DE944401C - Spektrophotometer - Google Patents

Description

• Spektrophotometer Die Erfindung betrifft Spektrophotometer und andere optische Instrumente der Art, bei welcher Strahlen von einer Strahlenquelle, wie z. B. einem Nernst-Glühdraht, mehrmals in der Sekunde auf zwei Strahlenwege umgeschaltet werden, wobei der eine Strahlenweg eine Zelle mit einer Probe und der andere eine Vergleichszelle enthält, bevor die Strahlen in den Spalt eines Spektrometers eintreten.
• Es ist bei Photometern bekannt, die periodische Umschaltung der Strahlenwege durch bewegte Spiegel zu bewirken, wie z. B. durch hin und her gehende Spiegel, durch teils reflektierende teils lichtdurchlässige Drebspiegel oder durch Taumelspiegelanordnungen. Solche bekannten Anordnungen sind jedoch entweder baulich sperrig oder haben auch betrieblich verschiedene Nachteile wie z. 13. die Unmöglichkeit einer genauen Strahlrichtung bzw. Strahlauswahl, sc daß deren Anwendung für Spektrophotometer schwerlich oder überhaupt nicht in Frage kommt.
• Die Erfindung bezweckt die Überwindung dieser Schwierigkeiten durch die Verwendung hin und her gehender Spiegel, wobei die Erfindung besonders, wenn auch nicht ausschließlich, bei Doppelstrahl-Infraro,tspektrometern anwendbar ist.
• Es ist bei Doppelstrahl-Spektrometern bekannt, daß sie viele Vorteile gegenüber Einstrahl-Instrumenten aufweisen, wobei der wichtigste ist, daß eine Aufzeichnung bezüglich des Prozentsatzes des Durchganges zur Wellenlänge anstatt Kurven erhalten wird, welche die Anderung der Energie von der Strahlungsquelle vor und nach dem Durchgang durch eine Probe als eine Funktion der Wellen- länge geben. Wenn solch ein Spektrometer auf eine Wellenlänge eingestellt wird, bei welcher eine Probe eine beträchtliche Absorption zeigt, so wird die Strahlung, die am Ende auf das Detektorelement in dem Spektrometer fällt, schwanken, wenn der Strahl von dem einen Weg zum anderen umgeschaltet wird, und eine Wechselstromko,mponente wird in dem Ausgang des Detektors enthalten sein. Dieses Wechselstromsignal kann durch be kannte Mittel verstärkt und der Ausgangsstrom dazu benutzt werden, die Stellung einer veränderbaren Öffnung zu regeln, welche in den die Vergleichszelle durchlaufenden Strahl eingeführt ist.
• Die Stellung dieser veränderbaren Öffnung kann selbsttätig geändert werden, bis Gleichheitzwischenden beiden Strahlen bei der besonderen, in Frage stehenden Wellenlänge hergestellt wird, an welchem Punkt das Wechseistromsignal von dem Detektor auf Null fällt und die veränderbare Öffnung dann unverändert bleibt. Die Stellung dieser Öffnung gibt ein direktes Maß des Prozentsatzes des Durchganges der Probe, und durch Verbindung. mit einer Aufzeichnungsfeder kann ein passendes Mittel für eine Aufzeichnung der Spektralaussendung der Probe erhalten werden.
• Der Zweck der Erfindung ist, wie bereits erwähnt, verbesserte Mittel für einen Doppelstrahlbetrieb zu schaffen.
• Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Spektrophotometer der oben dargelegten Art, bei welchem ein von einer Strahlenquelle herrührendes, durch eine Zelle mit einer Probe hindurchgeführtes Strahlenbündel und ein weiteres, ebenfalls von dieser Strahlenquelle herrührendes, durch eine Vergleichszelle hindurchgeführtes. Strahlenbündel jeweils abwechselnd durch den Spalt eines Spektro meters gesandt wird, wobei die Umlenkung der Strahlenbündel durch bewegte Spiegel erfolgt, erfindungsgemäß zwei als Ganzes bewegbare, unter einem bestimmten, unveränderlichen Winkel zueinander geneigte Reflexionsflächen, wie sie an sich bei Filmvorführgeräten bekannt sind, durch eine Einrichtung in einer Geradführung fortgesetzt in einer Ebene hin und her geführt werden, die auf der durch die Verbindung der beiden Vergleichsstrahlrichtungen gegebenen Ebene senkrecht steht, so daß jede dieser Reflexionsfl ächen abwechselnd die Strahlung aus einer der beiden Strahlenbahnen auswählt und auf den Spektrometerspalt richtet.
• Die Erfindung wird dabei weiter dadurch ausgestaltet, daß die Spiegel, welche die Strahlen von der Strahlungsquelle zuerst erhalten, nahe beieinander angeordnet werden. ~ In den schematischen Zeichnungen zeigt Fig. I eine entsprechende Form eines optischen Systems, das die Erfindung verkörpert, und Fig. 2 zeigt eine entsprechende Form eines Apparates mit hin und her gehendem Spiegel für den Gebrauch in dem System.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ge mäß den Fig. I und 2, angewendet auf ein Doppelstrahl-Spektrometer, ist eine Strahlungsquelle r (Fig. I) vorgesehen, deren Strahlen durch zwei Planspiegel m,, fn2, die im Abstand voneinander angeordnet sind, aufgefangen werden. Die reflektierten Strahlen von diesen Spiegeln treffen je auf konkave Spiegel sn3, m4 auf, von wo sie auf je zwei konkave Spiegel m5, M6 reflektiert werden.
• Die durch die letztgenannten Spiegel reflektierten Strahlen treffen abwechselnd auf zwei rechteckige Planspiegel ion7, ins auf, von wo die Strahlen durch den Spalt s eines Spektrometers (nicht gezeigt) gelenkt werden. Die Spiegel ion7, n8 sind so eingerichtet, daß sie hin und her wandern können.
• Die hin und her gehende Bewegung kann zweckmäßig durch einen kleinen Synchronmotor mit einer Treibscheibe e und einer Verbindungsstange c (Fig. 2) bewirkt werden, wobei die Spiegel m7, sn8 entsprechend in einem leichten Rahmen angeordnet und durch Führungen ge zwungen sind, sich in einer geraden Linie auf und ab zu bewegen. Der Hub ist genügend, so daß jeder Spiegel seinerseits die ganze Strahlung von sn5 oder nz, aufnehmen kann. Die Probe kann Gas oder Flüssigkeit in einer entsprechenden Zelle oder eine feste Schicht sein und ist in einem der Strahlenwege eingeschaltet, während eine leere Zelle im Fall von Gas oder Flüssigkeit in dem anderen Weg eingeschaltet sein kann.
• Die Vorteile, die durch Systeme erzielt werden, welche die vorliegende Erfindung verkörpern, sind folgende: I. Im Vergleich zu dem umlaufenden aus geschnittenen Spiegel, der bisher für den gleichen Zweck benutzt wurde, wird durch die hin und her gehenden Spiegel ein kleiner Raum eingenommen.
• 2. Durch die Verwendung der hin und her gehenden Spiegel ist eine gedrängte Anordnung möglich. Bei dieser Anordnung ist die Strahlungsquelle am einen Ende der Vorrichtung, und die Verteilung des hohen Betrages der erzeugten Wärme wird leichter erzielt.
• 3; In jedem Strahlenweg ist ein Brennpunkt vorhanden, so daß Zellen mit kleiner Öffnung gebraucht werden können. Dies ist ein praktischer Vorteil in Hinsicht auf die hohen Kosten von großen Platten aus Steinsalz oder anderem durchsichtigem Stoff.
• 4. Die zwei optischen Wege sind genau gleich und enthalten dieselbe Anzahl von reflektierenden Flächen in jedem Weg, ferner ist dieselbe wirkliche Weglänge vorhanden.

Claims (3)

1. 5. Die Strahlung in jedem Weg kann sehr nahe von derselben Oberfläche der Strahlungsquelle kommen. Dies ist wünschenswert, da die Ausstrah lungs-Charakteristika von entgegengesetzen Seiten der Strahlungsquelle nicht ganz dieselben sein können: PATENTANSPRÜCHE: I. Spektrophotometer, bei welchem ein von einer Strahlungsquelle herrührendes, durch eine Zelle mit einer Probe hindurchgeführtes Strahlenbündel und ein weiteres, ebenfalls von dieser Strahlenquelle herrührendes, durch eine Vergleichszelle hindurchgeführtes Strahlenbündel jeweils abwechselnd durch den Spalt eines Spektrometers gesandt wird, wobei die Umlenkung der Strahlenbündel durch bewegte Spiegel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei als Ganzes bewegbare, unter einem bestimmten, unveränderlichen Winkel zueinander geneigte Reflexionsfläcben (ion7, von8), wie sie an sich bei Filmvorführgeräten bekannt sind, durch eine Einrichtung (c, e) in einer Geradführung fortgesetzt in einer Ebene hin und her geführt werden, die auf der durch die Verbindung der beiden Vergleichs strahl richtungen gegebenen Ebene senkrecht steht, so daß jede dieser Reflexionsflächen abwechselnd die Strahlung aus einer der beiden Strahlenbahnen auswählt und auf den Spektrometerspalt (s) richtet.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel, welche die Strahlen von der Strahlungsquelle unmittelbar auffangen, dicht nebeneinander angeordnet sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Strahlen wege vor seinem jeweiligen Durchgang durch den Spalt (s) auf einen Brennpunkt konvergiert.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 7I8 734, 747 362, 747 363, 666 5I3, 476 487; USA.-Patentschrift Nr. I 746 525; »Hilfsbuch für die Prüfung des Filmvorführers«, von W. Mei n el t , I949, S. I72; »Journal of the Optical Society of America«, Bd. 18, 1929, S. 97, Fig. I.