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Spektrograph Die Erfindung bezieht sich auf eine spektralanalytische
Meßanlage mit einer Dispersionsvorrichtung, z. B. einem Prismenspektrometer, wobei
wahlweise eine Vorzerlegung mit gekreuzter Dispersion verwendet wird, und diesem
optisch nachgeschalteten Plangitterspektrografen, wobei der von der Lichtquelle
ausgehende Lichtstrahl zunächst durch mindestens ein optisches Fokussierungselement
gerichtet und dann von einem hinter der Dispersionsvorrichtung vorhandenen Schlitz
begrenzt ist, und daß der Lichtstrahl weiter auf einen konkaven Spiegel und von
hier auf ein planes Gitter gerichtet, von diesem wieder zum konkaven Spiegel geführt
wird und der Lichtstrahl als fokussiertes Bündel auf eine Fotoplatte fällt, wobei
der Schlitz und die fotografische Platte in derselben Ebene angeordnet sind, derart,
daß der Schlitz auf einer durch den Mittelpunkt der fotografischen Platte bzw. Platten
gehenden Vertikallinie liegt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei solchen Spektrometern den nutzbaren
Wellenlängenbereich zu vergrößern und die Fotoplatte besser auszunützen.
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Für solche Gitterspektrografen hat man zwar bereits mehrere Gitterstellungen
vorgeschlagen. So ist es bereits bekannt, das Gitter etwa in der Ebene der Fotoplatte
anzuordnen und es in Richtung des Spiegels von der Fotoplatte wegzurücken. Dieses
Wegrücken des Gitters kann in bekannter Weise so erfolgen, daß es in der Mitte zwischen
der Fotoplatte und dem sphärischen Spiegel angeordnet wird. Ferner ist es bekannt,
daß der nutzbare Wellenlängenbereich aus einer Gitterformel errechenbar ist, welche
als variable Größen auch die von dem Abstand zwischen Gitter und Spiegel abhängenden
Winkelfunktionen enthält.
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Die erfindungsgemäße Verbesserung bei solchen Spektrographen besteht
darin, daß das Gitter im Bereich von £ bis 2/3 der Entfernung zwischen dem sphärischen
Spiegel und der den Eintrittsspalt und die Fotoplatte enthaltenden Ebene, und zwar
in der spiegelseitigen Hälfte dieser Entfernung, liegt. Durch diese neue Gitteranordnung
wird der nutzbare Wellenlängenbereich auf der Fotoplatte vergrößert und die Fotoplatte
besser ausgenützt. Die nutzbare Länge der fotografischen Platte kann hierbei z.
B. um einen Faktor von mehr als 2 vergrößert werden. Das Überlappen der Spektren
wird deshalb verhindert. Ferner ist vorteilhaft, daß der Durchmesser des benutzten
sphärischen Spiegels weiter verkleinert werden kann. Somit wird auch die Gesamtapparatur
vereinfacht, da die Herstellung von sphärischen Spiegeln großen Durchmessers technisch
schwierig und kostspielig ist.
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Unabhängig von diesen Vorteilen konnte aber fest-
gestellt werden,
daß beim Annähern des Gitters an den Hohlspiegel in dem Bereich zwischen 2 und .g3
dieser Entfernung keine solche Fehler auftreten, welche etwa die stigmatische und
kommafreie Abbildung verhindern würden.
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Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der einzigen Zeichnung erläutert,
welche in schematischer Weise ein Vorzerlegungssystem und den nachgeschalteten Gitterspektrografen
zeigt.
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Das Vorzerlegungssystem mit gekreuzter Dispersion weist eine erste,
hinter dem Lichteintrittsspalt angeordnete Linse auf, die eine Zylinderlinse sein
kann.
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Eine weiter nachgeschaltete zylindrische Linse blendet den Spalt in
einer Blende horizontal ab. Diese Blende dient als Eintrittsspalt in das eigentliche
System mit gekreuzter Dispersion. Hierbei ist eine achromatische Linse vorgesehen,
welche den Strich parallel macht und auf ein Prisma, z. B. ein Doppelprisma, wirft.
Im Prisma wird die Strahlung spektral dispergiert, wobei die Dispersion nicht linear
sein soll. Dieses Doppelprisma liefert ein vertikales Spektrum, welches weiter auf
den durch Backen 10 gebildeten Spalt 11 geworfen wird. Zwischen dem Eintrittsspalt
und einem Doppelprisma od. dgl. können fokussierende Linsen vorhanden sein. Die
Teile des Vorzerlegungssystems sind vertikal und horizontal verschiebbar. Das Vorzerlegungssystem
mit gekreuzter Dispersion kann schnell und leicht aus dem optischen System entfernt
werden, so daß ein nicht dispergierendes Beleuchtungssystem
zum
Fokussieren der Strahlung von der Lichtquelle auf den Eintrittsspalt 11 des nachgeschalteten
Gitterspektrographen benutzt werden kann. Der von den parallelen Backen 10 gebildete
Eintrittsspalt 11 liegt tiefer als das Gitter 17, so daß die aus dem Spalt 11 austretende
Strahlung als Lichtstrahl 13 unter dem Gitter 17 hindurch auf eine erste Fläche
15 eines sphärischen Hohlspiegels 14 fällt. Dieser Spiegel macht das Strahlenbündel
parallel und reflektiert es zurück auf das Gitter 17. Das Gitter dispergiert (beugt)
diese Strahlung, so daß das gebeugte Strahlenbündel 18 auf eine zweite Fläche 19
des Spiegels zurückgeworfen wird. Nun fokussiert der Spiegel das vom Gitter 17 gebildete
Spektrum als Strahlenbündel 20 entweder auf eine einzige fotografische Platte oder,
wie im Zeichnungsbeispiel dargestellt, auf eine Reihe von fotografischen Platten
21, 22, 23. Die Fotoplatten liegen unmittelbar über dem Eintrittsspalt 11 des Spektrographen
und praktisch in der gleichen Ebene.
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Der sphärische Hohlspiegel 14 liegt im Abstand seiner Brennweite von
der den Eintrittsspalt 11 und die fotografische Platten enthaltenden vertikalen
Ebene entfernt. Die Mittelachse des Spiegels liegt senkrecht zu dieser Ebene und
kann sich direkt über dem Eintrittsspalt 11 und praktisch in der Mitte zwischen
dem Zentrum des Spaltes 11 und der horizontalen Mittellinie der fotografischen Platten
21, 22, 23 schneiden.
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Das Gitter 17 ist so angebracht, daß sein Mittelpunkt die Mittelachse
des Spiegels 14 schneidet. Die Gitterlinien verlaufen praktisch senkrecht zur Mittelachse
des Spiegels 14. Die Strichseite des Gitters liegt in einem beliebigen Winkel zwischen
0 und 90° zur Mittelachse des Spiegels 14, wobei die Größe des Winkels von dem gewünschten
Spektralbereich abhängt. Um nun einen großen Spektralbereich bei einem Spektrografen
zu erhalten, muß auf die Fotoplatte eine Strahlung fokussiert werden, die vom Gitter
17 über einen breiten Winkelbereich gebeugt ist, d. h. bei einer gegebenen Größe
des Spiegels 14 bestimmt der vom Spiegel und dem Gitter 17 gebildete Winkel den
aufnehmbaren Spektralbereich. Ebenso hängt die ausnutzbare Länge der fotografischen
Platte von diesem Winkel ab. Das Gitter selbst ist auf einem drehbaren Tischehen
12 a befestigt, wobei zur Ausführung der Drehbewegung an sich bekannte, mechanische
Teile, wie ein Nocken, vorgesehen werden können.
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Mit der erfindungsgemäßen Gitteranordnung können außer spektrografischen
und spektrometrischen Aufnahmen auch fotoelektrische Messungen ausgeführt werden.
Hierfür ist ein von Backen 24 gebildeter Eintrittsspalt 25 vorhanden, welcher mit
dem Gitter 14
sich in gleicher Horizontalebene befindet. Da die Fotoplatten 21, 22,
23 oberhalb dieser Horizontalebene vorhanden sind, wird der Lichtstrahl 26 nicht
behindert, auf eine weitere Teilfläche27 des Spiegels 14 aufzutreffen. Die Strahlung
gelangt von hier zum Gitter 17, dann von diesem zurück zu einer weiteren Teilfläche
28, von wo der Strahl, wie mit 16 und 29 bezeichnet, dem Austrittsspalt zugeführt
wird. Der Austrittsspalt wird durch Spaltbacken 30,31 gebildet. Von hier tritt das
Licht in eine fotoelektrische Vorrichtung, wie einen Detektor. Dieser Spalt als
auch der Detektor 32 behindern somit nicht den Verlauf des Lichtstrahles 13, auch
nicht die Bildung des Spektrums auf den Fotoplatten. Der Spalt 25 als auch der zu
den Backen 30, 31 gehörende Spalt verlaufen vertikal und zueinander parallel. Zwecks
Abtastung des Spektralbereiches kann der Spalt der Backen 30, 31 verstellbar sein.