182910. lajstromszámú szabadalom • Optikai berendezés spektrumanalitikai mintavizsgálatok céljára
1 182 910 2 Az 5 diffrakciós rács a korábban tárgyalt típusú konkáv holografikus rács, melyet mindkét irányban nagy sebességgel lengetünk — amint azt az 1. ábra nyila jelzi — egy vezértárcsás mechanizmus segítségével, melyet később tárgyalunk all. ábra kapcsán. Az 5. diffrakciós rács lengőmozgása szinkronban van egy 7 szűrőtárcsa tengely körüli forgásával, ezt az 1. ábrán sematikusan az 5 diffrakciós rácstól a 7 szűrőtárcsához húzott szaggatott vonal jelzi. A konkáv holografikus 5 diffrakciós rács a 4 belépőrésen át ráképezett fehér fénysugárzást spektrális alkotórészeire bontja, melyek 8 kilépőrésnél fókuszálódnak. Más esetben olyan holografikus rács is alkalmazható, mely az infravörös sugárzást bontja fel, ha a minta infravörös analízise a cél. Egy 9 hengerlencse, amelynél a palást tengelye (eltérően a 3 hengerlencse tengelyétől) függőleges, látszólagosan leképezi a 8 kilépőrés szélességét vissza az 5 diffrakciós rácsra. Mivel az 5 diffrakciós rácsra leképezett kilépőrés-szélesség és a rács magassága a rács lengésállapotától független, állandó értékű, hatásosan elérhetjük, hogy a vizsgálandó minta állandó mértékű megvilágítást kapjon a rács által felbontott fényből akkor is, ha a rács lengőmozgást végez. Az 5 diffrakciós rács lengése változtatja a hullámhosszat, de nem hat ki a mintát érő sugárzás méretére vagy alakjára. Az állandó méretű monokromatikus fénysugárzás sugármenetét az 1. ábrán feltüntetett járulékos lencsékkel és tükrökkel tökéletesítjük, melyek a találmány szerinti berendezés csupán példaképpeni kiviteli alakjának egyedi kimenőoldali optikáját alkotják. Mivel a 9 hengerlencse a 8 kilépőrés látszólagos képét adta az 5 diffrakciós rácsra, a rácsnál egy tárgykép alakul ki, mely a rács magasságából és a 8 kilépőrés szélességének látszólagos képéből tevődik össze. Miután a fénysugár áthalad a 7 szűrő tárcsán, egy 10 tükörről visszaverődik és egy szférikus 11 lencsére jut. A 11 lencse egy változtatható nyílású 12 fényrekesznél a résszélesség és a rácsmagasság viszonyáról valós képet ad. Mivel a rés szélessége és a rács magassága állandó, a 12 fényrekesz nyílásában megjelenő valós kép mérete is állandó lesz. Ha a 9 hengerlencse nem volna ott, a 12 fényrekesz nyílásában kialakuló kép szélessége a rács helyzetének szögével együtt változna. A 12 fényrekesz nyílásnagyságának (látótérrekeszének) változtatásával vezérelni lehet egy 15 minta megvilágítására a 12 fényrekesznél előállított valós képből kiinduló sugármenet intenzitását és méretét. A 12 fényrekesznél kialakuló képből jövő sugárzást egy 13 tükör veri vissza egy szférikus 14 lencse felé, amely a 12 fényrekeszből kapott képet a 15 mintára fókuszálja, melyet egy 16 tartólemezre helyezünk. Mivel a 12 fényrekesznél lévő kép állandó méretű, a 15 mintára vetített kép is állandó méretű lesz. A mintáról szétszórtan visszaverődő fényt 17 fényérzékelők veszik spektrálanalízis céljából. A 4. ábra az 1. ábra szerinti kiviteli alak módosítását mutatja, ahol a 15 mintát úgy helyezzük el, hogy a monokromatikus megvilágítás át tudjon haladni rajta. A 12 fényrekesztől érkező sugárzást a 13 tükör visszaveri és a 14 lencse a 15 mintán keresztül egy diffúz fehér 18 visszaverőelemre fókuszálja. A 15 mintán áteresztett fényt a diffúz fehér 18 visszaverőelem visszaveri és a visszavert fényt 17 fényérzékelők veszik a 15 minta spektrálanalízise céljából. Egy másik esetben a 15 mintát az 1. ábrán látható változtatható 12 fényrekesz szom-6 szédságában helyezhetjük el úgy, hogy a 12 fényrekesz nyílásán, majd a 15 mintán áthaladó fényt veszik a 17 fényérzékelők. Az 1. ábrán látható 7 szűrőtárcsát egy motor forgatva hajtja olymódon, hogy az az 5 diffrakciós rács lengetésével szinkronban van. A 7. ábrán láthatjuk a 7 szűrőtárcsa kinagyított képét. A 7 szűrőtárcsának két fényáteresztő sötét 7a szegmense van, melyek egymáshoz képest 180°-os szögben eltolva helyezkednek el. A két sötét 7a szegmens között két 7b gyűrűszegmens van, amelyek keskenysávú szűrők, amelyek áteresztő hullámhosszsávja a kerület mentén lineárisan úgy változik, hogy a 7 szűrőtárcsa ábra szerinti felső 7a szegmenséhez közelebb eső szegmenstartományok nagyobb hullámhosszakat engednek át mint az alsó 7a szegmenshez közelebb eső tartományok. A 7 szűrőtárcsa úgy van kialakítva, hogy az egyik 7b gyűrűszegmens a másik tükörképe az átlátszatlan sötét 7a szegmensek közepén át húzott ábra szerinti függőleges tengelyre nézve. Az 5. diffrakciós rács minden teljes lengésperiódusa alatt a 7 szűrőtárcsa 360°-ot fordul a tengelye körül, és fázishelyzete úgy van megválasztva, hogy az egyes sötét 7a szegmensek a rács lengési ciklusának két szélső helyzetében szakítják meg ill. zárják el a 8 kilépőrésen áthaladó fény útját. A szükséges zajkorrekció érdekében az optikai rendszer kimenetét ezekben a sötét periódusokban is mérik a 17 fényérzékelők. A 7 szűrőtárcsa — a zavarfény korlátozása mellett — a másodrendű fényt is kiküszöböli, ami az elsődleges fény fél hullámhosszán jelenik meg. Pl. ha a kilépőrésen 800 nanométer hullámhosszúságú fény halad át, emellett 400 nanométer hullámhosszúságú fény is át fog jutni. A 7 szűrőtárcsa ennek a fénynek a kiszűrésére is szolgál. Az 5. és 6. ábrán az 1. és 4. ábra szerinti sugármenetű berendezés 15 mintájához csatlakozó optikák további lehetséges módosításait tüntettük fel. Az 5. ábrán pl. ahelyett, hogy a 17 fényérzékelők közvetlenül vennék a 15 mintáról visszavert fényt — mint az 1. ábrán — száloptikás 20 fényvezető kábeleket alkalmazunk a visszavert fény összegyűjtésére és a 17 fényérzékelőkhöz — belső reflexió útján — való továbbítására. A 20 fényvezető kábeleket úgy alakítottuk ki, hogy az egyes 20 fényvezető kábelek belépő 20a végfelületei egy kör mentén, kúpfelületen helyezkednek el a 15 mintával szemben, s így összegyűjtik a 15 mintáról visszavert fényt. A 20a végfelületeket egy kúpos 57 tartóelembe szereltük be, amely átlátszó anyagból készülhet az 57 tartóelemről visszaverődő zavarfény csökkentése érdekében. Mint az 1. ábrán is, a 13 tükör visszaveri a 12 fényrekesznél lévő valós képről érkező sugárzást, amit aztán a 14 lencse fókuszál a 15 mintára. A 15 mintáról visszavert fényt a 20 fényvezető kábelek 20a végfelületei gyűjtik össze és másik, 20b végfelületükhöz továbbítják. A 20b végfelületek által kibocsátott fényt a 19 lencse a 17 fényérzékelőre fókuszálja spektrálanalízis céljából. A 17 fényérzékelő lényegesen kisebb, mint a kötegelt 20 fényvezető kábelek kilépő 20b végfelülejteiből összetett normálmetszeti kör. A 19 lencse a 20b végfelületekről kibocsájtott összes fényt a 17 fényérzékelő méretének megfelelő méretű foltra gyűjti össze a fényérzékelő vevőnyílására. A 6. ábrán egy hasonló kiviteli változat látható azzal a különbséggel, hogy itt a 4. ábrán már bemutatott elrendezéssel a 17 fényérzékelők a 15 mintán átbocsájtott sugárzást detektálják. A 14 lencse által fókuszált mono-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
