DE747362C

DE747362C - Spektrophotometer

Info

Publication number: DE747362C
Application number: DEI71297D
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Lehrer
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1942-01-11
Filing date: 1942-01-11
Publication date: 1944-09-20

Description

Spektrophotometer Es sind Spektrophotometer zur unmittelbarren Aufzeichnung des Absorptionsverhältnisses eines Stoffes in Abhängiglceit von der Wellenlänge bekannt, bei denen der Lichtweg mittels sich drehender Blenden oder Spiegel in einen Meß- und einen Vergleichsstrahlengang geteilt uTird, die auf dem Eintrittsspalt des Spektrographen wieder vereinigt werden.
In den Meßstrahlengang wird der zu untersuchende Stoff gebracht, der Vergleichsstrahlengang enthält eine steuerbare Lichtschwächungseinrichtung. Hat der zu untersuchende Stoff bei der gerade eingestellten Wellenlänge eine Absorptionsstelle, dann führt der Meßstrahlengang weniger Strahlung auf den Eintrittsspalt als der Vergleichsstrahlengang, und infolgedessen liefert ein hinter dem Austrittsspalt des Spektrograpben angeordneter lichtelektrischer Strahlungsempfanger einen elesktrischen Wechselstrom, der nach geeigneter Verstärkung und Gleichrichtung die Lichtschwächungseinrichtung so steuert, daß die Vergleichsstrahlung nur dieselbe Stärke hat wie die durch die Absorption geschwächte Meßstrahlung. Der Ausschlag der Lichtschwächungseinrichtung oder eine dazu verhältnisgleiche Größe gibt ein AIal3 für das gesuchte Absorptionsverhältnis.
Bei den bisher bekannten Geräten geschieht die Bewegung der Lichtschwächungseinrich-.tung sowie die der Schreibvorrichtung mittels Älotoren. Dabei bekommt man zwar infolge der Trägheit des aus NIotor und I,ichtschwächungseinrichtung bestehenden Gebildes stets eine stabile Einstellung, muß aber den Nachteil in Kauf nehmen, daß die Einstellgeschwindigkeit nur gering ist und daher bei hohem Auflösevermögen die Aufnahme eines größeren Spektralbereichs viel Zeit erfordert.
Es wurde nun gefunden, daß man bei Spektrophotometern der bezeichneten Art eine hohe Einstellgeschwindigkeit bei stets stabiler Einstellung erhält, wenn man den von einem Empfänger beliebiger Art gelieferten verstärkten und gleichgerichteten Strom nicht Motoren zur Steuerung der Lichtschwächungseinrichtung, sondern die richtkraftlose Drehspule eines Photozellenverstärkers betätigen läßt, in dessen Anodenkreis die Lichtschwächungseinrichtung, das zum Messent und Aufzeichnen des Absorptionsverhältnisses dienende Instrument sowie die Eingangsspule eines Dämpfungstransformators geschaltet ist, dessen Ausgangsspule, gegebenenfalls über ein Potentiometer. parallel zum Eingangskreis des Photozellenverstärkers liegt.
Die Lichtschwächungseinrichtung besteht nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus einem Drehspulinstrument, dessen Zeiger eine vorteilhaft sägezahniartig ausgeschnittDne Blende trägt.
Ein solches Spektrophotometer ist für ultraviolettes und sichtbares Licht gut geeig net: ganz besonders entfaltet es seine Vorzüge im nltraroten Licht. Es gewährleister eine stets stabile Einstellung und auch hei sehr hohem Auflösevermögen eine überaus große Einstellgeschwindigkeit, so daß man jeweils in kürzester Zeit sehr fein aufgelöste, saubere Aufzeichnungen erhält. Diese Leistungen werden überdies mit einem im Vergleich zu dem bekannten sehr einfachen und leichten Gerät erzielt.
Abb. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die vom Nernststift I gelieferte Strahlung wird nach Rückwurf am Hohlspiegel 2 in bekannter Weise durch die teils verspiegelte. teils durchlässige Drehhlende 3 in den Meßstrahlengang 4 and den Vergleichsstrahlengang 5 gespalten und schließlich auf dem Eingangsspalt des Spektrographen 6 wieder vereinigt; im Meßstrahlengang liegt der Behälter 7 für den zu untersuchenden Stoff.
Hinter dem Austrittsspalt des Spelitrographen ist der Strahlungsempfänger 8 angeordnet.
Der von diesem gelieferte Strom wird in 9 verstärkt und gleichgerichtet und über das Potentiometer to der richtkraftlosen Spule 11 des Photozellenverstärkers 12 zugeführt. Im Anodenkreis des Photozellenverstärkers liegt die Eingangsspule des Dämpfungstransformators 13, das schreibende Instrument 14 und das Drehspulinstrument 15, an dessen Zeiger die im Vergleichsstrahlengang 5 spielende Blende i6 befestigt ist. Die Ausgangsspule des Transformators I3 ist über das Potentiometer 10 mit dem Eingangskreis des Photozellenverstärkers verbunden.
Der den Eingangskreis des Photozellenverstärkeres mit dessen Anodenkreis verbindende Transformator 13 sorgt für eine schwingungsfreie Einstellung des ganzen Gerätes auch her höchster Auflösung und größter Arbeitsgeschwindigkeit, indem bei einer plötzlich auftretenden Stromänderung im Eingangskreis des Photozellenverstärkers durch die anschließende Änderung des Anodenstromes ein induzierter Gegenstrom in den Eingaiigskreis geführt wird, der die ursprüngliche plötzliche 5 tromänderung teilweise wieder aufhebt.
I)amit der Ausschlag des schreibenden Instrumentes 14 dem gesuchten Absorptionsverhältnis stets verhältnisgleich wird, muß die durch die Blende 16 bewirkte Lichtschwächung verhältnisgleich der Blendendrehung sein. Eine dafür sehr geeignete sägezahnartige Form der Blende ist in Abb. 2 gezeigt.
Wenn auch Photozellenverstärker an sich lereits bekannt waren. so war es doch neu, ein solches Gerät in Verbindung mit einem Spektrophotometer zu benutzen, um mit seiner Hilfe eine Lichtschwächungseinrichtung und das für das Messen und Aufzeichnen des Absorptionsverhältnisses dienende Instrument zu betätigen; außerdem ist die zusätzliche Verwendung eines Dämpfungstransformators von Bedeutung, wodurch erst eine hohe lichtelektrische Verstärkung und damit eine große Arbeitsgeschwindigkeit auch bei höchster Auflösung ermöglicht wird. Die Verwendung einer sägezahnartig ausgeschnittenen Blende in Verbindung mit einem Drehspulinstrument als Lichtschwächungseinrichtung ergibt gegenüber der bekannten Verwendung von Polarisationsprismen zur Lichtschwächung im sichtbaren Gebiet eine außerordentliche Verringerung der zu bewegenden Massen und liefert auf einfachste Weise in allen Bereichen eine völlig ausreichende Verhältnisgleichheit der Lichtschwächung mit dem Ausschlag.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Spektrophotometer zur unmittelbaren Aufzeichnung des Absorptionsverhältnisses in Abhängigkeit von der Wellenlänge, bei dem der Lichtweg in je einen wechselweise mit gleicher Frequenz unterbrochenen Meß- und Vergleichsstrahlengang geteilt ist und bei dem die Vergleichsstrahlung durch eine von dem für beide Strahlellgänge gemeinsamen Strahlungsempfänger beliebiger Art über Verstärker und Gleichrichter betätigte Lichtschwächungseinrichtung gegen die zu messende Strahlung abgeglichen wird. dadurch gekennzeichnet, daß der vom Emptilger gelieferte, verstärkte und gleichgerichtete Strom die richtkraftlose Drchspule eines Photozellenverstärkers betätigt, in dessen Anodenkreis die Lichtschwächungseinrichtung, das zum Messen und Aufeichnen des Absorptionsverhältnisses dienende Instrument sowie die Eingangsspule eines Dämpfungstransformators geschaltet ist, dessen Ausgangsspule, gegebenenfalls über ein Potentiometer, parallel zum Eingangskreis des Photozellenverstärkers geschaltet ist.
2. Spektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lichtschwächungseinrichtung ein Drehspulinstrument verwendet, dessen Zeiger eine vorteilhaft sägezahnartig ausgeschnittene Blende trägt.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: »Archiv für Elektrotechnik«, I935, Bd. 29, S. 586 bis 589.