CH369607A

CH369607A - Verfahren und Einrichtung zur automatischen Anzeige des Spektrums von Objekten

Info

Publication number: CH369607A
Application number: CH7286659A
Authority: CH
Inventors: J O Prof Dr Strutt Maximilian
Original assignee: Pretema Ag
Priority date: 1959-05-04
Filing date: 1959-05-04
Publication date: 1963-05-31
Also published as: US3235798A; GB954979A; SE219651C1

Description

Verfahren und Einrichtung zur automatischen Anzeige des Spektrums von Objekten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur automatischen Anzeige des Spektrums von Objekten.

Bei einem m bekannten Verfahren dieser Art werden eine Mehrzahl von Interferenzfiltern in ihrer spektralen Reihenfolge nacheinander durch den vom Objekt kommenden Strahlengang hindurch bewegt, worauf die die Filter passierende Strahlung in elektrische Spannungsimpulse umgewandelt werden, mittels welchen der Kathodenstrahl einer Elektronenröhre vertikal abgelenkt wird; die Horizontalablenkung des Kathodenstrahles wird entsprechend der Filterfolge gesteuert. Auf dem Bildschirm der Röhre entsteht dann ein der durch die Filter erzeugten Strahlenimpulsfolge entsprechendés Bild.

Dieses an sich einwandfreie Resultat ergebende Verfahren ist relativ kompliziert und setzt eine verhältnismässig voluminöse, besonders in ihrem mechanischen Teil grosse Präzision bedingende Einrichtung voraus. Dieser Nachteil ist beim erfindungsgemässen Verfahren vermieden; dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass die vom Objekt kommende Strahlung spektral zerlegt auf den Schirm einer Bildabtaströhre projiziert wird, deren Kathodenstrahl das Spektralbild in Richtung der Wellenlängenvariation abtastet und dabei ein der örtlichen Intensität des Spektralbildes entsprechendes Signal erzeugt, das in Form von einer Folge von Spektralabschnitten entsprechenden Spannungsimpulsen zur Vertikalablenkung des gleichzeitig in zeitlicher Übereinstimmung mit der Spektralbild abtastung horizontal abgelenkten Kathodenstrahles einer Oszillographenröhre verwendet wird,

so dass auf dem Schirm der letzteren ein der spektralen Energieverteilung der vom Objekt kommenden Strahlung entsprechendes Bild entsteht.

Dieses Verfahren arbeitet grundsätzlich rein elektronisch und vermeidet mechanische Arbeitsgänge.

Die ebenfalls Erfindungsgegenstand bildende Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besitzt eine Bildabtaströhre und Mittel zum spektralen Zerlegen und Projizieren der vom Objekt ausgehenden Strahlung auf den Schirm dieser Röhre, einen Zeitbasisoszillator zum Ablenken des Kathodenstrahles der Abtaströhre zwecks Abtastens des Bildschirmes in Richtung der Wellenlängenvariation des Spektralbildes und gleichzeitig zum synchronen horizontalen Ablenken des Kathodenstrahles einer Oszillographenröhre, sowie Mittel zur Umwandlung des durch den wandernden Kathodenstrahl der Abtaströhre erzeugten Signals in verstärkte Spannungsimpulse zur Vertikalablenkung des Kathodenstrahles der Oszillographenröhre.

Die rein elektronisch arbeitenden Hauptelemente der Einrichtung sind relativ einfach in ihrem Aufbau und benötigen nur wenig Platz.

Anhand der beiliegenden Zeichnung, die schema- tisch zwei Ausführungsbeispiele der erfindungs- gemässen Einrichtung zeigt, ist im folgenden das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert.

Es zeigt:
Fig. 1 das Schaltschema des ersten Beispieles und
Fig. 2 das Schaltschema des zweiten Beispieles.

Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung besitzt eine 13ildabtaströhre 1 mit Flächenelektrode 2. Im Gegensatz zu den üblichen, im Fernsehen verwendeten Abtaströhren besitzt diese Röhre 1 nur eine einfache Ablenkvorrichtung zum Ablenken des Kathodenstrahles in horizontalerX das heisst in Längsrichtung der Elektrode 2. Ferner sind nicht gezeichnete Mittel, z. B. ein Prisma, vorgesehen, mittels welchen auf den Schirm der Röhre 1 das spektrale Bild der vom Objekt kommenden Strahlung geworfen wird.

Beim genannten Objekt kann es sich um einen Strahlungserzeuger (Eigenstrahler), ein strahlungsreflektierendes oder ein strahlungsdurchlässiges Me indium handeln. Die Vorrichtung zum horizontalen Ablenken des Kathodenstrahles der Röhre 1 wird durch einen Zeitbasisoszillator 3 von an sich bekannter Bauart gesteuert, der gleichzeitig der synchronen Steuerung der Horizontalablenkvorrichtung einer Kathodenstrahlröhre 4 dient. Dem Zeitbasisoszillator 3 ist ein Frequenzvervielfacher 5 nachgeschaltet, an welchen eine Zählimpulssehaltung 6 angeschlossen ist. Dieser eine gewünschte Anzahl von Impulsen auszählenden Schaltung 6 sind eine entsprechende Anzahl von Reglern 7, z. B. Potentiometer, nachgeschaltet.

Beim gezeichneten Beispiel sind mit ausgezogenen Linien fünf, den von der Zählimpulsschaltung 6 abgezählten Impulsen entsprechende Regler 7 vorgesehen; mit gestrichelten Linien ist angedeutet, dass auch eine beliebig grössere Zahl von Impulsen erzeugt werden könnte. Der Ausgang der durch die Regler 7 gebildeten Reglerstufe ist an einen Impulsverstärker 8 angelegt, der an der seits mit der Elektrode 2 der Röhre 1 in Verbindung steht. Der Ausgang des Verstärkers 8 ist an die Ver tikal'ablenkvorrichtung der Oszillographenröhre 4 angeschlossen.

Zur Messung der spektralen Energieverteilung der vom Objekt kommenden Strahlung wird das Spektrum dieser Strahlung auf den Schirm der Röhre
1 geworfen, und zwar so, dass die Achse der Wellen längenvariation des Spektrums in die Richtung der Längsausdehnung der Elektrode 2 zu liegen kommt.

Der unter der Steuerwirkung des Zeitbasisoszillators 3 horizontaI abgelenkte Kathodenstrahl der Röhre 4 erzeugt in der Elektrode 2 ein Signal, dessen Stärke mit der örtlichen Intensität des Spektralbildes variiert. Dieses Signal gelangt in den Verstärker 8 und steuert dort die in der durch die Zählimpulsschaltung 6 erzeugten und durch die einstellbaren Regler 7 einzeln variierbaren Impulse entsprechend seiner jeweiligen Stärke. Am Verstärkerausgang wird somit eine Reihe von verstärkten Impulsen erhalten, welche je der Intensität der Strahlung bei der im jeweiligen Moment vom Kathodenstrahl der Röhre 4 abgetasteten Wellenlänge des Spektrums entspricht.

Diese Impulsreihe wird nun in der Oszillographen- röhre 4 zur vertikalen Ablenkung des synchron mit dem Strahl der Röhre 1 horizontal abgelenkten Kathodenstrahles verwendet. Auf dem Bildschirm der Röhre 4 wird somit ein Bild 9 erhalten, das sich aus einer durch die Impulszählschaltung bestimmten und durch die genannte Horizontalablenkung im Abstand nebeneinandergereihten Impulsen zusammensetzt, deren Amplitude durch die signalmodulier- ten verstärkten Impulse aus dem Verstärker 8 bestimmt wird. Durch die Regler 7 ist eine solche Eichung des Gerätes möglich, dass jeder Impuls des Bildes 9 genau der Energie des der zugeordneten Wellenlänge des Strahlungsspektrums entsprechenden Strahlungsteiles entspricht.

Durch Vermehrung der Impulszahl kann eine Verfeinerung der Aufteilung des Spektrums erhalten werden. Als Verstärker kann irgendeine Röhre mit zwei Steuergittern, z. B. eine Pentode oder eine Heptode verwendet werden; es könnten als Verstärker auch Transistoren vorgesehen sein.

Beim beschriebenen Beispiel wurde durch den horizontal abgelenkten Strahl der Abtaströhre 1 mittels der Elektrode 2 ein kontinuierliches Signal erzeugt, das seinerseits zur Steuerung von unabhängig davon erzeugten Einzelimpulsen benützt wurde.

Demgegenüber wird beim Beispiel nach Fig. 2 eine Abtaströhre 1 mit unterteilter Elektrode 2a verwendet. Im übrigen besitzt auch diese Einrichtung einen Zeitbasisoszillator 3 zum horizontalen Ablenken des Kathodenstrahles der Röhre 1 und zum synchronen horizontalen Ablenken des Kathodenstrahles der Oszillographenröhre 4. Die Teilelektroden 2a sind je an einen separaten Verstärker 8a angeschlossen, deren Ausgänge über je einen Regler 7a und eine gemeinsame Steuerleitung zur Vertikalablenkvorrich- tung der Röhre 4 führen.

Beim vorliegenden Beispiel wird wiederum das Spektralbild der zu messenden Strahlung auf den Schirm der Röhre 1 geworfen und unter der Steuerwirkung des Zeitbasisoszillators 3 kontinuierlich horizontal, das heisst in Richtung der Wellenlängenvariation des Bildes abgetastet. Bei jedem Vorbeigang des das Bild abstastenden Kathodenstrahles der Röhre 1 an einer Teilelektrode 2a entsteht ein Impuls, dessen Stärke von der örtlichen Intensität der Strahlung abhängt. Dieser Impuls wird im zugeordneten Verstärker 8a verstärkt, im nachfolgenden Regler je nach Einstellung desselben noch variiert und anschliessend über die Vertikalablenkvorrichtung der Oszillographenröhre 4 auf deren Schirm abgebildet.

Zufolge der Synchronisation der Horizontalablenkung des Kathodenstrahles der Röhre 4 mit dem Abtastvorgang in der Röhre 1 entsteht auf dem Schirm der Röhre 4 ein dem Spektralbild auf dem Schirm der Röhre 1 entsprechendes, die Energleverteilung der Strahlung anzeigendes Bild 9.

Je feiner die Unterteilung der Elektrode der Röhre 1 gewählt ist, um so mehr Einzelimpulse werden erhaIten, was ein entsprechend differenziertes Bild 9 auf dem Schirm der Röhre 4 ergibt.

Da die in den Teilelektroden erzeugten Einzelimpulse zeitlich gestaffelt entstehen, können sie analog dem kontinuierlichen Signal des Beispieles nach Fig. 1 einem gemeinsamen Verstärker zugeführt werden. Um aber die Impulse einzeln variieren zu können, ist es in diesem Fall erforderlich, jeden Impuls über einen separaten, dem gemeinsamen Verstärker vorgeschalteten Regler zu führen.

Den beschriebenen Einrichtungen lassen sich je nach Einstellung der verschiedenen Regler zum vornherein bestimmte spektrale Empfindlichkeiten geben.

Die dadurch genommene Anpassungsfähigkeit des Gerätes macht dieses für die verschiedensten Anwendingen geeignet. Spezielle Anwendungsgebiete des Gerätes sind Textilfärbereien, Druckereien, Farbfilmindustrie, Papierfabriken usw.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur automatischen Anzeige des Spektrums von Objekten, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Objekt kommende Strahlung spektral zerlegt auf den Schirm einer Bildabtaströhre projiziert wird, deren Katlhodenstrahl das Spektralbild in Rich- tung der Wellenlängenvariation abtastet und dabei ein der örtlichen Intensität des Spektralbildes entsprechendes Signal erzeugt, das in Form von einer Folge von Spektralabschnitten entsprechenden Spannungsimpulsen zur Vertikalablenkung des gleichzeitig in zeitlicher Übereinstimmung mit der Spektralbild- abtastung horizontal abgelenkten Kathodenstrahles einer Oszillographenröhre verwendet wird,

so dass auf dem Schirm der letzteren ein der spektralen Energieverteilung der vom Objekt kommenden Strahlung entsprechendes Bild entsteht.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des das Spektralbild abtastenden Kathodenstrahles ein kontinuierliches Signal erzeugt wird, mittels welchem eine Folge von Impulsen moduliert wird, welche im Zeitintervall einer Abtastung des Spektralbildes erzeugt werden und mit welchen anschliessend an ihre Verstärkung der Kathodenstrahl der Oszillographenröhre vertikal abgelenkt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des das Spektralbiid abtastenden Kathodenstrahles eine Folge von Impulsen erzeugt wird, mit welchen nach ihrer Verstärkung der Kathodenstrahl der Oszillographenröhre vertikal abgelenkt wird.

PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Bildabtaströhre und Mittel zum spektralen Zerlegen und Projizieren der von einem Objekt kommenden Strahlung auf denl Schirm dieser Röhre, einen Zeitbasisoszillator zum Ablenken des Kathodenstrahles der Abtaströhre zwecks Abtastens des Bild'schirmes in Richtung der Wellenlängenvariation des Spektral bildes und gleichzeitig zum m synchronen horizontalen Ablenken des Kathodenstrahles einer Oszillographen- röhre,

sowie Mittel zur Umwandlung des durch den wandernden Kathoden strahl der Abtaströhre erzeugt ten Signals in verstärkte Spannungsimpulse zur Ver tikalabienkung des Kathodenstrahies der Oszillo- graphenröhre.

UNTERANSPRUCHE 3. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtaströhre (1) eine sich über den ganzen Abtastweg des Kathodenstrahles erstreckende Elektrode (2) aufweist, die an einen Verstärker (8) angeschlossen ist, und dass an den Ausgang eines vom Zeitbasisoszillator (3) gespeisten Frequenzvervielfachers (5) eine Zählimpulsschaltung (6) über eine Reglerstufe (7) ebenfalls an den Verstärker (8) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit der Verti kalablenkvorrichtung der Oszillographenröhre (4) in Verbindung steht.

4. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtaströhre (1) eine in Richtung des Abtastweges des Kathodenstrahles in getrennte Abschnitte (2a) unterteilte Elektrode besitzt, die je über einen separaten Regler (7a) und minde stens einen Verstärker (8a) an die Vertikalabienk- vorrichtung der Oszillographenröhre (4) angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teilelektrode (2a) der Abtaströhre (1) an einen separaten Verstärker (8a) mit nachgeschaltetem Regler (7a) angeschlossen ist.