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Anordnung zur Messung von Helligkeiten, Absorptionskoeffizienten,
Farbtiefen u. dgl. Es ist bereits verschiedentlich vorgeschlagen worden, Helligkeiten
bzw. die Absorption öder die Farbtiefe von Flüssigkeiten o. dgl. mit Hilfe von lichtelektrischen
Zellen objektiv zu messen. Abb. i zeigt eine derartige, insbesondere für die Benutzung
der Substitutionsmethode geeignete Apparatur, die von dem Prinzip der veränderlichen
Schichtdicke Gebrauch macht, welches bei visueller Beobachtung bereits verschiedentlich
angewendet worden ist. In das Gefäß i, das mit der zu untersuchenden Flüssigkeit
:2 gefüllt ist, taucht ein rohrartig ausgebildeter Tauchkörper 3 ein, der an seinem
unteren Ende durch das Fenster q. verschlossen ist. An seinem oberen (aus der Flüssigkeit
herausragenden) Ende ist in diesen Tauchkörper 3 eine Lampe 5 eingebaut, die mit
Hilfe eines passend gewählten Linsensatzes 6 paralleles Licht innen durch den Tauchkörper
3 entlang, durch das Fenster q. und die Flüssigkeit :2 auf die lichtelektrische
Zelle 7 wirft. Die Verstellung des Tauchkörpers 3 und damit die Einstellung der
zwischen dem Fenster q. und dem durchsichtigen Boden des Gefäßes i eingeschlossenen
Flüssigkeitsschichtdicke erfolgt zweckmäßig mit Hilfe eines Zahnstangenzahnradtriebes
8, g, wie er bei Mikroskopen o. dgl. üblich ist. Auf diese Weise kann an dem Triebrad
9 mit Hilfe der Marke io eine genaue Ablesung der Verschiebungen erfolgen, welche
der Tauchkörpex 3 erfährt.
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Ein Instrument wie das beschriebene gibt zuverlässige Meßwerte, wenn
es gelingt, die lichtelektrischen Ströme der Photozelle 7 mit genügender Genauigkeit
abzulesen. Im Laboratorium benutzt man hierzu ein Spiegelgalvanometer. Für technische
Zwecke kommt ein solches hochempfindliches Instrument nicht in Frage, und man ist
gezwungen, die Photoströme erst zu verstärken, um sie dann an einem technischen
Meßinstrument (Milliamperemeter o. dgl.) ablesen zu können.
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Eine Röhrenschaltung, wie sie zur Verstärkung vonPhotoströmen heute
üblich ist, zeigt Abb. 2. Die Photozelle 7 liegt in Reihe mit dem hochohmigen Widerstand
i i. Der Verbindungspunkt von Zelle und Widerstand ist an das Gitter der Elektronenröhre
12, gelegt. 13 ist das Meßinstrument, 1q. die zur Röhre gehörige Anodenbatterie
und 15 eine Vorspannungsbatterie. Bei erhöhter Beleuchtung der Photozelle
7 steigt der am Widerstand i i auftretende Spannungsabfall, und die Spannung des
Gitters wandert nach positiven Werten, so daß der Anodenstrom der Röhre 12 wächst
und der Ausschlag am Instrument 13 größer wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Helligkeitsmessungen mit
einer Photozelle, die das Gitter einer Verstärkerröhre negativ auflädt (sog. Rosenberg-Schaltung),
das im Anodenkreis der Röhre liegende Meßinstrument in Kompensationsschaltung zu
legen, tun auch kleinere relative Schwankungen dieses Anodenstromes noch gut verfolgen
zu können. Die Erfindung besteht in der Erkenntnis, daß die Anwendung einer solchen
Kompensation
auf Geräte zur Messung von Absorptionskoeffizienten
bzw. Farbtiefen inFlüssigkeiten, welche mit Tauchkörper arbeiten, ganz besondere
und überraschende Vorteile aufweist, sobald die Photozelle hierbei in Reihe mit
einem Widerstand liegt.
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Eingehende Untersuchungen haben 'nämlich gezeigt, daß infolge -der
komplizierten Gitterstromverhältnisse in einer Elektronenröhre die Empfindlichkeit
einer aus Photozelle, Reihenwiderstand hierzu und Elektronenröhre bestehenden Meßschaltung
in ganz eigenartiger Weise von dem Absolutwert des jeweiligen Photostromes abhängt
und daß es für das Differential dildL (in dem l' den Anodenstrom und L die Beleuchtung
der Photozelle darstellt) ein ausgeprägtes Maximum gibt. Die erfindungsgemäße Anwendung
von Kompensationsschaltungen auf derartig arbeitende und mit Tauchkörper ausgerüstete
Flüssigkeitsfarbinesser ermöglicht es nun erstmalig, dieses Maximum in allen Fällen
zum Gebiet der eigentlichen Messung zu machen, und steigert hierdurch den Wert der
fraglichen Meßmethode auf ein Vielfaches.
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Abb. 3 zeigt die besprochene Schaltung, wie sie erfindungsgemäß in
Verbindung mit der in Abb. i dargestellten Anordnung Verwendung finden soll. Der
Anodenstrom der Verstärkerröhre 12, der in seiner Stärke von der Beleuchtung der
Photozelle 7 abhängt, fließt durch das Meßinstrument 13. Dieses Meßinstrument wird
gleichzeitig in. entgegengesetzter Richtung von dem Strom der Batterie 16 durchflossen,
von der mit Hilfe des Spannungsteilers 17 eine beliebig einstellbare Spannung
abgegriffen werden kann.
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Da die eigentliche Messung bei dem beschriebenen Tauchkörpergerät
nach der Substitutionsmethode ausgeführt wird, bringt die Erfindung den weiteren
Vorteil, daß man den Zeiger des verwendeten Meßgerätes 13 unabhängig von etwaigen
Empfindlichkeitsänderungen des lichtempfindlichen Organs oder von sonstigen Veränderungen
in der Elektronenröhre bzw. in anderen Teilen des Gesamtgerätes (Spannungsquellen
o. dgl.) immer wieder auf den gleichen (zweckmäßig markierten) Punkt der Skala zu
bringen vermag, von dem man bei der Messung auszugehen gewohnt ist. Die Durchführung
größerer Meßreihen kann auf diese Weise leicht schematisiert werden, indem an Stelle
der bisher notwendigen Notiz des Ausgangswertes eine Einstellung auf die genannte
Marke erfolgt.
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Der wichtigste und überraschendste durch die Erfindung gegebene Vorteil
ist aber folgender: Wollte man in Verbindung mit einem Gerät gemäß Abb. i eine Schaltung
gemäß Abb. 2 benutzen, so wäre man fast immer gezwungen, in Gebieten verhältnismäßig
geringer Empfindlichkeit zu arbeiten. Bei der erfindungsgemäß erfolgenden Verwendung
einer Schaltung gemäß Abb. 3 hingegen kann man auch dann, wenn diel Heiz- und Anodenspannung
der Röhre oder die Empfindlichkeit der Zelle inzwischen Veränderungen erlitten haben,
stets das Gebiet höchster Empfindlichkeit heraussuchen und vermag dieses sofort
in den Mittelausschlag des Instrumentes zu bringen, gleichgültig, bei welchem Absolutwert
des Anodenstromes man es jeweils findet. - Dabei -sind die- im Gebiet maximaler
Empfindlichkeit, das die Erfindung stets zu benutzen gestattet, erreichbaren Empfindlichkeiten
bei der verwendeten Reihenschaltung von Zelle und Widerstand mindestens ebenso hoch,
aber sehr viel definierter als bei der sog. Rosenberg-Schaltung, welche diesen Widerstand
nicht.besitzt.