DE926993C

DE926993C - Vorrichtung zur Feststellung bzw. Messung von Lichtstreuungen

Info

Publication number: DE926993C
Application number: DEE282A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr Rer Nat Hoffmann
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1949-11-22
Filing date: 1949-11-22
Publication date: 1955-04-28

Description

Vorrichtung zur Feststellung bzw. Messung von Lichtstreuungen Die Erfindung betrifft die Feststellung und Messung von Lichtstreuungen an durchlässigen Schichten, wie beispielsweise Gläsern, Filmen und Folien aller Art, Rauch und Nebel, sowie an Flüssigkeiten.
Es ist bekannt, zur Messung von Lichtstreuungen ein Lichtbündel durch die zu messende Substanz zu schicken und die Helligkeit des abgebeugten Lichtes subjektiv unter einem rechten Winkel zum einfallenden Licht zu bestimmen. Der Winkel kann dabei auch kleiner sein, er beträgt vielfach 450, gegen die Richtung des einfallenden Lichtes gesehen. Die Messung erfolgt im allgemeinen subjektiv, z. B. mit dem Pulfrich-Photometer, da die geringe Streuintensität und der geringe Raumwinkel, unter dem die Streustrahlung beobachtet wird, eine objektive Messung mittels Photozelle od. dgl. nicht zulassen.
Es sind ferner auch Verfahren bekannt, bei denen die Streuung mittels einer Differenzmethode gemessen wird, indem nämlich der Streukörper das eine Mal in die Nähe der Photozelle, wobei auch das Streulicht zum Teil auf diese auffällt, zum anderen genügend weit weg von dieser in den Gang eines Lichtstrahles gebracht und die Differenz beider Ausschläge zur Bestimmung der Streustrahlung herangezogen wird.
Mit diesen bekannten Methoden gelingt es nicht, Lichtstreuungen, insbesondere solche kleinen Ausmaßes mit den Anforderungen der Praxis Genüge leistender Genauigkeit festzustellen oder zu messen bzw. zu registrieren. Es sind auch lichtelektrische Trübungsmesser bekannt, bei denen die Streustrahlung auf die Photozelle konzentriert wird.
Es ist auch schon die Lehre gegeben worden, alle an optischen Grenzflächen, wie z. B. Linsen, entstehende Streustrahlen vom Meßstrahlengang fernzuhalten.
Hierdurch wird jedoch nur der Weg gewiesen, optische Elemente, die zur Streuung Anlaß geben, überhaupt nicht im Meßstrahlengang anzuordnen. Für axialsymmetrischen Strahlengang ist außerdem eine Vor- richtung bekannt, bei der der Beleuchtungskondensor ringförmig ausgebildet und die Beobachtungsoptik in dem Schattenkegel angeordnet ist, so daß sie nicht vom direkten Licht getroffen werden kann. Diese Anordnung ist aber verhältnismäßig lichtschwach und erfordert große und sehr genau korrigierte Kondensorlinsen. Auch gilt diese Lösung nur für kleine Aperturen des Beobachtungsstrahlenganges.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung, die diese Nachteile behebt und mit deren Hilfe es möglich ist, Lichtstreuungen jeder Art, besonders auch kleinere und sogar sehr geringe Lichtstreuungen, wie z. B. solche von kleinen Bruchteilen eines Promille, in einwandfreier Weise zu bestimmen.
Erfindungsgemäß wird zur Feststellung bzw. Messung der beim Strahlendurchgang durch einen Streukörper entstehenden Lichtstreuung eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen durch eine Kondensorlinse gesammelt, durch den zu untersuchenden Streukörper auf eine Linse geführt werden, vor welcher zur Ausblendung der gesammelten Strahlen eine Blende angebracht ist, und die Streustrahlung unter Mitwirkung -der Linse auf eine Photozelle konzentriert wird, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Ausblendung der in der Kondensorlinse entstandenen Streustrahlung eine zweite Blende E und eine zweite Linse F angeordnet sind, durch die zusammen mit der ersten Linse die Streustrahlung auf die Photozelle konzentriert wird. Der ursprüngliche Lichtstrahl wird dabei nach Durchtritt durch den StreukörperH mittels der Blende C ausgeblendet. Das besondere Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die beim Durchgang der Strahlen durch die Kondensorlinse B entstehende Streustrahlung mittels einer weiteren Linse D und der Blende E ebenfalls ausgeblendet wird. Es bleibt lediglich-noch die beim Durchgang der Strahlen durch den Streukörper H entstehende, zu bestimmende Streustrahlung übrig, die mittels eines aus den beiden Linsen D und F bestehenden optischen Systems auf der PhotozelleG konzentriert wird, wo sie gemessen wird. Es können Photozellen der verschiedensten Art verwendet werden, wie Alkali- und Selenzellen, sowie auch Elektronenvervielfacher und Photowiderstände, wie z. B. Cadmiumsulfidzellen.
Die beiden Blenden C und E können, wie in der Abbildung gezeigt, direkt mit den Linsen verbundensein, sie können aber auch im Raum zwischen dem Streukörper H und der Linse D bzw. zwischen der Linse D und der Linse F angeordnet sein. Der zu untersuchende Streukörper H wird zweckmäßig im Brennpunkt der Linse D angebracht.
Die in der Abbildung gezeigte Apparatur kann ferner in der Weise abgeändert werden, daß an Stelle der Linse F beispielsweise ein Hohlspiegel angeordnet ist, der die vom Streukörper ausgehende Streustrahlung auf eine im Raum zwischen der Linse D und dem Hohlspiegel vorgesehene Photozelle od. dgl. wirft. Auf der Rückseite der Photozelle kann in einem solchen Falle zweckmäßig die Blende E zum Ausblenden der in der Kondensorlinse B entstandenen Streustrahlung angeordnet sein. Geeignet ist jedes optische System, das es gestattet, die zu messende, in dem Streukörper H erzeugte Streustrahlung subjektiv oder objektiv zu bestimmen.
Beispielsweise kann man mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit besonderem Vorteil die Messung der Streuung von Dreischichtengläsern vornehmen, die bekanntlich aus zwei Glasplatten mit einer Zwischenschicht aus einem klebenden Kunstharz bestehen. Für die praktische Anwendung solcher Gläser als Windschutzscheibe bei Kraftfahrzeugen ist es besonders wichtig, die Lichtstreuung der Zwischenschicht so niedrig wie möglich zu halten, denn diese Streuung verursacht z. B. tagsüber bei Sonnenschein und des Nachts bei Beleuchtung durch entgegenkommende Scheinwerfer eine diffuse Aufhellung der gesamten Scheibe, wodurch die Sicht stark beeinträchtigt werden kann. So ergab z. B. die Bestimmung des Streuanteils bei derartigen Dreischichtengläsern, gemessen an mehreren Stellen, im Mittel den Betrag von 0,2990/00. Da der- Streuwert der Gläser allein mit 0,in5 °/00 festgestellt wurde, erhält man für die Zwlschenschicht als solche einen Streubetrag von 0,Ig4°/o0.
Weiterhin kann die Erfindung auch bei der Bestimmung der Streuung von Gelatineschichten und Gelatineschichtträgern für photographische Zwecke angewendet werden oder für die Bestimmung von streuenden Partikeln in Flüssigkeiten und Gasen.
Die Zuverlässigkeit, die beim Arbeiten gemäß der Erfindung zu erreichen ist, ersieht man daraus, daß der Nulleffekt, d. h. wenn man keinen Streukörper in den Strahlengang einschaltet, ein äußerst geringer ist.
Er beträgt, wie Versuche ergeben haben, etwa 4/1000 Promille des einfallenden Lichtstromes. Ein erheblicher Teil dieses Wertes ist dabei durch den Staubgehalt der Luft im Apparat bedingt. Er verschwindet naturgemäß, wenn die Apparatur mit gefilterter Luft versorgt wird.
Ein weiterer Vorteil ist der, daß es gelingt, eine axialsymmetrische Streustrahlungsverteilung zur Messung heranzuziehen, wobei für einen bestimmten Raumwinkel, unter dem die Streustrahlung erfaßt wird, naturgemäß der Streuwinkel selbst weniger differiert, als wenn z. B. der Strahl unter dem gleichen Raumwinkel von der Seite her nach einer nicht axialen Anordnung beobachtet worden wäre. Schließlich ist ein weiterer Vorteil noch durch folgende Verhältnisse begründet. Die Streustrahlungsverteilung verläuft in den meisten Streustrahlern, nämlich solchen, deren Streuzentren größer sind als 1/20 der Lichtwellenlänge, nicht mehr richtungsunabhängig, wie dies in der Rayleighschen Beziehung gefordert wird, sondern der Anteil der in der Strahlrichtung gestreuten Strahlung wird immer erheblicher, je größer die Streuzentren werden. Eine Meßmethode, die gerade diesen Anteil speziell zu erfassen in der Lage ist, wird daher eine viel empfindlichere Messung der Strahlung erlauben als eine solche, die mit größeren Streuwinkeln arbeitet, wo die Intensität der Streustrahlung im allgemeinen viel geringer ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur Feststellung bzw. Messung der beim Strahlendurchgang durch einen Streukörper entstehenden Lichtstreuung, bei der die von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen durch eine Kondensorlinse gesammelt, durch den zu untersuchenden Streukörper auf eine Linse geführt werden, vor welcher zur Ausblendung der gesammelten Strahlen eine Blende angebracht ist, und die Streustrahlung auf eine Photozelle konzentriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung der in der Kondensorlinse entstandenen Streustrahlung eine zweite Blende (E) und eine zweite Linse (F) angeordnet sind, durch die zusammen mit der ersten Linse die Streustrahlung auf die Photozelle konzentriert wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Linse (F) ein Hohlspiegel vorgesehen ist, der die zu bestimmende Streustrahlung auf einer zwischen ihm und der ersten Linse angeordneten Photozelle konzentriert, wobei die Blende (E) auf der Rückseite der Photozelle angebracht ist.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 682 869, 675 9II; französische Patentschrift Nr. 823 695; Zeitschrift »Optik«, Bd. I, I946, 5. 170 ff.