DE1814077A1

DE1814077A1 - Dinsitometer

Info

Publication number: DE1814077A1
Application number: DE19681814077
Authority: DE
Inventors: Houser Robert Wilson
Original assignee: General Aniline and Film Corp
Current assignee: GAF Chemicals Corp
Priority date: 1967-12-12
Filing date: 1968-12-11
Publication date: 1969-07-24
Also published as: BE725277A; JPS4946272B1; US3476940A; GB1253547A

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.

Die Photovervielfacherröhre 10 ist mit der üblichen Dynoden-

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

- 9 - '■ 18UD77 Ansprüche

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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