DE2754444C2 - Spektrometer - Google Patents
SpektrometerInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/06—Scanning arrangements arrangements for order-selection
Description
b) der Taktgenerator (10) zur Ansteuerung der einzelnen Speicherplätze mit dem Speicher
verbunden ist,
c) Einrichtungen zur Verstellung des Schrittmotors (30) entsprechend dem Inhalt des jeweils
angesteuerten Speicherplatzes vorgesehen sind,
d) der Taktgenerator (10) zur Steuerung des Abszissenvorschubs mit dem Registriergerät
(40) verbunden ist
Die Erfindung betrifft ein Spektrometer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Durch die Verdrehung d-is Disp",rsionselements in
einem Spektrometer erfolg* eine Abtastung des Spektrums. Als Eingangsgröße kann :abei die Wellenlänge
oder auch die Wellenzahl vorgegeben werden. In Abhängigkeit von der jeweils vorgegebenen Wellenlänge
oder Wellenzahl wird das Dispersionselement um einen solchen Winkel verdreht, daß die der vorgegebenen
Wellenlänge oder Wellenzahl entsprechende Strahlung auf den Austrittsspalt des Spektrums füllt.
Üblicherweise wird ein Registrierstreifen eines Schreibers in linearer Abhängigkeit von der Wellenlänge oder
Wellenzahl in einer Abszissenrichtung vorbewegt und in einer Ordinatenrichtung die zugehörige Absorption
oder Transmission aufgezeichnet
Zwischen der Eingangsgröße und dem dieser zugeordneten Drehwinkel des Dispersionselements
besteht im allgemeinen ein nichtlinearer Zusammenhang. Bei Verwendung eines Gitters als Dispersionselement
wird dieser nichtlineare Zusammenhang durch eine Winkelfunktion dargestellt. Wenn als Eingangsgröße
die Wellenlänge dient, dann ist der Sinus des Drehwinkels dieser Eingangsgröße proportional. Dient
als Eingangsgröße die Wellenzahl, dann besteht eine Proportionalität zwischen Eingangsgröße und Kehrwert
des Sinus des Drehwinkels.
Bei bekannten Geräten wird der nichtlinare Zusammenhang
durch Hebelgetriebe hergestellt, deren Eingangsbewegung linear von der Eingangsgröße abhängt
und die als Ausgangsbewegung einen nach der gewünschten Funktion von der Eingangsgröße abhängigen
Drehwinkel liefern. Ein Beispiel einer solchen mechanischen Konstruktion zeigt die DE-AS 11 59 663.
Wird als Dispersionselement ein Dispersionsprisma benutzt, dann ergibt sich als Zusammenhang zwischen
Eingangsgröße und Drehwinkel eine empirisch ermittelte Funktion, die sich gar nicht in analytischer Form
darstellen läßt. Es ist dann erforderlich, die Funktion in Form einer Steuerkurvenscheibe zu speichern, die von
einem Fühlerbebel abgetastet wird.
Alle diese mechanischen Getriebe erfordern hohe Präzision und genaue Justage und sind daher in der
Herstellung sehr aufwendig. Es bietet außerdem Schwierigkeiten, ein Spektrometer so auszubilden, daß
das Spektrum wahlweise in Abhängigkeit von der linear veränderlichen Wellenlänge oder in Abhängigkeit von
der linear veränderlichen Wellenzahl als Eingangsgröße
ίο abgetastet werden kann.
Es ist bekannt, als Stellmotor für das Dispersionselement
einen Schrittmotor zu verwenden. Dieser Schrittmotor wird jedoch nach Maßgabe der Wellenlänge oder
Wellenzahl ansgesteuert, so daß auch dort ein mechanisches Funktionsgetriebe zwischen Schrittmotor
und Dispersionselement vorgesehen werden muß (DE-OS 25 13 225).
Durch die US-PS 39 76 378 ist ein Spektrometer bekannt, bei welchem der Schreiber und der Mechanismus
zum Verdrehen eines Prismas durch je einen Schrittmotor angetrieben werden. Die Fortschaltimpuise
für die beiden Schrittmotore werden durch einen gemeinsamen Taktgenerator erzeugt, wobei durch
Frequenzteiler unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Schrittmotore, die aber in wohldefiniertem
Verhältnis zueinander stehen, erhalten werden. Der Mechanismus zum Verdrehen des Prismas enthält eine
Kurvenscheibe, weiche in üblicher Weise den linear mit der gewünschten Wellenlänge veränderlichen Drehwinkel
des Schrittmotors in die nichtlinear von der Wellenlänge abhängige Drehbewegung des Prismas
umsetzt.
Es ist weiterhin ein computergesteuertes Spektrometer mit einem verdrehbaren Dispersionselement, einem
Schrittmotor zur Veränderung der Winkelstellung des Dispersionselements, einem Programmgeber zur Steuerung
des Schrittmotors, einem Taktgenerator und einem Registriergerät bekannt (Applied Spectroscopy, Bd. 28,
Nr. 1 [1974], 45-51).
■to Bei diesem bekannten Spektrometer wird das
Spektrum schrittweise in gleichen Schritten von 1 cm-' in einem vorgegebenen Wellenzahlbereich abgetastet.
Der Programmgeber steuert diesen Vorgang mit Einstellung des Monochromators auf die Anfangswellenlänge,
Bestimmung der Grundlinie sowie dann bei jedem Schritt Einregulierung der Multiplierspannung
und Messung. Nach einer Messung erfolgt eine Prüfung, ob die Endwellenlängo eines abzutastenden Wellenlängenbereichs
erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, dann wird der Monochromator um einen Wellenzahlschritt weitergeschaltet,
und die Unterprogramme »Einregulierung der Multiplierspannung« und »Messung« werden
wiederholt.
Die Weiterschaltung des Monochromators um gleiche Wellenzahlschritte erfolgt dort mittels eines Schrittmotors. Dabei soll jedem Schritt des Schrittmotors ein konstanter Wellenzahlschritt von 1 cm-' entsprechen. Da, wie in der Literaturstelle auch angegeben ist, zwischen der Wellenzahl und der mit dieser linear zusammenhängenden Schrittzahl des Schrittmotors ein nichtlinearer Zusammenhang besteht, muß notwendigerweise zwischen Schrittmotor und Dispersionselement ein nichtlineares Getriebe — ähnlich wie bei den vorerwähnten Spektrometern — vorgesehen sein, um die stets gleichen Wellenzahlschritte zu realisieren.
Die Weiterschaltung des Monochromators um gleiche Wellenzahlschritte erfolgt dort mittels eines Schrittmotors. Dabei soll jedem Schritt des Schrittmotors ein konstanter Wellenzahlschritt von 1 cm-' entsprechen. Da, wie in der Literaturstelle auch angegeben ist, zwischen der Wellenzahl und der mit dieser linear zusammenhängenden Schrittzahl des Schrittmotors ein nichtlinearer Zusammenhang besteht, muß notwendigerweise zwischen Schrittmotor und Dispersionselement ein nichtlineares Getriebe — ähnlich wie bei den vorerwähnten Spektrometern — vorgesehen sein, um die stets gleichen Wellenzahlschritte zu realisieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spektrometer der eingangs definierten Art mit einfa-
cheren Mitteln und und ohne Verwendung aufwendiger
mechanischer Getriebe aufzubauen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs genannten Maßnahmen
gelöst.
Bei dem Spektrometer nach der Erfindung erfolgt somit die Steuerung des Dispersionselements digital,
d. h. in diskreten Schritten und in Abhängigkeit von einer in Form einer Impulsfolge, nämlich der Taktimpulse
vorgegebenen Eingangsgröße. Die nichtlineare Funktion wird digital durch den Programmgeber
vorgegeben. Eine solche Anordnung läßt sich mit einem handelsüblichen Schrittmotor und handelsüblichen,
digital arbeitenden elektronischen Bauelementen aufbauen. Mechanische nichtlineare Getriebe können dabei
entfallen.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung
näher erläutert, die schematisch und als Blockschaltbild einen Antrieb für ein Dispersionsprisma zeigt
Ein Taktgeber 10 liefert Impulse mit einer hohes Frequenz über eine Leitung 12 an einem Frequenzteiler
14. Der Frequenzteiler 14 liefert eine erste Taklirnpulsfolge an einem Ausgang 16 und eine zweite Taktimpulsfolge
an einem Ausgang 18. Das Teilerverhältnis des Frequenzteilers 14 ist umschaltbar, und zwar getrennt
für die Ausgänge 16 und 18.
Der Ausgang 16 des Frequenzteilers 14 ist mit einem Programmgeber 20 verbunden. Der Programmgeber 20
enthält zwei Programmspeicher 22 und 24. Die Programmspeicher 22 und 24 enthalten jeweils einen
Festwertspeicher (ROM), in welchem die nichtlineare Funktion, die den Zusammenhang zwischen Wellenlänge
bzw. Wellenzahl und Drehwinkel darstellt, gespeichert ist und dessen Speicherplätze durch die Impulse
des Taktgebers 10 oder (wenn eine Frequenzteilung erfolgt) des Frequenzteilers 14 nacheinander ansteuerbar
sind. Es sind weiterhin Mittel zur Umsetzung der von dem Festwertspeicher ausgegebenen nichtlinearen
Funktion in eine entsprechende Impulsfolge an einem Ausgang 26 vorgesehen. Von den beiden Festwertspeichern
zur Speicherung der verschiedenen Funktionen ist jeweils einer einschaltbar, wie durch den Schalter 28
angedeutet ist
ίο Die Speicherfunktion kann auch von einem Rechner
übernommen werden, wenn sich der Zusammenhang zwischen Eingangsgröße und Drehwinkel durch eine
analytisch darstelibare Funktion, wie den Sinus, vorgeben läßt. In diesem Falle enthält der Programmgeis
ber einen Rechner, durch welchen die Funktion in Abhängigkeit von den zugeführten Taktimpulsen
berechenbar ist und Mittel zur Erzeugung einer den Schrittmotor beaufschlagenden Impulsfolge nach Maßgabe
dieser Funktion. Auch dabei können in dem Rechner mehrere, wahlweise abrufbar.; Programme zur
Berechnung verschiedener Funktionen vorgesehen sein. Die Impulsfolge am Ausgang 26 des Programmgebers
20 beaufschlagt einen Schrittmotor 30. Durch den Schrittmotor 30 wird ein Tisch 32 verdreht auf welchem
ein Dispersionselement (Gitter, Prisma) 34 im Strahlengang
des Spektrometer angeordnet ist
An dem zweiten Ausgang 18 des Frequenzteilers 14 liegt ein zweiter Schrittmotor 36. Durch den Schrittmotor
36 wird über eine Welle 38 eine Registriertrommel eines Schreibers in linearer Abhängigkeit von der durch
die Taktimpulse vorgegegebenen Eingangsgröße in der Abszissenrichtung (Umfangsrichtung) angetrieben. In
der axialen Ordinatenrichtung wird in üblicher Weise die gemessene Transmission oder Absorption aufgezeichnet
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Spektrometer mit einem verdrehbaren Dispersionselement, einem Schrittmotor zur Veränderung der Winkelstellung des Dispersionselements, einem Programmgeber zur Steuerung des Schrittmotors, einem Taktgenerator und einem Registriergerät, dadurch gekennzeichnet, daßa) der Programmgeber (20) einen Speicher (22,24) enthält, in dessen Speicherplätzen die Werte einer Funktion gespeichert sind, weiche den nichtlinearen Zusammenhang zwischen der Winkelstellung des Dispersionselements und der Wellenlänge oder Wellenzahl angibt,
Priority Applications (5)
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DE2754444A DE2754444C2 (de) | 1977-12-07 | 1977-12-07 | Spektrometer |
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US05/964,752 US4245908A (en) | 1977-12-07 | 1978-11-29 | Apparatus for controlling and monitoring the dispersive element and recording instrument in spectrometric apparatus |
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JP15012378A JPS5491388A (en) | 1977-12-07 | 1978-12-06 | Spectroscope |
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Publications (2)
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FR (1) | FR2411396A1 (de) |
GB (1) | GB2010531B (de) |
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-
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- 1978-11-23 GB GB7845740A patent/GB2010531B/en not_active Expired
- 1978-11-29 US US05/964,752 patent/US4245908A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1978-12-06 JP JP15012378A patent/JPS5491388A/ja active Granted
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BODENSEEWERK PERKIN-ELMER GMBH, 7770 UEBERLINGEN, |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |