DE827123C - Vorrichtung zum Messen bzw. Einstellen der Breite eines Spaltes - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Messen bzw. Einstellen der Breite eines Spaltes Es ist ekanntlich schwierig, die Breite schmaler Spalte, beispielsweise von Spektrographen, mit der erwünschten großen Genauigkeit zu bestimmen und reproduzierbar einzustellen.
• Mittels der neuen Vorrichtung läßt sich diese Bestimmung bzw. Einstellung durch die Verschiebung von zwei Beugungsfiguren ohne Benutzung einer MeBtrommel in verhältnismäßig einfacher Weise erzielen ; die relativen Unterschiede in der Spaltbreite lassen sich mit einem Einzelfehler von o, 16 µ, die Spaltbreiten mit einem Fehler von etwa 2°/o bzw. o, 3 u bestimmen.
• Gemäß der Erfindung wird zum Messen bzw.
• Einstellen der Breite eines beispielsweise lotrechten geraden schmalen Spaltes, insbesondere für Spektrographen, eine Vorrichtung benutzt, bei der mindestens zwei auf der einen Seite der Ebene des schmalen Spaltes nebeneinander oder, vorzugsweise übereinander und waagerecht gegeneinander versetzt, angeordnete, insbesondere lotrechte geradlinige Lichtquellen durch den schmalen Spalt hindurch auf der anderen Seite der Ebene des schmalen Spaltes mindestens zwei einander benachbarte oder ineinanderfalle-nde, insbesondere parallelstkalenartig miteinander vergleichbare Beugungsfiguren erzeugen. Als Lichtquellen können mindestens zwei enge und daher praktisch parallele Lichtstrahlen (Bündel) aussondernde Hilfsspalte dienen, durch sie hindurch mittels einer Linse eine natürliche Lichtquelle im schmalen Spalt abgebildet wird, wobei hinter dem schmalen Spalt, abhängig von seiner Breite, die miteinander hinsichtlich ihrer Minima vergleichbaren bzw. auszahlbaren ader meßbaren Beugungsfiguren wahrnehmbar sind. Die Hilfsspalten sind vorteilhafter Weise in einer parallel zur Ebene des schmalen Spaltes angeordneten Blendenplatte als Schlitze angebracht. Die Betrachtung der Beugungsnguren kann ontweder durch unmittelbares Hindurchblicken durch den schmalen Spalt (von seiner den Lichtquellen abgekehrten. Seite aus) oder auf einem Auffangschirm(Mattglasscheibe,photographische Schicht) für die Beugun. gsftguren erfolgen. In der Regel wird man einen ebenen Auffangschirm benutzen. in manchen Fällen kann es aber er auch vorteilhaft sein, einen beispielsweise zylindrisch gekrümmten. bezüglich der Beugungsfiguren entsprechend orientierten Auffangschirm zu verwenden. le nach der gerade vorliegenden, mittels der neuen Vorrichtung zu lösenden Aufgabe miissen lxei der neuen Vorrichtung Vorkehrungen getroffen sein, die es ermöglichen, außer der Verstellung dsr Breite des schmalen Spaltes eine Breiteneinstellung mindestens eines Hilfsspaltes, eine Regelung des Abstandes des schmalen Spaltes von der (den) Lichtquelle (n), eine Einstellung des gegenseitigen Abstandes der Hilfsspalte, gegebenenfalls auch eine gemeinsame Verschiebung der Hilfsspatte vorzunehmen oder diese Einstell- bzw. Regelungsmöglichkeiten der angeführten Größ'en beliebig zu kombinieren ; es ist auch dafür zu sorgen, daß die F. instellung bzw. Regelung in den in Retracht kommenden len Fällen meßbar (ablesbar) ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der neuen Spaltvorrichtung mit einer insbesondere für Spektrographen geeigneten, zur optischen Achse A-B symmetrischen Anordnung ihrer Teile ist in der Abb. 1 schematisch durch Wiedergabe des Strahlenganges von oben dargestellt.
• Die von der natürlichen Lichtquelle (Kohlebogen o. dgl.) 1 ausgehenden Lichtstrahlen 2, 3 treffen auf die Linse 4, die die Lichtquelle i in den schmalen Spalt (Spektrographenspalt) 5 abbildet ; aus dem Strahlenb2schel 2. 3 werden durch die übereinander und waagerecht gegeneinander versetzt in der Hilfsspaltplatte (Blendenplatte) 6 (vgl. auch die Abb. 2) angebrachten und bezüglich des sclhmalen Spaltes 5 selbst als Lichtquellen wirkenden Hilfsspalte 7. 8 zwei Bündel o. 10 praktisch paralleler Strahlen ausgeblendet. Nach dem Durchtritt dieser Hündel 9, io durch den schmalen Spalt 5 sind für einen von rechts auf den Spalt 5 blicketiden Beobachter entsprechende Beugungsfiguren wahrnehmbar. die nach Art von Parallelskalen miteinander vergleichbar sind. Es entsteht beispielsweise eine in der. Abb. 3 wiederge-geheneVereinigungvon zwei Beugungsfiguren, deren eine unterhalb der Linie C-D (Abb. 3) hefmdliche von dem Spalt 7 und deren andere oberhalb der Linie C-D dargestellte von dem Spalt 8 herrührt, wohei, wie bereits erwähnt wurde. die Hilfsspalte 7 und 8 nicht als Spalte, sondern als Lichtquellen aufzufassen sind.
• Es ist ersichtlich, daß gemäß Abb. 3 d'rei Minima 11, 12, 13 zwischen den nullten Ordnungen 14 der oberen bzw. der unteren Beugungsfigur übereinanderstehen und dad man bei Beikanntscin von zwei der drei Größen a (halber Winke) zwischen den Bündeln 9 und 10, Abb. 1). @ (Lichtwellenlänge) und s (Beite des Beugungsspaltes 5) die dritte Größe jeweils in einfacher Weise ermitteln oder, hei entsprechender Eichung der die Verstellung dieser Größen erkennenlassenden Skalen. unmittelbar ablesen kann.
• In der Abb. i sind auf ihrer rechten Seite noch die Minima und Maxima der zwei Beugungsfiguren, die von den Bündeln 9 (ausgezogene Linien) und ru (unterbrochene Linien) herrühren, dargestellt, und zwar ist dabei, im Gegensatz zu der Annahme gemäß Abb. 3. die Voraussetzung gemacht, daß die ersten Minima15 der beiden Bündel 9, ru an derselben Stelle liegen ; der Winket zwischen der nullten Ordnung und dem ersten Minimum ist mit a bezeichnet.
• In den beiden übereinanderliegenden Beugungsfiguren (Abb. 3) werden bei einer bestimmten Größe des Abstandes E der hilfsspaltplatte 6 von der Ebene des schmalen Spaltes 5 und bei einem bestimmten Wert der reite s des schmalen Spaltes 5 eine Anzahl z von Minima zwischen den nullten Ordnungen übereinanderstehen. Stehen geradedieerstenMinimaübereinander(also=1.
• A1)1)i.rechts), so ist : a # 2a - 2 E s (a = Abstand zwischen den Spalten 6 und 7).
• Für z Minima (z. B. Abb. 3 mit z = 3) gilt dann : # a/E = (z + I)α = (z + I) # s Daraus ergibt sich : (z + I) # E s = # a a Demnach kann s bestimmt werden aus z und E. wenn # und a konstant sind. Für den Fall z = I wird 2#E s = # I Wenn man mit Licht einer bestimmten Wellenlänge arbeitet, ist es zweckmäßig, u so zu wählen. daß sich eine einfache Beziehung zwischen s und E ergil) t. Wird in der vorstehenden Gleichung der Abstand a = 2 # # # 10 000 gewählt. so stimmen die Zahlenwertefürin/fund7i.nZentimeterülerein. Zum Beispiel wird für #NaD = 0.589 µ ein a = t 1,8 mm oder für #Hg = 0.546 n ein a = 10,9 mm gewählt.
• Mittels der neuen Vorrichtung kann man eine unbekannte Spaltbreite bestimmen. Die Hilfsspaltplatte wird dem schmalen Spalt 5 genähert, bis die t) eiden ersten Minima ültereinanderstehen Der Altstand E in Zentimeter ergil) t dann die gesuchte Spaltbreite s in µ.
• Auch kann man eine gewunschte Spaltbreite s = x cm einstellen. Zu diesem Zweck bringt man die Hilfsspaltplatte 6 in einen Abstand x em von dem schmalen Spalt 5. Der schmale Spalt wird dann geöffnet oder geschloscea. bis die ersten Minima 2bereinanderstehen.
• Ks läßt sich auch eine Prüfung des toten Ganges durchführen. Eine bestimmte Stellung der Minima wird mehrfach durch Offnen und Schließen des Spaltes eingestellt und die entsprechenden Trommelablesungen gemittelt. Der Unterschied ergibt den toten Gang.
• Will man die Nullstellung der Meßtrommel bestimmen, so kann die Hilfsspaltplatte 6 in beliebigem Abstand (10 bis 30 cm) vor dem weit offenen Spalt 5 stehen. Der Spalt 5 wird nach und d nach geschlossen und an der Meßtromme ! jedesmal abgelesen, wenn sich die Mi, nim, a überdecken. Jede Veringerung um z = 2 Minima entspricht einer Verkleinerung der Spaltbreite von 2E sn - sn-9 = -a Dieser Betrag wird in Teilstrichen ausgedrückt und entspricht also auch dem Teilstrichwert, der von der Trommelstellung für z = 1 abgeogen werden muß, um die Nullstellung zu erhalten.
• Schließlich läßt sich auch ein Vergleich der Spaltl) reite an verschiedenen Stellen durchführen.
• Ein Keilwinkel der Spaltbacken kann ohne Kenntnis seiner ahsoluten Breite bestimmt werden, indem einzelneSpaltteileausgeblendetwerden.
• Die Vorrichtung läßt sich auch bei entsprechender Abänderung für die Dickenmessung dünner Stäbe, beispielsweise als Kontrollvorrichtung für dünnste Drähte (Wolframdraht für Glüh'lampenwendeln) verwenden, da die Beugungsfiguren dünner Stäbe den Beugungsfiguren feiner Spalte entsprechen. Man hat bei Stäben lediglich dafür zu sorgen, daß störendes Nebenlicht beseitigt wird.
• Die Vorrichtung läßt sich natürlich auch für die Messung an nicht geradlinigen oder lotrechten Spalten oder Stäben ausbilden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE : i. Vorrichtung zum Messen bzw. Einstellen der Breite eines beispielsweise lotrechten gera schmalen Spaltes, insbesondere für Spektrographen. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei auf der einen Seite der Ebene des schmalen Spaltes nebeneinander oder, vorzugsweise übereinander und waagerecht gegeneinander versetzt, angeordnete, insbesondere lotrechte geradlinige Lichtquellen durch den schmalen Spalt hindurch auf der anderen Seite der Ebene des schmalen Spaltes mindestens zwei einander benachbarte oder ineinanderfallende. insbesondere paratlelskalenartig miteinander vergleichbare Beugungsfiguren erzeugen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquellen mindestens zwei enge und daher praktisch parallele Lichtstrahlen (Bündel) aussondernde Hilfsspalte dienen, durch die hindurch mittels einer Linse eine natürliche Lichtquelle im schmalen Spalt abgebildet wird, wobei hinter dem schmalen Spalt, abhängig von seiner Breite, die miteinander hinsichtlich ihrer Minima vergleichbaren bzw. auszällDbaren oder meßbaren Beugungsfiguren wahrnehmbar simd.
3. 3. Vorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Anspriiche,, gekennzeichrnet durch eine die Hilfsspalte aufweisende, vorzugsweilse parallel zur Ebene des schmalen Spaltes angeordnete Bfendenplatte.
4. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen etwa ebenen Auffangschirm (Mattglasscheibe, photographische Schicht) für die Beugunlgsfiguren.
5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines Spaltes Breite.

   Abstand von der (den) Lichtquelle (n), mindestens zweier Spalte gegenseitiger Abstand oder mindestens eine dieser Größen, oder die Hilfsspalte gemeinsam, vorzugsweise meßbar, verstellbar gemacht sind.
6. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur optischen Achse symmetrische Anordnung, bestehend aus einer natürlichen Lichtquelle, eitner als Kondensor wirkenden Lrnse, einer zwei übereinander und waagerecht gegeneinander versetzten Hilfsspalte enthaltenden Blendenplatte, einer den schmalen Spalt enthaltenden Platte und gegebenenfalls einem Auffangschirm für die Beugungsfiguren, wobei außer der Breite des schmalen Spaltes der Abstand zwischen der Hilfsspaltplatte und der den schmalen Spalt enthaltenden Platte regelbar und ablesbar gemacht ist.
7. 7. Abänderung der Vorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, zur Messung der Dicke dünner, beispielsweise lotrechter Stäbe, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des schmalen Spaltes der dünne Stab gebracht ist, des-sen Dicke gemessen werden soll.