DE4128506A1 - Verfahren zum betreiben eines spektrometers - Google Patents
Verfahren zum betreiben eines spektrometersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrei
ben eines Spektrometers über einen Wellenlängenbereich, der
größer ist als derjenige für den seine abbildenden optischen
Elemente korrigiert sind.
Spektrometer enthalten einen Beleuchtungsstrahlengang, der
zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines vorbestimmten Bereiches
eines in der Objektebene liegenden Objektes dient, sowie
einen Beobachtungsstrahlengang, der ein Zwischenbild des
beleuchteten Objektbereiches in einer Zwischenbildebene er
zeugt. Dieser Beobachtungsstrahlengang kann auch Teil eines
Mikroskopes sein; in diesem Fall wird das Spektrometer übli
cherweise als Mikroskop-Spektralphotometer bezeichnet. In
einem Mikroskop wird das Zwischenbild mittels des Okulars
beobachtet. Bei Spektrometern ist in der Zwischenbildebene
die Meßblende angeordnet, hinter der im Strahlengang der
Lichtempfänger folgt. Ein Spektrometer enthält außerdem min
destens in einem der Strahlengänge einen Monochromator. Der
Monochromator kann im Beleuchtungs- oder im Beobachtungs
strahlengang angeordnet sein; es ist auch möglich in beiden
Strahlengängen einen Monochromator vorzusehen.
Die abbildenden optischen Elemente eines Spektrometers sind
für einen bestimmten Wellenlängenbereich berechnet und korri
giert und dieser Bereich definiert auch den spektralen Meß
bereich des Spektrometers. Überschreitet man diesen Meßbe
reich, sinkt die Empfindlichkeit des Spektrometers; man er
hält verringerte Meßsignale die von mehr störenden Einflüssen
überlagert, d. h. die verrauschter sind.
Aus der Zeitschrift "Histochemistry" 81 (1984) Seiten 337-351
ist ein, in Abb. 1 auf Seite 339 dargestelltes
Mikroskop-Spektralphotometer bekannt, das aus mehreren Kom
ponenten besteht, die in ihrem spektralen Verhalten nicht
aufeinander abgestimmt sind. Die Verfasser haben beobachtet,
daß die Brennweite des im Beleuchtungsstrahlengang verwende
ten Kondensors von der Wellenzahl des Meßlichts abhängt.
Dieser Kondensor bildet die Leuchtfeldblende in die Objekt
ebene ab, in der das zu messende Objekt angeordnet ist. Um
bei allen, im Meßbereich liegenden Wellenlängen richtig mes
sen zu können wird die Leuchtfeldblende rechnergesteuert in
Richtung der optischen Achse verschoben.
Durch diese Maßnahme läßt sich in dem für das Mikroskop-
Spektralphotometer definierten spektralen Meßbereich der
Fehler korrigieren, der durch die nichtangepaßte spektrale
Abhängigkeit einer Komponente, nämlich des Kondensors verur
sacht wird. Die gewählte Verschiebung der Leuchtfeldblende in
Richtung der optischen Achse bewirkt vor allem, daß bei der
jeweiligen Wellenlänge die Leuchtfeldblende in dem selben
Größenverhältnis zur Meßblende steht. Die übrigen spektralen
Fehler im Beleuchtungsstrahlengang werden in Kauf genommen.
Bei einem Spektrometer hängt dessen Empfindlichkeit von meh
reren Einflüssen ab, so von der spektralen Leuchtdichte der
Lichtquelle, von dem spektralen Transmissionsgraden der opti
schen Komponenten und von der spektralen Empfindlichkeit des
Sensors. Arbeitet man innerhalb eines Wellenlängenbereiches,
für den die optischen Elemente des Spektrometers korrigiert
sind, so ergibt sich durch die optisch korrekte Einstellung
aller Komponenten zueinander eine optimale Empfindlichkeit.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Betreiben eines Spektrometers anzugeben, das auch bei
einem Einsatz über den, durch die spektrale Korrektur seiner
Komponenten gegebenen spektralen Meßbereich hinaus die
optimale Empfindlichkeit erhält.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren
gelöst, das im kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1
beschrieben ist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die chromati
sche Längsaberration der optischen Elemente außerhalb des
Spektralbereiches, für den diese Elemente korrigiert sind,
ein Absinken der Empfindlichkeit unter Werte bewirkt, die
durch die obengenannten spektralen Eigenschaften der Kompo
nenten bedingt sind, d. h. daß die optimale Empfindlichkeit an
den Enden des Spektralbereiches stark absinkt. Nach der Lehre
der Erfindung läßt sich ein solches Absinken dadurch verhin
dern, daß abhängig von der mittels des Monochromators gewähl
ten Wellenlänge der gegenseitige Abstand der optischen Ele
mente im Beobachtungs- und/oder im Beleuchtungsstrahlengang
verändert wird.
Die Abbildung des in der Objektebene beleuchteten Meßflecks
auf die Meßblende wird bei manchen Wellenlängen, insbesondere
an den Enden des spektralen Meßbereichs infolge der chromati
schen Längsaberration der Beobachtungsoptik unscharf. Auch im
Beleuchtungsstrahlengang werden durch die chromatische Längs
aberration der verwendeten abbildenden Systeme Fehler verur
sacht, die zu einem Absinken der Meßempfindlichkeit des Spek
trometers führen, da am Meßort nicht mehr für alle Wellenlän
gen die volle Lichtintensität zur Verfügung steht. Ist der
Beleuchtungsstrahlengang beispielsweise als Köhlerscher-
Strahlengang aufgebaut, so gelten die für seine Einhaltung
notwendigen Abbildungsverhältnisse nicht mehr für alle Wel
lenlängen des spektralen Meßbereichs.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die abbildenden
Systeme bzw. Elemente in mindestens einem der beiden Strah
lengängen in Abhängigkeit von der mittels des Monochromators
gewählten Wellenlänge gegenseitig so verschoben, daß bei
jeder Wellenlänge der richtige optische Strahlengang erhalten
bleibt. Damit sind die Abbildungsverhältnisse bei jeder der
über den Monochromator ausgewählten Wellenlänge jeweils opti
mal, so daß die Empfindlichkeit des Spektrometers an den
Enden des Spektralbereiches nicht unter den optimalen Wert
abfällt.
Zu jeder Wellenlänge des Monochromators wird aus den Längs
aberrationen der optischen Komponenten der jeweils richtige
Ort für jede Komponente errechnet und dieser wird einge
stellt. Dabei ist es ganz besonders vorteilhaft diese Ein
stellung rechnergesteuert vorzunehmen.
Die optischen Komponenten können Einzellinsen oder Linsen
gruppen sein, die in Richtung der optischen Achse verschoben
werden. Es können auch andere Komponenten, z. B. Spiegel oder
Prismen so verschoben werden, daß sich ein optischer Weg
dadurch verlängert oder verkürzt um die Abbildungsverhält
nisse konstant zu halten.
Im Beobachtungsstrahlengang wird durch die erfindungsgemäße
Verschiebung der optischen Elemente, vorzugsweise der
gesamten Abbildungsoptik erreicht, daß man über den gesamten
spektralen Meßbereich an derselben Stelle des Objektes mißt.
Ohne die Verschiebung würde man über ein durch Defokussierung
verwaschenes rückwärtiges Bild der Meßblende mitteln. Die
Lage dieses Bildes läuft bei wachsendem Abstand von der
Wellenlänge, für die die Optik konstruiert ist, immer weiter
aus der Sollposition.
Neben der chromatischen Längsaberration besteht als Bildfeh
ler auch die chromatische Vergrößerungsdifferenz, die bei
Überschreiten des Spektralbereiches, für den die Beobach
tungsoptik konstruiert ist, einen störenden Einfluß hat. Sie
bewirkt, daß das rückwärtige Bild der Meßblende am Ort des
Objektes verschieden groß ist. Dieser Fehler ist zwar eine
Größenordnung kleiner als der durch die chromatische Längs
aberration verursachte, doch empfiehlt es sich besonders bei
hohen Anforderungen an die Meßgenauigkeit auch ihn zu kompen
sieren. Dazu wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung des
Verfahrens nach der Erfindung die in der Zwischenbildebene
oder einer dazu konjugierten Ebene angeordnete Meßblende in
Abhängigkeit von der am Monochromator eingestellten Wellen
länge in ihrer Größe so verstellt, daß ihr rückwärtiges Bild
in der Objektebene bei jeder Wellenlänge gleich groß bleibt.
Die Unteransprüche 3 bis 5 beschreiben die erfindungsgemäße
Verstellung optischer Elemente im Beleuchtungsstrahlengang.
Die Verstellung des Lampenkollektors nach Anspruch 3 gewähr
leistet, daß die Leuchtdichte der Lichtquelle optimal ausge
nützt wird. Diese Maßnahme ist besonders wirkungsvoll, da
damit über den gesamten ausgenutzten Spektralbereich bei
jeder Wellenlänge an der Austrittsblende der Lichtquelle
die volle Intensität des Meßlichts zur Verfügung steht.
Die Verschiebung des Kondensors oder einzelner Kondensorlin
sen nach Anspruch 4 bewirkt, daß die gewählte Beleuchtung des
Objekts unabhängig von der jeweiligen Wellenlänge gleich
bleibt. Diese Art der Beleuchtung ist gleichbedeutend damit,
daß das Bild der Austrittsblende der Lichtquelle bzw. eines
zwischen Lichtquelle und Kondensor angeordneten Monochroma
tors in der Pupillenebene des Kondensors liegt.
Die Verstellung nach Anspruch 5 ist nur erforderlich, wenn
der Monochromator lichtbrechende Elemente enthält. Üblicher
weise finden jedoch Monochromatoren Verwendung, die als
Dispersionselement ein abbildendes optisches Gitter oder
eine Spiegeloptik enthalten. Da Spiegel keine chromatische
Längsaberration aufweisen, ist in diesem Fall auch keine
Verstellung der Elemente erforderlich.
Durch die erfindungsgemäße Verstellung der gegenseitigen
Abstände optischer Elemente im Beleuchtungsstrahlengang wird
erreicht, daß die Bilder der Lichtquelle (Luken) und die vor- und
rückwärtigen Bilder des Meßobjekts (Felder) in den ent
sprechenden Hauptebenen, Stellen von Blenden usw. stehen, so
daß im Prinzip der gleiche optische Strahlengang und damit
die gleiche Empfindlichkeit bei allen ausgewählten Wellenlän
gen erhalten bleibt.
Die Verstellung der gegenseitigen Abstände optischer Elemente
im Beobachtungsstrahlengang ist besonders effektiv. Es gibt
bei entsprechendem Anspruch an die Empfindlichkeit durchaus
Fälle, in denen diese Verstellung ausreicht. In besonderen
Fällen kann auch die Verstellung optischer Elemente im Be
leuchtungsstrahlengang ausreichen. Im allgemeinen ist es je
doch besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Verstellung
in beiden Strahlengängen zu bewirken.
Die Unteransprüche 8 und 9 beschreiben Spektrometer, die so
aufgebaut sind, daß sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
betrieben werden können.
Die Erfindung findet besonders vorteilhaft Anwendung bei
Mikroskop-Spektralphotometern. Dabei kann der Monochromator
sowohl beleuchtungseitig als auch empfängerseitig angeordnet
sein. Es ist auch möglich und vorteilhaft das Verfahren nach
der Erfindung bei Mikroshop-Spektralphotometern zur Fluores
zenzmessung anzuwenden, bei denen sowohl im Beleuchtungs- als
auch im Beobachtungsstrahlengang ein Monochromator angeordnet
ist. Hier werden die optischen Elemente im Beleuchtungsstrah
lengang entsprechend der am Beleuchtungsmonochromator einge
stellten Wellenlänge und die Elemente im Beobachtungsstrah
lengang entsprechend der am Empfängermonochromator einge
stellten Wellenlänge verschoben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 4
der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die Spektrometer
zum Betreiben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigen. Im
einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Mikroskop-Spektral
photometers mit beleuchtungsseitig angeordnetem
Monochromator;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungsstrahlen
ganges, der im Spektralphotometer der Fig. 1 Ver
wendung finden kann;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Beobachtungsstrahlen
ganges in einem Mikroskop-Spektralphotometer;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für die elektromechanische
Verschiebung eines optischen Systems.
In Fig. 1 ist mit (1) eine Lichtquelle bezeichnet, deren
Licht durch einen Monochromator (2) in ein schematisch dar
gestelltes Mikroskop-Spektralphotometer (3) eintritt. Dieses
Spektralphotometer enthält einen Kondensor (4), den Objekt
tisch (5), auf dem das Objekt (6) liegt, ein Objektiv (7) und
einen im Aufsatz (8) angeordneten Sensor (9). Mit (10) ist
ein Okular zur Beobachtung des Objektes bezeichnet. Der
Beobachtungsstrahlengang ist umschaltbar, so daß das Objekt
(6) wahlweise über das Okular (10) beobachtet oder über den
Sensor (9) gemessen werden kann.
Mit (11) ist ein Fokussiertrieb bezeichnet, mit dessen Hilfe
durch Relativbewegung zwischen Objekttisch (5) und Objektiv
(7) die Scharfeinstellung des Objektbildes erfolgt.
Der Monochromator (2) ist mit einem Betätigungsglied (13)
versehen, das dazu dient aus dem von der Lichtquelle (1)
erzeugten Licht eine bestimmte Spektrallinie auszuwählen, bei
der die Messung der Objektes (6) erfolgen soll. Bei Einstel
lung des Monochromators (2) wird ein, die gewählte Spektral
linie charakterisierendes Digitalsignal zum Rechner (12)
gegeben. Es ist ohne weiteres möglich die Anordnung auch so
zu gestalten, daß der Rechner (12) den Monochromator (2)
steuert.
Vom Rechner (12) gesteuert werden nun in Abhängigkeit von der
ausgewählten Spektrallinie mehrere Elemente im Beleuchtungs- und
im Beobachtungsstrahlengang so verschoben, daß bei jeder
ausgewählten Spektrallinie stets der optisch richtige Strah
lengang erhalten bleibt. Damit ist erreicht, daß die Empfind
lichkeit der Messung bei jeder Wellenlänge optimal ist.
Im Rechner (12) sind die Defokussierungstabellen der zu
verschiebenden optischen Elemente gespeichert, welche den
durch die chromatische Längsaberration hervorgerufenen Fokus-
Abweichungen Rechnung tragen. Daraus ergibt sich für jedes
dieser Elemente zu jeder Wellenlängeneinstellung die optimal
richtige Position. Tritt eine Abweichung zwischen dieser
Soll-Lage und der tatsächlichen Ist-Lage ein, so errechnet
der Rechner (12) ein Korrektursignal das dazu dient das
jeweilige Element in die richtige Soll-Lage zu verschieben.
Fig. 2 zeigt das Beispiel eines Beleuchtungsstrahlenganges.
Die Lichtquelle (1) besteht aus der Lampe (14) und dem Kol
lektor (15). Auf die Lichtquelle (1) folgt der Monochromator
(2), dessen Eintrittsblende mit (17) bezeichnet ist. In Ab
hängigkeit von der am Monochromator (2) gewählten Spektral
linie wird über den Rechner (12) der Kollektor (15) in Rich
tung des Doppelpfeiles so verschoben, daß das Bild der Lam
penwendel stets genau in der Eintrittsblende (17) des Mono
chromators (2) liegt. Damit wird die Leuchtdichte der Licht
quelle stets optimal ausgenützt. Ohne eine Nachsteuerung des
Kollektors (15) würde nicht bei allen ausgewählten Wellenlän
gen ein scharfes Bild der Lampe (14) auf der Eintrittsblende
(17) entstehen, so daß die durch die Blende tretende Licht
menge am oberen und unteren Ende des Spektralbereiches stark
abfallen würde.
Auf die Lichtquelle (1) folgt der Monochromator (2), mit der
Feldlinse (16), der Eintrittsblende (17) den beiden Linsen
(18, 19), dem Dispersionselement (20) und der Austrittsblende
(21). Bei einem Monochromator sind die Ein- und Austritts
blende meist spaltförmig ausgebildet, so daß man vom Ein- und
Austrittsspalt des Monochromators spricht. Ist das Disper
sionselement (20) ein lichtbrechendes Element, z. B. ein Pris
ma so werden über den Rechner (12) die Linsen (18) und (19)
in Richtung der Doppelpfeile so nachgesteuert, daß bei jeder
ausgewählten Wellenlänge stets der Eintrittsspalt (17) in den
Austrittsspalt (21) abgebildet wird.
Meist wird jedoch als Dispersionselement ein konkaves Gitter
verwendet, das keine chromatische Längsaberration aufweist.
In diesem Fall gibt es die Linsen (18) und (19) nicht und
eine Nachstellung von Elementen des Monochromators ist nicht
notwendig.
Im Strahlengang folgt auf den Monochromator (2) der Kondensor
(4). Dieser besteht aus der Hilfslinse (22), der Leuchtfeld
blende (23), der Aperturblende (24) und dem Linsensystem
(25). Der Kondensor (4) sorgt dafür, daß alle von einem Punkt
der Austrittsblende (21) ausgehenden Lichtstrahlen das auf
dem Objekttisch (5) angeordnete Objekt parallel durchsetzen.
Um diesen Strahlengang bei jeder Wellenlänge aufrecht zu er
halten steuert der Rechner (12) die Hilfslinse (22) und das
Linsensystem (25) in die jeweils optimale Position. Die
Linsen (22) und (25) werden so gesteuert, daß bei der jeweils
ausgewählten Wellenlänge die Austrittsblende (21) des
Monochromators (2) in die Aperturblende (24) abgebildet wird,
was eine homogene Objektausleuchtung gewährleistet, und daß
die Leuchtfeldebene (23) scharf in das Objekt (6) abgebildet
wird.
Durch die beschriebene Nachsteuerung der Elemente (15, 18,
19, 22, 25) des Beleuchtungsstrahlenganges wird erreicht, daß
der dargestellte Köhlersche Strahlengang bei jeder vom Mono
chromator (2) ausgewählten Spektrallinie erhalten bleibt.
Fig. 3 zeigt das Beispiel eines Beobachtungsstrahlenganges.
Das auf dem Objekttisch (5) liegende Objekt (6) wird über den
Beleuchtungsstrahlengang der Fig. 2 beleuchtet. Das Mikro
skopobjektiv (7) bildet den beleuchteten Bereich des Objektes
(6) scharf in die Zwischenbildebene ab, in der die Meßblende
(26) liegt. Hinter der Meßblende (26) ist der Sensor (9)
angeordnet, vor dem noch eine Streuscheibe (27) und weitere
Linsen liegen können.
Das Objektiv (7) wird vom Rechner gesteuert in Richtung des
Doppelpfeiles (28) nachgeführt. Dadurch ist erreicht, daß bei
jeder Wellenlänge ein scharfes Zwischenbild des Objektes (6)
in der Ebene der Meßblende (26) entsteht. Dies gewährleistet,
daß über den gesamten Spektralbereich bei jeder Wellenlänge
an derselben Stelle des Objektes (6) gemessen wird. Anstelle
des Objektivs (7) kann auch der Objekttisch (5) in Richtung
des Doppelpfeiles (28′) verschoben werden.
Ohne eine solche Fokusnachführung würde man über ein, durch
die infolge des chromatischen Längsaberration bewirkte
Defokussierung verwaschenes rückwärtiges Bild der Meßblende
(26) mitteln. Dieses Bild läuft bei wachsendem Abstand der
ausgewählten Spektrallinie vom Spektralbereich, für den das
Objektiv (7) konstruiert bzw. korrigiert ist, weit auseinan
der.
Das Objektiv (7) weist im allgemeinen nicht nur eine chroma
tische Längsaberration sondern auch ein chromatische Ver
größerungsdifferenz auf. Diese bewirkt, daß das auf dem Ob
jekt (6) liegende rückwärtige Bild der Meßblende (26) bei
unterschiedlichen Wellenlängen geringfügig verschieden groß
ist. Es ist vorteilhaft auch diesen Fehler zu vermeiden,
indem vom Rechner gesteuert die Öffnung der Meßblende (26)
entsprechend verstellt wird.
Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Gerät kann bei einer
sichtbaren Wellenlänge vom Beobachter optimal eingestellt
werden. Diese Einstellung bleibt dann gesteuert vom Rechner
(12) erhalten, auch wenn am Monochromator (2) eine andere
Wellenlänge eingestellt wird.
Die beschriebene Verschiebung der optischen Elemente kann auf
unterschiedliche Art bewirkt werden, z. B. über einen Elektro
motor, einen Schrittmotor, eine Tauchspule oder über einen
Piezo-Aktuator. Ein mögliches Ausführungsbeispiel ist in
Fig. 4 dargestellt.
Das dort gezeigte Mikroskopobjektiv (7) ist zwei Ringen (30,
31) verschiebbar gelagert. Ein weiterer, mit dem Objektiv (7)
verbundener Ring (32) weist eine Gewindebohrung auf, in die
eine Gewindespindel (33) eingreift. Diese wird, gesteuert
über den Rechner (12) mittels des Motors (35) gedreht und
verschiebt dabei das Objektiv (7) in Richtung des Doppel
pfeils (34). Mit (36) ist ein Anschlag bezeichnet, der die
Soll-Position des Objektivs (7) für eine bestimmte Wellenlän
ge festlegt. Ausgehend von dieser Soll-Position wird bei
anderen Wellenlängen, die der Rechner (12) am Monochromator
(2) erkennt der Motor (35) betätigt. Dieser Motor enthält
zweckmäßig ein Meßsystem, das die jeweilige Position des
Objektivs (7) an den Rechner (12) meldet.
Aus den Darstellungen der Fig. 1 bis 3 und den vorstehen
den Erläuterungen wird deutlich, daß die Nachstellung der
optischen Elemente im Beobachtungsstrahlengang gewährleistet,
daß bei der jeweils ausgewählten Wellenlänge stets an dersel
ben Stelle des Objektes (6) gemessen wird, während die Nach
stellung der optischen Elemente im Beleuchtungsstrahlengang
gewährleistet, daß die gewählten optimalen Bedingungen bei
der jeweils ausgewählten Wellenlänge erhalten bleiben. Die
Empfindlichkeit eines Spektrometers hängt u. a. von den spek
tralen Eigenschaften der Komponenten ab, wie den spektralen
Transmissionsgraden der optischen Komponenten und der spek
tralen Empfindlichkeit des Sensors. Durch die erfindungsgemä
ßen Maßnahmen ist erreicht, daß die durch die gegebenen Kom
ponenten bestimmte optimale Empfindlichkeit bei allen ausge
wählten Wellenlängen erhalten bleibt, auch bei solchen, die
außerhalb des Spektralbereiches liegen, für den die optischen
Elemente korrigiert sind.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Mikroskop-Spektralphotometer
wird die Nachsteuerung des Objektivs über den Feineinstell
trieb (11) bewirkt. An diesem greift auch schon eine hier
nicht gezeigte Einrichtung zur automatischen Fokussierung an,
so daß konstruktiv keine weiteren Schwierigkeiten entstehen.
In den Fig. 1 bis 3 ist ein Mikroskop-Spektralphotometer
gezeigt, das den Monochromator beleuchtungsseitig enthält und
das im Durchlicht arbeitet. Das erfindungsgemäße Verfahren
findet auch bei anderen optischen Anordnungen Anwendung, z. B.
bei empfängerseitig angeordneten Monochromator oder bei
Arbeiten im Auflicht und/oder bei Fluoreszenz-Messungen. Bei
Fluoreszenz-Messungen werden die optischen Elemente im Be
leuchtungsstrahlengang entsprechend der am Beleuchtungs-Mono
chromator eingestellten Spektrallinie verschoben, während die
optischen Elemente im Beobachtungsstrahlengang entsprechend
der am Empfänger-Monochromator eingestellten Spektrallinie
verschoben werden. Bei Geräten mit zwei Monochromatoren die
auf dieselbe Spektrallinie eingestellt sind erfolgt die Nach
stellung der optischen Elemente entsprechend der eingestell
ten Spektrallinie.
In jedem der genannten Anwendungsfälle läßt sich durch das
erfindungsgemäße Verfahren erreichen, daß bei jeder Wellen
länge die Empfindlichkeit optimal bleibt und daß genau über
den ausgewählten Bereich des Objektes gemessen wird.
Claims (9)
1. Verfahren zum Betreiben eines Spektrometers über einen
Wellenlängenbereich, der größer ist als derjenige für den
seine abbildenden optischen Elemente korrigiert sind,
wobei das Spektrometer einen Beleuchtungsstrahlengang zur
gleichmäßigen Ausleuchtung eines vorbestimmten Bereiches
eines in der Objektebene liegenden Meßobjekts, einen
Beobachtungsstrahlengang zur Erzeugung eines Zwischenbil
des des beleuchteten Objektbereiches in einer Zwischen
bildebene, in der die von einem Sensor angeordnete Meß
blende liegt und mindestens in einem der Strahlengänge
einen Monochromator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
abhängig von der mittels des Monochromators (2) gewählten
Wellenlänge die gegenseitigen Abstände optischer Elemente
im Beobachtungsstrahlengang so verändert werden, daß bei
der jeweils ausgewählten Wellenlänge ein scharfes Zwi
schenbild des beleuchteten Objektbereiches (6) in der
Zwischenbildebene (26) oder einer dazu konjugierten Ebene
entsteht, und/oder daß abhängig von der mittels des Mono
chromators (2) gewählten Wellenlänge die gegenseitigen
Abstände optischer Elemente im Beleuchtungsstrahlengang
so verändert werden, daß bei der jeweils ausgewählten
Wellenlänge der gleiche optische Strahlengang durch diese
Elemente erhalten bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschiebung der optischen Elemente rechnerge
steuert erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem im Beleuchtungs
strahlengang eine Lichtquelle (14) vorgesehen ist, die
über einen Kollektor (15) in eine Lichtaustrittsblende
(17) abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß syn
chron mit der Wellenlängeneinstellung des Monochromators
(2) der Kollektor (15) in Richtung der optischen Achse so
verschoben wird, daß die Abbildung in die Lichtaustritts
blende (17) erhalten bleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem im Beleuchtungs
strahlengang ein Kondensor (4) vorgesehen ist, der be
wirkt, daß alle von einem Punkt der Austrittsblende (17)
der Lichtquelle (1) ausgehenden Strahlen das Objekt (6)
parallel durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß syn
chron mit der Wellenlängeneinstellung des Monochromators
(2) eine oder mehrere Kondensorlinsen (22, 25) in Rich
tung der optischen Achse so verschoben werden, daß der
Strahlenverlauf in der Objektebene unabhängig von der
gewählten Wellenlänge gleich bleibt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, mit einem, lichtbrechen
de Elemente enthaltenden Monochromator (2), dadurch ge
kennzeichnet, daß diese Elemente (18, 19) synchron mit
der Wellenlängeneinstellung des Monochromators (2) so
verschoben werden, daß Eintrittsspalt (17) des Monochro
mators (2) unabhängig von der gewählten Wellenlänge auf
den Austrittsspalt (21) abgebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die in der Zwischenbildebene angeordnete Meßblende (26)
abhängig von der am Monochromator (2) eingestellten Wel
lenlänge so in ihrer Größe verändert wird, daß ihr rück
wärtiges Bild in der Objektebene bei jeder Wellenlänge
gleich groß bleibt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Spektrometer als
Mikroskop-Spektralphotometer ausgebildet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß das zur Abbildung der Objektebene in
die Zwischenbildebene dienende Mikroskopobjektiv (7) als
Ganzes in Abhängigkeit von der am Monochromator (2) ein
gestellten Wellenlänge in Richtung seiner optischen
Achse verschoben wird.
8. Spektrometer zum Betreiben nach dem Verfahren des An
spruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Lichtquel
le (1), im Kondensorsystem (4) im Monochromator (2) und
im Beobachtungsstrahlengang (7) optische Elemente in
Richtung der optischen Achse verschiebbar angeordnet
sind, und daß der Verschiebemechanismus synchron mit der
Wellenlängeneinstellung des Monochromators (2) rechnerge
steuert betätigt ist.
9. Spektrometer nach Anspruch 8, mit einer im Kondensor
system (4) angeordneten Hilfslinse (22) welche die Aus
trittsblende (17) des Lampenkollektors (15) oder eine
dazu optische konjugierte Blende in die Aperturblende
(24) des Kondensors (4) abbildet, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Hilfslinse (22) synchron mit der Wellenlängen
einstellung des Monochromators (2) verschiebbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914128506 DE4128506A1 (de) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | Verfahren zum betreiben eines spektrometers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914128506 DE4128506A1 (de) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | Verfahren zum betreiben eines spektrometers |
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Publication Number | Publication Date |
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DE4128506A1 true DE4128506A1 (de) | 1993-03-04 |
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ID=6439301
Family Applications (1)
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DE19914128506 Withdrawn DE4128506A1 (de) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | Verfahren zum betreiben eines spektrometers |
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- 1991-08-28 DE DE19914128506 patent/DE4128506A1/de not_active Withdrawn
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