DE2314641C3 - Vorrichtung zum periodischen parallelen Versetzen eines parallelen Strahlenbündels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum periodischen parallelen Versetzen eines parallelen Strahlenbündels mit rotierenden, mit optischen Ablenkeinrichtungen versehenen Elementen, die zwei diametral einander gegenüberliegende reflektierende Flächen aufweist. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (DT-PS 9 32 636).

Bei der optischen Analyse von gasförmigen oder flüssigen Proben wird häufig die Durchlässigkeit von Licht mit einer oder mehreren Wellenlängen durch die Probe hindurch gemessen, um die Lichtabsorption in der Probe zu bestimmen. Bei vielen Anwendungsgebieten werden diese Bestimmungen an einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom durchgeführt. Häufig ist es erwünscht, eine gleichzeitige Analyse der Absorptionseigenschaften in bezug auf mehr als eine Wellenlänge durchzuführen und Messungen an wenigstens zwei unterschiedlichen Proben, beispielsweise einer zu untersuchenden Probe und einer Bezugsprobe durchzuführen. Eine Anzahl gleichzeitiger Messungen unter Anwendung unterschiedlicher Wellenlängen und Proben könnte selbstverständlich auf die Weise durchgeführt werden, daß eine entsprechende Anzahl von Lichtquellen und Detektoren zur Anwendung gelangt. Solche Systeme sind jedoch sehr kostenaufwendig; hinzu kommt, daß sich leicht Irrtümer ergeben, wenn die Ergebnisse aus den unterschiedlichen Messungen miteinander verglichen werden, da die in den unterschiedlichen Messungen erscheinenden Fehler jeweils unabhängig voneinander sind. Es ist daher erwünscht, eine einzige Vorrichtung in möglichst großen Ausmaß gemeinsam für die verschiedenen Messungen zu verwenden.

Bei der aus der deutschen Patentschrift 9 32 636 bekannten Vorrichtung zur Aufteilung eines Lichtbündels und zur Wiedervereinigung der aufgeteilten Lichtbündel sind zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Interferenzpolarisatoren vorgesehen, die vom Licht so durchlaufen werfen, daß das im ersten aufgespaltene Lichtbündel im zjwejten wieder vereinigt wird. Man erhält bei der bekannten optischen Vorrichtung einen diese optische Vorrichtung verlassenden Strahl, der zum einfallenden Strahl parallel versetzt ist Mit der bekannten Vorrichtung ist es nicht möglich, ein paralleles Strahlenbündel periodisch auf wenigstens zwei unterschiedliche Meßzellen in einem optischen Analysator zum Auftreffen zu bringen.

In der französischen Patentschrift 20 20 873 handelt es sich um das Parallelverschieben eines in eine optische Vorrichtung einfallenden Strahls, der auf eine sich drehende lichtdurchlässige Scheibe auftrifft, wobei die Scheibe den einfallenden Strahl ungebrochen oder gebrochen hindurchgehen läßt. Durch die Brechung wird hierbei eine parallele Versetzung des einfallenden Strahls erzielt, die keineswegs dazu geeignet ist, daß die beiden die Vorrichtung verlassenden parallelen Strahlen auf zwei verschiedene Meßzellen gerichtet werden, da die Verschiebung zu gering ist.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum periodischen parallelen Versetzen eines parallelen Strahlenbündels zu zeigen, mit der man ein paralleles Strahlenbündel periodisch auf wenigstens zwei unterschiedliche Meßzellen in einem optischen Analysator zum Auftreffen bringt, wobei man eine relativ große parallele räumliche Versetzung des Strahlenbündels erzielen muß, um die unterschiedlichen Meßzellen mit dem Strahlenbündel beschicken zu können.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die diametral einander gegenüberliegenden Flächen auf der Innenfläche eines mit einer axialen Bohrung versehenen Drehzylinders liegen und eine konische Form aufweisen und daß zwischen den reflektierenden Flächen ein für das Strahlenbündel durchlässiger Sektor der Bohrung vorgesehen ist.

Dem für das Strahlenbündel durchlässigen Sektor kann hierbei ein weiterer undurchlässiger Sektor diametral gegenüberliegen. Außerdem können die reflektierenden konischen Flächen und der durchlässige sowie der undurchlässige Sektor jeweils einen Winkel von 90° überdecken. Ferner kann auch innerhalb des undurchlässigen 90°-Sektors ein Absorptionsfilter angeordnet sein.

Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß sie äußerst einfach aufgebaut ist und man eine parallele Verschiebung der Strahlenbündel in relativ großem räumlichem Abstand voneinander erhält, so daß unterschiedliche Meßzellen in einem optischen Analysator ohne weiteres beschickt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Diese zeigt in

F 1 g. 1 schematisch eine Vorrichtung, bei der zwei unterschiedliche Meßzellen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung periodisch Licht mit zwei verschiedenen Wellenlängen empfangen und

F i g. 2 perspektivisch die Vorrichtung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind zwei verschiedene Lichtquellen 1, 2 vorgesehen, beispielsweise in Form von gasgefüllten Ampullen. Diese werden mittels hochfrequenter elektrischer Signale erregt, die von nicht dargestellten, die Ampullen umgebenden Elektroden ausgesendet werden. Das erzeugte Licht geht durch zwei Filter 3, 4 hindurch, die Licht mit den WeI-

ienlängen Ai und Λ2 hindurchlassen, wobei diese Wellenlängen Teile des Spektrums der entsprechenden Lichtquellen 1, 2 sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, eine gemeinsame Lichtquelle zu verwenden, die beide Wellenlängen einschließt Das ausgefilterte Licht gelangt sodann durch zwei Schlitze U özw. 12 und trifft auf eine Vorrichtung 9 auf. Diese Vorrichtung 9 besteht, wie aus F i g. 2 im einzelnen ersichtlich, aus einem Rotationszylinder, der eine koaxiale Bohrung besitzt. Die Innenwand der Bohrung ist in vier angenähert gleiche Sektoren und Flächen 9/4 bis 9D unterteilt, wobei im einen Sektor eine konische reflektierende Fläche 9/4 vorgesehen ist, deren Radius nach rechts in F i g. 2 abnimmt Diametral zur Fläche 9A liegt im Sektor 9C eine Fläche, welche entsprechend konisch und reflektierend ausgebildet ist und deren Radius nach rechts in F i g. 2 zunimmt Der Sektor 9B ist mit einem zylindrischen Körper versehen, der keinerlei Licht mit einer der bei den tatsächlich verwendeten Lichtquellen angewendeten Wellenlängen hindurchläßt. Die Oberfläche des Sektors 9C ist, wenn sie in Richtung zu den Lichtquellen 1. 2 gedreht ist, ebenfalls undurchlässig. Der Sektor 9D läßt das Licht ungestört hindurch. Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 weist weiterhin zwei Strömungszellen 5,6 auf, von denen eine vorzugsweise eine Bezugszelle ist. Das durch die Zellen 5, 6 hindurchgehende Licht trifft auf einen schematisch dargestellten Photodetektor 7 auf, der beispielsweise ein Photoverstärker ist und an seinem Ausgang 8 ein Signal entsprechend der in den Zellen 5, 6 vorherrschenden Absorption liefert Zwischen den Zellen und den Detektoren kann ein optisches System angeordnet sein, damit die beiden Strahlenbündel den Detektor an einem einzigen gemeinsamen Punkt treffen. Der Zylinder 9 wird mittels eines nicht dargestellten Motors vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit um seine Achse in Drehung versetzt, wobei die jeweilige Lage bzw. Stellung des Zylinders 9 als Anzeigeausgang 10 angegeben wird. Wenn sich der Zylinder 9 in der aus F i g. 1 und 2 schematisch dargestellten Lage befindet, trifft das von der unteren Lampe 2 kommende Strahlenbündel mit der Wellenlänge λι nach der Reflektion in den reflektierenden Flächen der Sektoren 9/4 und S C auf die obere Zelle 5 auf, wobei das Ausgangssignal auf dem Photoverstärker 7 die jeweilige Durchlässigkeit der Probe in der Zelle 5 für die Wellenlänge L· angibt. Das Licht mit der Wellenlänge λι trifft dagegen auf die undurchlässige Oberfläche des Sektors 9C Wenn der Zylinder 9 in Pfeilrichtung gemäß F i g. 2 eine Viertelumdrehung weitergedreht wird, trifft das Strahlenbündel λ2 auf den Sektor 9D auf, was bedeutet daß es durch den Zylinder 9 hindurchgeht und auf die untere Zelle 6 auftrifft Auf Grund des undurchlässigen Körpers innerhalb des Sektors 9B gelangt das Licht mit der Wellenlänge λΐ nicht durch den Zylinder 9 hindurch. Wenn der Zylinder 9 eine weitere Viertelumdrehung macht, trifft das Strahlenbündel λ2 auf die undurchlässige Oberfläche des Sektors 9Cauf, während der Strahl λι auf die reflektierende Fläche 9/4 trifft und daher über die reflektierende Fläche im Sektor 9Cdie Zelle 6 erreicht. Wenn der Zylinder 9 schließlich eine weitere Viertelumdrehung macht, gelangt das Licht mit der Wellenlänge λι durch den Sektor 9Dund trifft auf die obere Zelle 5, während das Strahlenbündel λι auf den undurchlässigen Körper innerhalb des Sektors 9ß trifft. Am Ausgang 8 des Photoverstärkers 7 sind daher periodisch Signale erhältlich, die der Durchlässigkeit der Proben innerhalb der Zellen 5, 6 für Licht mit den Wellenlängen λι bzw. λ2 entsprechen. Diese Signale können entweder direkt zu einem Vierkanalauswerter übertragen werden, der vier verschiedene Aufzeichnungen liefert, oder sie können einer geeigneten Berechnung unterworfen werden, bevor sie zu einem Registrierinstrument geleitet werden. Wenn beispielsweise die Zelle 5 eine Bezugszelle, die Zelle 6 dagegen eine Probenzelle ist, können die von der Zelle 6 kommenden Signale mit dem entsprechenden, von der Zelle 5 kommenden Ergebnis verglichen werden, bevor sie registriert werden. Der Zylinder 9 kann hierzu in geeigneter Weise mit optischen Markierungen für die vier verschiedenen Sektoren versehen sein, wobei diese Markierungen während der Rotation des Zylinders 9 erfaßt werden, um am Ausgang 10 Signale zu erhalten, die der jeweiligen Stellung des Zylinders 9 entsprechen. Die verschiedenen Berechnungen der aus den Ausgängen 8, 10 kommenden Signale können mittels einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Um von solchen Strahlenbündeln, die den Zylinder 9 nach zwei Reflektionen durchlaufen, und von solchen Strahlenbündeln, die direkt durch den Sektor 9D hindurchlaufen, vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, kann in geeigneter Weise in den Sektor 9D ein Absorptionsfilter eingeführt werden, dessen Absorption der bei der Reflektion erhaltenen Absorption entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum periodischen parallelen Versetzen eines parallelen Strahlenbündels mit rotie-

■ renden, mit optischen Ablenkeinrichtungen versehenen Elementen, die zwei diametral einander gegenüberliegende reflektierende Flächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die diametral einander gegenüberliegenden Flächen (9Λ 9Q auf der Innenfläche eines mit einer axialen Bohrung versehenen prehzylinders (9) liegen und eine konische Form aufweisen, Und daß zwischenden reflektierenden Flächen ein für das Strahlenbündel durchlässiger Sektor (9D) der Bohrung vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem für das Strahlenbündel durchlässigen Sektor (9D) ein weiterer undurchlässiger Sektor (9ß) diametral gegenüberliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden konischen Flächen (9Λ, 9C) und der durchlässige sowie der undurchlässige Sektor (9D und 9ß) jeweils einen Winkel von 90° überdecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des undurchlässigen 90°-Sektors (9D) ein Absorptionsfilter angeordnet ist.