NL8903045A - Spectrometer met spletendoos. - Google Patents

Description

De uitvinding heeft betrekking op een spectrometer met een behuizing voor optische elementen, een ingangsspleet en een uitgangsspleet en op een doos als drager voor de ingangsspleet en de uitgangsspleet voor een dergelijke spectrometer,

In bekende spectrometer wordt als bezwaar ondervonden dat, ook met relatief zware en dure konstrukties, moeilijk kan worden voldaan aan de steeds hogere eisen ten aanzien van vooral het oplossend vermogen van de spectrometers. Ook blijkt in bekende apparaten vaak locatie hysteresis op te treden waardoor bijvoorbeeld omzichtige behandeling en een grote temperatuur stabiliteit noodzakelijk zijn en het apparaat vaak moet worden nagesteld.

De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een spectrometer van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk dat een drager voor een ingangsspleet en een uitgangsspleet is opgebouwd als een starre cirkelsectorvormige doos, samengesteld uit cirkelsectorvormige platen en zijwanden waaronder een cirkelcylindermanteldeel waarop een exact cirkelvormig verlopend, van gleuven voorzien, aanslagvlak is aangebracht.

Doordat in een spectrometer volgens de uitvinding de optische onderdelen kunnen worden gepositioneerd ten opzichte van een nauwkeurig bepaald en gelocaliseerd aanslagvlak, kan een hoog oplossend vermogen worden bereikt, thermische en mechanische hysteresis sterk worden gereduceerd en een beduidende kostenbesparing worden gerealiseerd.

In een voorkeursuitvoering bestaat de door uit twee axiaal gestapelde compartimenten waartussen gleuven zijn aangebracht in gedeelten van een cirkelcylinderwand met een exact cirkelvormig verlopend aanslagvlak. Hierdoor is met eenvoudige middelen een uiterst starre drager gerealiseerd waarin eventueel ruimte kan zijn geschapen voor montage van optische hulponderdelen.

In een verdere voorkeursuitvoering is, bijvoorbeeld een gecodeerde motor aan de houder gemonteerd voor tangentiële verplaatsing van een ingangsspleet of een uitgangsspleet langs het aanslagvlak. Ook kan in het bijzonder een cirkelvormige gleuf aan een uitgangszijde zijn opgedeeld in dwars daarop gerichte detectiespleten die, aangepast aan te detecteren elementen, dat betekend golflengten van te detecteren licht, over de uitgangsspleet zijn verdeeld en bijvoorbeeld elk van een detectie element zoals bijvoorbeeld een fotomultiplier zijn voorzien. Ook kan aan een uitgangsspleet een halfgeleider lichtdetector voor plaatsgevoelige meting van spectra, zijn gemonteerd. Een dergelijke detector kan zijn opgebouwd met een lineair array van fotodioden of een lineair array van ccd dioden voor een zelf scannende detector.

In een andere voorkeursuitvoering is de doos samengesteld uit bijvoorbeeld roestvrij stalen platen met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 1 mm. Voor een 0.5 meter optiek hebben de cirkelsectorvormige platen daarbij een straal van 25 cm. Voor montage van onderdelen in de doos en voor gewichtsbesparing kunnen cirkelsectorvormige platen van een opening zijn voorzien. Voor montage van verdere onderdelen kan het gunstig zijn door axiale uitbreiding van een zijwanddeel de doos van een kraagprofiel te voorzien. Delen daarvan kunnen dan als referentievlakten of montage vlakten voor verdere montage worden gebruikt.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele voorbeelden van een spectrometer en een houder daarvoor nader worden beschreven. In de tekening toont,

Figuur 1 zeer schematisch een voor de uitvinding relevant gedeelte van een spectrometer en

Figuur 2 een voorbeeld van een doos daarvoor.

Van een spectrometer zijn in figuur 1 een houder 1, die hier een te conditioneren ruimte 2 omsluit, een ingangskanaal 4 met hier een lens 3 en een omklapbare spiegel 5 voor instraling van een alternatieve lichtbundel via een kanaal 6. Een invallende lichtbundel 8 valt via een ingangsspleet 7 op een eerste grating 10 en een daaraan gereflecteerde lichtbundel 12 bereikt via een detectiespleet 14 een lichtdetector 16, bijvoorbeeld in de vorm van een fotomultiplier. Door tangentiële verplaatsing van een ingangsspleet langs een ingangsgleuf in een aanslagvlak 15 van de doos kan een spectrum worden opgenomen. In de spectrometer is hier verder een scanner 18 aangegeven die met behulp van een beugel 20 roteerbaar is en waarmede een te meten spectrum kan worden afgetast. Een dergelijke scanner kan zijn uitgerust «iet een instelbaar filtersysteem 22. Voor het meten van relatief langgolvig licht kan een tweede grating zijn opgenomen waaraan verdere detectiespleten zijn toegevoegd.

De ingangsspleet 7 en de uitgangsspleet 14 zijn hier opgenomen in een spletenplaat 25. De houder 1, de grating 10, de scanner 18 en de spletenplaat 25 zijn gemonteerd op een draagplaat 26 die hier schematisch rechthoekig is weergegeven en in feite alle onderdelen draagt. Vooral onderlinge locatie van de ingangsspleet 7, de grating 10 en de detectie- of ingangsspleet 14 is voor een hoog oplossend vermogen van primair belang. Door temperatuursinvloeden kan in de drager licht maatverandering optreden en die zal veelal hysteresis vertonen. Daardoor kan het reeds bij relatief kleine temperatuur schommelingen noodzakelijk zijn de optiek van het apparaat na te stellen.

Een doos 30 als aangegeven in figuur 2 is hier opgebouwd uit vier cirkelvormige, hier nagenoeg half cirkelvormige platen 32,34,36 en 38 een cylindermanteldeel 40 en een verder wanddeel 42. De hier als halfcirkelvormig aangegeven platen omsluiten een cirkelsector van bijvoorbeeld ongeveer 100°. Het aanslagvlak 15 voor positionering van een ingangsspleet en een uitgangsspleet is exact cirkelvormig. Met een straal van 250 mm is de nauwkeurigheid in de straal bijvoorbeeld ongeveer 0,2 mm. De vier cirkelsectorvormige platen vormen hier twee compartimenten 44 en 46. Tussen de twee compartimenten zijn in de cylindermantel een ingangsgleuf 48 en een uitgangsgleuf 50, die ook een enkele gezamenlijke spleet kunnen vormen, aangebracht. Een zich aan beide zijden van de gleuf uitstrekkend aanslagvlak van het cylindermantelvlak is exact cirkelvormig afgewerkt aan een reeds samengestelde doos. Met axiale verhogingen van een wanddeel kan de doos van kragen 52 worden voorzien. Kraagdelen kunnen worden gebruikt als referentievlakken of montagevlakken. Aan de ingangsgleuf is hier een ingangsspleet module 54 gemonteerd waardoor, met behulp van een bij voorkeur gecodeerde aandrijfmotor 56 een belichtingsspleet 58 tangentieel langs de ingangsgleuf verplaatsbaar is. Met behulp van bijvoorbeeld een encoder, of een teller bij een steppenmotor, kan de positie van de ingangsspleet worden geregistreerd. Op overeenkomstige wijze kan ook een detectiespleet langs de uitgangsgleuf worden bewogen. Aan de uitgangsgleuf kan ook een plaatsgevoelige detector bijvoorbeeld in de vorm van een lineair array fotodioden worden toegevoegd. Op overeenkomstige wijze kan worden gewerkt met een lineair array van zelf scannende CCD detectoren.

Claims (10)

1. Spectrometer met een behuizing voor optische elementen, een ingangsspleet en een uitgangsspleet met het kenmerk, dat een drager voor een ingangsspleet en een uitgangsspleet is opgebouwd als een starre cirkelsectorvormige doos samengesteld uit cirkelsectorvormige platen en zijwanden waaronder een cirkelcylindermanteldeel waarop een exact cirkelvormig verlopend, van gleuven voorzien, aanslagvlak is aangebracht.

2. Spectrometer volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de doos is opgebouwd uit twee axiaal gestapelde compartimenten waartussen de gleuven zijn aangebracht.

3. Spectrometer volgens conclusies 1 of 2 met het kenmerk, dat de doos door lassen zonder materiaaltoevoeging is opgebouwd.

4. Spectrometer volgens conclusie 1,2 of 3 met het kenmerk, dat de doos is opgebouwd uit roestvrij stalen platen met een dikte van ongeveer 1 mm en een hoek van ongeveer 100° insluitende cirkelsectorvormige platen met een straal van ongeveer 25 cm.

5. Spectrometer volgens conclusie 1,2,3 of 4 met het kenmerk, dat een dwars op de gleuven gerichte ingangs- of uitgangsspleet, met behulp van een aan de houder gemonteerde motor met encoder, over het aanslagvlak langs een gleuf verplaatsbaar is.

6. Spectrometer volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de gleuf aan een uitgangszijde is opgedeeld in dwars daarop gerichte uitgangsspleten met een, aan te analyseren elementen aangepaste radiale locatie.

7. Spectrometer volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat aan een uitgangszijde van de gleuf in de doos een plaatsgevoelige vaste stof licht detector is gekoppeld.

8. Spectrometer volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de behuizing uit een enkel gietstuk is samengesteld.

9. Doos van een spectrometer volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat die is opgebouwd uit cirkelvormige platen en zijwanden waaronder een cirkelcylindermanteldeel dat van een exact cirkelvormig verlopend aanslagvlak is voorzien.

10. Doos volgens conclusie 9 met het kenmerk, die twee axiaal gestapelde compartimenten bevat en een gleuf in het aanslagvlak zich tussen beide compartimenten bevindt.