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Spektralapparat mit drehbarem Dispersionsmittel und einer Einrichtung
zur Ablesung von dessen Stellung an einer Teilung
Bei den l>ekannten Spektralapparaten,
z. B.
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Monochromatoren mit einem zur Änderung der von dem Apparat hindurchgelassenen
Wellenlängen drehlaren Dispersionsmittel, also einem drehbaren Prisma oder einem
drehbaren Gitter, dient zum Al,lesen der Stellung des Dispersionsmittels und damit
der hindurchgelassenen Wellenlängen ein feststehender Zeiger, der mit einer Teilung
zusammen arbeitet, die mit dem Betätigungsgetriebe des Dispersionsmittels in Verbindung
steht, in der Regel einer Teilung, die auf einer Trommel aufgetragen ist, die auf
einem zum Drehen des Dispersionsmittels dienenden Knopfe sitzt. Infolgedessen verlangt
das Betätigungsgetriebe eine sehr genaue Ausführung, da alle etwaigen Ungenauigkeiten
des Getriel>es die Anzeige beeinflussen.
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Nach der Erfindung dient zum Ablesen der Stellung des Dispersionsmittels
eine feststehende Teilung und als ihr Zeiger ein Bild des Eintrittsspalts des Kollimators,
das von Lichtstrahlen entworfen wird, die an einer mit dem Dispersionsmittel fest
verbundenen Spiegelfläche zurückgeworfen werden.
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Infolgedessen hängt die Anzeige unmittelbar von der Stellung des Dispersionsmittels
ab und steht nicht mehr unter dem Einfluß von etwaigen Ungenauigkeiten des Betätigungsgetriebes.
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Besonders einfach ist es, als die genannte Spiegelfläche eine der
Flächen des Dispersionsmittels selbst dienen zu lassen. Dies ermöglicht zugleich,
denjenigen Anteil der in den Apparat eingegangenen Strahlung nutzbar zu machen,
der ungewollt von der betreffenden Fläche zurückgeworfen wird.
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Außer dem oben angegebenen Vorteil der Unabhängigkeit von der Genauigkeit
des Betätigungsgetriebes bietet der Gegenstand der Erfindung noch den Vorteil, daß
bei ihm die benötigte Teilung auf photographischem Wege hergestellt werden kann,
was wesentlich einfacher ist als die Herstellung der
üblichen, auf
einer Trommel aufgetragenen Teilungen. Auch lassen sich bei dem Gegenstande der
Erfindung, wenn bei einem Apparat mit verschiedenen Prismen oder Gittern gleichzeitig
mit einem solchen die Teilung ausgewechselt werden muß, die in Frage kommenden Teilungen
weit bequemer auswechselbar anbringen, als dies bei Teilungstrommeln der Fall ist;
unter Umständen kann man sogar eine Mehrzahl von Teilungen, da sie wenig Raum beanspruchen,
dauernd am Apparat so anbringen, daß sie gleichwohl gegeneinander ausgewechselt
werden können.
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Schließlich ergibt sich bei dem Gegenstande der Erfindung noch folgender
Vorteil. Unter der Voraussetzung, daß der Austrittsspalt des Apparates auf dieselbe
Breite eingestellt ist wie der Eintrittsspalt, hängt die Größe des Wellenlängenbereichs,
der von dem Apparat hindurchgelassen wird, von der Breite des Eintrittsspalts ab.
Infolgedessen erlaubt das auf der Teilung entworfene Bild des Eintrittsspalts, an
ihr diesen Wellenbereich abzulesen, während man bei den bekannten Apparaten den
Wellenlängenbereich aus der Stellung des Dispersionsmittels und der Breite des Eintrittsspalts
mit Hilfe von eigens hierzu für den betreffenden Apparat berechneten Tafeln ermitteln
muß.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Beispielen erläutert:
Fig. 1 zeigt einen Linsenmonochromator und Fig. 2 einen Spiegelmonochromator.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 1 sind die beiden gegeneinander verstellbaren
Backen eines Eintrittsspalts mit I und 2 bezeichnet, der in der Brennebene einer
Sammellinse 3 liegt. Die von dem Eintrittsspalt kommenden Strahlenbündel treten
aus der Linse 3 parallelstrahlig aus und treffen auf ein Dispersionsprisma 4, das
innerhalb eines gewissen Bereichs drehbar ist. Die auf die Eintrittsfläche 5 dieses
Prismas fallenden Strahlen treten in der Hauptsache in das Prisma ein, wobei sie
eine Brechung erleiden, werden an einer Spiegelfläche 6 des Prismas zurückgeworfen
und verlassen das Prisma durch dessen Austrittsfläche 7, wobei sie ahermals eine
Brechung erleiden. Die Strahlen treten dann in eine Sammellinse 8 ein; In der Brennebene
dieser Linse liegen die gegeneinander verstellbaren Backen 9 und IO eines Austrittsspalts;
in diesem werden durch die Linse 8 die aus ihr austretenden Strahlen vereinigt.
Derjenige Anteil der auf die Eintrittsfläche 5 des Prismas 4 fallenden Strahlen,
der nicht in diese Fläche eintritt, wird an ihr zurückgeworfen und durch eine Sammellinse
1 1 auf einer in deren Brennebene liegenden, nach Wellenlängen bezifferten Teilung
12 vereinigt, so daß auf dieser ein Bild des Eintrittespalts I, 2 entworfen wird.
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Wird durch Drehen des Prismas 4 dessen Stellung geändert, so wandert
das durch die Linse II entworfene Bild des Eintrittsspalts auf der Teilung 12, und
die beiden Kanten des Bildes des Eintrittsspalts erlauben es, unmittelbar die Grenzen
des von dem Monochromator jeweilig hindurchgelassenen Wellenlängenbereichs abzulesen.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 2 sind die beiden gegeneinander verstellbaren
Backen eines Eintrittsspalts mit I3 und 14 bezeichnet, der in der Brennebene eines
Hohlspiegels 15 liegt. Die von dem Eintrittsspalt kommenden Strahlenbündel kehren
von diesem Hohlspiegel parallelstrahlig zurück und treffen auf ein Dispersionsprisma
I6, das innerhalb eines gewissen Bereichs drehbar ist. Die auf die Eintrittsfläche
I7 dieses Prismas fallenden Strahlen treten in der Hauptsache in das Prisma ein,
wobei sie eine Brechung erleiden, werden an einer Spiegelfläche I8 des Prismas zurückgeworfen,
verlassen das Prisma durch dessen Fläche I7, wobei sie abermals eine Brechung erleiden,
und treffen dann abermals auf den Hohlspiegel 15. In dessen Brennebene liegen ebenfalls
die gegeneinander verstellbaren Backen 19 und 20 eines Austrittsspalts; in diesem
werden durch den Hohlspiegel 15 die von ihm zurückkehrenden Strahlen vereinigt.
Denn ein gen Anteil der auf die Eintrittsfläche I7 des Prismas I6 fallenden Strahlen,
der nicht in diese Fläche eintritt, wird an ihr zurückgeworfen.und trifft auf einen
Hohlspiegel 21. Dieser wirft diese Strahlen auf die Fläche 17 zurück, die sie ihrerseits
auf eine nach Wellenlängen bezifferte Teilung I wirft, die in der Brennebene des
Spiegels 21 liegt, so daß auf dieser Teilung ein Bild des Eintrittsspalts 13, I4
entworfen wird.
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Wird durch Drehen des Prismas I6 dessen Stellung geändert, so wandert
das durch den Hohlspiegel 21 entworfene Bild des Eintrittsspalts auf der Teilung
I8. Nimmt dabei der Hohlspiegel 21 an den Drehungen des Prismas I6 teil, so erlauben
es die Kanten des Bildes des Eintrittsspalts wieder unmittelbar, die Grenzen des
von dem Monochromator jeweilig hindurchgelassenen Wellenlängenbereichs abzulesen.
Steht jedoch der Hohlspiegel 21 fest, so müssen die Teilstriche der Wellenlängenteilung
I8 den doppelten gegenseitigen Abstand gegenüber der Ausführung mit drehbarem Hohlspiegel
21 erhalten, und es ist daher, da die Breite des Bildes des Eintrittsspalts in beiden
Fällen dieselbe ist, zur Ermittlung der Breite des jeweilig hindurchgelassenen Wellenlängenbereichs
die Breite des Spaltbildes mit ihrem doppelten Wert anzusetzen.
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PATENTANSPRCHE: I. Spektralapparat mit drehbarem Dispersionsmittel
und einer Einrichtung zur Ablesung von dessen Stellung an einer Teilung, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilung feststeht und als ihr Zeiger ein Bild des Eintrittsspalts
dient, das von Lichtstrahlen entworfen wird, die an einer mit dem Dispersionsmittel
fest verbundenen Spiegelfläche zurückgeworfen werden.