DE1939034C2 - Photometer zum Durchfuehren von Messungen bei unterschiedlichen Wellenlaengen - Google Patents

Description

I 939 034

Die Erfindung betrifft ein ^Photometer zum Durchführen von Messungen bei unterschiedlichen Wellengängen, mit einer Lichtquelle, einer Einrichtung zum 'Aufteilen ύατ von der Lichtquelle av ^esandli*«

Lichtstrahlen in einander parallele SirahSengänge, einer mit gleichförmiger Geschwindigkeit rotierenden Scheibenblende, weiche die Strshlengänge unterbricht und zyklisch nacheinander nur während kurzer, zeitlich aufeinanderfolgender Durchlaßperioden freigibt, einer der Scheibenblende nachfolgenden Filtcranordnung mit unterschiedlichen Filtern in den Strahlengängen sowie einer hinter der Filteranordnung vorgesehenen Einrichtung zum Hinleiten der Strahlengänge zu einer einzigen Photozelle, vor der die Meßküvette bzw. der zu untersuchende Stoff liegen und die mit einer elektrischen Meßeinrichtung in Verbindung steht.

Ein derartiges Photometer ist beieits bekannt. Bei diesem bekannten Photometer besteht die Einrichtung zum Aufteilen der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen in einander parallele Strahlengänge aus einer halbdurchlässigen und einer vollverspiegelten Glasplatte, die beide eine über das gesamte Frequenzspektrum gleichförmige Frequenzcharakteristik besitzen und welche das Licht der Lichtquelle in zwei Strahlengänge aufspalten. Diese beiden Strahlengänge werden von der rotierenden Scheibenblende nacheinander jeweils während der Dauer einer kurzen Durchlaßperiode freigegeben und treffen nach dem Durchlaufen durch die beiden Filter auf eine identische Spiegelanordnung auf, die die beiden Strahlengänge wieder zu einem einzigen, die Meßküvette enthaltenden Strahlengang zusammensetzt. Die durch diese Meßküvette hindurchgetretenen Lichtstrahlen werden auf eine Photozelle geworfen und erzeugen in dieser Zelle aufeinanderfolgende Impulse, die über einen Wechselstromverstärker vorverstärkt und über eine mit 50 Hertz gespeiste Diskriminatorröhre abwechselnd auf die beiden Systeme eines handelsüblichen Quotientenmeßwerkes wie einen Kreuzspulbrücken-, Kreuzspul- oder T-Spulschreiber aufgeschaltet werden, in welchem das Verhältnis zwischen den Größen der Impulse des einen Strahlenganges mit denjenigen des anderen Strahlenganges zur Anzeige gelangt. Mit dem bekannten Photometer ist es also nur möglich, den Verhältniswert der Transmissionen des zu untersuchenden Stoffes bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen zu bestimmen.

Fine voneinander getrennte Messung der beiden Transmissionen bei jeder einzelnen Wellenlänge unter Vergleich mit jeweils einer konstanten Bezugsgröße ist jedoch nicht möglich. Demgemäß erlaubt das bekannte Photometer auch keine Messung der Extinktion bei den verschiedenen Wellenlängen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Photometer zum Durchführen von Messungen bei unterschiedlichen Weilenlängen zu schaffen, mit dem die Transmissionseigenschaften des zu untersuchenden Stoffes für jede Wellenlänge einzeln unter Bezugnahme auf einen jeweils konstanten Bezugswert bestimmt werden können u-d welches außerdem zur Messung der betreffenden I Ktinktion des zu untersuchenden Stoffes geeignet ist.

Diese Aufgabe ist, ausgehend von einem Photometer der eingangs beschriebenen Art, gemäß der Erfindung durch die Vereinigung der folgenden Merkmale gelöst:

α) die Scheibenblende weist zum Freigeben von wenigstens drei Strahlengüngcn mehrere der Anzahl dieser Strahlengänge entsprachende, in gleichen Umfangsabständen sich nicht überdeckende verteilte öffnungen auf;

b) die Strahlenteilervorrichtung weist mindestens einen an sich bekannten diehroitischen Spiegel auf, der unter 45° in den ein erstes Filter auf-

weisenden ersten Strahlengang eingefügt ist, sowie einen im zweiten Strahlengang gleichfalls unter 45° angeordneten, voll reflektierten Spiegel, dessen Spiegelfläche parallel zu derjenigen des diehroitischen Spiegels ist und

welcher den ein zweites Filter aufweisenden zweiten Strahlengang zum diehroitischen Spiegel reflektiert;

c) sämtlichen Strahlengängen ist eine gemeinsame Sammellinse zugeordnet, die hinter der Meß-

^M küvette bzw. hinter dem zu untersuchenden Stoff liegt und welche sowohl die von dem diehroitischen Spiegel ausgehenden Lichtstrahlen als auch die Lichtstrahlen des dritten Strahlenganges, welcher als Bezugstrahlengang vor-

gesehen ist, auf der Photozelle zusammenführt;

d) di i mit dieser Photozelle in Verbindung stehende elektrische Meßeinrichtung besitzt eine der Anzahl der schlitzförmigen öffnungen in der Scheibenblend tche Zahl von Meßzweigen, die über eine ereinrichtung zyklisch nacheinander an die Photozelle anschließbar sind, so daß durch die gleiche schlitzförmige öffnung hindurchtretende Lichtstrahlen immer in demselben Meßzweig Ausgangssignale erzeugen, wobei die einzelnen Meßzweige an eine Vergleichsschaltung angeschaltet sind, in der die von den Meßstrahlengängen ausgelösten Ausgangssignale jeweils mit den über den Bezugsstrahlengang im dritten Meßzweig erzeugten Ausgangssignalen verglichen werden.

Die erfindungsgemäßen Merkmale erbringen den Vorteil, daß die Impulse jedes Strahlenganges getrennt mit einem Bezugswert, und zwar mit einem den Strahlengängen gemeinsamen konstanten Bezugswert, verglichen v/erden, so daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung nicht nur das Verhältnis von Durchlässigkeitswerten bei unterschiedlichen Wellenlängen gemessen, sondern die Durchlässigkeit selbst bei den verschiedenen Wellenlängen ermittelt werden kann.

In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß es aus der USA.-Patentschrift 2442910 an sich bekannt ist, in einer Scheibenblende mehr als zwei öffnungen vorzusehen und zusätzlich zu den schlitzförmigen Blendenöffnungen öffnungen für eine Steuereinrichtung zur phasenempfindlichen Steuerung der Meßsignale auszubilden, jedoch bezieht sich diese Patent-

6a schrift ausschließlich auf ein Zweistrahlphotcmeter mit Probe- und Referenzküvette, mit dem keine Bestimmung der Transmission einer Probe bei mehreren Wellenlängen durchgeführt werden kann.
Ferner gehört es an sich ebenfalls bereits zum Stand der Technik, einen diehroitischen Spiegel zur Herstellung von Strahlungsströmen bestimmter spektraler Verteilungen zu benutzen.
Der bsi dem Photometer gemäß der Erfindung

j. 3 4

J, verwendete dichroitische Spiegel muß, um Messungen anderen schlitzförmigen öffnung liegt und daß über

I- mit zwei verschiedenen Wellenlängen zu ermöglichen, die Stcuerphotozellen bei Erregung derselben im

so ausgebildet sein, daß er für eine dieser beiden Ruhezustand in Offenütellung befindliche Schalter

Wellenlingen durchlässig ist, während er für die über die Dauer jeweils einer Durchlaßperiode d^r

andere Wellenlänge voll reflektierend wirkt. Sollen 5 Scheibenbiende hinweg schließer -.r ·, von denen

j Beispielsweise Messungen mit gelber und blauer jeder Schalter in Serie in einen anderen Meßzweig

I Farbe durchgeführt werden, und ist dabei das Filter eingefügt ist, deren Eingänge in Parallelschaltung

S des ersten Strahlenganges ein BlaufiUer und dasjenige mit dem Ausgang der Photozelle in Verbindung

|ij des zweiten Strahlenganges ein Gelbfilter, so muß stehen.

I der dichroitische Spiegel, der gleichfalls im ersten io Wenn jeder Meßzweig einen dem betreuenden

I Strahlengang liegt, so beschaffen sein, daß er für die Schalter nachgeschalteten Verstäiker sowie eine auf

·" blaue Farbe durchlässig ist und gelb reflektiert. diesen Verstärker folgende zweite, parallel zum Vu-

I Neben der Messung mit zwei unterschiedlichen Stärkerausgang liegende Schalteinrichtung aufweist,

I Wellenlängen bietet ein Photometer gemäß der Erfin- wobei diese Schalteinrichtungen normalerweise gc-

I dung aber auch noch die Möglichkeit, derartige 15 schlossen sind und zum Betätigen derart mit den

a Messungen bei mehr als nur zwei Wellenlängen Steuerphotozellen in Verbindung stehen, daß sowohl

f vorzunehmen. Soll beispielsweise der zu unter- der erste Schalter als auch die zweite Schalteinrich-

I suchende Stoff bei drei verschiedenen Wellenlängen iung ein und desselben Schaltzweiges jeweils von der

I durchgemessen werden, kann demgemäß die Scheiben- gleichen Steuerphotozelle gleich lang betätigt werden.

I blende neben den drei öffnungen eine weitere, in ao ist es für den Fall, für den ein Meßzweig durch

I der beschriebenen Weise entsprechend vorgesehene den ersten Schalter von der gemeinsamen Photozelle

φ öffnung aufweisen, durch die ein vierter Strahlengang abgetrennt ist, also im Zeitintervall zwischen zwei

f freigegeben wird, in den ein weiteres unterschied- Photozellenimpulsen für ein und denselben Meß-

Ϊ liebes Filter eingefügt ist. Die durch dieses weitere zweig, möglich, durch Kurzschließen des Verstärker-

I Filter hindurchgetretenen Lichtstrahlen werden dann 95 ausganges das Rauschen dieses Verstärkers voll-

I in ähnlicher Weise über einen voll reflektierenden ständig zu unterdrücken, so daß dieses Rauschen

I Spiegel mit 45°-Neieung zu einem gleichfalls unter auf die nachfolgende Vergleichseinrichtung keinen

1 45° geneigten dichroitischen Spiegel hin reflektiert, störenden Einfluß hat.

I der nach dem ersten dichroitischen Spiegel in dessen Die ersten und zweiten Schalter bzw. Schalt-

I Strahlengang eingefügt ist und die von dem vierten 30 einrichtungen können bei dem erfindungsgemäßen

I Strahlengang kommenden Lichtstrahlen in Deckung Photometer jeweils durch Halbleiter mit Steucr-

S mit dem Strahlengang des ersten dichroitischen elektroden, wie z. B. Feldeffekttransistoren, gebildet

I Spiegels zur Meßküvette bzw. zu dem zu unter- sein.

fs suchenden Stoff hin richtet. Ist dabei der erste Uni zu vermeiden, daß beispielsweise Änderungen I- dichroitische Spiegel wie oben beschrieben so aus- 35 der Photozellencharakteristik oder Helligkeitsschwan-ί gebildet, daß er für die blaue Farbe durchlässig ist kungen der Lichtquelle die sich über einen Zeitraum i; und gelb reflektiert, muß dabei der zweite dichro- erstreckende Messung nachteilig beeinflußt, ist der ¹^₁ tische Spiegel im Hinblick auf die Tatsache, daß Ausgang des von dem Bezugsstrahlengang gespeisten t"^m derselbe in den Strahlengang des ersten dichroitischen einen Meßzweiges mit der einen Eingangsklemme Spiegeh eingefügt ist, eine solche Beschaffenheit 40 eines Differenzverstärkers verbunden, dessen andere ■ besitzen, daß er sowohl die blaue als auch die gelbe Eingangsklemme an eine andere Bezugsspannung Farbe durchläßt. Er muß außerdem die durch das angeschlossen ist und dessen Ausgangsspannun" den Filter des vierten Strahlenganges ausgefilterte Wellen- Regelgrad eines zwischen dem Ausgang der Photolänge voll reflektieren. Zusammenfassend kann man zelle und den parallelliegenden Eingängen der Meßalso sagen, daß bei einer Erhöhung der Zahl der 45 zweige in Serie eingefügten Regelverstärkers derart Strahlengänge die verwendeten dichroitischen bzw. steuert, daß bei Änderung der Eingangsspannung ccs voll reflektierenden Spiegel so angeordnet und aus- Differenzverstärkers der Verstärkungsfaktor des gebildet sein müssen, daß die von der Scheibenblende Regelverstärkers zur Konstanthaltung dieser Spanerzeugten Lichtimpulse auf ein und demselben Weg nung nachgeregelt wird. Dadurch ist gewährleistet, durch die Meßküvette bzw. den zu untersuchenden 50 daß die Ausgangssignale der einzelnen Meßzweige, Stoff laufen, wobei sich die Wellenlänge dieser Licht- auch wenn sich die Photozellencharakteristik oder impulse in einem zyklisch aufeinanderfolgenden Ab- die Helligkeit der Lichtquelle ändert, jeweils auf lauf ändert. einen konstanten Wert gehalten werden.

Vorzugsweise is», bei einem Photometer gemäß der Die Vergleichsschaltung, an die die einzelnen

Erfindung die Steuereinrichtung, über die die Meß- 55 Meßzweige angeschaltet sind, kann vorteilhafterweise

zweige nacheinander an die Photozelle anschließbar an die Ausgänge dieser Meßzweige angeschlossene

sind, so ausgebildet, daß diese Steuereinrichtung Stufen umfassen, die ausgangsseitig jeweils eine dem

mehrere der Anzahl der Meßzweige entsprechende Logarithmus der Eingangsgröße der betreffenden

Steuerphotozellen aufweist, die in Strahlengang- Stufe proportionales Signal liefern und von denen

richtung gesehen hinter der Scheibenblende in radial-r 60 jede Stufe mit der einen Eingangsklemme eines

Richtung nebeneinanderliegen und denen Steueröff- Differenzverstärkers in Verbindung steht, an dessen

nungen in der Scheibenblende zugeordnet sind, welche andere Eingangsklemme die konstante Bezuossmn-

auf unterschiedlichen, sich nicht mit den Kreisbahnen nung liegt. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht,

der schlitzförmigen öffnungen deckenden Kreis- daß die Ausgangsgrößen dieser Differenzverstärker

bahnen, auf die die Steuerphotozellen ausgerichtet 65 der Extinktion proportional sind, wenn die konstante

sind, in Umfangsrichtung derart verteilt vorgesehen Bezugsspannung so groß gewählt wird, daß diese

sind, daß in Drehrichtung der Scheibenbiende ge- Spannung im Falle, wenn die Transmission des zu

.. .len jede Steueröffnung seitlich versetzt vor einer untersuchenden Stoffes gleich Eins ist, Bezugsspan-

5 6

nungspegel und Ausgangspegel der logarithmierenden benen Phoiometer am Ausgang der gemeinsamen

Stufen gleich groß sind. Man erhält auf diese Weise Photozelle auftretenden Impulse,

eine lineare Extinktionsskala, was insbesondere beim Das dargestellte Photometer umfaßt gemäß

Anschluß von Schreibern an die Ausgänge der Fig. 1 eine nahezu punktförmige Lichtquelle 1,

einzelnen Differenzverstärker von großem Vorteil ist. 5 hinter der eine Sammellinse 2 liegt, die die von der

Die einen einzelnen Zyklus bildenden, in der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen parallel aus-Scheibcnblende vorgesehenen öffnungen zum Frei- richtet. Auf die Sammellinse 2 folgt in Strahlenganggcben der einzelnen Strahlcngänge sowie die diesen richtung gesehen eine ortsfeste Blende 3, die als öffnungen zugeordneten Steueröffnungen können Einrichtung zum Aufteilen der von der Lichtquelle über den gesamten Umfang der Scheibcnblende »o ausgesandten Lichtstrahlen ineinant' τ parallele verteilt sein. Ks ist aber auch möglich, daß diese Strahlengänge dient und, wie Fig.' 7 igt, mit drei öffnungen mit den zugehörigen Steueröffnungen im in radialer Richtung nebeinanderliegenden Licht-Bereich nur eines Winkelsektors der Scheibenblende durchlaßöffnungen 3a, 36 und 3c versehen ist. liegen, der sich in Scheibenumfangsrichlung gesehen Außerdem weist die Blende drei weitere, gleichfalls mit der jeweils gleichen Anordnung von öffnungen 15 radial nebeneinanderliegende öffnungen 3d kleinemchrfach wiederholt. ren Querschnitts auf, deren Funktionsweise später

I'm Slrculichteffekte auszuschalten und sicherzu- noch näher erläutert wird. Auf die Blende 3 folgt stellen, daß die von der Lichtquelle ausgesandten eine mit gleichförmiger Geschwindigkeit rotierende Lichtstrahlen nicht gleichzeitig durch mehrere in der Scheibenblende 5, welche die Aufgabe hat, die ver-Scheibenblende vorgesehene öffnungen hindurch- ao schiedenen Strahlengänge zu unterbrechen und laufen, sondern nacheinander jeweils immer nur eine zyklisch nacheinander nur während kurzer zeitlich einzige öffnung passieren, umfaßt die Einrichtung aufeinanderfolgender Durchlaßperioden freizugeben. zum Aufteilen der von der Lichtquelle ausgesandten Zu diesem Zweck weist die Scheibenblende 5 in Lichtstrahlen ineinander parallele Strahlengänge eine jedem ihrer vier 90°-Winkelsektoren drei schlitzin Strahlenganjirichtung gesehen vor der Scheiben- a$ förmige öffnungen Sa, Sb und Sc auf die in Umblende liegende ortsfeste weitere Blende, die mit auf fangsrichtung gesehen in gleichen Umfangsabständen die Kreisbahnen der Öffnungen ausgerichteten, in sich nicht überdeckend verteilt sowie nacheinander radialer Richtung nebeneinanderliegenden Licht- in jeweils größeren radialen Abständen vom DrehdurcJilaßöffnungen versehen ist und für den Fall des mittelpunkt M der Scheibenblende in gleichfalls nicht Vorsehens der SteuerphoiozeUen zusäJzhchc Öffnun- 3= überdeckender Anordnung vorgesehen sind Die . aen aufweist, die genau diesen Sleuerphotozellen Kreisbahnen, auf denen die schlitzförmigen Öffnungegcnubcrliegcn. gen Sa, Sb und Sc liegen, fallen dabei gemäß Fig. 2

Zweckmaß.gcrwe.se hegt auch in Strahlengang- in Strahlengangrichtung gesehen genau mit den richtung gesehen vor der die Lichtstrahlen in der Mittelpunkten der jeweiligen öffnungen 3 σ 36 Pholozelle zusammenführenden Sammellinse eine 35 bzw. 3c der Blende 3 zusammen Die Scheiben-Blende mit zwc. Öffnungen yon denen die eine blende 5 weist außerdem in jedem Winkelsektor dr,i Öffnung aaf den von dem dichroitischen Spiegel Steueröffnungen 14a, Ub und Uc auf, welche auf ausgehende Strahlengang und die zweite Öffnung unterschiedlichen, sich nicht mit den Kreisbahnen auf den Be, ^strahlengang ausgerichtet ist der schlitzförmigen öffnungen Sa, Sb und Si-

Wenn als \.«entquelle eine nahezu punktform.ge 40 deckenden Kreisbahnen in Umfangsrichtung dünn

Lichtquelle Verwendung findet, kann hinter derselben verteilt vorgesehen sind, daß in der in F1 g 2 dun*

eine Sammellinse vorgesehen sein, die die zur den Pfeil angedeuteten Drehrichtune d-r Sch'-iberi-

Scheibenblende hingehenden Lichtstrahlen parallel blende jede Steueröffnung Scrί JfrseiA vor eJ,er

"ÄS Lichtquelle an ,ner SteHe im Meßobjekt ₄₅ ^SSSSSS, S^ »sSSÄ

Punktförmig^abbilden zu tonnen, können vos und nacheinander in Deckung mit "fweis einer anderen

hinter der Meßkuvette bzw. dem zu untersuchenden der in der Blende 3 vorgesehener, öffnungen 3d

Stoff zwei Sammellinsen angeordnet sein. kleineren Querschnittes gebracht werden und geben

In entsprechender We.se können zum punkt- dadurch nacheinander d.ei weitere Strahlen.*!« frei,

form.gen Abbilden der Lichtquelle im Bezugs- 50 über die drei Steuerphotozellen 13 a 136 und 13 c

strahlengang gleichfaHs sich »m Abstand gegenüber- (_s. F i g. 1) _erregt werden können wiche hinter der

hegende Sammellinsen vorgesehen sein. Scheibenblende 5 den öffnungen 3 rf genau gegen-

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug- überliegen. Diese SteuemhoSen lh, 136 und

nähme auf die Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes 13c die nrufpc» *„„» a « · 1 UiT · τι

erfindungsgemäßes_j Ausführungsbeispiel dargesSll« ₅₅ gf'ÄÄ A uf ?S™

_j p g ₅₅ gÄÄ Afc huf de?PhoSe.

Draufsicht auf den bis zu der gemeinsamen Photo- förmfeen ftffmSI η⁸Γ^8β; ^ ^Α _Λ^·^ΑχΙ ^dfc ΓΤ

zelle reichenden Teil eines Photomeiers gemäß der Sfs SiH H '/* "^J' '" ^df ^Sch.^c'5^e?·

FrfinHnna _c ^. ? nacheinander freigegeben werden, sind in

Fi* 2''eine Ansicht der verwendeten Scheiben- ri^lfä S*^****⁴* ⁴A^ H !*"

blende in Richtung der Pfeile TI-H von Fi g 1^ί l ΐ 5^^{η84β UI}? if ^S)"^d ^¹

Fi* 2''eine Ansicht der verwendeten Scheiben- ri^lfä S*^****⁴* ⁴A^ H !*"

blende in Richtung der Pfeile TI-H von Fi g. 1, ^ί umersch el ΐ 5^^η8*^{4β UI}? if ^S)"^d

F i g. 3 ein Blockschaltbild der an die gemeinsame SJSS Ji t ° "^ ** °'""

PhotozeHe angeschienen elektrischen Meßeinrich- ^t^^S^^^^Z^S

F^g'ig.4 eine Ansicht in Richtung der PfeileIV-IV * fiÜeJ sefntalfn^nf ^S'^rahlc"ß^ß^es4^ jin OeIb-

_vnn p: „ 1 niter scm kann. Hinter dieser Filtcranordnung ist

" . ° '. τ,, , . ■ . ,. , ^Clne insgesamt mit dem Bezueszcichcn 7 hilt

F. g. 5 einen Zyklus der be, dem hier beschrie- Einrichtung zum mnMr^^^^

7 8

und 4c zu einer einzigen Photozelle vorgesehen, treffenden Schalter 15a, 156 bzw. 15c nachgeschal-

'-'— ir~--fAju*r τ/ τ/ i/ cnwic <»inR auf diesen

wenn das Filter 6a als Blau- ausgang liegende Schalteinrichtung 17a, 176 bzw.

sr ipsg

Ssässrs Espg

e!„-

yon dem d'^cl}«^hen SSSrahlen todriiten konstante Bezugsspannung 21 angeschlossen .st und

Lichtstrahlen als auch die "Jrtstramen aes an Ausgang durch einen Heißleiterwiderstand 23

Strahlenganges 4c, welche als d ie■ ^^^ * ^nic» S Set ist Dieser Heißleiterwiderstand bildet gleich-

durchlaufender_g Bjg^«^^^ ₆"J _a5 gig eine Rippenverbindung zwischen dem

und wie der Strahlengang^ au«? " _d Eingang und dem Ausgang eines Regelverslarkers 22,

hindurchgeht, aufnimmt und die Strahen in^ der JM ^ £ * ^ _pholozeIle „ _und

PhotoKl Ie ^^^t^l^b^zS^l den parallelliegenden Eingängen 16a, 16b und 16r

im Mittelpunkt der ^Μ«^βΚ»Υ!"^β* ^ S_amme5iSen 8e der drei verschiedenen Meßzweige in Serie eingefügt

sind vor und hinter ^selben zwei S™™™™™^ _ist. _{über den} Heißleiterwiderstand 23 wird dabei der

und 8b vorgesehen, die genau, im Strahlengang aes _{3 ses R )verstärkers 22 derart gestcucrt},

dichroitischen Spiegels ?« «©;ⁿ· ^V° ^₁ öS- daß bei Änderung der Eingangsspannung des Dirklinse 9 ist außerdem eine Blende: 10 mit ^^el ™ _renzverstärkers 20 der Verstärkungsfaktor des Regelgen 10« und IQb e-ngefugt, ^ Jj^ <££ _verstärkers zur Konstanthaltung dieser Spannung öffnung 10 a auf den ^°n «lern dichroitiscnen^pi _{Durch djesen R dvo erdcn} ge! 7« ausgehenden Strah^8«W JjJ*^zweite 35 ^.«,^,, _{en durch Ändcrung der} charaköflnunglOfc auf den Bezugsstrahlengang *c ^.^ ^ _photozel,_e „ _{s(jwie durch Lic}h_tspan_ ( h VSV

„ _lcliaui„. _Uw Photozelle 11 sowie durch Lichtspan-

gcrichtet ist (s. auch * ¹SrV- _{M ß}, nungsschwankungen ausgeschaltet und außerdem am

Die Photozelle 11 ist mit einer elektronen rviei^ _c.^_ j_B ,,„ rtifWnzverstärkers 20 eine konstant

dnrichtung,verbundenι, die inι Fig· J '"^"^ bteb^de^B^ugsspannung erhalten, die in einer

dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist Diese Meu .^ ^ vv _Bezugszcic,_i(._n „ _{bczeichnclcI1}

einrichtung umfaßt eine der Anzani u^ ^ ^ vr»le»Ghsschaltune dazu vorecsehen ist, jeweils als

förmigen Öffnungen in der tonemenmuw "^über Vergleichsgröße fü7 die Ausga'ngssignalc der anderen

Zahl von Meßzweigen Ua, Ub^und ^li^^a _b- _Merf_zweige Ua und 126 zu dienen,

,ine Steuereinrichtung 13 in einer m t acm Gemäß Fig. 3 umfaßt die Vergleichsschaltung 14

bewegen der schhtzformigen öffnungen an _{dem D}f_{fferenzverstärker 20 zwei an die Aus}.

Lichtquelle 1 zeitlich zusammen fallenden *«««|_ _{der bejden Meßzwe}i_gc 12a und 126 ange-

,yklisch nacheinander «.die: Phou«lie« «gJJ f_cn,^ß _{ossene Stufen I4fl} und 146, die ausgangsseitig

bar sind, so daß durch dje g e cne sum ^ ^ _{iswejjs gine dem} ^^^„,^ der Eingangsgröße

Öffnung hindurchtretende Licntstrame.. .»»ς· -_a-· ^ _Senden stufe" proportionales Signal liefern

in ein und demselben Meßzweig AuspmgMgaafc ₅o _denen ^ ^ ^ ^

erzeugen. Um diesen Sch^ajtablauf zu erreicnen^ ^^ ^^ _{Differcnzverstärkcrs26a bzw 26h in}

in jedem der Meßzweige 12a, ^f 2_{chaItung mit} Verbindung steht. Die anderen Eingangsklemmen

Eingänge 16a 166 und 16c «i ParalJ schaltung _djeser ^.^ _{Di{rercnzvcrst}._{arkcr 26fl und 2f)h s|nd}

dem Ausgang der Photozelle 11 inVerbnjung ^ , Vcrbindungsleitungcn 14 c bzw. 14« mit der

in Serie ein im Ruhezustand in Onenstci u"S Eingangsklemme 18 des Differenzverstärkers 20 vcr-

licher Schalter 15a, 156 ««w. 15c eingefügt welcher ^S ^ ^ ^^ ^ ^ ^ .^^ j^.^^^

über die Steuereinrichtung U, ^zu ^ 13ü und verstärker 26a bzw. 266 nur die Differenz zwischen

obenerwähnten drei Steuerpholozcncn " .'_{E n der} konstanten Bezugsspannung der Klemme 18 und 13c gehören, so gesteuert wird oau ο b^ ^ ^ _{AusgangssignaI dcr} betreffenden Stufe 14« bzw.

ψ der Steuerphotozellcn die Schalter i3«._de ^ _{14fc vcrs},_ärk, _{wird D}j_c Ausgänge der Differen/-

ψ der Steuerphotozeiicn uicou.u.- -- ,-„ . _{d der 14b} verstärkt wird. Die Ausgänge der Differen/-über die Dauer jeweils ^ciner. ^,„geschlossen verstärker 26 a und 266 werden durch Widerslände

ψ Scheibenblende zyklisch nachcinanaui y ■ _{Mi bzw}, _J4/ _mi_t verstellbarem Abgriff gebildet, so

Ei -,niip wird dabc mmcr nur 65 Kann, xjk «m m^u .»iut.M.uiuv.11 m>i<ui«.iiu>. o,..uirpholozcllc wird aaoc. .m ^^ .^ ^^. ^ _Hinb,_{ick t);irauf dn|J} ,_0J,._iri|h.

dieser Schalter geschlossen. ^^ _Meß_ miercnde Stufen 14« und 14/1 vorgesehen uiuUleien

™.^k FJ^&-L["ⁿ", «!!'',.Kilcm eine den be- Ausgangssignale mil einer konstanien Bc/upsspan-

nung mit dem Bezugswert »I« verglichen werden, der jeweiligen Extinktion proportional.

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 sei noch bemerkt, daß neben den drei Strahlengängen 4 a, 4 b und 4 c beispielsweise noch ein vierter Strahlengang 4 d geschafFen werden kann, um das Meßobjekt mit einer dritten unterschiedlichen Wellenlänge untersuchen zu können. Zu diesem Zweck weist die Scheibenblende 5 eine weitere entsprechend vorgesehene schlitzförmige öffnung auf. Außerdem ist in den vierten Strahlengang 4d ein zusätzliches Filter 6c der Filteranordliung 6 mit gegenüber den anderen Filtern unterschiedlicher Filtercharakteristik eingefügt, wobei die durch dieses Filter 6 c hindurchgehenden Lichtstrahlen auf einen unter 45° — geneigten voll reflektierenden Spiegel 7 d auftreffen, der das Licht zu einem im Strahlengang des ersten dichroitischen Spiegels la liegenden zweiten dichroitischen Spiegel 7c hinreflektiert, welcher unter 45°-Neigung parallel zu der Spiegelfläche des voll reflektierenden Spiegels 7 d ao ausgerichtet ist.

Wenn bei dem dargestellten und beschriebenen Photometer die Scheibenblende S in eine gleichförmige Drehbewegung versetzt wird, werden die Strahlengänge 4 α bis 4 c zyklisch nacheinander freigegeben und wieder unterbrochen. In entsprechender Weise werden auch die Steuerphotozellen 13 a bis 13 c in einer damit zeitlich zusammenfallenden Taktfolge zyklisch nacheinander erregt und demgemäß die Meßzweige 12 a bis 12 c nacheinander an die Photozelle 11 angeschlossen. Dadurch werden die Meßimpulse, welche diese Photozelle liefert, auf die verschiedenen Meßzweige aufgeteilt, und die Ausgangssignale der Meßzweige 12 a und 12 ft können somit mit der konstanten Ausgangsspannung des Meßzweiges 12 c verglichen werden, so daß an den Widerständen 14 e und 14/ jeweils der Extinktion proportionale Spannungen abgenommen werden können. Die von der Photozelle 11 gelieferten Meßimpulse eines Zyklus sind in F i g. 5 gezeigt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist die Dauer des betreffenden Zyklus, der einem 90°-Winkelsektor der Scheibenblende 5 entspricht und entsprechend den drei schlitzförmigen Öffnungen Sa bis Sc drei Meßimpulse enthält, S msec, während die Dauer eines einzelnen Impulses etwa 0,5 msec beträgt. Zyklus- und Impulsdauer hängen natürlich von der Drehgeschwindigkeit der Scheibenblende 5 und der Ausführung der betreffenden Blendenöffnungen ab. Da der in Fig. 5 an erster Stelle gezeigte Meßimpuls idem Bezugsstrahlengang zugeordnet ist, hat dieser Impuls von den drei Impulsen des Zyklus die größte Amplitude. Die anderen beiden nachfolgenden Impulse haben, da deren Amplituden durch das Meßbbjekt gedämpft sind, entsprechend den Eigenschäften des Meßobjektes in Abhängigkeit von der Wellenlänge kleinere Amplituden.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

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   1. Photometer zum Durchführen von Messungen bei unterschiedlichen Wellenlängen, mit einer Lichtquelle, einer Einrichtung zum Aufteilen der von der Lichtquelle ausgesandte:* Lichtstrahlen in einander parallele Strahlengänge, einer mit gleichförmiger Geschwindigkeit rotierenden Scheibenblende, welche die Strahlengänge zyklisch nacheinander nur während kurzer, zeitlich aufeinanderfolgender Durchlaßperioden freigibt, einer der Scheibenblende nachfolgenden Filteranordnung mit unterschiedlichen Filtern in den Strahlengängen, sowie einer hinter der Filteranordnung vorgesehenen Einrichtung zur Vereinigung der Strahlengänge auf einer einzigen Photozelle, vor der die Meßküvette bzw. der zu untersuchende Stoff liegen und die mit einer elektrischen Meßeinrichtung in Verbindung steht, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

   a) die Scheibenblende (S) weist zum Freigeben von wenigstens drei Strahlengängen (4 a, 4 b, 4c) mehrere der Anzahl dieser Strahlengänge entsprechende, in gleichen Umfangsabständen sich nicht überdeckend verteilte öffnungen (Sa, Sb₁Sc) auf;

   b) die Strahlenverteilervorrichtung (7) weist mindestens einen an sich bekannten dichro-

   s irischen Spiegel (7c) auf, der unter 45° in den ein erstes Filter (6a) aufweisenden ersten Strahlengang (4 c) eingefügt ist, sowie einen im zweiten Strahlengang (4 b) gleichfalls unter 45° angeordneten voll reflektierenden Spiegel (7 b), dessen Spiegelfläche parallel zu derjenigen des dichroitischen Spiegels (7a) ist und welcher den ein zweites Filter (6 b) aufweisenden zweiten Strahlengang (4b) zum dichroitischen Spiegel (la) reflektiert;

   c) sämtlichen Strahlengängen(4a, 4b, 4c) ist eine gemeinsame Sammellinse (9) zugeordnet, die hinter der Meßküvette (8) bzw. hinter dem zu untersuchenden Stoff liegt und welche sowohl die von dem dichroitischen Spjege! ausgehenden Lichtstrahlen als auch die Lichtstrahlen des dritten Strahlenganges (4 c), welcher als Bezugsstrahlengang vorgesehen ist* auf der Photozelle (11) zusammenführt;

   d) die mit der Photozelle (11) in Verbindung stehende elektrische Meßeinrichtung (12) besitzt eine der Anzahl der schlitzförmiger öffnungen (5a, Sb, Sc) in der Scheibenblende (S) gleiche Zahl von Meßzweigen (12 α, ί2ό und 12 c), die über eine Steuereinrichtung (13) nacheinander an die Photozelle (11) anschließbar sind, so daß durch die gleiche schlitzförmige öffnung(5a, Sb, Sc) hindurchtretende Lichtstrahlen immer in demselben Meßzweig Ausgangssignale erzeugen, wobei die einzelnen Meßzweige an eine Vergleichsschaltung (14) angeschaltet sind, in der die von den MeSsirahiengangen (4 a_t 4 b) ausgelösten Ausgangssignale jeweils mit den über den Bezugsstrahlengang (4 c) im dritte» Meßzweig (12c) erzeugten Ausgangssignalen verglichen werden.

   2. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13) mehrere der Anzahl der MeSzweige entsprechende Steuerphotozelleo (13 a, 136, 13 c) aufweist, die in Lichtrichtung hinter der Scheibenblende (S) in radialer Richtung nebeneinanderliegen und denen

   Steueröffnungen (14α, 146,14c) in der Scheibenblende (5) zugeordnet sind, welche auf anderen /Kreisbahnen liegen als die schlitzförmigen öffnungen (Sa, Sb, Sc), und die in Umfangsrichtung derart verteilt sind, daß jede Steueröffnung s (14a, 146, 14c) seitlich versetzt vor einer anderen schlitzförmigen öffnung liegt und daß über die Steuerphotozellen (13 a, 13 b, 13 c) im Ruhezustand in Offenstellung befindliche Schalter (15 a, 156, 15 c) für die Dauer jeweils einer io Durchlaßperiode der Scheibenblende geschlossen werden, wobei jeder Schalter in Serie mit einem anderen Meßzweig (12 a, 126, 12c) liegt, deren Eingänge(16a, 16b, 16c) in Parallelschaltung mit dem Ausgang der Photozelle ill) in Verbin- 15 dung stehen.

   3. Photometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßzweig (12a, 126, 12c) einen dem betreffenden Schalter (15a, 156, c) nachgeschalteten Verstärker ('/,, V_v K₃) so- ac wie eine auf diesen Verstärker folgende zweite, parallel zum Verstärkerausgang liegende Schalteinrichtung (17a, 176 17c) aufweist, die normalerweise geschlossen sind und zum Betätigen derart mit den Steuerphotozellen (13a, 136,13c) as in Verbindung stehen, daß sowohl der erste als auch der zweite Schalter ein und desselben Meßzweiges jeweils von der gleichen Steuerphotozelle gleich lang betätigt werden.

   4. Photometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (15 a, 156, 15 c) und zweiten (Πα, lib, 17c) Schalteinrichtungen jeweils durch Halbleiter mit Steuerelektroden gebildet sind.

   5. Photometer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des von dem Bezugsstrahlengang (4 c) gespeisten einen Meßzweiges (12 c) mit der einen Eingangsklemme (18) eines DiSerenzverstärkers (20) verbunden ist, dessen andere Eingangsklemme (19) an eine konstante Bezugsspannung (21) angeschlossen ist und dessen Ausgangsspannung den Regelgrad eines zwischen dem Ausgang der Photozeiie (ti) und den paralkUiegenden Eingängen (16a, 166, 16c) der Meßzweige in Serie eingefügten Regelverstärkers (22) derart steuert, daß bei Änderung der Eingangsspannung des Differenzverstärkers (20) der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers (22) zur Konstanthaltung dieser Spannung nachgeregelt wird. . 6. Photometer nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Meßzweige (12 a und 126) an Stufen (14 α und 146) angeschlossen sind, die ausgangsseitig jeweils eine dem Logarithmus der Eingangsgröße der betreffenden Stufe proportionales Signal liefern, von denen jede mit der einen Eingangsklemme (18) eines Differenzverstärkers (26a, 266) in Verbindung stehen, an dessen andere Eingangsklemme die konstante Bezugsspannung liegt.

   7. Photometer nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (5 a, 56, Sc) und die diesen öffnungen, zugeordneten Steueröffnungen (14a, 146, 14c) im Bereich eines Winkelsektors der Scheibenblende (S) lie gen, der sich, in Scheibenumfangsrichtung gesehen, mit der jeweils gleichen Anordnung von öffnungen mehrfach wiederholt (F i g. 2).

   8. Photometer nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufteilen der von der Lichtquelle ausgcsandten Lichtstrahlen in einander parallele Struhlcngänge eine in Lichtrichtung vor der Scheibcnblende (5) liegende ortsfeste Blende (3) umfaßt, die mit aut die Kreisbahnen der öffnungen (5 a, 56, 5 c) ausgerichteten, in radialer Richtung nebencinanderliegenden Lichtdurchlaßöffnungen (3 a, 36, 3 c) versehen ist und gegebenenfalls zusätzliche öffnungen (3<i) aufweist, die genau den ortsfesten Steuerphotozellen (13 a, 136, 13 c) gegenüberliegen (F i g. 2).

   9. Photometer nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichtrichtung vor der die Lichtstrahlen auf der Photozelle (11) zusammenführenden Sammellinse (9) eine Blende (10) mit zwei öffnungen (10a und 106) liegt, von denen die eine öffnung (10a) auf den die Meßküvette (8) durchdringenden Strahlengang und die zweite öffnung (106) auf den Bezugsstrahlengang (4 c) ausgerichtet ist (F i g. 4).

   10. Photometer nach Ansprüchen I bis 9 mit einer nahezu punktförmigen Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der punktförmigen Lichtquelle (1) eine Sammellinse (2) vorgesehen ist, die die zur Scheibenblende (5) hingehenden Lichtstrahlen parallel ausrichtet.

   11. Photometer nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (6 a) des ersten Strahlenganges (4a) ein Blaufilter und dasjenige (66) des zweiten Strahlenganges (46) ein Gelbfilter ist und daß der dichroitische Spiegel (7a) so ausgebildet ist, daß er für die blaue Farbe durchlässig ist und gelb reflektiert.

   12. Photometer nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum punktförmigen Abbilden der Lichtquelle (1) im Meßobjekt vor und hinter der Meßküvette (8) bzw. dem zu untersuchenden Stoff zwei Sammellinsen (8 a und 86) im Strahlengang angeordnet sind.

   13. Photometer nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum punktförmigen Abbilden der Lichtquelle (1) im Bezugsstrahlengang (4c) gleichfalls zwei sich in Abstand gegenüberliegende Sammellinsen vorgesehen sind.

   14. Photometer nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Freigeben von vier Strahlengängen die Scheibenblende (5) eine weitere entsprechend vorgesehene öffnung auf-

   • weist und daß in den vierten Strahlengang ein zusätzliches Filter (6 c) der Filteranordnung (6) mit gegenüber den anderen Filtern unterschiedlicher Filtercharakteristik eingefügt ist, wobei die durch das Filter (6 c) hindurchgeleiteten Lichtstrahlen auf einen unter 45° geneigten voll reflektierenden Spiegel (7ti) auftreffen, der das Licht auf einen im Strahlengang des ersten clichroitischen Spiegels (7 a) liegenden zweiten dichroitischen Spiegel (7c) reflektiert, der unter und parallel zum voll reflektierenden Spiegel (Td) ausgerichtet ist (F i g. 1).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen