182910. lajstromszámú szabadalom • Optikai berendezés spektrumanalitikai mintavizsgálatok céljára
1 182 910 2 jaiban új megoldást alkalmaznak a fényforrás formájának és méretének módosítására a rendszer optimális követelményeinek kielégítése érdekében. A jelenlegi optikai eszközökben, melyeknek fehér fényforrásra van szükségük szélessávú sugárzás előállításához, általában izzólámpát használnak, melyben legtöbbször wolfram izzószál van. A kereskedelemben kapható izzólámpákban lévő izzószálak alakja és mérete korlátozott, és általában nem elégíti ki az optikai rendszerek optimális követelményeit. Ha az izzólámpa mögött homorú fényszórótükröt helyezünk el, a valódi izzószál folytatásában felette vagy alatta az izzószál látszólagos képét lehet leképezni, és ezzel az izzószál hossza megkétszerezhető úgy, hogy a „meghosszabbított” izzószál képe teljesen kitölti fénnyel a belépőrést. A találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakjában a fényszórótükröt úgy helyeztük el, hogy az izzószál saját maga mellett párhuzamosan van leképezve, s így négyzetes spirálú fényforrást ad, amivel a pontszerű vagy köralakú fényforrást közelíti. Az izzószál meghosszabbítására szolgáló, fentebb említett optikai módosítás lehetővé teszi a találmány szerinti berendezésben alkalmazott résoptikák magasságviszonyának optimálását. Mivel a belépőrés magasságának a rés szélességéhez viszonyított aránya jellemzően 5.5, a fent leírt optikai módosítás lehetővé teszi ugyanennek az 5.5-es izzószál magasság/szélesség viszonynak a megközelítését, és ezáltal a fényforrás teljesen kitölti a rést fénnyel. A másik optikai módosítás, amelyik megközelítőleg köralakú fényforrást ad, ideális fényforrás alakot biztosít a fehér fénynek közvetlenül a vizsgálandó mintára való vetítéséhez. A fényforrás alakjának módosítására szolgáló mindkét megoldást egyszerűen előállítható szerkezettel valósítottuk meg. A fényszórótükör egy tengely körül billenthető, és egy a fényforrás optikai tengelyével egy egyenesbe eső tengelyvonal körül forgatható. Ezzel az izzószál valódi képét úgy helyezgetjük, hogy vagy megkétszereződik az izzószál hatásos hossza, vagy az izzószál négyzetté szélesedik. A találmány szerinti berendezés előnyös kiviteli alakjaiban egyedi elrendezést alkalmazunk az optikai lencsék vonatkozásában úgy, hogy hengerlencsét használunk a belépőrésnél a szférikus lencse magasságának leképezésére a rácsra. Ez az elrendezés biztosítja azt, hogy a rácsra jutó megvilágítás sugármenetének függőleges mérete megfelel a rács magasságának. A kilépőrésnél elhelyeztünk egy másik henger lencsét, mely a kilépőrés szélességének látszólagos képét vetíti vissza a rácsra. Mivel így a kilépőrés rácsra visszavetített szélessége és a rács magassága a rács lengéshelyzeteitől függetlenül mindig állandó, a rács olyan monokromatikus képet vetít a vizsgálandó mintára, melynek alakja és mérete a rács rezgésétől függetlenül kötött. A konstans méretű monokromatikus kép vetítését a fenti kiviteli alakban tovább tökéletesítettük további lencsék segítségével és azáltal, hogy egy változtatható nyílású fényrekeszt helyeztünk el a sugármenetben egy olyan ponton, ahova az említett monokromatikus képnek egy valódi képe vetítődik. így a fényrekesz méretének változtatásával a vizsgálandó mintára vetített sugárzás mennyisége és mérete változtatható. A találmány szerinti berendezés fent említett kiviteli alakjában a korábbi berendezésekhez hasonlóan, fényérzékelőket alkalmazunk a minta által áteresztett vagy 4 visszavert fényforrás detektálására. A találmány értelmében azonban módosítjuk a kimeneti detektálást azáltal, hogy száloptikákat alkalmazunk a vizsgált minta által áteresztett vagy visszavert fény hatásos összegyűjtésére. A száloptika kimenetét végül egy fényérzékelőre fókuszáljuk a minta spektrálanalízise céljából. A találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakja olyan optikai elrendezést ad, amely a korábban leírt, megközelítőleg köralakú fényforrást használja, hogy a mintára ne monokromatikus, hanem fehér fényt vetítsünk. Ebben a kiviteli alakban a minta az optikai rendszer bemeneténél helyezkedik el, és a minta által visszavert vagy áteresztett fényt számos száloptikás fénykábel gyűjti össze, melyek például kúpfelület mentén vannak elhelyezve. A száloptikás fénykábelek kötegelt másik vége lineárisan van kiképezve, azaz a szálak végei egy belépőrést alkotnak. A fény a fénykábelekben ismert módon belső reflexió útján terjed, s így teljesen kitölti az így kialakított rést. A száloptikás fényvezető kábelköteg optikai paramétereit úgy választottuk meg, hogy minden egyes fényvezető kábel egy olyan, a minta által visszavert vagy áteresztett fénykévét vet, melyek beesési térszöge megegyezik a rács által vett fénykéve térszögével. Ezért a kábelek lineárisan elhelyezett végéről kilépő fény olyan szögben vetítődik a lengetett rácsra, hogy a rács függőleges kiterjedése mentén teljesen kitöltődik a száloptikás kábelköteg által vett és áteresztett összes fénnyel. Ez a továbbfejlesztett kiviteli alak lehetővé teszi a vizsgált minta által áteresztett vagy visszavert fény intenzitásának optimális kihasználását a rácsmonokromátor számára. A rácsot ebben a kiviteli alakban is — mint már korábban leírtuk — nagy sebességgel lengetjük, és a rács egy kilépőrésen adja ki a fény spektrális felbontását. A kilépőrésen áthaladó spektrális fényt azután egy fényérzékelő veszi a minta spektrálanalízise céljából. A találmány szerinti berendezés további részleteit és előnyeit példaképpeni kiviteli alakok részletes leírásával a csatolt rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés egyik kiviteli alakjának sematikus távlati képe, amely lengő holografikus diffrakciós rácsot alkalmaz, és a minta által visszavert monokromatikus sugárzást detektálja spektrálanalízis céljából; a 2. ábra sematikus kép, mely az 1. ábra szerinti berendezés fényforrás-optikáját mutatja be, a 3. ábra metszeti kép, mely a berendezés fényforrásoptikájának tartószerkezetéből mutat egy részletet; a 4. ábra vázlatos illusztráció az 1. ábra szerinti berendezés módosításáról, ahol a mintán áteresztett monokromatikus sugárzást detektáljuk spektrálanalízis céljából; az 5. ábra is vázlatos illusztráció az 1. ábra szerinti berendezés egy másik módosításáról, ahol a mintáról visszavert monokromatikus sugárzást száloptika gyűjti össze és egy fényérzékelőhöz továbbítja; a 6. ábra az 5. ábráéhoz hasonló példaképpeni megoldást mutat a mintán áteresztett sugárzás összegyűjtésére; a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
