DE1931133A1 - Optische Einrichtung zur Infrarot-Absorptions-Analyse unter Verwendung der Totalreflexion - Google Patents

Description

PATENTANWALT

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Abt. ι Poftntanwelt Dipl.-Ing. SOIUBEXT, 59 Si(Qfη, Elsirner ISItaft« 227 Filialen Si*gsn υ. Ob« r ha im n (RhId.)

Pottfaüi 325

69 099Zw/A 1ü. Juni 1969

United Kingdom Atomic Euirgy Authority, 11, Charles II Street, London S.W.1/England

Ii¹Ur diene Anmeldung wird dLe Prior L tat nua der britischen Patentanmeldung Nr. 29573/60 vom 20. Juni 1963 beansprucht

UptLache Einrichtung zur Infrarot-Abuorptions-Analyae unter Verwendung der Totalreflexion

Zuuammonfaaaung)

Optiache Einrichtung zum Gebrauch in einem Infrarotspektör· iotomfjter zur Durchführung von Messungen an festen Proben und innbooondnre Mikroprobcn, bei der Licht durch Absorption ge-

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dämpft und to balr-·; .""..gk tlort wirü, v/elche i-Hnrichtung *in optisches h'liinia :r.it ebenen oder cekrUmnteri nei ti Lehen Flächen zur inneren Reflexion eine;; fokuanLf.rton infraroten Strahles umfaßt, der im weaen ti Lehen senkrocht zu einer Seitenfläche des Triamas eintritt und infolge aufeinanderfolgender innerer To ta.l :"_ flor ionen an de 11 fji.ts^recacn.l an^cordne tnn 3eitanflächen des frismaö eine Mehrzahl von nicht zusammenfallenden zyt:lLochen Bahnen innerhalb de^ Prismas De.'ichreibt, bevor ev auf eine üeitenfläche mit einem ./Lnkel aui"t.vit:t, der kleiner als der kritische V/inkel lsi:, und -ms dem J?ri3ina,austritt. Die FfouG fUr die abaor:..tiomc irische unalyar; wii'd an mindeucens si no ',IeL teafläctie öesj ^ri3inü3 c-.n.-;olt·^':. Di& e"f"kti-ve V/eglHnge .Ina die - ::cb? .lurcLd;"' :~iil-\;-. Jtraiiies v;ird dar eil die erzeugte;, zyltiiachari Jal-n-r. ': e'loutonl ~iⁱ. s.±z"j ' er '., da die- Ar.sBhl der* 'efüc-xirnen P-"-, ^"s.flcii ui·. --.^Je jV.uoheneinheit

Stand der Technik an^. Prell ens tellur^=: t Die Erfindutii cezieiii: sich auf Infrarota^sarc tionüüpei: -rofr tome trie und ih3fce3oniere auf eine Einrichtung^ r<ei der ein Infrarotspelvtrofotometer zu Abaorptior.a-'Ibtalrex'lexionameesungen verwendet

In· der; Infrarofciipöktrofotoraetrie wird oir. infraroter strahl weloher elfte Wellenlänge von normalerweise 2 bi3 15 Mikron aufweist* durch eine i'robe gfeöohiakt* densen Absorptionespektrum

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erhalten werden soll. Kachdo:n der Strahl die Probe durchsetzt und eine selektive Absorption erlitten hat, wird er durch ein Beugungsprisraa (oder Beugungsgitter) hindurchgeleitet und die Intensität jeder Wellenlänge wird mittels eines Detektors gemessen, welcher im allgemeinen die Abschwächung des Probenstrahles gegenüber einem 3ei:ugsstrahl mißt. Absorptionsspektren können durch Transmissions- oder Reflexionsspektroskopie erhalten werden.

Wenn die Probe fest ist, beispielsweise eine organische Verbindung, kann das Transmissionsspektrum nach folgenden Vorbereitungen ausgemessen werden: Der Feststoff wird in einem nichtreagierenden Lösungsmittel aufgelöst oder es wird zur Verminderung von Streustrahlung eine Mischung des Feststoffes mit einem Infrarotstrahlung-durchlässigen Material, beispielsweise flüssigem larafin, hergestellt, iin infraroter Strahl wird dann durch die in einer geeigneten Zelle enthaltene Lösung oder Mischung hindurchgeleitet.

Eine feststehend'} lechnik nur Messung vor. inneren Reflexionsspektren tir.es iVctstcf fe-ε iurcii Abs"örption3-Ictalreflexions-Spektroskrpie br-steht d^.rir., Ia₁; ?ir. 7~ j-.stoffilm auf einer oder rr.c'::r·- ror. F'ü^hei. eir.es innen reflektierenden Kristalls aufgebracht wird, u:.:.. -ir. iv.frarctsr Strahl durch den Kristall geleitet wird, "welcher ai: der oder den reflektierender. Flächen des Kistalls ir.:.er. ~c talrefl ektiert wirä. Einfach- und Vie_ract:reflexioiiSi:rist:--;lle können die Jörn: vor. festen lialczylinierr. bzw. pcIy^^r.aIc- Priar.c-r. aufweisen. Die

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reflektierende Fläche eines Halbzylinders ist die diametrische Ebene, an der die einfache Reflexion stattfindet. Entsprechende polygonale Prismen haben ein Paar paralleler seitlicher Flächen, welche die reflektierenden Flächen darstellen, und auf denen Festfilme aufgebracht werden. Ein derartiges Vielfachreflexionsprisma ist ein im Grundriß trapezförmiges Prisma, an deren nichtparallelen Flächen der Strahl senkrecht eintritt und austritt, während er an den beiden parallelen seitlichen Flächen totalreflektiert wird.

Bei der Analyse von dicken Filmen werden mit Einfachreflexionsprismen in unbefriedigender Weise verzerrte Spektren erhalten, während bei Dünnfilmuntersuchungen, d.h. mit Dicken kleiner als die Eindringtiefe, wesentlich bessere, aber intensitätsschwache Spektren erhalten werden. Mit einer Einfachreflexion kann keine vollständige Absorption erhalten werden, welcher Wert des Absorptionskoeffizienten auch immer vorliegt, da die vorliegende Absorption von der länge des Strahlweges durch die Probe abhängt und diese Weglänge bei einer Einfachreflexion sehr kurz ist: Daher ist das von einer kleinen Probe (dünner Film) erhaltene Absorptionsspektrum unter Zugrundelegung einer Einfachreflexion von geringer Intensität, da die meiste Infrarotstrahlung den Detektor unverändert erreicht. Die Absorptionsintensität ist eine Funktion des Absorptionskoeffizienten der Probe, der Kontaktfläche und dem Kontaktwirkungsgrad der Berührungsfläche Probe/Prisma, der Eindringtiefe der infraroten Strahlung und der Anzahl der Reflexionen. Die Absorptionsintensität ist also abhängig von der wirksamen

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Weglänge durch, den Feststoff und Vielfaehreflexionsprismen vergrößern merklich, die Intensität der Absorptionsspektren, indem die Anzahl der Reflexionen vergrößert wird, wodurch empfindlichere Absorptionsmessungen durch den Detektor ermöglicht sind. ■ ' .

Milligramm oder größere Proben können mittels !Transmiss ions spektroskopie (wie erläutert) untersucht werden und können Filme bilden, welche sich über die gesamten parallelen seitlichen Flächen des Vielfachreflexionsprismas erstrecken: Die meisten organischen Verbindungen beispielsweise können in Methanol aufgelöst und auf die Flächen aufgebracht werden, an denen sie nach Terdampfung des Methanols als Festfilm haften bleiben. (Der Flächeninhalt der parallelen seitlichen Flächen eines typischen Yielfaehreflexionsprismas ist 100 χ 15 mm ). Für kleine Proben von Mikrogrammgröße macht die Transmissionsspektroskopie eine extrem ausgefeilte Technik erforderlich und für Reflexionsspektroskopie ist nicht genügend feste Substanz vorhanden, um einen extensiv dünnen Film zu bilden: Im &renzfall ist nur soviel an Probensubstanz vorhanden, um ein kleines Stück auf einer einzelnen Fläche zu bedecken, so daß nur eine einzige -Reflexion stattfindet, obwohl die Probe auf einem ITielfachreflexionsprisma sitzt«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prisma zur Verwendung in der Reflexionsspektroskopie zu schaffen, "mit welchem die effektive Weglänge eines in eine Festprobe eindringenden infraroten Strahles bedeutend erhöht wird.

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Zusammenfassung der Erfindung

Hach der Erfindung ist eine optische Einrichtung zum Gebrauch in einem Infrarotspektrofotometer zur Durchführung ■von Messungen, "bei der Licht durch Absorption gedämpft unä. totalreflektiert wird, vorgesehen, welche Einrichtung ein Prisma zur inneren Reflexion eines fokussierten infraroten Strahles umfaßt, welcher im wesentlichen senkrecht auf eine seitliche Fläche dieses Prismas einfällt, wobei die seitlichen Flächen des Prismas derart zueinander angeordnet sind, daß der Strahl aufeinanderfolgende innere Totalreflexionen erleidet und dabei innerhalb des Prismas eine Yielzafal von nicht zusammenfallenden zyklischen Bahnen besehreibt, bevor er auf eine Seitenfläche unter einem gegenüber dem kritischen Winkel kleineren Winkel auffällt und aus dem Prisma austritt; die Einrichtung umfaßt Mittel zur Fokussierung eines infraroten Strahles senkrecht zur zuerst genannten Seitenfläche und zur Lenkung an eine Stelle, an der aufgrund der gegebenen. Geometrie des Prismas die zyklischen Bahnen entstehen; die Einrichtung umfaßt fernerhin Mittel zur Fokussierung des austretenden Strahles auf den Eintrittsschlitz des Spektrofotome.ters.

Der Ausdruck "Prisma" in der vorliegenden Erfindung bedeutet einen festen, geometrisch-optischen Körper, welcher von ebenen und/oder gekrümmten seitlichen Flächen begrenzt ist.

Das Prisma kann die Gestalt eines Zylinders haben, von dem ein Segment zur Bildung einer seitlichen Konkavem Fläche; weggenommen istj der Strahl ist auf diese Fläche fo3öissierbar_v und tritt aus ihr nach Vielfachreflexio* aus

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Vorzugsweise hat das Prisma die Gestalt eines Zylinders, von dem ein weiteres Segment zur Bildung einer weiteren seit- , liehen konkaven Fläche weggenommen ist; die erste und die zweite konkave Fläche liegen sich im wesentlichen diametral gegenüber; der Strahl ist so fokussierbar, daß er durch die erste Fläche eintritt und durch die zweite Fläche austritt.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Prisma hexagonal ausgebildet sein, deren seitliche Flächen so zueinander angeordnet sind, dafl die inneren Reflexionswinkel 45° betragen. Das hexagonale Prisma kann ein Paar paralleler Seiten aufweisen, die mit den Ebenen senkrecht zum Seitenpaar eines gedachten Quadrats zusammenfallen und ein weiteres Paar paralleler Flächen aufweisen, deren Abstand geringer ist als der des anderen Seitenpaares des gedachten Quadrates; zwei weitere Flächen sind 3^eweils im wesentlichen unter 45° zu einer gemeinsamen Fläche des einen Flächenpaares und um im wesentlichen 45° zu jeder Seite des anderen Flächenpaares angeordnet; die Fokussiermittel sind so angeordnet, daß ein Strahl auf die zwei weiteren Flächen auftrifft bzw. austritt. In einer alternativen Ausführunt'sform können die seitlichen Flächen des hexagonalen Prismas so zueinander angeordnet sein, daß innere Reflexionswinkel von 30° und 60° gebildet werden. Für diese alternative Ausführungsform kann das hexagonale Prisma ein Paar von parallelen Flächen aufweisen, welche in gleichen Ebenen senkrecht zu den kürzeren Seiten eines gedachten E.echtecks liegen, dessen benachbarte Seitenlängen ein Verhältnis von sin 30 : sin 60 aufweisen; das andere Paar paralleler Seiten dieses hexagonalen Prismas liegt näher beieinander als das

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Paar der längeren Seiten des gedachten Rechtecks; zwei weitere Flächen des. hexagonal en Prismas sind Jeweils im Winkel.von etwa 60° zu einer gemeinsamen Fläche des anderen Flächenpaares und um ungefähr 30° zu jeder Fläche des einen Flächenpaares geneigt; die Fokussierraittel sind so angeordnet, daß sie einen Strahl auf den einen dieser beiden weiteren Flächen lenken, derart, daß er aus der anderen weiteren Fläche austritt.

Bei einer weiteren Ausbildungsform kann das Prisma die Gestalt eines Zylinders aufweisen, von dem ein erstes und ein zweites Segment zur Bildung einer ersten und zweiten seitlichen ebenen Fläche weggenommen ist; der Strahl ist so fokuEsierbar, daß er durch die erste Fläche eintritt und durch die zweite Fläche austritt. Die erste und zweite Fläche sind so zueinander angeordnet, daß innere Reflexionswinkel von < ;0° entstehen. Falls die Vergrößerung der Reflexionsfläche gewünscht wird, kann die erste Fläche konkav sein.

Die Auswahl des Prismenmaterials für Absorptions-Total—. reflexions-Messungen von festen Stoffen, beispielsweise organischen Verbindungen, schreibt den Bereich der Einfallswinkel vor, ./eiche benutzt werien können; Der Einfallswinkel muß immer größer sein als im Hinblick auf kritische Reflexion erforderlich, aber andererseits nicht so groß, daß ein Spektrum geringer Intensität zustande kommt (siehe unten). Zur Untersuchung von Proben mit Brechungsindizes, die einen

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weiten Bereich einnehmen, und zur Erzeugung von Spektren maximaler Intensität werden-Prismen mit inneren Reflexionswinkeln benötigt, die 30°, 45° und 60° angenähert sind und aus verschiedenen optischen Materialien, beispielsweise aus Germanium, Thalliumbromidiodit (KRS-5) oder Thalliumchloridiodit (KRS-6) bestehen.

Messungen der angegebenen Art werden im Folgenden mit ATR-Messungen bezeichneb und für diese Messungen eingesetzte Prismen mit ATR-Prismen.

Der einfallende Strahl sollte vorzugsweise senkrecht auf der Eintrittsfläche des* ATR-Prismas gerichtet werden, da hierbei Brechung und Dispersion des fokussierten Strahls weitgehend vermieden werden: In der Praxis kann eine Abweichung von der senkrechten um wenige Grade ( < 5°) toleriert werden; vernachlässigbar kleine Dispersionen treten, bei Abweichungen bis zu 2° bis 3° auf.

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Figurenaufstellung;

Die Erfindung v/ird iiimmehr anhand der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigen

Fig. 1 ein optisches öchaubild für die zyklischen Bahnen, welche durch Reflexion eines infraiOten Strahles erzeugt werden, der in ein polygonales Prisma einfällt, wobei unter den inneren Auftreffwinkeln von 45 Totalreflexion auftritt;

Fig. 2 ein ATR-Systeni in schematischer Darstellung, welches ein polygonales Prisma mit inneren Auftreffwinkeln von 45° aufweist, unter denen Totalreflexion auftritt;

Fig. ~j> ein optisches Schaubild für zyklische Bahnen, die durch Reflexion eines infraroten Strahles erzeugt werden, der in ein polygonales Prisma unter inneren Auftreffwinkeln von" 30 und 60° einfällt, bei welchen Totalreflexion auftritt;

Fig. 4a und 4b optische Schaubilder für zyklische Bahnen, die von einem in einen Zylinder einfallenden Strahl er- :" zeugt werden, der eine konkave Fläche im Hinblick auf innere Reflexionswinkel von <. 45° und ^ 45° aufweist, bei denen Totalreflexion auftritt;

Fig. 5 ein optisches Schaubild, welches die durch die Reflexion eines infraroten Strahles erzeugten optischen Bahnen zeigt, der in einen Zylinder mit konkaver Seite im Hinblick auf einen inneren Reflexionswinkel von ^ 45 einfällt, wobei Totalreflexion stattfindet;

l?ig. 6 ein ATR-System in schematischer Ansicht, welches den in Fig. 5 gezeigten Zylinder umfaßt;

Fig. ? zyklische Bahnen in schematischer Darstellung, welche durch Reflexion eines infraroten Strahles erzeugt Vf er den, der in einen Zylinder mit konkaven Eintritts- und Austrittsfläciien im Hinblick auf innere Reflexions*- winkel von ^ 45° einfällt und Totalreflexion erleidet j

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Pig. 8 ein ATR-System in schematischer Darstellung, welches den. in Fig. 7 gezeigten Zylinder umfaßt;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein ATR-System mit dem Zylinder nach Fig. 7»

Fig. 10 eine Seitenansicht des in Fig. 9 Gezeigten ATR-Systems;

Fig. 11 zyklische Bahnen in schematischer Darstellung, welche durch Reflexion eines infraroten Strahles erzeugt werden, der in einen Zylinder mit ebenen Ein- und Austrittsflächen im Hinblick auf innere Reflexionswinkel von < 30° einfällt und Totalreflexion erleidet;

Fig. 12 eine skizzenmäßige Darstellung der Konstruktion des in Fig. 11 'gezeigten Zylinders;

Fig. 13 zyklische Bahnen in schematischer Darstellung, welche durch Reflexion eines infraroten Strahles erzeugt werden, der in ein polygonales Prisma mit einer geneigten Reflexionsfläche einfällt;

Fig. 14 eine Optische Darstellung einer inneren Totalreflexion · an einem Mikrofilm, der an der Reflexionsfläche anhaftet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführunnsformen der Erfindung

Fig. 1 r.eigt die inneren "yklischen Bahnen eines Strahles 1, welcher ir. ein liexar-onaler Pr ic in a A3CDLT eintri", welches von einen Rechteck RiIIE ?·1ε Grundfläche abgeleitet int, dessen eine Seite (GH, FE) \m ein Peirrener.t ό kleiner als die angrenzende Seite (FG, EH) ist. Die als Linien erscheinenden seitlichen Flächen AF, CD des hexagonalen Prisnas stellen die Basis von gleichschenkligen Dreiecken GAB und HGD dar. Der Brennpunkt; des Strahles 1 liegt auf der Fläche AB, und die Achse des Strahles 1 steht senkrecht auf dieser Fläche. Der Strahl 1 wird an der Innenseite der Oberfläche ABGDEF total reflektiert, wobei, beginnend mit der Fläche BC, aufeinanderfolgende Reflexionen an den Reflexionsflächen DE, EF, FA und BC zu aufeinanderfol-

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genden zyklischen Bahnen führen, deren Einfallwinkel an reflektierenden Fläche 4-5° beträgt. Das Differential S führt zu einer Verschiebung von 2 O zwischen angrenzenden Reflexionsstellen an den reflektierenden Flächen. Für die auftretende innere Totalreflexion ist es wesentlich, daß der !Strahl 1 an der Fläche AB in einer Entfernung kleiner-^~2 q von B eintritt, anderenfalls der Strahl an den Flächen ED und EF so reflektiert wird, daß er aus dem Prisma senkrecht zu AB austritt. Der zyklisch reflektierte Strahl wandert progressiv um Inkremente 2 ^ entlang der Fläche BC, bis er die Fläche DO bei Q trifft. Der Strahl steht senkrecht zur Fläche DC und tritt durch diese ohne Brechung aus.

Die Anzahl der zyklischen Bahnen wird von der Länge der Seite BC und dem Wert von £ bestimmt: Je kleiner der Wert von ist, umso größer ist die Anzahl der Reflexionen. Zur ATR-Messung von mikrogroßen Proben sollte 5 klein sein.

Um ein Zahlenbeispiel anzuführen, kann das in der Zeichnung dargestellte Rechteck FGHE Seiten von 10 mm und 9»5 aufweisen, d.h. ο hat einen Wert von 0,5

Fig. 2 zeigt die Proben- und Referenzstrahlen 1 und 2, die von einer in einem Spektrofotometer gelegenen infraroten Lichtquelle ausgehen. Der Dämpfung aufweisende, total reflektier^ende Apparat besteht aus Spiegeln IiL und Mp, einem hexagonalen Prisma 5 sowie Spiepein Ii₇ und I⁷L und umfaßt den Probenstrahl; die Spiegel IL· und H- fokussieren den Strahl auf die Fläche AB des Prismas 5. Der aus der Fläche CD austretende Strahl wird von den Spiegeln M-,- und H^ so fokussiert, daß er mit dem konvergierenden Strahlengang des nichtbetroffenen Vergleichsstrahles koinzidiert.

Fig. 3 zeigt die inneren zyklischen Bahnen, die von einem in ein hexagonales Prisma MNFQRS eintretenden Strahl 1 erzeugt werden, welches von einem Rechteck LOQR als Grundfläche abge-

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SAO

leiteb ist. Die Winkel OPlT und LSM sind Jeweils 30°, wobei der eintretende Strahl 1 senkrecht zur Fläche PF und der austretende Strahl senkrecht zur Fläche SM steht. Die Dreiecke OPN und LSM sind kongruent. Der Strahl 1 fällt in einem Winkel von 30° auf die Prismenflächen PQ und RS und im Winkel von 60° auf die Flächen QR und MN auf. Das Rechbeck LOTU weist Seiten im Verhältnis sin 30 : sin 60 auf, so daß in einem derartigen Prisma der Strahl,jeweils um 30° und 60 reflektiert, eine koinzidente zyklische Bahn im Rechteck beschreiben würde. Die in gestrichelten Linien gezeigte Bahn 6 deutet dies an, und der gleiche Hinweis wird durch die Bahn 5 (gestrichelt ge zeichneb) im entsprechenden Quadrat IG-JK der Fig. 1 angedeutet. Wenn die Seiten OT und LU um ein Dekrement oC (QT, RU) gekürzt werden, wird eine Verschiebung von 2oC zwischen aufeinanderfolgenden Reflexionen entlang den Flächen PQ und SR erhalten. Für den zyklisch reflektierten und aus dem Prisma senkrecht zur Fläche SM austretenden Strahl ist es wichtig, in die Fläche PF in einem Abstand kleiner als 1,732OC (sin 60 2OC ) von P einzutreten. Die Anzahl der zyklischen Bahnen wird von der Länge der Seite RS und dem Wert vonOC bestimmt: Wie zuvor, je kleiner der Wert vonOCist, umso größer ist die Anzahl der Reflexionen; für ATR-Messungen von mikrogroßen Proben sollte oC klein sein.

Um ein Zahlenbeispiel anzugeben, kann das in der Zeichnung dargestellte Rechteck LOTU eine kurze Seite LU, OT von 10 mm aufweisen; die Werte von LR, OQ sind 9>4- mm, wenn oC einen Wert von 0,6 mm hat. In Anbetracht der genannten Werte der Prismen nach Fig. 1 und 3 können die senkrecht zur Zeichenebene liegenden Seiten beispielsweise Längen von 20 mm aufweisen.

Die Fig. 4a und 4b zeigen Prismen in der Form von Zylinder 4 mib konkaven Flächen 5» <üe in der Zeichnung als Bögen VX erscheinen. Eine Linie WA bildet mit einem Radiusstrahl OA einen Winkel 0 von 45° und steht senkrecht auf dem Bogen VX (bnw. auf dessen Tangente im Punkt W).

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Ein bei Z¹ in der Richtung Z¹A eintretender Strahl1(Fig. 4a) wird innen "bei A reflektiert, wobei der bei A rebildete Einfallswinkel O¹ < 45 ist und einen solchen Wert hat, daß der Strahlen-Schnittpiinkt E' innerhalb des Prismas liegt und der reflektierte Strahl G¹D¹ , bedingt durch die G-eometrie der zyklischen Bahn Z¹AB¹G¹D¹ den Bogen IK nicht schneidet.

Der Strahl 1 trifft beim Punkt A in einem solchen Einfallswinkel auf, daß eine Vielzahl von nich.'-riusamiaenfallenden zyklischen Bahnen (o. Fir;. I und 7) erseurt werden.

Fig. 4b zeigt eine Sylinder/Winkelkombination, bei der keine zyklischen Bahnen erzeugt werden. Der beim Punkt Z" in. Sichtung Z"A eintretende Strahl 1 wird im Inneren beim Punkt A reflektiert, wobei der Einfallswinkel Q-" > 45° ist. Die Geometrie der durch Reflexion- bei B" und G" erzeugten Bahn ist derart, daß der Sbx'ahleii-Soiniittpunkt E" außerhalb des Zylinders liegt, d.h. daß die Verlängerung von G"D" den einfallenden Strahl 1 außerhalb des Zylinders schneidet. Der Strahl 1 tritu entweder aus dem Zylinder an der Fläche 5 aus, wenn der Strahl C"D" den Bogen VX in einem Winkel schneidet, der kleiner als der kritische Winkel ist, oder alternativ, wenn der Auftreffwinkel den kritischen Winkel übersteigt, wird die Regelmäßigkeit des Reflexionsmusters durch innere Reflexion an der Fläche ρ zerstört.

Die Fig. 5 zeigt eine Mehrzahl zyklischer Bahnen für den Q'-Wert der Fig. 4a: Die Reflexionspunkte A¹, B¹, C¹ und D¹ schreiten im Uhrzeigersinn vor. Der Abstand β zwischen benachbarten Re flexionspunkten beträgt:

wobei d der Durchmesser des Zylinders und ψ = 45-Θ¹ ist. Der bei Jedem Zyklus fortschreitende Winkelabstand,, d.h. der Winkel, unter dem die Strecke β vom Mittelpunkt O aus gesehen wird, beträgt 4 χ 2f . Die fortschreitenden Reflexionspunkte C zeigen, daß VX, welche die Oberfläche 5 begrenzt, ein Bogen sein muß und keine Sehne sein kann. Im übrigen muß dem zyklischen und

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am Umfang fortsclireitenden Strahl eine im wesentlichen senkrechte Fläche dargeboten werden, damit er mit möglichst kleiner Brechung aus dem Zylinder austreten kann. Eine derartige Flaehe wird vom Bogen VX dargeboten: Es kann gezeigt werden, daß nach vier Zyklen der in der Richtung B¹G¹ fortschreitende Straiii während des fünften Zyklus den Bogen VX beim Punkt Y¹ trifft, und war im großen und ganzen senkrecht zur Tangente im Punkt Y', so daß der Strahl aus dem Zylinder im wesentlichen ohne Brechung austritt. Durch die Auswahl von Zylindern, welche den Bögen YV" oder XV¹ entsprechende Ein- und Austrittsflächen haben, kann die Anzahl der Zyklen bestimmt werden. Um ein Sahlenbeispiel zu geben, kann der Zylinder nach Fig. 5 oder Fig. 7 einen Durchmesser von 10 mm und eine Ausdehnung von 20 nun in der Richtung der Zylinderachse aufweisen.

Fig. 6 zeigt ein Spiegelsystem, welches Spiegel FL und Mp zur Fokussierung eines infraroten Strahles am Punkt Z¹ und einen Spiegel M₃. zur Fokussierung des austretenden Strahles am Eintrittsschlitz eines Spektrofotometers aufweist.

Fig. 7 zeigt eine Mehrzahl von zyklischen Bahnen für den O'-Wert nach Fig. 4(a), der Zylinder hat aber zvei diametral entgegengesetzte, konkave Flächen 5 und G anstelle einer einzelnen Fläche entsprechend dem Zylinder nach Fig. 5· Dor Strahl 1 tritt beim Punkt Z¹ der Fläche 5 ein und tritt bein Punkt Y¹ der Fläche 6 aus.

Fig. 8 zeigt ein Spiegelsystem, welches Spiegel M^ und M^ zur Fokussierung eines infraroten Strahles beim Punkt Z¹ der Fläche 5 und Spiegel M-, und ,M^, zur Fokussierung des bei Y¹ aus der Fläche 6 austretenden Strahles ar. Spektrometerschlitz aufweist.

Die Fig..-9 und 10 zeigen einen Reflexions zylinder 10, der auf einem Tisch 11.montiert ist und um die Achse 17 einer Trägerwelle 12 drehbar gelagert ist. Die Welle 12 ist in einen

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Schlitz 13 geführt, welcher in einer Plattform 14 eingearbeitet ist. Die Plattform 14 selbst kann um eine Achse 15 gedreht und seitlich auf GIe it führungen 18 verschoben werden. Die ' Spiegel rL, M₂, M, und M. können zu Fokussierzwecken verschwenkt werden, und die Spiegel iL , M₂ und M^ können zum gleichen Zweck' entlang dem Schlitz 16 verschoben werden. Um das optische System auszurichten, wird der Zylinder 10 vom Tisch 11 abgenommen, und ein Strahl von einer Infrarotquelle wird auf einen Punkt in der Nähe der Achse 17 fokussiert. Die Winkel der Spiegel M,, und M₂, die Lage von M₂ im Schlitz 16 und die Lage des Tisches 11 und der Plattform 14 werden derart eingestellt, daß der Strahl in der Nähe der Achse 17 fokussiert wird; der Schlitz 13 erstreckt sich in Richtung der Achse des vom Spiegel Mp herkommenden Strahles (d.h. QA, A fallen mit der Achse 17 zusammen). Der Tisch und die Plattform können zu Ausrichtezwecken eine Markierung tragen, und der Zylinder 10 kann mit der Linie BA (s. Fig. 7, wobei ¥ mit X zusammenfällt) markiert sein. Der Zylinder 10 wird so aufgesetzt, daß der Punkt A mit der Achse 17 und die Linie BA^mit der Achse OJl zusammenfällt. Der Tisch 11 wird den Schlitz/entlang gefahren, bis der Strahl auf der Zylindereintrittsfläche W fokussiert ist. Der Tisch kann schrittweise gedreht werden, bis ein Reflexionspunkt D¹ in der Nähe von X (oder W) beobachtet werden kann, wodurch angezeigt wird, daß der Strahl den Bogen VX nicht berührt. Ein austretender Strahl wird dann die Austrittsfläche bei T¹ verlassen, welcher einem an der Eintrittsflache bei Z¹ eintretenden Strahl entspricht. Der Winkel Θ¹ (Z¹AO, Fig. 7) ist ⁴C 4-5°. Der Spiegel Vl₇ wird so eingestellt, daß er den austretenden Strahl auffängt und ihn auf den Spiegel M^ reflektiert; der Spiegel M^ fokussiert den Strahl auf*den Schlitz eines Spektrofotometers.

Die Fig. 11 zeigt eine optische Einrichtung zur wiederholten Reflexion für Einfallswinkel <. 30°, und Fig. 12 ist eine vereinfacirüe Zeichnung zur Verdeutlichung einer für derartige Einfallswinkel angepaßten Zylinderkonstruktion. GHJ ist

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ein gleichzeitiges Dreieck, auf dessen Seite HJ eine Sehne HK senkrecht steht. OP ist parallel zu GJ. Die Sehne HK wird verlängert, bis sie den Strahl OP bei M schneidet. M wird mit G verbunden, und die Verbindungsgerade wird soweit verlängert, bis die verlängerte Strecke HJ beim Punkt N geschnitten wird. Die Sehne HK bestimmt die Eintrittsfläche und die Sehne GL die Austrittsfläche. Ein bei S¹ eintretender infraroter Strahl wird beim Punkt J (der Winkel S¹JO, /{' , ist < 30°) am Bogen GK und am Bogen HJ total reflektiert. Der aufeinanderfolgend reflektierte Strahl beschreibt nicht zusammenfallende zyklische Bahnen, wobei die Reflexionspunkte J¹, G¹' und H' in Uhrzeigerrichtung fortschreiten. Die Verschiebung /° zwischen aufeinanderfolgenden Eeflexionspunkten beträgt J =» > wobei d der Durchmesser des Zylinders ist und £f = 4-5-Λ¹ ist. Der pro Zyklus fortschreitende Winkelabstand, d.h. die von 0 aus gesehene Strecke 8 , ist 3x2j(. Die für ein a -^ 30° -Sys tem fortschreitenden Reflexionspunkte zeigen, daß GL und HK Sehnen sein können, da die Sehnen die zyklischen Strahlen für einen im großen und ganzen senkrecht zur Austrittsfläche austretenden Strahl nicht schneiden. Falls erwünscht, kann die Reflexionsfläche vergrößert werden, indem anstelle der Sehne HK ein Bogen HK¹ als Eintrittsfläche genommen und die Austrittsfläche nach GL¹ verschoben wird, aber die Zunahme der Reflexionsfläche rechtfertigt im allgemeinen nicht das Ausschneiden eines Bogens HK¹. Wie zuvor bei den Prismen nach Fig. 5 und 7₅ kann der Zylinder entsprechend den gezeigten Abmessungen beispielsweise einen Durchmesser -.von 10 mm und eine Länge von 20 mm in der Richtung der Zylinderachse aufweisen.

Die Fig. 13 zeigt die zyklischen Bahnen eines in ein hexagonales Prisma LDOTPQR eintretenden Strahles 1, welches Prisma von einem modifizierten Würfel LJKR abgeleitet ist. Die Modifikation wird dadurch erhalten, daß die Fläche RK um einen kleinen Winkel & geneigt ist, wobei der Winkel LRK 90° + & und der Winkel JKR 90° - & ist. Die Erzeugung von zyklischen Strahlengängen wird durch die geneigte Fläche bedingt, was zur Folge hat, daß der reflektierte Strahl bei Y¹ total reflektiert wird, anstatt bei Y auszutreten. Um ein Zahlenbeispiel für den

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gezeigten Würfel zu geben, Kann dieser eine Seitenabmessung von 10 mm und einen Wert von S = 2° aufweisen. Das polygonale Prisma nach Pig. 1 wird an sich bevorzugt, da der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Reflexionspunkten konstant ist, während in aer Ausiuhrungsform mit einer geneigten Fläche der Abstand ständig zunimmt.

Unter Bezugnahme auf die Fign. 7, 8, 9 und 10 wird die Probe zur absorptiometrischen Analyse an die durch die Bögen VYo und jlKo (s. Fig. 7) bezeichneten Seitenfläche gebracnt, a.h. an aie reflektierenden Flächen, nie x-rooe wird an ale ganze Fläche oder einen ±eil der einen oder beiden refleKtierenden Flächen gebracht. Wenn sie nur an einen i'eil angelegt wird, muß diese Fläche von einem oder mehreren fortschreitenden Ref lexi ons punkten A¹, B', G' und L' berührt werden. Me gleiche Feststeilung gilt oezilglicn aer Prismen nach Fign. d und 6 und. aen Prismen nach Fign. 11 und 12. in ähnlicher Weise werden Proben an die Prismen der Fign. 1,2 und 3 an die gesamte Reflexionsfläche oder Teile einer oder mehrerer Reflexionsflächen angelegt: Wenn nur ein Teil der Flächen mit der Probe bedeckt ist, dann muß dieser '±eii von Ref lexi ο ns punkten getroffen werden.

In der absorptiometrischen Analyse dünner Filme aer meisten organischen Verbindungen ist es beispielsweise üblich, die Verbindung in einem nicht reagierenden Lösungsmittel, z-.±>. mit Methanol, aufzulösen, welches schnell verdampft, und einen Film der Lösung an aas rrisma zu Dringen, wonacn das Methanol verdampit und einen dünnen, am Prisma anhaftenden festen Film hinterlässt.

Die effektive Weglänge bei infraroten ATR-Messungeη ist das Produkt aus der jüindringtiefe und. aus aer anzahl aer Reflexionen. Me Einaringtiefe variiert uirekt mit der Wellenlänge der einfallenden Strahlung und ist umgekehrt proportional zum Einfallwinkel: Wenn der winkel der einfallenden Strählung über einen kritischen Winkel hinaus wächst, nimmt die Eindringtiefe ab, d.h. die Intensität der Absorptionsbänder nimmt im Marie aer Zunahme des Abstandes vom kritischen Winkel ab. Me

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Eindringtiefe ist also eine Punktion 1,) des Brechungsindex des Prismas ( Ai Prisma) — wenn der Prismenindex zunimmt, nimmt die Eindringtiefe ab.—, 2.) des Brechungsindex der Probe ( m. Probe) — wenn der .örechungsindex der Probe zunimmt, nimmt auch die Eindringtiefe zu —, 5.) des Absorptionsicoeffizienten der ±robe, und 4.) der Dicke der Probe, Für praktische Zwecke sind die drei wesentlichen Paktoren die folgenden: die Wellenlänge, uer Einfallswinkel und der relative Brechungsindex / > der Zusammenhang des relativen Brecnungsindex und des Einfallwinkels werden unten erläutert, und zwar unter spezieller Bezugnahme auf die ATR-Messung dicker Filme.

Der kritische Winkel (9*) steht mit den Brechungsindizes (/U Probe, ai Prisma) durch das Snellius'sche Gesetz der kritischen Reflexion in Beziehung: sin φ =

/ff

Der feststehende kritische Winkel eines bestimmten Prismenmaterials setzt demnach eine Grenze für den Probenindex (für Messungen dicker Pilme), weil Proben mit den Grenzwert übersteigenden inaizes zur Brechung des infraroten Strahles anstelle der Totalreflexion führen. Darüber ninaus tritt spektrale Distorsion auf, wenn der EinfallswinKel sich dem kritischen Winkel nähert, und bezüglich dieser Erscheinung muß im zulässigen Probenindex ein Spielraum gelassen werden. Zusätzlich änaert sich der Brechungsindex im Bereich eines Absorptionsbandes rasch; demgemäß wird in der Praxis ein maximaler ProDenindex von ü,£ über aem Kritischen Indexwert gewählt.

Die folgende Tabelle zeiet die maximalen und die kritischen Werte des Probenindex für Dickfilm-Messungen für Kristalle aus KKS-p (Taixiumbromid-Jodide), Germanium und Silberchloria jeweils bei 3 Ainseiwerxen.

KRS-5 50° 45° 60° Kritischer Index 1,25 1,7 2,0 Maximaler Index 1,05 1,5 1,8

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Germanium .

Kritischer Index 2,0 2,8 3,5 Maximaler Index " 1,8 2,6 3,3

Silberchlorid 30° 45° 60°

Kritischer Index 1,0 1,4 1,7 Maximaler Index 0,8 1,2 1,5

Bei der Untersucnung von organischen Verbindungen, welche Indizes von ungefähr 1,5 aufweisen, ist KRS-5 mit einem einfallenden Strahl von 45° am besten geeignet, ein 60°- Winkel wird für Proben mit höherem Index oder für geringere Eindringtiefe benötigt, während ein Winkel von 30° von geringem Wert ist; Germanium mit Einfallwinkeln von 30 und 45° ist geeignet, 60°-3trahlen führen zu einer minimalen Eindringtiefe für organische Proben mit einem mittleren Brechungsindex^ für Silberchlorid ist der einzig brauchbare Winkel 60°, bei dem die Eindringtiefe mit der von KRS-5 bei .45° vergleichbar ist. Insbesondere Germanium ist ein Prismenmaterial, welches für eine Vielzahl von Reflexionstechniken gut brauenbar ist, wobei Sperren von geringer intensität erhalten werden, wenn es mit Einfachreilexions-Prismen verwendet wird.

Das Verhältnis zwischen den Brechungsindizes geeigneter Prismenmateriaiien una dem Bereich aer ürechungsindizles organischer Verbindungen wird in der folgenden Tabelle dargestellt, welcne die Winkel der kritischen Reflexion für Infrarotstrahlung zeigt.

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Winkel für-die kritische Reflexion

Prisma	Material	Brechungs index	Kritischer Winkel	1,4	■1,5	1,6
OaF2 NaCl AgCl KRS-6 (Thallium-Chlorid- Jodid) KRS-5 (Thallium-Bromid- Jodid) Ge	1,43 1,52 2,0 2,19 2,38 4,02	Brechungsindex der Probe	67 45 40 36 20	49 43 39 22	53 47 42 24
1,3
66 60 40 36 33 19

Die" folgende Tabelle zeigt, daß die kritischen Winkel übersteigende Winkel zur Erzeugung von Spektren benötigt werden, die von Distorsionserscheinungen bei der Brechung frei sind. Nur annehmbare oder schlechte Spektren werden erüalten, wenn der Einfallswinkel sich dem kritischen Kinkel bei jjicjd:ilmmessungen nähert. Gute Spektren sind solche, die Keine Abweichung von iransBiißsionss-peiLtren zeigen, .annehmbare Spektren sind solche, welche nur bei größeren Weilenlängen Distorsion zeigen, und schlechte Spektren sind solche, welche generell Bistorsion zeigen.

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Qualität aer Al¹H-Speictren mit verschiedenen Prismen

Brechungs index der Probe	Einfallende Winkel	KRS-6	"AgCl	annehmbare Spektren	. AgCl	schlechte Spektren	AgCl
1,3-1,4 . 1,5 1,6	gute Spe&tren	50-65 50-65 50-65	60-65 60-65 65	KRS-6	50-55 50-55 60	KRS-6	40-45 40-45 40-45
KRS-5	45 45 45	40 40 40
40-65 40-65 40-65

Wenn aer Brechungsindex des Prismenmaterials sich dem der Probe nähert, werden die Spektren intensiver (farbiger), d.h. die Absorption der Bänder im Spektrum wird größer. In der Praxis können die intensivsten Spektren, die für einen Bereich von Brechungsindizes der Proben erhalten werden, können, mit AgCl-Prismen erzielt weraen, obwonl AgCi einen Kleineren zulässigen Einfaliswinkelbereich hat als KRS-5 oder KRS-6 und ausserhalb des zulässigen Bereiches stärkere Distorsion zeigt.

Die Fig. 14 zeigt eine einzelne Reflexion an einem Mikrofilm 20, der an einer Reflexionsfläche eines Prismas 21 anhaftet. Wenn, wie gezeigt, die Dicke aer irooe kleiner als die Eindringtiefe des Strahles ist, wird der kritische Winkel nicht durch den Ausdruck p/^us = /^- bestimmt, wobei /is der

/¹

Λ.

Brechungsindex der Probe und up der Brechungsindex des Prismas ist, sondern aurch p/^a, dem Brechungsindex des Prismas gegenüber Luft (ä). Für innere Totalreflexion an Mikrofilmen braucht daher der Brechungsindex der Pr.ooe nicht kleiner zu sein als der des Prismas, so daß der Bereich von

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Peststoffen, die mit einem einzelnen Prisma untersucht werden können, ausgedehnt ist. Darüber hinaus werden Spektren nicht verzerrt, wenn Messungen in der. Nähe des kritischen "Winkels durchgeführt werden, und aie Absorption ist bei größeren Wellenlängen nicht relativ stärker? zwei der hauptsächlichen Nachteile van ATR-Messungen von dicken Filmen werden also vermieden. Die inneren Reflexionsspektren von dünnen Filmen sind daher üüer einen großen Bereich von Einfallswinkeln den Transmissionsspektren weithin ähnlich.

Bei ATR-Messungen wird daher die optimale Eindringtiefe für Dickfilmmessungen durch das Verhältnis des Einfallwinkels zum relativen Brechungsindex bestimmt, wie oben ausgeführt? die effektive Weglänge ist aas Produkt der optimalen Eindringtiefe und eier Anzahl der Reflexionen.

Bei der Messung von dünnen Filmen ist die effektive Weglänge das Produkt der zweifachen Filmdicke =— der i-indringtiefe bei jeder Eeflexion — und der Anzahl der Reflexionen. Die Anzahl der mit bekannten Vieliachreflexionsprismen durchgeführten Reflexionen Kann sowohl bei Dickwie auch Dünnfilmmessungen multipliziert werden, und die Dichte der Reflexionen wiru durch den Gebrauch eines Prismas nach uer erfindungsgemäüen Vorrichtung bedeutend vergrößert,, bei der aie optischen Reflexionen uazu benutzt werden, einen ütrahl zu veranlassen, innernaib les zyklische Bahnen au beschreiben, wobei die (resL^lx des Prismas so gewähxt ist, dali nichtzusammenfaliervie Reflexionen cus^inde kommen.

uie Xirfinannp· betrifft auch Abänderungen aer im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht slc^v vor. allem auch auf sämtliche i-rfindungsmerkmale, die im einzelnen — oier in Kombination— in der g°sairten ^eschreibune: uni Zeichnung -offer.b°rt s^nä.

Patentansprüche.- ..' , ;-_ri.. _,

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Claims (9)

69 099 Zw/Sehm ■ - 24- - Patentansprüche

1. Optische Einrichtung zum Gebrauch in einem Infraro„tspektrofotometer zur Durchführung von (ATR-)Messungen, bei der Licht durch AbsorptiOT/unf totalreflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Prisma (3,4, 10, IMNPQR) zur inneren Reflexion eines fokussierten infraroten Strahles (1)' umfaßt, welcher im wesentlichen senkrecht auf eine seitliche Fläche (AB, VX, 5, HK, MN) dieses Prismas einfällt, daß die , seitlichen Flächen des Prismas derart zueinander angeordnet sind, daß der fatrahl (1) aufeinanderfolgende innere Totalreflexionen erleidet und dabei innerhalb des Prismas eine Vielzahl von nicht zusammenfallenden zyklischen Bahnen (Fig. 1_f 3$ 5, 7, 11, 13) beschreibt, bevor er auf eine Seitenfläche (CD, KS,VX, VoXo, GL, PQ) unter einem gegenüber dem kritischen Winkel kleineren Winkel auffällt und aus dem Prisma austritt, daß eine Einrichtung (N-,, M₂) zur Fokussierung eines infraroten dtrahles (1) vorgesehen ist, welche den Strahl (1) senkrecht zur zuerst genannten Seitenfläche (AB, VX, 5, HK, MN) ausrichtet una an eine Stelle lenkt, an der aufgrund der gegebenen Geometrie des Prismas die zyklischen Bahnen entstehen, und daß eine Einrichtung (I'I-z, I-L) zur Fokussierung des austretenden Strahles auf den Eintrittsschlitz des Spektrofotonetörs vorgesehen ist.

2. Optische einrichtung' nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, da3 das Prisma die Gestalt eines Zylinders (4) hat, von dem ein-"Segm-nt zur Bildung einer (ersten) seitlichen, konkaven 3'läche (5) weggenommen ist, und daß der Strahl (1) se fokussierbar ist, dai er an dieser Seite (5) eintritt und nach Vielfachreflexion austritt (Fig. 4,5,6).

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3. Optische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Zylinder (4) zur Bildung einer (zweiten) konkaven Fläche (6) ein weiteres Segment weggenommen ist, daß die erste und die zweite konkave Fläche im wesentlichen sich diametral gegenüberstehen, und daß der Strahl (1) so fokussierbar ist, daß er an der ersten Fläche (5) eintritt und an der zweiten Fläche (6) austritt (Fig. 7, 8, 9,. 10).

4e Optische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (3) hexagonal ist, und daß die Seitenflächen des Prismas derart zueinander angeordnet sind, daß die inneren Reflexionsv/inkel 45° betragen (Fig. 1, 2).

5 ο Optische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hexagonale Prisma (3) ein Paar paralleler Flächen (BO,EF), die mit dem einen Seitenpaar (GJ, FK) eines über einem gedachten Quadrat (FG-JK) errichteten Prismas zusammenfallen, und ein weiteres Paar paralleler Flächen (AF, DB) aufweist, die gegenüber dem Seitenpaar (FG, KJ) des gedachten Quadrates näher zueinander angeordnet sind, daß zwei weitere Flächen (AB, GD) vorgesehen sind, die jeweils im Winkel von ungefähr 45° zu einer gemeinsamen Fläche (BG) des einen Paares der Flächen und um ungefähr 45° zum anderen Paar der Flächen (AF, DE) angeordnet sind, und daß die Fokussiereinrichtung (M₁, M₂) so angeordnet ist, daß ein Strahl auf die eine dieser Flächen (AB) fokussiert bzw. aus der anderen Fläche (GD) austritt.

6. Optische Einrichtung-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechungsprisma hexagonal ausgebildet ist, und daß die Seitenflächen des Prismas so angeordnet sind, daß die inneren Reflexionswinkel 30° und 60° betragen (Fig. 3).

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— 2ο —

7". Optische Einrichtung nach Anspruch-6, dadurch gekennzeichnet, daß das hexagonale Prisma ein Paar paralleler Flächen (PQ, RS) aufweist, die mit dem kürzeren Seitenpaar (OT, LU) eines über einem gedachten Rechteck errichteten Prismas zusammenfallen, dessen benachbarte Seiten (OT, TU) Längen aufweisen, die im großen und ganzen im Verhältnis sin 30 : sin 60 stehen, daß das Prisma ein weiteres Paar paralleler Flächen (Mil, QR) aufweist, die näher zueinander angeordnet sind als das längere Seitenpaar (LO, TU) des "gedachten Hechtecks, daß zwei weiteie Flächen (ITP, MS) vorgesehen sind, die jeweils im wesentlichen in einem Winkel von 60° zu einer gemeinsamen Seite (MN) des anderen Seitenpaares und im wesentlichen 50° zum ersten Seitenpaar (PQ, RS) angeordnet sind, und daß die Fokussiereinrichtungen (M.., Mp) so angeordnet sind, daß sie einen Strahl auf die erste weitere Seite (I\iP) so fokussieren, daß der Strahl aus der zweiten-weiteren Seite "(MS) austritt.

8. Optische Einrichtung nach Anspruch 1, dacurch gekennzeichnet, 'daß das Brechungsprisma die Gestalt eines Zylinders (Fig. 11) hat, von dem ein erstes und zweites Segment zur Bildung einer ersten und zweiten ebenen Fläche (HK,GL) abgeschnitten sind, daß der Strahl so foku^cisierbar ist, dab er auf der ersten Fläche (EK) eintritt und durch die zweite Fläche (LG) austritt, unä daß die erste und zweite Fläche (KK, GL) relativ zueinander so angeordnet sind, daß innere Reflexionswinkel < 30 gebildet werden.

9. Optische Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste seitliche Fläche (KK') konkav ist.

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