DE1801945U

DE1801945U - DOUBLE CHAMBER FOR TWO BEAM INTERFEROMETER.

Info

Publication number: DE1801945U
Application number: DE1959J0007775
Authority: DE
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1959-05-23
Filing date: 1959-05-23
Publication date: 1959-12-10

Description

Doppelkammer für Zweistrahlinterferometer Die Neuerung betrifft eine Doppelkammer für Zweistrahlinterferometer zur Aufnahme von Flüssigkeiten oder Gasen, die zum Lichteintritt tmd Lichtaustritt an ihren Stirnseiten mit je einem Fenster versehen ist. Double chamber for two-beam interferometer The innovation concerns one Double chamber for two-beam interferometer for holding liquids or gases, those for light entry and light exit at their end faces each with a window is provided.

Bei der Messung, beispielsweise der Bestimmung von Konzentrationen, mit Hilfe eines Zweistrahlinterferometers findet ein einmaliger Durchtritt der Lichtstrahlenbündel durch die Doppelkammer statt. Bekanntlich hängt die Genauigkeit einer interferometrischen Messung in hohem Maße von der Schichtdicke des zu untersugehenden Mediums, also von der Kammerlänge ab. Sie ist dieser proportional. Es könnte also die Empfindlichkeit eines Interferometers durch eine entsprechende Verlängerung der Doppelkammer gesteigert werden, was jedoch zu einer unliebsame Vergrößerung des gesamten Gerätes führen würde. Eine andere Möglichkeit zur Steigerung der Meßgenauigkeit besteht darin, bei unveränderter Kammerlänge die Strahlenbündel mehrere Male durch die Kammern zu leiten, bevor sie zur Interferenz gebracht werden. Neuerungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Innenflächen der Fenster zum Teil einen Spiegelbelag tragen und so ausgebildet und im optischen Strahlengang angeordnet sind, daß ein in eine Kammer eintretendes Strahlenbündel diese nach mehrfacher Reflexion parallel zu sich selbst versetzt verläßt. When measuring, for example determining concentrations, With the help of a two-beam interferometer, the light beam passes through once through the double chamber. As is known, the accuracy of an interferometric depends Measurement to a large extent of the layer thickness of the medium to be examined, i.e. on the length of the chamber. It is proportional to this. So it could be the sensitivity of an interferometer is increased by a corresponding extension of the double chamber which, however, lead to an unpleasant enlargement of the entire device would. Another way to increase the measurement accuracy is to with the chamber length unchanged, the bundles of rays pass through the chambers several times conduct before they are brought to interference. According to the innovation, this will be the result achieved that the inner surfaces of the windows partially wear a mirror coating and are designed and arranged in the optical beam path that a into a chamber incoming ray bundle this after multiple reflection parallel to itself staggered leaves.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn sowohl die Doppelkammer als auch die an ihren Stirnflächen sie verschließenden Fenster prismatisch ausgebildet sind, wobei die brechenden Kanten des Kammerprismas einerseits und der Fensterprismen andererseits auf entgegengesetzten Seiten des optischen Strahlenganges liegen, und wenn die prismatischen Fenster in der Nähe der Prismenbasen verspiegelt sind. Bei Verwendung dieser Doppelkammer in einem Zweistrahlinterferometer erübrigt sich eine Veränderung in der Anordnung der einzelnen optischen Elemente, da bei geeigneter Bemessung der Prismen eintretendes und austretendes Strahlenbündel in einer Geraden liegen. An advantageous embodiment results when both the double chamber as well as the windows closing them on their end faces are prismatic are, the refracting edges of the chamber prism on the one hand and the window prisms on the other hand, lie on opposite sides of the optical beam path, and when the prismatic windows near the prism bases are mirrored. at There is no need to use this double chamber in a two-beam interferometer Change in the arrangement of the individual optical elements, as appropriate Dimensioning of the prisms entering and exiting bundle of rays in a straight line lie.

Eine andere, die Helligkeit des Interferenzbildes fördernde und optische Glieder zum Auseinanderziehen der Lichtstrahlenbündel erübrigende, empfehlenswerte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Kammerfenster aus planparallelen, zueinander parallel liegenden Glasplatten bestehen, die derart schräg im optischen Strahlengang liegen, daß zwei an einer Stirnfläche der Doppelkammer liegende Fenster eine Dachkante miteinander bilden, und daß ferner der nicht verspiegelten Fläche des einen Fensters die verspiegelte Fläche des anderen gegenüberliegt. Soll eine mehrfache Reflexion der Lichtbündel an den verspiegelten Flächen und damit eine weitere Genauigkeitssteigerung der Messung erreicht werden, so ist es vorteilhaft, die verspiegelten Flächen der Fenster größer auszubilden als die zugehörigen nicht verspiegelten Flächen.Another recommendable embodiment, which promotes the brightness of the interference image and eliminates the need for optical elements for pulling the light beams apart, is characterized in that the chamber windows are made up of plane-parallel, parallel to one another lying glass plates exist, which are so inclined in the optical Beam path lie that two windows lying on an end face of the double chamber form a roof edge with one another, and that furthermore the non-reflective surface of one window is opposite the reflective surface of the other. If a multiple reflection of the light bundles on the mirrored surfaces and thus a further increase in the accuracy of the measurement is to be achieved, it is advantageous to make the mirrored surfaces of the windows larger than the associated non-mirrored surfaces.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Neuerung sind in den Figuren 1 bis 4 der Zeichnung in Verbindung mit den optischen Gliedern eines Zweistrahlinterferometers z. T. im Schnitt, z. T. in Ansicht dargestellt. In den Figuren 1 und 2 ist ein Interferometer mit einer Doppelkammer dargestellt, die wie ihre Fenster als Prisma ausgebildet ist. Fig. 3 und 4 zeigen eine Doppelkammer, deren Fenster aus planparallelen Glasplatten bestehen. Two embodiments of the subject of innovation are in Figures 1 to 4 of the drawing in conjunction with the optical members of a Two-beam interferometer z. T. on average, z. T. shown in view. In the Figures 1 and 2 shows an interferometer with a double chamber, which as its window is designed as a prism. Fig. 3 and 4 show a double chamber, whose windows consist of plane-parallel glass plates.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Zweistrahlinterferometer enthält eine linienförmige Lichtquelle 1, einen Kollimator 2, eine Blende mit zwei parallel zueinander verlaufenden Schlitzen 3 und 4, einen aus zwei Glasplatten 5 ; 6 bestehenden Kompensator, eine schräg gestellte planparallele Glasplatte 7 und ein Fernrohr mit einem Objektiv 8 und einem Zylinderlinsenokular 9. Die Kompensatorplatte 5 ist um eine rechtwinklig zur Lichtrichtung liegende Drehachse X-X drehbar gelagert. Im oberen Teil des Interferometerstrahlenganges ist eine Doppelkammer 10 ; 11 mit keilförmig ausgebildeten Fenstern 12 ; 13 vorgesehen, die an ihren Innenflächen an den schraffierten Teilen 14 ; 15 verspiegelt sind. The two-beam interferometer shown in FIGS contains a linear light source 1, a collimator 2, an aperture with two Slots 3 and 4 running parallel to one another, one made of two glass plates 5 ; 6 existing compensator, an inclined plane-parallel glass plate 7 and a telescope with an objective 8 and a cylindrical lens eyepiece 9. The compensator plate 5 is mounted rotatably about an axis of rotation X-X at right angles to the direction of light. In the upper part of the interferometer beam path is a double chamber 10; 11 with wedge-shaped windows 12; 13 provided on their inner surfaces on the hatched parts 14; 15 are mirrored.

Das von der linienförmigen Lichtquelle 1 ausgesandte Strahlenbündel wird mit Hilfe des Kollimator 2 parallel gerichtet und durch die Blende 3 ; 4 geteilt. Ein Teil jedes Lichtbündels durchsetzt die Kammer 10 bzw. 11, ein anderer Teil geht an ihr vorbei. The bundle of rays emitted by the linear light source 1 is directed parallel with the help of the collimator 2 and through the diaphragm 3; 4 shared. A part of each light beam passes through the chamber 10 or 11, another part goes past her.

Der die Doppelkammern 10 und 11 durchlaufende Teil des Lichtbündels wird infolge der prismatischen Wirkung der Fenster durch das Fenster 12 von der brechenden Kante des Prismas weggebrochen und verläßt nach Reflexion *an den Spiegelflächen 15 ; 14 der Fenster 13 ; 12 die Doppelkammer durch das Fenster 13, das das Lichtbündel wieder in die ursprüngliche Richtung lenkt. Die parallelen Strahlen der Teillichtbündel werden mittels des Fernrohrobjektivs 8 zu Interferenzbildern vereinigt und mittels des Zylinderlinsenokulars 9 beobachtet. Ist dabei das von den die Kammern durchsetzenden Lichtstrahlen erzeugte Interferenzbild gegenüber dem Interferenzbild verschoben, das von den an den Kammern vorbeilaufenden Lichtstrahlen erzeugt wird, so kann diese Verschiebung durch Drehung der Kompensatorplatte um die Achse X-X rückgängig gemacht werden. Die planparallele. Glasplatte 7, deren Dicke und Neigung genau berechnet ist, dient zur Hebung der Lichtstrahlen, wodurch der sonst im Gesichtsfeld des Fernrohrs erscheinende, durch den Boden der Doppelkammer verursachte, die Messung störende Trennungsstrich beider Interferenzbilder ausgeschaltet ist.That part of the light beam which passes through the double chambers 10 and 11 is due to the prismatic effect of the window through the window 12 of the breaking edge of the prism broken away and leaves after reflection * on the mirror surfaces 15; 14 of the window 13; 12 the double chamber through the window 13, which directs the light beam back in the original direction. The parallel Beams of the partial light bundles are transformed into interference images by means of the telescope objective 8 combined and observed by means of the cylindrical lens eyepiece 9. Is that from the light beams penetrating through the chambers generated interference image shifted to the interference pattern caused by the light rays passing the chambers is generated, this shift can be achieved by rotating the compensator plate the axis X-X can be undone. The plane-parallel. Glass plate 7, whose Thickness and inclination is precisely calculated, is used to elevate the rays of light, creating the one that otherwise appears in the field of view of the telescope through the floor of the double chamber The dividing line between the two interference images that caused the measurement was switched off is.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Zweistrahlinterferometer darge- stellt, das in seinem Aufbau und in seiner Wirkungsweise dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten gleicht. Das von der linienförmigen t Lichtquelle 1 ausgesandte und von dem Kollimator 2 parallel ge- richtete Strahlenbündel wird mittels der Blende 3 ; 4 in zwei Strahlenbündel aufgeteilt, von denen jedes mit seinem oberen Teil die Doppelkammer 10 ; 11 sowie die Kompensatorplatten 5 ; 6 und mit seinem unteren Teil die planparallele Platte 7 durchsetzt. Beide Teilstrahlenbündel werden durch das Objektiv 8 eines Fernrohrs zu Interferenzbildern vereinigt und sind mit Hilfe des Zylinderlinse okulars 9 des Fernrohrs der Betrachtung zugänglich. Die Kompensatorplatte 5 ist um die Achse X-X drehbar gelagert.A two-beam interferometer is shown in FIGS. 3 and 4 represents that in its structure and in its mode of operation in the Fig. 1 and 2 shown is the same. That of the linear t Light source 1 emitted and parallel to collimator 2 Directed beam is by means of the diaphragm 3; 4 in two Split beams, each of which with its upper part the Double chamber 10; 11 and the compensator plates 5; 6 and with the plane-parallel plate 7 penetrates its lower part. Both partial beams are combined by the objective 8 of a telescope to form interference images and are accessible for viewing with the aid of the cylindrical lens 9 of the telescope. The compensator plate 5 is rotatably mounted about the axis XX.

Die Doppelkammer 10 ; 11 weist als Fenster vier planarallele Glasplatten 16 ; 17 ; 18 ; 19 auf, von denen die zu einer Kammer 10 bzw. 11 gehörenden 16 ; 17 bzw. 18 ; 19 zueinander parallel angeordnet sind und von denen zwei an einer Stirnfläche der Doppelkammer angebrachte Glasplatten 16 ; 18 bzw. 17 ; 19 eine Dachkante miteinander bilden. Jede der vier Glasplatten ist an ihrer dem Kammerinneren zugekehrten Fläche mit einer Verspiegelung 20 bzw. 21 bzw. 22 bzw. 23 versehen. Dabei ist die Verspiegelung nur teilweise vorgenommen, und zwar sind die Glasplatten 16 ; 18 in der Nähe der von ihnen gebildeten Dachkante frei vom Spiegelbelag, während die Glasplatten 17 ; 19 in der Nähe der von ihnen gebildeten Dachkante verspiegelt sind. Die Schiefstellung der Glasplatten im Strahlengang und die Größe der Verspiegelung sind ein Kriterium dafür, wie oft das Strahlenbündel die Kammer durchsetzt. Im vorliegenden'Beispiel wird die Kammer fünfmal vom Strahlenbündel durchsetzt, was einer fünffachen Genauigkeit der Messung gegenüber einem einmaligen Durchtritt des Strahlenbündels durch dieselbe Kammer entspricht. The double chamber 10; 11 has four planar parallel glass plates as a window 16; 17; 18; 19, of which the 16 belonging to a chamber 10 or 11; 17 and 18, respectively; 19 are arranged parallel to each other and of which two on one Glass plates 16 attached to the end face of the double chamber; 18 and 17, respectively; 19 a roof edge form with each other. Each of the four glass plates faces the interior of the chamber The surface is provided with a mirror coating 20 or 21 or 22 or 23. Here is the Mirroring made only partially, namely the glass plates 16; 18 in near the edge of the roof formed by them free of the mirror coating, while the glass plates 17; 19 are mirrored in the vicinity of the roof edge formed by them. The misalignment the glass plates in the beam path and the size of the mirror are a criterion how often the beam penetrates the chamber. In the present example the chamber is penetrated five times by the beam, which is five times the accuracy the measurement compared to a single passage of the beam through the same Chamber corresponds.

Claims

Safety precautions 1. For picking up liquids or gases specific double chamber for two-beam interferometer that allows light to pass through each of its end faces is provided with a window, characterized in that some of the inner surfaces of the windows have a mirror covering and are designed in this way and are arranged in the optical beam path that one entering a chamber The bundle of rays displaced this parallel to itself after multiple reflections leaves.

2. Double chamber according to claim 1, characterized in that both the chamber as well as the windows closing it on their end faces are prismatic are formed, the refracting edges of the chamber prism on the one hand and the Window prisms, on the other hand, on opposite sides of the optical beam path and that the prismatic windows are mirrored near the prism bases are.

3. Double chamber according to claim 1, characterized in that the Chamber windows consist of plane-parallel glass plates lying parallel to one another, which are inclined in the optical beam path, and that the non-reflective surface of one window is opposite the mirrored surface of the other.

4. Double chamber according to claim 3, characterized in that the The mirrored areas of the windows are larger than the assigned non-mirrored areas Surfaces.