DE1110918B - Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Dreistoffgemischen mit Hilfe eines Zweistrahlinterferometers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur interferometrischen Analyse von Dreistoffgemischen mit Hilfe eines Zweistrahlinterferometers.

Es ist ein Verfahren zur Konzentrationsbestimmung von Dreistoffgemischen bekannt, bei dem das Gemisch mit einem passend gewählten Vergleichsmittel verglichen, zum Trennen eines Bestandteils über ein Absorptionsmittel geleitet und das binäre Restgemisch nochmals mit dem Vergleichsmittel verglichen wird. Aus den beiden dabei auftretenden und gemessenen Streifenverschiebungen lassen sich die Anteile der einzelnen Stoffe am Gemisch berechnen. Als nachteilig erweist sich die Notwendigkeit eines Absorptionsgerätes, da sich oft Schwierigkeiten bei der Auffindung eines geeigneten, wirksamen Absorptionsmittels ergeben.

Ein anderes Verfahren zur Analyse eines Dreistoffgemisches besteht im Messen des Gemisches gegen ein Vergleichsmittel bei Kenntnis eines anderweitig zu bestimmenden Meßwertes des Gemisches, z. B. der Dichte oder der Viskosität bei Flüssigkeitsgemischen. Zur Bestimmung des zweiten Meßwertes sind jedoch ein besonderes Gerät und Messungen an diesem notwendig.

Zur Behebung dieser Nachteile werden erfindungsgemäß nacheinander drei interferometrische Messungen vorgenommen, von denen die erste Messung im weißen Licht, wie für Zweistoffgemische üblich, erfolgt und die beiden anderen Messungen nach Kompensation des Gangunterschiedes im weißen Licht im monochromatischen Licht mit bei jeder Messung verschiedener Wellenlänge durchgeführt werden. Vorteilhaft wird zur Erreichung eines kleinen relativen Meßfehlers einfarbiges Licht mit sehr unterschiedlichen Wellenlängen, beispielsweise blau und rot, verwendet.

Die Messung im weißen Licht wird in bekannter Weise vorgenommen, indem beim Füllen beider Interferometerkammern mit der Vergleichssubstanz das Maximum 0. Ordnung des beweglichen Interferenzstreifensystems mit einer festen Nullmarke bzw. dem achromatischen Streifen des feststehenden Streifensystems zur Koinzidenz gebracht und die beim Einfüllen des Gemisches in die Meßkammer infolge der als Brechungsdifferenzen sich äußernden Konzentrationsunterschiede der Kammerfüllungen auftretende Streifenverschiebung kompensiert wird. Damit ist der Gangunterschied zwischen den beiden die Kammern durchlaufenden interferierenden Strahlen aufgehoben.

Um die Messungen im monochromatischen Licht durchführen zu können, muß jeweils ein Farbfilter in Verfahren und Vorrichtung

zur Analyse von Dreistoffgemischen

mit Hilfe eines Zweistrahlinterferometers

Anmelder:

Jenoptik Jena G.m.b.H.,
Jena, Carl-Zeiss-Str. 1

Dr. Wolfgang Nebe, Jena,
ist als Erfinder genannt worden

die Strahlengänge des Interferometers eingeschaltet werden. Die Wellenlänge für das einfarbige Licht ist im allgemeinen verschieden von der mittleren Wellenlänge des weißen Lichtes, so daß neben einer in Abhängigkeit von der Farbe auftretenden Stauchung oder Dehnung des Interferenzstreifensystems das Maximum nicht mehr mit der feststehenden Nullmarke zusammenfällt, d. h. ein Gangunterschied zwischen den interferierenden Strahlen besteht. Im Verlauf der Messungen ist das Maximum 0. Ordnung des jeweiligen monochromatischen Lichtes wieder mit der festen Nullmarke zur Deckung zu bringen und aus den gemessenen Verschiebungswerten die Differenz τ zu bilden, die zusammen mit der Streifenverschiebung η im weißen Licht ein Maß für die Dispersion bzw. Konzentration des Gemisches darstellt.

Da im monochromatischen Licht sowohl die Maxima als auch die Minima sich hinsichtlich ihrer Ordnung nicht voneinander unterscheiden, muß nach vorangegangener Kompensation im weißen Licht die Verschiebung des Maximums 0. Ordnung kleiner sein als die halbe Wellenlänge des einfarbigen Lichtes, da sonst die Eindeutigkeit der Messung nicht gewährleistet ist. Im allgemeinen ist diese Forderung von vornherein erfüllt. In den Fällen jedoch, in denen sie infolge der Dispersion und Konzentration des Gemisches nicht erfüllt ist, wird beispielsweise das Gemisch so lange durch die Vergleichssubstanz ersetzt, bis die Verschiebung des Maximums 0. Ordnung kleiner als die halbe Wellenlänge des verwendeten einfarbigen Lichtes ist. Am Ergebnis der Analyse ändert sich dadurch nichts, weil im Verlauf der Auswertung mit dem selbst unveränderlichen Verhältnis τ :η gearbeitet wird.

109 647/271

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Bestimmung der Reinheit von Zweistoffgemischen. Dabei würde τ die Verunreinigung des Gemisches angeben. .

Zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann jedes Zweistrahlinterferometer Verwendung finden. Vorteilhaft ist jedoch eine Vorrichtung nach Art eines Rayleigh-Interferometers, bei dem von einer Lichtquelle ausgesandtes -Licht, durch einen Spalt in einen Kollimator eintritt, diesen als paralleles, durch geeignete Mittel zweigeteiltes .-Strahlenbündel verläßt, dessen Teilstrahlenbündel je durch eine Prüfkammer und eine Kompensatorplatte dem Beobachtungsfernrohr zugeleitet werden und das sich dadurch auszeichnet, daß die Spaltbreite veränderbar ist, daß zur Teilung des parallelen Strahlenganges ein an sich bekanntes Prisma in Verbindung mit einer Blende in der Nähe des Kollimatorobjektives angeordnet ist und daß ein Farbfilter oder eine Kombination von Farbfiltern im Strahlengang auswechselbar vorgesehen ist. Diese Farbfilter können auf einer Revolverscheibe angeordnet sein und dienen zu einem Teil der Ermöglichung der Messung im monochromatischen Licht und zum anderen Teil der Steigerung des Farbkontrastes bei der Messung im weißen Licht. Das Prisma kann beispielsweise als rhombisches.oder schwalbenschwanzförmiges Prisma ausgebildet sein. Zur Vereinfachung des Geräteaufbaus ist es vom Vorteil, wenn die Blende in Form einer geeignet
Prisma aufgebrachten lichtundurchlässigen
mit diesem vereinigt ist.

Ein derart ausgebildetes Interferometer gewährleistet sowohl eine genügende Helligkeit des Interferenzbildes als auch die einwandfreie Kohärenz der interferierenden Lichtbündel. - . .

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 die optische Anordnung eines Interferometers im Grundriß und

Fig. 2 eine besondere Ausführungsform eines Prismas zur Strahlenteilung im Grundriß.

Eine Lichtquelle 1 wird von einem Kondensator 2 auf einen Spalt 3 abgebildet. Am Spalt wird das Licht gebeugt und durch ein Kollimatorobjektiv 4 parallel gerichtet. Im parallelen Strahlengang befinden sich eine Blende 5, ein rhombisches Prisma 6, zwei unter sich gleiche Meßkammern 7 und 8 und zwei Kompensatorplatten, von denen die eine, 9, um eine parallel

auf das Schicht

35

40 zur Zeichenebene und rechtwinklig zum Strahlengang liegende Achse drehbar und die andere, 10, fest am Gerät angeordnet ist. Die meßbare Drehung der Kompensatorplatte 9 bewirkt die durch ein Fernrohr mit dem Objektiv 11 und dem Zylinderlinsenokular beobachtbare Verschiebung des Interferenzbildes gegenüber einer nicht dargestellten festen Ablesemarke. Zur Beobachtung im monochromatischen Licht ist vor dem Okular 12 ein auswechselbares Filter 13 vorgesehen.

An die Stelle des rhombischen Prismas 6 kann zur Strahlenteilung auch ein Schwalbenschwanz-Prisma treten (Fig. 2). Dabei kann die Blende 5 in Wegfall kommen, wenn nach Maßgabe dieser Blende eine Lackschicht 15 auf die einspringenden Flächen 16, des Prismas 14 aufgetragen ist.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Analyse von Dreistoff gemischen mit Hilfe eines Zweistrahlinterferometers, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander drei interferometrische Messungen vorgenommen werden, von denen die erste Messung im weißen Licht erfolgt und die beiden anderen Messungen nach Kompensation des Gangunterschiedes im weißen Licht im monochromatischen Licht mit bei jeder Messung verschiedener Wellenlänge durchgeführt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 nach Art eines Rayleigh-Interferometers, bei dem von einer Lichtquelle ausgesandtes Licht durch einen Spalt in einen Kollimator eintritt, diesen als paralleles, mit Hilfe geeigneter Mittel zweigeteiltes Strahlenbündel verläßt, dessen Teilstrahlenbündel je durch eine Prüfungskammer und eine Kompensatorplatte dem Beobachtungsfernrohr zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite veränderbar ist, daß zur Teilung des parallelen Strahlenganges ein an sich bekanntes Prisma in Verbindung mit einer Blende in der Nähe des Kollimatorobjektives angeordnet ist und daß ein Farbfilter oder eine Kombination von Farbfiltern im Strahlengang auswechselbar vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende in Form einer geeignet auf das Prisma aufgebrachten lichtundurchlässigen Schicht mit diesem vereinigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 647/271 7.61