DE69203195T2 - Vorrichtung zur Spektralphotometrie mit Spektralbandfilterung. - Google Patents
Vorrichtung zur Spektralphotometrie mit Spektralbandfilterung.Info
- Publication number
- DE69203195T2 DE69203195T2 DE69203195T DE69203195T DE69203195T2 DE 69203195 T2 DE69203195 T2 DE 69203195T2 DE 69203195 T DE69203195 T DE 69203195T DE 69203195 T DE69203195 T DE 69203195T DE 69203195 T2 DE69203195 T2 DE 69203195T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spectral band
- devices
- filtering
- spectral
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims description 56
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims description 49
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 title claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 33
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 31
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 18
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 7
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 6
- 101100255666 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) RTR2 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 4
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 8
- 101001001462 Homo sapiens Importin subunit alpha-5 Proteins 0.000 description 3
- 101000848490 Homo sapiens Putative RNA polymerase II subunit B1 CTD phosphatase RPAP2 Proteins 0.000 description 3
- 102100036186 Importin subunit alpha-5 Human genes 0.000 description 3
- 102100034621 Putative RNA polymerase II subunit B1 CTD phosphatase RPAP2 Human genes 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 102100035692 Importin subunit alpha-1 Human genes 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 108010011989 karyopherin alpha 2 Proteins 0.000 description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/021—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or particular reflectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0229—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0262—Constructional arrangements for removing stray light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/005—Diaphragms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
- G01J2003/1814—Double monochromator
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/064—Stray light conditioning
- G01N2201/0642—Light traps; baffles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf die Spektralphotometrie mit Spektralbandfilterung.
- Sie findet Anwendung bei der spektrochemischen Analyse durch Emission, Lumineszenz, Phosphoreszenz, Fluoreszenz, Smekal- Raman-Effekt, usw..
- Man kennt schon Spektrometrie-Vorrichtungen mit Spektralbandfilterung (FR-A-2 553 410).
- Generell umfassen derartige Vorrichtungen:
- - Einrichtungen zum Erzeugen einer elektromagnetischen Erregerspannung mit einer festgelegten Wellenlänge;
- - eine zu analysierende Probe;
- - einen Eingang für ein charakteristisches elektromagnetisches Analyse-Strahlenbündel der besagten Probe; und
- - geeignete optische Einrichtungen, um die elektromagnetische Erregerstrahlung auf die Probe zu lenken und das resultierende, von der so erregten Probe ausgehende und auf ein gewähltes Spektralband begrenzte Analyse-Strahlenbündel zu empfangen.
- Es gibt zahlreiche optische Filterungseinrichtungen für das Filtern eines schmalen Bandes oder Linie.
- Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, bei der Art der Benutzung solcher Filterungseinrichtungen Neuerungen einzuführen hinsichtlich einer Verbesserung ihrer Filterungseigenschaften in einer Spektrometrie-Vorrichtung.
- Ein erstes Ziel der Erfindung ist es also, optische Filterungseinrichtungen zu verwirklichen, die simultan das Zurückwerfen bzw. die Selektion eines schmalen Spektralbandes und die Einspeisung - in umgekehrter Richtung - einer Strahlung mit einer auf eben dieses Spektralband zentrierten Wellenlänge gewährleisten.
- Ein zweites Ziel der Erfindung ist die Verwirklichung von Filterungseinrichtungen, die in der Nähe der zu filternden Wellenlänge einen sehr steilen Dämpfungsabfall aufweisen.
- Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, Filterungseinrichtungen zu liefern, die herausnehmbar bzw. beweglich sind und verstellbar um jede beliebige zu filternde Wellenlänge herum.
- Die Erfindung betrifft eine Zerstreuungsspektrometrie- Vorrichtung bekannter Bauart.
- Einer allgemeinen Definition der Erfindung gemäß sind die optischen Einrichtungen angeordnet entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
- Eine solche Struktur ist äußerst interessant.
- Sie ist tatsächlich sehr vorteilhaft z.B. wenn die benutzte Lichtquelle nicht nur eine nützliche Strahlung aussendet, sondern auch andere Strahlungen mit Wellenlängen, die sich unterscheiden von der nützlichen Strahlung und die unerwünscht sind. Dies ist vor allem der Fall bei Diodenlasern, die unterschiedliche Wellenformen emittieren, bei Farbstofflasern oder auch bei Lasern, die zugleich intensive stimulierte Strahlungen emittieren und nichtstimulierte Linien, hervorgerufen durch Plasma oder durch Anregungsquellen.
- Eine derartige Struktur hat auch den Vorteil, die üblicherweise in einer Spektrometrievorrichtung verwendeten optischen Elemente zu beseitigen, z.B. die Dichroid- Strahlteilerplatten. Sie ist außerdem einfach auszuführen.
- In der Praxis filtern die Filterungseinrichtungen durch Reflexion, durch Transmission oder durch Refraktion.
- Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor und aus den beigefügten Zeichnungen:
- - die Figur 1 stellt die Spektralempfindlichkeit eines idealen Filters des Typs Bandsperrfilter dar;
- - die Figur 2 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Transmissionslichtfalle;
- - die Figur 3 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Reflexionslichtfalle;
- - die Figur 4 ist eine Ansicht der erfindungsgemäßen Lichtfalle entsprechend dem Schnitt WW' der Figur 3;
- - die Figur 5 ist eine schematische Ansicht einer Zerstreuungsspektrometrieanlage, bei der eine Transmissions- Lichtfalle erfindungsgemäß zugleich der Einspeisung der Erregerlinie und der Selektion von dieser dient;
- - die Figuren 6A, 6B, 6C und 6D stellen schematisch eine Spektrometrieanlage dar, die ausgerüstete ist mit erfindungsgemäßen nichtzerstreuenden Filterungseinrichtungen;
- - die Figur 7 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Dreifachreflexionslichtfalle; und
- - die Figur 8 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Doppel-Refraktionslichtfalle.
- Die Zeichnungen umfassen im wesentlichen Elemente von bestimmtem Charakter. Als solche sind sie integrierender Bestandteil der Beschreibung und können nicht nur dazu dienen, die detaillierte Beschreibung besser zu verstehen, sondern ggf. auch zur Definition der Erfindung beitragen.
- In Figur 1 ist eine Kurve dargestellt, die die Spektralempfindlichkeit eines idealen optischen Filters des Typs Bandsperrfilter oder Bandselektionsfilter zeigt.
- Auf der Ordinatenachse ist die Transmittanz T des Filters dargestellt, und auf der Abszissenachse ist die Frequenz oder die Wellenlänge λ der zu filternden elektromagnetischen Strahlung dargestellt.
- Die Spektralempfindlichkeit eines idealen Bandsperr- oder Bandselektionsfilters weist eine rechteckige Form auf. Er läßt mit einem maximalen Transmissionswert die Strahlungen mit einer Wellenlänge kleiner als eine Wellenlänge λ1 und größer als eine Wellenlänge λ2 durch und eliminiert mit einem Transmissionswert Null die Strahlungen mit einer Wellenlänge enthalten zwischen λ1 und λ2, d.h. die um die Bandmittenfrequenz λ0 herum zentrierten.
- In der Praxis hat das eliminierte oder selektionierte Spektralband BZ eine der Differenz λ1-λ2 proportionale Breite l. Der Rest des Spektrums bildet das Durchlaßband FZ.
- Erfindungsgemäß filtern die Filterungseinrichtungen durch Transmission.
- Zum Beispiel (Figur 2) wird die Transmissionslichtfalle gebildet durch einen lichtdurchlässigen Spalt T1 - zwischen zwei Lippen - mit einer festgelegten Breite lT1, der ein Spektralband BZ durchläßt, das eine festgelegter Breite hat und zentriert ist auf eine Frequenz, gewählt entsprechend der Wellenlänge der einzufangenden elektromagnetischen Strahlung λ0.
- Der Raum oder Zwischenraum T1 ist enthalten zwischen reflektierenden Flächen T2 und T3, geeignet das zerstreute Spektralbild FZ zu reflektieren, ohne das zum Zwecke einer späteren Analyse eingefangene Spektralband BZ.
- In der Praxis haben die zweiten und dritten reflektierenden Flächen T2 und T3 geradlinig oder gekrümmt abgefaste Ränder, was ermöglicht, einen Schlitz mit festgelegter Breite zu definieren, entsprechend der Breite lT1 der ersten transparenten Fläche T1.
- Der Abstand zwischen den Flächen T1 und T2 ermöglicht, das Band lT1 zu variieren.
- Erfindungsgemäß können die Filterungseinrichtungen auch mittels Reflexion filtern
- In diesem Fall (Figur 3) umfaßt die Lichtfalle eine erste reflektierende Fläche RTR1 von festgelegter Breite R, die das Spektralband BZ einer Spektralbreite reflektiert, die festgelegt ist und zentriert auf die genannte gewählte Frequenz, die der Wellenlänge der einzufangenden elektromagnetischen Strahlung entspricht.
- Die erste reflektierende Fläche RTR1 ist eingefügt zwischen eine zweite RTR2 und eine dritte RTR3 transparente Fläche, um das zerstreute Spektralbild FZ ohne besagtes, derart eingefangenes Spektralband BZ durchzulassen.
- Vorteilhafterweise sind die transparenten Flächen RTR2 und RTR3 verkleidet mit einer antireflektierenden multidielektrischen Schicht, auf beiden Seiten.
- Die Flächen RTR1, RTR2 und RTR3 sind realisiert auf einer Platte L aus tranparentem optischem Material, auf dem die genannten Flächen abgegrenzt sind.
- Es wurde festgestellt, daß, um eine Stördiffusion zu vermeiden, die Platte L (Figur 4) um einen Winkel Z geneigt sein muß in bezug auf die optische Achse, damit die Reflexion des Spektralbandes BZ nicht zurückfällt auf die vorhergehende Zerstreuungsstufe, hier R1.
- Der Anmelder hat überraschenderweise festgestellt, daß die Transmissions- oder Reflexionslichtfalle, wie beschrieben in bezug auf die Figuren 2 bis 4, nicht nur der Selektion eines auf λ0 zentrierten Spektralbandes der Breite l dient, sondern auch der Einspeisung desselben Spektralbandes BZ in umgekehrter Richtung in eine Zerstreuungsspektrometrievorrichtung einerseits oder der simultanen Gewährleistung der beiden Rollen andererseits.
- Die Reflexions- oder Transmissionslichtfalle wird dann ein Filter mit wenigstens zwei Wegen bzw. Kanälen, gekennzeichnet durch komplimentäre Frequenzgänge.
- Ein derartiges Filter mit wenigstens zwei Kanälen findet eine bevorzugte aber nicht darauf beschränkte Anwendung in Smekal-Raman- oder Fluoreszenz-Zerstreuungsspektrometrieanlagen.
- In Figur 5 ist schematisch ein Premonochromator des subtraktiven Typs dargestellt, ausgestattet mit einer erfindungsgemäßen Transmissionslichtfalle, die in der ersten Stufe die Einspeisung der Erregerstrahlung mit λ0 verwirklicht und die Selektion dieser Erregerstrahlung in der zweiten, zerstreuenden Stufe.
- Eine monochromatische Lichtquelle LS erzeugt eine Erregerstrahlung EX der Wellenlänge λ0.
- Vorteilhafterweise läßt eine Transmissionslichtfalle PG10, identisch mit der in bezug auf die Figur 2 beschriebenen, diese Erregerstrahlung EX mit λ0 zu einer ersten Zerstreuungsstufe R10 durch.
- Genauer: optischen Einrichtungen LO fokussieren die Erregerstrahlung EX mit λ0 auf die Transmissionsfläche T10 der Transmissionslichtfalle PG10. Die optischen Einrichtungen LO bestehen hier aus einem Strahlenbündel-Expander bzw. -Dehner, der den Öffnungswinkel des Bündels EX anpaßt, um eine optimale räumliche Auflösung in Möhe der zu analysierenden Probe EC zu gewährleisten.
- In der Praxis umfaßt die erste Zerstreuungsstufe die zu analysierende Probe EC, eine Linse wie z.B. ein Mikroskopobjektiv L1, einen Eintrittsschlitz FE für die zu analysierende elektromagnetische Strahlung ON, einen Kollimatorspiegel M10, ein Zerstreuungsgitter R10 und einen Spiegel M20, der auf den die Lichtfalle PG10 bildenden Einrichtungen ein Spektralstreubild bildet.
- In der Hinwärtsrichtung der optischen Bahn durchquert die λ0 Erregerstrahlung EX also die Transmissionsfläche T10, um durch die erste Zerstreuungsstufe zur Probe EC geleitet zu werden, über die aufeinanderfolgenden optischen Elemente M20, R10, M10, FE, L1.
- Der Anmelder hat überraschenderweise festgestellt, daß diese Vorrichtung außerdem einen Monochromator bildet, der auch eine Filtrierung der Erregerstrahlung durchführt durch Eliminieren der Komponenten, die sich außerhalb des Spektraldurchlaßbands BZ befinden (was z.B. eine Anwendung findet bei der Eliminierung der Linien des durch einen Gaslaser emittierten Plasmas oder der Seitenwellenformen eines Diodenlasers).
- Bei der Rückwärtsrichtung der optischen Bahn wird das polychromatische Licht, das das Bündel ON bildet und aus der Beleuchtung der Probe EC durch die λ0-Erregerstrahlung EX resultiert, zur Lichtfalle PG10 geleitet über die aufeinanderfolgenden optischen Elemente L1, FE, M10, R10 und M20, um gefiltert zu werden.
- Genauer: der das Durchlaßband FZ bildende Spektralbereich des zerstreuten Spektralbildes wird durch die reflektierenden Flächen T20 und T30 der Lichtfalle PG10 auf den Spiegel M30 reflektiert, während das auf λ0 zentrierte Spektralband BZ durch die Transmissionsfläche T10 zurückgeworfen wird zu der Quelle LS.
- Der das Durchlaßband FZ bildende Spektralbereich, also ohne das Spektralband BZ, wird schließlich über ein Zerstreuungsgitter R20, einen Spiegel M40 und einen Austrittsschlitz FS zu einem Analysespektrographen geleitet.
- Um die Selektion der Diffusion der λ0-Erregerstrahlung durch optische Elemente der ersten Zerstreuungsstufe zu verbessern, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Vielzahl von Lichtfallen wie beschrieben mit Bezug auf die Figur 5 in Serie anzuordnen.
- In der Praxis ist die Spektralempfindlichkeit der verschiedenen derart in Serie angeordneten Lichtfallen auf λ0 zentriert.
- Als Variante ist es erfindungsgemäß möglich, eine Vielzahl Lichtfallen mit unterschiedlichen und nichtkomplementären Spektralempfindlichkeiten in Serie anzuordnen, zentriert jeweils auf λa, λb, λc, ...
- Mit dieser Variante ist es somit möglich, entweder das Einspeisen oder das Selektionieren von mehreren Erregerlinien unterschiedlicher Wellenlänge zu realisieren, oder die Intensitätsmessung von mehreren in dem Spektrum gewählten Linien.
- Eine solche Struktur findet Anwendung bei der Wärmebehandlung, der photochemischen Behandlung, dem Tempern oder der Ablation durch Laser.
- Bei einer anderen Variante ist es erfindungsgemäß möglich, mehrere Transmissions-, Reflexions-, Refraktionslichtfallen anzuordnen, von denen jede ermöglicht, mehrere schmale Bänder zu filtern, zentriert auf unterschiedliche Wellenlängen.
- Filterungseinrichtungen, die erfindungsgemäß das Einspeisen eines ersten Spektralbandes in einer ersten optischen Richtung gewährleisten und die Selektion dieses ersten Spektralbandes in einer zweiten optischen Richtung, der ersten entgegengesetzt, können in anderen Anordnungen als der mit Bezug auf die Figur 5 beschriebenen verwendet werden.
- Zum Beispiel hat man in Figur 6A wesentliche Elemente einer spektrometrischen Filterungsvorrichtung ohne Zerstreuungsstufe dargestellt.
- Dort findet man Einrichtungen LS zum Erzeugen einer elektromagnetischen Erregerstrahlung EX der festgelegten Wellenlänge λ0 entsprechend einer Erregerachse AEX, die zu analysierende Probe EC und den Eingang FE für das für die Probe charakteristische elektromagnetische Analyse-Strahlungsbündel ON entsprechend einer Analyse-Achse AON.
- Vorteilhafterweise ist ein Strahlenbündel-Expander LO, eine divergierende Linse und eine konvergierende Linse umfassend, angeordnet am Ausgang der Erzeugungseinrichtungen LS, um den Öffnungswinkel des Bündels EX anzupassen hinsichtlich einer optimalen räumlichen Auflösung in Höhe der zu analysierenden Probe EC.
- Erfindungsgemäß sind die Filterungseinrichtungen FIT in bezug auf die Erzeugungseinrichtungen LS einer festgelegten geometrischen Relation entsprechend angeordnet.
- In der Praxis schneiden sich die Achse des Analysebündels AON und die Achse des Erregerbündels AEX in einem festgelegten Schnittpunkt PIN, während besagte Filterungseinrichtungen FIT in Höhe dieses Schnittpunkts PIN angeordnet sind.
- Anders ausgedrückt bilden die Achse des Analysebündels und die Achse des Erregerbündels einen Winkel AGL.
- Eine Linse wie etwa ein Mikroskopobjektiv L1, ein Eingangsschlitz FE, der die zu analysierende elektromagnetische Strahlung ON empfängt, und eine Linse LL0 sind auf der der Analyseachse AON entsprechenden optischen Achse angeordnet, in Figur 6A rechts von den Filterungseinrichtungen FIT.
- Außerdem sind eine Linse LL1, konjugiert mit einer Linse LL0, und ein Ausgangsschlitz FS angeordnet entsprechend der Analyseachse AON, in Figur 6A links von den Filterungseinrichtungen FIT.
- Erfindungsgemäß filtern die Filterungseinrichtungen FIT die elektromagnetische Erregerstrahlung EX in einer ersten Richtung, von den Erzeugungseinrichtungen LS zu der Probe EC. Dabei lassen sie ein zweites Spektralband BZ mit der festgelegten Spektralbreit l und zentriert auf eine Frequenz entsprechend der Wellenlänge der Erregerspannung λ0 passieren und halten das zum zweiten Spektralband BZ komplementäre erste Spektralband FZ auf (Figur 6B).
- Daraus resultiert, daß das aus der Bestrahlung der Probe EC durch die Erregerlinse EX resultierende Analysebündel ON, dessen unerwünschte Linien somit herausgefiltert werden, nun ein Spektrum besitzt (Figur 6C), das Informationen enthält, die charakteristisch sind für die zu analysierende Probe CEC und die derart gefilterte Erregerlinie EX.
- Im wesentlichen simultan zu dieser ersten Filterungsoperation filtern die Filterungseinrichtungen FIT außerdem die elektromagnetische Analysestrahlung ON in einer zweiten Richtung, umgekehrt zur ersten Richtung, indem sie das erste Spektralband FZ durchlassen (d.h. die Information CEC) und dabei das zweite Spektralband BZ anhalten (d.h. die Erregerlinie EX) (Figur 6D).
- Wie vorher erwähnt, ermöglicht eine solche Anordnung folglich, die elektromagnetische Erregerstrahlung EX in die optischen Einrichtungen entsprechend einer optischen Bahn einzuspeisen, die zusammenfällt mit der der Analyse ON, in umgekehrter Richtung und mit demselben Strahlenbündel-Öffnungswinkel.
- In der praxis ist die Bauart der Filterungseinrichtungen FIT holographisch, wie z.B. die von der Firma KAISER OPTICAL SYSTEM (USA) verkauften, opto-akustisch, interferometrisch, wie z.B. die des Typs FABRY PEROT, oder eine Kombination der genannten Typen.
- In der Figur 7 ist eine Dreifach-Reflexionslichtfalle dargestellt.
- Man findet dort das Zerstreuungsgitter R1 wieder, das ein zerstreutes Spektralbild liefert, übertragen durch den Spiegel M2 auf die Brennebene PF1.
- Die Dreifach-Reflexionslichtfalle umfaßt drei reflektierende Masken RCH1, RCH2 und RCH3, beabstandet voneinander durch zwei transparente Flächen ST1, ST2.
- Die Masken RCH1, RCH2 und RCH3 bilden vier Filterungskanäle für drei unterschiedliche Wellenlängen λa, λb, λc.
- Der erste Filterungskanal V1 wird realisiert durch die reflektierende Maske RCH3, die die λa-Strahlungen reflektiert.
- Der zweite Filterungskanal V2 wird realisiert durch die reflektierende Maske RCH2, die die λb-Strahlungen reflektiert.
- Der dritte Filterungskanal V3 wird realisiert durch die transparenten Flächen ST1 und ST2, die die Stahlungen durchlassen, die sich unterscheiden von λa, λb und λc.
- Der vierte Filterungskanal V4 wird realisiert durch die reflektierende Maske RCH4, die die λc-Strahlungen reflektiert.
- In Figur 8 ist eine doppelte Refraktionslichtfalle dargestellt.
- Man findet dort das Zerstreuungsgitter R1 wieder, das ein zerstreutes Spektralbild liefert, übertragen durch den Spiegel M2 auf die Brennebene PF1.
- Die Doppelreflexionslichtfalle umfaßt zwei Ablenkungsprismen PD1 und PD2, voneinander beabstandet durch eine transparente Fläche TST.
- Die Ablenkungsprismen PD1 und PD2 bilden drei Filterungskanäle.
- Der erste Filterungskanal V1 wird realisiert durch das Ablenkungsprisma PD1, das die λa-Strahlung ablenkt.
- Der zweite Filterungskanal V2 wird realisiert durch das Ablenkungsprisma PD2, das die λb-Strahlung ablenkt.
- Der dritte Filterungskanal V3 wird realisiert durch die transparente Fläche TST, die die Strahlungen durchläßt, die sich von λa und λb unterscheiden.
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Spektralphotometrie, umfassend:
- Einrichtungen (LS) zum Erzeugen einer elektromagnetischen
Erregerspannung (EX) mit einer festgelegten Wellenlänge (λ0);
- eine zu analysierende Probe (EC);
- einen Eingang (FE) für ein für die genannte Probe
kennzeichnendes elektromagnetisches Analyse-Strahlungsbündel (ON);
- geeignete optische Einrichtungen, um die elektromagnetische
Erregerstrahlung (EX) auf die Probe zu leiten; um das von der so
erregten Probe kommende Analysebündel ON zu ermpfangen, begrenzt
auf ein erstes gewähltes Spektralband (FZ),
dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen
Filterungseinrichtungen umfassen, die in bezug auf die
Erzeugungseinrichtungen (LS) einer festgelegten geometrischen
Relation entsprechend angeordnet sind,
dadurch, daß die genannten Filterungseinrichtungen die
elektromagnetische Erregerspannung (EX) in einer ersten, von den
Erzeugungseinrichtungen (LS) zu der Probe (EC) verlaufenden
Richtung filtern und dabei ein zweites Spektralband (BZ) von
festgelegter Spektralbreite (l) und zentriert auf eine
entsprechend der Wellenlänge der Erregerstrahlung (λ0) gewählte
Frequenz durchlassen und das erste Spektralband FZ, komplementär
zum zweiten Spektralband (BZ), anhalten,
während im wesentlichen simultan zu dieser ersten
Filterungsoperation die genannten Filterungseinrichtungen außerdem
die elektromagnetische Analysestrahlung (ON) filtern in einer
zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung und dabei
das erste Spektralband (FZ) durchlassen und das zweite
Spektralband (BZ) anhalten, was ermöglicht, in die optischen
Einrichtungen die elektromagnetische Erregerstrahlung (EX)
einzuspeisen entsprechend einer optischen Bahn, die zusammenfällt
mit der der Analyse (ON), in umgekehrter Richtung und mit
demselben Strahlenbündel-Öffnungswinkel.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
optischen Einrichtungen zusammen umfassen:
- wenigstens eine Zerstreuungsstufe (R10);
- geeignete Transfereinrichtungen (M10, M20), um das durch die
Zerstreuungsstufe (R10) zertreute Spektralbild in einer durch
die genannte gewählte Frequenz (λ0) festgelegten Brennebene zu
bilden;
während die Filterungseinrichtungen in Höhe der genannten
Brennebene angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Achse des Analysebündels (ON) und die Achse des Erregerbündels
(EX) sich schneiden in einem festgelegten Schnittpunkt, während
die genannten Filterungseinrichtungen in Höhe des besagten
Schnittpunkts angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Filterungseinrichtungen eine holographische, opto-akustische,
interferometrische Bauart aufweisen, oder eine Kombination der
genannten Bauarten.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Filterungseinrichtungen herausnehmbar bzw.
beweglich sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Filterungseinrichtungen beweglich sind in einem
dreidimensionalen Bezugssystem.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Filterungseinrichtungen durch Transmission
filtern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Transmissions-Filterungseinrichtungen eine erste transparente
Fläche (T10) von festgelegter Breite umfassen, die in den
genannten ersten und zweiten optischen Richtungen das zweite
Spektralband (BZ) von festgelegter Spektralbreite (l) und
zentriert auf eine entsprechend der Erregerwellenlänge gewählte
Frequenz (λ0) durchlassen, wobei die erste Fläche (T1) eingefügt
ist zwischen eine zweite und eine dritte reflektierende Fläche
(T20 und T30), die das erste, zum zweiten Spektralband (BZ)
komplementäre Spektralband (FZ) entsprechend den genannten ersten
und zweiten optischen Richtungen reflektiert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite und die dritte reflektierende Fläche (T20 und T30)
geradlinig oder gekrümmt angeschrägte Ränder aufweisen, was
ermöglicht, einen Schlitz von festgelegter Breite zu definieren,
entsprechend der Breite der ersten transparenten Fläche.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Filterungseinrichtungen durch Reflexion
filtern.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reflexionsfilterungseinrichtungen eine erste reflektierende Fläche
(RTR1) von festgelegter Breite aufweisen, die entsprechend der
genannten ersten und zweiten Richtungen das zweite Spektralband
(BZ) reflektieren, festgelegt und zentriert auf besagte gewählte
Frequenz entsprechend der Wellenlänge der elektromagnetischen
Erregerstrahlung (λ0), wobei besagte reflektierende erste Fläche
(RTR1) eingefügt ist zwischen eine zweite und eine dritte
transparente Fläche (RTR2 und RTR3), um das erste, zum zweiten
Spektralband (BZ) komplementäre Spektralband (FZ) entsprechend den
ersten und zweiten optischen Richtungen durchzulassen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen eine Vielzahl
Filterungseinrichtungen in Serie umfassen, deren
Spektralempfindlichkeiten zentriert sind auf eine gewählte
Wellenlänge (λ0).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die optischen Einrichtungen eine Vielzahl
Filterungseinrichtungen in Serie umfassen, deren
Spektralempfindlichkeiten jeweils zentriert sind auf unterschiedliche
Wellenlängen (λa, λb, λc).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR919112061A FR2681941B1 (fr) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | Dispositif de spectrometrie dispersive a filtrage de bande spectrale. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69203195D1 DE69203195D1 (de) | 1995-08-03 |
DE69203195T2 true DE69203195T2 (de) | 1996-02-01 |
DE69203195T3 DE69203195T3 (de) | 1999-12-23 |
Family
ID=9417469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69203195T Expired - Lifetime DE69203195T3 (de) | 1991-10-01 | 1992-09-30 | Vorrichtung zur Spektralphotometrie mit Spektralbandfilterung. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5424825A (de) |
EP (1) | EP0535753B2 (de) |
DE (1) | DE69203195T3 (de) |
FR (1) | FR2681941B1 (de) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4330347C2 (de) * | 1993-09-08 | 1998-04-09 | Leica Lasertechnik | Verwendung einer Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls |
US5886784A (en) * | 1993-09-08 | 1999-03-23 | Leica Lasertechink Gmbh | Device for the selection and detection of at least two spectral regions in a beam of light |
FR2726365B1 (fr) * | 1994-10-28 | 1996-12-13 | Dilor | Dispositif d'analyse spectrale a filtrages complementaires combines, en particulier de spectrometrie raman |
GB2295244A (en) * | 1994-11-17 | 1996-05-22 | Ford Motor Co | Optical relay having at least two mirrors for a spectrometer |
GB9426242D0 (en) * | 1994-12-24 | 1995-02-22 | Renishaw Plc | Laser diode for raman spectroscopy |
DE19545178B4 (de) * | 1995-12-04 | 2008-04-10 | Berthold Gmbh & Co. Kg | Spektrometervorrichtung |
US6260763B1 (en) * | 1996-02-06 | 2001-07-17 | Psc Scanning, Inc. | Integral illumination source/collection lens assembly for data reading system |
US6028667A (en) * | 1996-05-13 | 2000-02-22 | Process Instruments, Inc. | Compact and robust spectrograph |
US6100975A (en) * | 1996-05-13 | 2000-08-08 | Process Instruments, Inc. | Raman spectroscopy apparatus and method using external cavity laser for continuous chemical analysis of sample streams |
US6038363A (en) * | 1996-08-30 | 2000-03-14 | Kaiser Optical Systems | Fiber-optic spectroscopic probe with reduced background luminescence |
US5710626A (en) * | 1996-11-15 | 1998-01-20 | Westinghouse Savannah River Company | Rugged fiber optic probe for raman measurement |
FR2762685B1 (fr) * | 1997-04-24 | 1999-07-16 | Dilor | Procede et dispositif d'optimisation de la position et de la largeur de la bande de coupure d'un dispositif de filtrage optique |
GB9819006D0 (en) * | 1998-09-02 | 1998-10-21 | Renishaw Plc | Optical filter |
DE10205142B4 (de) * | 2002-02-07 | 2004-01-15 | Gesellschaft zur Förderung angewandter Optik, Optoelektronik, Quantenelektronik und Spektroskopie e.V. | Anordnung und Verfahren zur Wellenlängenkalibration bei einem Echelle-Spektrometer |
FR2841647B1 (fr) * | 2002-06-28 | 2005-07-29 | Jobin Yvon Sa | Appareil de spectrometrie raman |
WO2007028402A1 (de) * | 2005-09-06 | 2007-03-15 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Strahlfangvorrichtung für eine bearbeitungsmaschine |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3554647A (en) * | 1968-12-27 | 1971-01-12 | Nasa | Spectroscope equipment using a slender cylindrical reflector as a substitute for a slit |
US3907430A (en) * | 1973-08-13 | 1975-09-23 | Northrop Corp | Optical bandpass filter |
US3865490A (en) * | 1973-08-29 | 1975-02-11 | Mc Donnell Douglas Corp | Filter spectrograph |
US4025196A (en) * | 1974-07-29 | 1977-05-24 | Varian Associates | Asymmetric double pass grating monochromator |
US4235518A (en) * | 1978-10-04 | 1980-11-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High efficiency laser spectrum conditioner |
JPS5910834A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-20 | Hitachi Ltd | レ−ザ・ラマン・マイクロプロ−ブ |
CA1229897A (en) * | 1984-12-03 | 1987-12-01 | Gilbert M. Levy | Optics system for emission spectrometer |
-
1991
- 1991-10-01 FR FR919112061A patent/FR2681941B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-09-30 US US07/953,887 patent/US5424825A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-30 DE DE69203195T patent/DE69203195T3/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-30 EP EP92203010A patent/EP0535753B2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0535753A2 (de) | 1993-04-07 |
EP0535753A3 (en) | 1993-05-12 |
DE69203195T3 (de) | 1999-12-23 |
FR2681941A1 (fr) | 1993-04-02 |
EP0535753B1 (de) | 1995-06-28 |
DE69203195D1 (de) | 1995-08-03 |
EP0535753B2 (de) | 1999-06-30 |
FR2681941B1 (fr) | 1994-07-29 |
US5424825A (en) | 1995-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69203195T2 (de) | Vorrichtung zur Spektralphotometrie mit Spektralbandfilterung. | |
EP1754032B1 (de) | Echelle-spektrometer mit verbesserter detektorausnutzung durch die verwendung zweier spektrometeranordnungen | |
DE102007063274B4 (de) | Mikroskop | |
DE60130227T2 (de) | Optische vorrichtung mit einer wellenlängenabstimmbaren dispersionseinrichtung, die ein dispersionsvolumenbeugungsgitter verwendet | |
DE19630956A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Raman-Korrelationsspektroskopie | |
EP2011092B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur optischen untersuchung von wertdokumenten | |
EP3042232B1 (de) | Scanmikroskop und akustooptischer hauptstrahlteiler für ein scanmikroskop | |
DE2364069B2 (de) | Spektralphotometer | |
DE102016111747B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Raman-Spektroskopie | |
DE102013224463B4 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung von Fluoreszenzeigenschaften von Proben | |
DE102009003413A1 (de) | Echelle-Spektrometeranordnung mit interner Vordispersion | |
DE3939148C2 (de) | ||
DE102016118898A1 (de) | Optisches System und Verfahren zur Spektroskopie | |
EP1507137B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur polarisationsabhängigen und ortsaufgelösten Untersuchung einer Oberfläche oder einer Schicht | |
DE102015001032A1 (de) | Raman-Spektroskopie-Beleuchtungs- und Auslesesystem | |
DE19710143A1 (de) | Hadamard-Spektrometer | |
EP0815476B1 (de) | Optisches system mit grossen messbereichen | |
DE3214051A1 (de) | Spektralfluorometer | |
EP0587683B1 (de) | Echelle-polychromator | |
DE2212498A1 (de) | Raman-Spektrometer | |
DE19539683B4 (de) | Vorrichtung für Spektralanalyse mit kombinierter, komplementärer Filterung insbesondere für RAMAN-Spektrometrie | |
DE102006045624A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur optischen Untersuchung von Wertdokumenten | |
DE102017127122B4 (de) | Spektrometrisches Messgerät | |
DD159567B1 (de) | Spektralfluorometer | |
WO2022200202A1 (de) | Vorrichtung, einrichtung und verfahren zur bestrahlung einer insbesondere biologischen probe mit einem holografisch-optischen bauelement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings |