-
Untersuchungsröhre für optische Untersuchungen bei bestimmten, von
der Zimmertemperatur abweichenden Temperaturen Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Untersuchungsröhre für optische Untersuchungen bei bestimmten, von
der Zimmertemperatur abweichenden Temperaturen.
-
Es ist bekannt, bei derartigen Untersuchungsröhren den den zu untersuchenden
Körper enthaltenden Raum durch lichtdurchlässige, einander parallele Scheiben zu
begrenzen. Bei den bekannten Untersuchungsröhren werden Doppelbrechungen dadurch
hervorgerufen, daß die Endscheiben nicht an allen Stellen die gleiche Temperatur
besitzen. Auch kommt es bei den bekannten Einrichtungen leicht vor, daß derjenige
Teil des zu untersuchenden, im Inneren derUntersuchungsröhre befindlichen Körpers,
welcher mit den Endscheiben in Berührung steht, eine Temperatur hat, die von der
sonst im Inneren der Untersuchungsröhre herrschenden Temperatur abweicht. Hierdurch
wird aber die Genauigkeit des Meßergebnisses beeinträchtigt.
-
Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt.
Sie geht aus von einer Untersuchungsröhre für optische Untersuchungen bei bestimmten,
von der Zimmertemperatur abweichenden Temperaturen mit lichtdurchlässigen Endscheiben,
welche den den zu untersuchenden Körper enthaltenden Innenraum begrenzen. Sie besteht
darin, daß bei einer solchen Untersuchungsröhre auf der Außenseite der Endscheiben
Rohrstutzen aus dem gleichen Material wie die zwischen den Endscheiben liegende
Untersuchungsröhre angeordnet sind. Diese Rohrstutzen werden den gleichen Temperaturbedingungen
ausgesetzt wie die zwischen den Endscheiben liegende Untersuchungsröhre.
-
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß in den außen
an die Endscheiben anschließenden Rohrstutzen eine völlige oder teilweise Luftleere
herrscht.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. i die mit den Rohrstutzen versehene Untersuchungsröhre für sich.
Die Fig. a und 3 zeigen eine Untersuchungsröhre gemäß der Erfindung im Innern eines
Mantels, der von einer Kühl- oder Heizflüssigkeit durchströmt ist. Die Fig. 4 und
5 veranschaulichen im Längs-und Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
die insbesondere für optische Untersuchungen von verflüssigten Gasen geeignet ist.
Die Fig. 6 bis 8 stellen im Schnitt drei weitere Ausführungsformen eines Apparates
gleicher
Art dar wie der, der in den Fig.4 und 5 gezeigt ist. Die
Fig. 9 und zo schließlich stellen eine Vor,:. richtung gemäß der Erfindung dar,
mit de ei..il Hilfe auchLichtstreuungserscheinungen ut@tf sucht werden können.
-
Die eigentliche Untersuchungsröhre, welcheA zur Aufnahme des zu untersuchenden
festen, flüssigen oder gasförmigen Körpers dient, besteht' aus der Röhre a, die
aus Glas, beispielsweise feuerfestem Glas, hergestellt ist. Die Röhre a ist an ihren
beiden Enden durch parallele Scheiben b1, bl abgeschlossen, durch die die Nutzstrecke
bestimmt wird, welche die zur Untersuchung benutzten Lichtstrahlen im Innern der
Röhre a zurücklegen.
-
Um die obengenannten Mängel der bekannten Untersuchungsröhren zu beseitigen,
sind erfindungsgemäß auf der Außenseite der Endscheiben b1, b= Rohrstutzen c angeordnet,
welche zwecks Vermeidung verschiedener Wärmedehnungen aus dem gleichen Material
wie die zwischen den Endscheiben liegende Untersuchungsröhre a, vorzugsweise also
aus Glas, bestehen und welche den gleichen Temperaturbedingungen ausgesetzt werden
wie die zwischen den Endscheiben liegende Untersuchungsröhre.
-
Wenn zur Erzeugung der von der Zimmertemperatur abweichenden Untersuchungstemperatur
ein, besonderes Heiz- oder Kühlmittel angewendet wird, so wirkt dieses Kühlmittel
in gleicher Weise sowohl auf die eigentliche Untersuchungsröhre ct zwischen den
Endscheiben b1, b2 als auch auf die Verlängerungen c, so daß die Heiz- oder Kühlwirkung
auf beiden Seiten der Endscheiben vorhanden ist. Durch die Verwendung des gleichen
Materials für die eigentliche Untersuehungsröhre a und die Rohrstutzen c wird auch
das Auftreten irgendwelcher Spannungen, die Doppelbrechungen zur Folge haben könnten,
vermieden.
-
Wenn die Untersuchungsröhre a und die rohrförmigen Verlängerungen
aus Glas bestehen, so werden die Endscheiben b1, b2 gemäß weiterer Erfindung zwischen
der eigentlichen Untersuchungsröhre und den Rohrstutzen eingeschweißt. Bei der Herstellung
der in Fig. t dargestellten Röhre wird dann derart vorgegangen, daß zuerst an die
beiden Seiten jeder Scheibe b1, b2 zwei rohrförmige Stutzen a. und c angeschweißt
werden, die den gleichen Querschnitt haben können. Dann werden die mit den beiden
Scheiben b1, b' verschweißten Stutzen a untereinander durch Schweißung verbunden,
derart, daß diese Stutzen den eigentlichen Behälter bilden, der zu seiner Füllung
mit einem Anschluß a1 versehen wird. Während des Schweißens muß naturgemäß dafür
gesorgt «erden, daß die Scheiben b1, bl genau parallel zueinander bleiben.
-
Wenn es sich darum handelt, Unterauchungen bei Temperaturen vorzunehmen,
lie nur verhältnismäßig wenig von der ;;,Außentemperatur abweichen, so kann man
sich damit begnügen, den aus den Teilen a und c bestehenden Apparat in einer Hülse
d anzuordnen und mit ihr durch Schweißen zu verbinden und in ihr eine Flüssigkeit
zirkulieren zu lassen (Fig. a). Hierbei erstreckt sich erfindungsgemäß der Heiz-
oder Kühlmantel auch noch über die Rohrstutzen, die sich an der Außenseite der Endscheiben
der Untersuchungsröhre befinden.
-
Ein solcher Apparat kann für die üblichen polarimetrischen Messungen
oder für Absurptionsmessungen benutzt werden. Man kann in diesem Apparat Gase, Dämpfe
und auch Flüssigkeiten untersuchen, vorausgesetzt, daß der Behälter für .die Untersuchung
von Gasen oder Dämpfen lang genug ist.
-
Wenn es sich darum handelt, die magnetische Doppelbrechung zu untersuchen,
gibt man dem Apparat in seinem Mittelteil eine Einschnürung, wie sie in Fig.3 dargestellt
ist, so daß man den Apparat in den Luftspalt eines Elektromagneten einführen kann.
-
Gemäß weiterer Erfindung sind der Behälter zur Aufnahme des zu untersuchenden
Körpers, die ihn begrenzenden Scheiben und die an letztere anschließenden Rohrstutzen
im Innern einer wärmeisolierenden Umhüllung angeordnet, die beispielsweise - aus
einem doppelwandigen Dewarschen Gefäß besteht, zwischen dessen Wandungen Luftleere
herrscht. Ferner wird erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen, daß das Innere
der Doppelwandung des Dewarschen Isoliergefäßes mit dem Inneren der Rohrstutzen,
welche außen an die Scheiben des zur Aufnahme des zu untersuchenden Körpers dienenden
Gefäßes angeschlossen sind, in Verbindung steht.
-
Solche Anordnungen, wie sie beispielsweise in den Fig. q. und 5 dargestellt
sind, dienen zur Untersuchung solcher Körper, die bei ihrer Untersuchung-auf Temperaturen
gehalten werden, die wesentlich von der Außentemperatur abweichen. Auch für das
Studium der magnetischen Doppelbrechung oder des Absorptionsspektrums von flüssigem
Sauerstoff oder von einem anderen verflüssigten Gas kann man einen Apparat verwenden,
wie er in den Fig. q. und 5 dargestellt ist. Dieser Apparat besitzt eine Hülle e,
welche den Behälter.umgibt und deren oberer Teil als Behälter f dient. Die
beiden Teile e und f sind mit flüssigem Sauerstoff oder flüssiger,
Luft gefüllt, und man läßt diese Flüssigkeiten an der freien Luft sieden. Der Behälter
a steht
mit einem Gefäß g in Verbindung, in das man durch eine Leitung
lt und ein Ventil i das verflüssigte Gas, welches untersucht werden
soll, einströmen läßt.
-
Zweckmäßigerweise gibt man den rohrförmigen Teilen c eine gewisse
Elastizität. Zu dein Zweck wird ihre Wandung erfindungsgemäß wellenförmig ausgebildet.
Hierdurch «werden Brüche vermieden, die sonst auftreten würden, wenn man die Außenwand
der Dewarschen Umhüllung mit einem Gebläse bearbeitet und die Innenwand auf einer
ziemlich großen Länge eine Temperatur besitzt, die wesentlich höher ist als die
Temperatur des mittleren Behälters a.
-
In vielen Fällen ist es zweckmäßig, wenn das zur Untersuchung dienende
Lichtstrahlenbündel vor seinem Eintritt in die Untersuchungsröhre a und nach seinemAustrittaus
der Untersuchungsröhre durch einen luftleer gemachten Raum hindurchgeht. Infolgedessen
werden die rohrförmigen Ansätze c luftleer gemacht. Dies läßt sich besonders einfach
dann erreichen, wenn die Untersuchungsröhre a im Innern eines Dewarschen Gefäßes
(Feg. q. und 5) angeordnet ist, bei dem der Zwischenraum zwischen seinen Doppelwandungen
luftleer ist. In diesem Fall kann das Innere der Rohrstutzen c mit dem Zwischenraum
der Doppelwandungen des DewarschenGefäßes e, f
in Verbindung stehen, so daß
die Wandungen des Dewarschen Gefäßes zugleich mit dem Stutzen c luftleer gepumpt
werden können.
-
Die vorliegende Erfindung wird ferner noch dadurch weiter ausgestaltet,
daß die doppelwandige Schutzhülle in der Verlängerung des Aufnahmebehälters und
der an diesen anschließenden Stutzen ebenfalls mit Rohrstutzen versehen ist, die
durch Abschlußscheiben abgeschlossen sind. Die Verlängerungsstutzen j haben den
Zweck, die Scheiben h soweit wie möglich von der Masse des flüssigen Sauerstoffes
zu entfernen und so die Bildung von Reif oder Niederschlägen auf den Scheiben k
zu verhindern. Ferner wird auch das Auftreten ungleicher Temperaturen, das zu Doppelbrechungen
Anlaß geben könnte, vermieden.
-
Eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung wird dadurch
erzielt, daß sich in dem Zwischenraum zwischen der Dewarschen Schutzhülle und dem
Behälter für den zu untersuchenden Körper sowie dem an letzteren anschließenden
Stutzen eine Kühlflüssigkeit befindet, die beispielsweise aus einem siedenden, verflüssigten
Gas besteht.
-
In dem oberen Teil der Gesamtanordnung ist ein Entleerungsrohr l vorgesehen.
Die beschriebene Einrichtung besteht zweckmäßigerweise vollständig aus feuerfestem
Glas (Pyrex-Glas). Sie entspricht vollkommen den obengenannten Bedingungen. Wenn
der Platzbedarf der Vorrichtung keine Rolle spielt, kann man den Behälter a im Innern
eines wirklichen Dewarschen Gefäßes in anordnen, wie dies in den Fig. 6 bis 8 dargestellt
ist. Der Behälter a kann entweder horizontal (Feg 6) angeordnet werden, und zwar
dann, wenn er verhältnismäßig kurz ist, oder der Behälter erstreckt sich vertikal
in Richtung der Längsachse des Dewarschen Gefäßes (Feg. 7 und 8). Das Gefäß kann
in seinem oberen Teil offen sein (Feg. 6), oder es kann aber auch geschlossen sein
und mit einer Unterdruckquelle in Verbindung stehen (Feg. 7 und 8). Letzteres geschieht
dann, wenn das Kühlmittel unter einem verringerten Druck sieden soll.
-
Bei der Vorrichtung, die in Fig. 7 dargestellt ist und welche insbesondere
für die Untersuchung des Absorptionsspektrums bei niedrigen Temperaturen bestimmt
ist, ist eine Scheibe b1 in der Weise angeordnet, wie dies oben beschrieben ist.
Die andere Abschlußscheibe des Behälters für den zu untersuchenden Körper ist gemäß
einer weiteren erfindungsgemäßen Verbesserung an dem einen Ende eines in den Behälter
hineinragenden Rohres 7i befestigt. Das obere Ende dieses Rohres, das luftleer ist,
ist zweckmäßig, mit einem Verschlußpfropfen p versehen, der eine Scheibe k aufweist.
Die Einführung der Flüssigkeit geschieht, indem man das Rohr ia fortnimmt und die
Flüssigkeit hineingießt oder indem man die Flüssigkeit durch ein Anschlußrohr
q hindurch in das Rohr a hineindestilliert.
-
Erfindungsgemäß ist ferner das Rohr ia mit der an ihm befestigten
Abschlußscheibe b= auswechselbar.
-
Mit der letztgenannten Ausführungsform ist es möglich, die Länge des
Weges der Lichtstrahlen durch die zu untersuchende Flüssigkeit nach Belieben zu
ändern, und zwar braucht man hierzu nur ein Rohr n von entsprechender Länge zu wählen.
-
Der in Fig.8 dargestellte Apparat unterscheidet sich von dem vorstehend
beschriebenen dadurch, daß das Rohr it mit dem Behälter a verschweißt ist. Außerdem
ist bei dieser Ausführungsform der Lichtweg durch die zu untersuchende Flüssigkeit
sehr kurz. Diese Ausführungsforen verwendet man dann, wenn das Absorptionsspektrum
von flüssigem Ozon zu untersuchen ist.
-
In den Fig.9 und io ist eine Einrichtung dargestellt, mit deren Hilfe
auch die Streuung, die das Licht bei seinem Hindurchgang durch einen zu prüfenden
Körper erfährt, untersucht werden kann.
-
Diese Einrichtung ist insbesondere auch zur Untersuchung dies sogenannten
Raman-Effektes geeignet. Hierbei sei darauf hingew:tesen,
daß es
bei Untersuchungen von Lichtstreu-1mgen, insbesondere des Raman-Effektes, bekannt
ist, seitlich des Behälters einen mit einer Linse versehenen Rohrstutzen anzuordnen.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß bei einer
solchen Untersuchungsröhre der seitliche Beobachtungsstutzen r auf der Außenseite
der Linse .s mit einem geschlossenen Verlängerungsstutzen versehen ist, in dessen
Innerm vorzugsweise eine teilweise oder völlige Luftleere herrscht. Wenn die Einrichtung
nur zur Untersuchung der Streuung dienen still, so wird erfindungsgemäß die Röhre
a an ihrem dem Eintritt des primären Lichtstrahls 'gegenüberliegenden Ende mit seinem
an sich bekannten, hornartig gekrümmten Abschlußteil versehen.
-
Der große Vorteil der Untersuchungsröhre gemäß der Erfindung besteht
darin, daß mit ihrer Hilfe optische Untersuchungen bei Temperaturen, die von der
Zimmertemperatur erheblich abweichen, angestellt werden können, ohne daß irgendwelche
störende Erscheinungen, welche die Genauigkeit des Meßergebnisses ungünstig beeinflussen
würden, auftreten können.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die genannten Ausführungsbeispiele
beschränkt.