DE843025C

DE843025C - Spiegelanordnung

Info

Publication number: DE843025C
Application number: DEO637D
Authority: DE
Inventors: Claus Dr-Ing Aschenbrenner; Erwin Sick
Original assignee: Optische Werke CA Steinheil Soehne GmbH
Current assignee: Optische Werke CA Steinheil Soehne GmbH
Priority date: 1945-01-13
Filing date: 1945-01-13
Publication date: 1952-07-03

Description

Spiegelanordnung Bei der Verwertung von Strahlung verschiedener Art für wissenschaftliche oder technische Zwecke ist häufig die Aufgabe zu lösen, die von einer Strahlungsquelle ausgehende Strahlung so zu lenken, daß sie in einem verhältnismäßig engen, nicht mit der Strahlungsquelle zusammenfallenden Bereich (Bestrahlungsort) verdichtet wird, um dort mit einem Bestrahlungsgut in Wechselwirkung zu treten. Beispielsweise tritt diese Aufgabe bei Ramanleuchten und Fluoreszenzleuchten auf.
Es ist bekannt, zu diesem Zweck Anordnungen brechender oder spiegelnder Flächen zu verwenden.
Insbesondere wurde eine spiegelnde Dreh- oder Zylinderfläche mit elliptischem Hauptschnitt derart benutzt, daß die angenähert punkt- oder linienförmige Strahlungsquelle in dem einen Brennpunkt (der einen Brennlinie) dieser Spiegelfläche angebracht wurde, das Bestrahlungsgut in dem anderen Brennpunkt (in der an deren Brennlinie).
Diese bekannten Anordnungen weisen mindestens einen der folgenden Nachteile auf: I. Die Strahlung wird dadurch ungenügend ausgenutzt, daß der vom Bestrahlungsgut durchgelassene oder reflektierte Strahlungsanteil nicht nochmals ganz oder teilweise auf das Bestrahlungsgut gelenkt wird; 2. die Verdichtung der Strahlung im Bestrahlungsort ist unzureichend; 3. die Strahlung wird unnötig geschwächt, wenn eine zwischen der Strahlungsquelle und dem Bestrahlungsort angebrachte Filteranordnung von dem vom Bestrahlungsgut durchgelassenen Strahlungsanteil nochmals durchsetzt werden muß, bevor er zum zweitenmal auf das Bestrahlungsgut gelenkt wird.
Gemäß der Erfindung lassen sich diese Nachteile vermeiden und weitere Vorteile erzielen, wenn zur Lenkung der Strahlung einfach oder. doppelt gekrümmt spiegelnde Flächenteile derart angeordnet sind, daß in einem Hauptschnitt die Spur mindestens eines der gekrümmten spiegelnden Flächenteile einer strengen oder, zwecks Verbesserung der Strahlenvereinigung im Bestrahlungsort, leicht deformierten Ellipse um die Spur der Strahlungsquelle als Brennpunkt angehört, während die Spur mindestens eines anderen gekrümmten spiegelnden Flächen teils der gleichen Ellipse nicht angehört.
In den Abb. I bis 6 sind insbesondere für Ramanleuchten geeignete Ausführungsbeispiele der neuen Anordnung schematisch im -Längsschnitt dargestellt.
Einander entsprechende Teile weisen in, allen Abbildungen gleiche Bezugszeichen auf.
So ist in der Abb. I eine Anordnung wiedergegeben, bei der zur Verdichtung der von der Strahlungsquelle I ausgehenden Strahlung in dem (nicht mit der Strahlungsquelle zusammenfallenden) engen Bereich 2 (Bestrahlungsort, etwa in einem strahlendurchlässigen Behälter befindliches Bestrahlungsgut) und zur Rückführung des von dem Bestrahlungsgut durchgelassenen oder reflektierten Strahlungsanteils an dem Ort der Strahlungsquelle I zwei einfach oder doppelt gekrümmte, gegebenenfalls durchbrochene, spiegelnde Flächenteile 3, 4 Verwendung finden. Außerdem weist diese Anordnung ein von den parallelen Ebenen 5, 6 begrenztes Filter 7 auf. Gemäß der Erfindung ist der eine spiegelnde Flächenteil 3 so gewählt, daß er sich im Hauptschnitt als'Teil einer strengen oder zwecks Verbesserung der Strahlenvereinigung leicht deformierten Ellipse um die Strahlungsquelle I und das durch die Filteranordnung 7 erzeugte virtuelle Bild 8 des Bestrahlungsortes 2 als Brennpunkte darstellt, wogegen die Spur des zweiten spiegelnden Flächenteils 4 einer strengen oder deformierten Ellipse angehört, deren Brennpunkte der Bestrahlungsort 2 und das durch das Filter 7 erzeugte virtuelle Bild g der Strahlungsquelle I sind. Wie die virtuellen Bilder 8 und g entstehen, ist aus dem in der Abb. I eingetragenen Strahlengang ohne weiteres zu erkennen. Um die volle Apertur ausnutzen zu können, empfiehlt es sich, wie es in der Abb. I dargestellt ist, den auf der dem Bestrahlungsort 2 zugekehrten Filterseite 6 befindlichen Flächenteil 4 so zu wählen, daß er im Hauptschnitt eine Spur aufweist, die eine Ellipse ist, deren Sehne längs der dem Bestrahlungsgut zugewandten Filterbegrenzung 6 länger ist als die Sehne der die Strahlungsquelle umschließenden Spurellipse 3 längs der ihr zugewandten Filterbegrenzung 5. Diese Anordnung ergibt eine besonders gute Strahlungsverdichtung in 2.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb. 2 ist sowohl die Strahlungsquelle I als auch der Bestrahlungsort 2 von je einem spiegelnden Flächenteil I0, 1 umgeben, dessen Spur im Hauptschnitt ein die Strahlungsquellenspur bzw. die Spur des Bestrahlungsortes als Mittelpunkt aufweisender Halbkreis oder ein Teil eines solchen ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um Halbkreise, die ganz auf einer und derselben Seite der die Strahlungsquelle I und den Bestrahlungsort 2 verbindenden Geraden I2 liegen. Gemäß der Erfindung kommt es. dabei (und auch dann, wenn die Flächenteilspuren I0, II nur Teile von Halbkreisen sind) darauf an, daß von dem 360" umfassenden - Strahlungsbereich der Strahlungsquelle und des Bestvahlungsortes jeweils bis zu I80" in sich abgebildet werden, während der jeweils restliche Strahlungsbereich der Strahlungsquelle in den Bestrahlungsort und der jeweils restliche Bestrahlungsbereich des Bestrahlungsortes in die Strahlungsquelle abgebildet werden; diese letztere wechselseitige Abbildung erfolgt durch den Flächenteil I3, dessen Spur im Hauptschnitt eine Ellipse mit den Brennpunkten I und 2 ist. Besondere Vorteile dieser Ausführungsform bestehen darin, daß die im Stra-hlenweg etwa anzubringenden Filter nur halb so groß zu sein brauchen als bei dem an Hand der Abb. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel; überdies ist die Anordnung gemäß der Abb. 2 in baulicher Beziehung verhältnismäßig leicht zugänglich.
Es erfolgt auch eine sofortige Rückführung der Strahlung (nach deren Reflexion an dem Flächenteil II) auf das Bestrahlungsgut; dies wirkt sich besonders günstig dann aus, wenn sich zwischen I und 2 ein stark absorbierendes Filter befindet.
Gemäß der Erfindung kann man auch, wie aus der Abb. 3 hervorgeht, als den einen gekrümmten spiegelnden Flächenteil eine Fläche verwenden, deren Spur im Hauptabschnitt eine strenge oder, zwecks Verbesserung der Strahlenvereinigung im Bestrahlungsort 2, leicht deformierte Ellipse 14 um die Spur der Strahlungsquelle I als Brennpunkt ist, während die Spur eines anderen gekrümmten spiegelnden Flächenteils ein Kreisbogen 15 mit der Spur der Strahlungsquelle als Mittelpunkt ist. Auf diese Weise läßt sich in dem Bestrahlungsort 2 eine Verbesserung der Strahlungsverdichtung (im Vergleich zur Strahlungsverdichtung bei einer Ellipse) erreichen, da die Vergrößerung der Strahlungsquelle I beschränkt ist; diese Vergrößerung ist bei der vorgeschlagenen Anordnung maximal A 2 :- A I gegenüber B 2: B 1 bei elliptischem Hauptschnitt. Spielt die Frage der Vergrößerung keine besondere Rolle, wie es beispielsweise bei einem verhältnismäßig großen Behälter für das Bestrahlungsgut der Fall ist, so kann man den Flächenteil I5 (rechts in der Abb. 3) auch so anordnen, daß sein Hauptschnitt die Spur des Bestrahlungsortes 2 als Mittelpunkt hat; die Strahlen durchsetzen sofort noch einmal das Bestrahlungsgut und erst dann ein etwaiges Filter, was in bestimmten Fällen von Vorteil sein kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit mindestens drei spiegelnden Flächenteilen 3, 4, I6 und einer von parallelen Ebenen begrenzten Filteranordnung 5, 6, 7 ist in der Abb. 4 zur Darstellung gebracht. Im Hauptschnitt stellt sich einer der spiegelnden Flächenteile als Teil einer (strengen oder deformierten) Ellipse 3 um die Strahlungsquelle 1 und das durch die Filter anordnung 5, 6, 7 erzeugte virtuelle Bild 8 des Bestrahlungsortes 2 dar; die Spur des zweiten spiegelnden Flächenteils gehört einer (strengen oder deformierten) Ellipse 4 an, deren Brennpunkte der Bestrahlungsort 2 und das durch die Filteranordnung erzeugte virtuelle Bild 9 der Strahlungsquelle 1 sind; die Spur des dritten spiegelnden Flächenteils ist ein Kreisbogen I6 mit der Strahlungsquelle 1 als Mittelpunkt. Vorteilhaft ist es bei dieser Ausführungsform, daß man mit verhältnismäßig kleinem Filter auskommt; außerdem ist der Strahlungsquellenteil von dem Bestrahlungsteil getrennt, wodurch sich in verhältnismäßig einfacher Weise die etwa erforderliche Kühlung erzielen läßt.
Gemäß der Abb. 5 ist eine Anordnung getroffen, die mindestens zwei spiegelnde Flächenteile aufweist, deren Spuren in einem Hauptschnitt Ellipsen 3, 4 sind, die einen gemeinsamen Brennpunkt I7 haben und in deren Brennpunkten I8 bzw. 19 die Spur der Sttahlungsquelle r8 bzw. des Bestrahlungsgutes 19 liegt.
An der Stelle 17 ist das Filter 7 angeordnet. Die Flächenteile 3 bzw. 4 sind bis auf die erforderlichen Offnungen für den Strahlungseintritt bzw. -austritt durch weitere Flächenteile abgeschlossen, deren Spuren Kreisbogen mit den : Mittelpunkten I8, 19 sind.
Auch hier lassen sich die Vorteile erreichen, die sich bei den Ausführungsbeispielen gemäß Abb. 2 und 4 ergeben.
Man kann auch zwei Ellipsenflächen benutzen, deren große Achsen gemäß der Abb. 6 (vorzugsweise unter einem rechten Winkel) zueinander geneigt sind, wobei in je einem Brennpunkt 1 bzw. 2 der beiden Ellipsen 20 bzw. 21 die Strahlungsquelle I bzw. das Bestrahlungsgut 2 angeordnet ist, während die beiden anderenBrenpunkte mittels eines optischen Systems 22 durch nungen 23, 24 der Ellipsenflächen 20, 21 hindurch ineinander abgebildet werden. Hier ist es von Vorteil, daß die Anordnung gut zugänglich ist, daß außer dem optischen System 22 leicht auch eine Filteranordnung angebracht werden kann und daß durch die vollkommen getrennte Anordnung der beiden optischen Systeme sich auch die etwa erforderliche Kühlung leicht bewerkstelligen läßt.
Es ist ersichtlich, daß es in vielen Fällen vorteilhaft sein kann, die Begrenzungsflächen der Strahlungsquelle und/oder des Bestrahlungsgutes oder seines Behälters als spiegelnde Flächenteile auszubilden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : I. Spiegelanordnung zur Verdichtung der von einer Strahlungsquelle oder von Teilen derselben ausgehenden Strahlung in einem nicht mit der Strahlungsquelle zusammenfallenden engen Bereich (Bestrahlungsort) und zur Rückführung des von einem im Bestrahlungsort angebrachten Best rahlungsgu t durchgelassenen oder reflektierten Strahlungsanteils an den Ort der Strahlungsquelle, vorzugsweise zur Abbildung der Lichtquelle einer Ramanleuchte im Untersuchungsgut, enthaltend mindestens zwei einfach oder doppelt gekrümmte, gegebenenfalls durchbrochene, spiegelnde Flächtenteile, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Hauptschnitt die Spur mindestens eines der gekrümmten spiegelnden Flächenteile einer strengen oder, zwecks Verbesserung der Strahlenvereinigung im Bestrahlungsort, leicht deformierten Ellipse um die Spur der Strahlungsquelle als Brennpunkt anangehört, während die Spur mindestens eines anderen gekrümmten spiegelnden Flähenteils der gleichen Ellipse nicht angehört.
2. Anordnung nach Anspruch I mit zwei gekrümmten spiegelnden Flächenteilen und einer von parallelen Ebenen begrenzten Filteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptschnitt einer der gekrümmten spiegelnden Flächenteile sich als Teil einer strengen oder zwecks Verbesserung der Strahlenvereinigung leicht deformierten Ellipse um die Strahlungsquelle und das durch die Filteranordnung erzeugte virtuelle Bild des Bestrahlungsortes als Brennpunkte darstellt, während die Spur des zweiten spiegelnden Flächenteils einer strengen oder deformierten Ellipse angehört, deren Brennpunkte der Bestrahlungsort und das durch die Filteranordnung erzeugte virtuelle Bild der Strahlungsquelle sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Bestrahlungsort umschließende Flächenteil im Hauptschnitt eine Spur aufweist, die eine Ellipse ist, deren Sehne längs der dem Bestrahlungsgut zugewandten Filterbegrenzung länger ist als die Sehne der die Strahlungsquelle umschließenden Spurellipse längs der ihr zugewandten Filterbegrenzung.
4. Anordnung nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Strahlungsquelle als auch der Bestrahlungsort von je einem gekrümmten spiegelnden Flächenteil umgeben ist, dessen Spur im Hauptschnitt ein die Strahlungsquellenspur bzw. die Spur des Bestrahlungsortes als Mittelpunkt aufweisender, ganz auf einer und derselben Seite der die Mittelpunkte verbindenden Geraden gelegener Halbkreis oder ein Teil eines solchen ist.
5. Anordnung nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Hauptschnitt die Spur mindestens eines der gekrümmten spiegelnden Flächenteile einer strengen oder, zwecks Verbesserung der Strahlenvereinigung im Bestrahlungsort, leicht deformierten Ellipse um die Spur der Strahlungsquelle als Brennpunkt angehört, während die Spur eines anderen gekrümmten spiegelnden Flächenteils ein Kreisbogen, vorzugsweise mit der Spur der Strahlungsquelle als Mittelpunkt, ist.
6. Anordnung nach Anspruch I, 2 oder 5, mit mindestens drei spiegelnden Flächenteilen und einer von parallelen Ebenen begrenzten Filteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptschnitt einer der gekrümmten spiegelnden Flächenteile sich als Teil einer strengen oder, zwecks Verbesserung der Strahlenvereinigung, leicht deformierten Ellipse um die Strahlungsquelle und das durch die Filteranordnung erzeugte virtuelle Bild des Bestrahlungsortes als Brennpunkte darstellt, daß die Spur des zweiten spiegelnden Flächenteils einer strengen oder deformierten Ellipse angehört, deren Brennpunkte der Bestrahlungsort und das durch die Filteranordnung erzeugte virtuelle Bild der Strahlungsquelle sind, und daß die Spur des dritten spiegelnden Flächenteils ein Kreisbogen mit der Strahlungsquelle als Mittelpunkt ist.
7. Anordnung nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei spiegelnde Flächen-1 teile, deren Spuren in einem Hauptschnitt Ellipsen sind, die einen gemeinsamen Brennpunkt haben und in deren anderen Brennpunkten die Spur der Strahlungsquelle bzw. des Bestrahlungsgutes liegt.
8. Anordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch zwei Ellipsenflächen, deren große Achsen zueinander geneigt sind, wobei in je einem Brennpunkt der beiden Ellipsen die Strahlungsquelle bzw. das Bestrahlungsgut angeordnet ist, während die beiden anderen Brennpunkte mittels eines optischen Systems durch Öffnungen der Ellipsenflächen hindurch ipeinander abgebildet werden.
9. Anordnung nach Anspruch I, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen der Strahlungsquelle und/oder des Bestrahlungsgutes oder seines Behälters als spiegelnde Flächenteile ausgebildet sind.