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Doppelmonochromator Die vorliegende Erfindung betrifft einen preiswert
insbesondere mit Kristalloptik herzustellenden und einfach zu bedienenden Spektralapparat
mit doppelter Zerlegung. Sein Konstruktionsprinzip ist dadurch gekennzeichnet, daß
die zu zerlegende Strahlung zur Beseitigung von Streustrahlung nacheinander zwei
Spektralapparaten mit chromatischen Linsen und Autokollimation zugeführt wird, welche
annähernd in einer Richtung liegen und hinsichtlich der Wellenlänge durch ein Einzeltriebwerk
gleichzeitig auf die erforderliche Linsenbrennweite und Prismenminimumlage eingestellt
werden.
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Den mit Autokollimation arbeitenden einfachen Halbprismenspektralapparaturen
haftet bekanntlich gegenüber den Spektralapparaturen mit Durchsicht der Nachteil
an, daß sich ihrem in der Nähe des Kollimatorspalts ausgebildeten Spektrum, zumal
bei lichtstärkeren Konstruktionen, erhebliche falsche Strahlung überlagert, welche
auf Reflexionen an den Linsenflächen zurückzuführen ist. Durch die erfindungsgemäße
Hintereinanderschaltung zweier Autokollimationsapparaturen wird diese Streustrahlung,
insoweit sie falschen Wellenlängen angehört, weitgehend ausgeschaltet. Denn von
einer durch den Zwischenspalt mit hindurchgehenden falschen Strahlung im Betrage
von i/a der ordnungsgemäßen Strahlung wird im zweiten Autokollimationsapparat nur
der Gesamtbruchteil i,la' fälschend in den definitiven Spektralbezirk (Endspalt)
mit hineinreflektiert werden.
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Die erfindungsgemäße Kombination zweier geeignet gegeneinandergestellten
Autokollimationsapparate bietet außerdem, wie an den folgenden Ausführungsbeispielen
deutlich werden wird, neben der Ersparnis an optischem Material besonders einfache
konstruktive Möglichkeiten zur Strahlenführung und Einstellungskupplung.
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Ein besonders übersichtliches Ausführungsbeispiel ist in schematischer
perspektivischer Ansicht in Fig. i der Zeichnung dargestellt.
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Auf einem Führungsunterbau i ist in der Mitte ein Spaltgehäuse 2 mit
drei übereinanderliegenden Spaltöffnungen 3, 4, 5 Justierbar montiert. An den Enden
des Unterbaus sitzen zwei Führungsschlitten 6 und 7, die durch eine durchgehende
Spindel F mit Rechtsgewinde 9 bzw. Linksgewinde io mittels der Trommel i i gleichzeitig
in ihren Abstand vom Spaltsystem 3, 4, 5 verändert werden können. jeder der beiden
Schlitten 6 und 7 trägt ein verspiegeltes drehbares Halbprisma 12 bzw.
13, z. B. ein Quarzprisma in üblicher Achsenlage geschnitten, ferner eine
chromatisch nicht korrigierte Kollimatorlinse 14 bzw. 15, z. B. eine sphärisch retuschierte
Quarzlinse oder ein entsprechendes Linsensystem. Mittels der üblichen Wellenlängentrommel
i i können durch Spindeldrehung und Schlittenverschiebung die Linsen 14 und
15
gleichzeitig für eine bestimmte Wellenlänge auf den erforderlichen Brennweitenabstand
von den Spalten 3, 4., 5 gebracht werden. Durch die mit den Prismendrehtischen verbundenen
Hebel 16 und 17, welche an feststehenden Stiften iS und i9 des Unterbaus i durch
Federzüge 2o, 2 i anliegen und an ihnen vorbeigleiten, werden bei dieser Schlittenbewegung
gleichzeitig mit der Wellenlängeneinstellung die Prismen auf die Minimumeinstellung
für die betreffende Wellenlänge automatisch eingestellt.
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Die optischen Achsen der beiden Linsen 14, 15 liegen zu der Schlittenführung
parallel, sind aber gegeneinander etwas in der Höhe versetzt, nämlich derart, daß
die optische Achse der Linse 14 zwischen dem Kollimatorspalt 3 und dem Zwischenspalt
¢ hindurchgeht, hingegen die optische Achse der Linse 15 zwischen dem Mittelspalt
4 und dem Okularspalt 5. Vermöge dieser Anordnung entwirft ein Lichtbündel, welches
von rechts her mittels des total reflektierenden Prismas 22 durch den Kollimatorspalt
3 der Linse 14 und dem verspiegelten Halbprisma 12 zugeleitet wird, nach der dispensierenden
Rückstrahlung ein horizontales erstes Spektrum, welches sich über den Zwischenspalt
erstreckt. Das Farbbüschel, welches durch den Zwischenspalt 4 ausgegrenzt wird und
nach der rechts liegenden Linse 15 und dem Halbprisma 13 hindurchtritt, erfährt
dort eine weitere Reinigung von übergelagertem Streulicht bzw. Dispersion und wird
schließlich quer über den Okularspalt 5 als zweites Spektrum entworfen. Das aus
ihm durch 5 nach links hindurchgehende Spektralbüschel wird durch das Reflexionsprisma
23 quer herausgeführt. (Um die Einfalls- und Austrittsstrahlenrichtung bequem auch
für vertikale Beleuchtung und, Beobachtung umstellen zu können, werden zweckmäßig
die Prismen 22, 23 drehbar montiert). Der Aufbau und die Bedienung des beschriebenen
Doppelmonochromators, bei dem gegenüber Vollprismenmonochromatoren nur die Hälfte
an optischem Material benutzt wird, gleichwohl aber Prismen und Linsen unter einwandfreien
optischen Bedingungen durchsetzt werden, ist hiernach übersichtlich und einfach.
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Das vorliegende Spektrometerprinzip läßt sich auch in anderer Weise
ausführen. So kann man z. B. beiderseitig Prisma und Linse durch ein Prisma mit
gekrümmten Flächen nach Art des Fery-Prismas ersetzen und die Minimumeinstellungen
der Prismen z. B. unter Wegfall der zweiten Hebelführung kuppeln oder durch Scherengestänge
besorgen lassen. Ferner können die optischen Teile auf beiden Seiten verschiedene
Brennweiten und Bildweiten haben und unter Benutzung verschiedenartiger Vorschübe
arbeiten. Auch lassen sich gegenläufige Zahntriebvorschübe benutzen, oder es können
-die in Fig. i versetzten optischen Achsen bei entsprechender Prismendrehung zusammenfallen.
Ferner lassen sich die Prismen nach Fig.3 so anordnen, daß in bezug auf die Zeichenebene
die brechende Kante des linken Prismas 12 nach vorn zeigt, die brechende Kante des
rechten Prismas 13 hingegen nach hinten.
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Man kann auch die Spalte entsprechend der Spektrenlage schräg stellen
und statt Übereinander auch nebeneinander gemäß Fig.2 anordnen oder sie in verschiedenen
Ebenen gemäß der schematischen Fig.3 aufbauen. (Die Hilfsprismen 22, 23 sind in
Fig. 3 nicht gezeichnet). Ferner kann es vorteilhaft sein, am Mittelspalt 4 in an
sich bekannter Weise Linsen einzufügen, welche auch bei größeren Spaltöffnungen
die Lichtbüschel zusammenhalten, oder man kann zwecks Umschaltbarkeit von verdoppelter
Reinigung auf verdoppelte Dispersion dem Mittelspalt z. B. gemäß Fig.4 und 5 auswechselbare
Spiegelprismen o. dgl. vorschalten, welche Seitenvertauschung der Spektren bewirken,
oder endlich den Strahlengang zwischen Spalten und Prismen knicken.
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Anordnungen ähnlich der Fig. 3 bieten in konstruktiver Hinsicht besonders
bequeme Möglichkeiten, um sowohl am Ort des Zwischenspalts wie am Endspalt für spektrographische
Aufnahmen Kameras auswechselbar einzuschieben. Auch bei den Anordnungen nach den
Fig.i und 2 lassen sich die Spektren zwecks photographischer Aufnahmen usw. abfangen,
nötigenfalls auch vor den Spalten durch spiegelnde Umlenkung.
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Fig. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform, bei der der Vorteil
völliger Geradsichtigkeit zwischen eintretendem Beleuchtungsbüschel und austretendem
Spektralbüschel dadurch erzielt ist, daß das Hilfsprisma 22 zwischen Kollimatorspalt
3 und Linse 14 (Fig. i) angeordnet ist. Zur genauen Abstimmung der optischen Wege
kann man in üblicher Weise zwischen Linse 15 (Fig. i) und Endspalt 5 ein äquivalentes,
nicht gezeichnetes Quarzstück einschalten.