182910. lajstromszámú szabadalom • Optikai berendezés spektrumanalitikai mintavizsgálatok céljára
1 182910 2 A találmány célja alkotórész-elemzési és kolorimetriai alkalmazásokra is használható olyan optikai berendezés kialakítása, amely fokozott vizsgálati sebességek mellett is megnövelt pontosságú, és az eddigiekkel szemben sötétebb minták spektrumanalitikai vizsgálatát is lehetővé teszi. A kitűzött célt olyan tárgyi optikai berendezés kialakításával és alkalmazásával érjük el, amely lengetett optikai rácsként egy konkáv holografikus diffrakciós rácsot tartalmaz, amely a sugármenetben egy belépőrés és egy kilépőrés között helyezkedik el, és a diffrakciós ráccsal spektráiis összetevőkre felbontott sugármenettartományban előnyösen a kilépőrés után egy a rácslengetéssel szinkron forgatva hajtott, kerületi irányban változó optikai jellemzőkkel kialakított fényáteresztő tartománnyal, különösen gyűrűszegmenssel bíró szűrőtárcsa van elrendezve. Előnyösnek bizonyult, ha a szűrőtárcsa fényáteresztő tartománya, különösen gyűrűszegmense. kerületi irányban lineárisan változó áteresztő hullámhossz-sávval bíró optikai sávszűrőként van kiképezve. A találmány szerinti berendezésnek a szűrőtárcsát a rácslengetéssel szinkronizált módon forgatvahajtó mechanizmusa van, amely a konkáv holografikus diffrakciós ráccsal lengőkarok útján mindkét lengésirányban kényszerkapcsolatban álló konjugált pályájú vezértárcsákat tartalmaz. A vezértárcsák előnyösen a rács szöghelyzetei és a mindenkori rácskimenet között lineáris kapcsolatot adó felületgörbékkel vannak kialakítva. A találmány szerinti berendezés célszerű kiviteli alakjainak legalább egy, előnyösen azonban két egymással átmérősen szembenfekvően elrendezett fényátnemeresztő sötét szegmenssel bíró szűrőtárcsája van, amelyek a sugármenetben a rács lengésvéghelyzeteiben a sugármenetet megszakító módon vannak a rácslengetéssel szinkronizált fázishelyzetben a szűrőtárcsa kerülete mentén elhelyezve. Előnyösnek bizonyultak az olyan berendezések, amelyekben a sugármenet bizonyos tartományaiban a sugármenet száloptikás fényvezető kábelekben ill. ilyenekből képzett kábelkötegben van vezetve. A találmány szerinti berendezésnek fényforrásként előnyösen lineáris izzószálat tartalmazó izzólámpája van, amely mögött egy az izzószálra merőleges optikai tengelyvonal körül forgathatóan kiképzett házban egy tengely körül billenthető, és mindenkori beállított helyzetében rögzíthető módon egy az izzószál valódi képének az izzószál mellé előválasztott helyzetekbe (egytengelyű vagy az izzószálat négyzetessé kiegészítő párhuzamos helyzetbe) történő leképzésére alkalmas, célszerűen homorú fényszórótükör van elrendezve. A találmány szerinti berendezés abban múlja felül a technika állása szerinti optikai analizátorokat, hogy olyan újfajta optikai rendszert ad, amely nagy sebességnél is nagyobb pontosságot ér el, és sötétebb minták elemzését teszi lehetővé, mint amilyeneket a technika állása szerinti, nagy sebességű rendszereknél analizálni lehetett. A találmány szerinti berendezés nagy sebességgel lengetett konkáv holografikus diffrakciós rácsot alkalmaz. Konkáv holografikus rácsok kaphatók a kereskedelemben és pl. a J.--Y. Diffraction Gratings, Inc. of Metuchen. New Jersey is forgalmaz ilyeneket. Konkáv rács alkalmazása előnyös a sík rácsrendszerekéhez képest, mert ennél csupán egyetlen optikai alkotórész szükséges a sík rácsrendszerekben szükséges három vagy több optikai elemmel szemben. Ennek eredményeképpen egyszerűsödnek a beállítások a kalibrációs eljárásoknál. és a pontos mechanikai szerelvények költsége csökken. Konkáv holografikus rács alkalmazása kis F- számokkal bíró rendszer tervezését teszi lehetővé, amely pl. olyan kicsi is lehet, mint F/l. A nagyteljesítményű sík rácsrendszerek alsó határa F/4 vagy ennél nagyobb. Az alacsonyabb optikai F-számok nagyobb fényenergia átáramlását teszik lehetővé az optikai rendszeren, miáltal a találmány révén arra is lehetőség nyílik, hogy sötétebb mintákat elemezzünk, mint amilyeneket az eddigi optika analizátorokkal lehetett. Ezen felül a holografikus rácsoknál nem jelennek meg hamis színképvonalak és alacsonyabb a zavarszint, mint a hagyományos rácsoknál, A holografikus rácsnak a találmány szerinti berendezésben kihasznált másik előnye, hogy igen nagy barázdasű űséggel készíthető, ami nagy felbontóképességet tesz lehetővé nagy fényenergia-áteresztés mellett. További előnye a holografikus rácsnak, hogy asztigmatikus elhajlásokra korrigált, és a szférikus és kóma elhajlások is hökkentett mértékűek. A találmányban a holografikus rácsot nagy sebességgé lengeti egy újszerű vezértárcsás mechanizmus, amely két azonos alakú konjugált vezértárcsát tartalmaz, hogy mindkét lengésirányban biztosítsa a rács kényszermeghajtását. A tárcsák felületgörbéje olyan, hogy általuk a rács kimenete lineárisan változik a rács helyzetének szögével. A tárcsák alakja azt is lehetővé teszi, hogy a különböző rácsokat ugyanazzal a tárcsás meghajtóval különböző hullámhossztartományokban lehet használni. Konkáv holografikus rács találmányunk szerinti alkalmazása lehetővé teszi, hogy a rács spektráiis komponenseire bontsa szét a fénysugárzást, mely egy belépőrésen át jut rá; a spektráiis komponenseket egy a belépőréshez és a rácshoz húzott kör mentén fókuszálja. Ez a kör, amely mentén a spektráiis komponensek fókuszban varnak, Rowland-kör néven ismert. A kilépőrést úgy helyeztük el, hogy nrinden egyes, a rács által eltérített spektrális komponens optimálisan fókuszált és minimális az elhajlása a kilépőrésnél, a rácsnak a hullámhosszta tomány letapogatása érdekében történő lengetése során. Mivel a holografikus rácsot igen nagy sebességgel lengetjük, gyors letapogatás válik lehetővé, s ezáltal a találmány szerint a zaj sok periódusra átlagolva kiküszöbölhető. A találmány szerinti berendezésben a rácsot kb. 300 periódus/perc sebességgel lengetjük, ami — periódusonként két letapogatás esetén - másodpercenként 10 letapogatást biztosít. Minden egyes letapogatás végén egy sötét szakasz következik, hogy ezilatt zajkorrekciót lehessen végezni. A sötét szakaszt egy szűrőtárcsa hozza létre, melynek két fényátnemeresztő sötét szegmense van egymáshoz képest 180°-os szögben elhelyezve. A szűrőtárcsa forgása úgy van a rács vezértárcsát lengető mechanizmusával szinkronizá'va, hogy az egyes sötét szegmensek rendre a rács egy-egy szélső helyzetéhez tartoznak. A sötét szakaszokban a kimenetet fényérzékelő mérheti a szükséges zajkcrrekció végrehajtása érdekében. A találmány szerinti berendezésben a belépőrésnél pelárizátort is alkalmazhatunk a rács besugárzásához a belépőrésen áthaladó fény polarizálására. A polarizátor 9C°-ig elforgatható, így a polarizáció tengelye változtatható. A találmány szerinti berendezés előnyös kiviteli alak-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
