DE1923005A1 - Monochromator - Google Patents
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Description
f~ , r ι/^ 5602 LANGENBERG (RhId.), den
-fcr/is/-fe. ί-L/e/ssi? - Bökenbusch 41
Dipl.-Phys. ^Jürgen tOeisse jelex gsi6895 I 9 2 3 U U
Patentanwälte
Bodenseewerk Perkin-Elmer
cc
Go. GmbH, 7770 Überlingen/Bödensee
Monochromator
Die Erfindung betrifft einen Monochromator mit einem Eintrittsspalt, einem dispergierenden Element, das durch seine optische
Wirkung die Bündelbreite in der Dispersionsebene verändert, und einem Austrittsspalt.
Bei einem solchen Monochromator ist es wünschenswert, bei gegebener
spektraler Auflösung den Strahlungsfluß möglichst groß zu machen. Sind mit Ausnahme der Spalte alle optischen Elemente
des Monochromator vorgegeben, dann ist bei einer ebenfalls vorgegebenen spektralen Auflösung der Strahlungsfluß maximal,
wenn der Aüstrittsspalt die gleiche Breite hat wie das monochromatische Bild des Eintrittsspaltes in der Ebene des Austritt
sspaltes.
Es ist weiterhin wünschenswert, das Verhältnis von Spaltbreite zu Spalthöhe den Gegebenheiten der übrigen Optik möglichst gut
anzupassen. Beispielsweise ist es bei Verwendung eines Golay-Empfängers,
der eine runde Empfängerfläche besitzt, vorteilhaft,
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19^3005
das Verhältnis von Breite zu Höhe möglichst nahe an 1 zu bringen. Bei einem Thermoelement, dessen Empfängerfläche verhältnismäßig
schmal und lang sein kann, kann es demgegenüber wünschenswert sein, das Verhältnis von Breite und Höhe dea Austrittsspaltes
möglichst klein zu wählen. Mit Rücksicht auf den Strahlengang im Xüvettenraum kann es wünschenswert sein, das Verhältnis von
Breite zu Höhe des Eintrittsspaltes möglichst nahe an 1 zu bringen. Das gleiche ist der Fall, wenn nan eine runde Strahlungsquelle,
z.B. dia Hohlkathode einer Hohlkathodenlampe in einem Atom-Abaorptions-Spektrometer, auf den Eintrittspalt abbildet.
Andererseits können die Abmessungen der Flamme in einem Atom-Absorptions-Spektroraeter
ein möglichst kleines Verhältnis von Breite und Höhe des Sintrittsspaltes als wünschenswert erscheinen
lassen. Ganz allgemein kann es also je nach den Forderungen an den Strahlengang außerhalb des Monochromators wünschenswert
sein, das Verhältnis von Breite zu Höhe eines der beiden Spalte in einer gewünschten Richtung zu beeinflussen, ohne dadurch andere
Größen, wie z.B. die Auflösung, zu verändern.
Es sind Monochromatoren bekannt, welche die erste der obigen
Bedingungen erfüllen, beispielsweise Prismenmonochromatoren,
bei denen das Prisma im Minimum der Ablenkung, also mit symmetrischem
Durchgang, benutzt wird, oder Monochromatoren, bei denen Eintritts- und Austrittsspalt übereinander angeordnet
sind. Bei solchen Monochromatoren wird im allgemeinen der Eintrittsspalt
alt monochromatische» Licht la Verhältnis 1 : 1 in der Ebene des Austrittsspaltes abgebildet, und beide Spalte
haben die gleiche Breite.
Es sind aber auch Monochromatoren bekannt, welche die obigen Bedingungen nicht erfüllen. Solche Monochromatoren können
gegenüber den eben genannten Monochromatoren durchaus Vorteile aufweisen, wi· das zum Beispiel bei einem Gitter-Monochromator
-3-
009848/0679 Ο0ργ
OWGlNAL IMSPECTED
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nach Czerny-Turner der Fall ist, der eine schärfere Abbildung
des Eintrittsspaltes in der Ebene des Auatrittsspaltes erzeugt,
rei solchen Monochromatoren sind im allgemeinen die beiden Brennweiten gleich groß und die beiden Spalte gleich
breit. Das Bild des Eintrittsspaltes ie-fc der Ebene des Austrittsspaltes
ist jedoch breiter oder schmaler als der Austrittsapalt, 30 daß kein optimales Verhältnis von Auflösung
au Strahlungsflufi erzielt wird.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Monochromatoren besteht
darin, daß sich das Verhältnis von Breite zu Höhe der Spalte bei gegebener Auflösung nicht verändern läflt, ao daß also auf
gewisse Forderungen, die an den vorgeschalteten oder an den nachgeschalteten optischen Strahlengang gestellt werden können,
keine Rücksicht genommen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Monochromatoren, deren dispergierendes Element die Bündelbreite in der Dispersionsebene
in unmittelbarer Nähe dieses Elements verändert, das Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei solchen Monochromatoren das Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß
wenigstens bei einer Wellenlänge optimal zu gestalten.
Darüberhinaus besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, Honochromatorer.
zu schaffen, die bei allen Wellenlängen ein optimales Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß erzielen.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, die Monochromatoren so zu gestalten, daß auch bei einer Spaltbreitenänderung ein optimales
Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß erhalten bleibt.
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BAD ORIGINAL
■-#-■■
Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, bei gegebenem Dispersionselement, gegebenem Strahlungsfluß und gegebener
Auflösung das Verhältnis von Breite zu Höhe eines der beiden Spalte für den vor- oder nachgeschalteten Strahlengang möglichst
günstig zu gestalten.
Der Monochromator nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens eine Wellenlänge im Arbeitsbereich
des Monochromators die Bedingung ,
— = B1 a2
bi B2 al
erfüllt ist, wobei
b-j die Breite des Eintrittsspaltes, b2 die Breite des Austrittsspaltes,
Bi die Bündelbreite in der Dispersionsebene vor dem disper-:
gierenden Element,
B2 die Breite des monochromatischen Bündels der vom Austrittsspalt erfaßten Wellenlänge optisch hinter dem dispergierenden
Element,
ai die effektive Gegenstandsweite und
a2 die effektive Bildweite bei der monochromatischen Abbildung
des Eintrittsspaltes auf die Ebene des Austrittsspaltes ist,
Beispielsweise sind bei einem Czerny-Turner Monochromator
ai die Brennweite des Kollimatorelements und a2 die Brennweite des Abbildungselements
oder bei einem Monochromator mit einem Konkav-Gitter ohne sonatige abbildende Elemente ist
ai der Abstand des Eintrittsspaltes vom Konkavgitter und
a2 der Abstand des Austrittsspaltes vom Konkavgitter.
Bei Einhaltung der angegebenen Bedingung ergibt sich ein optimales Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß auch bei unterschiedlichen
Breiten von Eintritts- und Austrittsspalt und
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Sf-
unterschiedlichen Bündelbreiten vor und hinter dem dispergierenden
Element, wie nachstehend noch im einzelnen nachgewiesen werden wird. Die Möglichkeit, bei unterschiedlichen Spaltbreiten
und Bündelbreiten eintritts- und austrittsseitig ein optimales Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß zu erhalten,
gestattet es weiterhin, das Verhältnis von Breite zu Höhe des Eintritts- oder Austrittsspaltes in einer gewünschten
Richtung zu beeinflussen, und zwar dadurch, daß man die größere oder die kleinere Bündelbreite demjenigen Spalt zuordnet, der,
in der obigen Reihenfolge, ein möglichst kleines oder ein möglichst großes Verhältnis von Breite.zu Höhe aufweisen soll.
Man kann bekanntlich bei jedem Monochromator Eintritts- und Austrittsspalt in ihrer Wirkung vertauschen.
Vorteilhafterweise sind die Spaltbreiten synchronisiert mit der Wellenlängenabtastung derart steuerbar, daß die Bedingung
b-| B2 a-] ·
im wesentlichen für alle Wellenlängen des Arbeitsbereiches erfüllt ist.
Man kann außerdem die Spalte so steuern, daß die vorstehende
Bedingung bei mindestens einer Wellenlänge für alle Spaltbreiten erfüllt ist.
Anhand der Zeichnungen werden die der Erfindung zugrundeliegen
den physikalischen Zusammenhänge erklärt und einige Anwendungs beispiele erläutert. Es zeigen
Figur 1 den Strahlengang in einem Monochromator mit
einem dispergierenden Element zur Erläuterung der physikalischen Grundlagen der Erfindung,
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Figur 2 den Strahlengang in der Umgebung des dispergierenden Elements,
Figur 3 einen Gitter-Monochromator nach Gzerny-Turner
in erfindungsgemäßer Abwandlung,
Figur 4 ein Gitter mit einem einfallenden und einem gebeugten Strahl,
Figur 5 eine mechanische Steuerung der Schleifer zweier
Potentiometer, die zur Steuerung der Spaltbreiten dienen,
Figur 6 eine mechanische Steuerung des Abgriffs eines weiteren Potentiometers, das zur Steuerung der
Spaltbreiten, und
Figur 7 einen Stromlaufplan einer Spaltbreitensteuerung.
Figur 1 zeigt einen Monochromator mit einem Eintrittsspalt 1,
einem Kollimatorelement 2, einem dispergierenden Element 3, einem abbildenden Element 4 und einem Austrittsspalt 5. Das
Kollimatorelement 2 und das abbildende Element 4 sind in Figur als Linsen gezeichnet. Ss können jedoch ebensogut andere,
optisch ähnlich wirkende Elemente verwendet werden, beispielsweise
Hohlspiegel.-Das dispergierende Element 3 ist in Figur 1 nur als Block dargestellt. Es kann sich um ein Prisma, ein
Transmisaionsgitter oder ein Reflexionsgitter handeln. Bei Verwendung eines Konkavgitters können die drei Elemente 2, 3
und 4 zusammenfallen und das Konkavgitter bilden.
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Wir betrachten den Verlauf monochromatischen Lichts im Monochromator.
Der iintrittsspalt 1 hat die Breite X>-\. Sein Abstand
von der Linse 2 beträgt ai. al ist zugleich die Brennweite
der Linse 2. Hinter der Linse entsteht also ein Parallelbündel. Das von der Mittellinie des ZÜintrittsspaltes 1 ausgehende monochromatische,
divergente Strahlenbündel wird durch die Linse in ein Parallelbündel einer bestimmten Richtung verv.'andelt.
Die von den beiden kändern des üintrittsspaltes 1 ausgehenden
Strahlen schließen hinter der Linse 2 mit den eben genannten Parallelstrahlen.einen Winkel <iA ein. Das dispergierende Element
3 sei zugleich Aperturblende. Auf das dispergierende Element 3 trifft also ein Bündel der Breite Bi mit dem Öffnungswinkel
du . Hinter dem dispergierenden Element 3 entsteht ein Bündel der Breite B2 mit dem Öffnungswinkel d.^ . Ein allgemeines
optisches Gesetz (die Sinusbedingung) fordert, daß bei einer scharfen Abbildung gelten muß
(1) B-| sin<iA = B2 sin A^
Da die Breiten b der Spalte klein sind gegen die Abstände a, sind die Winkel sehr klein, so daß wir den Sinus durch ien
Winkel selbst ersetzen können.
(2) . B1A1 = B24.a
Nun gilt für die Breite bi des Sintrittsspaltes
(3) b! =
und für die Breite b2f des Bildes des Eintrittsspaltes in der
Ebene des Austrittaspaltes
(4) b£' = l
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Die drei Gleichungen (2), (3) und(4) führen zu der Gleichung
(5) Ta2' Bi a2
bi B2. ai
Das beste Verhältnis Auflösung zu Strahlungsfluß erhält man, wenn man den Auatrittsspalt genauso breit macht wie das Bild
des "Eintrittsspaltes, d.h., wenn man dem Austrittsspalt die Breite b2
(6) b2 = b2' -
nach Gleichung (4) gibt. Die Bedingung für das beste Verhältnis Auflösung zu Strahlungsfluß ist also, wenn b2 die Breite des
Austrittsspaltes bedeutet und wenn der Strahlungsfluß durch bi UM(J(^ gegeben ist!
bi B2 ai
Der Einfluß des Faktors B-]/B2 wird bei den bekannten Monochromatoren
nicht berücksichtigt, wenn nicht zufällig Bi = B2 ist,
womit die Erklärung für die oben erwähnten Nachteile der bekannten
Monochromatoren mit Bi E2 gegeben ist.
figur 2 zeigt noch einmal das dispergierende Element 3 und :
die Strahlenbündel in unmittelbarer Umgebung. Der Einfachheit halber' sind die Bündel als ideal parallele Bündel gezeichnet.
Das auftreffende Bündel hat die Breite B-j. Das austretende
Bündel einer bestimmten Wellenlänge hat die Breite B2. Eine
andere Wellenlänge liefert ein austretendes Bündel einer etwas anderen Richtung.
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OFftGIMAL INSPECTED
infolge der anderen Richtung hat dieses Bündel auch eine andere
Breite B^. Das Verhältnis b2' zu bi ändert sich also infolge
der Dispersion mit der Wellenlänge, wobei b2* die Breite
des Bildes des Eintrittsspaltes hat. Man muß also, um ein günstiges Verhältnis Auflösung zu Strahlungsfluß zu erhalten,
entweder die Spaltbreiten bp' und b-) in ein solches festes Verhältnis
setzen, daß die Gleichung (7) bei einer mittleren Wellenlänge erfüllt ist, oder man muß die Spaltbreiten wellenlängenabhängig
so steuern, daß die Gleichung (7) bei allen Wellenlängen erfüllt ist.
Figur 3 zeigt einen Gittermonochromator nach Czerny-Turner,
der jedoch erfindungsgemäß mit unterschiedlichen Brennweiten der beiden Hohlspiegel ausgelegt ist. Bei einer bestimmten
mittleren Wellenlänge hat das Gitter 3 die eingezeichnete Stellung. D'as vom Hohlspiegel 2 herkommende Bündel fällt mit
der Breite Bi unter dem Einfallswinke1f auf das Gitter 3·
Die vom Gitter 3 gebeugte monochromatische Strahlung derjenigen
Wellenlänge, die vom Austrittsspalt 5 ausgesondert wird, verläßt das Gitter unter dem Einfall swinkel*Jin einem Bündel
der Breite B2. Die Brennweiten al und a2 der Hohlspiegel 2
und 4 sind so gewählt, daß die Breite b2 des Austrittsspaltes gleich der Breite b-| des Eintrittsspaltes wird, so daß also
nach Gleichung (7) gilt
(8) a2 B2
a-i Bi
Ist G die wirksame Breite des Gitters, dann gilt für die
Bündelbreiten
(9) B1 = G ooa/
(10) B2 = G cosy
also
also
(11) . >; coat
■ai
cos^f
#09848/0579 _10_
Die beiden Spalte sind gleich breit und liegen in einer Ebene, wie das bei einem Cserny-Turner Monochromator der üblichen
Ausführungsart auch der Fall ist. Werden die .änderungen der
Spaltbreiten so durchgeführt, daß die Gleichheit der beiden Spaltbreiten stets erhalten bleibt, wie das bei bekannten
Konochronatoren ebenfalls der Pail ist, dann bleibt die Gleichung
(11) auch bei Spaltbreitenänderung für die ausgewählte Wellenlänge erhalten. Bei anderen ".'/eilenlängen wird das optimale
Verhältnis Auflösung/Strahlungsfluß nicht erreicht. Die Abweichungen sind jedoch im Mittel kleiner als bei einem
symmetrischen Czerny-Turner Konochromator {ά? = al} mit gleichen
Spaltbreiten (b2 = bi). Auch bei einem asymmetrischen Czerny-Turner
Ilonochromator nach Figur 3 bleiben die beiden Spalte
stets gleich breit, wenn man die äußere Spaltbacice des Eintrittsspaltes
1 und die innere Spaltbacice des Austrittspaltes durch ein Verbindungsglied 7 und die innere Spaltbacke des
Eintrittsspaltes 1 und die äußere Spaltbacke des Austrittsspaltes 5 durch ein anderes Verbindungsglied 6 starr miteinander
verbindet. Zur Spaltbreitenänderung v/erden dann diese beiden Verbindungsglieder 6 und 7 in an sich bekannter Weise
symmetrisch gegeneinander verschoben.
Die Spaltbreiten lassen sich so steuern,.daß die Gleichung (7)
für alle Wellenlängen erfüllt wird. Das soll anhand eines Gitter-Monochromators für den Spezialfall al = a2 gezeigt
werden. Unter dieser Voraussetzung gilt
(12) " Ü Jl !
bi B2 G cost
Figur 4 zeigt das Gitter 5, einen einfallenden Strahl 8 und einen gebeugten Strahl 9 derjenigen Y/ellenlänge, die von dem
Austrittsspalt ausgesondert wird.
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!"er eir.failer.Ie Strahl bildet mit der Gitternormalen den
Zinfallswiv.l:el/ , der gebeugte Strahl bildet mit der Gitternormalen
iei: Aus fall ßwinicel'f . Einfallender und gebeugter
Strahl schlitten den konstanten V/inkel ι* ein. 2ine Velleni-inreriUnderur.
ler den Austrittsspalt verlassenden Strahlung
v.'ird durch Drehung des Gittern erreicht. Dabei bleibt stets die Beziehung
(13 η- - T - ■" - const
erhalten, d.h. bei einer Gitterdrehung (V.ellenlängenänderung)
andern siel: fund "f stets ini gleichen Sinne und um den gleichen
Betrag. Diere Besiehung kann man su einer einfachen Spaltsteuerung
ausnutzen, z.3. in der in Figur 5 dargestellten Weise.
In Figur ί ist eine gedachte Linie 11-11 --eseichnet. Auf dieser
^i:.ii. liegt der Drehpunkt 24 der beiden starr miteinander verbundenen
Hebel 12 und 13. Der Hebel 12 schließt mit der gedachten Linie 11-11 den »vinkel ψ eint dar Hebel 13 den Winkel'/'
V.'ird der Dcppelhebel gedreht, dann ändern sich ff und ^ im gleichen
Sinne und uui aeix gleichen betrag, wie es dar Beziehung ('3'
entspricht. L'er Drehpunkt des Dcppelhebels liegt in der Drehachse
des nicht einge^eiclmeten litters. Sitter und Doppelhebel
sind starr miteinander verbunden. Der Doppelhebel ist relativ zu::. Gitter se ein^ustiert, daß die Winkel IP und mit ^
den jeweiligen uiinfallswiiikel und. Ausfallswinkel am Gritter
übereinstinxen. Der Hebel 1L trügt an seines 3nde einen Stift
14, der Hebel 1? einen Stift ":. Der Stift 14 gleitet in den;
senkrecht zur Linie 11-11 verlaufenden Schlits eines Armes 16,
der mit einem Schleifer 18 starr verbunden ist. Dieser Schleifer
18 gleitet auf einem parallel sur Linie 11-11 ausgerichteter Potentiometer 20, dessen eines Snde 22 auf der Höhe des
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Drehpunktes 24 des Doppelhebels 12, 15 liegt (die Verbindungslinie 22-24 steht senkrecht auf der linie 11-11). Der Stift
1L- gleitet in dem senkrecht zur Linie 11-11 ausgerichteten
Schütz eines Armes 17, der starr mit dem Schleifer 19 verbunden
ist. Dieser Schleifer 19 gleitet auf einem Potentiometer 21, aas parallel zur Linie 11-11 ausgerichtet ist. Das
eir.e Ende 25 des Potentiometers 21 liegt auf der Kühe des
Drehpunktes 24 des Doppelhebels 12, 13, d.h. die Verbindungslinie 2J-24 steht senkrecht auf der Linie 11-11.
Am Potentiometer 20 entstellt zwischen dem einen ünde 22 und
dein Schleifer 16 eine Spannungsdifferenz U4, die cos *f proportional
ist. In entsprechender Weise entsteht am Potentiometer 21 zv/ischen dem einen Lnde 25 und dem Schleifer 19 eine Spannungsdifferenz
U5, die cos^ proportional ist. Benutzt man die
Spannungen U 4 und U«; direkt zur Steuerung der Spalte, dann
werden die Gleichungen (7) bzw.(12) erfüllt.
Es tritt jedoch noch eine unerwünschte Nebenwirkung auf: Die
beiden Spalte verengen oder verbreitern sich gleichsinnig in unerwünschter 'nei^e, und zwar derart, daß sich beide Spalte
nit zunehmender V/ellenlange verengen. Diese unerwünschten
Spaltänderungen lassen sich eliminieren, wenn man die Potentiometer
20 und 21 mit einer Spannung U3 speist, die den Cosinus
eines Winkels]fumgekehrt proportional ist, der seiner Größe
nach zwischen 'fund 4- liegt und sich mit diesen Winkeln
gleichsinnig und um gleiche Beträge ändert, beispielsweise mit V'= (j + * )/2. Diese Spannung TJ3 läßt sich in der in
Figur 6 dargestellten V/eise erzeugen.
In Figur 6 ist ein Hebel 25 im Punkt 24 drehbar gelagert. Er
dreht sich mit dem Gitter um gleiche Winkelbeträge.
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BAD OBIGINAL
Ein Potentiometer 26, dessen eines 3nde 27 mit dem Drehpunkt
zusammenfällt, schließt mit dem Hebel 25 den Winkel £" ein. JJa
der Schleifer 28, wie später ersichtlich wird, niemals in die Nähe des Endes 27 gelangt, kann an diesem Ende ein gewisser
Teil des Potentiometers abgetrennt und 2.B. durch einen räumlich anders gelagerten Vorwiderstand ersetzt werden, wenn
das aus räumlichen Gründen wünschenswert ist. Am Ende des Hebels 25 ist ein Arm starr befestigt, der einen Schlitz 29
trägt, welcher senkrecht zum Hebelarm 25 verläuft. In diesem Schlitz gleitet ein Führungsstift 30 des Schleifers 28. Die
Spannung U3 zwischen dem Schleifer 28 und dem Ende 27 ist
dann proportional 1/cos T·
Figur 7 zeigt das elektrische Schema. Das Potentiometer 31 wird
mit der Spannung U0 gespeist. Mittels des Schleifers 32 wird
die gewünschte Spaltbreite oder das gewünschte Spaltbreitenniveau eingestellt. Es entsteht eine Spannung Ui, mit der eine
Widerstandskette 33- gespeist wird. Mit Hilfe dieser Widerstandskette
wird an einem Potentiometer 34 der gewünschte Spannungsverlauf erzeugts der z.B. so eingestellt ist, daß
die Spalte bei allen Wellenlängen annähernd den gleichen S'trahlungsfluß erzeugen.» Der Schleifer 35 dieses Potentiometers
34 wird wellenlängenabhängig verschoben. Es entsteht eine wellenlängenabhängige Spannung U2» mit der das Potentiometer
26 gespeist wird. Dieses Potentiometer ist mit dem Potentiometer 26 in Figur 6 identisch. Es trägt den Schleifer
28. So entsteht die Spannung F3, die 1/cos ~f proportional
ist. Mit dieser Spannung U 3 wird das Potentiometer 20 gespeist,
das den Schleifer 18 trägt* Dieses Potentiometer 20 ist mit dem Potentiometer In Figur 5 identisch. Mittels des
Schleifers 18 wird eine Spannung U4 abgegriffen, die
proportional ist. Gleichzeitig speist die Spannung U3 das Potentiometer 21, das mit dem entsprechenden Potentiometer
in Figur 5 identisch ist.
-H-009848/0579
Mittels seines Schleifers 19 wird eine Spannung U5 abgegriffen,
die cos ^/cosj proportional ist. Die spannungen U4 und U5
werden direkt zur Steuerung der Spaltbreiten verwendet, z.B. jeweils mittels Folgepotentiometer und Servomotor.
Das Potentiometer 26 kann entfallen, wenn man die Funktion
l/cos^ oder eine ähnliche Punktion im Spannungsverlauf des
Potentiometers 34 mit berücksichtigt„
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darinj, dal3 auch
bei Monochromatoren, deren dispergierendes Element die Bündelbreite verändert, ein günstigeres Verhältnis von Auflösung
zu Strahlungsfluß erreicht wird, als das bei den bekannten Monochromatoren dieser Art der Fall ist» Dabei wird mindestens
bei einer Wellenlänge ein optimales Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß erreicht. Die Erfindung gestattet es darüberhinaus,
den Monochromator so zu konstruieren, daß bei allen Wellenlängen ein optimales Verhältnis von Auflösung zu Strahlungsfluß
erreicht wird. -Weiterhin ist es möglich, die erzielten Vorteile auch bei Spaltbreitenänderungen zu erhalten.
Schließlich besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß mindestens
einer der beiden Spalte in seiner Auswirkung auf den übrigen Strahlengang bezüglich seines Verhältnisses von Breite
zu Höhe'beeinflußt werden kann, ohne die übrigen Parameter des Monochromators zu verändern.
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BAD ORIGINAL 009848/0579
Claims (9)
- PatentansprücheMonochromator ir.it einem £intritts8palt, einem dispergierender. Elemei.t, das durch eeine optische Wirkung die Bündelbreite in ier I)if3persionseueXi.e verändert, und einen Austrittsspalt, dadurch gekennzeichnet,daii für mindestens eine Wellenlänge im Arbeitsbereich des Mono ehr om-.tora die Bedingungb2 B1 Bl2b-, B2 alerfüllt ist·, wobeibi die breite des Eintrittsspaltes bc die Breite des AustrittsspaiteaB-; die Bandelbreite in der Dispersionsebene vor dem disper^ierenden ElementB_ die Breite des monochromatischen Bündels der vom Austrittsspalt erfaßten Weilenlänge optisch hinter dem dispergierenden Elementa-, die effektive ue<-;enstandsweite und a^ die effektive bildweite bei der monochromatischen Abbildung des Sintrixtssp>u.tes auf die Ebene des Austrittssp-iltesist.
- 2. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet,dai die Spaltbreiten synchronisiert mit der Wellenlängenabtastung derart steuerbar sind, daß die Bedingungb2 Bi azbi B2 alim^wjia-eJitljiÄhen. für alle Wellenlängen des Arbeitsbereiches erfüllt ist. 009848/0579BAD ORIGINAL-w-
- 3. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das dispergierende Element ein zur Wellenlängenabtastung schwenkbares Gritter (3) ist, daß durch je einen Hohlspiegel (2 bzw. 4) ein von dem Eintrittsspalt (1) ausgehendes Lichtbündel parallelgerichtet unter einem Einfallswinkel f auf das Gitter (3) geleitet und ein unter einem Winkel^ zur Gitternormalen gebeugtes monochromatisches paralleles Lichtbündel auf dem Austrittsspalt (5) gesammelt wird und daß für eine Wellenlänge des Arbeitsbereichesist.
- 4. Monochromator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß daa dispergierende Element ein zur Wellenlängenabtastung schwenkbares Gitter (3) ist, daß durch je ein optisches Glied der Brennweite a^ = &2 ein von dem Eintrittsspalt (1) ausgehendes Lichtbündel parallelgerichtet unter einem Einflallswinkel *f auf das Gitter (3) geleitet und ein unter einem Winkel Kf zur Gitternormalen gebeugtes monochromatisches paralleles Lichtbündel auf den Austritts"spalt (5) gesammelt wird und" daü die Spaltbreiten von Eintritts- und Austrittsspalt bei der Wellenlängenabtastung proportional zu cos f bzw. cosy> veränderbar sind.-17-009848/0579
- 5. Monochromator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Spaltbreiten von Eintritts- und Austrittsspal-t durch eine zusätzliche Steuerung (26...) gemeinsam proportional zu cos Y'mitj-i'p^'oder ^^L ^ , beispielsweise proportional zucosveranderbar sind.
- 6. Monochromator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß jeder Spalt (1, 5) nach Maßgabe der an je einem Geberpotentiometer (20, 21) abgegriffenen Spannung (U4, TJ5) verstellbar ist, . - "daß das eine Geberpotentiometer (20) bei Verschwenken des Gitters (3) proportional zu cos f und das andere proportional zu COs^ verstellbar ist unddaß beide Geberpotentiometer (20, 21) von einer Spannung (U3) gespeist werden, die an einem proportional zucosverstellbaren Potentiometer (26) abgegriffen wird«
- 7. Monochromator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß mit dem Gitter (3) ein Winkelhebel verschwenkbar ist, dessen Schenkel (12, 13) mit einer durch den Schwenkpunkt (24) gehenden Linie (11-11) die Winkel ί bzw. M" einschließen-18-009848/0579daß gestreckte lineare Potentiometer (20, 21) räumlich, parallel zu der besagten Linie (11-11) als Geberpotentiometer angeordnet sind unddaß mit den Schleifern (18, 19) der Potentiometer (20, ^t) Kulissenführungen (16, bzw. 17) senkrecht zu der besagten Linie (11-11) verbunden sind, in die Zapfen (H, 15) an den Enden der Winkelhebel-Schenkel (12, 13) eingreifen.
- 8. Monochromator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, · daß mit dem Gitter (3) ein als rechtwinkliges Winkelstück ausgebildeter Hebel (25) verschwenkbar ist, dessen einer Schenkel, an dessen Ende der Hebel schwenkbar gelagert ist, mit einem gestreckten linearen Potentiometer (26) jeweils einen Winkel -£>_ ja f einschließt und dessen anderer Schenkel eine geradlinige Kulissenführung (29) aufweist, in welche ein mit dem Schleifer (28) des Potentiometers (26) verbundener Zapfen (30) eingreift und daß die am ScÜeifer (28) dieses Potentiometers (26) abgegriffene Spannung (TJj) die nach Maßgabe von cos 3 und cob" Y" verstellbaren Geberpotentiometer (20, 21) speist.
- 9. Monochromator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, ,daß zur wellenlängenabhängigen Spaltprogrammsteuerung ein weiteres mit Anzapfungen versehenes Potentiometer (34) vorgesehen ist, dessen Abgriff (35) naoh Maßgabe der Wellenlängenabtastung verstellbar und mit dem 1/ cos ^r^-—Pot en- (26) tiometer verbunden ist und dessen Anzapfungen mittels einer Wideretandskette (33) Potentiale zur Darstellung eines gewünschten Spaltprogrammes eingeprägt sind.009848/0579
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