DE1195061B - Lichtstrahloszillograph - Google Patents

Description

• Lichtstrahloszillograph Bei den bisher gebräuchlichen Lichtstrahloszillographen wird das Licht einer Lichtquelle durch optische Mittel auf einen Spiegel konzentriert, der in einem Schwinger angebracht ist. Der Schwinger besteht aus einer in einem Magnetfeld aufgehängten stromdurchflossenen Schleife oder Spule, die durch das entstehende Drehmoment abgelenkt wird. Das vom Schwingerspiegel reflektierte Licht bildet einen Lichtanzeiger. Dieser schreibt auf lichtempfindlichem Papier, das in einer Richtung senkrecht zu den Zeigerausschlägen bewegt wird, ein Abbild des durch den Strom in der Schwingerspule dargestellten Vorganges.
• Bei vielen mit Hilfe von Lichtstrahloszillographen durchgeführten Untersuchungen ist es wünschenswert, die Aufzeichnungen des untersuchten Vorganges sofort in dauerhafter Form zu erhalten. Das im allgemeinen für schnell verlaufende Vorgänge benutzte fotografische Registierpapier muß jedoch, bevor es ausgewertet werden kann, im allgemeinen erst entwickelt werden. Es wurde zwar versucht, den Entwicklungsvorgang weitgehend zu automatisieren, jedoch verstreicht bis zur Ausgabe des fertigen Oszillogramms auch bei diesen Entwicklungsautomaten eine Zeit in der Größenordnung von Sekunden.
• Es sind auch schon sogenannte direktschreibende Lichtstrahloszillographen entwickelt worden, die mit Hilfe von ultraviolettem Licht auf einem für diesen Teil des Spektrums empfindlichen Papier sofort lesbare Aufzeichnungen erzeugen. Diese auch unter dem Namen Lichtlinienschreiber bekannten Oszillographen sind jedoch bezüglich ihrer Schreibgeschwindigkeit nach oben stark begrenzt. Das bei den mit ultraviolettem Licht arbeitenden Oszillographen verwendete Papier ist nämlich hinsichtlich seiner Lichtempfindlichkeit ziemlich träge. Abgesehen von einer aus diesem Grunde begrenzten Vorschubgeschwindigkeit und damit einer begrenzten Zeitauflösung, muß auch die Ablenkgeschwindigkeit des Schwingers in ziemlich engen Grenzen bleiben. Auf keinen Fall kann die durch die obere Grenzfrequenz des schwingungsfähigen Organs des Oszillographen gegebene Schreibgeschwindigkeit mit den bisher bekannten Lichtstrahloszillographen dieser Art ausgenutzt werden.
• Die vorbeschriebenen Mängel entfallen bei einem Lichtstrahloszillographen, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß als Lichtquelle ein an sich bekannter sogenannter Laser und als Aufzeichnungsträger unpräpariertes Papier verwendet ist.
• Es ist bekannt, ein Bündel von Laserlichtstrahlen zum Bohren zu benutzen. Es ist auch bekannt, eine Laserlichtquelle als Beleuchtungseinrichtung für die Mikrofotografie zu verwenden. Diesem Bekannten gegenüber, bei dem wie bei der erosiven Bearbeitung von Werkstoffen, z.B. Bohren, das Licht rein statisch angewendet ist, wird der Lichtstrahl beim Erfindungsgegenstand als schnell bewegter Schreibzeiger verwendet. Auch die bekannte fototechnische Anwendung der Laserlichtquelle nach Art der Funkenfotografie schnell verlaufender Vorgänge kann die Anwendung des Laserlichtstrahles im Sinne des Anmeldungsgegenstandes nicht nahelegen.
• Es ist eine mit Hilfe des Anmeldungsgegenstandes erreichte neue Wirkung, bei einem Lichtstrahloszillographen schnell verlaufende Vorgänge auf gänzlich unpräpariertes Papier direkt als Brandspur aufzuzeichnen.
• Bei einem Laser handelt es sich um einen Molekular-Verstärker zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im optischen Wellenlängenbereich.
• Der Name »Laser« ist durch eine Zusammenziehung der Anfangsbuchstaben einer englischen Bezeichnung für dieses Verstärkungsprinzip entstanden (Light amplificaüon by sümulated emission of radiation«). Mit Hilfe eines derartigen Lichtverstärkers können Lichtstrahlen außergewöhnlich hoher Intensität erzeugt werden. Das in einem Laser erzeugte Licht verläßt diesen als kohärente ebene Welle unter einem sehr geringen Raumwinkel. Die enge Bündelung bewirkt, daß mit diesem Lichtstrahl sehr hohe lokale Energiedichten verwirklicht werden können.
• Prinzipiell kann das Laserlicht durch optische Maßnahmen auf einen Brennfleck in der Größenordnung einer Lichtwellenlänge vereinigt werden.
• Die intensive Strahlung reicht aus, um auf einem unpräparierten Papier auch bei hoher Schreibgeschwindigkeit eine gut sichtbare Brandspur zu hinterlassen. Andererseits kann daran gedacht werden, auf das übliche fotografische Registrierpapier zu schreiben und dafür den Schwingerspiegel so klein zu machen, wie es die enge Bündelung des Laserlichtes ermöglicht. Vor allem bei Schleifenoszillographen stellt die Masse des Spiegels einen wesentlichen Faktor dar, der die obere Grenzfrequenz des Schleifenschwingers bestimmt. Wird dieser Spiegel durch Ausnutzung der engen Bündelungsfähigkeit des Laserlichtes sehr viel kleiner gehalten, so kann mit den Schleifenschwingern eine erheblich höhere Grenzfrequenz ereicht werden. Ein derartiger Lichtstrahloszillograph ist also geeignet, hochfrequente Vorgänge mit großer Zeitauflösung darzustellen.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beruht auf der Erscheinung, daß zwei Spalte bzw. dünne Drähte von geringem gegenseitigem Abstand, die von einer kohärenten Lichtquelle beleuchtet werden, zu Beugungsfiguren Anlaß geben. Wird als kohärente Lichtquelle ein Laser benutzt, so sind die entstehenden Beugungsfiguren besonders lichtstark.
• Der abgebeugte, die Beugungsfiguren hervorrufende Lichtstrahl kann als schreibender Lichtzeiger ausgenutzt werden, der auf einem lichtempfindlichen, zum Lichtzeiger relativ bewegten Registriermedium eine bleibende Schrift hervorruft, insbesondere dann, wenn die beiden obengenannten Drähte die beiden parallelen Drähte der stromführenden Schleife eines Oszillographen-Schleifenschwingers sind. An den beiden parallelen Drähten wird, wenn senkrecht zu der von ihnen bestimmten Ebene das Licht einer kohärenten Lichtquelle einstrahlt, eine Beugungsfigur entstehen. Die Lage dieser Beugungsfigur ist sehr stark vom Abstand der Drähte abhängig. Eine Drehung der Oszillographenschleife ruft eine Verschiebung der Beugungsfigur hervor, die registriert werden kann. Gegegebenenfalls kann der abgebeugte Lichtstrahl mit Hilfe einer optischen Einrichtung in der Ebene des Registriermediums zu einem Brennfleck konzentriert werden.
• Der im vorausgehenden Absatz beschriebene Schleifenoszillograph kommt also ohne Schwingerspiegel aus. Er ist also geeignet, noch höhere Frequenzen als mit den bisher üblichen mit Spiegeln versehenen Schleifenschwingern verarbeitet werden konnten, aufzunehmen. Es ist auch denkbar, einen der Erzeugung des Laserlichtes dienenden Kristall selbst als durch den Schwinger bewegte Lichtquelle zu benutzen und den austretenden Lichtstrahl ohne Ablenkspiegel oder zusätzlicher Bündelungsoptik als Schreibzeiger für direkte oder fotografische Aufzeichnungen zu benutzen.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Lichtstrahloszillograph, d a du r c h g e -kennzeichnet, daß als Lichtquelle ein an sich bekannter sogenannter Laser und als Aufzeichnungsträger unpräpariertes Papier verwendet ist.
2. 2. Lichtstrahloszillograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe zusätzlicher optischer Mittel der Lichtstrahl auf einen Brennfleck mit einem Durchmesser in der Größenordnung von wenigen Lichtwellenlängen konzentriert ist.
3. 3. Lichtstrahloszillograph nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingerspiegel mit einem Durchmesser in der Größenordnung von wenigen Lichtwellenlängen verwendet ist.
4. 4. Lichtstrahloszillograph nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennnzeichet, daß die parallelen Drähte eines Oszillographen-Schleifenschwingers einen derart bemessenen Abstand voneinander haben, daß infolge des annähernd senkrecht zu der von den parallelen Drähten bestimmten Ebene auftreffenden, kohärenten Laserlichtes ein von den parallelen Drähten abgebeugter Lichtstrahl entsteht und daß dieser Lichtstrahl bei Auslenkung der parallelen Schleifenschwingerdrähte als auf einem Registrierstreifen schreibender Lichtzeiger dient.
5. 5. Lichtstrahloszillograph nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserkristall an einem Oszillographenschwinger angeordnet ist und daß der aus dem Kristall austretende Lichtstrahl direkt als schreibender Lichtzeiger dient.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Bells Laboratories Record«, Brd. 39 (1961), April, S. 143; Zeitschrift »Funktechnik«, H. 5, 1962, S. 147/148; Zeitschrift »Elektronik«, H. 6, 1962, S. 186; H. Haumann, »Optik für Konstrukteure«, 1949, S.131.