DE2060409A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung der Depolarisierungsverhaeltnisse von Raman-Banden - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung der Depolarisierungsverhaeltnisse von Raman-BandenInfo
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Description
B 4036
MHON DENSHI KABUSHIKI KAISHA 1418 Nakagami AMshima, Tokyo / JAPAN
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung
der Depolarisierungsverhältnisse, von Raman-Banden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen
Bestimmung der Depolarisierungsverhältnisse von Raman-Banden. sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Kenntnis der Depolarisierungsverhältnisse von Raman-Banden
hat sich als sehr zweckmäßig für die Zuordnung der einzelnen Banden erwiesen. Das Depolarisierungsverhältnis ρ ( λ) ist hierbei durch
folgenden Ausdruck definiert:
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Dr.D/Br.
wobei Rv (λ) die Intensität der von einer Probe ausgehenden Raman-Streuung
darstellt, die erhalten wird, wenn man die Probe mit
einem Strahlenbündel beleuchtet, das senkrecht zu einer Ebene polarisiert
ist und Rj1 ( λ) die Intensität der Raman-Streuung bedeutet,
welche von der Probe erhalten wird, wenn man diese mit einem Strahlenbündel beleuchtet, das parallel zu dieser Ebene polarisiert
ist.
Bei der bisherigen Feststellung der Depolarisierungsverhältnisse wurde das Raman-Spektrum erst betrachtet, indem man die Probe
mit einem einfallenden Strahlenbündel beleuchtete, welches parallel zu einer Ebene polarisiert war, und indem man anschließend eine
zweite Beobachtung durchführte, indem man die Probe mit einem Strahlenbündel beleuchtete, dessen Licht senkrecht zu dieser Ebene
polarisiert war. Die Depolarisierungsverhältnisse werden anschließend berechnet, indem man die Intensitäten gleicher Linien der beiden
Spektren miteinander vergleicht. Dieses Verfahren ist äußerst mühs elig und beinhaltet zusätzliche Fehlerquellen, welche von den Licht Schwankungen
des einfallenden Strahlenbündels und von dem jeweiligen Betrachter abhängen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eint Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Messung der Deplarisierungsverhältnisse
von Raman-Banden in Vorschlag zu bringen, durch welche die Depolarisierungsverhältnisse genau und rasch festgestellt
werden können.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß zwei Strahlenbündel gebildet
werden, von denen das eine parallel, das andere senkrecht zu einer Bezugsebene polarisiert ist, mit denen alternierend eine Probe beleuchtet
wird, daß die resultierende Raman-Streuung ihrer Wellen-
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länge nach aufgespalten wird, die den einzelnen Wellenlängen entsprechende
Raman-Strahlung in elektrische Signale umgeformt wird und aus diesen Signalen das Verhältnis ρ ( λ) von den elektrischen
Signalen, die von den beiden unterschiedlich polarisierten Lichtstrahlen herstammen, gebildet wird, wobei das Verhältnis durch die
Beziehung ρ (λ ) = gegeben ist, in der Rn ( λ) und Rv( λ)
die Intensitäten der beiden Raman-Strahlen entsprechen, welche von
den unterschiedlich polarisierten Strahlenbündeln erzeugt werden, und daß anschließend der erhaltene Wert aufgezeichnet wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Probe
alternierend von zwei Lichtstrahlenbündeln beleuchtet, von denen die eine parallel zu einer Ebene und die andere senkrecht zu dieser
polarisiert ist. Hierdurch erhält man zwei Strahlenbündel der Raman-Streuung,
welche diesen beiden einfallenden Strahlenbündeln entsprechen. Die beiden Strahlenbündel der Raman-Streuung werden anschließend
alternierend einem Monochromator zugeführt, der diese ihrer Wellenlänge nach aufspaltet. Anschließend werden diese der Wellenlänge
nach aufgespaltenen Strahlenbündel einem Detektor wie beispielsweise einem Photomultiplier zugeführt. Es werden somit von dem Detektor
zwei elektrische Signale erhalten, die auf den beiden verschieden polarisierten einfallenden Strahlenbündeln beruhen.
Diese Signale werden anschließend verstärkt, wobei das Depolarisierungsverhältnis
von einem Divisionsschaltkreis gebildet wird. Dieses Verhältnis wird anschließend von einer Registriereinrichtung aufgezeichnet.
Dieses Verfahren wird kontinuierlich wiederholt, so daß xlas Verhältnis von jedem Paar von Signalen kontinuierlich und automatisch
auf dem Registriergerät aufgezeichnet wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Depolarisierungsverhältnisse
durch einen einzigen Abtastvorgang des Monochromators gebildet, wodurch auch die Meßzeit erheblich verkürzt wird. Da die
Probe alternierend beleuchtet ist, werden die Raman-Spektren auch unter gleichen Bedingungen gemessen, so daß auch eine exakte Messung
des Depolarisierungsverhältnisses sichergestellt ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei welcher der Lichtweg zwischen der Lichtquelle und der Probe in zwei Strahlengänge aufgeteilt wird;
Fig. 2 eine Sektorenscheibe,welche bei der Vorrichtung gemäß
Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 einen Zerhacker, welcher in der Anordnung gemäß Fig. Verwendung findet;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;,
Fig. 5 eine Sektorenscheibe, wie sie bei der Vorrichtung gemäß
Fig. 4 Verwendung findet;
Fig. β Wellenformen, wie sie durch die verschiedenen elektrischen
Anordnungen erzeugt werden, welche in der Anordnung gemäß Fig. 4 enthalten sind;
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Fig. 7 eine weitere Ausführungsform von einer Vorrichtung zur
Erhaltung zweier einfallender Lichtstrahlen;
Fig. 8 eine Sektorenscheibe, wie sie bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 7 Verwendung findet;
Fig. 9 eine weitere Ausführungeform der vorliegenden Erfindung,
bei welcher eine Sektorenscheibe in den optischen Weg zwischen die Probe und den Monochromator eingebracht ist;
Fig. 10 die in der Anordnung gemäß Fig. 9 verwendete Sektorenscheibe und
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der in Figur 1 dargestellten Anordnung wird von einem Laser ein kohärentes Lichtstrahlenbündel erzeugt, das parallel zu einer
Ebene polarisiert ist. Der optische Weg dieses kohärenten Lichtstrahlenbündels wird von einer Sektorenscheibe 2 geändert. Die Sektorenscheibe
2 besteht, wie aus Figur 2 ersichtlich, aus fächerförmigen Reflektoren. Die Sektorenscheibe 2 ist auf einer Welle 3 befestigt,
welche von einem Motor 4 angetrieben wird. Auf der Welle
sind ferner ein Zerhacker 5 und ein Ritzel 6 angebracht. Das Ritzel 6 steht in Eingriff mit einem weiteren Ritzel 7, das auf einer
Welle 8 befestigt ist, welche eine zweite Sektorenecheibe 9 trägt, die identisch zu der Sektorenecheibe 2 ausgebildet ist. Die Drehung
der Sektorenecheibe 9 verläuft daher synchron zu der Drehung der Sektorenecheibe 2.
'"!; 4Μβ 109825/1870
Das von der ersten Sektorenscheibe 2 abgelenkte Licht wird von einem Spiegel 10 reflektiert, so daß es einen Strahlenverlauf einnimmt,
wie er in Figur 1 als Weg "B" bezeichnet ist. Das Licht wird senkrecht zu der Ebene durch ein Halbwellenlängenplättchen
polarisiert. Anschließend wird es an einem Spiegel 12 und an der zweiten Sektorenscheibe 9 reflektiert, so daß es längs des Lichtweges
"C'Verläuft.
Das von dem Laser 1 kommende Licht, das nicht von der Sektorenscheibe
2 reflektiert wird, d.h. das die Bereiche durchläuft, an denen keiner der Flügel der Sektorenblende angeordnet ist, bildet
den Lichtweg "A" der in den Lichtweg "C"mündet, da die Sektorenscheibe
9 synchron zu der Sektorenscheibe 2 umläuft. Hierdurch entstehen zwei Lichtstrahlen, von denen der eine parallel zu der
Ebene und der andere senkrecht zur Ebene polarisiert ist, welche die Probe 13 alternierend beleuchten. Durch diese Beleuchtung wird
die Probe angeregt, was zur Bildung einer Raman-Streuung führt. Die von der Probe ausgehende Raman-Strahlung wird anschließend
einem Monochromator 14 zugeführt, wo sie wellenlängenmäßig aufgespalten wird. Die den einzelnen Wellenlängen entsprechenden
Strahlenbündel der Raman-Strahlung werden anschließend in elektrische Signale von einem Photo multiplier 15 umgewandelt und/einem Verstärker
16 verstärkt. Die verstärkten Signale werden anschließend Torschaltungen 17 und 18 zugeführt. Gleichzeitig wird das von einer
Lichtquelle 19 kommende Strahlenbündel von einem Phototransistor empfangen und den Torschaltungen über eine Wellenformerschaltung
21 als Torimpulse zugeführt.
Der in Figur 3 dargestellte Zerhacker 5 befindet sich zwischen der
Lichtquelle 19 und dem Phototransistor 20, wobei er derart synchronisiert
ist, daß von ihm Licht durchgelassen wird, wenn die Probe
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von dem einfallenden Lichtstrahl, der parallel zur Ebene polarisiert
ist, beleuchtet wird. Umgekehrt wird der Strahlengang zwischen dem
Phototransistor 20 und der Lichtquelle 19 unterbrochen, wenn senkrecht zu ihr polarisiertes Licht atf die Probe 13 fällt. Hierdurch
wird die Torschaltung 17 geöffnet ,wenn die Probe von einem parallel
zur Ebene polarisierten Licht beleuchtet wird, wodurch Signale, die von Raman-Strahlung herrühren, welche von dem parallel polarisierten
einfallenden Licht erzeugt wird, durch diese Torschaltung auf ein Filter 22 gelangen können, wo sie geglättet werden.
In entsprechender Weise erfolgt eine öffnung der Torschaltung 18
wenn die Probe von senkrecht zur Ebene polarisiertem Licht beleuchtet wird. Hierdurch können diejenigen Signale, welche auf der Raman-Streuung beruhen, die von senkrecht zur Ebene polarisiert auf die
Probe einfallendem Licht erzeugt wird, durch diese Torschaltung auf ein Filter 23 gelangen, wo sie ihrerseits geglättet werden.
Die Ausgangssginale der Filter 22 und 23 werden anschließend einer Divisionsschaltung 24 zugeführt, in der der Quotient der Ausgangssignale von dem Filter 23 und der Ausgangssignale von dem Filter 22
gebildet wird. Die erhaltenen Quotienten, welche die Dipolarisierungsverhältnisse wiedergeben, werden anschließend von einem Registriergerät 25 aufgezeichnet.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
bei welcher das gleiche optische System, wie es anhand von Figur 1
beschrieben wurde, Verwendung findet, um zwei senkrecht zueinander polarisierte Lichtstrahlen zu erzeugen. In diesem Falle finden jedoch
andere Sektorenscheiben 30 und 31 Verwendung, die in Figur 5 dargestellt sind. Die Abschnitte 32 der Sektorenscheiben bestehen beispielsweise aus fächerförmigen Spiegeln, während die Abschnitte 33
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das von dem Laser 1 austretende Licht absorbieren. Figur 6A zeigt die zeitliche Verteilung der auf die Probe 13 gelangenden
Signale. Während der Periode th gelangt parallel zur Ebene polarisiertes
Licht auf die Probe 13, während während der Periode t senkrecht zur Ebene polarisiertes Licht auf die Probe gelangt.
Während der Periode t„ gelangt gar kein Licht auf die Probe. Wie
bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform erfolgt eine Dispersion der Raman-gestreuten Strahlung, wodurch diese gemäß ihrer Wllenlänge
aufgespalten wird. Dies geschieht mittels eines Monochromators 34. Die den einzelnen Wellenlängen entsprechenden Strahlen der Raman-Streuung
werden anschließend in Signalimpulse umgeformt, welche Frequenzen aufweisen die proportional zur Intensität der Strahlen sind.
Dies erfolgt mittels eines Photomultipliers 35. Die so erzeugten impulsförmigen Signale werden anschließend durch Vor- und Hauptverstärker
36 und 37 verstärkt. Ein Rauschen mit kleinen Amplituden, wie beispielsweise der Dunkelstrom, wird auf diesen impulsförmigen
Signalen durch einen Diskriminator 38 ausgefiltert. Die Ausgangssignale des Diskriminators 38 gelangen anschließend an eine Torschaltung
39, der ebenfalls Torimpulse zugeführt werden. Die Torimpulse werden von dem Licht der Lampe 19 erzeugt. Während der
Periode tn und der anschließenden tc wird das Licht der Lampe von
einem Phototransistor 20 empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Während der Periode t und der anschließenden Periode
t wird der Strahlengang zwischen der Lampe 19 und dem Phototransistor
20 von dem Zerhacker 5 unterbrochen. Die von dem Phototransistor 20 erhaltenen Signale werden von einem Wechselstromverstärker
40 verstärkt und von einer* Schmitt-Trigger 41 zu einer Wellenform umgewandelt. Die Ausgangssignale des Schmitt-Triggers
41 werden anschließend einer Schaltung 42 zugeführt, welche Torimpulse erzeugt, in denen die Phasen und Niveaus der Signale geregelt
werden. Die impulsförmigen Signale gelangen von dort zu der
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Torschaltung 39, welche während der Periode t und der folgenden
Periode t geöffnet ist. Die Intensität der die Torschaltung durchlaufenden
Raman-Signale wird von einem Photonenzähler 43 gemessen,
während das Raman-Spektrum selbst von einem Zweikanalschreiber 44 aufgezeichnet wird.
Der Diskriminator 38 liefert neben den Ausgangsimpulsen für die Torschaltung 39 weitere Impulse zu einem monostabilen Multivibrator
45. Sobald sie in dem monostabilen Multivibrator 45 sind, erfahren die Eingangsimpulse eine Wellenformung zu Impulsen, welche
ähnlich zu den in Fig. 6M dargestellten Impulsen sind, bei denen W die Impulsbreite und E die Impulshöhe darstellt. Die Wellenform
der Ausgangssignale des monostabilen Multivibrators ist in Fig. 6B dargestellt. Die Intensitäten R>h (λ ) und R'y (λ), insbesondere
die Ausgangsimpulsfrequenzen des monostabilen Multivibrators während der Perioden t und t lassen sich durch folgende Ausdrücke
darstellen:
R'h (λ) = Rn (λ) + Rn - (2)
R'v (λ) = Ry (λ) + Rn — (3) ,
wobei R die Intensität des aufgrund des Dunkelstromes oder thermif
chen Rauschens erhaltenen Signales ist.
Die impulsförmigen Ausgangssignale des monostabilen Multivibrators
werden einer Impulsregelungsschaltung 46 zugeführt, in welcher die Impulsbreiten und Impulshöhen geregelt : werden. Anschließend
werden die Impulse einem Filter 47 zugeführt und geglättet. Die Spannung E. des geglätteten Signales läßt sich durch folgenden Aufdruck
wiedergeben:
E1 «f «W'E — — (4),
4M« 109825/1870
wobei f die Frequenz der Impulse ist.
ο 1
u V
und t die folgenden Ausdrücke:
E2 = R^(K) -W-E —- (5)
E3 = RV (λ) -W-E (6)
E4 = Rn-W-E -- (7).
Die Wellenformen der Ausgangssignale des Filters sind in Figur 6C
dargestellt.
Die genannten Auegangssignale werden von einem Wechselstromverstärker 48 verstärkt, wo die Gleichstromkomponente Ede durch
einen Kopplungskondensator entfernt wird, so daß Spannungen E5,
Eg und E^, wie aus Figur 6D ersichtlich, entstehen. Diese Spannungen lassen sich algebraisch durch die folgenden Gleichungen darstel-
len: E5 = A(E2 - Ede) = A-R'h (λ) -W-E - A-Edc (8)
wobei A der Verstärkungsgrad des Wechselstromverstärkers 48 ist.
Nach der Entfernung der Gleichstromkomponenten werden die Ausgangssignale des Verstärkers Torschaltungen 50 und 51 zugeführt,
an welche Torimpulse angelegt sind, welche von der Wellenformerschaltung 42 geliefert sind. Die t^ und die folgenden tfi -Signale
durchlaufen die Torschaltung 50. Figur 6Ezeigt die Wellenform der
Ausgangssignale von der Torschaltung 50. Die Ausgangssignale der genannten Torschaltung werden einem Synchronisterungsgleichrichter
52 zugeführt, an welchen ein Synchronisierungssginal, welches die
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doppelte Frequenz des Ausgangssignales des Schmitt-Triggers 41 aufweist, von einer Schaltung 53 zugeführt wird. (Vergleiche hierzu
Fig. 6K und 6L). In dem Synchronisierungsgleichrichter 52 werden die Signale t. und t , sobald sie dort angelangt sind, gleichgerichtet,
Il C
so daß sie entsprechende positive und negative Signale gemäß den von der Schaltung 53 einkommenden Synehronisierungsdgnalen bilden.
Fig. 6F zeigt das Ausgangssignal des Synchronisierungsverstärkers 52, während Fig. 6G das gleichgerichtete Ausgangssignal nach der
Glättung durch ein Filter 54 zeigt. Die Ausgangsspannung Es läßt
sich durch den folgenden Ausdruck wiedergeben: m
E8 = -Jp- ^E5 - E7J
= —1 fA-R'n (λ) -W-E - A-Edc-A Rß-WE+A'Edcj
-Rn)]
= J A-W-E-Rn (λ ) (11)
Wenn andererseits die Komponenten I9 und t im Ausgangssignal
des Wechselstromverstärkers 48 durch die Torschaltung 51 gelangen, erhält man Ausgangssignale, welche in Fig. 6H dargestellt sind, die
anschließend einem Synchronisierungsgleichrichter 55 zugeführt werden. M
Die Synchronisierungssignale gemäß Fig. 6L werden von der Schaltung
43 ebenfalls diesem Synchronisierungsgleichrichter zugeführt. Dies führt dazu, daß die t und tc -Eingangssignale gleichgerichtet
werden um entsprechende positive und negative Signale zu bilden. Figur 61 zeigt das Ausgangesignal des Synchronisierungsgleichrichters
55, während Figur 6J die gleichgerichteten Ausgangssignale nach einer Glättung durch ein Filter 56 zeigen. Die Ausgangsspannung Eg
dieses Filters läßt sich durch folgenden Ausdruck wiedergeben:
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— (
E9 ■ 4— (E6 - E7
4 A-W-E-Rv(X) (12)
Das Depolarisationsverhältnis ρ ( λ) läßt sich durch die folgende Beziehung
wiedergeben:
ft (χ) - g U)
A-W-E-Eg
Eg
i A-W-E-E8 (16)
Hält man E8 bei einer konstanten Spannung K, so läßt sich ρ (λ)
durch die folgende Gleichung wiedergeben:
P U) =
K t (17).
Eg ist somit dem Depolarisierungsverhältnis P (λ) direkt proportional.
Eine Vergleichsschaltung 57 wird zur Konstanthaltung der Spannung E8
verwendet. Dies bedeutet, daß das Signal, welches von dem Filter 54 kommt, der Vergleichsschaltung 57 zugeführt und dort mit einer Vergleichsspannung
verglichen wird.
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Die resultierende Differenzspannung wird anschließend der Impulsregelschaltung
46 zurückgeführt, so daß Impulsbreite und Impulshöhe der die Impulsregelschaltung durchlaufenden Impulse derart geregelt
werden, daß eine konstante Filterausgangsspannung aufrechterhalten wird. Dies führt dazu, daß die Ausgangsspannung des Filters 56
mit derselben Geschwindigkeit wie die Ausgangsspannung des Filters 54 von der Impulsregelschaltung 46 geregelt werden, und daß man
, eine dem Depolarisationsverhältnis proportionale Spannung automatisch von dem Filter 56 erhält. Das Ausgangssignal des Filters 56 wird
dem Zweikanalschreiber 44 über einen Gleichstromverstärker 58 zugeführt. Die Depolarisationsverhältnisse werden dort gemäß der vom
Monochromator abgetasteten Wellenlänge aufgezeichnet.
In der oben genannten Ausführungsform wurde die Differenzspannung der Impulsregelschaltung 46 zurückgeführt, um damit eine Regelung
der Filterausgangsspannungeix zu erhalten. Es ist jedoch auch möglich,
die Differenzspannungen dem Wechselstromverstärker 48 zurückzuführen und den Verstärkungsgrad A des Verstärkers zu regeln, damit
man die Ausgangsspannung des Filters 54 konstant hält.
Figur 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform zur Erhaltung zweier einfallender, parallel und senkrecht zu der Ebene polarisierender
Lichtstrahlen. Bei dieser Anordnung wird eine Sektorenscheibe 60, die auf einer von einem Motor 62 angetriebenen Welle 61 angebracht
ist, zwischen den Laser 1 und die Probe 13 eingebracht. Der Abschnitt 63 der Sektorenscheibe 60 enthält eine Halbwellenlängenplattchen
( λ/ 2 Plättchen). Die Abschnitte 64 der Sektorenscheibe 60 dienen
zur Unterbrechung dee Lichtes. Durch diese Anordnung wird erreicht,
daß das parallel zur Ebene polarisierte Licht von einem Teil der
Sektorenscheibe 60 durchgelassen wird, während dae Licht, welches
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den Abschnitt 63 durchläuft, senkrecht zur Ebene durch das λ /2-Plättchen
polarisiert wird. Die Probe 13 wird daher alternierend von zwei Lichtstrahlenbündeln beleuchtet, die einmal parallel und
einmal senkrecht zur Ebene polarisiert sind.
Man kann die Depolarisationsverhältnisse durch zwei Haman-gestreute
Lichtstrahlen messen, von denen der eine parallel zur Ebene und der andere senkrecht zur Ebene polarisiert ist, indem man die Probe
mit zirkular-polarisiertem Licht beleuchtet. Eine derartige
Anordnung ist in Figur 9 dargestellt. Von einem Laser 1 wird Licht
erzeugt, das durch eine Viertelwellenlängenplatte 70 ( λ / 4 Plättchen)
geleitet und damit zirkulär polarisiert wird. Dieses polarisierte Licht
beleuchtet die Probe 13, wodurch eine Raman-Streuung entsteht* Diese entstehende Raman-Strahlung wird einem in der Abbildung nicht
gezeigten Monochromator über die in Figur 10 gezeigte Sektorenscheibe zugeführt, welche auf einer Welle 72 eines Motors 73 befestigt ist.
In Figur 10 stellen die Abschnitte 74 und 75 Polarisatoren dar, in denen die sie durchsetzende Raman-Strahlung einmal parallel und
einmal senkrecht zur Ebene polarisiert wird. Die Abschnitte 76 bewirken eine Unterbrechung des Lichtes. Die beiden Raman-Strahlungen
geraten daher alternierend auf den Monochromator. Die Depolarisierungs·
Verhältnisse werden von den elektrischen Vorrichtungen gemessen, wie sie weiter oben anhand der vorstehenden Ausführungsformen beschrieben
worden sind. Der Torimpuls wird hierbei von einem Zerhacker 77 erzeugt, der fest an dem Rand der Sektorenscheibe 71 befestigt
ist und daher gemeinsam und gleichmäßig mit dieser umläuft, sowie durch eine Lichtquelle 78 und einem Phototransistor 79.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Figur 11 dargestellt. Bei dieser Anordnung werden zwei Lichtstrahlen,
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von denen der eine parallel, der andere senkrecht zur Ebene polarisiert
ist, durch das in Figur 1 gezeigte optische System erzeugt. Diese senkrecht zueinander polarisierten Strahlen beleuchten alternierend
die Probe 13. Die von der Probe 13 ausgehende Raman-Streuung wird anschließend auf den Monochromator 14 gerichtet,
der sie wellenlängenmäßig zerlegt. Die dispergierte Raman-Strahlung
wird anschließend in elektrische Signale durch den Photomultiplier 15 umgeformt. Diese Signale werden anschließend von dem Verstärker
16 weiterverstärkt. Die verstärkten Signale werden anschließend einem Synchronisierungsgleichrichter 81 zugeführt, an
welchen von einer Schaltung 82 zur Erzeugung eines Synchronisierungssignales ein Synchronisierungssignal angelegt ist. Man erhält auf
diese Weise das Differenzsignal der Intensitäten der beiden Raman-Strahlenbündel,
die von den beiden senkrecht zueinander polarisierten Lichtstrahlen erzeugt werden. Das Differenzsignal wird einem Motor
über einen Verstärker 84 zugeführt. Der Motor 83 bewegt eine Abschwächungsvorrichtung
85 in den optischen Weg zwischen den beiden Spiegeln 10 und 12, so daß die Intensität des parallelen polarisierten
Lichtstrahlenbündels abgeschwächt wird. Wenn das Differenzsignal 0
wird, erhält man das Depolarisierungsverhältnis der beiden Raman-Strahlen durch folgende Ausdrucke
Rh U) K = RV (λ)
K - Rv U)
R()
R()
wobei K der Schwächungskoeffizient des einfallenden, parallel zur Ebene polarisierten Lichtstrahlenbündels darstellt. Wenn daher das
Differenzsignal 0 wird, ist der Schwächungskoeffizient K gleich dem Depolarisierungsverhältnis ρ (λ). Der genannte Koeffizient bzw.
das Depolarisierungsverhältnis wird von einem Registriergerät 86
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aufgezeichnet, das mit dem Motor 83 derart verbunden ist, daß die Bewegung der Abschwächungsvorrichtung 85 aufgezeichnet wird.
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Claims (7)
- lü^yu·PatentansprücheVerfahren zur automatischen Bestimmung der Depolarisier ungsverhältnisse von Raman-Banden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Strahlenbündel gebildet werden, von denen das eine parallel das andere senkrecht zu einer Bezugsebene polarisiert ist, mit denen alternierend eine Probe beleuchtet wird, daß die resultierende Raman-Streuung ihrer Wellenlänge nach aufgespalten wird, die den einzelnen Wellenlängen entsprechende Raman-Strahlung in elektrische Signale umgeformt wird und aus diesen Signalen das Verhältnis ρ (λ) von den elektrischen Signalen die von den beiden unterschiedlich polarisierten Lichtstrahlen herstammen, gebildet wird, wobei das Verhält-R (X)
nis durch die Beziehung ρ ( λ) = gegeben ist, in der R,(X) und R (λ) die Intensitäten der beiden Raman-Strahlen entsprechen, welche von den unterschiedlich polarisierten Strahlenbündeln erzeugt werden, und daß anschließend der erhaltene Wert aufgezeichnet wird. - 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorhanden sind, durch welche von einer Lichtquelle zwei Strahlenbündel erzeugt werden, von denen das eine parallel das andere senkrecht zur Ebene polarisiert ist, wobei diese Vorrichtungen in dem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und einer Probe angeordnet sind und derart wirken, daß die Probe alternierend von einem der beiden Lichtbündel beleuchtet wird, daß ein Monochromator angebracht ist, welcher das gestreute Raman-Licht seiner Wellenlänge nach zerlegt, sowie eine Vorrichtung, welche die Strahlenbündel der Ramanstrahlung in elektrische Signale109825/1870 4936umformt, und daß eine Rechenschaltung vorgesehen ist, welche das Verhältnis ρ ( λ) zwischen den erhaltenen und den unterschiedlich polarisierten Lichtbündeln entsprechenden Signalen bildet, sowie eine in Schaltung mit dieser Rechenvorrichtung befindliche Registriereinrichtung zur Aufzeichnung dieses Verhältnisses.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erhaltung der beiden einfallenden Lichtstrahlenbündel aus zwei drehbaren Reflektoren besteht, welche zwischen der Lichtquelle und der Probe derart angeordnet sind, daß zwei optische Wege für die beiden Strahlenbündel entstehen, wobei das eine parallel zur Ebene und das andere senkrecht zu dieser polarisiert wird.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bildung der beiden einfallenden Strahlenbündel aus einer drehbaren Sektorenscheibe besteht, welche zwischen der Lichtquelle und der Probe angeordnet ist, wobei ein Abschnitt der Sek-längen torenscheibe in Form eines Halbwellenplättchens (λ /2 Plättchen) ausgebildet ist.
- 5. Verfahren zur automatischen Messung der Depolarisierungsverhältnisse von Ramanbanden, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe mit zirkular-polarisiertem Licht beleuchtet wird, daß von der hierdurch aus einer Probe erhaltenen Raman-Streuung Strahlenbündel gebildet werden, von denen das eine parallel, das andere senkrecht zur Ebene polarisiert ist, daß diese unterschiedlich polarisierten Strahlenbündel alternierend ihrer Wellenlänge nach aufgesplaten werden, daß die den einzelnen Wellenlängen entsprechenden Raman-Strahlenbündel in elektrische Signale umgeformt werden, daß das Verhältnis ρ (λ ) dieser elektrischen Signale, welche den unterschiedlich4936 109825/1870polarisierten Raman-StrahlenbOndeln entsprechen, gebildet wird, wo-P (λ V bei dieses Verhältnis der Beziehung ρ (λ) = entspricht,in der Pn (λ) und Pv (λ) die Intensitäten der parallel und senkrecht zur Ebene polarisierten Raman-Streuungsstrahlenbündel entsprechen, und daß dieses Verhältnis aufgezeichnet wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Depolarisierungsverhältnisses durch Bildung einer Differenzspannung erfolgt, indem die Signalspannung, welche von der durch eine Beleuchtung mit parallel zur Ebene polarisiertem Licht erzeugten Raman-Streuung herrührt, mit einer Vergleichsspannung verglichen wird, die so erhaltene Differenz spannung einer Schaltung zur Regelung der beiden elektrischen Signale, welche auf den beiden einfallenden Strahlenbündeln beruhen, zurückgeführt wird und indem die Signalspannung, welche auf dem parallel zur Ebene polarisierten einfallenden Licht beruht, konstant gehalten wird.
- 7. Vorrichtung zur automatischen Messung des Depolarisierungsverhätlnisses von Raman-Banden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorhanden ist, welche von dem von einer Lichtquelle ausgehenden Licht zwei einfallende Strahlenbündel bildet, von denen das eine parallel, das andere senkrecht zur Ebene polarisiert ist, wobei diese Vorrichtungen im optischen Weg zwischen der Lichtquelle und einer Probe angeordnet sind und derart ausgebildet sind, daß die Probe alternierend von den beiden Lichtstrahlenbündeln beleuchtetwird, daß ein Monochromator vorgesehen ist, der die hierdurch an der Probe erzeugte Raman-Streuung ihrer Wellenlänge nach unterteilt, sowie eine Vorrichtung, welche die den einzelnen Wellenlängen entsprechenden Strahlenbündel der Raman-Streuung in elektrische Signale umwandelt, daß eine weitere Vorrichtung angebracht ist, welche ein Differenzsignal der beiden elektrischen Signale bildet, welche den4936 109825/1870unterschiedlich polarisierten, einfallenden Strahlenbündeln entsprechen, daß eine Abs chwächungsvor richtung für die Intensität des einfallenden parallel zur Ebene polarisierten Strahlenbündels vorgesehen ist, welches eine Abschwächung desselben, entsprechend dem gebildeten Differenzsignal, vornimmt, föie Intensitäten der beiden von der Probe ausgehenden Strahlenbündel der Raman-Streuung konstant werden, und daß eine Registriervorrichtung vorgesehen ist, welche den Schwächungskoeffizienten des einfallenden, parallel zur Ebene polarisierten Strahlenbündels aufzeichnet.109825/1870
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