichung der Wellenlängenskala herangezogen werden. Gleichzeitig haben diese Peaks für jedes Filter individuelle Werte:
Der Peak des zu Versuchen verwendeten Filters bei 581 nm hat eine konstante Absorption von A = 2,28. Diesen Peak kann man gleichzeitig zur ebenfalls durch Software gestützten Eichung der photometrischen Werte heranziehen. Die Messung läuft folgendermaßen ab: Das Eichfilter 21 wird anstelle der Probe hinter den Ausgangsspalt 6 eingeschoben. Zunächst wird die mittlere Wellenlängenposition und die Breite des Spektralbereiches ausgewählt und grob durch die Steuerschaltung und Verdrehung von Streugitter bzw. Federstahlbügel eingestellt. Unter genau diesen Meßbedingungen nimmt man das Absorptionsspektrum des Eichfilters auf und bestimmt so auf einfache Weise die vollständige Skalierung bzw. Eichung. Je nach Genauigkeitsanforderung kann die Eichung vor jeder Meßserie oder aber nur gelegentlich in größeren Zeitabständen erfolgen. Die präzisere Eichung mit Hilfe einer Eichlampe, die Atomlinien bestimmter Gase wie Krypton oder Argon mit sehr schmaler Halbwertsbreite emittiert, ist wesentlicher umständlicher, da zu diesem Zweck die Bestrahlungslampe gewechselt werden muß, was wiederum zu Wellenlängenungenauigkeiten infolge mechanischer Dejustierung führen kann.

In Fig. 6 ist ein "gezoomtes" und korrigiertes Spektrum eines Didymiumfilters zwischen 500 nm und 850 nm und - als Zeitvergleich - eine Rechteckschwingung von 100 Hz dargestellt. Dieses dient zur Demonstration der Zoomfunktion des Abtastspiegels, wobei die Spektrumsmittel auf 650 nm eingestellt und eine Amplitude der Spiegelschwingung gewählt wurde, die den angegebenen Wellenlängenbereich abdeckt.

In Fig. 7 ist eine multiple Aufnahme von Absorptionsspektren mit einem Monochromator gemäß der Erfindung dargestellt. Als Mitte des Spektrums dieser nicht korrigierten und nicht geeichten Rohspektren wurde der langwellige Umkehrpunkt des Spiegels gewählt. Die gesamte Sequenz von 48 Spektren wurde in 1,44 Sekunden aufgenommen. Jedes Einzelspektrum besteht aus 640 Punkten entsprechend 640 Einzelwellenlängen zu je 14 Bit Auflösung und wurde sequentiell innerhalb von je 15 Millisekunden abgetastet. Allerdings gestattet die vorliegende Ausführung der Triggerung nur die Aufnahme des Spektrums in einer Bewegungsrichtung des Schwingspiegels, so daß zwei aufeinanderfolgende Spektren durch einen "Rücklauf" von 15 Millisekunden getrennt sind. Die wesentlichen Peakpositionen sind gekennzeichnet. Man sieht hier, daß durch den vorgestellten Abtastmechanismus und den Aufbau des Monochromators der nutzbare Zeitbereich nahezu 100% beträgt und daß praktisch keine Totzeit auftritt. Bei schnelldrehenden Streugittern eines gebräuchlichen Einstrahlspektrometers beträgt die Totzeit nahezu 90%, da nur ein kleiner Winkelbereich innerhalb der Drehstellungen des Gitters effektiv nutzbar ist. Bei dem multiplen Spektrum gemäß Fig. 7 wurde zu Demonstrationszwecken der Bereich um den Umkehrpunkt 1 gemäß Fig. 4 sequentiell automatisch innerhalb von 1,5 Sekunden 48 Mal abgetastet. Bei der zum Aufzeichnen des multiplen Spektrums verwendeten experimentellen Anordnung konnte aus rein triggertechnischen Gründen die Spiegelbewegung nur in einer Richtung aufgezeichnet werden. Dadurch ergibt sich in diesem Beispiel eine Totzeit von 50%. Die Verluste durch Totzeit sind jedoch nicht systemimmanent und können umgangen werden, indem man das Spektrum in beiden Schwingungsrichtungen aufnimmt und in geeigneter Weise softwaremäßig umsetzt.

Bislang wurde für die schnelle Aufnahme optischer Spektren weitgehend ein Vielkanalanalysator (optical multichannel analyzer - OMA) eingesetzt, der jedoch die folgenden Nachteile hat:

• 1. Die effektive Detektorfläche einer Einzeldiode einer Diodenzeile ist extrem klein und typisch 20 Mikrometer mal 2 Millimeter und vergleichsweise unempfindlich und die photometrische Dynamik vergleichsweise gering;
• 2. die Probe wird mit Weißlicht bestrahlt, wodurch die photolytische Belastung groß wird;
• 3. die Probe ist Teil des abbildenden Strahlenganges und muß damit absolut klar sein; die Messung trüber Proben ist nicht möglich;
• 4. nur in besonderen Ausnahmefällen lassen sich Spektren, und auch dann nur mit relativ kleinen Spektrumsbereichen, im Zeitbereich von 10 Millisekunden erfassen, jedoch dann auch nicht sequentiell und nicht ohne Totzeit. Die photometrische Genauigkeit ist besonders im schnellen Abtastmodus gering, da Blitzlampen nur mäßige Reproduktionsgenauigkeiten aufweisen;
• 5. optische Vielkanalanalysatoren sind vergleichsweise teuer und groß.

All diese Einschränkungen treffen auf das hier vorgestellte Konzept nicht zu. Der Monochromator gemäß der Erfindung kann nicht nur zur schnellen Messung trüber und klarer Proben verwendet werden, sondern kann auch vorteilhaft bei der Reflexions-, Lumineszenz- oder Streuspektroskopie eingesetzt werden. Bei Lumineszenzmessungen wird die Probenkammer mit der Beleuchtungseinheit für das Anregungslicht unmittelbar vor dem Eingangsspalt angebracht und dient somit ihrerseits als "Lichtquelle".

Claims (12)

1. Monochromator für Spektrometer, insbesondere für Einstrahlspektrometer, mit einem Eingangsspalt, einem feststehenden dispergierenden Element, insbesondere einem Streugitter, zur Spektralzerlegung von durch den Eingangsspalt einfallendem Licht, einem angetriebenen strahlablenkenden Element für das dispergierende Element zum Abtasten eines jeweils monochromatischen Anteiles des spektral zerlegten Lichtes und mit einer Abbildungsoptik, die das monochromatische Licht auf einen Ausgangsspalt kollimiert, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlablenkende Element (3) ein mechanisch hin- und herschwingendes Element mit einstellbarer Schwingungsamplitude ist.

2. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlablenkende Element (3) ein auf einer Schwingfeder (8) befestigter Abtastspiegel (39) ist, deren Schwingungen durch einen selbst erregten elektromechanischen Schwingkreis gesteuert werden.

3. Monochromator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlablenkende Element (3) an einem Federstahlbügel (8) befestigt ist, der an seinem einen Ende fest eingespannt ist und an seinem anderen freien Ende einen Abtastspiegel (3) trägt, daß eine Elektromagnetspule (9) vorgesehen ist, die in Abstand zu dem Federstahlbügel (8) angeordnet ist und zum Auslenken des Federstahlbügels (8) durch elektromagnetische Kräfte ansteuerbar ist, daß eine Steuerschaltung (10a, 10b) zum periodischen Ein- und Ausschalten der Spule (9) und zum Einstellen des Spulenstromes vorgesehen ist, und daß ein die Auslenkung des Federstahlbügels (8) erfassender Sensor (11a, 11b) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal als Rückkopplungssignal für die Steuerschaltung (10a, 10b) zum Stabilisieren der selbst erregten Schwingung des Federstahlbügels (8) verwendet wird.

4. Monochromator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein optischer, kapazitiver, elektromagnetischer oder piezoelektrischer Sensor ist.

5. Monochromator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine Lichtschranke (11a) vom Reflexions- oder Unterbrechungstyp ist.

6. Monochromator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Hallsensor (11b) ist, dem auf Seiten des Federstahlbügels (8) ein Permanentmagnet (19) zugeordnet ist.

7. Monochromator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des Schwingungsmittelpunktes des hin- und herschwingenden Elementes (3) dieses örtlich in unterschiedlichen Lagen fixierbar ist.

8. Monochromator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehlage des Streugitters (4) auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.

9. Monochromator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter (21) mit scharfbandigem Absorptionsspektrum vorgesehen ist, das vorzugsweise eine Seltenerd-Verbindung enthält, und daß das Filter zur gleichzeitig Kalibrierung von Wellenlänge und photometrischem Wert in den Strahlengang des Monochromators einschwenkbar bzw. einschiebbar ist.

10. Monochromator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Monochromator in einem Gehäuse aufgenommen ist, und daß in dem Gehäuse einzelne Abteile vorgesehen sind, die durch Blenden (7) voneinander getrennt sind, wobei eine Abteilung den Eingangsspalt (1), eine weitere Abteilung das Streugitter (4) und das Abtasten der Elemente (3) und schließlich eine dritte Abteilung den Ausgangsspalt (6) aufweist.

11. Monochromator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Monochromator folgende Elemente in aufeinanderfolgender Anordnung aufweist:

• - den Eingangsspalt (1);
• - eine Abbildungsoptik (2), die das durch den Eingangsspalt (1) fallende Licht auf das strahlablenkende Element kollimiert;
• - das strahlablenkende hin- und herschwingende Element (3);
• - das dispergierende Element (4);
• - eine weitere Abbildungsoptik (5), die das vom dispergierenden Element (4) kommende monochromatische Licht auf den Ausgangsspalt kollimiert; und
• - den Ausgangsspalt.

12. Monochromator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des hin- und herschwingenden Elementes variierbar und justierbar ist.