DE681236C - Universal-Spiegelspektrometer - Google Patents

Universal-Spiegelspektrometer

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DE681236C
DE681236C DEM134350D DEM0134350D DE681236C DE 681236 C DE681236 C DE 681236C DE M134350 D DEM134350 D DE M134350D DE M0134350 D DEM0134350 D DE M0134350D DE 681236 C DE681236 C DE 681236C
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/14Generating the spectrum; Monochromators using refracting elements, e.g. prisms
    • G01J3/16Generating the spectrum; Monochromators using refracting elements, e.g. prisms with autocollimation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

  • Universal-Spiegelspektrometer Zusatz zum Patent 657 264 Gegenstand des Patents 657 264 ist ein Spektralapparat mit Spiegeloptik in Autokollimation, bei dem Okularspalt und Objektivspalt sowie die beiden die zugehörigen Strahlenbüschel zurückwerfendenHohlspiegelflächen annähernd symmetrisch zu einer-durch das dispergierende Organ (Prisma, Gitter usw.) verlaufenden Mittelebene liegen und ein einziger Hohlspiegel, dessen optische Achse in der Mittelebene liegt, mit seinen beiden Hälften die beiden Hohlspiegelflächen bildet und von den beiden Strahlenbüscheln je einseitig außerhalb seiner optischen Achse getroffen wird.
  • Diese Anordnung gibt für die Ausgrenzung eines bestimmten monochromatischen Strahlenbüschels vorzügliche Abbildung, eignet sich jedoch wie alle mit Hohlspiegeln arbeitenden Spektralapparate schlecht zur gleichmäßig scharfen, gleichzeitigen Abbildung eines größeren Spektralbereichs, kann also nur als Monochromator, nicht aber als Spektrograph benutzt werden. Der Grund dafür liegt darin, daß einerseits normalerweise der abbildende Hohlspiegel nicht groß genug ist, um mit seiner. Fläche einen genügend großen Spektralbereich auf einmal zu erfassen, andererseits aber bei genügend großem Hohlspiegel und größerem tiffnungsverhältnis die verschiedenen Spiegelteile nicht mehr gleich präzise Abbildung liefern.
  • Nun ist es aber für die verschiedensten Zwecke der Wissenschaft und. Technik erwünscht, ein Instrument zu besitzen, mit dem man sowohl spektrographisch das spektrale Gesamtbild als auch monochromatisch die einzelnen Spektrallinien auswerten kann.
  • Solche als Spektrograph und als Monochromator verwendbare Spektralapparate sind bekannt. Auch ist bekannt, in diesem Fall die Spiegeloptik durch eine Linsenoptik zu ersetzen. Der vorliegenden Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, den Spektralapparat nach Patent 657 264 als Universalgerät auszubilden, um ihn sowohl als Spel<trograph als auch als Monochromator verwenden zu können.
  • Es wird ebenfalls dabei die für den Bau von Spektralapparaten bekannte Regel benutzt, daß sich zur Abbildung eines größeren Spektralbereichs Linsen besser eignen als Spiegel. Soll nun aber diesem allgemeinen Prinzip gemäß die das zerlegte Büschel abbildende Hohlspiegelfläche durch eine I, Linse ersetzt werden, so erfordert das, wie leicht ersichtlich, bei dem Apparat nach Patent 657 264 eine völlige Änderung des Strahlenganges.
  • Die Erfindung-besteht nun darin, daß bei dem Spektralapparat gemäß Patent 657 264 die die Autokollimation bewirkende Spiegelfläche und eine Linse der Linsenkombination derart mit- oder gegeneinander bewegbar oder schwenkbar angeordnet sind, daß zur Benutzung als Spektrograph die Linse oder Linsenkombination hinter das dispergierende Organ (Prisma, Gitter usw.) geschaltet und die Autokollimation dabei ausgeschaltet wird.
  • Diese Erfindung wird dadurch weiter ausgestaltet, daß zur Umschaltung allein die die Autokollimation bewirkende ' Spiegelfläche drehbar oder schwenkbar angeordnet ist.
  • Werden Youngsche Halbprismen als zerlegende und reflektierende Organe verwendet, so ist gemäß einer weiteren Verbesserung der vorliegenden Erfindung das reflektierende zweite Halbprisma derart mit einem entsprechenden unverspiegelten dritten Prisma bewegbar oder schwenkbar angeordnet, daß es bei Umschaltung durch das unverspiegelte Prisma ersetzt wird. Um einen Spektrographen mit doppelter Zerlegung zu erhalten, kann die Umschaltung auch bei einem aus zwei Spektralapparaten gemäß Patent 657 264 bestehenden Doppelmonochromator vorgenommen werden. Zu diesem Zweck ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die erste, die Autokollimation bewirkende Spiegelfläche, gegebenenfalls zusammen mit dem zweiten dispergierenden Organ und der Linse oder Linsenkombination, hinter dem ersten dispergierenden Organ derart bewegbar oder schwenkbar angeordnet, daß zur Umschaltung die Linse oder Linsenkombination hinter das zweite dispergierende Organ geschaltet und die Autokollimation dabei ausgeschaltet wird.
  • Bei allen diesen Anordnungen zur universellen Anwendung des Apparates nach Patent 657 264 sowohl als Monochromator als auch als Spektrograph wird bei der Anwendung als Spektrograph, d. h. bei Ausschaltung der Autokollimation und Einschaltung der Linse, die zweite Hohlspiegelhälfte unbenutzt gelassen. Es ergibt sich daraus, daß die dem Patent 657264 zugrunde liegende Aufhebung der durch die einseitige Beaufschlagung des Hohlspiegels auf seiner einen Seite entstehenden Bildfehler durch das entsprechend ebenso einseitige oder entgegengesetzt wirkende Beaufschlagen seiner anderen Hälfte dann nicht mehr eintritt. Um also die spektrographische Verwendung gemäß vorliegender Erfindung ebenso präzise zu gestalten, muß nun diese Abbildungskorrektion durch eine ähnliche ersetzt werden. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Linse oder Linsenkombination so einseitig exzentrisch im Strahlengang angeordnet wird, daß die durch das einseitige Auffallen der Strahlung auf den Hohlspiegel entstehenden Bildfehler jetzt durch den exzentrischen Durchgang durch die Linse kompensiert werden, ähnlich wie sonst durch das nochmalige einseitige Auftreffen auf die anandere Hohlspiegelhälfte. Anstatt die Linse oder Linsenkombination als ganze exzentrisch in den Strahlengang anzuordnen, kann auch die Linse oder Linsenkombination selbst exzentrisch geschliffen sein.
  • Im folgenden seien solche Anordnungen zur Umschaltung des Strahlengangs (Einschaltung der Linse - Ausschaltung der Autokollimation) an Hand der Zeichnungen kurz beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt-einen solchen Spektralapparat mit Spiegeloptik in Autokollimation mit angesetztem, einschaltbarem Kamerateil zu -spektralen Gesamtaufnahmen oder Beobachtungen. I ist der Eintrittsspalt, 2 der Hohlspiegel, dessen eine Hälfte das vom Spalt kommende Strahlenbüschel in parallelem Strahlengang durch das dispergierende Organ (Prisma) 3 auf die die Autokollimation bewirkende Spiegelfläche4 wirft. Von da aus wird das Büschel nach nochmaligem Durchgang durch das Prisma 3 auf die andere Hälfte des Hohlspiegels 2 gelenkt und von ihr am Ort des Okularspalts 5 abgebildet.
  • Die Linse oder Linsenkombination 6 ist hier neben dem Autokollimationsspiegel 4 angeordnet. Beide sind fest miteinander verbunden und um einen Drehpunkt 7 gegenüber dem dispergierenden Organ schwenkbar. So liegt einmal der Autokollimationsspiegel unmittelbar hinter dem dispergierenden Organ, dann wird das Büschel in Autokollimation auf den Hohlspiegel zurückgeworfen und monochromatisch ausgewertet. Das andere Mal (gestrichelte Stellung) wird durch einfache Schwenkung um Punkt 7 der Autokollimationsspiegel zur Seite bewegt und die Linse unmittelbar hinter das dispergierende Organ gebracht, dann fällt das zerlegte Büschel statt auf den Hohlspiegel nach einmaligem Durchgang durch das dispergierende Organ auf die Linse und wird von dieser als spektrographisches Gesamtbild in der Ebene 8 entworfen. Auf der Zeichnung ist die Linse rechts vom Spiegel angebracht, sie kann aber ebenso gut auch auf seiner anderen Seite gelegen sein. Ebenso könnte auch die Linse hinter dem dispergierenden Organ fest angeordnet sein und die Umschaltung dadurch bewirkt werden, daß allein der Autokollimationsspiegel zwischen Prisma und Linse herein- und herausgeschwenkt wird.
  • In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Umschaltanordnung gezeigt. Hier ist die Linse 9. hinter dem dispergierenden Organ 3 fest montiert, und zwar so, daß ihre optische Achse etwa senkrecht zur optischen Achse der Gesamtapparatur verläuft. Schwenkbar ist hier allein der Autokollimationsspiegel 4, und zwar zweckmäßigerweise um denselben Punkt I0, um den er zwecks Einstellung der Wellenlänge geschwenkt wird. Das hat den Vorteil, daß man zur Umschaltung des Strahlenganges den Planspiegel lediglich über die Wellenlängenskala nur so weit weiterzudre hen braucht, bis er das zerlegte Büschel nicht mehr durch das Prisma zum Hohlspiegel zurück, sondern unter einem Winkel von go° durch die Linse g wirft, welche es in der Ebene II zur Abbildung bringt. Auch hier kann wiederum als dispergierendes Organ, das hier der Einfachheit halber als Prisma gezeichnet ist, jede andere Art der Dispersion (z. B. Gitter) benutzt werden. Eine Erläuterung sei lediglich für eine Apparatur mit Youngschen Halbprismen in Fig. 3 gegeben: I2 und I3 sind hier die beiden Youngschen Halbprismen, die die Dispersion bewirken.
  • Das hintere (I3) ist auf seiner Rückseite verspiegelt und bewirkt zugleich die Autokollimation. Neben demselben liegt, fest mit ihm verbunden und um einen Drehpunkt 16 schwenkbar, ein gleiches unverspiegeltes Halbprisma 14 mit der dahinter befindlichen Linse 15. Zur Umschaltung wird durch ein und dieselbe Drehbewegung das Halbprisma I3 weggeschwenkt und damit Prisma 14 und Linse 15 eingeschaltet. Wird die Autokollimation durch einen besonderen Planspiegel bewirkt, so ist selbstverständlich ein Austausch der Prismen überflüssig. Es ist dann dieselbe Anordnung wie in Fig. 1 oder 2 am Platze.
  • Werden die beschriebenen Umschaltanordnungen auch auf Doppelmonochromatoren. bestehend aus zwei Apparaten nach Patent 657 264, angewandt, so ergeben sich dann aus Doppelmonochromatoren Spektrographen mit doppelter Dispersion. Gemäß Patent 657 264 stellt sich der Aufbau der Doppelmonochromatoren folgendermaßen dar (Fig. 4 und 5).
  • Das durch den Eintrittsspalt I7 kommende Lichtbüschel wird durch die rechte Hälfte des Hohlspiegels I8 auf das erste Prisma 19 und den Planspiegel 20 geworfen und nach nochmaligem Durchgang durch das Prisma 19 von der linken Hälfte des Spiegels I8 in der Ebene des Mittelspaltes 21 zerlegt abgebildet. Das durch diesen Spalt 21 fallende monochromatische Lichtbüschel wird dann durch den symmetrisch gegenüber Spiegel 18 angeordneten Hohlspiegel 22 in ein zweites Prisma 23 in parallelem Strahlengang gelenkt und durch den Wellenlängenspiegel 24 wiederum reflektiert. Der Hohlspiegel 22 bildet dann das aus dem Prisma 23 kommende Lichtbüschel zum zweitenmal gereinigt in der Ebene des Austrittsspaltes 25 ab. Zur Umschaltung ist hierbei folgende Anordnung getroffen. Fig. 4: Der die Autokollimation bewirkende erste Planspiegel 20 ist zusammen mit der neben ihm befindlichen Linse oder Linsenkombination 26 um einen Punkt 27 schwenkbar.
  • Gleichzeitig wird das zweite Prisma 23 um einen Punkt 28 um etwa 1800 geschwenkt.
  • So wird zur Umschaltung der Planspiegel 20 hinter dem ersten Prisma 19 entfernt, das zweite Prisma hinter 19 eingeschaltet und hinter diesem die Linse 26 eingeschwenkt, die das doppelt zerlegte Strahlenbüschel in der Ebene 29 abbildet. Eine andere noch günstigere Anordnung zur Umschaltung von Doppelmonochromatoren zeigt Fig. 5: Hier ist das zweite Prisma 23 an allen drei Flächen 30, 3I, 32 poliert und fest montiert.
  • Ebenso fest montiert ist die Kameralinse 26 und schneidet mit ihrer optischen Achse den sonstigen Strahlenverlauf. Zur Umschaltung ist lediglich der erste Planspiegel 20 so beweglich angeordnet, daß er zur Benutzung des Apparates als Spektrograph hinter dem ersten Prisma 19 herausgeschwenkt werden kann.
  • Dann fällt das zerlegte Büschel aus dem ersten Prisma 19 sogleich auf- das zweite Prisma 23 und durch dieses in die Linse 26, die es in der Bildebene 29 abbildet.
  • PATNTANSRÜC: I. Spektralapparat mit Spiegeloptik nach Patent 657 264, dadurch gekennzeichnet, daß die die Autokollimation bewirkende Spiegelfläche und eine Linse oder Linsenkombination derart mit- oder gegeneinander bewegbar oder schwenkbar angeordnet sind, daß zur Benutzung als Spektrograph die Linse oder Linsenkombination hinter das dispergierende Organ (Prisma, Gitter usw.) geschaltet und die Autokollimation dabei ausgeschaltet wird.

Claims (1)

  1. 2. Spektralapparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung allein die die Autokollimation bewirkende Spiegelfläche drehbar oder schwenkbar angeordnet ist (Fig. 2).
    3. Spektralapparat nach Anspruch I und 2 mit Youngschen Halbprismen als zerlegende und reflektierende Organe, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende zweite Halbprisma derart mit einem entsprechenden unverspiegelten dritten bewegbar oder schwenkbar angeordnet ist, daß es bei Umschaltung durch das- unverspiegelte ersetzt wird (Fig. 3).
    4. Aus zwei Spektralapparaten nach Anspruch I bestehender Spektrograph mit doppelter Zerlegung, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, die Autokollimation bewirkende Spiegelfläche allein oder zusammen mit dem zweiten dispergierenden Organ und der Linse oder Linsenkombination hinter dem ersten dispergierenden Organ derart bewegbar oder schwenkbar angeordnet ist, daß zur Umschaltung die Linse oder Linsenkombination hinter das zweite dispergierende Organ geschaltet und die Autokollimation dabei ausgeschaltet wird (Fig. 4 und 5).
    5. Spektralapparat nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der an dem einseitig beaufschlagten Hohlspiegel entstehenden Bildfehler die eingeschaltete (n) Linse(n) ebenfalls exzentrisch im Strahlengang angeordnet ist (sind).
DEM134350D 1936-04-30 1936-04-30 Universal-Spiegelspektrometer Expired DE681236C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE939232C (de) * 1950-11-09 1956-02-16 Commw Scient Ind Res Org Monochromator
DE1099207B (de) * 1956-12-14 1961-02-09 Jenoptik Jena Gmbh Autokollimationsspektralgeraet
DE4337660A1 (de) * 1993-11-04 1995-05-11 Deutsche Aerospace Prismenspektrometer

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DE1099207B (de) * 1956-12-14 1961-02-09 Jenoptik Jena Gmbh Autokollimationsspektralgeraet
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