DE2038963C - Spectrometer for fast periodic scanning of a surface - Google Patents

Description

geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers. Verlangsamt sich beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeitspeed of the recording medium. For example, if the feed rate slows down

Die Erfindung betrifft ein Spektrometer zur des Aufzeichnungsträgers von einer ersten zu einer schnellen periodischen Abtastung einer Oberfläche zweiten Abtastung, so liegen demgemäß die beiden mit einer Antriebseinrichtung zur Relativbewegung 45 das Teilspektrum darstellenden Kurvenzüge näher des Spektrums gegenüber ci:.em Austrittsspalt und beisammen, so daß damit entsprechende Markieruneinem hierzu benachbart angeordneten elektro- gen geschaffen sind, welche ein Auswertegerät stets optischen Wandler. automatisch richtig zu steuern vermögen.The invention relates to a spectrometer for moving the recording medium from a first to one rapid periodic scanning of a surface second scan, the two are accordingly with a drive device for relative movement 45 the curves representing the partial spectrum closer of the spectrum opposite ci: .em exit slit and together, so that therewith corresponding marking uneinem Electrodes arranged adjacent to this are created which are always an evaluation device optical converter. be able to automatically steer correctly.

Es sind bereits Spektrometer der erwähnten Art Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachbekannt (>Applied Optics«, Bd. 6 [1967], Nr. 5, So stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es Seiten 885 bis 891), weiche zur Erfassung des Ab- zeigtThere are already spectrometers of the type mentioned. An embodiment of the invention is known (> Applied Optics ", Vol. 6 [1967], No. 5, So standing with reference to the drawing. There pages 885 to 891), soft for detecting the Ab- shows

Sorptionsspektrums einer Gasentladung dienen, wo- F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs-Serve the sorption spectrum of a gas discharge, where- F i g. 1 an embodiment of an invention

bei zum Entladungszeitpunkt der Entladungsstrom gemäßen Spektrometer in Strahlengangdarstellung durch eine Magnetwicklung gefühlt wird, die einen sowie in Blockschaltbilddarstellung,
Abtastspiegel vor dem Austrittsspalt in eine rasche 55 Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Drehung oder Schwingung versetzt. Hierbei wird Fig. 1,In the case of the spectrometer according to the discharge current at the time of discharge, the beam path is sensed by a magnet winding, which is one as well as in a block diagram,
Scanning mirror in front of the exit slit in a rapid 55 Fig. 2 a section along the line 2-2 of rotation or oscillation. Here, Fig. 1,

jedoch nur eine einzige Abtastung vorgenommen, die Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 vonbut only made a single scan, Fig. 3 is a section along the line 3-3 of

für den angegebenen Zweck auch völlig ausreicht. Fig. 1,is also completely sufficient for the stated purpose. Fig. 1,

Die vorliegende Erfindung stellt sich demgegen- F i g. 4 einen Ausschnitt aus F i g. 3 in demgegenüber die Aufgabe der Schaffung eines Spekfrometers 60 über vergrößerter Darstellung,
zur Durchführung einer schnell hintereinander er- Fig. 5 ein Beispie! einer mit dem SpektrometerThe present invention is contrary to FIG. 4 shows an excerpt from FIG. 3 in contrast, the task of creating a spectrometer 60 over an enlarged view,
for carrying out a quick succession of Fig. 5 an example! one with the spectrometer

folgenden periodischen Abtastung über sehr lange gemäß F i g. 1 bis 4 erzielbaren spektralen Registrier-Zeiträume, insbesondere zur Abtastung von Teilen kurve.following periodic sampling over a very long period according to FIG. 1 to 4 attainable spectral registration periods, curve especially for scanning parts.

der Erdoberfläche, z. B. einer größeren Wasserfläche. Das in der Zeichnung veranschaulichte Aus-the earth's surface, e.g. B. a larger body of water. The configuration illustrated in the drawing

Um die hierbei auf einen Aufzeichnungsträger über- 65 führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spektrotngenen Informationen hinterher eindeutig aus- meters ist als Autokollimations-Gitterspektrometer werfen zu können, insbesondere um festzustellen, wo mit linearer Dispersion ausgebildet. Die auszujeweils ein Spektrum beginnt und wo es endet, sind wertende Strahlung verläuft durch eine Spaltlinse 28In order to transfer the spectral gene according to the invention to a recording medium Information afterwards is unambiguously measured as an autocollimation grating spectrometer to be able to throw, in particular to determine where formed with linear dispersion. Each of them a spectrum begins and where it ends there are evaluative radiation passing through a slit lens 28

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sowie einen Eintrittsspalt 30 zu einem Kollimations- bereiches der Filter 44,46 ^ ££and an entry slit 30 to a collimation area of the filter 44,46 ^ ££

spiegel 36, von dem ein parallelisiertes Lichtstrahlen- abwechselnd wiederum ein Kurvenzug 42, «etoflen bündel B auf ein Gitter 14 reflektiert wird. Von dem Rsgistrierkurven 44a, 46a, ein weiterer Kurvenzugmirror 36, from which a parallelized light beam alternately in turn a curve 42, a bundle of curves B is reflected onto a grating 14. From the registration curves 44a, 46a, another curve train

als Reflexionsgitter ausgebildeten Gitter 14 gelangt 42 usw. ui-ccieVrnKhereiches derformed as a reflection grating grating 14 reaches 42, etc. ui-ccieVrnKhereiches the

die Strahlung, gegenüber dem Strahlenbündel S 5 Wegen der. schmalen purchlassigKe^bere^hes derthe radiation, compared to the beam S 5 because of the. narrow purchlassigKe ^ bere ^ hes the

winklig versetzt, wieder zurück zu dem Kollimator- Filter 44,46 ergeben die ReP*""«™*} ⁴⁴J *^6a spiegel 36 und wird von diesem auf eine rotierende ziemlich scharfe Eichmarkierungen, ^¹ ^ ^ Scheibe 38 fokussiert, weiche in der Spektralebene stand der Intensitätmaxima der Repstnericurven liegt. 44a, 46a direkt proportional der jewedigen Langeangularly offset, back to the collimator filter 44,46 result in the ReP * "" «™ *} ⁴⁴ J * ^6a mirror 36 and is focused by this on a rotating fairly sharp calibration markings, ^ ¹ ^ ^ disk 38, soft in the spectral level stood the intensity maxima of the Repstneri curves. 44a, 46a directly proportional to the respective length

Die Scheibe 3R ist in äquidistanten Winkel- i. des Kurvenzuges 42 ist.Die Länge des; Kurvenzugts abständen mit Austrittsspalten 20 und Markierungs- 42 ist infolge unterschiedlicher Abtastgeschwindigaustrittssspalten 20' versehen, von denen die letzteren keiten, beispielsweise n"S^^g**^„™ dmch je zwei Fiterplatien bzw. Filter 44, 46 quer kartographischen Aufnahme einer Meeresobefflache zur Spaltlängsrichtung unterteilt sind. Die Filter 44, sowie infolge Drehzahlschwankungen des Motors,ja 46 sind lediglich für je einen schmalen WeIKi- 15 nicht konstant, jedoch kann auch bei derartigen längenbereich mit Durchlässigkeitsmaximum etwa Schwankungen jeder Stelle irgendeines aer Kurven -am Anfang sowie am Ende des abzutastenden Spek- züge 42 auf dem Regis'-ersireifen eine be..ümmtc tralbereiches durchlässig. In Fig. 5 sind der Anfang Spektrallinie zugeordnet "verdenda Λas uitter i4 sowie das Ende des abzutastenden Spektralbereiches eine lineare Dispersion hat und die ADstanae eine., mit Pl und P2 bezeichnet. Die Filter 44, 46 sind ao Paares von Registrierkurven 44a, 46a gegenüber — wie sich insbesondere aus Fig.4 ergibt -- aus- den Abständen eines benachbarten raares ausgetauschbar auf der Scheibe 38 angebracht. Zusätzlich mittelt werden können. Auf diese Weise ist eine von ist einer der Austrittsspalte 29 von einer Polari- automatische Auswertung möglich, die gegenüber sationsfilterplatte 48 überdeckt, wobei in Umfangs- veränderten Abtastgesch Bindigkeiten invariant ist. richtung der Scheibe 38 auf diesen letztgenannten i₅ Zur böseren Darstellung ist in Hg··* ^{nocn a}«^e Spalt 20 ein von Filtern 44, 46 überdeckter Mar- Spektralebene bzw. Bildebene I durch einen gekierungsaustrittsspalt20' und danach ein gegenüber strichelten rechteckigen Bereich veranschaulicht, woden übrigen Austrittsspalten wesentlich verbreiterter bei die innerhalb des Rechteckbereiches gezeigten Austrittsspalt 20a folgen. gestrichelten Geraden den Spektrallmien^entsprechen.The disk 3R is at equidistant angle i. of the curve 42 is. The length of the; Curvaceous distances with exit gaps 20 and marking 42 is provided as a result of different scanning speed exit gaps 20 ', of which the latter, for example n "S ^^ g ** ^" ™ dmch two filter plates or filters 44, 46 transverse cartographic image of a sea surface The filters 44, as well as due to fluctuations in the speed of the motor, yes 46, are only not constant for each narrow WeIKi 15, but even with such a length range with a maximum permeability there can be fluctuations at every point of any aer curve - at the beginning and at the end of the spectral range to be scanned 42 on the Regis'-sire tire permeable. In FIG. designated with Pl and P2. The filters 44, 46 are attached to a pair of registration curves 44a, 46a on the disk 38 in an exchangeable manner, as can be seen in particular from FIG. Can also be averaged. In this way, one of one of the exit slits 29 from a polar automatic evaluation is possible, which overlaps the sation filter plate 48, with binding forces being invariant in circumferential scanning speeds. direction of the disk 38 the latter to this i ₅ In order to more evil representation * ^{NOCN a "e} gap a covered by filters 44, 46 Mar- spectral plane or image plane I then illustrated in Hg ·· 20 by a gekierungsaustrittsspalt20 'and an opposite dashed rectangular area , where the remaining exit gaps are much wider followed by the exit gaps 20a shown within the rectangular area. dashed straight lines correspond to the spectral lines ^.

Die Scheibe 38 ist durch einen Elektrometer 22 30 An der Abtaststelle verlauft jeder Spalt 20 bzw. 20 angetrieben. Entgegen der Einfallsrichtung der bzw. 20a parallel zu den SpektralUmen Strahlung ist gegenüber der Scheibe 38 eine Photo- Das Polarisationsfilter 48 ermoglictit eine Au.-The disk 38 is measured by an electrometer 22 30. Each gap 20 or 20 runs at the scanning point driven. Opposite to the direction of incidence of the or 20a parallel to the spectral values Radiation is a photo compared to the pane 38. The polarization filter 48 allows an Au.-

zelle 24 angeordnet, die mit einem Registrierstreifen- wertung der Strahlung hinsichtlich zusatzlicher Para-Aufzeichnungsgerät 26 verbunden ist. meter, welche sich aus dem Verhältnis der Intensi-Cell 24 is arranged, which is connected to a registration strip evaluation of the radiation with regard to additional para-recording device 26. meter, which results from the ratio of the intensities

Im Betrieb wird die Scheibe 38 von dem Motor 22 35 täten von senkrecht polarisierter Strahlung ergeDen. in Drehung versetzt, wobei die Drehzahl nicht not- Man erhält hierbei einen Kurvenzug aminen üen wciidigerweise konstant und nicht notwendigerweise Kurvenzügen 42 (in Fig. 5 nicht veranscnauiicm;, mit der Abtastgeschwindigkeit des Spektrometer wobei dieser durch das Polarisationsfilter 48 hervorgegenüber der Strahlungsquelle synchronisiert zu sein gerufene Kurvenzug durch einen weiteren Kurvenbraucht. Man erhält alsdann auf einem von dem 40 zug identifiziert werden k*Jin, der durcn den ver-Aufzeichnuugsgerät 26 geiferten Registrierstreifen breiterten Austrittsspalt 20a hervorgerufen wird 40 bei jedem Vorbeilaufen eines Austrittsspaltes20 (letzterer Kurvenzug ebenfalls in big. 5 ment Devor der Photozelle 24 einen dem gesamten abge- sonders veranschaulicht). Der durch den verbreitertasteten Spektralbereich entsprechenden Kurvenzug ten Austrittsspalt 20a hervorgerufene Kurvenzug 42. Jeder dieser Kurvenzüge 42 ist durch zwei nadel- 45 weist ein wesentlich geringeres Auflösungsvermögen artige schmale Registrierkurven 44 a, 46 a getrennt, als die durch die AustnttsspaJte 20 verursachten welche beim Vorbeilaufen des auf den Austrittsspalt Kurvenzüge 42 auf, so daß auf diese Weise eine em-20 folgendeu Markierungsaustrittsspaltes W wesen deutige Identifizierung des durch das Polansaüonsdes eng begrenzten spektralen Durchlässigkeits- filter 48 verursachten Kurvenzuges möglich ist.In operation, the disk 38 is generated by the motor 22 35 acts of perpendicularly polarized radiation. set in rotation, whereby the speed is not necessary. Here, a curve is obtained that is constantly constant and not necessarily curve 42 (not shown in FIG You then get on one of the 40 lines identified k * Jin, which is caused by the exit slit 20a widened by the recording strip 26, 40 each time an exit slit 20 is passed (the latter curve also in big The curve 42 produced by the widened spectral range corresponding to the widened spectral range corresponding to the exit slit 20a ge narrow registration curves 44 a, 46 a separated when passing through the AustnttsspaJte 20 which caused the on on the exit slit curves 42 as they pass, so that in this way an em-20 folgendeu marking outlet gap W being unambiguous identification of closely limited by the Polansaüonsdes spectral Permeability filter 48 caused curve is possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Markierungen erforderlich, wobei aus dem Abstand Patentansprüche: zweier einander entsprechender Markierungen die Länge des jeweils auf dem Aufzeichnungsträger auf-Markings required, whereby from the distance claims: two corresponding markings the length of each on the recording medium 1. Spektrometer zur schnellen periodischen gelösten Spektrums bestimmt -erden kann. Zwar Abtastung einer Oberfläche mit einer Antriebs- 5 sind derartige Markierungen theoretisch nicht ereinrichtung zur Relativbewegung des Spektrums forderlich, wenn der Aufzeichnungsträger mit genau gegenüber einem Austrittsspalt und einem hierzu konstanter Geschwindigkeit läuft, jedoch läßt sich benachbart angeordneten elektrooptischen Wand- dies praktisch nicht realisieren.1. Spectrometer intended for rapid periodic resolved spectrum - can be grounded. That is In theory, such markings are not scanned on a surface with a drive unit for the relative movement of the spectrum necessary if the recording medium with exactly runs opposite an exit gap and a constant speed for this, but can Electro-optical wall arranged next to one another - practically not realizing this. ler, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfin-ler, characterized in that a by the invention characterized in claim 1 parallel zur Spektralebene verlaufende und zu- io dung wird ein Spektrometer geschaffen, welches die mindest einen Austrittsspalt (20) in Form eines oben erläuterte Proolemstellung löst und auch bei radialen Schlitzes aufweisende rotierende Scheibe nicht mit konstanter Geschwindigkeit laufendem (38) vorgesehen ist, welche in einem festen Aufzeichnungsträger dem Auswertungsspektrum Mar-Winkelabstand zum Austrittsspalt (20) zumindest kierungen überlagert, aus denen eindeutig die Länge einen weiteren, durch ein Filter (44) lediglich für ts jedes Spektrums aus der Vielzahl der auf dem Aufeinen Teilwellenlängenbereich des Spektrums zeichnungsträger enthaltenen Spektren bestimmt werdurchlässigi;! Markierungsaustrittsspalt (20') auf- den kann. Erreicht wird dies dadurch, daß eine par weist allel zur Spektralebene verlaufende und zumindestrunning parallel to the spectral plane and supplying a spectrometer is created, which the at least one exit gap (20) in the form of a proolem position explained above and also with The rotating disk having a radial slot does not run at a constant speed (38) is provided which, in a fixed recording medium, corresponds to the evaluation spectrum Mar-angular distance to the exit gap (20) at least superimposed markings from which clearly the length another, through a filter (44) only for ts of each spectrum from the plurality of those on the one Partial wavelength range of the spectrum contained in the carrier determines the spectra that are permeable ;! Marking exit gap (20 ') can. This is achieved by the fact that a par points allele to the spectral plane and at least 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- einen Austrittsspalt in Form eines radialen Schlitzes kennzeichnet, daß durch Anbringung von zwei ao.aufweiser.de roti-rende Scheibe vorgesehen isi. Filtern (44, 46) vor einem Markierungsaustritts- welche in einem festen Winkelabstand zum Austrittsspalt (20') dieser für mehr als einen schmalen spalt zumindest einen weiteren, durch ein Filter Wellenlängenbereich durchlässig ist. lediglich für einen Teilwellenlängenbereich des Spek-2. Arrangement according to claim 1, characterized in an exit gap in the form of a radial slot indicates that by attaching two ao.aufweiser.de rotating discs is provided. Filters (44, 46) in front of a marker exit - which are at a fixed angular distance from the exit slit (20 ') this for more than one narrow gap at least one more, through a filter Wavelength range is permeable. only for a partial wavelength range of the 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 trums durchlässigen Markisrungsaustrittsspalt auf- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch- 35 weist.3. Arrangement according to one of claims 1, permeable awning outlet gap on the runway and 2, characterized in that the passage 35 has. lässigkeitsraaxima der beiden Filter (44,46) etwa Verbindet man bei einer derartigen AnordnungReliability maxima of the two filters (44, 46), for example, are connected in such an arrangement dem Anfang Gwie dem Ende des abzutastenden den elektrooptischen Wandler beispielsweise mit Spektralbereiches (Pl. P 2) entsprechen. einem Registrierstreifen-Aufzeichnungsgerät, so er-the beginning G as the end of the electro-optical converter to be scanned, for example Spectral range (Pl. P 2) correspond. a strip chart recorder, so it 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 hält man abwechselnd einen das jeweilige Spektrum bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter- 3° darstellenden Kurvenzug, einen einem Teilspektrum platten (44,46) austauschbar angebracht sind. entsprechenden Kurvenzug, welcher der von dem4. Arrangement according to one of claims 1 one holds alternately one of the respective spectrum up to 3, characterized in that the filter curve representing 3 ° , a part of the spectrum plates (44, 46) are interchangeably attached. corresponding curve, which of the 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 Filter durchgelassenen Strahlung entspricht, einen bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der weiteren, wiederum dem vollen Spektrum entrotierenden Scheibe (38) der Anzahl der Aus- sprechenden Kurvenzug usw. Damit ist jeder das trittsspalte (20) entsprechende, hierzu je um den J5 volle Spektrum darstellende Kurvenzug durch zwei halben Abstandswinkel der Austrittsspalte (20) Kurvenzüge beidseitig begrenzt, die lediglich das versetzte Markierungsaustrittsspalte (2C) vorge- Teikpektrum darstellen. Auf diese Weise ist es sehen sind. möglich, den Anfang und das Erde des das volle5. Arrangement according to one of claims 1 filter transmitted radiation corresponds to one to 4, characterized in that on the other, in turn entrotating the full spectrum Disc (38) of the number of expressive curves, etc. This means that each curve is the corresponding step gap (20), each representing the full spectrum of J5 through two half the distance angle of the exit gap (20) curves on both sides limited, which only Staggered marker exit slits (2C) represent part spectrum. That way it is are seen. possible the beginning and the earth of the full Spektrum darstellenden Kurvenzuges festzulegenSpecify the curve representing the spectrum 40 ohne Rücksicht auf die jeweilige Vorschub-40 regardless of the respective feed