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Vorrichtung zum Messen von Strahlungen durch Vergleich mehrerer mit
Hilfe eines Spektroskops oder Spektrographen erzeugter aneinandergrenzender Bilder
der zu messenden Strahlung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen
von Strahlungen durch unmittelbaren oder mittelbaren Vergleich mehrerer mit Hilfe
eines Spektroskops erzeugter aneinandergrenzender Bilder der zu messenden Strahlung
und einer Vergleichsstrahlung.
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Es ist bei Verfahren zum Messen der Strahlung mittels eines Vergleichsphotometers
bekannt, die eine der beiden zu vergleichenden Strahlungen durch eine Vorrichtung,
wie z. B. eine Keilzelle oder einen gefärbten Keil, derart zu beeinflussen, daß
ihre Intensität in bestimmter Weise zum oder abnimmt. Ferner sind spektroskopische
Verfahren bekannt, bei denen auf der photographischen Platte gleichzeitig das Spektrum
der durch eine zu untersuchende Lösung gegangenen Strahlung und ein Vergleichsspektrum
untereinander erzeugt werden. Weiter ist in der Spektroskopie bekannt, durch Verschieben
einer vor dem Spektrographenspalt angeordneten Spaltblende nacheinander unmittelbar
angrenzende Spektren zu erzeugen. Diese bekannten Verfahren sind zeitraubend und,
insbesondere das letztgenannte, nicht anwendbar, wenn es sich um die Untersuchung
solcher Substanzen handelt, welche sich während der Untersuchung verändern.
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Hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe. Sie geht aus von
einer Vorrichtung zum Messen von Strahlungen durch unmittelbaren-oder mittelbaren
Vergleich mehrerer mit Hilfe eines Spektroskops oder Spektrographen (für Licht-,
Röntgen- oder Korpuskularstrahlen) erzeugter aneinandergrenzender Bilder der zu
messenden Strahlung und einer Vergleichsstrahlung, bei welcher die eine Strahlung
durch eine Vorrichtung, wie z. B einen gefärbten Keil, eine Keilzelle oder einen
abgestuften Bleischirm derart beeinflußt wird, daß ihre Intensität fortschreitend
geändert wird.
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Sie besteht darin, daß bei einer solchen Vorrichtung eine Einrichtung
vorgesehen ist, durch welche die Bilder der beiden miteinander zu vergleichenden
Strahlungen in eine Vielheit von gleichzeitig entstehenden, voneinander getrennten
Teilbildern aufgeteilt werden und die eine Teilbildreihe in die Zwischenräume der
anderen TeiIbildreihe eingefügt wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Blende mit zwei
zickzackförmig angeordneten Reihen von oeffnungen vorgesehen, und jede der Reihen
kann unmittelbar vor
den Spalt eines Spektroskops oder Spektrographen
gebracht werden. Die eine Reihe arbeitet mit einer Vorrichtung zusammen,-welche
fortschreitend die Intensität der BiJ i der von einem Ende der Reihe nach dem deren
verändert, so daß Spektren von al~et stufter Intensität erzeugt werden, währen2
die andere Reihe von ) ffnungen zum Erzeugen einer Reihe von Spektren gleicher Intensität
dient, die zwischen den abgestuften Spektren angeordnet sind.
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Die Blende kann äls ein lichtundurchlässiger Überzug auf einer Wandung
einer Keilzelle gebildet werden, die eine zu prüfende Flüssigkeit enthalten kann.
Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, die Spektren gleicher Intensität
durch Strahlung zu erzeugen, welche von den Teilen des überzugs zwischen den Offnungen
reflektiert worden ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform sind zwei lichtdurchlässige rhombische
Körper von verschiedener Länge vorgesehen, die hintereinander vor dem Spalt eines
Spektroskops oder eines Spektrographen liegen. Der dem Spalt zunächst liegende Körper
ist an seiner Kante mit Einschnitten versehen5 durch welche die Strahlung, welche
an den beiden schrägen Flächen des anderen rhombischen Körpers reflektiert ist,
auf den Spalt trifft, während an dem Material, das zwischen den Einschnitten bleibt,
die Strahlung auf den Spalt reflektiert wird, nachdem sie an der anderen schrägen
Fläche des rhombischen Körpers reflektiert worden ist. Die Spektren werden auf diese
Weise vermittels der mit Einschnitten versehenen Kante ineinandergefügt und beide
Sätze von Spektren können gleichzeitig photographiert werden.
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Wenn eine Flüssigkeit untersucht werden soll, kann einer der rhombischen
Körper eine Ausnehmung aufweisen, um eine Keilzelle zu bilden. Wenn beide rhombischen
Körper massiv sind, kann irgendeine andere Einrichtung benutzt werden, um den einen
Satz von Darstellungen abzustufen.
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Der rhombische Körper mit einer mit Einschnitten versehenen Kante
ist insbesondere zweckvoll, wenn er in Verbindung mit hintereinander geschalteten
Funkenstrecken verwendet wird. Es ist bekannt, daß Spektren von Funken Schwankungen
unterworfen sind und daß, wenn ein quantitativer Vergleich zweier Funken vorzunehmen
ist, die Wirkung gen verschiedener unbekannter Ursachen durch Hintereinanderschaltung
der Funkenstrecken beseitigt werden können. Die vorliegende Erfindung kann auf Spektren
von Funkenstrecken mit in Reihe geschalteten Funkenstrecken angewendet werden, indem
die Strahlung von einem Funken durch die Einschnitte in der Kante eines lichtdurchlässigen
rhombischen Körpers hindurchgehen gelassen wird, während die Strahlung von anderen
Funken in den Körper eintritt d an dem Material zwischen den Einschnitreflektiert
wird. Die beiden Reihen von Spektren werden daher, wie oben beschrieben, ineinandergefügt.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der
einige Ausführungsformen der Anordnung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt
sind.
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Fig. I stellt eine Blende mit einer Vielheit von Öffnungen dar.
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Fig. 2 zeigt in Seitenansicbt die Zelle und die Blende in bezug auf
den Spalt eines Spektrographen.
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Fig. 3 ist ein erläuterndes Schema.
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Fig. 4 zeigt die Zelle und die Blende in Verbindung mit bestimmten
Teilen des Spektrographen.
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Fig. 5 ist ein Teil einer Schutzvorrichtung, die beim Platinieren
der Zelle verwendet wird.
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Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Zellenwand nach
dem Platinieren.
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Fig. 7 ist eine Draufsicht und Fig. 8 eine Seitenansicht einer abgeänderten
Verbindungsweise zwischen Zelle und Blende.
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Fig. g ist eine Draufsicht, welche die Zelle nach Fig. 7 und 8 in
Verbindung mit dem Spalt eines Spektrographen zeigt.
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Fig. Io ist eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung mit einer
Zelle mit parallelen Seiten und einem logarithmischen Sektorverschluß.
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Fig. II ist ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Keilzelle.
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Fig. 12 zeigt in schematischer Darstellung einen Teil einer Anordnung
zur quantitativen Spektralanalyse.
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Die Vorrichtung, die in Verbindung mit einer keilförmigen Zelle oder
mit einem gefärbten Keil oder einem keilförmigen Probestück aus dem zu untersuchenden
Stoff verwendet wird und eine Vielheit von Wiedergaben der Charakteristik liefern
soll, kann die Form einer Blende mit einer Vielheit von Öffnungen haben. Fig. I
zeigt eine Ausführungsform. Diese Blende weist zwei senkrechte Reihen rechteckiger
Öffnungen 4 und 5 auf, wobei der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen verbleibende
Steg etwas breiter als die Weite jeder Öffnung ist. Die beiden Reihen Öffnungen
sind versetzt angeordnet, so daß jede Offnung der einen Reihe einem Steg der anderen
Reihe gegenüberliegt, jedoch liegt die obere Kante einer jeden Öffnung 4 in Linie
mit der unteren Kante einer t)ffnung.5, so daß die erzeugten Spektren
paarweise
mit kleinen Zwischenräumen zwischen den Paaren aneinanderliegen. Unter der Reihe
5 ist eine größere zu :) Öffnung 6 vorgesehen, um in der aufzunehmenden Aufzeichnung
die Spitze des Keils erkennbar zu machen. Dies ist wichtig, da die Dicke der durchsetzten
Substanz von dem Abstand zwischen der Spitze des Keils und dem Mittelpunkt der betrachteten
Öffnung abhängig ist.
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7 ist ein Griffloch zum leichten Verschieben der Blende, wenn der
eine oder der andere Satz Öffnungen in Wirkung gebracht wird.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform für die Zwecke der Spektrographie
weist die Blende, mit Ausnahme der großen Öffnung 6 für die Keilspitze, in jeder
Reihe fünfzehn Öffnungen auf, die in Abständen von 1 mm auseinanderliegen und 0,4
mm weit sind. Der Zwischenraum der erhaltenen Spektren würde dann einer Spektrumsbreite
von 0,4 mm an der Blende und einem Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Spektrenpaaren
von 0, 2 mm entsprechen, wenn die beiden Sätze vereinigt sind. In der aufgenommenen
Aufzeichnung kann es zwar leicht vorkommen, daß der Zwischenraum nicht überall genau
proportional ist, jedoch ist dies nicht nachteilig, wenn die Offnungszwischenräume,
wie oben angenommen, gleichmäßig sind.
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Unter Zugrundelegung bestimmter Abmessungen läuft die Schätzung der
Dicke des durchsetzten Materials lediglich auf eine Zählung der Spektren und eine
Schätzung oder Berechnung der Länge hinaus, die von dem kleinen, durch das Loch
6 dargestellten Teil festgelegt ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Blende weist jede Reihe außer
der großen Öffnung 6 für die Spitze des Keils zwanzig Öffnungen auf, deren jede
0,4 mm weit ist, während der Abstandsschritt o, 8 mm beträgt, und dabei verbleibt
kein Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Spektrenpaaren. Mit dieser Anordnung
kann man jede Öffnung eine doppelte Wirkung ausüben lassen, indem man sowohl an
der Unterseite als auch an der Oberseite eines jeden Spektrums eine Übereinstimmung
sucht, wodurch die Anzahl möglicher Ubereinstimmungspunkte mit einer entsprechenden
Vergrößerung der durch ein einzelnes Paar Belichtungen gelieferten Angaben von 15
auf 39 erhöht wird.
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Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung von Blende und Keilzelle in
bezug auf den Spektrographen. 8 ist der Spalt des Spektrographen, g die Blende,
die möglichst dicht an dem Spalt angeordnet ist, so daß sich zwischen den beiden
ein Paar bildenden Spektren eine scharfe Trennlinie ergibt. Die mit Linsenflächen
versehene Keilzelle 10 wiederum liegt möglichst dicht an der Blende 9, und zwar
aus Gründen, die weiter unten erläutert werden. 1 1 ist die Licht-(1uelle.
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Es ist zu ersehen, daß mit der beschriejenen Kombination aus Zelle
und Blende mit Hilfe zweier Belichtungen eine Aufzeichnung erhalten werden kann,
die sonst im allgemeinen ein Dutzend oder mehr Belichtungen erfordern würde, ohne
daß dahei irgendeine Einstellung der Zelle notwendig wäre. Dies bringt nicht nur
eine Zeitersparnis mit sich, was besonders dann wichtig ist, wenn lange Belichtungszeiten
nötig sind, sondern es ist dadurch auch möglich, daß die den verschiedenen Intensitäten
entsprechenden Aufzeichnungen mit der zu untersuchenden Substanz unter genau gleichen
Bedingungen erhalten werden. Dieses Merkmal ist besonders auch dann von Wichtigkeit,
wenn sich die Substanz mit der Zeit oder durch den Einfluß der Strahlung verändert,
wie dies z. B. bei Blutserum der Fall ist. Diese Betrachtungen sind aber ebenfalls
von außerordentlicher Wichtigkeit bei der quantitativen Spektralanalyse, bei der
es praktisch unmöglich ist, aufeinanderfolgende elektrische Entladungen mit genau
gleichen Charakteristiken zu erzeugen. Es ist sogar mit Hilfe einer später zu beschreibenden
besonderen Ausführungsform möglich, die beiden Belichtungen mit entsprechenden Vorteilen
auf eine einzige Belichtung zu beschränken.
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Wenn die oben beschriebene Zelle und Blende in einer Kombination
verwendet werden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, dann ist es vorteilhaft, die
Zelle in einem Träger aus Messing 0. dgl. zu halten, der mit der Blende ein Ganzes
bildet. In der einen Stellung fällt dann das Licht, das in den Spektrographen eintritt,
durch die Zelle und den einen Satz der Blendenöffnungen.
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Wenn die Blende um einige Millimeter verschoben wird, dann tritt
das Licht durch den anderen Satz Öffnungen entweder unmittelbar oder durch die gleiche
Zelle, nachdem sie mit einer nichtabsorbierenden Flüssigkeit angefüllt ist, nach
dem Spalt des Spektrographen. 9 Auf diese Weise wird aufder Platte eine Vielheit
(z.B. I5) von Spektrogrammpaaren erzeugt. Die oberen Teile der aufeinanderfolgenden
Paare sind dadurch in der Intensität abgestuft, daß das Licht verschiedene Dicken
der zu untersuchenden Flüssigkeit durchdrungen hat, während die unteren Teile aller
Paare gleich sind. Die Prüfung der verschiedenen Paare zeigt dann, daß in jedem
Paar, vorausgesetzt, daß die entsprechenden Belichtungen richtig gewählt worden
sind. eine oder
mehrere Stellen auftreten, an denen die Intensitäten
der beiden Spektren gleich sind.
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Sind diese Stellen ermittelt, dann kann der Extinktionskoeffizient
für diese - verschiedenen Wellenlängen durch Berechnungen erhalten werden, die von
den Abmessungen der Zelle und den relativen Belichtungszeiten abhängig sind.
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In gewissen Fallen besteht ein Nachteil dieser Arbeitsweise darin,
daß es notwendig sein kann, die erste Belichtung wesentlich länger als die zweite
zu wählen, so daß, um Ergebnisse mit dem erforderlichen Genauigkeitsgrad zu- erhalten,
die Kenntnis der Schwarzschildkonstanten erforderlich wird, deren Wert sich mit
dem Plattencharakter und anderen Bedingungen zu ändern scheint.
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In solchen Fällen kann die Belichtungszeit für die Vergleichs spektren
gleich der Belichtungszeit für die abgestuften Spektren gemacht werden, indem man
ein Medium von bekannter Absorption zwischenschaltet oder die Lichtquelle weiter
von der Zelle weg bewegt. Da jedoch das letztere Hilfsmittel eine Änderung der Abmessungen
der Linsenfläche der Zelle, die notwendig sind, um paralleles Licht durch die Zelle
zu schicken, zur Folge haben würde, wird d eine Zelle mit parallelen Seiten, auf
die noch. weiter unten eingegangen wird, gewöhnlich vorzuziehen sein, sofern nicht
die wirksame Entfernung der Lichtquelle von der Zelle nur durch eine Vorrichtung,
wie z. B. einen Hilger-Q*uarzkondensor veränderlicher Intensität, vergrößert wird.
Ein anderer Weg besteht in der Bestimmung der Schwarzschildkonstanten für den Plattencharakter
und andere Versuchsbedingungen. Dies kann leicht mit Hilfe der schon beschriebenen
Zelle und Blende erfolgen, indem in der Zelle eine Flüssigkeit verwendet wird, deren
lichtabsorbierende Eigenschaften bekannt sind.
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Eine weitere Fehlerquelle liegt in der Tatsache begründet, daß das
Licht, das durch eine bestimmte Öffnung der Blende hindurchgeht, durch verschiedene
Dicken der Flüssigkeit hindurchgetreten ist. Dies ist schematisch in Fig. 3 gezeigt,
bei der die Verhältnisse verzerrt dargestellt sind, um den Fehler deutlicher hervortreten
zu lassen.
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I I ist eine Lichtquelle von endlicher Ausdehnung a-a', die in üblicher
Weise als Lichtbogen dargestellt ist. Die äußersten Strahlen, die durch eine der
Öffnungen 5 von der Höhe d-d' hindurchgehen, sind mit a-b-c-d bzw. a'-b'-c'-d' bezeichnet.
Es ist zu sehen, daß die Wegabschnitte der verschiedenen, durch die Flüssigkeit
verlaufenden Strahlen in der Länge verschieden sind (b-c und b'-c'), und es kann,
falls es sich um eine Untersuchung handelt, bei der entsprechende Korrekturen vorgenommen
werden müssen, die mittlere Dicke durch mathematische Berechnung ermittelt werden.
Die nachfolgend zu beschreibende abgeänderte Ausführungsform der Zelle verringert
jedoch diese Ungenauigkeit so weit, daß die Notwendigkeit solcher Korrekturen umgangen
wird.
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Diese Ausführungsform besteht im wesentlichen darin, daß die Blende
an eine innere Fläche der Zelle verlegt wird, wie dies in den Fig. 4, 5 und 6 wiedergegeben
ist. Die Zelle 12 ist ähnlich wie die oben beschriebene Zelle aufgebaut, besitzt
jedoch ebene Außenseiten, und -aus diesem Grunde ist eine besondere Sammellinse
13 erforderlich. Die Hälfte der Zelle, in der eine Höhlung vorgesehen ist, weist
einen Überzug aus Platin auf, der mittels kathodischen Niederschlags auf dem die
Wand 14 der Zelle bildenden Boden der Höhlung aufgebracht ist. Ein gezahnter Schirm,
der in Fig. 7 in vergrößertem Maßstab wiedergegeben ist, wird zunächst auf die Fläche
gebracht, um diejenigen Wandteile gegen den Platinniederschlag zu schützen, welche
die Blendenöffnungen darstellen sollen. Die Wand 14 der Zelle erhält dann das Aussehen,
wie es Fig.6 wiedergibt, in der 15 den Platinniederschlag bedeutet und IS und 17
die Zwischenräume darstellen, welche das Äquivalent der beiden Sätze Blendenöffnungen
bilden. Bei dem eingangs genannten Vorgang der Zusammenfügung der Zelle wird der
Platinniederschlag eingebrannt, so daß er einer Zerstörung nicht mehr zugänglich
ist. Es ist durch Versuche festgestellt worden, daß ein auf diese Weise hergestellter
Platinüberzug über das ganze sichtbare und ultraviolette Spektrum bis I&50 A
undurchlässig ist.
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Eine andere mögliche Ausbildung der Zelle besteht darin, daß das
Platingitter auf der schrägen Fläche8 (Fig. 4) niedergeschlagen wird; dann werden
die Vergleichslichtbündel von den so gebildeten Platinbalken derart reflektiert,
daß sie nicht durch die Flüssigkeit hindurchtreten. Durch eine geeignete Anordnung
können die Intensitäten dieser Bündel auf jedes gewünschte Verhältnis eingestellt
werden, so daß die beiden Belichtungen gleichzeitig erfolgen können, ohne daß eine
Verschiebung der Zelle oder eine Ersetzung der Flüssigkeit notwendig wäre. Auf Grund
der Veränderung der Entfernung von dem Spalt und der Veränderung der Reflexionsfähigkeit
des Platins mit der Wellenlänge würden Korrekturen notwendig sein. Eine Ausführungsform
dieser Art ist von besonderem Wert für fortlaufende Untersuchungen, da hierfür die
Korrekturen ein für allemal festgelegt werden können und nicht bei jeder Untersuchung
neu
in Betracht gezogen werden müssen.
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Ein festes Material in Form eines Keils kann in genau derselben Weise
untersucht werden, wie dies oben für Flüssigkeitskeile auseinandergesetzt worden
ist. Ein festes Material liegt jedoch häufig zur Untersuchung in der Gestalt von
Platten mit parallelen Seiten vor, deren Dicke sich in einem Bruchteil eines Millimeters
bis zu mehreren Zentimetern ändern kann. In diesem Fall kann das nachstehend beschriebene
abgeänderte Verfahren benutzt werden, das aber el,ensogut auch auf Flüssigkeiten
anwendbar ist, wenn diese in Zellen mit parallelen Seiten eingeschlossen werden.
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Die zu untersuchende Substanz wird vor einem der Sätze Öffnungen
4 oder 5 angeordnet und durch sie hindurch eine photographische Aufnahme hergestellt,
und zwar unter Verwendung eines sich drehenden logarithmischen Sektors, der sich
gleichfalls zwischen der Lichtquelle und dem Spalt befindet. Der logarithmische
Sektor hat den Zweck, eine Abnahme der Intensität des auf den Spalt gelangenden
Lichts herbeizuführen; dabei stellt die Abnahme eine logarithmische Funktion des
Abstands längs des Spalts von irgendeinem festen Punkt aus dar.
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Hierauf wird eine zweite Aufnahme durch den anderen Satz Öffnungen
mit einer kürzeren Belichtungszeit oder mit einer weiter entfernt angebrachten Lichtquelle
hergestellt.
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Dabei befindet sich jedoch weder der logarithmische Sektor noch das
absorbierende Material in dem Lichtweg. Wenn die Blende z. B. I5 zu :) Öffnungen
in jedem Satz aufweist, so werden auf diese Weise 15 Spektrogramme erhalten, die
unter sich gleich sind und die Vergleichsnormale darstellen. Die anderen 15 Spektrogramme,
die nach den Angaben des vorhergehenden Absatzes aufgenommen worden sind, sind einander
nicht gleich, da die Menge des durch aufeinanderfolgende Öffnungen hindurchtretenden
Lichts wegen der Zwischenschaltung des Sektors und wegen der Absorption der Substanz
abnimmt. Daher kann auf Grund der Daten, die mittels unmittelbarer Messungen längs
des Spalts von dem festen Punkt aus erhalten werden, das Verhältnis zwischen a)
der Intensität des Lichts, das durch die Substanz und den logarithmischen Sektor
an einer unter der Betrachtung stehenden Stelle auf den Spalt fällt, und b) der
ursprünglichen Intensität des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts bestimmt werden.
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Auf genau die gleiche Weise, wie sie vorstehend beschrieben ist,
werden diejenigen Stellen in den verschiedenen Spektrenpaaren ausgesucht, an denen
gleiche Intensität herrscht, und, falls lediglich eine qualitative Absorptionskurve
ohne Berücksichtigung absoluter Angaben gewünscht wird, kann diese unmittelbar aus
den so erhaltenen Ergebnissen aufgezeichnet werden. Wenn andererseits Extinktionskoeffizienten
verlangt werden, dann können diese aus den Belichtungszeiten, der Gleichung des
logarithmischen Sektors und der Dicke des zu untersuchenden Materials berechnet
werden.
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Ein anderes naheliegendes Verfahren würde darin bestehen, den Sektor
bei der einen Aufnahme und das absorbierende Material bei der anderen Aufnahme zu
verwenden.
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Dieses Verfahren ist jedoch nicht so empfehlenswert wie das beschriebene
Verfahren, da bei ihm die gesuchte Übereinstimmung an verschiedenen Teilen der Charakteristikkurve
der photographischen Platte stattfinden würde, während bei dem vorstehend beschriebenen
Verfahren die Übereinstimmung mehr oder weniger an dem gleichen Teil dieser Charakteristikkurve,
auf jeden Fall aber in einem Bereich des Spektren stattfindet, für den sich die
photographische Intensität der Lichtquelle nicht wesentlich ändert.
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Einige weitere Abänderungen der oben beschriebenen Anordnung können
in gewissen Fällen vorteilhafter sein.
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Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen eine dieser abgeänderten Ausführungsformen,
die eine Kombination einer Blende mit einer Vielheit von Öffnungen und d einer Keilzelle
darstellt, die sich von den oben beschriebenen Zellen unterscheidet. Diese Kombination
besteht aus einer Zelle 19, die vorzugsweise aus geschmolzenem Quarz hergestellt
ist und in der Draufsicht die Form eines Rhombus hat.
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Die Zelle weist zwei schräg zur Senkrechten verlaufende Stirnflächen
20 und 2I auf, an denen eine innere Reflexion unter einem Winkel von etwa go0 stattfindet.
Die Keilzelle befindet sich zwischen den beiden die schrägen Flächen aufweisenden
Teilen und ist derart angeordnet, daß das Licht durch die Flüssigkeit in der Zelle
hindurchgeht, nachdem es der einen Reflexion unterworfen worden ist und bevor es
die zweite Reflexion erfährt. In die spitze Kante 22 des Rhombus, die dem Spalt
8 des Spektrographen am nächsten liegt, ist eine Reihe von Einschnitten eingeschliffen
(Fig 8), so daß das Licht, das schließlich an dem Spalt ankommt, dasjenige Licht
ist, das durch die zwischen den Einschnitten stehengebliebenen Zwischenräume hindurchgegangen
ist. Ein massiver Rhombus 23 aus geschmolzenem Quarz (Fig. 9), der etwas kürzer
als die Zelle 19 ist, sonst aber entsprechende Abmessungen besitzt, befindet sich
in einer derartigen Stellung, daß
das an seinen schrägen Flächen
24 und 25 zweimal reflektierte Licht durch die Einschnitte in der Zelle 19 nach
dem Spalt 8 tritt. Wegen der kürzeren Länge des massiven Rhombus 23 liegt seine
Eintrittsfläche in bezug auf die Eintrittsfläche der Zelle 19 versetzt, während
ein Kondensor 26 in einer solchen Lage angebracht ist, daß das Licht von einer Lichtquelle
11 gleichmäßig durch die beiden Eintrittsflächen hindurchgehen muß. In den Weg des
durch den massiven Rhombus 23 hindurchtretenden Lichts kann eine Lichtschwächungsvorrichtung,
wie z. B. ein Sektorverschluß, gebracht werden, um zu erreichen, daß das durch die
Einschnitte in der Zelle 19 fallende Licht um einen geeigneten Betrag in der Intensität
geschwächt wird, oder es kann eine kürzere Belichtungszeit als mit dem durch die
Zelle 19 gehenden Licht verwendet werden.
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Eine andere Anordnung ist in Fig. 10 wiedergegeben. Hier ist die
Zelle durch einen massiven Rhombus 27 ersetzt, der, wie vorher, in einer Kante Einschnitte
aufweist, während zwei Zellen 28 und 29 mit parallelen Flächen vor den betreffenden
Eintrittsflächen der beiden Rhomben 23 und 27 liegen.
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Die Zelle 28 nimmt dann die zu untersuchende Flüssigkeit und die Zelle
29 eine nicht absorbieren, Flüssigkeit auf, während ein logarithmischer Sektor 30
oder eine gleichwertige Vorrichtung zwischen den beiden Rhomben oder in einer anderen
zweckmäßigen Lage angeordnet wird, um die gewünschte Abstufung in den Wiedergaben
hervorzurufen.
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Eine weitere Abänderung besteht darin, die schräge Seite einer der
beschriebenen Zellen mit Stufen zu versehen, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist;
dadurch ergibt sich ein Äquivalent für eine Reihe von Zellen mit parallelen Seiten.
Diese Ausbildung gewährleistet, daß das Licht für jedes Spektrum (bzw. die sonstige
Wiedergabe), das durch die Flüssigkeit hindurch aufgenommen wird, einen ganz bestimmten
Weg in der Flüssigkeit durchlaufen hat, dessen Länge ein für allemal genau bestimmt
sein kann. Bei Anwendung dieser Ausführungsform kann ein Mikrophotometer benutzt
werden, um die Punkte zu bestimmen, an denen eine Übereinstimmung zwischen dem einen
Spektrum und dem anderen Spektrum stattfindet.
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Wenn auch in der Beschreibung größtenteils auf die Bestimmung der
Lichtabsorption in Substanzen Bezug genommen ist, so ist doch ersichtlich, daß mit
geringen Abänderungen in den Anordnungen auch andere Erscheinungen, wie z. B. Rotations
oder Polarisationserscheinungen oder die Verkürzung des Wellenlängenbereiches beim
Durchtritt von X-Strahlen durch eine Bleischicht, quantitativ untersucht werden
können, und es sei hier z. B. nur die quantitative Spektralanalyse erwähnt. Wird
diese Arbeit mit Hilfe des logarithmischen Sektorverschlusses in gewöhnlicher Weise
durchgeführt, dann liegt eine der Hauptschwierigkeiten in der genauen Bestimmung
der Länge der Linien. Durch eine Anordnung jedoch, die das Prinzip der Vergleichung
auf Übereinstimmung verwendet und nachstehend beschrieben wird, wird diese Schwierigkeit
behoben. Die Genauigkeit des Verfahrens ist nicht mit der Bestimmung erschöpft,
welches der Spektren (bzw. welche der anderen Wiedergaben) dem Vergleichsnormal
am nächsten kommt, sondern es kann auch noch die Abweichung zweier benachbarter
Spektren von dem Vergleichsnormal geschätzt werden, wodurch eine gewisse Interpolation
erzielt wird.
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Eine Aufgabe, die z. B. häufig in der Metallurgie vorliegt, ist die,
schnell den Betrag einer oder mehrere geringer Beimischungen einer Legierung, z.
B. Mangan in Stahl, festzustellen. Die Erfindung kann zur Lösung dieser Aufgabe
in folgender Weise angewendet werden: In gleicher Entfernung von dem Spalt werden
zwei Funkenstrecken angeordnet; dabei bestehen die Elektroden der einen Funkenstrecke
aus einer Legierung mit einem bekannten Prozentsatz an Mangan, der als normal angesehen
wird, aber etwa das Doppelte von dem Betrag ausmacht, der als zulässiges Maximum
des gesuchten Mangans betrachtet wird, während die Elektroden der anderen Funkenstrecke
irgendeinen anderen bekannten, aber geringeren Prozentsatz innerhalb des interessierenden
Bereichs enthalten.
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Diese als Lichtquellen dienenden Funkenstrecken sind auf einem Schlitten
so angeordnet, daß jede in eine beliebige Stellung gebracht werden kann. Die Funkenstrecken
sind miteinander in Reihe geschaltet. Die mit zwei Reihen Öffnungen 4 und d 5 versehene
Blende 9 wird wieder dicht an dem Spalt 8 angeordnet.
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Dicht an der Blende wird d in üblicher Weise ein logarithmischer
Sektor aufgestellt, der venvendet wird, wenn eine photographische Aufnahme mit der
in Stellung gebrachten ersten Funkenstrecke hergestellt wird.
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Darauf wird eine Aufnahme mit der in Stellung gebrachten zweiten
Funkenstrecke gemacht, wobei jedoch der logarithmische Sektor entfernt worden ist.
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Der Vorgang wird dann mit Legierungen mit anderen Prozentsätzen an
Stelle der zweiten Funkenstrecke wiederholt. Es werden so Daten verhalten, aus denen
eine graphische
Darstellung wiedergelegt werden kann, welche die
Rangstufen der Spektrenpaare und durch Schätzung den Bruchteil einer Rangstufe verbindet,
an denen eine Übereinstimmung zwischen der ausgewählten Linie der gesuchten Substanz
und dem Prozentsatz dieser vorhandenen Substanz gefunden worden ist.
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Diese graphische Darstellung kann dann dazu benutzt werden, mit Hilfe
eines ähnlichen Verfahrens den Betrag des in einer unbekannten Probe vorhandenen
Bestandtei ls zu bestimmen, wobei diese Probe wieder an die Stelle der zweiten Funkenstrecke
tritt.
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Wird bei dieser Anordnung ein massiver Rhombus ähnlich dem Rhombus
27 der Fig. 10 verwendet, dessen Kante mit Einschnitten versehen ist, dann können
die beiden photographischen Aufnahmen gleichzeitig bergestellt werden. Das Licht
der einen Funkenstrecke wird durch die zweifache Reflexion in dem massiven Rhombus
in die genaue Lage in bezug auf den Spalt 8 gebracht, nachdem die andere Funkenstrecke
bereits genau eingestelltxist, so daß ihr Licht durch die in dem Rhombus vorgesehenen
Einschnitte nach dem Spalt 8 tritt, während ein logarithmischer Sektor, ähnlich
dem Sektor 30 der Fig. 10, in den Weg des Lichts der einen Funkenstrecke gebracht
wird. Die beiden photographischen Aufnahmen werden auf diese Weise gleichzeitig
hergestellt, wodurch die Idrei Vorteile erzielt werden, daß a) die auf Stromschwankungen
zurückzuführenden Schwankungen in der Intensität der Spektrallinien die beiden Spektren
eines Paares in gleicher Weise beeinflussen und somit keinen Fehler beim Vergleichen.
der Spektren hervorrufen, b) eine Zeitersparnis erzielt wird und c) der logarithmische
Sektor immer in seiner Stellung verbleiben kann und nicht zwischen jedem Paar Belichtungen
entfernt oder verschoben zu wenden braucht.
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Wenn es sich darum handelt, das Verfahren sehr oft wiederholen zu
müssen, dann kann mit Vorteil eine Doppelanordnung verwendet werden, wie sie in
Fig. I2 dargestellt ist. Diese besteht aus zwei Spalten 31 und 32, die sich in einer
solchen festen Entfernung voneinander befinden, daß eine geeignete Linie der gesuchten
Beimischung neben einer geeigneten Linie der Hauptsubstanz liegt, und dabei kommt
nur eine einzige Lichtquelle 11 zur Anwendung.
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Zunächst wird der Spalt 3I zusammen mit dem logarithmischen Sektor
in Wirkung gebracht, so daß eine photographische Aufnahme von der Linie der Hauptsubstanz
hergestellt werden kann, und darauf wird der Spalt 32 ohne Sektor in Wirkung gebracht,
um eine photographische Aufnahme von der Linie des gesuchten Bestandteils zu machen.