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Interferometer zu Meßzwecken Die Erfindung betrifft ein Interferometer
zu Meßzwecken, hei dem die Auswanderung der Meßstreifen zur Ermittlung der gesuchten
Meßgröße dient, indem die Auswanderung entweder an einer vorgesehenen Skala abgelesen
wird oder indem die Streifen durch einen Kompensator wieder in die Nullstellung
geschoben werden und die Verschiebungsgröße den Meßwert ergibt.
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Es ist ein Interferometer Bekanntgeworden, bei dem zwei Streifensystem
erzeugt werd, en, welche sich in der Nullstellung ergänzen. Von diesen bleibt das
eine Streifensystem bei der Messung fest und dient sozusagen als Ableseindex für
das andere sich bei der Messung verschiebende System. Dieses Interferometer hat
den Vorteil, daß es unempfindlich gegenüber Temperatureinflüssen, Berührung oder
sonstige Verbåegungen des Gerätes ist, weil sich bei solchen Beeinflussungen d,
es Strahlenganges beide Streifensysteme in gleicher Weise etwas verschieben, was,
da sich die Streifen in der Nullstellung nach wie vor ergänzen, für die Ermittlung
der meßgröße ohne bedeutung ist.
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Ein Nachteil dieser Geräte ist jedoch der, daß mit ihm eine Einstellgenauigkeit
von höchstens 1/50 Streifenbreite erzielt wird weil die Streifen selbst bei der
Kompensation der Verschiebungsgröße nur annähernd genau in die Ausgangslage gebracht
werden können Dies ist konstruktiv bedingt, weil die beiden Streifensysteme stets
einen gewissen Abstand voneinander haben, ferner weil die Streifen des einen und
des anderen Systems meist beine geraden Linien miteinander bilden, sondern sie sind
oft leicht gekrümmt oder schräg, und schließlich weil die Streifen eine gewisse
Diclte haken. Alle diese Eigenschaften tragen dazu bei, daß bei der I&oinzidenzeinstellung
der Streifen der Eindurck im menschlichen Auge verfälscht wird.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind Geräte bekanntgeworden, bei
denen die Ermittlung der Verschiebungsgröße der Streifen durch eine Strichmarke
erfolgt. Mit solchen Marken ist eine Ablesung bis z 1/1000Streifenbreite möglich,
jedoch sind diese Geräte nicht unempfindlich gegen die obengenannten Temperatureinflüsse
u. dgl., weil keine Möglichkeit der Kontrolle und Nachstellung des Nullpunktes während
der Messung vorgesehen ist.
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Erfindungsgemäß wird deshalb folgende Kombination gewählt: Das Interferometer
erzeugt wenigstens zwei Streifensysteme. von denen eines auswandert und das andere
fest bleibt; es ist jedem Streifensystem eine relativ zu den Streifensystemen verschiebbare
Meßmarke zugeordnet, und die Meßmarken sind miteinander gekuppelt. Die Meßmarke
im auswandernden . Streifensystem gestattet dann die Ermittlung des Meßwertes mit
der den Strichinarken eigenen Genauigkeit, die zweite Strichmarke im beim Meßvorgang
fest bleibenden Streifensystem gestattet bei Verschiebung beider Systeme zusammen
durch die genannten Einflüsse das Nachstellen bdder meßmarken, denn diese sind miteinander
gekuppelt. Wird deshalb die Marke im Vergelichsstreifensystem auf Null eingestellt,
dann stellt sich die Marke im Mellstreifensystem ebenfalls auf Null ein. Diese Kombination
besitzt also die Vorteile der beiden bekannten Geräte, vermeidet jedoch deren Nachteile.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung können die Marken auf einer
verschiebbaren Okularplatte angebracht sein, so daß dann zur Nullpunktjustierung
diese Okularplatte verschoben wid. die Meßmarken können aber audl fest angeordnet
sein. Zur Nullpunktjustierung müssen dann beide Streifensysten@e zusammen, d. h.
um die gleichen Beträge, relativ zu den Marken verschiebbar sein.
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Zu Justierzweicken bei der Montage des Gerätes in der Werkstatt sind
vorteilhaft auch beide Marken relativ zueinander verschiebbar, oder es ist zusätzlich
ein Streifensystem relativ zum anderen verschiebbar.
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Nach dies'er Grundj ustierung sollen jedoch für den Benutzer des Gerätes
die Marken nur noch gemeinsam verschiebbar sein.
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Die Meßmarken sind zweckmäßig durch schräg liegende Fadenkreuze gebildet;
denn es hat sich gezeigt, daß mit solchen Strickreuzen der Nullstreifen besonders
genau fixiert werden kann. Bei den obengenannten Ausführungsbeispielen ist es gleichgültig,
wo die beiden Streifensysteme liegen, d. h., diese könneu auch räumlich getrennt
von, einander angeordnet sein.
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Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, daß das eine Streifensystem
in der Nullstellung die Fortsetzung des anderen bildet und die Meßmarken durch einen
über beide Systeme reichenden Strich gebildet sind, Insbesondere kann sich dann
an dem Teil der N'IaHe im bei der Messung auswandernden Streifensystem eine Skala
anschließn, so daß also die
Auswanderung der Streifen auf der Skala
direkt abgegesen werden kann.
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Selbstverständlich ist aber auch jede andere Meßmarkenausbildung
denkbar, z. B. auch dien Meßmarkensystem. welches aus einem geraden Strich und im
anderen System aus einem schräg liegenden Fadenkreuz besteht.
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Ist das Interferometer mit einer selbstregistrierenden Einrichtung
verbunden, so wird die Meß marke im auswandernden Streifensystem zweckmäßig aus
einem oder mehreren Spalten bestephen. Durch diese Spalten fällt Licht auf dien
Photozelle, und wen das Meßstreifensystem aus der Nullstellung auswandert, wird
durch den dann von der Photozelle erzeugten Photostrom Ciii Motor betrieben. Dieser
kann beispielsweise einen Kompensator im Strahlengang des Interferometers so weit
verstellen, bis das auswandernde Streifensystem in sein Nullstellung zurükgewender@
ist, d. h. der Nullichtstrom weider auf die Photozelle fällt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist erfindungsgemäß der Spalt verschiebbar und mit der Marke im fest bleibenden
Markensystem verbunden, so daß eine Justierung des Spaltes auf die Nullstelung leicht
erfolgen kann.
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In geänderter Ausgestaltung dieses letzten Ausführngsbeispeils der
Erfindung ist sowohl die Meßmarke im auswandernden Streifensystem als auch die im
fest bleibenden Streifensystem durch einen Spalt gebildet. In diesem Sonderfall
brauchen die Spalte zur Nullpunktjustierung nicht verschiebbar zu sein; denn ordnet
man hinter jedem Spalt eine Photozelle an und läßt die von ihnen erzeugten Photoströme
auf einen Elektromotor wirken, derart, daß der Motor dann anläuft, wenn ungleiche
Lichtströme auf die Photozellen fallen, dann kann der Motor wieder eine Sompensationseinrichtung
betätigen, welche das auswandernde streifensystem in die Nullage zurückbringt. Verschiebungen
beider $streifensystem zusammen. bei spielsweise durch Temperatureinflüsse, bewirken
nur. daß beide Streifensystem relativ zu den Spalten in gleichem Maße auswandern;
die auf beide Photozellen in der Nullstellung fallenden Lichtströme bleiben jedoch
gleich, so daß der Motor den Kompensator nicht bestätigt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Interferometer. wie es in Laboratorien
Verwendung findet.
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Fig. 2 die Draufsicht auf das Interferometer nach Fig. 1, ebenfalls
im Schnitt, Fig. 3 a bis 3 d das Gesichtsfeld des Interferometers nach den Fig.
1 und 2 während eines Meßvorganges, Fig. 4 das Gesichtsfeld mit geänderten Marken,
Fig. 5 einen Teil eines selbstriegtsrierende Interferometers.
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Fig. 6 ein Schema zur Erläuterung der Wirkungsweise des selbstreigstrierenden
Interferometers nach Fig. 5.
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In Fig. 1 wird das von einer Glühlampe 1 dadurch einen Spalt 2 fallende
und durch e-iii Kollimator objektiv 3 parallel gerichtete Lichtbündel von einer
Doppelblende 4 gebeugt. Der obere Teil des Lichtes geht von hier aus durch eine
Meß- und eine Vergelichskammer 5 und 5'. der unter Teil der Lichtes geht. wie auf
Fig. 1 zu rsehen ist. an diesen Kammern vorbei. Beide Lichtanteile treten in ein
Fernrohr 9, wo entsprechend den oberen und den unteren Lichtanteilen zwei Streifensysteme
entstehen. Da untere Streifensystem wird von der Füllung oder Leerung der Meßkammer
nicht berührt und bewarht
immer seine feste lage und sein gleiches aussehen.
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Das obere Streifensystem ist dagegen beweglcih. je nachdem wie groß
der nterwchied im Lichtbrechungsvermögen der in den lieiden Isammerhälften 5 und
5' befindlichen Medien ist, tritt iii deii oberen Hälften der parallelen Lichtbündel
eine Phasenvrschiebung ein, die einv Verschiebung des oberen Interferenzstreifensystems
zur Folge hat. Tnl oberen Teil der parallelen Lichtbündel sind zwei Kompensatoplatten
6 und 7 angeordnet, von denen die Platte 7 fest und die Platte 6 durch ein Mikrometer
8 neigbar ist. Indem man dieSchräglage der Kompensatorplatte 6 ändert, wird der
Lichtweg innerhalb derselben verlkürztoder verlängert und damit ein ausgleich für
die Verschiebung des oberen Streifensystems herbeigeführt. Der Wert der Verstellung
wird an den Teilungen des Mikromteters 8 abgelesen und stellt da Maß fiir den Brechungsmunterschied
zwischen Vergleichsstoff und Probe dar.
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Wie aus den Fig. 1 uiid 2 weiter zu erschen ist, ist in der Okularbildeben
eine verschiebbare strichplatte 11 vorgesehen. Auf der Strichplatte 11 sind zwei
Fadenkreuze 12 und 12' eingraviert (vgl. Fig. 3a bis 3 d). Das Fadenkreuz 12 dient
zur Ermittlung der Meßgrö}e, das Faddenkreuz 12' zur Justierung des Nullpunktes.
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Fig. 3 a zeigt die Grundstellung des Interferometers. Der Nullstreifen
13 des AIeßsystems liegt in der SIitte des Fadenkreuzes 12. der Nullstreifen 13'
des Vergleichssystems in der Mitte des Fadeiikreuzes 12'.
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Fig. 3b zeigt das gestichtsfeld in einer unjustierten WIeßstellung.
Der Nullstreifen 13' des Vergleichssystems ist auf Grund von Temperatureinflüssen
od. dgl. vom Fadenkreuz 12' aus nadi links gewandert.
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Der Nullstreifen des Meßsystems ist um eine größere Strecke vom Fadenkreuz
12 fotgewandert. nämlich noch um eine zusätzliche Meßgröße. Um bei dieser Stellung
den meßwert zu ermitteln, wird zunächst die Strichplatte 11 so weit verschoben.
bis das Fadenkreuz 12' den Nullstreifen 13' einschließt. Diese Verschiebung hat
das Fadenkruz 12 mitgemacht, und es ist im Meßstreifensystem auf Null justiert.
Zur Ermittlung des Meßergebnisses wird nun das Mikrometer 8 und damit die Kiompensatoplatte
6 so weit gedreht. bis der Nullstreifen 13 des Meßstreifensystems mit dem Fadenkreuz
12 zur Deckung kommt (Fig. 3 d). In dieser Stellung kann am Mikrometer 8 der fehlerfreie
Meßwert abgelesen werden.
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Fig. 4 zeigt eine genderte Meßmarkenausbildung.
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Die Meßarke im Vergleichssystem wird wieder durch ein schräg liegendes
Fadenkreuz 12' gebildet.
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Die meßmarke im Meßsystem besteht aus einem geraden Strich 14, an
den sich nach rechts und links je eine Skala anschließt. Fig. 4 entspricht dem Bild
der Fig. 3 c hinsichtlich des Meßvogranges. Der Nullstreifen 13'des Vergliechssystems
liegt im Fadenkreuz 12', d. h., die Meßarke 14 ist auf Null justiert.
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Der Nullstreifen des Meßsystems 13 ist nach links ausgewandert. die
Größe der Auswanderung kann hier direkt mit Hilfe der sich an dcii Strich 14 anschließenden
Skala abgelesen werden. Eine Drehung der Kompensatorplatte 6 ist in diesem Fall
nicht notwendig. so daß der Kompensator entbehrt werden kann.
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In Fig. 5 sind in der Okularibildebene zwei Spalte 15 untl 15' vorgesehen.
Durch diese beiden Spalte fällt gemäß Fig. 6 Licht auf zwei Photozellen 16 und 16'.
Die Photozellen sind einmal mit einem Widerstand 17 verbunden und zum anderen mit
einem Motor 18. Der Motor 18 ist ferner mit dem Weiderstand, wie
in
der Fig. 6 dargestellt, verbunden. Fallen auf die Photozellen 16 und 16' gleich
starke Lichtströme. dann ist der Widerstand 17 ohne Spannung, und der Motor 18 kann
dort keine Spannung angreifen, er bleibt in Ruhe. Fallen jedoch auf die Photozellen
16 und 16'ungleiche Lichtströme, so entsteht im Widerstand 17 ein Spannungsabfall,
der Motor 18 wird unter Spannung gesetzt und setzt sich in Tätigkeit.
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Mit dem Motor 18 ist die Kompensatorplatte 6 nach den Fig. 1 und 2
verbunden. Die Kompensatorplatte 6 wird so lange gedreht. bis wieder gleiche Lichtströme
auf die Photozellen 16 und 16' fallen. Die Größe der Drehung der KOmpensatorplatte
kann am Nil Mikrometer 8 abgelesen werden oder durch einen Schreiber aufgezeichnet
werden. Sie ist wieder ein Maß für das Äießergebnis. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist,
ist es bei dieser Ausbildung nicht notwelldig, daß die Platte 11 zur Justierung
des Nullpunktes Verschiebbar ist, denn wandern beide Steifensysteme infolge von
Temperatureinflüssen, Verbiegungen od. dgl. nach rechts oder links um gleiche Beträge
etwas aus, dann fallen nach wie vor gleiche Lichtanteile auf die Photozellen 16
und 16'. Nur wenn ein Streifen, system relativ zum anderen wandert, tritt der Motor
18 in Tätigkeit.