DE683656C

DE683656C - Methods of spectral investigation, especially short-term processes

Info

Publication number: DE683656C
Application number: DED74454D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Ernst Czerlinsky
Original assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Current assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Priority date: 1937-01-27
Filing date: 1937-01-27
Publication date: 1939-11-11

Description

Verfahren der Spektraluntersuchung, insbesondere kurzzeitiger Vorgänge Für die Spektraluntersuchungen an Vorgängen und Substanzen im Emissions-oder Absorptionsspektrum mit Verwendung der photographischen Platte zur Aufzeichnung dieses Spektrums ist notwendig, daß das auf die lichtempfindliche Schicht abzubildende Spektrum über den Zeitraum erhalten wird, der für eine genügende Schwäræung der Schicht erforderlich ist.Methods of spectral investigation, especially of short-term processes For spectral investigations on processes and substances in the emission or absorption spectrum using the photographic plate to record this spectrum necessary that the spectrum to be imaged on the photosensitive layer over the period of time is obtained which is necessary for a sufficient blackening of the layer is.

Für die spektrale Untersuchung eines sich periodisch wiederholenden Vorganges, beispielsweise des Verbrennungsvorganges im Verbrennungsmotor, dessen einzelne Phasen spektrographisch erfaßt werden sollen, wird durch ein Stroboskop die zu untersuchende Phase des Vorganges ausgesondert und durch wiederholte Belichtung der photographischen Platten mit der in seinen Öffnungszeiten vom Stroboskop durchgelassenen Strahlung eine hinreichend, e Schwärzung der Schicht erzielt. For the spectral investigation of a periodically repeating Process, for example the combustion process in the internal combustion engine, its individual phases are to be recorded spectrographically, is done by a stroboscope the phase of the process to be examined is singled out and repeated exposure the photographic plates with the stroboscope let through during its opening times Radiation achieved a sufficient blackening of the layer.

Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß die Schärfe der Aufnahmen aus den beiden folgenden Gründen in unkontrollierb,arer Weise herabgemindert wird: Einmal ergibt sich spektroskopisch auf einer Aufnahme die Summe aller sich in dem öffnungsbereich des Stroboskops ereignenden Vorgänge. This method has the disadvantage that the sharpness of the recordings is degraded in an uncontrollable manner for the following two reasons: On the one hand, spectroscopically, on one recording, the sum of all results in the the opening area of the stroboscope.

Zum zweiten nehmen erfahrungsgemäß die aufeinanderfolgenden Vorgänge nicht exakt, den gleichen Verlauf, d. h. in den Zeiträumen, die das Stroboskop freigibt, befinden sich die Vorgänge nicht in dem gleichen Entwicklungsstadium. Second, experience has shown that successive processes take place not exactly, the same course, i.e. H. in the periods of time that the stroboscope enables, the processes are not at the same stage of development.

Die Trägheit des Verfahrens der photographischen Aufzeichnung gestattet demnach nicht eine weitgehende zeitliche Auflösung des spektrographisch zu untersuchenden, sich wiederholen den Vorganges. The inertia of the process of photographic recording allowed it therefore not an extensive temporal resolution of the spectrographically examined, repeat the process.

Für die Untersuchung eines einmalig und kurzzeitig auftretenden Spektrums, dessen Intensitäten nicht zur Schwärzung der photographischen Schicht ausreichen, besteht bisher überhaupt keine Möglichkeit zur Registrierung. For the investigation of a one-off and briefly occurring spectrum, whose intensities are not sufficient to blacken the photographic layer, there is currently no possibility of registration at all.

Erfahrungsgemäß besteht jedoch das Bedürfnis, kurzzeitig verlaufende Vorgänge durch Spektraluntersuchung, gegebenenfalls auch in ihren einzelnen Phasen zu erfassen. Experience has shown, however, that there is a need for short-term Processes through spectral investigation, possibly also in their individual phases capture.

Es ist in der Spektroskopie bekannt, das zu untersuchende Spektrum auf der photoeiektrischen Schicht eines Bildwandlers abzubilden und somit auf dem Leuchtschirm sichtbar zu machen. Um dieses Spektrum photometrisch austuwerten, müßte e eine photographische Aufnahme gemacht werden, die dann mit den üblichen photometrischen Mitteln spektrophotometrisch ausgewertet werden könntle. It is known in spectroscopy, the spectrum to be examined on the photoelectric layer of an image converter and thus on the Make fluorescent screen visible. To evaluate this spectrum photometrically, would have to e a photograph can be taken, which is then combined with the usual photometric means can be evaluated spectrophotometrically.

Ein solches Verfahren ist jedoch zeitraubend und umständlich und daher nicht zur Spe:.4 traluntersuchung kurzzeitiger Vorgänge g eignet.However, such a process is time consuming and cumbersome and therefore not suitable for the special investigation of short-term processes.

Hier schafft die vorliegende Erfindung A hilfe. Sie geht von einem Verfahren zur trägheitslosen Aufzeichaung kurzzeitig auftretender Spektren aus, bei dem das zu untersuchende Spektrum auf der photoeiektrischen Schicht eines Elektronenstrahlrohres abgebildet wird. Die Erfindung besteht dann, daß bei einem solchen Verfahren der E1ektronenstrahl so ausgelenkt wird, daß seine Auslenkung in einer Koordinatenrichtung jeweils der Wellenlänge, in der anderen Koordinatgnrichtung der Intensität des im gleichen Zeitpunkt abgetasteten Spektralbereiches verhältig sind. This is where the present invention A provides help. She goes from one Procedure for the inertia-free recording of briefly occurring spectra, in which the spectrum to be examined is on the photoelectric layer of an electron beam tube is mapped. The invention consists in that in such a method E1ektronenstrahl is deflected so that its deflection in a coordinate direction in each case the wavelength, in the other coordinate direction the intensity of the im the same point in time scanned spectral range are behaving.

Wie mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird, soll im folgenden an zwei Beispielen erläutert werden. How to work with this method according to the invention should are explained below using two examples.

I. Will man einen kleinen Teil des Spektrums, beispielsweise eine in ihm vorkommende Linie, beobachten, so entnimmt man aus dem zu untersuchenden Lichtbündel L (s. Abbildung) mittels geeigneter Anordnungen, beispielsweise mittels eines Monochromators M, den zu beobachtenden kleinen Wellenlängenbereich und läßt dieses Licht auf eine photoelektrische Schicht P fallen. Dann ist die Zahl der von der photoelektrischen Schicht abgegebenen Elektronen streng proportional der Intensität des einfallenden Lichtes. Der in der Photozelle ausgelöste Elektronenstrom werde nun vermittels eines Sekundärelektronenvervielfachers, der üblicherweise mit der Photozelle in einem Gefäß vereinigt ist, und gegebenenfalls noch mit einem gewöhrlichen Röhrenverstärker verstärkt; der verstärkte Strom erzeugt in einem geeignet bemessenen WiderstandW einen elektrischen Spannungsunterschied, der in der bekannten Weise zur Steuerung des Kathodenstrahles verwandt wird. Die Auslenkung des Kathodenstrahles, dessen LeuchtAeck auf einem senkrecht zur Auslenkung bewegten Filme abgebildet werde, ist dann ein Maß für die Intensität der beobachteten Linie. Einer Bilddauer von Io-s Sek. entspricht bei einer Filmgeschwindigkeit von 20 m/Sek. eine Bildlänge von 2 cm. I. If you want a small part of the spectrum, for example a Observe the line occurring in it, one inferred from the one to be examined Light bundle L (see figure) by means of suitable arrangements, for example by means of of a monochromator M, the small wavelength range to be observed and leaves this light is incident on a photoelectric layer P. Then the number is from The electrons given off by the photoelectric layer are strictly proportional to the intensity of the incident light. The electron current triggered in the photocell will now by means of a secondary electron multiplier, which is usually connected to the Photocell is combined in a vessel, and possibly with an ordinary one Tube amplifier amplified; the amplified current is generated in a suitably sized ResistanceW an electrical voltage difference, which in the known way is used to control the cathode ray. The deflection of the cathode ray, whose LeuchtAeck is shown on a film moving perpendicular to the deflection, is then a measure of the intensity of the observed line. An image duration of Io-s sec. Corresponds to a film speed of 20 m / sec. an image length of 2 cm.

2. Es sei die Aufgabe gestellt, einen größeren Teil des Spektrums zu beobachten. 2. Let the task be a larger part of the spectrum to observe.

Es muß dann das unter I beschriebene Verfahren auf jedes Element des Spektrums angewandt werden unter Verwendung einer Photozelle und eines Kathodenstrahloszillo graphen. Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung: Das zu beobachtende Spektrum wird vermittels einer geeigneten Optik auf einer Fläche abgebildet, die mit einer photoelektrischen Schicht belegt ist. Dann emittiert jedes FlärcEenelement Elektronen nach Maßgabe der k beaufschlagendFen Intensität. Die Photogicht werde nun auf elektrischem Wege abetastet, beispielsweise mit den in der Farnsworth-Bildfängerröhre oder in der Bildschreibrohre nach Z wo r y k i n angewandten Verfahren, die Verstärkung erfolgt mit den unter I beschriebenen Verfahren, Registrierung ebenfalls wie unter I. Dann wird das zu beobachtende Spektrum in zeitlicher Aufeinanderfolge der einzelnen Bildelemente auf dem laufenden Film aufgezeichnet.The procedure described under I must then be applied to each element of the Spectrum can be applied using a photocell and a cathode ray oscillo graphs. The following example serves as an explanation: The spectrum to be observed is imaged by means of suitable optics on a surface that is covered with a photoelectric layer is occupied. Then each surface element emits electrons in accordance with the k appliedFen intensity. The photo gout will now be electric Paths scanned, for example with the in the Farnsworth image capture tube or in the image writing tubes according to Z wo r y k i n applied method, the amplification takes place with the procedure described under I, registration also as under I. Then the spectrum to be observed in chronological order of the individual Picture elements recorded on the running film.

Voraussetzung für die Anwendbarkeit der unter 2 angegebenen Verfahren ist einmal eine genügend schnelle Abtastung des Spektrums innerhalb einer Zeit, die gegen die Dauer des zu beobachtenden Vorganges klein ist. Es wird daher bei schnellen Vorgängen bei der unter I angegebenen Filmgeschwindlgkeit die Registrierlänge eines Abtastvorganges zu kurz sein, um leine genügend gute Auflösung des Spektrums zu gewährleisten. Prerequisite for the applicability of the procedures specified under 2 there is a sufficiently fast sampling of the spectrum within a time which is small compared to the duration of the process to be observed. It is therefore at fast processes at the film speed specified under I. of a scanning process may be too short to provide a sufficiently good resolution of the spectrum to ensure.

3. Wird zusätzlich zu der unter 2 beschriebenen Anordnung. ein Kippgerät, wie es für den Betrieb der Kathodenstrahlröhr, e üblich ist, verwandt, so läßt sich eine größere Schreibgeschwindigkeit des Kathodenstrahls und somit eine bessere e Auflösung des zu beobachtenden Spektrums erzielen. 3. Used in addition to the arrangement described under 2. a tipping device, as is usual for the operation of the cathode ray tube, it can be used a higher writing speed of the cathode ray and thus a better e Achieve resolution of the spectrum to be observed.

Die vom Kippgerät erzeugte Kippspannung werde an ein Ablenkplattenpaar des Elektronenstrahirohres angelegt, die von ihm erzeugte Auslenkung erfolge senkrecht zur Fortbewegungsrichtung' des Films, die von der Lichtintensität gesteuerte Spannung bewirke an einem zweiten Plattenpaar die e AusTenkung des Elektronenstrahles in der Fortbewtegungsrichtung. Das Kippgerät lenke den Elektronenstrahl synchron mit dem Abtastvorgang ab. The tilting voltage generated by the tilting device is applied to a pair of deflector plates of the electron beam tube, the deflection it generates takes place vertically the direction of travel of the film, the voltage controlled by the light intensity effect the deflection of the electron beam in a second pair of plates the direction of travel. The tilting device steers the electron beam synchronously the scanning process.

Im Falle der Anwendung des unter 2 angegebenen Verfahrens wird das Kippgerät von der gleichen Spannung gesteuert, die die Auslenkung des abtastenden Elektronenstrahles besorgt bzw. eine gemeinsame Kippspannung bewirkt sowohl die Auslenkung des abtastenden Elektronenstrahles als auch die des aufzeichnenden Strahlers. If the procedure specified under 2 is used, the Tilting device controlled by the same voltage as the deflection of the scanning Electron beam concerned or a common breakover voltage causes both the Deflection of the scanning electron beam as well as that of the recording emitter.

Es ist also die Auslenkung des Kathodenstrahles in der Bewegungsrichtung des Films der im gleichen Zeitpunkt abgetasteten Intensität des Spektrums proportional, während die Auslenkung des $trahles senkrecht zur Bewegungsrichtung der Wellenlänge zum gleichen Zeitpunkt entspricht. Man erhält auf dem Film, gegen die Bewegungsrichtung des Films geneigt, die einzelnen auf die oben beschriebene Weise lerzeugten Aufzeichnungen des Spektrums synchron mit den Abtastvorgängen. So it is the deflection of the cathode ray in the direction of movement of the film proportional to the intensity of the spectrum sampled at the same time, while the deflection of the beam is perpendicular to the direction of movement of the wavelength at the same time. You get on the film, against the direction of movement of the film inclined to the individual on the above described way l produced recordings of the spectrum in synchronism with the sampling operations.

Claims

PATENT CLAIM: Method for short-term inertial recording occurring spectra in which the spectrum to be examined is based on the photoelectric Layer of an electron beam tube is imaged, characterized in that the deflections of the electron beam in a coordinate direction in each case Wavelength, in the other coordinate direction of the intensity of the same point in time scanned spectral range are available.