NO764347L - - Google Patents

Description

Optisk diffusjonsapparat.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et fotometer med elektron-multiplikator, nærmere bestemt et fotometer hvor elektron-multiplikatoren alternerende eller på forskjellige tidspunkter mottar lys fra atskilte strålebunter som er ført gjennom eller kommer fra referanse- og prøvemateriale.

Et hovedformål med oppfinnelsen er å frembringe en anord-ning for eliminering av virkningene av ujevn lysfølsomhet over arbeidsområdet for katoden i en elektron-multiplikator som anvendes i et fotometer av den type hvor det anvendes atskilte strålebunter som alternerende eller på forskjellige tidspunkter ' belyser katoden.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe et optisk system for et spektrofotometer av den type hvor det anvendes en elektron-multiplikator som mottar fysisk atskilte strålebunter fra referanse- og prøvemateriale, enten alternerende eller på forskjellige tidspunkter, idet systemet omfatter anordninger for eliminering av virkningene av ujevn lysfølsomhet i forskjellige områder av katoden i elektron-multiplikatoren ved spredning av strålene fra de atskilte strålebunter på en slik måte at det oppnås stort sett jevn spredning av strålene når de kommer frem til katoden, hvorved strålene fra begge de innfallende strålebunter belyser samme område av katoden istedenfor distinkte og atskilte områder.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å frembringe et diffusjonsapparat for eliminering av virkningene av ujevn intensitet og fargefølsomhet hos elektron-multiplikatoren i et multistråle-spektrofotometer eller et liknende fotometer, hvor det anvendes atskilte sansestrålebunter som alternerende eller på forskjellige tidspunkter beveger seg mot elektron-multiplikatoren, idet diffusjonsapparatet anvendes for jevn belysning av det samme arbeidsområde av multiplikatorkatoden som reaksjon på mottakelsen av en av sansestrålebuntene, hvorved nødvendigheten av å kompensere for feil som eller ville bli forårsaket av den ujevne lysfølsomhet i forskjellige deler av katodens arbeidsområde elimineres.

Enda et formål med oppfinnelsen er å frembringe et apparat for omdannelse av atskilte, relativt snevre, tidsmessig atskilte måle- og referansestråler, som blir ledet mot elektron-multiplikatoren i et spektrofotometer av typen med splittet stråle eller liknende multistråletype, til en kilde av jevnt diffust lys for belysning av arbeidsområdet av katoden i elektron-multiplikatoren jevnt og i fase med de fysiske og tidsmessig atskilte optiske strålebunter, for eliminering av feil som følge av intensitets- og fargefølsomhetsgradienter over katodens arbeidsområde, hvor apparatet har meget enkel konstruksjon, er lettvint å innstallere, er stabilt i drift, bevirker minimalt lystap ved absorpsjon og er ikke begrenset når det gjelder bølgelengdekapasitet.

Enda et formål med oppfinnelsen er å frembringe et apparat for omdannelse av innfallende fysisk og tidsmessig atskilte optiske strålebunter til felles områder med tilsvarende fase og jevn belysning innrettet til å dekke et utstrakt arbeidsområde av katoden i en elektron-multiplikator i et fotometer, for å unngå feil som kan oppstå dersom de atskilte, innfallende strålebunter støter direkte og lokalt an mot katodens arbeidsområde.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser skjematisk et typisk splittstråle-spektrofotometer med et diffusjonsapparat ifølge oppfinnelsen for eliminering av virkningene av ujevn katodeoverflatefølsomhet hos en tilknyttet elektron-multiplikator. Fig. 2 viser et langsgående snitt gjennom et diffusjonsapparat som blir anvendt i fig. 1, og viser skjematisk hvordan det sprer de innfallende, atskilte måle- og referansestrålebunter og omdanner strålene fra disse til felter med jevnt fordelt lysfluks som føres til katoden i den tilknyttete elektron-multiplikator. Fig. 3 viser et tverrsnitt langs linjen 3-3 i fig. 2.

Strålediffusjonsapparatet ifølge oppfinnelsen .omfatter typisk en strålemottakende diffusjonsplate og en lysstråle- kanal som er anordnet slik at de atskilte, innfallende lysstrålebunter først passerer gjennom diffusjonsplaten og spres slik at strålene forlater platen under et uendelig antall vinkler og støter mot sterkt reflekterende innerveggflater i lysstråle-kanalen hvorfra de reflekteres og reflekteres tilstrekkelig internt til at de overføres homogent i kanalen og slik at de forlater denne som et stort sett homogent strålefelt. Når lys-fluksfeltet forlater kanalen vil det belyse jevnt et område som er anordnet i enden av kanalen.

Uavhengig av antallet innfallende strålebunter som når diffusjonsplaten og deres innfallsvinkel vil hver bli homogent diffundert gjennom kanalen, og hver vil belyse jevnt det felles areal som er dekket av enden av lyskanalen.

Denne løsning benyttes for å spre jevnt strålene fra de atskilte lysstrålebunter og avlevere de spredte stråler til den lysfølsomme katode i en elektron-multiplikator som anvendes i et spektrofotometer.

En lysdetektor, såsom en elektron-multiplikator har et lysfølsomt område som vanligvis benevnes en "fotokatode". Foto-katodens areal er ikke jevnt følsomt for lysintensitet eller for lysets bølgelengde (farge). Et sted på katoden kan være meget mer følsomt overfor alle lysets bølgelengder enn et annet sted. Dessuten kan et sted på katoden være meget mer følsomt overfor en spesifikk lysbølgelengde enn overfor andre lysbølge-lengder.

En lysstrålebunt med spesifikk intensitet og spesifikk bølgelengde vil når den treffer et sted på katoden bevirke en annen mengde fotostrøm i elektron-multiplikatoren enn den mengde som ville blitt frembrakt dersom samme lysstrålebunt hadde truf-fet et annet sted.

Ifølge kjent praksis har det ved bruk av en elektron-multiplikator for sammenlikning av to eller flere lysstrålebunter, såsom i et multistråle-spektrofotometer, vært nødven-

dig å korrigere feilen som skyldes katodens ujevne lysfølsomhet. Denne korrigering er foretatt ved å tilføre til de aktuelle steder på katoden lysstråler som er like eller har kjent for-skjell, for å opprette en standardverdi eller "basislinje". De kjente feil kan deretter korrigeres elektrisk ved å benytte "basislinjekorrigeringsteknikk".

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et strålediffusjonsapparat som når det anbringes umiddelbart foran katoden i en elektron-multiplikator vil strålene fra alle lysstrålebunter som passerer gjennom diffusjonsapparatet fra dettes innløpsende fordeles jevnt og vil treffe det katodeareal jevnt som er dekket av apparatets utløpsende. Idet alle de homogent fordelte stråler fra de innfallende lysstrålebunter treffer samme areal av katoden homogent, vil det ikke være behov for å korrigere for forskjellig følsomhet på forskjellige steder på katoden. Derfor vil det ikke være behov for "basis-linjekorrigering".

Det henvises til tegningene hvor fig. 1 skjematisk viser et typisk spektrofotometer som generelt er likt det som er kjent fra US-patentskrift 3.787.121. Spektrofotometeret, i ut-førelsen med splittet stråle ifølge fig. 1, frembringer en målestrålebunt 24 og en referansestrålebunt 25, hvilke er tidsmessig atskilt som følge av virkningen av en dreiende, stråle-avbrytningsplate 28 utstyrt med speil med innsnitt. Målestrålen 24 passerer gjennom prøvemateriale i en prøvecelle 30 og re-feransestrålen 25 passerer gjennom en referansecelle 33, som inneholder referansemateriale og som er atskilt fra prøvecellen 30. Strålebuntene 24 og 25 føres ved hjelp av den reflekterende overflate på platen 28 og et faststående speil 32 gjennom de respektive celler 30, 33 til en elektron-multiplikator 31. Ifølge oppfinnelsen er det anordnet et strålebuntdiffusjons-apparat 50 i banen for strålebuntene 24, 25 mellom cellene 30, 33 og elektron-multiplikatoren 31.

Som vist i fig. 2 og 3 omfatter diffusjonsapparatet en stort sett kanalinneholdende, opak hovedblokk 51 som er utstyrt med en opak, langsgående dekkplate 52 som på hensiktsmessig måte er festet til dens langsgående kanter slik at det avgrenses en stort sett kvadratisk, langsgående kanal med betydelig lengde. På innerveggen av kanalen er det fastklebet plane speil 53,

54, 55, og likeledes er det fastklebet et plant speil 56 på innerflaten av dekkplaten 52. Speilene 53-56 dekker hele arealet som er avgrenset av kanalen og dekkplaten 52.

På blokkens 51 innløpsende (høyre ende i fig. 2) er det fastklebet en diffusjonsplate 57 av matt glass eller et annet egnet gjennomskinnelig, lysdiffunderende materiale, idet platen dekker hele kanalens innløpsareal.

Diffusjonskanalens tverrsnittsareal er tilstrekkelig til

å dekke hoveddelen av elektron-multiplikatorens katode 58 i fig. 2.

Diffusjonsapparatet 50 er anbrakt slik at utløpsenden av diffusjonskanalen befinner seg opptil og vender mot katoden 58 og slik at de atskilte måle- og referansestrålebunter 24, 25 mottas av diffusjonsplaten 57 i en stilling som bevirker spredning av strålebuntene og avgivelse av strålene i diffusjonskanalen under et uendelig antall vinkler. Strålene reflekteres i det indre av speilene 53-56 med et stort antall indre multip-pelrefleksjoner slik at ved kanalens utløpsende er strålene stort sett jevnt fordelt over kanalens tverrsnittsareal. Strålene fra de respektive strålebunter 24, 25 omdannes således til et respektivt jevnt belyst felt som tilføres til fotokatoden 58. I en typisk konstruksjon er kanalen ca 88,9 mm lang og ca

33 x 33 mm i tverrsnitt.

Ifølge oppfinnelsen kan diffusjonskanalen ha vilkårlig ønsket tverrsnitt og også ha enhver annen ønsket tverrsnittsform enn kvadratisk eller rektangulær slik som beskrevet ovenfor. For eksempel kan tverrsnittsformen være sirkulær, og kan være dannet av et egnet rør med speilende innerside eller ved hjelp av en kvartssylinder med et belegg med en innovervendende speilflate (såsom et "lysrør" med et innovervendende speil-flatebelegg). Det kan også anvendes et antall tverrgående dif-fus jonsplater 57 med innbyrdes avstand i kanalens lengderetning.

Selv om det ovenfor er beskrevet en spesiell utførelses-form av diffusjonsapparatet for kompensering av ujevn følsomhet hos elektron-multiplikatorer, vil det forstås at fagfolk på området vil kunne foreta forskjellige modifikasjoner. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset på annen måte enn av det som er angitt i de etterfølgende krav.

Claims (10)

1. Optisk diffusjonsapparat, karakterisert ved at det omfatter en langstrakt lyskanalanordning med en innløps- og en utløpsende, en gjennomskinnelig diffusjons-anordning som dekker kanalanordningens innlø psende som er innrettet til å motta innkommende optiske strålebunter og spre disse slik at strålene i strålebuntene føres inn i kanal-

anordningen under et stort antall forskjellige vinkler, samt innovervendende speilorganer på kanalanordningens innerflate for innvendig refleksjon av strålene i kanalanordningen og sam-menføring i form av et stort sett jevnt belysningsfelt i kanalanordningens utløpsende.

2. Diffusjonsapparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at speilorganene omfatter en innovervendende speilforing som er festet til og helt dekker den lys-avgrensende flate i den langstrakte kanalanordning.

3. Diffusjonsapparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at kanalanordningen har polygonal tverrsnittsform og at speilorganene omfatter flate speil-elementer som er festet til og helt dekker den avlange kanalanordningens innerflate.

4. Fotometer, omfattende en elektron-multiplikator med en fotokatode samt et optisk diffusjonsapparat, karakterisert ved at diffusjonsapparatet omfatter en langstrakt lyskanalanordning med en innløps- og en utløpsende hvor utløpsenden befinner seg opptil og vender mot fotokatoden, mens lyskanalanordningen er utstyrt med innover reflekterende grenseflate og en gjennomskinnelig lysdiffusjonsanordning i innløpsenden for mottakelse av innkommende optiske strålebunter og for spredning av strålebuntene slik at strålene fra disse strømmer inn i kanalanordningen under et stort antall forskjellige vinkler og reflekteres inne i kanalanordningen og sammen-føres slik at det dannes et jevnt belysningsfelt som støter an mot katoden.

5. Fotometer i samsvar med krav 4, karakterisert ved anordninger for føring av de fysisk og tidsmessig atskilte optiske strålebunter til den gjennomskinnelige lys-dif f us jonsanordning.

6. Fotometer i samsvar med krav 4, karakterisert ved at den langstrakte kanalanordning omfatter et opakt, rørformet legeme, og at den innover reflekterende grenseflate omfatter en speilflateforing på det rørformete legemes innerside.

7.F otometer i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den gjennomskinnelige lysdiffusjonsanordning omfatter en gjennomskinnelig diffusjonsplate som er festet til og dekker det rørformete legemes innløpsende.

8. Fotometer i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det rørformete legeme har polygonal tverrsnittsform, og at speilflateforingen omfatter flate, innovervendende speil som er festet til og fullstendig dekker det rørformete legemes innerflate.

9. Fotometer i samsvar med krav 4, i form av et spektrofotometer med splittete strålebunter, karakterisert ved at det er utstyrt med anordninger som er innrettet til å danne fysisk og tidsmessig atskilte, optiske måle- og referansestrålebunter, og med anordninger for å lede de atskilte strålebunter mot fotokatoden, samt med prøve- og refer-anseceller i henholdsvis måle- og referansestrålebuntene.

10.F otometer i samsvar med krav 9, karakterisert ved at de atskilte måle- og referansestrålebunter er stort sett parallelle, og at det optiske diffusjonsapparat er anbrakt mellom prøve- og referansecellene og elektron-multiplikatoren stort sett i flukt med måle- og referansestrålebuntene.