CH407581A - Gitter-Spektrophotometer - Google Patents

Gitter-Spektrophotometer

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CH407581A
CH407581A CH182462A CH182462A CH407581A CH 407581 A CH407581 A CH 407581A CH 182462 A CH182462 A CH 182462A CH 182462 A CH182462 A CH 182462A CH 407581 A CH407581 A CH 407581A
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CH
Switzerland
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grating
grid
filter
intermediate member
spectrophotometer according
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Application number
CH182462A
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Inventor
Leigh Alpert Nelson
West Marshall Hamilton
Original Assignee
Perkin Elmer Corp
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Description


  



  Gitter-Spektrophotometer
Die Erfindung betrifft ein Gitter Spektrophotometer mit einer Strahlungsquelle, optischen Gliedern zur Bildung eines von dieser Strahlungsquelle   aus-    gehenden Strahlenb ndels, das auf einen Eingangsspalt fällt, einem optischen Filter im Strahlengang dieses Strahlenbündels, einem Kollimator, durch welchen das durch den   Eingangsspalt    retende Strahlen  biindel    parallel   gemchtet und    auf ein Gitter geleitet wird, einem   Abtastgetriebe,    mittels dessen das Gitter durch einen Bereich von Einfallswinkeln verdrehbar ist, und einem Ausgangsspalt mit einem dahinter angeordneten Detektor, auf welchem jeweils eine einzelne ausgewählte Wellenlänge der Strahlung fällt.



   Es ist bekannt, zum Erfassen eines gro¯en Wel  lenlängenbereiches ! die    Gitter   auszuwechseln,'um die    Gitterkonstante jeweils an den WellenlÏngenbereich anzupassen, in dem gemessen wird. Ein Gitter arbeitet am besten in einem Wellenlängenbereich, in   wel-    chem die Wellenlänge der beobachteten Strahlung in der Grössenordnung der Gitterkonstante liegt. In diesem Bereich erhÏlt man die beste Ausbeute an gebeugter Energie, während man   ungünstigere Ver-    hÏltnisse erhÏlt, wenn die Wellenlänge der Strahlung stark von der Gitterkonstante abweicht. Aus diesem Grunde kann man mit einem Beugungsgitter nur in einem begrenzten Wellenlängenbereich unter optimalen Bedingungen arbeiten.

   Das gilt i in stärkerem Mal3e f r Echelette-Gitter, das sind   Reflexionsgitter,    bei denen sägezahnfönmige Gitterfurchen vorgesehen    sind,'um unter einem bestimmten Winkel (Glanz-    winkel), unter dem die gebeugte   Strahlung vornehm-    lich beobachtet wenden soll, eine optimale Intensität zu erhalten. Ein solches Gitter ist   imm! allgemeinen    brauchbar zwischen 0, 5 und 1,   5 f in    der ersten Ordnung, wenn f die Frequenz der Strahlung ist, die unter dem Glanzwinkel beobachtet wird.



   Es treten dann Schwierigkeiten auf, wenn man ein Spektrum  ber einen grossen Wellenlägenbereich abtasten will. Bei   bekannten Spektrophotometarn    arbeitet man aus diesem Grunde mit mehreren Gittern von unterschiedlicher Gitterkonstante und/oder unterschiedlichen   Glanzwinkeln.    Jedoch hat sich bei bekannten Geräten der Austausch eines Gitters durch ein anderes als schwierig erwiesen. Beispielsweise muss bei manuellem Ausbau eines Gitters und    Einbau eines anderen ein baachtlicher Zeitverlust    auftreten. Weiterhin ergeben sich   Ausrichtschwierig-      keiten    beim Einbau des neuen Gitters, und es besteht immer das Risiko, dass das Gitter   beschädigt wird.   



  Es sind Geräte vorgeschlagen worden, welche   meh-    rere Gitter enthalten, von   idenen Idurch eine    Umschaltvorrichtung wahlweise eines in den Strahlen  gangeinsohaltbar iist.   



   Der   Erfiudung    liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gitter   Spektrophotometsr    zu   schaffen, welches auto-    matisch ohne die Notwendigkeit besonderer Mani   pulationen seitens des Benutzers einen grossen Welbn-    längenbereich. zu überstreichen gestattet.

   Die Erfin  dung ist gekannzeichnet    durch die Kombination der nachstehenden Merkmale : a) Es. sind mehrere durch   Gitter-Umschaltmittel    wahlweise in Arbeitsstellung zu bringende Gitter unterschiedlicher Gitterkonstante vorgesehen. b) Es sind mehrere Filter mit unterschiedlichen, auf   indic    verschiedenen Gitter abgestimmten Durchlassbereichen vorgesehen, die durch Filter-Umschaltmittel wahlweise in den   Strahlengang einscbaltbar    sind.    c)'Gitter-Umschaltmittel und Filter-Umschaltmit-    tel sind derart gemeinsam steuerbar, dass zu jedem Gitter, automatisch das richtige Filter. eingeschaltet ist.



   Auf   disse      Baise    wird bei der kontinuierlichen Abtastung des Spektrums zu jedem   Wellenlängenbe-    reich und Gitter automatisch das richtige Filter eingeschaltet. Durch die Erfindung wird es m¯glich, ohne   Prismen-Vormochromator    nur mit   Filter-Vor-    zerlegung durch mehrere Filter und mit mehreren nacheinander   einschaltbaren Gittern über einen gro-    ssen Wellenlängenbereich hinweg zu arbeiten, ohne die kontinuierliche Abtastung des Spektrums zwi  schenzeitlich    zu unterbrechen.



   Die Steuerung der Filter und Gitter kann dabei beispielsweise von   der Registriertrommel    her erfolgen.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben :
Fig.   1    ist eine Oberansicht eines Zweistnahl-In  frarotspektrophotometers,    bei welcher Teile des Gehäuses weggebrochen dargestellt sind, um den optischen Aufbau zu zeigen.



   Fig. 2 ist eine Unteransicht des Gerätes von Fig.   1.   



   Fig. 3   zeigt die Gitterwähleinheit im    Schnitt lÏngs der Linie 3-3 von Fig. 1.



   Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Einheit   van      Fig. 3.   



   Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 4.



   Fig. 6 ist eine Seitenansicht der   Filterradeinheit.   



   Fig. 7 ist eine Vorderansicht des Filterrades im Schnitt 7-7 von Fig. 6.



   Fig. 8 ist ein Querschnitt lÏngs Linie 8-8 von Fig. 6 und zeigt die PolfiÏchen des Stators der Filter  radeinheit.   



   Fig. 9 ist ein Querschnitt 9-9 von Fig. 2 und d zeigt das Getriebe,   welches die Wellenlängenabta-      stung,    das   Spaltprogramm    und die   Bereichsumschal ;-    tung steuert.



   Fig. 10 ist eine schematische Darstellung des Getriebes von Fig. 9, und
Fig. 11 ist ein Schnitt 11-11 von Fig. 6.



   Das   Spektrophotometer    ist mit einem Monochromator versehen,   welcher einen Eingangsspalt    aufweist, auf den ein Strahlenb ndel fÏllt, einen Kollimator, durch welche die von dem   Eingangsspalt    ausgehende Strahlung parallelgerichtet wird, eine Mehrzahl von optischen Gittern, welche so gehaltert sind, da¯ sie wahlweise in das   paralleLgerichtete    Bündel   eingabracht werden können und einen Aus-    gangsspalt, auf welchen von dem Gitter her   aus-    gewÏhlte WellenlÏngen geleitet werden.



   Bei dem in   Fig. l dargestellten Zweistrahlspek-      trophotometer    wird von der durch die Lichtquelle 14   ausgesandten Strahlung ein Messstrahlenbündel    10 und ein   Vergleichsstrahlenbündel    12 von infraroter Strahlung gebildet.

   Diese Bündel werden von der     Lichtquellenoptik   erzeugt, welche    von dem Planspiegel 16 und den torischen Sammelspiegeln 18 und 20 gebildet wind.   Mess-und      Vergloichsstnahlen-    bündel verlassen das   die Lichtquellenoptik enthal-    tende Gehäuse 22, laufen durch den freiliegenden   Probenraum    24 und treten durch Offnungen 26 und 28 wieder in das   Instrument,. und zwar in dais    Gehäuse 30 ein, wo   durch, Åaie Spiegel 18 und    20 gleich nach Eintritt in das Gehäuse 30 erste Bilder der Lichtquelle 14 erzeugt werden. In diesen Bild punkten wird in jedes der Bündel ein-nicht dar   gestelltsr-optischer Abschwächer eingsschoben.   



   Nach Eintritt in das Gehäuse 30 wird das Bündel
10 mittels Planspiegeln 32, 34 auf einen Sammel spiegel 36 umgelenkt. Zwischen dem Planspiegel 34 und dem   Sammelspiegel    36 sitzt ein   Bündelunter-    brecher oder ¸Zerhacker¯, welcher von einer halb kneisförmigen   Spiegsischeibe    38 gebildet wird, welche drehbar gelagert ist und von einem Motor 40 über den Riemen 42 angetrieben wird. Im   Vengleichs-    strahlenbündel 12 ist ein Planspiegel   44      angeon3net,    welcher das Bündel unter einem solchen Winkel auf   den Zerhacker    38 reflektiert, dass es nach der Reflexion auf dem gleichen Wege läuft wie das Bündel, welches den Spiegel 34 verlässt.

   Wenn der Zerhacker rotiert, wenden   Messstrahlenbündel 10    und Ver  gleichsstrahlsnbündel    12 abwechselnd auf, den Spiegel 36 geleitet.



   Der Spiegel 36 lenkt das Bündel auf den Planspiegel 46, den Planspiegel 48 und auf den   Eingangs-    spalt 50 des Monochromators. Der Spiegel   36    fo  kussiert das Bündel    erneut, so dal3 es ein zweites Bild der Lichtquelle 14 auf dem Monochromatoreingangsspalt 50 erzeugt. Auf dem Wege zwischen den Spiegel 46 und 48 tritt das Bündel durch ein Filter   49.    Die Art und Weise, wie, das Filter in dem Strahlengang angeordnet ist, wird   w iter u. nten    noch ausf hrlicher   beschmetben.   



   Von dem   Eingangsspalt    50 gelangt das   Strahlen-    b ndel zu einem   Kollimatorreflektor    52, welcher die Strahlung   parallelrichtet    und sie auf die Oberfläche eines Beugungsgitters 54 lenkt, welches Rücken an R cken mit einem Gitter 56 in einer drehbaren Halterung 58 vorgesehen ist. Die gebeugte Strahlung,   welche die Oberflächeldes    Gitters 54 verlässt, wird   van    dem Spiegel 52 erfasst, welcher ein Bild auf dem Monochromatorausgangsspalt 60 erzeugt.



   Die vom Monochromatorausgangsspalt 60 ausgehende Strahlung wird von einem   Ellipsoidspiegel      62    auf einem Thermoelement wieder fokussiert. Wenn man annimmt, dass bei einer vorgegebenen Wellenlänge einige Strahlung aus dem Me¯strahlenb ndel durch die Probe absorbiert wird, so wind der Ausgangsme¯wert des Thermoelements mit der Zerhackerfrequenz fluktuieren. Dieses ¸Fehlersignal¯ wird benutzt, um den optischen AbschwÏcher in das   Vergleichsstnahlenbündel    12 hineinzubewegen, um einen   Nullabgleioh    zu erzielen. Der Stellweg des   Abschwächers betätigt die Feder    66 einer   Registricr-    vorrichtung, welche an der Seite einer zylinidrischen Schreibstreifentrommel 68 vorgesehen ist.



  Die Gitterhalterung
Die Konstruktion der zweifachen Gitterhalterung 58 ist in Fig. 3-5 im einzelnen dargestellt. In einem Loch in der GerÏtegrundplatte 74 ist eine   zylin-      drische    Lagerhülse 70 mit einem Befestigungsflansch 72 mittels Befestigungsschrauben angebracht. Die Bohrung der Hülse 70 enthält zwei Kugellager 78 und 80. In diesen Lagern ist ein zylindrisches Glied   82    drehbar gelagert, welches an seanem oberen Ende einen Bund 84 aufweist, durch welchen es in   seiner    Lage gehalten   wild.    Das untere Ende des Gliedes 82 ist mit einem Abtaststeuerarm 86 durch einen Kragen 88 und eine Schraube 90 verbunden. Der Bund 84 des Gliedes 82 trÏgt ein Winkelstück 92, welches mittels Schrauben 94 (Fig. 5) befestigt ist.



  An jedem Ende des   Winkelstückes    9   zist veine    magnetisch leitenide Scheibe 96, 98 vorgesehen. Eine Bewegung des Steuerarmes   86    wird direkt auf das Winkelstück 92 übertragen, welchos die Scheiben 96, 98 trägt.



   In dem zylindrischen   Glial      82    ist eine Welle 100 angeordnet, welche in dem Glied 82 in Gleitlagern 102, 104 drehbar Ast. An dem oberen Ende der Welle 100   ist ein kreisr. mider Tisch    106 befestigt.



  Auf   dem    Tisch 106 fsind   Gitterklammern      108,    110 zur Aufnahme von Gittern 54, 56 Rücken gege n Rücken angebracht. An der Unterseite des Tisches 106   befindet. sich ein Magnetwinkel    112, welcher zwei entgogengesetzt orientierte Permanentmagnete 114, 116 trÏgt, die nach den Scheiben   96,    98 ausgerichte sind.



   Am unteren Ende der   Welffie      100      befmdet    sich eine   Bereichswechselscheibe    118, welche mit der   Welle    100 mittels einer Schraube 120 befestigt ist.



  Um den Rand der Scheibe 118 ist ein   Gummi-O-    Ring g 122 gelegt.



  Der Bereichswechselmechanismus
Seitlich von der Scheibe 118 ist ein   Sektorrad    124   (Fig. 5) angeordnet, welches    einen gerändelten Rand 126 besitzt, der sich über, einen Bogen von etwas weniger als   180     erstreckt. Das Sektorrad ist so   angeordnet, dass bei einer Verdrehung der gerän-    delte Rand 126 in Kontakt   mlitedem O-Ring    122 gelangt und   dite      Beraichswechselscheibe    118 antreibt.



   Das   Sektorrad 124 wird von. einer Riemenscheibe    128 (Fig.   10)    angetrieben, welches auf der gleichem Welle sitzt. Die Riemenscheibe 128 trÏgt einen   Treib-    riemen 130, der um, eine Umlenkrolle 132 herum zu einer Antriebsriemenscheibe 134 geführt ist, welche auf der Welle 136   eines Bereichswechselmotors    138 sitzt.



  Der   Spaltprogramm-Wechselmechanismus   
Die richtige Einstellung der Spalte wird mittels eines schwenkbar gelagerten Spaltsteuerarmes 140 (Fig.   10}    bewirkt, welcher ein   Anlageglissd    142 trÏgt, das nach   Massgabe der Winkellage amer doppelt    profilierten   Spaltprogramm-Kurvenscheibe      144    verlagert wird. Die Kurvenscheibe 144 weist ein Programmprofil 146 für ein Gitter und ein anderes Programmprofi   148 für das andere Gitter auf.   



   Die Einrichtung zur Umschaltung von dem Spaltprogramm des Kurvenscheibeprofils 146 und dem des Kurvenscheibenprofils 148 ist aus   iden    Fig. 9 und   10    ersichtlich, welche im   ainzelnen    das Getriebe und, die innerhalb des Winkelst ckes 150 von Fig. 2 vorgesehenen Kurvenscheiben darstellt. Das   WMusel-    stück   150    trÏgt das Ende der Welle   152,    welche auch in einem Kragen 154 sitzt, der mittels   Schrau-    ben 156 an der GerÏtegrundplatte 74 befestigt ist.



  Mit der Welle 152 sind   Spurräder    158,   16Q      est    verbunden, während Zahnräder 162 und 164 drehbar gelagert sind. An dem Zahnrad 164 ist die Spaltprogramm Kurvenscheibe 144   befestigt. Diese Kom-      bination    von Zahnrad und Kurvenscheibe ist auf Kugellagern 166, 168 gelagert. Ebenfalls auf einem Kugellager 170 ist eine Kombination einer Riemenscheibe 172 und einer Spaltübersteuerkurve 174 am m Ende der Welle 152 gelagert.



   Das Zahnrad 162 trÏgt eine au¯ermittige Welle 176, welche gegenüber dem Zahnrad   1. 62 drehbar    ist und   nanan    verbundene Planetenräder 178, 180 an jedem Ende tragt. Das Zahnrad 178 steht im Eingriff mit dem   Zahnrad 1'64, und Zahnrad    180 steht in Eingriff mit Zahnrad   160.    Das Zahnrad   162 wiind    wiederum von   ! dem Motor    138  ber das Zahnrad 182, auf der Welle 136 angetrieben.



  Der Antriebsmechanismus f r die WellenlÏgenabtastung
Der Antriebsmechanismus f r die WellenlÏgenabtastung wird entweder von einem Schnellabtastmotor   184    (Fig. 2) ader von einem Langsamabtastmotor 186 mittels einer Treibriemenscheibe 188 und , eines Riemens 190 in Bewegung gesetzt. Der Riemen 190 treibt eine Riemenscheibe 192 (Fig. 10), welche auf einer Registriertrommelwelle 194 sitzt.

   Die Re  gistriertrommelwelle    194   betatigt,      die SpaJtpragramm-    scheibe 144 mittels eines   etriebes    196, 198, 158,   160,    180, 178 und   164@   
Die   Abtastbewegung    das Gitters wird erzeugt   durch idiss Welle    194 und die e Riemenscheibe 200 mittels eines Metallbandas 202, welches einen Sinusmechanismus steuert, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Das B ! and   202    schlingt sich um die Riemenscheibe 192 und ist mittels Schrawben 206 an einem gef hrten Wagon   204    befestigt. Von dem Wagen 204 lÏuft ein Riemen 205 um Riemenscheiben 2. 10 und   208.   



  Ein zweiter   Riomen      207    umschlingt die Riemenscheibe 192. Die Riemen   205    und 207 sind durch eine Feder   212    gespannt.



   Die Wellenlänge der von   sdlem    Gitter ausgehenden Strahlung, die durch den Ausgangsspalt des Monochromators tritt, ist proportional dem Sinus des    mittlerenWinkelszwischendem.Einfalls-unddem    Beugungswinkel. (Dieser kann als Winkellage des Gitters angesehen werden.) Der   Gitterantriob besteht    aus einem mechanischen Generator f r trigonometnsche Funktionen, welcher von der Registriertrommelwelle 194  ber das Band 202 und die Riemen 205, 207   angetrieben wind. Wenn das Gitter verdreht    wird, wickelt sich das Band 202 von der   Riemen-    scheibe   200    proportional zu dem Sinus des Gitter   winkels ab.

   Infolgadeasen steht die Trommelstellung    in einem linearen Verhältnis zu der am Ausgangsspalt erscheinden WellenlÏnge.



   Die vorerwÏhnte Beziehung wird mittels eines 
Wagens 204 erreicht, welcher auf parallelen Führun gen   214    gleitet und eins Sinusleiste 215 trÏgt, die so angeondnet ist, da¯ sie senkrecht zu ihrer   Bewe-       gungsrichtung bleibt. Der Abtaststauerarm    86 trägt eine Rolle 216, welche stÏndig in Kontakt mit der    Sinusl@iste    215 bleibt. Dieser Kontakt wird mittels eines Klemmhebels 218   aufrechterbalten, welcher bei   
220 schwenkbar gelagert ist und eine Klemmrolle
222 trÏgt, die an der der Rolle 216   entgegenge-    setzten Seite der   Sinusleiste    215 anliegt. Mittels   semer      Klemmfader    224 werden die Rollen 216 und   22.    2 ständig zusammengadrückt.



   Man erkennt, da¯ der Abstand zwischen der Welle 100 und der Rolle   2I6    längs des Abtast steuerarme s 86 die   Hypothenuse    eines rechtwinkligen Dreiecks ist und der von der   Sinusleiste    215 durch  laufene    Weg im wesentlichen einer Kathode des Dreiecks entspricht. Somit ist der von der Sinusleiste 215 durchlaufene Weg stets proportional dem Sinus des Winkels, welcher seinen Scheitel auf der Welle 100 hat.



  Der Filterwechsler
In dem Gerät ist   ein Filterwechsler    226 (Fig.   1)    vorgesehen, welcher jedes von mehreren geeigneten   Fdltern richtig    in den Strahlengang bringt, um uner   wünschte Strahlung der höheren Oridoungen heraus-      zufiltern@    Der Aufbau dieses Filterwechslers ist in Fig. 6 bis 8 und 11 im einzelnen dargestellt.

   Auf der   Grundplate    74 ist durch   geeignete Schnauben    230 ein U-förmiges Wielstück 228   befestigt@    Ein Arm des   Winkelstückes    228 trÏgt vier   Elektroma-    gnete 230,   232,    234, 236, welche in gleichen n Abständen von   einer zentralen Rotorwelle 238 ange-    ordnet sind, die zwischen den senkrechten Armen des Winkelstückes 228 gelagert ist. Auf der Welle 238 ist eiae Stahlscheibe 240 fest angebracht, welche radial   magoetisiert    ist. Durch einen   geeignej-    ten Klebstoff   sind Weicheisenstreifen    242, 244 mit der Scheibe 240 verklebt, um die magnetischen   Nord-und Sudpole Ider Scheibe    240 zu lokalisieren.



  Mit der Scheibe 240 ist ein Filterträger 246   verbun-    den, in welchen vier Filter eingesetzt werden können, obwohl in dem dargestellten   Ausführungsbeispiel nur    drei 49, 248,   250    benutzt wenden.



   In dem dargestellten   Ausführungsbeispiel sinfd    die Elektromagnete 230, 234 in Reihe aber mit entgegengesetzter Polarität erregt worden, so dass sie einen Nond-und einen Südpol bilden, von denen jeder den entgegengesetzten S d- und Nordpol der Scheibe 240 anzieht. Nach Abschaltung der Elek  tromagnete    230, 234 und Erregung der   Elektroma-    gnete 232, 236 dreht sich die Scheibe 240 um   90        und bringt ein anderes Filter in Wirkstellung. Wenn    die Polarisation n der Elektromagnete 232 und 236 anschliessend umgekehrt wird, so dreht sich die Scheibe 240 dann um   180 .   



  Wirkungsweise
Das beschriebene Gerät arbeitet wie folgt : Wenn die Welle 100 (Fig. 3) in einer Richtung in ihre Endstellung verdreht ist, berührt der Magnet 114 (Fig. 5) die Scheibe 96 und haftet daran. In diesier Stellung ist eines der Gitter 54, 56 in dem von dem Reflektor 52 ausgehenden, parallelgerichteten n Strahlenb ndel angeordnet. Zur gleichen Zeit ist die   Kurvenschetibe    144 (Fig. 10) so angeordnet, da¯ an einem ihrer Profile 146, 148 das Abtastglied 142 anliegt, durch welches die Spalte 50, 60 in ihrer richtigen   Offnungsstellung    gehalten werden, um  ber   ! den gesamten abzutastenden Spektralbereich im    we  sentlichen konstante Energie aufrechtzuerhalten.   



   Wenn entweder der Schnell-oder der Langsam  abtastmotor    184, 186 lÏuft, dreht sich die Rie  menscheibe    192  ber den Riem. en 190 mit und verdreht die Welle 194 und die daran befestigte Schreibtrommel 68 (Fig.   1),    die Riemenscheibe 200 und das Zahnrad 196.



   Wenn die Riemenscheibe 200 weiterläuft, zieh) das Band 202 den Wagen 204   (Fig.    2) lÏngs der F hrunge   214    und verlagert so die Sinusleiste 215, beispielsweise nach 215. Der Steuerarm 86 bewegt   ssach somit naah 86',    weil er durch den   KIemmhebel    218 an der   Sinusleiste    215 in Anla. ge gehalten wird.



  Während dieser normalen Abtastperiode ist das Sek  torrad      214 ausser Eingriff mit    dem O-Ring 122 auf der Scheibe 118.



   Wie man aus Fig. 3 entnehmen kann, wird die Bewegung des Steuerarmes 86 direkt  ber eine Dre  hung dos zylindrischen    Gliedes 82, das Winkelstück 92, Magnet 114 und Tisch 106 auf die Gitter über  tragen. Dler Filterwechsler    226 wird von Schaltern ader einer Kurvenscheibe im unteren Teil der Regi  striertfommel betätigt.   



     Währenid der Zeit, während    welcher ein Gitter so abgetastet wird, läuft das   Spaltprogramm    entsprechend ab. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, wird , die Drehung des Zahnrades 196  ber Zahnräder 198, 158, 180 und 178 auf die (auf der Welle 152 drehbare) Kurvenscheibe   übertnagen.    Das   tuber-      setzungsverhältnis ist    so gewählt, da¯ nur ein Profil (d. h. etwas weniger. als der halbe Umfang) der   Kurvenscbeibe    144 an dem Abtastglied 142 anliegt und über dieses   idie Stellung    des   Spaltsteuerarmes    140 und den zugehörigen   Spaltmechanismus    steuert.



   Wenn man die Gitter wechseln will, um einen anderen Frequenzbereich zu untersuchen, wind der Bereichswechselmotor 138 angeschaltet. Der An  triebsriemen      130    dreht das   Sektorrad    124. Der gerändelte Rand 126 kommt in Eingriff mit dem O-Ring 122 und   zdreht    die Welle 100 um etwas weniger als   180 ,    wobei er den Magneten 114 (Fig. 3-5) von der Scheibe 96 abreisst und den Magneten   116    an der Scheibe 98 zu Anlage bringt.



  Das bewirkt, da¯ die Gitter 54 und 56 ihre Stellungen vertauschen und ein neues Gitter, in das von dem Reflektor 52 ausgehende parallel gerichtete B ndel gebracht wird.



   Zu der gleichen Zeit, wo der Motor 138 die   Gi. tter laustauscht, treibt er    ein Zahnrad 182, welches das Zahnrad 162 und die Welle 152 verdreht. Das  Zahnrad 162 trÏgt die Welle 176. Die Trägheit des Systems bewirkt, dass das Zahnrad 160 feststehend    bbibt. Infolgedessen wird bewirkt, dass sich das      Zahnrad 178 dreht, welches das    Zahnrad   164    antreibt und damit die Kurvenscheibe 144 verdreht, bis das vorher nicht abgebastete Profil dem Abtastglied   142    dargeboten wird. So   wechselt die Ein-    schaltung des Bereichswechselmotors 138 nicht nur die Gitter, sondern ändert auch   das Sparprogramm,    um dieses an das neugewählte Gitter anzupassen.



   In Fig.   9    und 10 ist   eine zusätzliche Kurven-    scheibe 174 dargestellt, deren Funktion noch nicht beschrieben worden ist. Das as ist eine ¸Spalt bersteuerungs  -Kurvenscheibe und wird von einem Stellknopf an der Frontseite des GerÏtes betätigt,   welcher die Riemensaheibe    172 mittels des Riemens 252   verdreht. Mit. dieser Kurvenscheibe können die    Spaltbreiten  ber die von der   Kurvonscheibe      144    eingestellten Werte hinaus vergrössert wenden, wenn dies gewünscht wind.



   Man wird erkennen, dass das beschriebene Gitter  Spektrophotometer    viele Vorteile und   Verbesserun-    gen gegenüber   bekanntem Spektrophotometem aus-    weist. Die vorstehende Beschreibung dient (nur der Illustration und nicht der Begrenzung der Erfindung.



  Beispielsweise kann die Sinusleiste durch einen   amide-       ren trigonometrischen Funktionsgenenator ensetzt    wenden, etwa einen Kosekans-Antrieb, um eine lineare Frequenzaufzeichnung zu erhalten.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Gitter-Spektrophotometer mit einer Strahlungsquelle, optischein Glieidern zur Bildung eines von dieser Strahlungsquelle ausgehenden Strahlenb ndels, das auf einen Eingangsspalt fÏllt, einem optischen Filter im Strahlengang dieses Strahlenb ndels, einem Kollimator, durch welchen das durch iden Emgangs- spalt tretende Stnahlenbündel parallelgerichtet und auf ein Gitter geleitet wird, einem Abtastgetriebe, mittels!dessendasGitterdurdh einen Bereich von Einfallswinkeln verdrehbar ist und einem Ausgangsspalt mit einem dahinter, angeordneten Detektor, auf welchen jeweils eine einzelne ausgewÏhlte Wellenlänge der Strahlung fällt, gekennzeichnet durch die Kombintation der nachstehenden Merkmale :le:
    a) es sind mehrere durch Gitter-Umschaltmittpl wahlweise in Arbeitsstellung zu bringende Gitter unterschiedlicher Gitterkonstante vorgesehen; b) es ssind mehrere Filter mit unterschiedlichen, auf die verschiedenen Gitter abgestimmten Durchlassbereichen vorgesehen, die durch Filter-Umschaltmittel wahlweise in (den Strahlengang eimschaltbar sind ; c) Gitter-Umschaltmittel untd Filter-Umschaltr mittel simd derart gemeinsam steuerbar, dass zu jedem Gitter automatisch das richtige Filter eingeschaltet ist.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Gitter-Spektrophotometer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Gitter und Fil- ter von ider Bewegung der Registriertrommel her steuerbar sind.
    2. Gitter-Spektrophotometer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da¯ die Filterglieder an einem radial magnetisierten Rotor angebrach t sind, welcher unter dem Einflu¯ mehrerer wahlweise magnetisierbarer Statorglieder verdrehbar ist.
    3. Gitter-Spektrophotometer nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da¯ der Rotor von einer den Magnetflu¯ leitenden Scheibe gebildet wird.
    4. Gitter-Spektrophotometer nach Patentan- spruch, gekennzeichnetdurch!dieKombination der nachstehenden Merkmale : a) es sind zwei Gitter (54, 56) Riicken an Rücken in einem Gitterträger (100, 106, 108, 110) angeordnet ;
    b) der GittertrÏger ist drehbar in einem Zwischenglied gelagert und an dem Zwischenglied (82, 84, 92) sind zwei ferromagnetinsche Teile (96, 98) und an ! dem Gitterträger Penmanentmiagnete (114, 116) mit Planflächenvorgesehen,vondenen wahlweise einer, an einer entsprechenden PlanflÏche eines der farromagaetisohen ToMe zur AnZage gebracht werden kann, wadfurch der Gitterträger mit dem Zwischenglied in zwei festen Winkettlagen verbunden werden kann, bei denen jeweils eines der Gitter im Strahlegang des Monochromators liegt ;
    c) der Wollenlängenantmeb zur Abtastung des Spektrums greift an dem Zwischenglied an, wähnend auf idem GittertrÏger zum Wechseln der Gitter eine Drehbewegung ber einen Reibtrieb (118, 122, 124, 126) einleitbar ist, wodurch der eine Permanente magnet von dem zugeh¯rigen ferromagnetischen Teil (96 bzw. 98) ides Zwischengliedes abgerissen. und der andere an das zugeordnete ferromagnetische Teil zur Ans'age gebracht wird.
    5. Gitter-Spektrophotometer nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gitterträger (100) in dem Zwischenglied gleichachsig zu dessen Drehachse gelagert ist.
    6. Gitter-Spektrophotometer nach Unteranspruch 5, dadurch gekekzeichnet, da¯ der GittertrÏger eine Weiüe (100) aufweist, die an ihrem oberen an Ende die Gitterhaltenumg (106, 108, 110) und in dem hohlzylindrisch ausgebildeten, in einer Lagerh lse (70) drehbar gelagerten Zwischenglied (82) drehbar gelagert ist.
    7. Gitter-Spektrophotometer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da¯ der Antrieb des GittertrÏgers zur Gitterumschaltung über ein Reibrad erfolgt, welchts so ausgebildet ist, idass es die Antmabsvenbindung nur auf einem WNikelbereich von ungefÏhr 180¯ herstellt.
CH182462A 1961-02-23 1962-02-13 Gitter-Spektrophotometer CH407581A (de)

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