DE4343663C1 - Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen Spektroskopie - Google Patents
Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen SpektroskopieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur polari
sationsempfindlichen Spektroskopie insbesondere einer
stark streuenden Probe mit einer Lichtquelle, deren
Ausgangslicht in wesentlichen linear polarisiert ist und
eine zu untersuchende Probe beaufschlagt, mit einem der
Probe nachgeordneten Polarisationsanalysator, wobei der
Polarisationsanalysator bezüglich der Polarisations
richtung des Ausgangslichtes der Lichtquelle im wesent
lichen gekreuzt eingestellt ist, mit einem licht
empfindlichen Probenstrahldetektor und mit einer dem
Probenstrahldetektor nachgeschalteten Auswerteeinheit.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der Druckschrift
"Laserspektroskopie: Grundlagen und Techniken" von W.
Demtröder, erschienen im Springer-Verlag, Berlin im Jahr
1993 auf Seite 301 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird
das Ausgangslicht eines durchstimmbaren Einmoden-Lasers
in einen schwachen, linear polarisierten Probenstrahl
und einen intensiven, zirkular polarisierten Pumpstrahl
aufgespalten. Der Probenstrahl beaufschlagt eine Probe
über einen Eingangspolarisator, dessen Transmissions
achse so eingestellt ist, daß der Probenstrahl mit
maximaler Intensität transmittiert wird. Der von der
Probe transmittierte Lichtanteil des Probenstrahles
fällt durch einen gekreuzt zu dem Eingangspolarisator
eingestellten Polarisationsanalysator auf einen licht
empfindlichen Detektor. Der Pumpstrahl durchläuft die
Probe in einer zu der Einfallsrichtung des Proben
strahles entgegengesetzten Richtung.
Der zirkular polarisierte Pumpstrahl induziert durch
Absorption in der Probe optische Übergänge, wodurch eine
vom thermischen Gleichgewicht abweichende Besetzung von
Molekülzuständen erzeugt ist. Beim Durchgang des linear
polarisierten Probenstrahles durch die nunmehr aniso
trope Probe ist die Polarisationsebene des trans
mittierten Lichtanteiles des Probenstrahles gegenüber
der Polarisationsebene des einfallenden Probenstrahles
gedreht, so daß der lichtempfindliche Detektor durch den
vorgeschalteten, gekreuzten Polarisationsanalysator nun
mehr ein der Intensität des Lichtanteiles mit einer
gegenüber der einfallenden Polarisationsrichtung ge
drehten Polarisationsebene zugeordnetes Meßsignal detek
tiert. Das Meßsignal ist durch den in entgegengesetzter
Richtung zu dem Probenstrahl eingekoppelten Pumpstrahl
Doppler-frei, so daß Absorptionslinien mit ihren homo
genen Linienbreiten auflösbar sind.
Obwohl mit einer derartigen Vorrichtung spektroskopische
Daten mit einer hohen Genauigkeit erfaßbar sind, weist
sie insbesondere bei streuenden Proben den Nachteil auf,
daß das Meßsignal durch depolarisiertes Streulicht einen
hohen Untergrund aufweist, der bei einer stark streuen
den Probe beispielsweise um Größenordnungen höher als
das Meßsignal selbst sein kann. Aus diesem Grunde ist
diese Vorrichtung zweckmäßig nur zur Untersuchung von im
wesentlichen transparenten Proben einsetzbar.
Aus der DE 36 43 108 A1 sind ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Messen immunologischer Reaktionen
mittels phasenmodulierten Lichtes bekannt, bei der zur
Messung einer Antigen/Antikörper-Reaktion ein linear
polarisierter Laserlichtstrahl in einen ersten und einen
zweiten Strahl aufgeteilt wird. Der zweite Laserlicht
strahl wird mittels eines optischen Phasenmodulators mit
einer Frequenz phasenmoduliert. Der phasenmodulierte
zweite Laserlichtstrahl fällt zusammen mit durch
agglutinierte, optisch anisotrope Tellchen gestreutem
Licht über einen Analysator auf einen Photodetektor,
wobei die Polarisationsebene des Analysators recht
winklig zu der Polarisationsebene des linear polari
sierten zweiten Laserlichtstrahles steht. Da die Phase
des durch nicht agglutinierte Teilchen mehrfach in Vor
wärtsrichtung gestreuten Lichtes nach Zufallsgesetzen
schwankt, die Phase des einmal an agglutinierten
Teilchen gestreuten Lichtes jedoch in einer festen
Phasenbeziehung zu der Phase des Laserlichtstrahles
steht, ist es möglich, selektiv diejenige Licht
komponente nachzuweisen, die durch die agglutinierten
Teilchen nur ein einziges Mal gestreut worden sind. Auf
diese Weise ist es möglich, immunologische Reaktionen zu
vermessen. Allerdings ist die Genauigkeit der Messung
lediglich bei im Verhältnis zu dem mehrfach gestreuten
Lichtanteil intensivem einfach gestreutem Lichtanteil
zufriedenstellend. Stark streuende Proben sind somit nur
äußerst eingeschränkt vermeßbar.
Aus der DE 38 16 755 A1 ist eine Vorrichtung zum be
rührungslosen Erfassen der durch Ultraschallwellen
verursachten Oberflächenauslenkung eines Prüflings
bekannt, bei der von einem auf dem Prüfling durch Laser
einstrahlung erzeugten Lichtfleck reflektiertes Licht in
einen Referenzarm und einen Verzögerungsarm einer Inter
ferometeranordnung eingespeist ist. Im Verzögerungsarm
der Interferometeranordnung ist eine frequenz
verschiebende Zelle angeordnet, mit deren Hilfe ein
Trägersignal an dem Ausgang eines Photodetektors erzeug
bar ist, der von dem Ausgangslicht des Referenzarmes und
des Verzögerungsarmes beaufschlagt ist. Das Trägersignal
ist infolge der Oberflächenauslenkung des Prüflings
phasenmoduliert, so daß tieferfrequente Störsignale der
Phasenmodulation vom Nutzsignal der höherfrequenten
Ultraschallwellen mit einer Demodulationsstufe abtrenn
bar sind.
Aus der DE 39 14 631 A1 ist ein Verfahren zur Unter
suchung der physikalischen Eigenschaften dünner
Schichten bekannt, bei dem polarisiertes Licht über eine
beispielsweise durch ein Prisma gebildete Kopplungs
anordnung in zu untersuchenden dünnen Schichten in
Abhängigkeit der Kopplungsbedingungen mehr oder weniger
starke Lichtleitermoden anregt. Die Intensität von an
den zu untersuchenden dünnen Schichten reflektiertem
Licht steht im umgekehrten Verhältnis zu der Stärke der
Lichtleitermoden, so daß beispielsweise bei einer voll
angeregten Lichtleitermode die Intensität des
reflektierten Lichtes minimal ist. Auf diese Weise sind
die dünnen Schichten lateral und vertikal untersuchbar.
Eine Untersuchung stark streuender, nicht reflektiver
dünner Schichten ist jedoch nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung zur polarisationsempfindlichen Spektroskopie
insbesondere von stark streuenden Proben zu schaffen,
die es gestattet, bei einem geringen apparativen Aufwand
das im Vergleich zu dem Streuuntergrund kleine Meßsignal
von einem intensiven Streusignal abzutrennen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
eine Frequenzverschiebevorrichtung mit einer nach
geschalteten Depolarisationsvorrichtung vorgesehen ist,
in die ein Teil des Ausgangslichtes einer phasenstabilen
Lichtquelle eingekoppelt ist, daß ein Teil des depolari
sierten Ausgangslichtes der Frequenzverschiebe
vorrichtung mit einem Teil des Ausgangslichtes der
Lichtquelle überlagert einen lichtempfindlichen
Referenzstrahldetektor beaufschlagt, daß ein weiterer
Teil des depolarisierten Ausgangslichtes der Frequenz
verschiebevorrichtung mit dem durch den Polarisations
analysator durchgetretenen Licht überlagert den Proben
strahldetektor beaufschlagt und daß die Ausgangssignale
des Referenzstrahldetektors und des Probenstrahl
detektors zwei Eingängen einer der Auswerteeinheit
vorgeschalteten Signalmischvorrichtung zugeführt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls dadurch
gelöst, daß das Ausgangslicht der Lichtquelle in einen
Wellenleiter eingekoppelt ist, wobei der Wellenleiter
wenigstens teilweise von der Probe umgeben ist.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gestatten durch ihre
Ausgestaltungen eine Trennung des Streulichtanteiles von
dem durch korrelierte Wechselwirkungen mit der Probe
erzeugten optischen Meßsignalanteiles in dem trans
mittierten Probenstrahl.
Bei der erstgenannten Vorrichtung erfolgt die Trennung
des Meßsignalanteiles von dem Streulichtanteil durch
Mischen eines Referenzschwebungssignales und eines
Probenschwebungssignales, wobei die durch Streuung
erzeugten depolarisierten Lichtanteile mit einer stati
stischen Verteilung der Phasenlage in dem trans
mittierten Probenstrahl mittels der Signalmisch
vorrichtung gegen den durch korrelierte Wechselwirkung
phasenkorrelierten Meßsignalanteil abtrennbar sind.
Bei der zweitgenannten Vorrichtung ist durch Führen des
Meßsignalanteiles in einem Wellenleiter eine Trennung
von dem in alle Raumrichtungen statistisch verteilten
Streulichtanteil erreicht, so daß das Ausgangslicht des
Wellenleiters lediglich einen die Auswertung des Proben
strahles im wesentlichen nicht beeinträchtigenden Streu
lichtanteil aufweist.
Zum Unterdrücken von extrem hohen Streulichtanteilen ist
es vorteilhaft, den mit der zu untersuchenden Probe
umgebenen Wellenleiter in Verbindung mit der phasen
korrelierten Detektion zu verwenden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nach
folgenden Figurenbeschreibung. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen
Spektroskopie mit einer Signalmischvorrichtung
zum Mischen von frequenzverschobenen Licht
anteilen,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen
Spektroskopie mit einem teilweise von einer
Probe umgebenen Schichtwellenleiter,
Fig. 3 einen Schichtwellenleiter mit aufgebrachten
Gitterelementen und
Fig. 4 eine Anordnung zum Erfassen von aus einem
Wellenleiter ausgekoppelten Meßsignalanteilen.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung
zur polarisationsempfindlichen Spektroskopie zur Unter
suchung von stark streuenden Proben wie beispielsweise
Vollblut, in dem der Blutzuckeranteil oder die Konzen
tration eines optisch aktiven Medikamentes zu bestimmen
ist. Ein Laser 1 emittiert in diesem Ausführungsbeispiel
linear vorpolarisiertes Ausgangslicht 2 mit einer festen
Wellenlänge vorzugsweise zwischen etwa 600 Nanometer und
etwa 1,3 Mikrometer. Die Kohärenzlänge beträgt wenig
stens einige Meter.
Das Ausgangslicht 2 des Lasers 1 durchtritt einen mit
seiner Transmissionsachse parallel zu der Polarisations
richtung des Ausgangslichtes 2 eingestellten Polarisator
3, dessen linear polarisiertes Ausgangslicht 4 einen
Polarisationsgrad von wenigstens etwa 10⁴ aufweist. Das
Ausgangslicht 4 des Polarisators 3 fällt auf einen durch
einen teildurchlässigen Spiegel gebildeten Referenz
strahlteiler 5, der den Ausgangsstrahl 4 in einen
reflektierten Referenzstrahl 6 und einen transmittierten
Strahl 7 aufteilt. Der von dem Referenzstrahlteiler 5
transmittierte Strahl 7 fällt auf einen durch einen
teildurchlässigen Spiegel gebildeten Eingangs
mischstrahlteiler 8, der die Intensität des Strahles 7
in einen transmittierten Probenstrahl 9 und einen
reflektierten Mischstrahl 10 aufteilt.
Der Referenzstrahl 6 ist mit dem Referenzstrahlteiler 5
auf einen durch einen teildurchlässigen Spiegel ge
bildeten Referenzstrahlkoppler 11 gelenkt. Der Misch
strahl 10 beaufschlagt einen beispielsweise akusto
optischen Modulator 12, der die Frequenz des
Mischstrahles 10 um einen Betrag verschiebt, der in etwa
mindestens der vollen Linienbreite des Lasers 1 ent
spricht. Das gegenüber dem eingekoppelten Mischstrahl 10
frequenzverschobene, linear polarisierte Ausgangslicht
13 des Modulators 12 fällt auf einen beispielsweise
durch eine λ/4-Platte gebildeten Depolarisator 14,
dessen Ausgangslicht 15 vorzugsweise zirkular depolari
siert ist.
Das Ausgangslicht 15 des Depolarisators 14 fällt auf
einen durch einen teildurchlässigen Spiegel gebildeten
Ausgangsmischstrahlteiler 16, dessen reflektierter
Lichtanteil 17 auf die reflektierende Seite des
Referenzstrahlkopplers 11 fällt. Mit dem Referenzstrahl
koppler 11 ist der linear polarisierte Referenzstrahl 6
mit dem Lichtanteil 17 des zirkular depolarisierten,
frequenzverschobenen Mischstrahles 10 kollinear in einen
Endreferenzstrahl 18 überlagerbar. Der Endreferenzstrahl
18 beaufschlagt einen Referenzstrahldetektor 19, der
beispielsweise durch eine in dem Emissionsbereich des
Lasers 1 empfindliche Photodiode gebildet ist.
Der von dem Eingangsmischstrahlteiler 8 transmittierte
Probenstrahl 9 beaufschlagt über einen Umlenkspiegel 20
eine zu untersuchende Probe 21, die in diesem Aus
führungsbeispiel aus Vollblut besteht. Das Vollblut ist
in eine Küvette mit einer optischen Weglänge von etwa 1
Zentimeter abgefüllt. In dem zu untersuchenden Vollblut
ist beispielsweise der Anteil an Blutzucker oder eines
optisch aktiven Medikamentes in einer geringen Konzen
tration zu untersuchen, wobei durch diese Substanzen die
Polarisationsebene des einfallenden Probenstrahles 9
gedreht wird. Durch die geringe Konzentration der
optisch aktiven Substanz beziehungsweise die kleine
optische Aktivität ist es notwendig, eine verhältnis
mäßig lange optische Weglänge vorzusehen, die jedoch
einen sehr hohen Streulichtanteil zur Folge hat.
Das Ausgangslicht 22 der Probe 21 durchtritt einen
Analysator 23, dessen Transmissionsachse im wesentlichen
um 90 Grad gegenüber der Polarisationsrichtung des
Ausgangslichtes 4 des Polarisators 3 eingestellt ist.
Das Ausgangslicht 24 des Analysators 23 tritt durch
einen durch einen teildurchlässigen Spiegel gebildeten
Probenstrahlkoppler 25 durch. Der durch den Ausgangs
mischstrahlteiler 16 transmittierte Lichtanteil 26 des
frequenzverschobenen, zirkular depolarisierten Misch
strahles 10 fällt über einen Umlenkspiegel 27 auf die
reflektierende Seite des Probenstrahlkopplers 25, der
das Ausgangslicht 24 mit dem Lichtanteil 26 kollinear zu
einem Endprobenstrahl 28 überlagert. Der Endprobenstrahl
28 fällt auf einen beispielsweise durch eine auf die
Wellenlänge des Lasers 1 abgestimmte Photodiode ge
bildeten Probenstrahldetektor 29.
Das Ausgangssignal des Referenzstrahldetektors 19 ist
einem Referenzsignalverstärker 30 einspeisbar, dessen
Ausgangssignal einem ersten Eingang 31 eines Mischers 32
zugeführt ist. Das Ausgangssignal des Probenstrahl
detektors 29 ist mit einem Probensignalverstärker 33
verstärkbar, dessen Ausgangssignal einem zweiten Eingang
34 des Mischers 32 eingespeist ist.
Das Ausgangssignal des Referenzstrahldetektors 19,
dessen Bandbreite wenigstens der dem Modulator 12 einge
speisten Frequenz entspricht, weist eine Differenz
frequenz auf, die der Differenz der Frequenz des Aus
gangslichtes 2 des Lasers 1 und der Frequenz des Aus
gangslichtes 13 des Modulators 12 entspricht. Dieses an
dem Eingang 31 des Mischers 32 anliegende Referenz
differenzsignal ist phasenstarr an die Phase des Aus
gangslichtes 2 des Lasers 1 gekoppelt.
Das Ausgangssignal des Probenstrahldetektors 29, dessen
Bandbreite wenigstens der dem Modulator 12 eingespeisten
Frequenz entspricht, weist eine aus der Frequenz des
Ausgangslichtes 2 des Lasers 1 und der Frequenz des
Ausgangslichtes 13 des Modulators 12 gebildete
Differenzfrequenz auf. Dieses Probendifferenzsignal des
Probenstrahldetektor 29 besteht aus einer Komponente,
die durch korrelierte Wechselwirkung mit dem Proben
strahl 9 in einer festen Phasenbeziehung zu dem
Referenzdifferenzsignal des Referenzstrahldetektors 19
steht, und aus einer weiteren Komponente mit einer durch
unkorrelierte Streuprozesse statistisch verteilten
Phase. Dieser Anteil des Probendifferenzsignales des
Probenstrahldetektors 29 mit einer statistisch ver
teilten Phase ist durch den Mischer 32 herausmittelbar.
Zum Phasenabgleich des Ausgangssignales des Referenz
strahldetektors 19 mit dem phasenfesten Anteil des
Ausgangssignales des Probenstrahldetektors 29 ist an dem
Mischer 32 über einen Phaseneingang 35 ein Phasen
schieber 36 angeschlossen, mit dem die relative Phasen
lage der an den Eingängen 31, 34 anliegenden Signale
einstellbar ist.
Das an einem Ausgang 37 des Mischers 32 anliegende
Ausgangssignal ist einem Tiefpaß 38 eingespeist, mit dem
aus dem Ausgangssignal des Mischers 32 die Differenz
frequenz herausfilterbar ist. Das Ausgangssignal des
Tiefpasses 38 ist zur weiteren Auswertung einem Signal
prozessor 39 zugeführt, der beispielsweise in einer in
Fig. 1 nicht dargestellten Ausgabeeinheit den Blut
zuckeranteil in der aus Vollblut bestehenden Probe 21
anzeigt.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine
zweite Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen
Spektroskopie mit einem Laser 1, der bei etwa 1,2 Mikro
meter linear vorpolarisiertem Ausgangslicht 2 emittiert.
Das Ausgangslicht 2 des Lasers 1 weist in diesem Aus
führungsbeispiel eine räumliche T₀₀-Mode auf. Das Aus
gangslicht 2 tritt durch einen für diese Polarisations
richtung auf maximale Transmission einjustierten Polari
sator 3 durch. Das transmittierte Ausgangslicht 4 ist in
einen offenen Schichtwellenleiter 40 eingekoppelt.
Der Schichtwellenleiter 40 ist auf ein Substrat 41
aufgebracht. Auf der dem Substrat 41 gegenüberliegenden
Seite des Schichtwellenleiters 40 ist die zu unter
suchende stark streuende Probe 21 als eine den Schicht
wellenleiter 40 bedeckende Probenschicht 42 aufgebracht.
Die Ausbreitungsverhältnisse des Ausgangslichtes 4 in
dem Schichtwellenleiter 40 sind einerseits von dem
Brechungsindex des Substrates 41 und andererseits von
den optischen Eigenschaften der ihn bedeckenden Proben
schicht 42 abhängig. Der Schichtwellenleiter 40 ist ein
Monomode-Wellenleiter. In dem an den Schichtwellenleiter
40 angrenzenden Bereich der Probenschicht 42 tritt bei
spielsweise bei einer Probe 21 aus Vollblut eine An
regung der Mode mit einer gegenüber der Polarisations
richtung des Ausgangslichtes 4 gekreuzten Polarisation
auf. Diese angeregte Mode koppelt in den Schichtwellen
leiter 40 ein und wird geführt, während Streulicht 43
aufgrund der unkorrelierten Verteilung in alle Raum
richtungen lediglich in einer das Meßsignal nicht
wesentlich beeinträchtigenden Intensität in dem Schicht
wellenleiter 40 geführt ist.
Das Ausgangslicht 44 des Schichtwellenleiters 40 durch
tritt den Analysator 23, dessen maximale Transmissions
richtung im wesentlichen rechtwinklig auf der Trans
missionsrichtung des Polarisators 3 steht. Der von dem
Analysator 23 transmittierte Lichtstrahl 45 beaufschlagt
einen lichtempfindlichen Detektor 46, dessen Ausgangs
signal über einen Meßverstärker 46′ der Auswerteeinheit
39 einspeisbar ist. Der in der Auswerteeinheit 39 abge
legte Meßwert steht in einer eindeutigen Beziehung mit
beispielsweise dem Blutzuckergehalt einer Probe 21 aus
Vollblut, der somit in einfacher Weise bestimmt ist.
Fig. 3 zeigt ein auf den in Fig. 2 dargestellten
Schichtwellenleiter 40 aufgebrachtes periodisches Gitter
47 aus mit einem Abstand 48 voneinander entfernten
Gitterelementen 49, 50, mit dem die Intensität des
Ausgangslichtes 44 des Schichtwellenleiters 40 erhöhbar
ist. Der Abstand 48 zwischen zwei Gitterelementen 49, 50
des Gitters 47 ist so gewählt, daß er im wesentlichen
der Kohärenzlänge L=(1/λTM-1/λTE)-1 zwischen einer ein
gestrahlten transversal-magnetischen (TM-) Mode und
einer erzeugten transversal-elektrischen (TE-) Mode
entspricht, wobei λTM für die Wellenlänge der TM-Mode
und λTE für die Wellenlänge der TE-Mode steht.
Im sichtbaren Spektralbereich ergibt sich bei einem
Unterschied der effektiven Brechzahlen der TM-Mode und
der TE-Mode von etwa 2 Prozent der Abstand 48 zu wenigen
10 Mikrometer. Das als Kopplungsvorrichtung wirkende
Gitter 47 ist so angeordnet, daß Bereiche mit möglicher
destruktiver Kopplung der Moden mit der Fläche der
Gitterelemente 49, 50 abgedeckt sind, so daß sich in den
freiliegenden Zwischenbereichen das in dem Schicht
wellenleiter 40 geführte Signal konstruktiv überlagert.
Fig. 4 zeigt schematisch einen auf das Substrat 41
aufgebrachten Schichtwellenleiter 40, dessen Dicke so
gewählt ist, daß eine in diesem Ausführungsbeispiel über
eine Eingangslichtleitfaser 49′ in den Schichtwellen
leiter 40 eingekoppelte TE-Mode geführt ist, die durch
korrelierte Wechselwirkung mit der Probenschicht 42
entstehende TM-Mode jedoch nicht in den Schichtwellen
leiter 40 einkoppeln kann, sondern in diesem Aus
führungsbeispiel über das Gitter 47 mit einem ver
hältnismäßig kleinen Gitterabstand kollimiert aus dem
Wellenleiter 40 auskoppelt. In einem gegenüber Fig. 4
abgewandelten Ausführungsbeispiel ist eine TM-Mode
eingekoppelt, während durch entsprechende Ausgestaltung
der Dicke des Schichtwellenleiters 40 die angeregte
TE-Mode austritt.
Das in dem Wellenleiter 40 geführte Licht ist über eine
Ausgangslichtleitfaser 50′ mit einem Referenz
intensitätsdetektor 51 nachweisbar. Das kollimierte
Ausgangslicht 52 ist mit einer Fokussierlinse 53 auf die
Ausnehmung einer Lochblende 54 fokussierbar. Das durch
die Lochblende 54 durchtretende Licht wird mit einer
Abbildungslinse 55 durch den auf maximale Transmission
für die TE-Mode eingestellten Analysator 23 hindurch auf
einen Probenintensitätsdetektor 56 abgebildet. Die
Intensitätsdetektoren 51, 56 sind über in Fig. 4 nicht
dargestellte Signalverstärker an eine Auswerteeinheit
angeschlossen.
Mit der in Fig. 4 dargestellten Anordnung ist das Streu
licht mit räumlicher Filterung gegenüber dem kolli
mierten Ausgangslicht 52 abtrennbar, so daß neben der
Filterung über den Analysator 23 sowie der Moden
filterung eine geometrische Streulichtunterdrückung
erreichbar ist.
Für eine sehr hohe Unterdrückung von Streulicht ist es
zweckmäßig, in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung
den Probenstrahl 9 in einen in den Fig. 2, 3, 4 dar
gestellten Schichtwellenleiter 40 einzukoppeln und mit
dem in dem Schichtwellenleiter 40 geführten Ausgangs
licht 44 oder aus dem Schichtwellenleiter 40 ausge
koppelten Ausgangslicht 52 den Probenstrahlkoppler 25 zu
beaufschlagen.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen
Spektroskopie insbesondere einer stark streuenden
Probe mit einer Lichtquelle (1), deren Ausgangslicht
(2, 4) im wesentlichen linear polarisiert ist und
eine zu untersuchende Probe (21) beaufschlagt, mit
einem der Probe (21) nachgeordneten Polarisations
analysator (23), wobei der Polarisationsanalysator
(23) bezüglich der Polarisationsrichtung des Aus
gangslichtes (2, 4) der Lichtquelle (1) im wesent
lichen gekreuzt eingestellt ist, mit einem licht
empfindlichen Probenstrahldetektor (29) und mit
einer dem Probenstrahldetektor (29) nachgeschalteten
Auswerteeinheit (39), dadurch gekennzeichnet, daß
eine Frequenzverschiebevorrichtung (12) mit einer
nachgeschalteten Depolarisationsvorrichtung (14)
vorgesehen ist, in die ein Teil (10) des Ausgangs
lichtes (2, 4) einer phasenstabilen Lichtquelle (1)
eingekoppelt ist, daß ein Teil (17) des de
polarisierten Ausgangslichtes (15) der Frequenz
verschiebevorrichtung (12) mit einem Teil (6) des
Ausgangslichtes (2, 4) der Lichtquelle (1) über
lagert einen lichtempfindlichen Referenzstrahl
detektor (19) beaufschlagt, daß ein weiterer Teil
(26) des depolarisierten Ausgangslichtes (15) der
Frequenzverschiebevorrichtung (12) mit dem durch den
Polarisationsanalysator (23) durchgetretenen Licht
(24) überlagert den Probenstrahldetektor (29) beauf
schlagt und daß die Ausgangssignale des Referenz
strahldetektors (19) und des Probenstrahldetektors
(29) zwei Eingängen (31, 34) einer der Auswerte
einheit (39) vorgeschalteten Signalmischvorrichtung
(32) zugeführt sind.
2. Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen
Spektroskopie insbesondere einer stark streuenden
Probe mit einer Lichtquelle (1), deren Ausgangslicht
(2, 4) im wesentlichen linear polarisiert ist und
eine zu untersuchende Probe (21, 42) beaufschlagt,
mit einem der Probe (21) nachgeordneten Polari
sationsanalysator (23), wobei der Polarisations
analysator (23) bezüglich der Polarisationsrichtung
des Ausgangslichtes (2, 4) der Lichtquelle (1)
im wesentlichen gekreuzt eingestellt ist, mit einem
lichtempfindlichen Probenstrahldetektor (46, 56) und
mit einer dem Probenstrahldetektor (46, 56) nach
geschalteten Auswerteeinheit (39), dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausgangslicht (2, 4) der Licht
quelle (1) in einen Wellenleiter (40) eingekoppelt
ist, wobei der Wellenleiter (40) wenigstens teil
weise von der Probe (21, 42) umgeben ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Aus
gangslichtes (44, 52) des Wellenleiters (40) mit
einem Teil (26) des depolarisierten Ausgangslichtes
(15) der Frequenzverschiebevorrichtung (12) über
lagert den Probenstrahldetektor (29) beaufschlagt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser
(1) ist, der bei einer festen Wellenlänge im roten
bis nahen infraroten Spektralbereich emittiert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Laser (1) ein Polarisator (3) nachgeschaltet
ist, mit dem das Ausgangslicht (2) des Lasers (1)
linear polarisierbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmischvor
richtung (32) mit einem Regelsignal aus einem
Phasenschieber (36) beaufschlagbar ist, mit dem die
relative Phasenlage zwischen den an den Eingängen
(31, 34) anliegenden Signalen einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter ein
Schichtwellenleiter (40) ist, der zwischen einem
Substrat (41) und der Probe (21, 42) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wellenleiter
(40) eine Kopplungsvorrichtung (47) aufgebracht ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kopplungsvorrichtung ein Gitter (47) mit
einem der reziproken Differenz der Kehrwerte der
Wellenlängen der gekreuzten Moden entsprechenden
Abstand ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Ausgangslicht (2, 4) der Lichtquelle (1)
im wesentlichen entweder eine transversal-elektri
sche oder eine transversal-magnetische Mode anregbar
ist und daß die Dicke des Wellenleiters (40) so
gewählt ist, daß die angeregte Mode als kollineares
Ausgangslicht (52) aus dem Wellenleiter (40) aus
koppelbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das ausgekoppelte Ausgangslicht (52)
über eine Abbildungsvorrichtung (53, 54, 55) mit
einer räumlichen Filterung auf einen licht
empfindlichen Detektor (29, 56) abbildbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343663 DE4343663C1 (de) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen Spektroskopie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934343663 DE4343663C1 (de) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen Spektroskopie |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4343663C1 true DE4343663C1 (de) | 1995-04-20 |
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DE19934343663 Expired - Fee Related DE4343663C1 (de) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Vorrichtung zur polarisationsempfindlichen Spektroskopie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4343663C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19802781A1 (de) * | 1998-01-26 | 1999-07-29 | Peter L Prof Dr Andresen | Schnelle Identifizierung von wertvollen Objekten durch digitale Bildanalytik |
WO2006008112A1 (de) * | 2004-07-21 | 2006-01-26 | Oc Oerlikon Balzers Ag | Ellipsometrievorrichtung mit einer resonanzplattform |
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1993
- 1993-12-21 DE DE19934343663 patent/DE4343663C1/de not_active Expired - Fee Related
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