• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1986007448A1
    申请号:PCT/DE1986/000218
    申请日:1986-05-24
    公开日:1986-12-18
    发明作者:Tetsuo Hadeishi
    申请人:Grün-Optik Wetzlar Gmbh；
    IPC主号:G01N21-00
    专利说明:
    [0001] Vorrichtung zum getrennten Nachweis von mit einer Polarisationskennunq versehenen Strahlungsanteilen eines MeQlichtstrahlenbündels
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum getrennten Nachweis von mit einer Polarisationskennung versehenen Strahlungsanteilen eines MeQlicht¬ strahlenbündels.
    [0003] Meßlichtstrahlenbündel mit Strahlungsanteilen, die sich hinsichtlich ihrer Polarisation unterscheiden, treten insbesondere in der Zeeman-Atom- Absorptions-Spektroskopie auf.
    [0004] Zur Bestimmung der Konzentration eines bestimmten Elementes in einer dampfförmigen Probe wird die Absorption einer für das Element spezifischen Spektrallinie gemessen. Um diese Spektrallinie aus dem Emissionsspektrum der verwendeten Lichtquelle separieren zu können, wird in dem Meßstrahlen¬ gang dem Probenraum ein Monochromator nachgeschaltet. Dieser enthält im allgemeinen ein Beugungsgitter, das die den Probenraum verlassende Strahlung spektral zerlegt. An den Ort der interessierenden Spektrallinie wird ein fotoelektrischer Empfänger gesetzt, der ein der Intensität dieser Spektrallinie proportionales elektrisches Signal erzeugt. Bei Verwendung mehrerer fotoelektrischer Empfänger oder einer Diodenzeile besteht die Möglichkeit, die Absorption mehrerer Spektrallinien in einem Meßzyklus elektronisch abzufragen, so daß auch eine Multielementanalyse möglich ist. Eine Schwierigkeit besteht generell in der Messung der unspezifischen Untergrundabsorption. Als sehr wirkungsvolle und emfindliche Meßmethode hat sich hierbei die Zeeman-Atom-Absorptions-Spektroskopie bewährt. Durch ein äußeres Magnetfeld werden entweder die interessierenden Emissions¬ linien der Lichtquelle oder das Absorptionsprofil des zu untersuchenden Elementes aufgespalten. Die Aufspaltung erzeugt neben der ursprünglichen Spektrallinie weitere, dazu in der Frequenz geringfügig verschobene Linien, die durch ihren Polarisationszustand ( IT, &) unterscheidbar sind. Durch zusätzliche Ver¬ wendung eines Polarisators und eines Analysators kann in einer ersten Messung die spezifische Atom-Absorption mit Untergrundabsorption und in einer zweiten Messung nur die Untergrundabsorption gemessen werden. Zur Umschaltung der Polarisationsrichtungen werden entweder rotierende Polari¬ satoren oder stromgesteuerte Phasenschieber nach DE-Gb 7824044 in Ver¬ bindung mit einem feststehenden Analysator im Meßstrahlengang verwendet.
    [0005] Polarisatoren und Analysatoren bestehen aus optisch doppelbrechendem Material. Es ist zu beobachten, daß sie insbesondere im UV-Bereich, der für Atom-Absorptions-Messungen besonders interessant ist, nur für sehr kleine Strahlenquerschnitte geeignet sind. Aufgrund von Unregelmäßig¬ keiten in der Kristallstruktur ist ihre Polarisationswirkung außerhalb der optischen Achse eines Lichtstrahles nicht gleichförmig. Das führt bei einer Rotation des Polarisators zu unterschiedlichen Lichtintensitäten, unabhängig von der Polarisation und zu einer leichten Strahlversetzung zwischen beiden Polarisationsebenen, so daß ein falsches Meßsignal entsteht.
    [0006] Zusätzliche Schwierigkeiten ergeben sich bei der Verwendung eines rotierenden Polarisators aus den mechanischen Anforderungen an das Dreh¬ lager. Erschütterungen am Gerät können sich auf den Antrieb des Polarisators übertragen, wodurch die Synchronisation zwischen Dreh¬ stellung und Meßsignalgewinnung gestört wird. Außerdem ist die Geschwin¬ digkeit der Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen linearen Polari- sationszuständen begrenzt.
    [0007] Ein mechanisch wenig anfälliger und in der Umschaltung schnellerer Polari¬ sator ist der stromgesteuerte Phasenschieber. Seine Polarisationswirkung ist jedoch wellenlängenabhängig und erfordert daher eine aufwendige Strom¬ steuerung bei der Anwendung für unterschiedliche Wellenlängen.
    [0008] Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere für Zwecke der Zeeman-Atom-Absorptions-Spektroskopie eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Absorption der Spektrallinien unterschiedlicher linearer Polarisation sehr schnell und ohne mechanisch drehende oder schwingende polarisations¬ optische Bauelemente im Strahlengang getrennt gemessen werden kann, und bei der ein besonders erschütterungsfester aufbau ermöglicht wird.
    [0009] Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange¬ gebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.
    [0010] In der Zeichnung ist ein .Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es wird nachfolgend beschrieben.
    [0011] Das Meßlichtstrahlenbündel 1 enthält zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Strahlungsanteile 2, 3, die z. B. den - und ^-Komponenten einer Zeeman-Aufspaltung entsprechen. An einem Polarisationsprisma 4, das im vorliegenden Fall ein Wollastonprisma ist, werden die beiden Strahlungsanteile 2, 3 symmetrisch zur Achse des Meßlichtstrahlenbündels 1 getrennt. Andere bekannte Polarisationsprismen lenken nur eines der Strahlenbündel ab, so daß für dieses Strahlenbündel die Dispersion an der Austrittsfläche zu beachten ist und für das andere nicht. Das Polarisationsprisma 4 ist so angeordnet, daß die Aufspaltung der beiden Strahlungsanteile 2, 3 in Richtung der Längsachse des Eintritts¬ spaltes 5 eines Spektrallapparates erfolgt. Die Teilungsrichtung der Gitterlinien eines Beugungsgitters 6 in dem Spektralapparat verläuft ebenfalls parallel zur Längsachse des Eintritts¬ spaltes 5. Die beiden Strahlenanteile 2, 3 treffen daher in der Höhe gegeneinander versetzt auf dieselben Gitterlinien, so daß gleiche Spektralkomponenten den Strahlungsanteilen 2, 3 in der Austrittsebene 7 des Spektralapparates gegeneinander nur höhenversetzt sind. Dies ist durch den Austrittsspalt 8 angedeutet, dem ein nicht dargestellter fotoelektri¬ scher Empfänger nachfolgt. Der Abstand der beiden Strahlungskomponenten voneinander hängt auch von den Abbildungseigenschaften innerhalb des Spektralapparates ab. Der Aufspaltungswinkel der beiden Strahlungsanteile 2, 3 an dem Wollastonprisma 4 ist in der schematischen Darstellung etwas übertrieben groß gewählt. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß lediglich die Achsen der Strahlenbündel dargestellt sind. Die vollständige geo¬ metrische Trennung der Strahlenbündel tritt daher erst in der Nähe des Eintrittsspaltes 5 ein. An dieser Stelle ist eine Blende 9 in den Strahlengang eingefügt, die so bemessen wird, daß in der Ruhestellung beide Strahlungsanteile 2, 3 abgedeckt werden.
    [0012] Die Blende 9 ist an einem Schwingarm 10 befestigt. Mit Hilfe eines im einzelnen nicht dargestellten Antriebssystems, das an dem Schwingarm angreift, kann die Blende 9 senkrecht zur Strahlenrichtung in periodische Schwingungen versetzt werden. Die Schwingamplitude wird so eingestellt, daß abwechselnd nur der Strahl 2 oder der Strahl 3 freigegeben werden. Das Schwingersystem ist handelsüblich. Es hat eine sehr kompakte Bauform, erlaubt Schwingfrequenzen bis 3 KHz und ist stoßfest für Beschleunigungen bis zu 100 Gravitationseinheiten. Es ist sowohl polarisationsoptisch als auch weilenlängen neutral. In der Spaltebene 8 erscheint somit abwechselnd der spektrale Anteil des Strahls 2 und des Strahls 3. Werden mehrere Spalte 8 mit zugeorneten foto¬ elektrischen Empfängern in der Austrittsebene 7 nebeneinander vorgesehen, so kann gleichzeitig die Absorption bei mehreren charakteristischen Wellenlängen gemessen werden, woduch eine Multielementanalyse möglich wird. Anstelle einzelner, getrennter fotoelektrischer Empfänger kann auch eine Diodenzeile vorgesehen werden, deren einzelne Elemente elektronisch abgefragt werden. Vom Antriebssystem der Blende 9 kann ein Triggersignal abgeleitet werden, das die Auswertung der den Strahlungsanteilen 2, 3 zugeordneten Lichtintensitäten steuert.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    Vorrichtung zum getrennten Nachweis von mit einer Polarisationskennung versehenen Strahlungsanteilen eines Meßlichtstrahlenbündels, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eintrittsspalt (5) eines Spektralapparates mit mindestens einem in der Austrittsebene (7) angeordneten fotoelektri¬ schen Empfänger ein Polarisationsprisma (4) mit geteiltem Gesichtsfeld derart vorgeschaltet ist, daß die Aufspaltung der zueinander senkrecht linear polarisierten Strahlenbündel (2,3) in Richtung der Längsachse des Eintrittsspaltes (5) erfolgt und daß zwischen dem Polarisations¬ prisma (4) und dem Eintrittsspalt (5) an einer Stelle, an der die auf¬ gespaltenen Strahlenbündel (2,3) getrennt verlaufen, eine in Richtung der Längsachse des Eintrittsspaltes (5) ausbeugbare Blende (9) angeord¬ net ist, mit der wechselweise nur das eine oder das andere Strahlenbün¬ del (2,3) freigegeben werden kann.
    2. Vorrichtung nach, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polarisa¬ tionsprisma ein Wollaston-Prisma vorgesehen ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Ab¬ hängigkeit von der Auslenkung der Blende ein Steuersignal für den foto¬ elektrischen Empfänger erzeugt wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0225348A1|1987-06-16|
    DE3520867A1|1986-12-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-12-18| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1986-12-18| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
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