DE3939148C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweistrahl-Spektrometer entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Für solche Spektrometer wurden bisher Dual-Photodiodenzeilen und übereinanderstehende Eintrittsspalten verwendet.

Diese Dual-Photodiodenzeilen sind sehr teuer. Außerdem ist für eine solche Meßanordnung ein stigmatisches Gitter erforderlich. Die Strahleinkopplung ist daher praktisch nur mit Lichtleitern realisierbar oder erfordert aufwendige Optiken zur Strahltrennung.

Ein Zweistrahl-Spektrometer der eingangs genannten Art ist aus der US 44 58 323 bekannt.

Mit diesem Spektrometer werden Messungen der Probe und des Referenzstandards sowie Dunkelmessungen nacheinander ausgeführt. Eine gleichzeitige Messung an Probe und Referenzstandard ist nicht möglich.

Ferner ist aus der US 46 69 873 ein Spektrometer mit konkavem Gitter und Photodiodenarray bekannt. Bei diesem Spektrometer werden drei Lichtleiterbündel auf drei eng benachbarte Eintrittsspalten gegeben. Jeder dieser drei Teilstrahlen wird jedoch nicht gleichzeitig, sondern zeitlich nacheinander durch das Array analysiert. Die drei Einzelspektren werden leicht verschoben auf dem Array abgebildet.

Weiterhin ist aus der DE 26 56 119 A1 ein Spektrograph mit einer Quelle zu analysierenden Lichts und einer dispersiven Einrichtung bekannt, wobei die dispersive Einrichtung nur aus einem holographischen Beugungsgitter besteht, dessen Beugungsspektrum sich in einer Ebene ausbildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweistrahl- Spektrometer zu schaffen, mit dem auf einfache Weise Meß- und Referenzstrahl gleichzeitig spektral erfaßt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zweistrahl- Spektrometer mit den im Patentanspruch genannten Merkmalen gelöst.

Durch die geeignete Wahl der Winkel zwischen den Eintrittsspalten und dem Gitter werden die Spektren im entgegengesetzten Sinn auf ein einziges Array abgebildet.

Es kann somit ein einziges Array und eine einfachere Elektronik verwendet werden. Die erfindungsgemäße Meßanordnung läßt insbesondere die Verwendung einer gepulsten Xenon-Blitzlampe zu.

Bevorzugt werden die Wellenlängen 200-400 nm.

Der Winkel zwischen den beiden Eintrittsspalten 8 und 9 kann 7,9° und der Winkel zwischen einem der Eintrittsspalten 8 oder 9 und dem Anfang des Arrays 17 kann 9,0° betragen, wobei von einem Radius von ca. 190 mm ausgegangen wird.

Das erfindungsgemäße Zweistrahl-Spektrometer weist folgende Vorteile auf:

• - nur 1 Array und 1 Gitter erforderlich
• - kein unterschiedliches Verhalten von Meß- und Referenzkanal
• - nur geringerer elektronischer Aufwand erforderlich.

Das erfindungsgemäße Spektrometer kann vorteilhaft zur Messung der Gaskonzentrationen in Rauchgas verwendet werden.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung der Lampe 1 , der Meßzelle 6 und des Spektrometers 7.

In der Fig. 2 ist der Strahlengang schematisch dargestellt.

Die in den Fig. 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen bezeichnen folgendes:

 1 Lampe
 2 Strahlteiler
 3 Meßstrahl
 4 Referenzstrahl
 5 Umlenkoptik
 6 Meßzelle
 7 Spektrometer
 8 Eintrittsspalt für Meßstrahl
 9 Eintrittsspalt für Referenzstrahl
10 Konkaves Flat-Field Gitter
11 Eintretender Meßstrahl (1)
12 Eintretender Referenzstrahl 2
13 Spektrum vom Meßstrahl (Ordnung: +1)
14 Spektrum vom Meßstrahl (Ordnung: -1)
15 Spektrum vom Referenzstrahl (Ordnung: +1)
16 Spektrum vom Referenzstrahl (Ordnung: -1)
17 Array-Detektor

Die Pfeile geben den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 200 nm (Pfeilspitze) an.

Claims (2)

1. Zweistrahl-Spektrometer mit

   • a) einer Lampe (1), einem Strahlteiler (2), der den Strahl der Lampe (1) in einen Meßstrahl (3) und einen Referenzstrahl (4) aufteilt, einer Umlenkoptik (5),
   • b) einer Meßzelle (6), die vom Meßstrahl (3) durchstrahlt wird, und
   • c) einem Spektrometer (7), bestehend aus
   • d) einem ersten Eintrittsspalt (8), der den Meßstrahl (3) nach Durchlaufen der Meßzelle (6) in das Spektrometer (7) eintreten läßt,
   • e) einem zweiten Eintrittsspalt (9), der den Referenzstrahl (4) in das Spektrometer (7) eintreten läßt,
   • f) einem optischen Gitter (10), das sowohl den Meßstrahl (3) als auch den Referenzstrahl (4) spektral zerlegt und aus beiden Strahlen jeweils ein Spektrum bildet, und
   • g) einem Array-Detektor (17),
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • h) der zweite Eintrittsspalt (9) getrennt vom ersten Eintrittsspalt (8) angeordnet ist,
   • i) das optische Gitter (10) ein konkaves Gitter ist,
   • j) die beiden Eintrittsspalte (8, 9), der Mittelpunkt des Gitters (10) und die Spektren des Meß- und Referenzstrahls (3, 4) in einer Ebene liegen,
   • k) die beiden Eintrittsspalte (8, 9) gegenüber der Gitternormalen in einem solchen Winkel angeordnet sind, daß sich das Spektrum des Meßstrahls (3) der Ordnung +1 unmittelbar an das Spektrum des Referenzstrahls (4) der Ordnung -1 in umgekehrter Richtung anschließt und
   • l) die beiden Spektren gemäß Merkmal k auf einen einzigen Array-Detektor (17) abgebildet und von diesem registriert werden.