DE1187035B

DE1187035B - Vorrichtung zum Verschwenken eines Beugungsgitters

Info

Publication number: DE1187035B
Application number: DEP28779A
Authority: DE
Inventors: Charles F Demey
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1961-02-27
Filing date: 1962-02-10
Publication date: 1965-02-11
Also published as: CH416146A; GB931478A; US3229563A

Description

Vorrichtung zum Verschwenken eines Beugungsgitters Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschwenken eines Beugungsgitters für Spektrophotometer um eine zu den Gitterfurchen parallele Schwenkachse. Es ist erwünscht, die Verschwenkung des Gitters mittel eines Stellgliedes in einer solchen Weise zu bewirken, daß entweder die Wellenlänge oder die Wellenzahl der durch den Austrittsspalt des Spektrophotometers tretenden Strahlung linear vo'n Stellweg des Stellgliedes abhängt.
Um eine solche lineare Abhängigkeit zwischen der in Vermessung begriffenen Wellenzahl und dem Stellweg des Stellgliedes zu erhalten, ist eine Vorrichtung zum Verschwenken des Beugungsgitters mittels eines mit dem Beugungsgitter starr verbundenen Schwenkhebels bekannt, bei welcher an dem Schwenkhebel ein geradlinig und radial in bezug auf die Schwenkachse bewegliches Stellglied mit veränderlichem Angriffspunkt derart angreift, daß der Kehrwert des Kosinus des Gitterschwenkwinkels linear von der Bewegung des Stellgliedes abhängt (deutsche Auslegeschrift 1 078 345). Bei dieser bekannten Anordnung ist an dem Gitter ein gerader Hebel vorgesehen, welcher an einer Kurvenscheibe von kreisförmiger Gestalt kraftschlüssig tangential anliegt. Die Kurvenscheibe ist mittels einer Mikrometerschraube geradlinig so verschiebbar, daß der Mittelpunkt des von der Kurvenscheibe dargestellten Kreises sich radial in bezug auf die Schwenkachse des Gitters bewegt.
Wenn man bei einer solchen Anordnung vernünftige Stellwege und zur Erhöhung der Genauigkeit lange Hebelarme erhalten will, dann ergibt sich eine recht sperrige Konstruktion, weil sich dann natürlich auch der Durchmesser der Kurvenscheibe entsprechend erhöht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil der bekannten Anordnung zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird die Anordnung so getroffen, daß der Schwenkhebel als Winkelhebel ausgebildet ist, dessen einer Arm mit dem Gitter verbunden ist und an dessen anderem Arm das Stellglied angreift, dessen Angriffspunkt dabei längs einer nicht durch die Schwenkachse gehenden geraden Linie des Winkelhebels wandert.
Es läßt sich zeigen, daß man auch mit einem solchen reinen Hebelgetriebe eine Schwenkbewegung erhält, bei welcher der Kehrwert des Kosinus des Schwenkwinkels - und damit die jeweils vermessene Wellenzahl - linear vom Weg des Stellgliedes abhängt. Man braucht also nicht den Umweg über eine sperrige Kurvenscheibe zu gehen, sondern das Stellglied kann unmittelbar an dem als Winkelhebel ausgebildeten Schwenkhebel angreifen, tYvodurch der ganze Mechanismus wesentlich einfacher wird als bei den vorbekannten Anordnungen.
Die Erfindung bietet auch eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Abtastung eines Gitters in verschiedenen Ordnungen. Das ist bei bekannten Anordnungen mittels eines relativ komplizierten Mechanismus mit mehreren Kurvenscheiben oder einer einzigen Kurvenscheibe mit einer Folge von verschiedenen Vorsprüngen gelöst worden.
Eine vorzugsweise Ausbildung des Verstellgetriebes macht es möglich, daß eine Mehrzahl von Winkelhebeln um die gleiche Achse drehbar gelagert sind und das Stellglied wahlweise an einem der Winkelhebel anliegt.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und im folgenden beschrieben: F i g. 1 ist eine schematische Darstellung eines Gittermonochromators mit einem erfindungsgemäßen » l-durch-Kosinus«-Getriebe; Fig.2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die dazu dient, ein Gitter so zu verdrehen, daß Strahlung verschiedener Ordnung abgetastet werden kann.
Die Theorie des l-durch-Kosinus-Getriebes ist aus F i g. 1 ersichtlich, welche einen Monochromator mit einem Eingangsspalt 10, einem Ausgangsspalt 12, einen Kollimatorspiegel 14 und ein drehbares Bezugsgitter 16 zeigt. Ein Strahlenbündel 18 tritt in den Monochromator durch den Eingangsspalt ein, wird durch den Spiegel 14 parallel gerichtet und auf die Oberfläche des Gitters 16 gelenkt. Die gebeugte Strahlung der gewünschten Wellenlänge wird dann als monochromatisches Bündel 20 von dem Spiegel 14 auf den Ausgangsspalt 12 reflektiert.
Das Gitter 16 ist so gelagert, daß es sich um den Schwenkpunkt 22 dreht. Das geschieht mittels eines Hebelarmes a, welcher eine Verlängerung 24 im rechten Winkel dazu besitzt. An der Verlängerung24 liegt ein Antriebszapfen 26 an, welcher linear längs der Führung 28 bewegt wird. Man sieht nun, daß der Abstand h zwischen dem Drehpunkt 22 und Zapfen 26 die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks darstellt. Während dieser Abstand sich ändert, bleibt der Arm a in seiner Länge konstant. Infolgedessen h ist der Kehrwert a des Kosinus des spitzen Winkels a bei 22 stets proportional dem Weg des Zapfens 26.
Da die Drehung des Gitters 16 die gleiche ist, ob es nun an dem Arm a oder der Verlängerung 24 befestigt ist, steht diese Drehung in einer 1-durch-Kosinus-Beziehung zu dem Stellweg.
Eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung ist schematisch in Fig.2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird ein einziges Gitter 84 von drei Armen gesteuert, welche gegen den Drehpunkt um das Ein-, Zwei- und Dreifache des Abstandes versetzt sind, welcher für das Arbeiten in der ersten Ordnung erforderlich wäre. Der Arm 86 für die dritte Ordnung ist so ausgebildet, daß er dann, wenn der Zapfen 88 die Stellung88' erreicht, sich in der Stellung86' befindet, so daß nur der Arm 90 für die zweite Ordnung in Wirkstellung ist, wenn das Gitter 84 in die Stellung84' verdreht worden ist. Dieser Vorgang wiederholt sich, nachdem der Arm 90 für die zweite Ordnung vollständig niedergedrückt worden ist, so daß nur der Arm 92 für die erste Ordnung wirksam ist. Das Gitter muß natürlich jedesmal, wenn ein neuer Steuerarm die Verstellung übernimmt, in eine neue Stellung eingeschwenkt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Verschwenken eines Beugungsgitters um eine zu den Gitterfurchen parallele Schwenkachse mittels eines mit dem Beugungsgitter starr verbundenen Schwenkhebels, an welchem ein geradlinig und radial in bezug auf die Schwenkachse bewegliches Stellglied mit veränderlichem Angriffspunkt derart angreift, daß der Kehrwert des Kosinus des Gitterschwenkwinkels linear von der Bewegung des Stellgliedes abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel als Winkelhebel ausgebildet ist, dessen einer Arm mit dem Gitter verbunden ist und an dessen anderem Arm das Stellglied angreift, dessen Angriffspunkt dabei längs einer nicht durch die Schwenkachse gehenden geraden Linie des Winkelhebels wandert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl Winkelhebel um die gleiche Achse drehbar gelagert sind und das Stellglied wahlweise auf einem der Winkelhebel anliegt. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 078 345, 1 088 249, 108569; britische Patentschrift Nr. 861 259.