DE2118606B2

DE2118606B2 - Universalpolarimeter

Info

Publication number: DE2118606B2
Application number: DE2118606A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Kasai; Tadaaki Yamamoto
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-04-16
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE2118606C3; GB1345045A; US3741661A; FR2089716A5; JPS5010670B1; DE2118606A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Universalpolarimeter mit einem Polarisator und einem Analysator, die mit Abstand voneinander in gekreuzter Stellung auf einer optischen Achse angeordnet sind, mit einem optischen Modulator, der zwischen dem Polarisator und dem Analysator angeordnet ist, mit einer mit dem optischen Modulator verbundenen Einrichtung zur Steuerung der optischen Modulation und mit einem photoelektrischen Bauteil, dessen Ausgang Signale für Servomotoren liefert.

Bei bekannten Polarimetern wird zur Bestimmung des Zirkulardichroismus die Elliptizität oder die Differenz der Absorptionskoeffizienten ermittelt. Für die Ermittlung der Phasendifferenz wird ein linearer Polarisator mit einem Lambda/4-Blättchen kombiniert, das in einem geschlossenen Regelkreis liegt. Dabei liegt im Strahlungsgang der Lichtquelle ein Polarisator, die Probe, das Lambda/4-Blättchen, ein Analysator und ein photoelektrisches Bauteil, das ein vom Gangunterschied zwischen einem ordentlichen und einem außerordentlichen Strahl abhängiges Signal liefert. Bei dieser Polarimeter-Anordnung ist das photoelektrische Bauteil, das das Signal für die Steuerung des Gangunterschiedes liefert, von dem photoelektrischen Bauteil, das die Signale für die optische Drehung und des Zirkulardichroismus liefert, getrennt, d. h., es ist ein vollkommen selbständiger Regelstrahlengang vorhanden, mit einem Lambda/4-Blättcren, das in gleicher Weise wie das Lambda/4-Blättchen im Hauptstrahlengang angeordnet ist und gesteuert wird.

Nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 547 176

ist -s bekannt, zur Regelung des Strahlenganges des vartsche Platte nachgeordnet ist, von deren Neigungs-Lambda/4-Blättchens keinen gesonderten Strehlengang winkel Signale abgeleitet und einem Integrationskreis mit einem eigenen photoelektrischen Bauteil zu ver- zugeführt werden, der mit Bezugssignalen über die wenden, sondern eine geeignete Komponente des arithmetische Schaltung gespeist wird.
Signals des photoelektrischen Bauteils für diese Rege- 5 In Weiterbildung der Erfindung ist die Savartsche lung auszunutzen. Geeignete Signalkomponenten kön· Platte zur Bildung von positiven und negativen Vornen aber nur erhalten werden, wenn Polarisator und/ zeichen in zwei Richtungen schwenkbar, und der oder Analysator eine Schwingbewegung ausführen optische Modulator besteht aus zwei Kristallplatten, oder wenn einem feststehenden Polarisator oder die durch ein Lambda/4-Blättchen getrennt sind. Der Analysator ein Faraday-Modulator zugeordnet wird, io optische Modulator bzw. seine Kristallplatten werden d. h., wenn eine Modulation des das photoelektrische mit gesonderten Signalen von einer Einrichtung ge-Bauteil erreichenden Lichtstrahles erfolgt. speist, die einen Generator umfaßt.

Elektrische Schwingpolarisatoren und -analysatoren Nach einer weiteren Ausstattung erzeugt die den

sind recht aufwendig, und zur Verstellung des Analy- Generator umfassende Einrichtung über Kondensators wird meistens auch noch ein mit einem Schreiber 15 satorsn und Multivibratoren zwei um 180° phasengekoppelter Servomotor verwendet. Nicht nur bei verschobene Rechtecksignale, welche entsprechend mechanischen, sondern auch bei elektrischen Schwing- die Kristallplatten des optischen Modulators beaufpolarisatoren und -analysatoren führen die geringsten schlagen. Die rotierbaren Lambda/2- und Lambda/4-Abweichungen von den Soll-Werten zu großen Blättchen sind mit einem von ihrer Hauptachse vorFehlern. 20 stehenden Vorsprung versehen, der bei der Rotation

Aber auch die Modulation mit einem Faraday-Mo- der Blättchen im Uhrzeigersinn zwei Schalter und bei dulator befriedigt nicht. Schwankungen des durch die der Rotation im Uhrzeiger entgegengesetzten Sinn Spule fließenden Wechselstromes führen zu unge- ebenfalls zwei Schalter betätigt. Die Schalter des nauen Drehwinkeln im Modulator und wirken sich Lambda/2-Blättchens schalten eine Kippschaltung in in gleicher Weise schädlich aus, wie bei der Verwen- 25 eine Lage um, und die Schalter des Lambda/4-Blättdung eines Schwingpolarisators oder -analysators. chens schalten eine andere Kippschaltung in die andere

Es sind auch andere Modulationsarten bekannt- Lage um, wobei die jeweils eingeschaltete Lage entgeworden, beispielsweise unter Verwendung von sprechend mit einer Anzeigevorrichtung angezeigt rotierenden Scheiben und Lochplatten, welch letztere wird.

den Gesamtstrahl in zwei Strahlen aufteilen. Bei der- 30 Die zur Feststellung der relativen Drehwinkel über artigen Anordnungen (deutsche Offenlegungsschrift die einstellbaren Widerstände mit dem Lambda/2- und 1 497 548) wird aus dem relativen Phasenunterschied Lambda/4-Blättchen verbundene arithmetische Schalzwischen dem Bezugsstrahl und dem Meßstrahl nur tung führt die Berechnung
eine Variable erhalten, wogegen bei dem zuvor beschriebenen Polarimeter zwei Variable erzeugt werden. 35 P = π/2 — {AH— 2Q₂)
Dem Polarisator ist ein aufwendiges optisches System

vorgeschaltet, außerdem ist die Handhabung dieses aus, wo H der Drehwinkel des Lambda/2-Blättchens Gerätes dadurch erschwert, daß es zuerst ohne Probe und Q₂ der Drehwinkel des Lambda/4-Blättchens ist. eingestellt werden muß. Die Differenz zwischen den Die Servomotoren werden in beiden Richtungen mit

Signalen mit Probe und ohne Probe ist das Maß der 40 Signalen gesteuert, die von einem photoelektrischen Materialkonstante. Bauteil in bekannter Weise aufgefangen und einem

In den meisten Fällen wird auch noch vorgesehen, Verstärker zugeführt werden. Der Ausgang des Verdaß der Analysator ohne die Probe und das Lambda/4- stärkers wird den Eingängen von Synchrongleich-Blättchen vor Durchführung der Messung in gekreuzte richtern zugeführt, die auch mit den getrennten Aus-Stellung gebracht werden. 45 gangen der die Rechtecksignale erzeugenden Einrich-

Wenn auch bei den erwähnten Polarimetern infolge tung gespeist werden. Die Ausgänge der Synchrondes komplizierten und aufwendigen Aufbaus eine gleichrichter wiederum steuern über Vorverstärker und mehr oder weniger große Ungenauigkeit kaum zu ver- Servoverstärker sowie die von den Kippschaltungen meiden ist, besteht ihr größter Nachteil jedoch darin, gesteuerten Polwechselschaltungen die Servomotoren daß die zu untersuchende Probe mit einem bestimmten 50 der Lambda/2- und Lambda/4-Blättchen.
Orientierungswinkel eingesetzt werden muß. Mit dem vorgeschlagenen Universalpolarimeter

Der Erfindung liegl die Aufgabe zugrunde, ein Uni- kann in vorteilhafter Weise mit großer Genauigkeit versalpolarimeter verfügbar zu machen, bei dem die der Winkel der elliptischen Orientierung und der Messung des Winkels der elliptischen Orientierung Phasendifferenz ermittelt werden. Für jede Größe ist und der Phasendifferenz einer Probe durchgeführt 55 eine besondere Anzeigevorrichtung vorhanden. Dabei wird, die mit einem beliebigen Winkel orientiert sein kann die Probe mit einem beliebigen Winkel orientiert kann. sein, und ihre »schnelle« Achse kann bei einem be-

Diese gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da- stimmten Polarisationszustand angezeigt werden,
durch gelöst, daß zur Bestimmung der Phasendifferenz Die Erfindung ist nachfolgend mit einem ^Ausf^uh-

und des Drehwinkels einer willkürlich orientierten 60 rungsbeispiel an Hand von Zeichnungen beschrieben; Probe zwei Servomotoren vorgesehen sind, die nach es zeigt

beiden Richtungen die Drehung der zwischen dem F i g. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemaUen

Polarisator und dem optischen Modulator angeord- Universalpolarimeters,

neten und mit ihren Polschaltungen über Kippschal- F i g. 2 ein Blockschema der Oszillatorschaltung,

tungen mit einer Seite verbundenen Lambda/2- und 6₅ F i g. 3 eine Ansicht eines vergrößerten Lambda/4-Lambda/4-Blättchen steuern, deren andere Seite über Blättchens,

einstellbare Widerstände an einer arithmetischen F i g. 4 eine Ansicht eines vergrößerten Lambda/2-

Schaltung liegt, und daß dem Modulator eine Sa- Blättchens,

5 6

F i g. 5 die arithmetische Schaltung des Polari- lator wiederum werden Signale für die Servomotoren

meters, H und 12 abgeleitet, welche die Lambda/2-Blättchen H

F i g. 6a bis 6e graphische: Darstellungen der beiden bzw. das Lambda/4-Blättchen Ql antreiben,

veränderlichen Größen der Polarisation (Winkel der Ebenfalls in F i g. 1 bezeichnet 5. C. eine Savartsche

elliptischen Orientierung und Phasendifferenz) einer 5 Platte, welche nicht zur Messung der beiden veränder-

Probe mittels Poincarescher Kugel vom N-PoI aus liehen Groben der Polarisation, sondern dazu verwen-

gesehen, det wird, die wahre Orientierung der Probe und die

Fig. 7a und 7b die Sichtfelder bei Verwendung wahre Phasendifferenz anzuzeigen, wie nachfolgend

der Savartschen Platte. erläutert wird. Ein optisches Beobachtungssystem 2

Wie in F i g. 1 gezeigt, ist eine Lichtquelle L einem 10 ist dem Analysator A nachgeordnet,
beleuchtbaren optischen System 1 zugeordnet, und Für die gesonderten Signale, die ein Produkt des ein monochromatischer Interferenzfilter F ist vor dem Oszillators 13 des optischen Modulators Mo sind beleucbtbaren optischen System angeordnet. Ein und die den Servomotoren 11 und 12 für den Antrieb Linearpolarisator P und ein Analysator A sind auf der des Lambda/2-Blättchens H bzw. des Lambda/4-optischen Achse des Polarimeter in Abstand vonein- 15 Blättchens Q 2 zugeführt werden, ist eine Einrichtung ander in gekreuzter Stellung angeordnet. Der Analy- vorgesehen, die vorzugsweise eine Photozelle 3 umfaßt, satory4 ist mit 90" mit Bezug auf den Polarisator P die am Ende des Strahlenganges, gegenüber der Lichtorientiert, der wiederum mit einem festen Azimut quelle L angeordnet ist. Mit der Photozelle 3 ist ein als Bezug versehen ist. Ein Lambda/4-Blättchen Q1, Verstärker 4 verbunden, dessen Ausgang in den das mit 45° orientiert ist, ist vordem Linearpolarisator 20 Synchrongleichrichtern 5 und 6 gleichgerichtet wird, angeordnet. Die Probe S, von der der Winkel ihrer um die Signalkomponenten aus dem Photostrom abzu- »schnellen« Achse und der Phasendifferenz gemessen leiten, die sich mit den Signalen aus dem Oszillator 13 werden soll, ist dem Lambda/4-Blättchen Q1 benach- in Phase befinden. Die Ausgänge der Synchrongleichbart angeordnet. Die Probe ist mit einem beliebigen richter 5 und 6 werden Polwechselschaltungen 21 Winkel orientiert. 25 ^und 27 über Vorverstärker 7 und 8 und Servover-

Zwischen dem Polarisator P und dem Analysator A stärker 9 und 10 zugeführt. Die Polwechselschaltungen ist ein optischer Modulator Mo angeordnet. Vorzugs- 21 und 27 wechseln die Polarität der Gleichstromweise wird der Modulator durch ein Kristallelement Xl, Stellmotoren 12 und 11 entsprechend den Signalen aus ein Lambda/4-Blättchen β 3 und durch ein zweites den Flip-Flop-Schaltungen 19 und 26, die mit dem Kristallelement Xl gebildet. Die Hauptachse jedes 30 Lambda/4-Blättchen Q1 bzw. mit dem Lambda/2-Kristallelements ist mit 45° orientiert, und jedes Blättchen H verbunden sind.

Kristallelement kann beispielsweise aus Kaliumdi- Das Lambda/4-Blättchen ß2 und das Lambda/2-

hydrogenphosphat (primäres Kaliumphosphat) her- Blättchen H sind rotierbar gelagert, wobei in einer

gestellt sein. Der optische Modulator dient zum Modu- bestimmten Winkelstellung voneinander mit Abstand

lieren sowohl des Winkels der Orientierung als auch 35 angeordnete Mikroschalter für einen nachstehend

der Phase des linearpolarisierten Lichtes, das in beschriebenen Zweck befestigt sind und zusammen-

F i g. 6 b mit P angezeigt ist. wirken. Wie in F i g. 3 gezeigt, ist ein Vorspruch Q'2

Wie sich ferner aus F i g. 1 ergibt, ist ein Lambda/4- an dem Lambda/4-Blättchen β 2 in der Richtung der

Blättchen Ql, das um seine Normale drehbar ist, Hauptachse ausgebildet, der sich in die Ebene der

mechanisch mit einem Servomotor 12 und ein 40 voneinander mit Abstand angeordneten Mikroschalter

Lambda/2-Blättchen H, das um seine Normale drehbar 17 und 18 erstreckt. Die Mikroschalter sind an einem

ist, mit einem zweiten Servomotor 11 gekuppelt. Gehäuse C mit Winkeln von 45° mit Bezug auf die

Das Lambda/4-Blättchen Q1 befindet sich von dem Hauptachse des Blättchens befestigt. Die Flip-Flop-Lambda/2-Blättchen H im Abstand, und beide Blatt- Schaltung 19 kehrt die Ausgänge der Mikroschalter 17 chen sind zwischen dem Polarisator P und dem 45 und 18 um, wenn sie durch den Vorsprung ß'2 beoptischen Modulator Mo angeordnet. tätigt werden, und führt die umgekehrten Ausgänge

Dem optischen Modulator werden zwei gesonderte der Polwechselschaltung 21 dem Servomotor 12 zu.

elektrische Signale zugeführt, und zwar vorzugsweise Ein Anzeiger 20 zeigt an, welcher der beiden Mikro-

durch einen Oszillator 13, dessen eine Seite mit der schalter durch den Vorsprung ß'2 betätigt worden ist.

Kristallplatte JfI und dessen andere Seite mit der 50 Wie F i g. 4 zeigt, ist auch das Lambda/2-Blätt-

Kristallplatte Jf 2 verbunden ist. Der Oszillator legt chen H mit einem Vorsprung H' versehen, der in der

daher eine Wechselspannung (Rechteckwellenform) Richtung der Hauptachse zwischen zwei mit einer

(ExI an die Kristallplatte X1 und ein zweites geson- bestimmten Winkelstellung voneinander angeordneten

dertes Signal ExI an die Kristallplatte Jf 2, die zur Mikroschaltern 23 und 24 rotierbar ist. Die Mikro-

Wechselspannung ExI um 90° phasen versetzt ist 55 schalter sind an dem Gehäuse 25 mit Winkeln von

(s. Fig. 2). 45° zur Hauptachse des Lambda/2-Blättchens be-

Wie einzeln in F i g. 2 gezeigt, weist der Oszillator 13 festigt. Die Flip-Flop-Schaltung 26 kehrt die Ausgänge

einen Impulsgenerator 14, Kondensatoren 15, 15' und der Mikroschalter um und führt die umgekehrten

15" und bistabile Multivibratoren 16,16' und 16" auf. Ausgänge der Polwechselschaltung 27 zu.

Der bistabile Multivibrator 16, der durch den Impuls ⁶° Wie F i g. 1 zeigt, sind Potentiometer 28 und 2S

aus dem Impulsgeber 14 über den Kondensator 15 vorgesehen, die dazu dienen, die Drehungswinkel dei

getriggert wird, liefert zwei Signale, die zueinander um Lambda/4- und Lambda/2-Blättchen β 2 bzw. H fest·

180° phasenversetzt sind. Diese phasenversetzten zustellen bzw. zu ermitteln. Die Potentiometer sine

Signale werden über die Kondensatoren 15' und 15" mit einer arithmetischen Schaltung 30 verbunden

den bistabilen Multivibratoren 16' und 16" zugeführt, 65 Ein Anzeigeinstrument 37 dient dazu, die Orientie

so daß zwei zueinander um 90° phasenversetzte Aus- rungswinkel auf Gf und eines Signals anzuzeigen, da:

gangssignale erhalten und dem optischen Modula- mit Potentiometer 28 eingestellt worden ist und den

tor Mo eingeprägt werden. Von dem optischen Modu- Drehungswinkel des Lambda/4-Blättchens entspricht

7 8

Wie F i g. 5 zeigt, besitzt die arithmetische Schal- die Flip-Flop-Schaltung 19 zugeführt werden kann, tung 30 Widerstände 31, 32, 33 und 34, deren Werte 7?, wodurch die Drehung des Blättchens umgekehrt wird, 27?, 87? bzw. 47? betragen, und einen arithmetischen wenn ein Signal der Photozelle auch den Polwechselbzw. Funktionsverstärker 35 sowie eine Erdungs- schaltungen zugeführt wird.

klemme 36. Das Signal des Lambda/2-Blättchen- 5 In ähnlicher Weise erfährt das Lambda/2-Blätt-Potentiometers 29 wird dem Widerstand 31 zugeführt, chen H eine Umkehrung seiner Drehung. Der Vor- und das Signal des Lambda/4-Blättchen-Potentio- sprung 77' betätigt den Schalter 23 oder den Schalter 24 meters 28 liegt an dem Widerstand 32. Ein konstantes mit Orientierungswinkeln von ± 45". Wenn das Signal, das durch η dargestellt ist, liegt am Widerstand Lambda/4-Blättchen Ql und das Lambda/2-Blätt-33. Die arithmetische Schaltung rechnet io chen H um solche Drehungswinkel gedreht werden,

wird der Photostromausgang aus der Photozelle 3

_ ,_ ,. „ 2O\ N\Ä\, so daß das Lambda/4-Blättchen und das

— ⁷¹I¹ \ kW Lambda/2-Blättchen in diesen Orientierungen gehalten werden können.

wobei H = der Drehungswinkel des Lambda/2-Blätt- 15 Wenn die Polarisation vom Analysator A zurückver-

chens H und Q₂ = der Drehungswinkel des Lambda/4- folgt wird, läßt sich beobachten, daß die Polarisation.

Blättchens Q₂ ist. durch welche sowohl die phasenmodulierten als auch

Der Ausgang P wird einem Phasendifferenzanzeiger die orientierungsmodulierten Signale Null werden,

43 zugeführt. das linear polarisierte Licht A ist, das mit einem

Das Prinzip und die Arbeitsweise des erfindungsge- ao Winkel von 90° mit Bezug auf den Analysator A

mäßen Polarimeter wird in Verbindung mit Fig. 6a orientiert ist. Durch den optischen Modulator Mo

bis 6e beschrieben. In F i g. 6 a ist das Licht der Licht- wird das linear polarisierte Licht A gleichzeitig

quelle L linear durch den Linearpolarisator P polari- phasenmoduliert und orientierungsmoduliert und auf

siert, wie durch P angegeben, sowie zu zirkulär polari- 0° (F i g. 6b) orientiert. Das aus dem Polarisator P

siertem Licht W durch das Lambda/4-Blättchen Ql. as austretende linear polarisierte Licht tritt durch das

Das zirkulär polarisierte Licht tritt in die Probe S ein Lambda/4-Blättchen Ql und die Probe S hindurch,

und wird elliptisch polarisiertes Licht E, was eine so daß es polarisiert wird, wie bei £ in F i g. 6c gezeigt.

Phasendifferenz von Δ zur Folge hat. Wenn das polarisierte Licht A, das über das Lambda/2-

Wird das Lambda/4-Blättchen Q2 um einen Winkel Blättchen H und das Lambda/4-Blättchen Ql zurück-

von 45° mit Bezug auf die »schnelle« Achse 5/ der 30 geführt wird, mit dem polarisierten Licht £zusammen-

Probe S gedreht, so erhält das elliptisch polarisierte fällt, kann das polarisierte Licht £ analysiert werden.

Licht £ eine Phasendifferenz von 90° und wird zu Wenn das Lambda/2-Blättchen H mit ot!\2 orientiert

linear polarisiertem Licht B mit einem Orientierungs- wird, wie in F i g. 6d gezeigt, wird das polarisierte

winkel von α. Das Lambda/2-Blättchen H wird mit Licht A zu dem linear polarisierten Licht S' mit einem

einem Winkel von λ/2 orientiert, so daß das linear 35 Orientierungswinkel von tx' moduliert. Durch die

polarisierte Licht Ti mit seinem Orientierungswinkel Orientierung des Lambda/4-Blättchens Q 2 wird das

um den Winkel von tx gedreht wird, wodurch das linear Licht polarisiert, wie durch £' in F i g. 6e angegeben,

polarisierte Licht, welches durch A angezeigt ist, mit Wie gezeigt, werden der Unterschied in den Kreis-

einem Orientierungswinkel von 0° mit Bezug auf den bogen der großen durch den Punkt £ verlaufenden

Polarisator ausgerichtet wird. Das linear polarisierte 40 Kreise und die Enden der Amplituden des polarisierten

Licht A wird durch den Analysator A gelöscht. Durch Lichtes £' als Signale ermittelt, die sowohl hinsichtlich

die Orientierungen oder die jeweiligen Drehungs- des Orientierungswinkels als auch der Phasendifferenz

winkel der Lambda/4- und Lambda/2-Blättchen Ql moduliert sind. Das Lambda/4-Blättchen Ql und das

und H können sowohl die Phasendifferenz als auch der Lambda/2-Blättchen H können daher gedreht werden,

Winkel der elliptischen Orientierung abgeleitet werden, 45 bis die Differenz 0 wird, d. h., bis das Licht £ mit dem

wie nachfolgend näher beschrieben wird. Licht £' zusammenfällt. Die Drehung der Blättchen

Die Art und Weise, in welcher das Lambda/4- kommt dann selbsttätig zum Stillstand. Bei der An-Blättchen Ql und das Lambda/2-Blättchen H selbst- Ordnung nach F i g. 1 wird der Orientierungswinkel tätig auf die gewünschten Orientierungen eingestellt (der Drehungswinkel) des Lambda/4-Blättchens Q 2 werden, wird nachfolgend beschrieben. Das linear 5» durch das Potentiometer 28 ermittelt und durch den polarisierte Licht P wird in seiner Phase und in seinem Orientierungsanzeiger 37 angezeigt. Der Orientie-Orientierungswinkel durch den optischen Modu- rungswinkel (der Drehungswinkel) des Lambda/2-lator Mo moduliert. Das modulierte Licht, das durch Blättchens H wird durch das Potentiometer 29 erden Analysator A hindurchtritt, fällt auf die Photo- mittelt. Die arithmetische Schaltung 30 errechnet den zelle 3. Wie F i g. 1 zeigt, liefert die Photozelle 3 zwei 55 Ausgang P aus den Signalen durch die Potentiometer Signale oder Ausgänge, welche getrennt und durch 28 und 29 und das konstante Signal π. Der Ausgang P den Verstärker 4 verstärkt werden, über die Synchron- wird durch einen Verstärker 39 verstärkt und dann gleichrichter 5 und 6, die Vorverstärker 7 und 8, die einer Vorzeichen integrierenden Schaltung 41 zuge-Servoverstärker 9 und 10 und die Polwechselschaltun- führt. Der absolute Wert des Ausgangs j P | wird gen 21 und 27 für die Zufuhr zu den Servomotoren 11 60 einem Anzeiger 38 zugeführt.

und 12, um das Lambda/4-Blättchen Ql und das Nachfolgend wird das Verfahren zum Erzielen des Halbwellenblättchen H zu drehen. Die Drehungs- Winkels der elliptischen Orientierung und der Phasenwinkel sowohl des Lambda/4-Blättchens als auch des differenz Δ aus den Ablesungen des Orientierangs-Lambda/2-Blättchens sind auf ± 45° begrenzt. Daher anzeigers 37 und des Phasendifferenzanzeigers 38 bebetätigt, wenn sich das Lambda/4-Blättchen über einen 65 schrieben.

solchen Kreisbogen oder Sektor dreht, der Vorsprung Nachdem die Messung der beiden veränderlichen

Q'l den Mikroschalter 17 oder den Mikroschalter 18, Polarisationsgrößen einer Probe (Winkel der ellip-

so daß der Ausgang der Polwechselschaltung 21 über tischen Orientierung und Phasendifferenz) durchge-

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führt worden ist, werden die Servomotoren 12 und 11 42 zeigt an, ob ein positives oder negatives Vorzeichen

Eür das Lambda/4-Blättchen Ql und das Lambda/2- zugeführt wird.

Blättchen H abgeschaltet, um die Blättchen in ihren Die Phasendifferenz Δ der Probe wird von der jeweiligen Winkelstellungen zu halten. Hierauf wird Phasendifferenz des Anzeigers 38 geliefert. Wenn das (s. F i g. 1) das Interferenzfilter F entfernt, um weißes 5 Vorzeichen, das durch den Vorzeichenanzeiger 42 Licht zu erhalten, und die Savartsche Platte 5. C. mit angezeigt wird, positiv ist, hat die wahre Phasendiffeeinem Winkel von 45° mit Bezug auf den Analysator A renz den Wert J⁰ und der Wert 2 π — P, wenn das angeordnet. Das resultierende Sichtfeld ist in F i g. 7 a Vorzeichen negativ ist, abgesehen von einer Differenz gezeigt. Es sind zwei durch die Begrenzung der Ab- einer ganzen Zahl mal der Wellenlänge, falls vorhanbildung der Probe S verlagerte Interferenzstreifen io den, kann die ganze Zahl leicht aus der Interferenzsichtbar. In F i g. 7 a und 7 b bezeichnet ο einen Such- Streifenverlagerung des Streifens b' bestimmt werden, teil (detecting portion); b und V zeigen die Inter- wie sich aus F i g. 7a oder 7b ergibt,
ferenzstreifen der 0-ten Ordnung an, c bezeichnet den Wenn der Vorsprung Q T des Lambda/4-Blätt-Interferenzstreifen der plus (+) 1. Ordnung und d den chens QI keinen der Mikroschalter 17 oder 18 betätigt, Interferenzstreifen der minus (—) 1. Ordnung. 15 ist der Winkel der elliptischen Orientierung der Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird die Savartsche Drehungswinkel QI (F i g. 6e) des Lambda/4-Blätt-Platte S. C. durch ein von Hand betätigbares Instru- chens QI, der durch den Anzeiger 37 angegeben wird, ment 40 geneigt, bis der Interferenzstreifen b der 0-ten Wenn jedoch der Vorsprung QT den Mikroschalter 17 Ordnung zentriert ist, wie in Fig. 7 b gezeigt. Der oder 18 betätigt, so daß der Anzeiger 20 die Betätigung andere Interferenzstreifen b' befindet sich innerhalb ao des Mikroschalters 17 oder 18 anzeigt, beträgt der der Abbildung der Probe, jedoch auf der Mitte infolge wahre Orientierungswinkel der »schnellen« Achse seiner Phasendifferenz verlagert. Das von Hand be- der Probe (90° + QI). Zur Darstellung der Einheiten tätigbare Element 40 dient dazu, ein positives Signal der Phasendifferenz Δ ist ein Einheitenanzeiger 44 einer Codeintegrationsschaltung 41 zuzuführen, wenn vorgesehen, wie in F i g. 1 gezeigt,
die Savartsche Platte S. C. nach rechts geneigt wird, 25 Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die und ein negatives Signal einer solchen Schaltung, wenn Multiplikation des Vorzeichens des Ausgangs P der die Platte 5. C. nach links geneigt wird. Die Code- bzw. arithmetischen Schaltung 30 durch das Vorzeichen, Vorzeichenintegrationsschaltung 41 multipliziert das welches die Neigungsrichtung der Savartschen Vorzeichen des Ausgangs P der arithmetischen Schal- Platte 5. C. darstellt, selbsttätig durch die Schaltungen tung 30 durch das Vorzeichen, das aus der Neigung 30 39 bis 43 ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, ohne (nach rechts oder links) des von Hand betätigbaren solche Schaltungen zu arbeiten, da die Berechnung Elements 40 gehalten wird. Der Vorzeichenanzeiger durch die Bedienungsperson ausgeführt werden kann

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Universalpolarimeter mit einem Polarisator und einem Analysator, die mit Abstand voneinan- S der in gekreuzter Stellung auf einer optischen Achse angeordnet sind, mit einem optischen Modulator, der zwischen dem Polarisator und dem Analysator angeordnet ist, mit einer mit dem optischen Modulator verbundenen Einrichtung zur Steuerung der optischen Modulation und mit einem photoelektrischen Bauteil, dessen Ausgang Signale für Servomotoren liefert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Phasendifferenz und des Drehwinkels einer willkürlich orientierten Probe (S) zwei Servomotoren (11, 12) vorgesehen sind, die nach beiden Richtungen die Drehrichtung der zwischen dem Polarisator (P) und dem optischen Modulator (Mo) angeordneten und mit ihren Polschaltungen (27, 21) über Kippschaltungen (26, 19) mit einer Seite verbundenen Lambda/2- und Lambda/4-Blättchen (H, Ql) steuern, deren andere Seite über einstellbare Widerstände (29, 28) an einer arithmetischen Schaltung (30) liegt, und daß dem Modulator (Mo) eine Savartsche Platte (5C) nachgeordnet ist, von deren Neigungswinkel Signale abgeleitet und einem Integrationskreis (41) zugeführt werden, der mit Bezugszeichen über die arithmetische Schaltung (30) gespeist wird.

2. Universalpolarimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von positiven und negativen Vorzeichen die Savartsche Platte (SC) in zwei Richtungen schwenkbar ist.

3. Universalpolarimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Modulator (Mo) aus zwei Kristallplatten (Xl, Xl) besteht, die durch ein Lambda/4-Blättchen (Q3) getrennt sind.

4. Universalpolarimeter nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Modulator (Mo) mit zwei gesonderten Signalen (ExI, ExI) von einer Einrichtung (13) gespeist wird, die einen Generator (14) umfaßt.

5. Universalpolarimeter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) über Kondensatoren (15, 15', 15") und Multivibratoren (16, 16', 16") zwei um 180° phasenverschobene Rechtecksignale^erzeugt, die entsprechend die Kristallplatten (Xl, Xl) des optischen Modulators (Mo) beaufschlagen.

6. Universalpolarimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierbaren Lambda/2- und Lambda/4-Blättchen (H, Ql) mit einem von ihrer Hauptachse vorstehenden Vorsprung (H', Q") versehen sind, der bei der Rotation der Blättchen im Uhrzeigersinn entsprechend die Schalter (24,18) und bei der Rotation im Uhrzeiger entgegengesetzten Sinn die Schalter (23, 17) betätigt.

7. Universalpolarimeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (24, 23) des Lambda/2-Blättchens (H) die Kippschaltung (26) und die Schalter (18, 17) des Lambda/4-Blättchens (Ql) die Kippschaltung (19) in die eine und die andere Lage umschalten, wobei die jeweils eingeschaltete Lage entsprechend mit einer Anzeigevorrichtung (20', 20) angezeigt wird.

8. Universalpolarimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Feststellung der relativen Drehwinkel über die einstellbaren Widerstände (29, 28) mit den Lambda/2- und Lambda/4-Blättchen verbundene arithmetische Schaltung (30) die Berechnung

Ρ = πβ — (AH — 2Q₂)

ausführt, wo H der Drehwinkel des Lambda/2-Blättchens und Q₂ der Drehwinkel des Lambda/4-Blättchens ist.

9. Universalpolarimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servomotoren (11, 12) in beiden Richtungen mit Signalen gesteuert werden, die von einer Fotozelle (3) in bekannter Weise aufgefangen und einem Verstärker zugeführt werden.

10. Universalpolarimeter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Verstärkers (4) den Eingängen der Synchrongleichrichter (5, 6) zugeführt wird, die auch mit den getrennten Ausgängen der die Rechtecksignale für den Modulator (Mo) erzeugenden Einrichtung (13) gespeist werden.

11. Universalpolarimeter nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Synchrongleichrichters (5, 6) über Vorverstärker (7,8) und Servoverstärker (9,10) sowie die von den Kippschaltungen (26,19) gesteuerten Polwechselschaltungen (27, 21) den Servomotoren (11, 12) zugeführt werden.