DE1814077A1 - Dinsitometer - Google Patents
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- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
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Description
I'ATENTANWALT DIPL.-INQ QERHARD SCHWAN 1814077
Case A-1990 A Λ Jn„rt
11, Dez. 1968
General Aniline & Film Corporation 140 Uiest 51 Street, Neu York, Neiu York 10020
Densitometer
Die Erfindung betrifft Densitometer und befaßt sich insbesondere mit Verbesserungen solcher Geräte, die den Meßbereich
von Photov/ervielfacherröhren erweitern.
Die Dichte von Filmstreifen und dergleichen wird gewöhnlich
bestimmt, indem "eine Probe beleuchtet und das reflektierte
oder das durchfallende Licht in Densitametern gemessen uiird,
die eine Photovervielfacherröhre (Sekundäremissionsvervielfacher)
aufweisen. Der durch die Röhre fließende Strom ändert sich, uienn eine Änderung der zu der Photovervielfacherröhre
gelangenden Lichtmenge eintritt., Die Schwankung des Stromwertes, die gemessen und aufgezeichnet werden kann, ist infolgedessen
ein IHaß für die Schwankung der Dichte der geprüften Probe
.
Es wurde gefunden, daß bei der Messung der Dichte von Filmen oder dergleichen der durch die Röhre hindurchfließende Strom
bezüglich des auffallenden Lichtes nur innerhalb eines sehr
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begrenzten Dichtebereiches linear verläuft» Das heißt, bei
< einem zu starken Lichteinfall wird die Röhre'in die Sättigung
ausgesteuert, mährend ein zu geringer Lichteinfall nicht zu einem brauchbaren Ausgangssignal führt, falls nicht die Dynodenspannung
geändert wird. Vorrichtungen und Schaltungen zur Änderung dieser Spannung sind normalerweise kompliziert,
platzraubend und teuer und müssen von Hand bedient werden. Beispielsweise kann der lineare Bereich einer Rhqtovervielfacherröhre
dadurch erweitert werden, daß ein Bereichsschalter vorgesehen wird, um die Dynodenspannung der Röhre stufenweise
umzuschalten« Der den UJert der Dynodenspannung bestimmende Bareichsschalter erlaubt es dann, die Stromänderung
innerhalb eines gewissen Bereiches mit Bezug auf das auf die Röhre auffallende Licht näherungsweise linear zu halteno Eine
derartige Bereichsumschaltung ist jedoch unpraktisch, wenn das Gerät in Verbindung mit automatischen Aufzeichnungsein-=
richtungen oder in anderen automatisierten Anlagen benutzt werden soll»
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Densitometer
zu schaffen, das einen größeren Meßbereich als bisher verfügbare Densitometer hat« Das Densitometer soll vielseitig einsetzbar
sein, keine Bereichsumschaltung erfordern und Änderungen der zu messenden Dichte innerhalb eines großen Bereiches
erlauben. Das Densitometer soll eine automatische Ablesung der Dichte innerhalb eines großen Bereiches ermöglichen und
an automatische Schreiber anschliaßbar sein« Das Densitometer
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soll ein kontinuierlich änderbares Ausgangssignal liefern,
das innerhalb eines großen Bereiches ohne Bereichsumschaltung unmittelbar kennzeichnend für die zu messende Dichte ist«
Insbesondere soll die Ifießkennlinie bezüglich der zu messenden
Dichte innerhalb eines großen Meßbereiches linear verlaufen.
Ein Densitometer zur Messung der Dichte einer Probe mit einer
Licht von der Probe aufnehmenden Photoverv/ielf acherröhre, de— ^t
ren Ausgangsstrom sich in Abhängigkeit von der einfallenden Lichtmenge zu ändern sucht, ist erfindungsgemMß dadurch gekennzeichnet,
daß die Photovervielfacherröhre an eine regelbare Dynodenspannungsquelle angeschlossen ist, daß ein Ver—
gleicher vorgesehen ist, der den Ausgangsstrom der Photover— vielfacherröhre mit dem Strom einer Bezugsspannungsquelle vergleicht
und daraus ein Fehlersignal ableitet, daß mittels dieses Fehlersignales die von der .Dynodenspannungsquelle abgegebene
Speisespannung derart geregelt ist, daß das Fehlersignal verschu/indet, und daß eine Ausgangseinrichtung vorhanden ^fc
ist, die aus dieser Speisespannung ein Maß für die Dichte der Probe ableitet.
Vorzugsweise u/ird dabei das Adsgsngssignal einer Photovervielfacherröhre
an einen punktionsverstärker angeschlossen, dessen
Ausgangssignal mit einem Berugssignal verglichen uiird, so daß
ein Fehlersignal erhalten uiird, mittels dessen dann die Dynodenspannungsqurlle
derart geregelt uiird, daß der durch die Röh-
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re fließende Strom konstant gehalten wird, mährend sich die
Dynodenspeisespannung der Röhre* entsprechend dem auffallenden
Licht ändert. Durch .Konstanthalten des Stromes auf einem vorzugsweise in der Witte des Aussteuerbereiches der Röhre
liegenden Ufert und Änderung der Dynodenspeisespannung kann
der lineare Arbeitsbereich der Rohrs wesentlich erweitert werden. Während es bei bekannten Densitometern möglich war,
auf einer vergebenen Skala einen Diehtebereich von 0 bis 1
w zu erfassen, erlaubt die Vorrichtung nach der Erfindung die Messung von Dichten innerhalb eines Bereiches von 0 bis 4,
das heißt innerhalb eines Bereiches, der von vollkommener Lichtdurchlässigkeit bis zu vollkommener Schwärzung reicht.
Erfindungsgemäß wird also ein Densitometer geschaffen» bei
dem eine Photovervielfacherröhre in einer Rückkopplungsschaltung
liegt, die den durch die Röhre fließenden Strom konstant hält und ein die Dynodsnspannung regelndes Fehlersignal ab-A
gibt, wobei die Änderung der Dynodensp'annung ein maß für die
Dichteänderungen darstellte
Weitere Merkmale, Vorteile* und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung. Die einzige Figur
zeigt ein schematisches Schaltbild eines Densitometers nach der Erfindung.
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Die Photovervielfacherröhre 10 iat dem von einer Probe reflektierten oder durchgelassenen Licht ausgesetzt, das schematisch durch Pfeile 11 angedeutet, ist· Die Probe kann ein
nicht entwickelter Filmstreifen, ein entwickelter Film, ein
photographisches Papier oder dergleichen sein.
kette 9 verbunden und meist Kathoden- und Anodenanschlüsse
12 bzu». 13 auf. Der Anschluß 12 ist mit einer Hochspannungsquelle 14 verbunden, der bei 14a eine regelbare Ausgangsspannung entnommen werden kann. Ein praktisches Beispiel einer
derartigen Spannungsquelle 1st das Kepco Modell ABC. Diese
Spannungsquelle wird mittels eines Eingangssignals selbsttätig geregelt, das an eine Steuerklemme 15 der Hochspannungsquelle 14 angelegt wird.
Der Anschluß 13 ist über einen Kompeneationsuiiderstand 16 an
die eine Eingangsklemme 17 eines Funktionsverstärkers 20 an- M
geschlossene Der Funktionsverstärker 20 kann durch geeignete UJahl des Rückkopplungswiderstandes 21 und eines Widerstandes
35 beispielsweise so ausgelegt sein, daß er einen Verstärkungsfaktor von 5 besitzt.
Eine nicht veranschaulichte Bezugsspannungsquelle ist mit einer Klemme 23 verbunden. An die Klemme 23 ist ein Spannungsteiler 24 mit einem Abgriff 25 angeschlossen, der über einen
Kompensationsu/iderstand 26 mit der anderen Einganaklemme 27
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des Funktionsverstärkers 20 verbunden ist« Das an der Klemme
30 auftretende Ausgangssignal des Funktiönsyerstärkers 20
stellt die Differenz zwischen dem Stromsignal an der Eingangs·» klemme 17 und dem Bezugsstromsignal an der Eingangsklemme 27
dar. Mittels dieses Ausgangssignals uiird die Ausgangsspannung
der Hochspannungsquelle 14 derart geregelt, daß die Stromdifferenz zu 0 wird. IMt anderen Worten, der Funktionsverstär~
ker liefert ein Signal, mittels dessen die Hochspannungaquelle derart geregelt wird, daß der durch die Photovervielfacherröhre
10 hindurchfließende Strom unabhängig von dem einfallenden
Licht konstant bleibt. Das Bezugsstromsignal kann durch Verschieben des Abgriffes 25 des Spannungsteilers 24 eingestellt
werden, und zwar vorzugsweise derart, daß der Über die Photovervielfacherröhre
fließende Strom im mittleren Teil des Arbeitsbereiches der verwendeten Röhre 10 liegt. Der Abgriff 25
kann von Zeit zu Zeit verstellt werden, um Empfindlichkeits=»
änderungen der Photovervielfacherröhre auf Grund von Alterungserscheinungen
oder dergleichen zu kompensieren.
Die an der Photovervielfacherröhre 10 anliegende Spannung ändert sich also in Abhängigkeit von dem einfallenden Licht, das
seinerseits ein «laß für die Dichte der jeweils geprüften Probe
ist. Diese SpannungsÜnderung erscheint an den Klemmen 31,12,
an die ein Schreiber 33 oder ein direkt anzeigendes Instrument 34 angeschlossen werden kann.
Die meisten Schreiber eignen sich nicht für den an der Photo~
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vervielfacherröhre anliegenden Spannungswert, der in den
meisten Fällen 10OQ Volt überschreitet. Infolgedessen ist
zwischen die Klemmen 31,12 ein Spannungsteiler in Form von Widerständen 37,38 gelegt. Der Schreiber läßt sich nunmehr
an diesen, auf seinen Meßbereich abgestimmten Spannungsteiler anschalten.
Dadurch, daß der in der Photovervielfacherröhre fließende
Strom durch Änderung der Dynodenspannung konstant gehalten W
und diese Änderung der Dynodenspannung als IYIaG für das einfallende Licht benutzt uiird, kann der lineare Meßbereich erheblich
erweitert warden. Der Rückkopplungswiderstand 21 kann derart ausgewählt sein, daß der Funktionsverstärker 20 unmittelbar
eine zweckentsprechende Verstärkung liefert« Es versteht sich, daß erforderlichenfalls Vorwiderstände, zusätzliche
Stellwiderstände und dergleichen zwischen der Klemme
30 und der Klemme 15 oder der Klemme 30 und Masse eingefügt
werden können» Die für das Verständnis der Erfindung Λ
nicht erforderlichen Schaltungskomponenten wurden weggelassen, um die Beschreibung und die Zeichnung möglichst übersichtlich
zu halten.
Das Densitometer nach der Erfindung verwendet also eine Schaltung,
bei der dar durch eine Photovervielfacherröhre fließende
Strom mittels eines Funktiansverstärkers konstant gehalten
wird, wobei der Dichtemeßwert ein fflaß der Änderung der Dynodenspannung
ist, die erforderlich ist, um den Strom in der
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Photovervielfacherröhre konstant zu halten. Die im Bereich
zwischen dunkel und hell für konstanten Strom eintretende
Spannungsänderung kann sehr erheblich sein» Beispielsweise
kann sich bei einer Photovervielf ach.erröhre vom Typ 7102 die
Spannung zwischen 300 und 1200 Volt ändern, wodurch ein großer
linearer Meßbereich erhalten wird.
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Claims (4)
1. Densitometer zur Messung der Dichte einer Probe mit einer
Licht von der Probe aufnehmenden Photovervielfacherröhre,
deren Ausgangsstrom sich in Abhängigkeit von der einfallen-
den Lichtmenge zu ändern sucht, dadurch gekennzeichnet, daß "
die Phatovervielfacherröhre (10) an eine regelbare Dynodenspannungsquelle
(14) angeschlossen ist, daß ein Vergleicher (20) vorgesehen ist, der den Ausgangsstrom der Photovervielfacherröhre
mit dem Strom einer Bezugsspannungsquelle vergleicht und daraus ein Fehlersignal ableitet, daß mittels
dieses Fehlersignales die von der Dynodenspannungsquelle abgegebene
Speisespannung derart geregelt ist, daß das Fehlersignal verschwindet und daß eine Ausgangseinrichtung (33,34,
37,38) vorhanden i§t, die aus dieser Speisespannung ein gt
maß für die Dichte der Probe ableitet.
2. Densitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Vergleicher ein Funktionsverstärker (20) ist«
3« Densitometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangseinrichtung einen kontinuierlich arbeitenden Schreiber(33) aufweist.
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4. Densitometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangseinrichtung zusätzlich einen Spannungsteiler
(37,38) aufweist.
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