DD209278A1 - ARRANGEMENT FOR REGISTERING SHORT-TERM DOUBLE-BREAKDOWN AND DICHROISM - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Registrierung von kurzzeitiger Doppelbrechung und Dichroismus. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der o.a. Art verfuegbar zu haben, die ohne hohen Justieraufwand eine unkomplizierte Auswertung ermoeglicht, und mit der noch genaue Messungen durchgefuehrt werden koennen. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess durch eine Anordnung, im wesentlichen bestehend aus einem Polarisator, einem Probenbehaelter,einem Analysator sowie mindestens einem Photoempfaenger geloest, beindungsgemaess durch eine Anordnung, im wesentlichen bestehend aus einem Polarisator, einem Probenbehaelter, einem Analysator sowie mindestens einem Photoempfaenger geloest, bei der hinter dem Polarisator eine Einkoppelvorrichtung fuer einen Pumpstrahl vorgesehen ist,dem Analysator ein Spektralapparat nachgeordnet ist und hinter dem Photoempfaenger eine elektronische Auswerteeinheit vorgesehen ist. Die Erfindung ist anwendbar bei der Spurenanalyse organischer Substanzen sowie deren Identifizierung im Verlauf schnell ablaufender Prozesse.The invention relates to an arrangement for the registration of short-term birefringence and dichroism. The aim and object of the invention is to provide an arrangement of o.a. To have available type, which allows an uncomplicated evaluation without high Justieraufwand, and with the still accurate measurements can be performed. The object is achieved according to the invention by an arrangement consisting essentially of a polarizer, a sample container, an analyzer and at least one photoreceptor, according to an arrangement consisting essentially of a polarizer, a sample container, an analyzer and at least one photoreceptor the behind the polarizer a coupling device is provided for a pumping beam, the analyzer downstream of a spectral apparatus and behind the photoreceptor an electronic evaluation unit is provided. The invention is applicable to the trace analysis of organic substances and their identification in the course of fast-running processes.

Description

Lothar Holz Berlin, 07« 06. 1982Lothar Holz Berlin, 07 «06. 1982

Dr. Albrecht LauDr. Albrecht Lau

Zustellungsbevollmächtigt:Zustellungsbevollmächtigt:

Akademie der Wissenschaften der DDR Zentralinstitut für Optik und Spektroskopie - PatentbüroAcademy of Sciences of the GDR Central Institute of Optics and Spectroscopy - Patent Office

1199 Berlin-Adlershof, Rudower Chaussee 61199 Berlin-Adlershof, Rudower Chaussee 6

Anordnung zur Registrierung von kurzzeitiger Doppelbrechung und DichroismusArrangement for the registration of short-term birefringence and dichroism

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Registrierung von kurzzeitiger Doppelbrechung und Dichroismus. In den letzten Jahren hat die Registrierung kurzzeitig hervorgerufener Doppelbrechungseffekte im Zusammenhang mit der Spurenanalyse von organischen Substanzen sowie deren Identifizierung im Verlauf schnell ablaufender Prozesse (z. B. chemischer Reaktionen) eine immer größere Bedeutung erlangt. Weiterhin ist es-möglich,- mit Hilfe von Meßwerten aus kurzzeitig induzierter Doppelbrechung neue physikalische Parameter (z. B. nichtlinearer Brechungsindex und .dessen Dispersion) von schon bekannten Substan zen zu gewinnen»The invention relates to an arrangement for the registration of short-term birefringence and dichroism. In recent years, the registration of short-term birefringence effects associated with the trace analysis of organic substances and their identification has become increasingly important in the course of rapid processes (eg, chemical reactions). Furthermore, it is possible to obtain new physical parameters (eg non-linear refractive index and mean dispersion) from already known substances by means of measured values from momentarily induced birefringence.

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Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Eine kurszeitige Doppelbrechung (Dichroismus) ruft in der Regel ein zweiter, monochromatischer Lichtstrahl, im weiteren als Pumpstrahl bezeichnet, hervor. Der Probestrahl tastet bei diesen Effekten, im weiteren als induzierte Effekte bezeichnet, die vom Pumpstrahl induzierte Doppelbrechung (Dichroismus) ab. Die von einem linear polarisierten Pumpstrahl induzierten Effekte nennt man lineare Doppelbrechung und linearer Dichroismus. Die von einem zirkulär polarisierten Pumpstrahl induzierten Effekte werden zirkuläre Doppelbrechung und zirkularer Dichroismus genannt.A periodic birefringence (dichroism) usually causes a second, monochromatic light beam, hereinafter referred to as pump beam, forth. In the case of these effects, referred to below as induced effects, the test beam scans the birefringence (dichroism) induced by the pump beam. The effects induced by a linearly polarized pump beam are called linear birefringence and linear dichroism. The effects induced by a circularly polarized pump beam are called circular birefringence and circular dichroism.

Liegt die Frequenz des Pumpstrahls und des Probestrahls, im optimalen Bereich, und ist die Probe in diesem Bereich durchlässig, modifizieren ramanaktive Moden die von einem Pumpstrahl induzierte zirkuläre oder lineare Doppelbrechung, Diese so frequenzabhängige Intensitätsmodulation des Probelichts mißt man beispielsweise mit einem breitbändigen/ linear, polarisiertem Probestrahl, der gemeinsam mit dem Pumpstrahl die Probe passiert und auf den zum Polarisator gekreuzten Analysator trifft.If the frequency of the pump beam and of the test beam is in the optimum range, and if the sample is permeable in this range, Raman-active modes modify the pump beam-induced circular or linear birefringence. This frequency-dependent intensity modulation of the sample light is measured, for example, with a broadband / linear, polarized probe beam, which passes through the sample together with the pumping beam and hits the polarizer crossed analyzer.

Die senkrecht polarisierte Komponente des Probestrahls, die den Analysator passiert, zerlegt ein Spektralapparat, Das spektral dispergierte Signal registriert man.photographisch oder photoelektrisch. Diese bekannte Anordnung benutzt man gewöhnlich zur Erzeugung und. Registrierung des ramaninduzierten Kerr-Effekts .The perpendicularly polarized component of the test beam passing through the analyzer disassembles a spectral apparatus. The spectrally dispersed signal is recorded photographically or photoelectrically. This known arrangement is usually used for the production and. Registration of the raman-induced Kerr effect.

(D, Heiaan, R,W. Hellworth, M,D. Levenson and Graham Martin, Phys.Re.Lett. 2£> 1976, 189). ' -.(D, Heiaan, R, W. Hellworth, M., D. Levenson and Graham Martin, Phys.Re.Lett., 2l., 1976, 189). '-.

Der Begriff des kurzzeitig induzierten Effekts ist nicht genau definiert. Sr bedeutet nur soviel, daß die induzierte Doppelbrechung (Dichroismus) solange (bis auf die Relaxations seit) meßbar ist, wie die Pumpstrahiung die Probe beleuchtet, . · ' . ' The term short-term induced effect is not well defined. Sr means only so much that the induced birefringence (dichroism) is measurable (except for the relaxation since), as the pump radiation illuminates the sample,. · '. '

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Hat der Pumpstrahl eine zeitlich konstante Intensität, kann man zur Messung der induzierten Effekte auf das vorstehend erläuterte Verfahren zur Messung einer statischen Doppelbrechung (Dichroismus) zurückgreifen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Intensität oder die Polarisation des Pumpstrahls zu modulieren und so die periodische Änderung des Probestrahls mittels Photoempfanger zu registrieren und anschließend mit e ines phasenenipfanglichen Schmalbandverstärker (z, B. Boscarintegrator) zu verarbeiten. Das Verfahren der Intensitätsmodulation des Pumpstrahls ist aus der Literatur zur Erzeugung und Registrierung des ramaninduzierten Kerr-Effekts bekannt . (A. Ovyoung JEEB I. Quantum Sl Q S 14', 1978, 12). Dabei wird ein schmalbandiger Probestrahl derart verwendet, daß die Aufzeichnung einer Eamaßlinie selbst bei einer Modulationsfrequenz des Pumpstrahls von einigen. Kiloheite mindestens einige Sekunden erfordert. Mit derartigen Parametern ist dieses schaalbandige Abtasten einer Eamanlinie nicht geeignet, schnell ablaufende Prosesse (Zeitkonstante J. /us und kleiner) an Hand der Intensität (Konzentration bestimmter molekularer Spezies oder Erscheinung neuer) mindestens einer Hamanlinie zu verfolgen. Die Zeitauflösung einer solchen Anordnung ist durch die Modulationsfrequenz des Pumplasers begrenzt (hier einige Kilohertz), Vorgänge im SubmikroSekundenbereich können nach dem heutigen Stand der Technik am besten mit kurzen Lichtimpulsen abgetastet werden, deren Impulsdauer wesentlich kleiner als die angenommene Zeitkonstante des Vorgangs ist. B-ei einem räumlich stationären Vorgang wäre eine punktweise Abtastung möglich. Bei räumlich nichtstationären Vorgängen wäre eine zeitlich koinsidente Impulsfolge von Pump- und Probestrahl mit Intervallen, die wesentlich kleiner als . die betreffende, charakteristische Zeit des Vorgangs sind, geeignet, Informationen über den Ablauf zu gewinnen. Eine derartige Impulsfolge liefert ein modensynchronisierter Dauerstrichlaser. . .If the pumping beam has a constant intensity over time, one can use the previously described method for measuring static birefringence (dichroism) to measure the induced effects. Another possibility is to modulate the intensity or the polarization of the pump beam and thus register the periodic change of the test beam by means of photoreceptor and then process it with a phase-narrowband narrowband amplifier (z, B. Boscarintegrator). The method of intensity modulation of the pump beam is known from the literature for generating and registering the raman-induced Kerr effect. (A. Ovyoung JEEB I. Quantum Sl QS 14 ', 1978, 12). In this case, a narrow-band probe beam is used in such a way that the recording of an E-mass line even at a modulation frequency of the pumping beam of some. Kiloheite requires at least a few seconds. With such parameters, this schaalbandige sampling an Eaman line is not suitable to prosecute fast-running prose (time constant J. / us and smaller) on the basis of the intensity (concentration of certain molecular species or appearance of new) at least one Hamanlinie. The time resolution of such an arrangement is limited by the modulation frequency of the pump laser (here a few kilohertz), processes in the sub-microsecond range can best be scanned in the current state of the art with short light pulses whose pulse duration is much smaller than the assumed time constant of the process. B-ei a spatially stationary process, a point-by-point sampling would be possible. In spatially nonstationary processes would be a temporally koinsidente pulse sequence of pump and probe beam with intervals that are much smaller than. the relevant, characteristic time of the process are suitable for obtaining information about the process. Such a pulse train provides a mode locked continuous wave laser. , ,

-♦- Z4ZU Ö I 6 - ♦ - Z4ZU Ö I 6

In der ersten, über den ramaninduzierten Kerr-Effekt erschienenen ArbeitIn the first work published on the raman-induced Kerr effect

(S.D., Heiman, R,W. Hellworth et al in Phys, Re, Lett, 36,(S.D., Heiman, R, W. Hellworth et al in Phys, Re, Lett, 36,

1976, 189)1976, 189)

demonstrieren die Autoren, daß es möglich ist, diesen Effekt mit gepulsten Lasern zu messen, deren Impuiszeit im lianoSekundenbereich liegt. Sie verwendeten einen breitbandigen Probestrahl, Dabei ergibt sich folgende Schwierigkeit. Die Verteilung der Intensität breitbandiger Farbstofflaser über die Wellenlänge schwankt auch innerhalb kleiner Bereiche ( 1 a ) statistisch. Außerdem unterliegt die Intensität der für den jeweiligen Farbstoff typischen Fluoreszensverteilung Schwankungen. Unter diesen Umständen unterscheiden sich schwache.Ramanlinien nicht von den Hintergrundschwankungen,, Diesen Mangel überwindet ein Verfahren (J, Bergmann u, M. Schubert, Exp. Techn, d. Physik 27 (1979)37) bei dem der Probestrahl in einen Meßstrahl und einen Vergleichsstrahl aufgeteilt wird. Meß- und Vergleichsstrahl führt man über ein Glan'sches Prisma parallel auf den Sintrittsspalt eines Spektralapparatss, Im Vergieichskanal befindet sich eine Einrichtung zum variablen Schwächen des Vergleichsstrahls, lach der spektralen Zerlegung fallen beide breitbandigen Signale^auf das Vidikon eines optischen Vieikanalanalysators. Beide Signale können unabhängig voneinander ausgewertet werden.The authors demonstrate that it is possible to measure this effect with pulsed lasers whose pulse duration is in the 1-second range. They used a broadband test beam, this results in the following difficulty. The distribution of the intensity of broadband dye lasers over the wavelength varies even within small ranges (1 a) statistically. In addition, the intensity of the typical for the respective dye fluorescence distribution is subject to variations. Under these circumstances, weak wavy lines do not differ from the background fluctuations. This deficiency is overcome by a method (J, Bergmann and M. Schubert, Exp. Techn., Physics 27 (1979) 37) in which the test beam is split into a measuring beam and a comparison beam is divided. The comparison and comparison beam is conducted via a Glan prism parallel to the Sintrittsspalt a Spektralapparatsss, In the Vergieichskanal is a device for variable weaknesses of the reference beam, lach the spectral decomposition fall both broadband signals ^ on the Vidikon an optical Vieikanalanalysators. Both signals can be evaluated independently.

Der Mangel dieses Verfahrens besteht einmal in seinem großen Justieraufwand und zum anderen darin, daß das Vergleichssignal als das elektrische Analogon zum Vergleichsstrahl nicht mit einem variablen Paktor multipliziert wird« ,.The shortcoming of this method consists first in its large Justieraufwand and on the other hand is that the comparison signal as the electrical analogue to the reference beam is not multiplied by a variable factor «,.

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Ziel de χ· ErfindungAim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei einer Anordnung zur Registrierung von kurzzeitiger Doppelbrechung und Dichroismus großen Justieraufwand zu vermeiden und eine unkomplizierte Auswertung zu ermöglichen.The aim of the invention is to avoid large adjustment effort in an arrangement for the registration of short-term birefringence and dichroism and to enable an uncomplicated evaluation.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Begistrierung von kurzzeitiger Doppelbrechung und Dichroismus zu schaffen, mit der hochgenaue Messungen und Erfassung von mit anderen Mitteln nicht registrierbaren Parametern möglich sind.The invention has for its object to provide an arrangement for the registration of short-term birefringence and dichroism, with the highly accurate measurements and detection of non-registrable by other means parameters are possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung, im wesentlichen bestehend aus einem Polarisator, einem Probenbehälter, einem Analysator sowie mindestens,einem Photoempfänger gelöst, bei der hinter dem Polarisator eine Einkoppelvorrichtung für einen Pumpstrahl vorgesehen ist, dem Analysator ein Spektralapparat nachgeordnet ist und hinter dem Photοempfanger eine elektronische Auswerteeinheit vorgesehen ist.The object is achieved by an arrangement consisting essentially of a polarizer, a sample container, an analyzer and at least one photoreceiver, in which behind the polarizer a coupling device is provided for a pump beam, the analyzer is a spectral downstream and behind the Photοempfanger an electronic evaluation unit is provided.

Dabei kann einmal die Einkoppelvorrichtung für den Pumpstrahl zwischen dem Polarisator und dem Probenbehälter vorgesehen sein, bei einer weiteren möglichen Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung befindet sich die Einkoppelvorrichtung für den Pumpstrahl zwischen dem Probenbehälter und dem Analysator, Bei beiden Ausführungen kann als zusätzliches Polarisationselement unmittelbar nach dem Polarisator eine Wellenplatte angeordnet werden.In this case, once the coupling device for the pump beam between the polarizer and the sample container may be provided, in a further possible embodiment of the inventive arrangement is the coupling device for the pump beam between the sample container and the analyzer, in both embodiments, as an additional polarizing element immediately after the polarizer a wave plate can be arranged.

Z üb 2 3 Z about 2 3

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiei anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in schernatischer Darstellung.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawing. The drawing shows the arrangement according to the invention in schernatic representation.

Die Anordnung besteht aus einem Polarisator 1 , einer Wellenplatte 2, einer Einkoppelvorrichtung 3 für den Pumpstrahl, einem Probenbehälter 4, einem Analysator 5, einem Spektralapparat 6, Photοempfanger 7 und einer elektronischen Auswerteeinheit 8,The arrangement consists of a polarizer 1, a wave plate 2, a coupling device 3 for the pumping beam, a sample container 4, an analyzer 5, a spectral apparatus 6, Photοempfanger 7 and an electronic evaluation unit 8,

Die erfindungsgesäBe Anordnung zur zweikanaligen Registrierung eines breitbandigen gepulsten Probestrahle, der eine induzierte kurszeitige Doppelbrechung (Dichroismus) abfordert, arbeitet wie folgt:The inventive arrangement for the two-channel registration of a broadband pulsed test light, which requires an induced birefringence (dichroism), operates as follows:

Der Probestrahl passiert einen Polarisator 1, er passiert oder umgeht die Einkoppelvorrichtung 2 für den Pump strahl·,, passiert den Probenbehälter 4 und den Analysator 5 (ein Wollaston- oder ein Hochonpolarisator), Der Probestrahl tritt, in 2 Teile geteilt,durch den Spalt eines Spektralapparates 6, Beide Teilstrahlen werden spektral zerlegt und treffen auf 2 Reihen von Photoempfängern 7« Die elektrischen Signale der Photοempfanger 7 erhää eine elektronische Auswerteeinheit S zur weiteren Verarbeitung. Polarisator 1, Analysator 5 und Wellenplatte sind im einfachsten Falle so angeordnet, daß bei Ausbleiben der Wechselwirkung der Analysator 5 den linear polarisierten Probestrahl nur in einem Kanal passieren läßt, im weiteren paralleler Kanal genannt. Der andere Kanal, im weiteren senkrechter Kanal genannt, des Analysators 5 ist zum Polarisator 1 gekreuzt. The test beam passes a polarizer 1, it passes or bypasses the coupling device 2 for the pump jet · passes through the sample container 4 and the analyzer 5 (a Wollaston or a Hochonpolarisator), the test beam, divided into two parts, through the gap of a spectral apparatus 6, both partial beams are spectrally dissected and hit on two rows of photoreceivers 7 "The electrical signals of Photoempfanger 7 erhää an electronic evaluation unit S for further processing. Polarizer 1, analyzer 5 and wave plate are arranged in the simplest case so that in the absence of interaction of the analyzer 5 can pass the linearly polarized sample beam only in one channel, called in the following parallel channel. The other channel, called a further vertical channel, of the analyzer 5 is crossed to the polarizer 1.

Über die.linkoppelvorrichtung 3 j die auch zwischen dem Probenbehälter 4 und dem Analysator. 5 liegen kann (kontralineare Wechselwirkung), koppelt man den Pumpstrahl so in den Probenbehälter 4, ^sß Pump- und Probestrahi kollinear (bzw, kontralinear) die Probe passieren. Sine solche räum-About the.linkoppelvorrichtung 3 j also between the sample container 4 and the analyzer. 5 can lie (kontralineare interaction), coupling the pumping beam so in the sample container 4, ^ sß pumping and Probestrahi collinear (or, kontralinear) pass the sample. Such spatial

liehe Anordnung von Pamp- und Probestrahl Ist oft vorteilhaft. Die von der Pumps trail Iu ng induzierte Doppelbrechung (Dichroismus) äußert sich in einer Intensitätszunahine im senkrechten· Kanal.The arrangement of the pamp and the sample jet is often advantageous. The birefringence (dichroism) induced by the pump trail results in an increase in intensity in the vertical channel.

Das spektral zerlegte Licht im senkrechten Kanal weist, im Falle, das der Probenbehälter 4 Moleküle enthält und Pump- und Probestrahl einen entsprechenden Frequenaabstand haben, Ramanlinien auf. Die Registriereinrichtung (2 Reihen von Photοempfangern 7) empfängt das in eine parallele und eine senkrechte Komponente räumlich getrennte und spektral zerlegte Licht des Probestrahls. Die elektronische Auswerteeinheit 8 multipliziert jede spektrale Komponente des parallelen Spektrums mit einem konstanten, frei wählbaren Faktor und bildet den Quotienten aus den Signalen des senkrechten und des parallelen Spektrums, Dieser Quotient wird als Punktion über der Frequenz, der Wellenlänge-oder'einer Frequenzdifferens, wie es in der Ramanspektroskopie üblich ist, ausgegeben. ,The spectrally decomposed light in the vertical channel, in the case where the sample container contains 4 molecules and the pump and probe have a corresponding frequency separation, has Raman lines. The registration device (2 rows of photon receivers 7) receives the spatially separated and spectrally separated light of the test beam in a parallel and a vertical component. The electronic evaluation unit 8 multiplies each spectral component of the parallel spectrum by a constant, freely selectable factor and forms the quotient of the signals of the vertical and the parallel spectrum. This quotient is punctured by the frequency, the wavelength or a frequency difference, such as it is common in Raman spectroscopy. .

Führt man hinter dem Polarisator 1 für den Probestrahl einen lokalen Oszillator ein mit Hilfe der Wellenplatte 2, um das gemessene Signal der Intensität des Pumpstrahls, der Teilchenzahl und dem StreuquerscJinitt proportional zu machen, ändert sich an o.g. folgendes,If a local oscillator is introduced behind the polarizer 1 for the test beam with the aid of the wave plate 2 in order to make the measured signal proportional to the intensity of the pumping beam, the particle number and the scattering frequency, an o.g. following,

Der senkrechte Kanal enthält ohne Wechselwirkung das Signal des lokalen Oszillators. Die so im senkrechten Kanal registrierte Signalhöhe ist das neue Nullniveau. Ss wird darauf verwiesen, daß eine Messung von zwei Polarisationsparametern nicht ausreicht, um beispielsweise lineare Doppelbrechung und linearen Dichroismus experimental zu unterscheiden bzw· deren Anteile an einem Signal zu bestimmen. Dazu ist es unumgänglich, die Polarisationsparameter des nach der Wechselwirkung den Probenbehälter 4 verlassenden Probestrahls zu bestimmen.The vertical channel contains the signal of the local oscillator without interaction. The signal level thus registered in the vertical channel is the new zero level. It is pointed out that a measurement of two polarization parameters is not sufficient, for example, to distinguish experimentally linear birefringence and linear dichroism, or to determine their proportions on a signal. For this purpose, it is unavoidable to determine the polarization parameters of the sample beam leaving the sample container 4 after the interaction.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen mögliche Anwendungen der erfindungsgemäßen AnordnungThe following examples show possible applications of the arrangement according to the invention

Für die Anwendung werden folgende Sachverhalte voraus- gesetzt.For the application the following facts are assumed.

Erstens sind Pump- und Probelichtquelle gepulst mit einer Iznpulshalbwertsbreite- kleiner 1 ,us.First, pump and sample light sources are pulsed with an Iznpulshalbwertsbreite- smaller than 1, us.

Zweitens ist der Probestrahl breitbandig, d*h. er überstreicht bestenfalls das ganze ramanaktive Frequenzgebiet einer Probe.Second, the sample beam is broadband, d * h. At best, it covers the entire Raman-active frequency range of a sample.

Drittens überstreicht der Frequenzabstand des Pumpstrahls und des Probestrahls mindenstens eine Schwingungsfrequenz des zu untersuchenden molekularen Körpers. Viertens liegt die Frequenz des Probestrahls entweder auf der Stokes- oder auf der Antistokesseite des Pumpstrahls. Fünftens kann die Vorrichtung Verwendung finden, wenn der Probestrahl auf der Stokesseite (Antistokesseite) liegt und dessen Frequenz infolge der Wechselwirkung auf die Antistckesseite (Stokesseite) transformiert wird,Third, the frequency spacing of the pump beam and the sample beam covers at least one oscillation frequency of the molecular body to be examined. Fourth, the frequency of the sample beam is either on the Stokes or Antistokes side of the pump beam. Fifth, the device can be used when the sample beam is on the Stokes side (Antistokes side) and whose frequency is transformed due to the interaction on the anti-stick side (Stokes side),

Anwendungsbeispieleapplications

1. Messung des ramaninduzierten Kerr-Effekts1. Measurement of the raman-induced Kerr effect

Der zirkulär polarisierte Pumpstrahl, der gleichwertig mit dem Probestrahl im Probenbehälter auf die au untersuchende ramanaktive durchsichtige Substanz· fällt, induziert eine zirkuläre Doppelbrechung. Ist die Intensität des Probestrahls erheblich kleiner als die des Pampstrahls, kann man sich den linear polarisierten Probestrahl als eine überlagerung zweier gegenläufig, zirkulär polarisierter, in Phase schwingender Wellen gleicher Amplitude vorstellen. Die von dem Pumpstrahl induzierte zirkuläre Doppelbrechung führt zu einem Phasenhub der zirkulären Komponenten des Probestrahls. Dieser Phasenhub ist Ursache für eine Drehung der Polarisationsebene des ursprünglich linear zur Durchlaßrichtung des Polarisators polarisierten Probestrahls. Gemessen werden die senkrechte und die parallele Komponente, Beide Signale werden, wie beschrieben, verarbeitet.The circularly polarized pump beam, which is equivalent to the probe beam in the sample container on the Raman-active transparent substance to be examined, induces a circular birefringence. If the intensity of the test beam is considerably smaller than that of the Pamp beam, one can imagine the linearly polarized test beam as a superimposition of two counter-rotating, circularly polarized, phase-oscillating waves of equal amplitude. The circular birefringence induced by the pump beam results in a phase shift of the circular components of the sample beam. This phase deviation is the cause of a rotation of the polarization plane of the original linearly polarized to the forward direction of the polarizer test beam. The vertical and the parallel components are measured. Both signals are processed as described.

-9- 242052 3-9- 242052 3

2. Messung des optischen Kerr-Sffekts2. Measurement of the optical Kerr effect

Zur Messung der linearen Doppelbrechung ist die Polarisation des Fumpstrahls linear unter einem Winkel von 45° zur Durchlaufricntung des Polarisators orientiert. Der anfänglich linear polarisierte Probestrahl ist nach der Wechselwirkung elliptisch polarisiert. Der Analysator zerlegt den elliptisch polarisierten Probestrahl in zwei KomponentenTo measure the linear birefringence, the polarization of the Fump beam is oriented linearly at an angle of 45 ° to the passage of the polarizer. The initially linearly polarized probe beam is elliptically polarized after interaction. The analyzer breaks down the elliptically polarized test beam into two components

Die Registrierung erfolgt wie beschrieben. Registration takes place as described.

3« Die Messung des linearen zirkulären Dichroismus erfolgt in analoger Weise.3 "The measurement of linear circular dichroism is analogous.

4. Verbesserte Messung-der Ramanverstärkung des Probestrahls auf der Stokesseite (oder des inversen Raman-Effekts)4. Improved measurement of Raman enhancement of the Stokes side (or inverse Raman effect) probe beam

Der Probestrahl ist natürlich polarisiert. Die Pampstrahlung ist parallel zur Polarisationsrichtung des parallelen Armes des Analysators polarisiert. Registriert wird wieder das Licht im parallelen und senkrechten Arm des Analysators. Das parallele Spektrum zeigt die RamanνerStärkung der polarisierten, das senkrechte Spektrum die Ramanverstärkung der depolarisierten Anteile an der Ramanstreuung. Die Division des senkrechten durch den parallelen Zweig ergibt die . Depolarisationsrate, die leicht über die Prequenzdifferena (der Pump- und Stokeswelle) dargestellt werden kann.The test beam is of course polarized. The pamp radiation is polarized parallel to the polarization direction of the parallel arm of the analyzer. The light is registered again in the parallel and vertical arm of the analyzer. The parallel spectrum shows the Raman gain of the polarized, the vertical spectrum the Raman enhancement of the depolarized Raman scattering components. The division of the vertical through the parallel branch gives the. Depolarization rate, which can be easily represented by the Prequenzdifferena (the pump and Stokes wave).

5· Zur verbesserten Messung des auf die Antistokes-(Stokes--) Seite des Pumpstrahls transformierten .'Probesignale verändert man folgendes: .5 · To improve the measurement of the '' 'sample signals transformed to the Antistokes (Stokes) side of the pump beam, modify the following:.

Das senkrechte oder parallele Spektrum des untransformierten Probestrahls (die Pumppolarisation ist parallel oder senkrecht zur Probepolarisation) wird elektronisch auf eine für die weitere Verarbeitung notwendige Höhe gebracht. Das parallele Antistokes- (Stokes)-Signal teilt man durch das senkrechte oder parallele Stokes- (Antistokes)-Signal mit dem. entsprechenden Frequenaabstand aur Pumpfrequenz,The vertical or parallel spectrum of the untransformed probe beam (the pump polarization is parallel or perpendicular to the sample polarization) is electronically brought to a height necessary for further processing. The parallel Antistokes (Stokes) signal is divided by the vertical or parallel Stokes (Antistokes) signal with the. corresponding frequency distance aur pumping frequency,

-¹°~ 242062 3- ¹ ° ~ 242062 3

6, Verbesserte Aufzeichnung des transformierten Ahtistokes-(Stokes)-Signal3 unter der Bedingung, daß der Pumpstrahl nicht in Richtung der Polarisation des Probestrahls oder senkrecht dazu linear polarisiert i3t, sondern eine beliebige Polarisation hat.6, Improved recording of the transformed Ahtistokes (Stokes) signal 3 under the condition that the pump beam does not have polarization in the direction of polarization of the sample beam or perpendicularly polarized, but has any polarization.

In diesem Falle registriert man beide Antistokes-(Stokes)-Komponenten und verfährt wie bei der Registrierung des ramaninduzierten Kerr-Effekts.In this case, one registers both Antistokes (Stokes) components and proceeds as in the registration of the raman-induced Kerr effect.

Claims (4)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Anordnung zur Registrierung von kurszeitiger Doppelbrechung und Dichroismus, im wesentlichen bestehend aus einem Polarisator, einem Probenbehälter, einem Analysator sowie mindestens einen Photoempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Polarisator eine Hinkoppelvorrichtung für einen Pumpstrahl vorgesehen ist, daß dem Analysator ein Spektralapparat . nachgeordnet ist und hinter dem Photoempfänger eine elektronische Auswerteeinheit vorgesehen ist.1. An arrangement for registering of course birefringence and dichroism, consisting essentially of a polarizer, a sample container, an analyzer and at least one photoreceiver, characterized in that behind the polarizer a Hinkoppelvorrichtung is provided for a pump beam, that the analyzer is a spectral. is downstream and behind the photoreceiver an electronic evaluation unit is provided. 2, Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkoppelvorrichtung zwischen Polarisator und Probenbehälter vorgesehen ist.2, arrangement according to point 1, characterized in that the coupling device between polarizer and sample container is provided. 3. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkoppelvorrichtung zwischen Probenbehälter und Analysator vorgesehen.ist,3. Arrangement according to item 1, characterized in that the coupling-in device is provided between the sample container and the analyzer. 4, Anordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Polarisator als zusätzliches Polarisationselement eine Wellenplatte vorgesehen ist,4, arrangement according to item 1 and 2, characterized in that immediately after the polarizer is provided as an additional polarizing element, a wave plate, Hierzu, 1 Seite ZeichnungenFor this purpose, 1 page drawings