DE1209323B

DE1209323B - Monochromator

Info

Publication number: DE1209323B
Application number: DEZ10834A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-J Hoefert; Martin Blumentritt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1964-05-12
Filing date: 1964-05-12
Publication date: 1966-01-20
Also published as: US3391600A; FR1432433A; GB1038273A

Description

Monochromator Bei der Anwendung von Monochromatoren besteht häufig die Forderung. daß die spektrale Bandbreite der vom Monochromator durchgelassenen Strahlung in einem vorgegebenen Zusammenhang mit der mittleren Wellenlänge des Spektralbandes stehen soll. Häufig wird diese Forderung in der Weise gestellt. daß die spektrale Bandbreite innerhalb eines größeren Wellenlängenabschnittes konstant hleiben soll.
Da sich bei Veränderung der Wellenlängeneinstellung am Monochromator auch die spektrale Bandbreite der durch einen Austrittsspalt vorgegebener Breite tretenden Strahlung verändert, muß also zur Erfüllung der obengenannten Forderung die Breite der Monochromatorspalte in Abhängigkeit von der Wellenlängeneinstellung verändert werden.
So steigt beispielsweise bei Prismenmonochromatoren die Dispersion mit abnehmender Wellenlänge an, d. h., die mit abnehmender Wellenlänge zunehmende Brechungszahl bedingt eine größere Winkelablenkung. In diesem Fall muß also zur Erhaltung einer konstanten spektralen Bandbreite die Spaltbreite mit kleiner werdender Wellenlänge vergrößert werden.
Es ist bekannt. die Spaltbreite mechanisch mit den Mitteln zu Betätigung der Wellenlängeneinstellung zu kuppeln. Das für die Steuerung der Spaltbreite notwendige Programm wird dann in Form eines Kurvenkörpers oder einer Kurvenscheibe verwirklicht. Weiterhin ist es bekannt. die Spaltbreite mit einer elektrischen Regeleinrichtung zu steuern, wobei das Programm durch die elektrischen Schaltmittel festgelegt wird. Diese bekannten Methoden haben den Nachteil, daß sie erheblichen Aufwand erfordern und deshalb für einfache Anordnungen nicht in Betracht kommen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Prismenmonochromator anzugeben, bei welchem in überaus einfacher Weise die Spaltbreite in Abhängigkeit von der Wellenlängeneinstellung automatisch so gesteuert wird. daß die spektrale Bandbreite der vom Monochromator durchgelassenen Strahlung annähernd konstant bleibt.
Die Erfindung betrifft somit einen Monochromator mit einem Prisma in Autokollimationsanordnung und einem zugleich als Eintritts- und Austrittsspalt benutzten Spalt, dessen Breite in Abhängigkeit von der Wellenlängeneinstellung automatisch gesteuert wird. Gemäß der Erfindung ist eine Spaltbacke fest angeordnet, und die andere Spaltbacke ist mit dem Drehtisch verbunden. der in an sich bekannter Weise den Autokollimationsspiegel trägt, wobei sich der Drehpunkt des Drehtisches auf der optischen Achse des durch den Spalt tretenden Lichtbündels befindet. Die eine Spaltbacke nimmt also an der Bewegung des Drehtisches teil, wodurch in Abhängigkeit von der Wellenlängeneinstellung die Spaltbreite verändert wird.
Bei der Bewegung des Drehtisches wandert die auf diesem Tisch befestigte Spaltbacke etwas aus der durch die feste Spaltbacke definierten Spaltebene aus. Diese Auswanderung ist jedoch im Verhältnis zur Spaltbreite stets sehr klein und ruft deshalb nur eine äußerst geringe Unschärfe hervor. Diese fällt bei einfacheren Geräten. bei welchen der Monochromator nach der Erfindung Anwendung finden soll, nicht störend ins Gewicht.
Zur Einstellung einer Ausgangs-Spaltbreite ist es erforderlich, eine der Spaltbacken mit einer zur Einstellung der Spaltbreite dienenden Justiereinrichtung zu verbinden. Es ist zweckmäßig, dazu die Spaltbacke zu wählen, welche an der Bewegung des Drehtisches nicht teilnimmt.
Durch entsprechende Wahl der Ausgangs-Spaltbreite und des Abstandes der mit dem Drehtisch verbundenen Spaltbacke vom Drehpunkt des Drehtisches ist es möglich, die Bandbreite in einem größeren Wellenlängenbereich annähernd konstant zu halten.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher erläutert.
In dieser Figur ist mit 1 ein Drehtisch bezeichnet. auf welchem ein Halbprisma 2 angeordnet ist. Die Rückseite 3 des Prismas ist verspiegelt und wirkt deshalb als Autokollimationsspiegel. Sie wird zum Zweck der Wellenlängeneinstellung um eine zur brechenden Kante parallele Achse 4 gedreht. Als Eintritts- bzw. Austrittsspalt des Monochromators dienen in bekannter Weise die beiden Hälften 5 und 6 eines einzigen Spaltes, der in der Brennebene eines Hohlspiegels 7 steht.
Das Prisma 2 und die eine Spaltbacke 6 sind auf dem Drehtisch 1 fest angeordnet, welcher um die Achse 4 drehbar ist.
Die Spaltbacke 5 ist mit einer hier nicht dargestellten Justiereinrichtung verbunden, welche die Einstellung einer beliebigen Ausgangs-Spaltbreite erlaubt.
Die Wirkungsweise des hier dargestellten Monochromators ist folgende.
Für die langwellige Grenze des betrachteten Wellenlängenbereiches wird durch Betätigung der erwähnten Justiereinrichtung zunächst die Spaltbacke 5 so lange verschoben, bis eine bestimmte Ausgangsspaltbreite eingestellt ist. Zur Veränderung der Wel leneinstellung nach kürzeren Wellenlängen wird der Drehtisch 1 mit dem Prisma 2 um die Achse 4 gedreht. Dabei wandert die auf dem Drehtisch befestigte Spaltbacke 6 derart quer zur optischen Achse des Monochromators aus, daß die Spaltbreite größer wird. Durch Wahl des Abstandes zwischen Drehachse 4 und der durch die in Ausgangsstellung befindlichen Spaltbacken 5 und 6 definierten Spaltebene kann das Maß der Spaltbreitenvergrößerung beeinflußt werden.
In der nachfolgenden Tabelle sind fur verschiedene Wellenlängen eines bestimmten Wellenlängenbereiches die spektralen Bandbreiten der vom Monochromator durchgelassenen Strahlung zusammengestellt, wobei die mittlere Spalte die spektrale Bandbreite für einen gemäß der Erfindung aufgebauten Monochromator angibt, während die rechte Spalte die spektrale Bandbreite für einen Monochromator angibt, bei welchem die Spaltbreite konstant gehalten wird.

I i. (nm) .1A(nm)

(nm) i - 1.6cm s 0,003cm

sie = 0003 cm konstant

360 2,3 0,07

400 2,8 0,11

500 3,9 0,27

600 4,6 0,51

700 5,1 0,83

l i. (nm) 1 i.(nm)

i.(nm) r = 1,6cm s = 0,003 cm

0,003 cm konstant

800 5,2 1.21

900 4,7 1,65

1000 3,7 2,1

1100 2.4 1 2,4

so = Ausgangs-Spaltbreite. s = Spaltbreite. r - Abstand SpaltebenelDrehpunkt.
Wie man aus dieser Tabelle erkennt, verändert sich die spektrale Bandbreite bei einem Monochromator mit konstanter Spaltbreite innerhalb des betrachteten Wellenlängenbereiches um etwa den Faktor 34, während sich die spektrale Bandbreite bei einem gemäß der Erfindung aufgebauten Monochromator nur um etwa den Faktor 2 verändert. Diese Veränderung ist bei einfachen Geräten noch zulässig.
Es wird also durch die Erfindung ein Monochromator geschaffen, bei welchem die Bandbreite der Strahlung auf sehr einfache Weise innerhalb zulässiger Grenzen konstant gehalten werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Monochromator mit einem Prisma in Autokollimationsanordnung und einem zugleich als Eintritts- und Austrittsspalt benutzten Spalt, dessen Breite in Abhängigkeit von der Wellenlängeneinstellung automatisch gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spaltbacke (5) fest angeordnet und die andere Spaltbacke (6) mit dem Drehtisch (1) verbunden ist, der in an sich bekannter Weise den Autokollimationsspiegel (3) trägt, wobei sich der Drehpunkt (4) des Drehtisches auf der optischen Achse des durch den Spalt tretenden Lichtbündels befindet.
2. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Spaltbacken (5) mit einer zur Einstellung einer Ausgangs-Spaltbreite dienenden Justiereinrichtung verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 099 207.