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Publication number: DEZ0004097MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 23. März 1954 Bekanntgemacht am 12. April 1956Registration date: March 23, 1954. Advertised on April 12, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Interferometer, insbesondere zur Untersuchung von Flüssigkeiten und Gasen, und zeichnet sich dadurch aus, daß es eine planparallele Platte aufweist, deren eine Fläche zur Strahlenteilung und -Wiedervereinigung und deren andere Fläche als Spiegel dient, daß ferner ein Winkelspiegel mit veränderbarem Winkel für die Umlenkung sowohl der an der Strahlenteilungsfläche reflektierten als auch der durch diese Fläche durchgelassenen Strahlen vorgesehen ist und daß die Platte und der Winkelspiegel derart ausgebildet und angeordnet sind, daß die an der Teilungsschicht reflektierten Lichtstrahlen bei Einfall in den Winkelspiegel auf eine andere Spiegelfläche des Winkelspiegeis treffen als die durch die Teilungsschicht hindurchgelassenen Strahlen. Dadurch wird erreicht, daß die geteilten Strahlen im Interferometer in entgegengesetzter Richtung umlaufen, so daß die Interferenzerscheinungen, welche bei Einführung einer zu untersuchenden Probe in den einen Lichtweg und einer Vergleichsprobe in den anderen Lichtweg erzeugt werden, im allgemeinen, d. h. sofern der Winkel des Winkelspiegels nicht gerade 90⁰ beträgt, im Endlichen liegen, und es können durch Änderung des Winkels des Winkelspiegels die Streifenbreite und deren Abstand voneinander geregelt werden. Gegenüber den bekannten Geräten, welche aus einer planparallelen Glasplatte und einem rechtwinkligen Prisma bestehen, wobei Glasplatte und Prisma derart angeordnet sind, daß die· geteilten Lichtstrahlen zunächst auf die eine reflektierende Fläche des Prismas fallen und dann aufThe invention relates to an interferometer, in particular for the investigation of liquids and gases, and is characterized in that it has a plane-parallel plate, one surface of which is used for beam splitting and reunification and the other surface as a mirror, and furthermore an angle mirror with a variable angle is provided for deflecting both the rays reflected on the beam splitting surface and the rays transmitted through this surface, and that the plate and the corner mirror are designed and arranged in such a way that the light rays reflected on the splitting layer, when incident on the corner mirror, hit another mirror surface of the corner mirror hit than the rays transmitted through the partition layer. This ensures that the split beams circulate in the interferometer in the opposite direction, so that the interference phenomena that are generated when a sample to be examined is introduced into one light path and a comparison sample into the other light path, in general, i.e. provided that the angle of the angle mirror is not exactly 90 ⁰ , are in the finite, and it can be controlled by changing the angle of the corner mirror, the strip width and their distance from each other. Compared to the known devices, which consist of a plane-parallel glass plate and a right-angled prism, the glass plate and prism being arranged in such a way that the split light rays first fall on one reflective surface of the prism and then on it

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die andere, wird insofern ein Vorteil erzielt, als bei der letztgenannten Anordnung die Interferenzerscheinungen stets _rim Unendlichen liegen. Eine Änderung des Prismenwinkels hat daher keinen Einfluß auf den Streifenabstand, denn die interferierenden Strahlen ändern wohl ihre Richtung, bleiben aber im übrigen stets parallel. Es müssen also, um eine Streifenregelung vornehmen zu können, andere geeignete Mittel, z. B. zusätzliche planparallele Platten, welche in den Lichtwegen anzuordnen sind, vorgesehen werden, welche das Gerät komplizieren und die Bedienung unbequem machen. Die genannten Streifenregelungen sind aber notwendig, wenn z. B. an Hand der Brechzahlen der zu untersuchenden 'Flüssigkeiten auf die Konzentration von in denj Flüssigkeiten gelösten ..Gasen über einen großen Bereich geschlossen werden' soll. Mit dem erfindungsgemäßen Gerät ist es dazu nur erforderlich, zur Messung hoher Konzentrationen, welche eine große Streifehzahl pro Längeneinheit erfordern, den Winkel des Winkelspiegels etwas über 90'° hinaus zu vergrößern und umgekehrt, zur Bestimmung niedriger Konzentrationen, den Winkel etwas zu verkleinern.the other, an advantage is achieved in that in the latter arrangement the interference phenomena are always _r at infinity. A change in the prism angle therefore has no effect on the stripe spacing, because the interfering beams change their direction, but otherwise always remain parallel. In order to be able to carry out a strip regulation, other suitable means, e.g. B. additional plane-parallel plates, which are to be arranged in the light paths, are provided, which complicate the device and make operation uncomfortable. The said strip regulations are necessary if, for. B. on the basis of the refractive indices of the "liquids to be examined on the concentration of dissolved in the liquids .. gases over a large area to be concluded". With the device according to the invention it is only necessary to measure high concentrations, which require a large number of stripes per unit length, to increase the angle of the angle mirror slightly beyond 90 ° and, conversely, to reduce the angle slightly to determine low concentrations.

Da eine solche Verstellung des Winkelspiegels verhältnismäßig große Anforderungen an die Ausbildung der Verstellvorrichtung des Winkelspiegels stellt, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Winkelspiegel durch an seine Stelle schaltbare Spiegelprismen mit verschiedenen Prismenwinkeln zu ersetzen. Damit scharfe Interferenzstreifen erhalten werden, ist die Lichtteilungsfläche der planparallelen Platte in bekannter Weise halbdurchlässig verspiegelt, so daß die zu messende Probe und die Vergleichsprobe von Lichtströmen gleicher Intensität durchstrahlt werden. Damit zwischen der Glasplatte und dem Winkelspiegel genügend Raum erhalten wird, um die zu untersuchende Probe und die Vergleichsprobe nebeneinander ohne Schwierigkeiten anordnen zu können, wie bei anderen Interferometern bekannt auf die Lichtteilungsfläche der planparallelen Platte ein Prisma gekittet, wodurch eine Brechung der in die planparallele Platte eintretenden Lichtstrahlen vermieden wird. Da es schwierig ist, eine solche Verkittung so vorzunehmen, daß die dem Winkelspiegel zugewandten Seiten der planparallelen Platte und des Prismas keinen Winkel miteinander bilden, wodurch zusätzliche Interferenzen auftreten würden, kittet man vorteilhaft auf diese Flächen eine weitere planparallele Glasplatte, so daß ein eventuell verbleibender Keilraum mit Kitt angefüllt wird.Since such an adjustment of the corner mirror relatively high demands on the training the adjusting device of the corner mirror provides, it has proven to be useful to the Corner mirror with switchable mirror prisms with different prism angles in its place to replace. So that sharp interference fringes are obtained, the light-splitting surface of the plane-parallel plate is semi-transparent in a known manner mirrored, so that the sample to be measured and the comparison sample of luminous fluxes are the same Intensity to be irradiated. So that there is enough space between the glass plate and the corner mirror is obtained to the test sample and the comparative sample side by side without difficulty to be able to arrange, as known with other interferometers, on the light splitting surface of the Plane-parallel plate a prism cemented, whereby a refraction of the entering into the plane-parallel plate Light rays is avoided. Since it is difficult to do such a cementing, that the sides of the plane-parallel plate and the prism facing the corner mirror do not form an angle with each other, which would cause additional interference, one cemented advantageously a further plane-parallel glass plate on these surfaces, so that a possibly remaining Wedge space is filled with putty.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.

Auf eine Glasplatte 1 mit parallelen Flächen 3 und ■ 14 ist ein rechtwinkliges Prisma 2 gekittet. In der Kittfläche 3 ist einetialbdurchlässige Spiegelschicht 3' angeordnet. Auf die Glasplatte 1 und das Prisma2 ist eine weitere planparallele Glasplatte4 gekittet, um Störungen in den Interferenzerscheinungen der Anordnungen zu vermeiden, welche z. B. durch einen beim Zusammenkitten der Platte 1 und des Prismas 2 verbleibenden Luftkeil 13 entstehen können. Durch die aufgekittete Platte 4 werden solche Interferenzen vermieden, wenn der Keil 13 mit Kitt ausgefüllt wird. Mit Abstand von der Glasplatte 4 ist. ein auswechselbares rechtwinkliges Prisma 5 angeordnet, wobei der Abstand so groß ist, daß zwischen dem Prisma 5 und der Glasplatte 4 eine Küvette mit Kanälen 6, 7 und 8 vorgesehen werden kann. In dem Kanal 7 ist eine zu untersuchende Flüssigkeit und in den Kanälen 6 und 8 eine Vergleichsflüssigkeit enthalten. Ein durch das Prisma 2 eintretender Lichtstrahl 9 wird an der halbdurchlässigen Spiegelschicht 3' geteilt. Der eine Teil 10 des Lichtstrahls 9 geht durch den Kanal 6 und wird durch das Prisma 5 in den Kanal 8 gelenkt. Nach Reflexion an der Fläche 14 der Glasplatte 1 durchsetzt er die halbdurchlässige Spiegelschicht im Punkt 11. Der von der halbdurchlässigen Spiegelschicht 3' durchgelassene Teil 12 des Strahles 9 durchsetzt nach Reflexion an der Fläche 14 den Kanal 7, tritt in das Prisma 5 und durchsetzt den Kanal 7 erneut, wonach er sich im Punkt 11 mit dem Strahlenanteil 10 vereinigt. Da der Strahlenanteil 10 nur die Vergleichsflüssigkeit durchläuft und der Anteil 12 nur die zu untersuchende Flüssigkeit, weisen beide Strahlenanteile gegeneinander einen Gangunterschied auf und interferieren im Punkt 11. Ihr Gangunterschied und das dadurch bewirkte Verschieben des Interferenzstreifenbildes · geben ein Maß für das Brechzahlverhältnis der zu untersuchenden und der Vergleichsprobe. Im Fall, daß das Prisma 5 durch ein nicht rechtwinkliges Prisma, wie durch das Prisma 5' angedeutet ist, ersetzt wird, sind die das Prisma 5' verlassenden Lichtstrahlen, .wie beispielsweise für die Strahlen j 10' und 12' angedeutet ist, gegeneinander geneigt, und sie interferieren jetzt mit benachbarten Strahlen, wobei die dabei entstehenden Interferenzstreifen näher zusammengerückt oder auseinandergezogen erscheinen, je nachdem ob der Prismenwinkel des Prismas 5' größer oder kleiner als 90⁰ ist. Durch Wahl des Prismenwinkels kann deshalb leicht ein gewünschter Streifenabstand in dem Gerät eingestellt werden.A right-angled prism 2 is cemented onto a glass plate 1 with parallel surfaces 3 and 14. A semi-transparent mirror layer 3 'is arranged in the cemented surface 3. Another plane-parallel glass plate 4 is cemented onto the glass plate 1 and the prism 2 in order to avoid disturbances in the interference phenomena of the arrangements which e.g. B. by an air wedge 13 remaining when the plate 1 and the prism 2 are cemented together. The puttied-on plate 4 avoids such interference when the wedge 13 is filled with putty. At a distance from the glass plate 4 is. an exchangeable right-angled prism 5 is arranged, the distance being so large that a cuvette with channels 6, 7 and 8 can be provided between the prism 5 and the glass plate 4. A liquid to be examined is contained in the channel 7 and a comparison liquid is contained in the channels 6 and 8. A light beam 9 entering through the prism 2 is split at the semitransparent mirror layer 3 '. One part 10 of the light beam 9 passes through the channel 6 and is directed into the channel 8 by the prism 5. After reflection on the surface 14 of the glass plate 1, it penetrates the semitransparent mirror layer at point 11. The part 12 of the beam 9 passed through by the semitransparent mirror layer 3 'passes through the channel 7 after reflection on the surface 14, enters the prism 5 and penetrates the Channel 7 again, after which it merges with the radiation component 10 at point 11. Since the radiation component 10 only passes through the comparison liquid and the component 12 only the liquid to be examined, both radiation components have a path difference to each other and interfere in point 11. Their path difference and the resulting shifting of the interference fringe image give a measure of the refractive index ratio of the examined and the comparative sample. In the event that the prism 5 is replaced by a non-rectangular prism, as indicated by the prism 5 ', the light beams leaving the prism 5', as indicated, for example, for the beams j 10 'and 12', are against each other inclined, and they now interfere with neighboring beams, the resulting interference fringes appearing closer together or drawn apart, depending on whether the prism angle of the prism 5 'is greater or less than 90 ^° . By choosing the prism angle, a desired strip spacing can therefore easily be set in the device.

Claims

Patent claims:

i. Interferometer, in particular for examining liquids and gases, thereby characterized in that it has a plane-parallel plate, one surface of which is for beam splitting and -reunification and its other surface serves as a mirror, that furthermore an angle mirror with a variable angle for the deflection both at the beam splitting surface reflected as well as the rays transmitted through the surface is provided and that the plate and the corner mirror are designed and arranged in such a way that the Parting layer reflected light rays when they hit the corner mirror on another The mirror surface of the corner mirror hit than those let through the dividing layer Rays.

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2. Interferometer according to claim i, characterized in that the corner mirror is replaced by switchable prisms with different prism angles in its place.

3. Interferometer according to claim i, characterized in that on the light splitting surface the plane-parallel plate a prism and on the side of the corner mirror on the plane-parallel plate and the prism another plane-parallel plate is cemented.

Cited publications: German Patent No. 536309; U.S. Patent Nos. 2,571,937, 2,583,596.

1 sheet of drawings