DE19713483B4

DE19713483B4 - spectrometer

Info

Publication number: DE19713483B4
Application number: DE1997113483
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Schmitt
Original assignee: Dr Bruno Lange GmbH
Current assignee: Hach Lange GmbH
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2017-03-20
Also published as: DE19713483A1

Abstract

Spektrometer zur Bestimmung des Emissionsspektrums einer Lichtquelle (2) oder des Absorptions- oder Reflexionsspektrums einer im Strahlengang der Lichtquelle (2) angeordneten Probe (1),
wobei die Lichtquelle (2) kohärentes Licht emittiert oder in deren Strahlengang ein optisches Element (3) zur Erzeugung kohärenten Lichts angeordnet ist, mit
einem im Strahlengang der Lichtquelle (2) angeordneten Beugungsgitter (6.1) zur Spektralzerlegung des von der Licht quelle (2) emittierten oder des von der Probe (1) transmittierten oder reflektierten Lichts und
einem im Bereich des von dem Beugungsgitter (6.1) erzeugten Beugungsspektrums angeordneten Lichtdetektor (7) zur Messung der Intensität eines Beugungsmaximums einer bestimmten, innerhalb des Emissionsspektrums der Lichtquelle (2) liegenden Wellenlänge,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Beugungsgitter (6.1) zur Selektion und Intensitätsmessung der Beugungsmaxima verschiedener Wellenlängen parallel zur Gitterebene verschiebbar oder um eine rechtwinklig zur Gitterebene oder parallel zu den Gitterstrichen angeordnete Drehachse drehbar ist und eine entlang der Bewegungsrichtung variierende Gitterkonstante aufweist. ...Spectrometer for determining the emission spectrum of a light source (2) or of the absorption or reflection spectrum of a sample (1) arranged in the beam path of the light source (2),
wherein the light source (2) emits coherent light or in the beam path of an optical element (3) is arranged to generate coherent light, with
one arranged in the beam path of the light source (2) diffraction grating (6.1) for spectral decomposition of the source of the light (2) emitted or of the sample (1) transmitted or reflected light and
a light detector (7) arranged in the region of the diffraction spectrum generated by the diffraction grating (6.1) for measuring the intensity of a diffraction maximum of a specific wavelength lying within the emission spectrum of the light source (2),
characterized,
the diffraction grating (6.1) is displaceable parallel to the lattice plane for selection and intensity measurement of the diffraction maxima of different wavelengths or is rotatable about a rotation axis arranged at right angles to the lattice plane or parallel to the lattice lines and has a lattice constant varying along the direction of movement. ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Spektrometer zur Bestimmung des Emissionsspektrums einer Lichtquelle oder des Absorptions-bzw. Reflexionsspektrums einer Probe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a spectrometer for determining the emission spectrum a light source or the absorption or. Reflection spectrum of a sample according to the generic term of claim 1.

Aus der EP 0 322 654 A1 ist ein derartiges Spektrometer bekannt, bei dem zur spektralen Zerlegung des von der Lichtquelle emittierten Lichts ein konkaves Reflexionsgitter verwendet wird. Das von der Lichtquelle breitbandig emittierte und in der Regel inkohärente Licht wird hierbei zunächst durch einen optischen Spalt geleitet, um einen eng begrenzten Lichtstrahl auszublenden und nachfolgend kohärentes Licht zu erhalten. Anschließend trifft der Lichtstrahl dann auf das Reflexionsgitter und wird an diesem gebeugt, wobei der Beugungswinkel wellenlängenabhängig ist, so daß die verschiedenen Spektralanteile unterschiedlich stark abgelenkt werden. Die Intensität der einzelnen Spektralanteile wird dann durch einen Lichtdetektor gemessen, der linear verschiebbar angeordnet ist, um die Intensität einzelner Spektralanteile getrennt messen zu können. Zur Messung der Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichts für eine bestimmte Wellenlänge wird der Lichtdetektor also in die Position gefahren, in der das erste Beugungsmaximum dieser Wellenlänge liegt. Die Beugungsmaxima erster Ordnung liegen hierbei für die verschiedenen Spektralanteile an unterschiedlichen Positionen, so daß durch eine Verschiebung des Lichtdetektors und eine Messung der Intensität des jeweiligen Beugungsmaximums erster Ordnung am Ort des Lichtdetektors das gesamte Emissionsspektrum der Lichtquelle durchgemessen werden kann.From the EP 0 322 654 A1 For example, such a spectrometer is known in which a concave reflection grating is used for the spectral decomposition of the light emitted by the light source. The broadband emitted by the light source and usually incoherent light is in this case first passed through an optical gap to hide a narrow beam of light and subsequently to obtain coherent light. Subsequently, the light beam then strikes the reflection grating and is diffracted thereon, wherein the diffraction angle is wavelength-dependent, so that the different spectral components are deflected to different degrees. The intensity of the individual spectral components is then measured by a light detector, which is arranged linearly displaceable in order to be able to measure the intensity of individual spectral components separately. In order to measure the intensity of the light emitted by the light source for a specific wavelength, the light detector is thus moved to the position in which the first diffraction maximum of this wavelength lies. The diffraction maxima of the first order are in this case for the different spectral components at different positions, so that the entire emission spectrum of the light source can be measured by a shift of the light detector and a measurement of the intensity of the respective diffraction maximum first order at the location of the light detector.

Aus der DE 43 40 103 A1 ist weiterhin ein Spektrometer bekannt, bei dem zur Spektralzerlegung des von der Lichtquelle emittierten Lichts ein konkaves Reflexionsgitter vom Rowland-Typ verwendet wird. Im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Spektrometer ist der Lichtdetektor hier jedoch fest montiert, wohingegen das Reflexionsgitter um eine parallel zu den Gitterstrichen verlaufende Achse drehbar ist. Auf diese Weise läßt sich der Einfallswinkel des Lichts auf das Reflexionsgitter verändern, was entsprechend zu einer Verlagerung des Beugungsspektrums führt und damit eine Messung unterschiedlicher Wellenlängen durch den Lichtdetektor ermöglicht. Zur Messung der Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichts für eine bestimmte Wellenlänge wird das Reflexionsgitter also so gedreht, daß das zugehörige Beugungsmaximum erster Ordnung auf den Lichtdetektor fällt.From the DE 43 40 103 A1 Furthermore, a spectrometer is known in which a concave reflection grating of the Rowland type is used for spectral decomposition of the light emitted from the light source. In contrast to the spectrometer described above, however, the light detector is fixedly mounted here, whereas the reflection grating is rotatable about an axis extending parallel to the grating lines. In this way, the angle of incidence of the light on the reflection grating can be changed, which correspondingly leads to a displacement of the diffraction spectrum and thus enables a measurement of different wavelengths by the light detector. In order to measure the intensity of the light emitted by the light source for a specific wavelength, the reflection grating is thus rotated so that the associated first-order diffraction maximum falls on the light detector.

Bei den vorstehend beschriebenen Spektrometern wird also entweder die Winkelstellung der Lichtquelle oder des Lichtdetektors relativ zur Gitterebene verändert, um unterschiedliche Wellenlängen ausmessen zu können. Nachteilig ist hierbei, daß Fehler bei der Positionierung von Lichtquelle bzw. Lichtdetektor die Messung erheblich verfälschen können.at The spectrometers described above is thus either the Angular position of the light source or the light detector relative to Lattice plane changed, to measure different wavelengths to be able to. The disadvantage here is that error in the positioning of light source or light detector, the measurement can significantly falsify.

Aus der DE 41 09 256 A1 ist eine Vorrichtung zur kreisförmigen Ablenkung eines Lichtstrahles durch Beugung an einem optischen Phasengitter nach Debye und Sears bekannt, das durch periodische Dichteänderungen in einem Medium erzeugt wird. Das Medium ist in einem zylinderförmigen Gefäß eingebracht und der Lichtstrahl fällt an einer der beiden Stirnflächen des zylinderförmigen Gefäßes ein. Mittels eines Ultraschallsenders, der mit dem Gefäß verbunden ist, werden Interferenzen auf der Oberfläche des Mediums erzeugt, die das optische Phasengitter definieren.From the DE 41 09 256 A1 For example, there is known an apparatus for circular deflection of a light beam by diffraction on a Debye and Sears optical phase grating produced by periodic density changes in a medium. The medium is introduced in a cylindrical vessel and the light beam is incident on one of the two end faces of the cylindrical vessel. By means of an ultrasonic transmitter, which is connected to the vessel, interferences are generated on the surface of the medium, which define the optical phase grating.

Aus der US 4,462,687 A und WO 96/38706 A1 sind Spektrometer zur Spektralanalyse mit translatorisch beweglichen Gittern bekannt.From the US 4,462,687 A and WO 96/38706 A1 discloses spectrometers for spectral analysis with translationally movable gratings.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Spektrometer der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine möglichst genaue Spektralmessung erlaubt.Of the Invention is therefore the object of a spectrometer of the to create the aforementioned type, the most accurate spectral measurement allowed.

Die Aufgabe wird, ausgehend von einem Spektrometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The Task is, starting from a spectrometer according to the preamble of claim 1, by the characterizing features of the claim 1 solved.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, zur Spektralzerlegung ein Beugungsgitter mit einer örtlich variierenden Gitterkonstante zu verwenden und das Beugungsgitter zur Messung einer bestimmten Wellenlänge so zu bewegen, daß der Lichtstrahl einen Gitterbereich trifft, in dem die Gitterkonstante so bemessen ist, daß das Beugungsmaximum dieser Wellenlänge von dem Lichtdetektor erfaßt wird.The Invention includes the technical teaching, for spectral decomposition a diffraction grating with a local varying lattice constant and the diffraction grating to move to measure a particular wavelength so that the light beam hits a grid area in which the grid constant is sized is that the Diffraction maximum of this wavelength is detected by the light detector.

Die Bewegung des Beugungsgitters kann hierbei in vielfältiger Weise erfolgen, wobei die Erfindung nicht auf rein translatorische oder rein rotatorische Bewegungen beschränkt ist, sondern auch eine Verknüpfung derartiger Bewegungen auch in mehreren Freiheitsgraden ermöglicht. Entscheidend ist lediglich, daß durch die Bewegung des Beugungsgitters nicht – wie bei den eingangs beschriebenen bekannten Spektrometern – der Winkel der Gitterebene zu dem einfallenden Lichtstrahl oder der Detektionsrichtung verändert wird, sondern lediglich die Position, an dem der einfallende Lichtstrahl auf das Beugungsgitter auftrifft.The Movement of the diffraction grating can be done in many ways take place, wherein the invention is not purely translational or is limited purely rotational movements, but also a combination of such Movements also possible in several degrees of freedom. The only thing that matters is that by the movement of the diffraction grating not - as in the above-described known spectrometers - the Angle of the lattice plane to the incident light beam or the Detection direction changed but only the position at which the incident light beam impinges on the diffraction grating.

Der Begriff Beugungsgitter ist hierbei und im folgenden allgemein zu verstehen und umfaßt sowohl Transmissionsgitter als auch Reflexionsgitter, wobei eine Verwendung eines Reflexionsgitters vorteilhaft die Möglichkeit bietet, durch eine konkave Formgebung des Reflexionsgitters eine optische Strahlbündelung zu erreichen, so daß auf optische Linsen verzichtet werden kann, was insbesondere bei ultraviolettem Licht wichtig ist, das von Glas sehr stark absorbiert wird. Transmissionsgitter haben dagegen den Vorteil, daß der gebeugte Lichtstrahl bei einer montagebedingten fehlerhaften Neigung der Gitterebene gegenüber dem einfallenden Lichtstrahl nur um den einfachen Neigungswinkel abgefälscht wird, wohingegen der reflektierte Lichtstrahl bei einem Re flexionsgitter um den doppelten Neigungswinkel abgefälscht wird. Bei der Verwendung eines Transmissionsgitters sind die Anforderungen an die Präzision der räumlichen Ausrichtung des Beugungsgitters also geringer als bei einem Reflexionsgitter.Of the Term diffraction grating is here and below generally too understand and embrace both transmission grating and reflection grating, wherein a Using a reflection grating advantageous the possibility offers, by a concave shape of the reflection grating a optical beam focusing to reach, so that on optical lenses can be dispensed with, which is especially true of ultraviolet Light is important, which is strongly absorbed by glass. transmission grid have the advantage that the diffracted light beam with an assembly-related faulty inclination opposite the lattice plane the incident light beam only by the simple angle of inclination is falsified whereas the reflected light beam in a reflection gratings is deflected by twice the inclination angle. When using of a transmission grating are the precision requirements of the spatial Alignment of the diffraction grating so less than a reflection grating.

Auch ist die Erfindung nicht auf die Verwendung sichtbaren Lichts beschränkt, sondern in nahezu beliebigen Wellenlängenbereichen einsetzbar, wobei lediglich beugungsfähige Strahlen erforderlich sind. Das auf das Beugungsgitter auftreffende Licht muß deshalb die Kohärenzbedingung erfüllen, um Beugungserscheinungen hervorrufen zu können.Also the invention is not limited to the use of visible light, but in almost any wavelength range can be used, with only diffractive beams are required. The light incident on the diffraction grating must therefore have the coherence condition fulfill, to cause diffraction phenomena.

Eine Möglichkeit hierzu besteht in der Verwendung einer Lichtquelle, die kohärentes Licht emittiert, das somit direkt auf das Beugungsgitter bzw. die Probe geleitet werden kann. So ist es beispielsweise möglich, als Lichtquelle einen Laser oder eine Leuchtdiode zu verwenden.A possibility For this purpose, the use of a light source, the coherent light emitted, which thus directly on the diffraction grating or the sample can be directed. So it is possible, for example, as a light source Laser or a light emitting diode to use.

Da derartige Lichtquellen oftmals ein relativ schmalbandiges Emissionsspektrum aufweisen, können auch mehrere solcher Lichtquellen mit unterschiedlichen, einander überlappenden Emissionsspektren verwendet werden, um ein breitbandiges Absorptions- oder Reflexionsspektrum einer Probe bestimmen zu können. Hierbei wird vorzugsweise jeweils die Lichtquelle verwendet, deren Emissionsspektrum in dem jeweils interessierenden Wellenlängenbereich ein Maximum aufweist.There Such light sources often have a relatively narrow band emission spectrum may have also several such light sources with different overlapping ones Emission spectra can be used to produce a broadband absorption or to determine the reflection spectrum of a sample. in this connection Preferably, the light source is used, the emission spectrum has a maximum in the respective wavelength range of interest.

Zur Ermöglichung einer kostengünstigen Herstellung des Spektrometers lassen sich jedoch auch herkömmliche Glühlampen verwenden, die vorteilhaft ein relativ breitbandiges Emissionsspektrum aufweisen, so daß das Absorptions- oder Reflexionsspektrum einer Probe mit einer einzigen Lichtquelle relativ breitbandig bestimmt werden kann. Da Glühlampen jedoch inkohärentes Licht erzeugen, muß in diesem Fall im Strahlengang der Lichtquelle ein optisches Element angeordnet werden, das kohärentes Licht erzeugt. Vorzugsweise eignet sich hierfür eine Blende mit einem Spalt, der aus dem von der Lichtquelle emittierten, relativ weit aufgefächerten Lichtbündel einen eng begrenzten Lichtstrahl ausblendet, der die Kohärenzbedingung erfüllt und somit nachfolgend eine Beugung an dem Beugungsgitter ermöglicht.to enabling a cost-effective production However, the spectrometer can also be used conventional incandescent lamps, which are advantageous have a relatively broad-band emission spectrum, so that the absorption or reflection spectrum of a sample with a single light source relative broadband can be determined. Because incandescent lamps, however, incoherent light must generate in this Case arranged in the beam path of the light source, an optical element become, the coherent light generated. Preferably, this is a diaphragm with a gap, the emitted from the light source, relatively far fanned out light beam hides a narrow beam of light, which is the coherence condition Fulfills and thus subsequently allows diffraction at the diffraction grating.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Beugungsgitter als drehbare Kreisscheibe ausgeführt, auf der die Gitterstriche radial angeordnet sind, wobei die Gitterkonstante mit dem Umlaufwinkel variiert. Das von der Lichtquelle emittierte Licht trifft hierbei auf die Kreisscheibe und wird von dem Beugungsgitter gebrochen, wobei sich die Gitterkonstante und damit die von dem Lichtdetektor gemessene Wellenlänge durch eine Drehung der Kreisscheibe einstellen läßt.In An advantageous variant of the invention is the diffraction grating designed as a rotatable disc, on which the grating lines are arranged radially, wherein the lattice constant varies with the angle of rotation. The light emitted by the light source in this case hits the disc and is from the diffraction grating broken, with the lattice constant and thus the of the Light detector measured wavelength can be adjusted by a rotation of the circular disc.

In der bevorzugten Ausführungsform dieser Variante ändert sich die Gitterkonstante quasi-kontinuierlich über den Umlaufwinkel, was vorteilhaft eine quasi-stufenlose Ausmessung des Spektrums ermöglicht.In the preferred embodiment this variant changes the lattice constant quasi-continuously on the circulation angle, which is advantageous allows a quasi-continuous measurement of the spectrum.

In einer anderen Ausführungsform dieser Variante ist dagegen vorgesehen, das kreisscheibenförmige Beugungsgitter in mehrere kreissegmentförmige Bereiche einzuteilen, innerhalb derer die Gitterkonstante jeweils konstant ist. Zur Messung einer anderen Wellenlänge muß das kreisscheibenförmige Beugungsgitter also soweit gedreht werden, daß der Lichtstrahl auf ein anderes Kreissegment fällt. Hierdurch wird vorteil haft die Störempfindlichkeit gegenüber Winkelstellungsfehlern des kreisscheibenförmigen Beugungsgitters verringert, da derartige Winkelstellungsfehler erst dann einen Einfluß auf die wirksame Gitterkonstante haben, wenn der Lichtstrahl auf ein anderes Kreissegment des Beugungsgitters fällt.In another embodiment In contrast, this variant is provided, the circular disk-shaped diffraction grating in several circular segment-shaped Divide areas within which the lattice constant respectively is constant. To measure another wavelength, the circular diffraction grating So far turned so that the light beam falls on another circle segment. As a result, the susceptibility to angular position errors is advantageous of the circular disk Diffraction grating decreases because such angular position errors only then an influence have the effective lattice constant when the light beam is on another circle segment of the diffraction grating falls.

In einer anderen Variante der Erfindung ist das Beugungsgitter in der Mantelfläche eine Hohlzylinders angeordnet, der um seine Symmetrieachse drehbar ist. Die einzelnen Gitterstriche sind hierbei vorzugsweise parallel zur Drehachse des Hohlzylinders ausgerichtet, wobei die Gitterkonstante in azimuthaler Richtung variiert, so daß eine Drehung des Hohlzylinders ebenfalls zu einer Änderung der wirksamen Gitterkonstante führt.In another variant of the invention is the diffraction grating in the lateral surface a hollow cylinder arranged, which is rotatable about its axis of symmetry is. The individual grating lines are preferably parallel aligned with the axis of rotation of the hollow cylinder, wherein the lattice constant varies in the azimuthal direction, so that a rotation of the hollow cylinder also a change the effective lattice constant leads.

In einer Ausführungsform dieser Variante ändert sich die Gitterkonstante in azimuthaler Richtung quasi-kontinuierlich, was – wie bereits vorstehend bezüglich der kreisscheibenförmigen Anordnung beschrieben – eine stufenlose Spektralmessung ermöglicht.In an embodiment this variant changes the lattice constant is quasi-continuous in the azimuthal direction, what how already above regarding the circular disk-shaped Arrangement described - a stepless spectral measurement allows.

In einer anderen Ausführungsform dieser Variante erfolgt die Änderung der Gitterkonstante dagegen stufenweise, was – wie bereits vorstehend beschrieben – die Störanfälligkeit des Spektrometers gegenüber Winkelstellungsfehlern des Hohlzylinders herabsetzt. Die Gitterkonstante ist hierbei jeweils innerhalb vorgegebener Winkelbereiche einheitlich, so daß die wirksame Gitterkonstante nur geändert wird, wenn der Hohlzylinders so weit gedreht wird, daß der Auftreffpunkt des Lichtstrahls auf dem Beugungsgitter eine Bereichsgrenze überschreitet.In contrast, in another embodiment of this variant, the change in the lattice constant takes place stepwise, which-as already described above-reduces the susceptibility of the spectrometer to angular position errors of the hollow cylinder. The lattice constant is in each case in within predetermined angular ranges uniformly, so that the effective lattice constant is changed only when the hollow cylinder is rotated so far that the point of incidence of the light beam on the diffraction grating exceeds a range limit.

In einer anderen Variante erfolgt die Einstellung der Gitterkonstante dagegen nicht durch eine Rotationsbewegung des Beugungsgitters, sondern durch eine translatorische Bewegung parallel zur Gitterebene, wobei die Gitterkonstante entlang der Bewegungsrichtung variiert. Die Gitterkonstante kann sich hierbei – wie bereits vorstehend erläutert – entlang der Bewegungsrichtung kontinuierlich oder sprunghaft ändern.In another variant, the setting of the lattice constant not by a rotational movement of the diffraction grating, but by a translational movement parallel to the lattice plane, wherein the lattice constant varies along the direction of movement. The lattice constant can - as already explained above - along Change the direction of movement continuously or suddenly.

In einer weiterbildenden Variante der Erfindung ist vorgesehen, auf das Beugungsgitter eine optische Filterschicht aufzubringen, die störende Beugungsmaxima höherer Ordnung unterdrückt. So treten im Beugungsspektrum neben dem Beugungsmaximum erster Ordnung in einem größeren Beugungswinkel auch Beugungsmaxima höherer Ordnung auf, welche die Messung verfälschen können, wenn das Beugungsmaximum erster Ordnung für die zu messende Wellenlänge mit einem Beugungsmaximum höherer Ordnung einer anderen Wellenlänge zusammenfällt. Die Filterschicht läßt deshalb vorzugsweise nur solche Wellenlängen durch, deren Beugungsmaximum erster Ordnung von dem Lichtdetektor erfaßt wird, wohingegen beispielsweise solche Wellenlängen unterdrückt werden, deren Beugungsmaxima zweiter Ordnung am Ort des Lichtdetektors auftreten. Die optische Filterschicht weist somit vorzugsweise eine steilflankige Bandpaßcharakteristik auf, wobei der Verlauf der Durchlaßwellenlänge der Filterschicht vorzugsweise derart an den örtlich variierenden Verlauf der Gitterkonstante angepaßt ist, daß die Durchlaßwellenlänge der Filterschicht an jedem Punkt des Beugungsgitters gleich der Wellenlänge ist, deren Beugungsmaximum von dem Lichtdetektor erfaßt wird.In a further developing variant of the invention is provided on the diffraction grating to apply an optical filter layer, the disturbing Diffraction maxima higher Order suppressed. So occur in the diffraction spectrum in addition to the diffraction maximum first order in a larger diffraction angle also diffraction maxima higher Order on, which can distort the measurement when the diffraction maximum first order for the wavelength to be measured with a diffraction maximum higher Order a different wavelength coincides. The filter layer therefore leaves preferably only such wavelengths , whose first order diffraction maximum from the light detector is detected whereas, for example, such wavelengths are suppressed, whose diffraction maxima of the second order occur at the location of the light detector. The optical filter layer thus preferably has a steep edge bandpass on, wherein the course of the transmission wavelength of the filter layer preferably such at the local adapted varying course of the lattice constant, that the transmission wavelength of the Filter layer at each point of the diffraction grating is equal to the wavelength, whose diffraction maximum is detected by the light detector.

Die Herstellung des Beugungsgitters für das erfindungsgemäße Spektrometer kann in herkömmlicher Weise erfolgen, jedoch ist eine vorteilhafte Herstellungsart in der bereits eingangs angeführten DE 43 40 103 A1 beschrieben, deren Inhalt insoweit der vorliegenden Anmeldung zuzurechnen ist.The preparation of the diffraction grating for the spectrometer according to the invention can be carried out in a conventional manner, but is an advantageous method of preparation in the already mentioned above DE 43 40 103 A1 described, the content of which is attributable to the present application.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be described below together with the description of the preferred execution of the invention with reference to the figures shown in more detail. Show it:

1 als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Spektrometer mit einem drehbaren, kreisscheibenförmigen Beugungsgitter mit radial verlaufenden Gitterstrichen in perspektivischer Darstellung, 1 As a preferred embodiment of the invention, a spectrometer with a rotatable, circular disk-shaped diffraction grating with radially extending grating lines in perspective,

2a die Anordnung der Gitterstriche auf dem kreisscheibenförmigen Beugungsgitter aus 1, 2a the arrangement of the grating lines on the circular disc-shaped diffraction grating 1 .

2b den Verlauf der Gitterkonstante über den Umlaufwinkel bei dem kreisscheibenförmigen Beugungsgitter aus 1, 2 B the course of the lattice constant over the circulation angle in the circular disk-shaped diffraction grating 1 .

3a, 3b eine alternative Anordnung der Gitterstriche auf dem kreisscheibenförmigen Beugungsgitter aus 1 mit dem zugehörigen Verlauf der Gitterkonstante, 3a . 3b an alternative arrangement of the grating lines on the circular disc-shaped diffraction grating 1 with the associated course of the lattice constant,

4a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Spektrometers in perspektivischer Darstellung, 4a another embodiment of a spectrometer according to the invention in perspective view,

4b das Spektrometer aus 4a in einer vereinfachten Aufsichtsdarstellung sowie 4b the spectrometer off 4a in a simplified supervisory view as well

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spektrometers mit einer linearen Bewegung des Beugungsgitters. 5 a further embodiment of a spectrometer according to the invention with a linear movement of the diffraction grating.

Das in 1 gezeigte erfindungsgemäße Spektrometer ermöglicht die Bestimmung des Absorptionsspektrums einer mindestens teilweise lichtdurchlässigen Probe 1. Die Probe 1 wird hierzu im Strahlengang einer Lichtquelle 2 angeordnet, die ein breitbandiges Emissionsspektrum aufweist, das den interessierenden Wellenlängenbereich vollständig abdeckt. Im Strahlengang hinter der Probe 1 ist eine Blende 3 mit einem Spalt angeordnet, der aus dem von der Lichtquelle 2 emittierten, relativ weitgefächerten Lichtbündel 4 einen eng begrenzten Lichtstrahl 5 ausblendet, um die Kohärenzbedingung für eine nachfolgende Beugung an einem optischen Reflexionsgitter 6.1 zu erfüllen, das auf die Oberseite einer dünnen Kreisscheibe 6 in Form von radial verlaufenden Rillen aufgebracht ist. Aufgrund der Beugung an dem Reflexionsgitter 6.1 entsteht in einem bestimmten Winkel zum einfallenden Lichtstrahl 5 ein Beugungsmaximum erster Ordnung, dessen Intensität von einem Lichtdetektor 7 erfaßt wird, wobei im Strahlengang zwischen dem Reflexionsgitter 6.1 und dem Lichtdetektor 7 eine weitere Blende 8 mit einem Spalt angeordnet ist, um eine möglichst gute Winkeltrennung des Lichtdetektors 7 zu erreichen und den Einfluß von Störlicht weitestgehend auszuschalten.This in 1 shown spectrometer according to the invention allows the determination of the absorption spectrum of an at least partially transparent sample 1 , The sample 1 is this in the beam path of a light source 2 having a broadband emission spectrum that completely covers the wavelength range of interest. In the beam path behind the sample 1 is a blind 3 arranged with a gap from that of the light source 2 emitted, relatively wide-spread light beam 4 a narrow beam of light 5 fades out the coherence condition for a subsequent diffraction on an optical reflection grating 6.1 to meet that on the top of a thin circular disk 6 is applied in the form of radially extending grooves. Due to the diffraction at the reflection grating 6.1 arises at a certain angle to the incident light beam 5 a first-order diffraction maximum whose intensity is from a light detector 7 is detected, wherein in the beam path between the reflection grating 6.1 and the light detector 7 another aperture 8th is arranged with a gap to the best possible angular separation of the light detector 7 to achieve and largely eliminate the influence of stray light.

Der Beugungswinkel und damit die räumliche Lage des Beugungsmaximums erster Ordnung ist abhängig zum einen von der Gitterkonstante des Reflexionsgitters 6.1 und zum anderen von der Wellenlänge des einfallenden Lichtstrahls 5, so daß das Reflexionsgitter 6.1 spektralzerlegend wirkt und der Lichtdetektor 7 jeweils nur die Intensität eines Spektralanteils mit einer bestimmten Wellenlänge mißt.The diffraction angle and thus the spatial position of the diffraction maximum of the first order depends on the one of the lattice constant of the reflection grating 6.1 and secondly from the Wel lenlänge of the incident light beam 5 , so that the reflection grating 6.1 spectrally decomposing acts and the light detector 7 only measures the intensity of a spectral component with a specific wavelength.

Wichtig ist hierbei, daß die Gitterkonstante des Reflexionsgitters 6.1 auf der Oberfläche der Kreisscheibe 6 nicht konstant ist, sondern mit dem Umlaufwinkel variiert. Die Anordnung der einzelnen Gitterstriche auf der Oberfläche der Kreisscheibe 6 ist detailliert in 2a dargestellt, während 2b den zugehörigen Verlauf der Gitterkonstante über den Umlaufwinkel α wiedergibt. Zu beachten ist hierbei, daß der Abstand der einzelnen Gitterstriche aus zeichentechnischen Gründen vergrößert dargestellt ist. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die Gitterkonstante g über den Umlaufwinkel α quasi-kontinuierlich zunimmt, so daß sich die wirksame Gitterkonstante und damit der Beugungswinkel des ersten Beugungsmaximums durch eine Drehung der Kreisscheibe 6 nahezu stufenlos einstellen läßt. Der Lichtdetektor 7 erfaßt also jeweils das Beugungsmaximum erster Ordnung für eine bestimmte Wellenlänge, die von der Winkelstellung der Kreisscheibe 6 abhängt. Zur Messung der Intensität für eine bestimmte Wellenlänge wird die Kreisscheibe 6 also so gedreht, daß das Beugungsmaximum erster Ordnung für diese Wellenlänge auf den Lichtdetektor 7 fällt, während die Beugungsmaxima erster Ordnung anderer Wellenlängen in andere Richtungen gebeugt werden und somit von dem Lichtdetektor 7 nicht erfaßt werden.It is important that the lattice constant of the reflection grating 6.1 on the surface of the circular disk 6 is not constant, but varies with the orbital angle. The arrangement of the individual grating lines on the surface of the circular disk 6 is detailed in 2a shown while 2 B the corresponding course of the lattice constant on the circulation angle α reproduces. It should be noted here that the distance between the individual grating lines is shown enlarged for technical reasons. From the illustration, it can be seen that the lattice constant g increases quasi-continuously over the circulation angle α, so that the effective lattice constant and thus the diffraction angle of the first diffraction maximum by rotation of the circular disc 6 can be adjusted almost infinitely. The light detector 7 Thus, in each case detects the first-order diffraction maximum for a certain wavelength, that of the angular position of the circular disk 6 depends. To measure the intensity for a given wavelength is the circular disk 6 thus rotated so that the first order diffraction maximum for this wavelength on the light detector 7 falls while the first-order diffraction maxima of other wavelengths are diffracted in other directions, and thus from the light detector 7 can not be detected.

Weiterhin weist die Kreisscheibe 6 eine optische Filterschicht 6.2 auf, die auf das Reflexionsgitter 6.1 aufgebracht ist und den störenden Einfluß der Beugungsmaxima hö herer Ordnung unterdrückt. So kann es vorkommen, daß das Beugungsmaximum erster Ordnung der zu messenden Wellenlänge mit einem Beugungsmaximum höherer Ordnung einer anderen Wellenlänge zusammenfällt, so daß der Lichtdetektor 7 fälschlicherweise auch dieses Beugungsmaximum höherer Ordnung erfaßt. Die Filterschicht 6.2 weist deshalb eine steilflankige Bandpaßcharakteristik auf und läßt an jedem Punkt der Kreisscheibe 6 im wesentlichen nur Licht mit der Wellenlänge durch, deren Beugungsmaximum erster Ordnung auf den Lichtdetektor 7 fällt, wohingegen Licht mit anderen Wellenlängen unterdrückt wird, wodurch der störende Einfluß der Beugungsmaxima höherer Ordnung weitgehend ausgeschaltet wird. Wichtig ist hierbei, daß die Durchlaßwellenlänge der Filterschicht 6.2 auf der Kreisscheibe 6 nicht konstant ist, sondern über den Umlaufwinkel variiert, da jede Winkelstellung der Kreisscheibe 6 einer bestimmten Wellenlänge zugeordnet ist, deren Beugungsmaximum erster Ordnung auf den Lichtdetektor 7 fällt. Der Verlauf der Durchlaßwellenlänge der Filterschicht 6.2 über den Umlaufwinkel der Kreisscheibe 6 ist deshalb derart an den Verlauf der Gitterkonstante angepaßt, daß jeweils nur die Wellenlänge durchgelassen wird, deren Beugungsmaximum erster Ordnung in Richtung des Lichtdetektors 7 gebeugt wird, wohingegen andere Wellenlängen unterdrückt werden.Furthermore, the circular disk 6 an optical filter layer 6.2 on top of the reflection grid 6.1 is applied and suppresses the disturbing influence of diffraction maxima höher order. Thus, it may happen that the first order diffraction maximum of the wavelength to be measured coincides with a higher order diffraction maximum of another wavelength, so that the light detector 7 erroneously also this diffraction maximum of higher order detected. The filter layer 6.2 Therefore, has a steep bandpass characteristic and leaves at each point of the disc 6 essentially only light with the wavelength through, whose first-order diffraction maximum on the light detector 7 falls, whereas light of other wavelengths is suppressed, whereby the disturbing influence of the higher-order diffraction peaks is largely eliminated. It is important that the transmission wavelength of the filter layer 6.2 on the circular disk 6 is not constant, but varies over the orbital angle, since each angular position of the disc 6 associated with a particular wavelength, whose first order diffraction maximum on the light detector 7 falls. The course of the transmission wavelength of the filter layer 6.2 over the circulation angle of the circular disk 6 is therefore adapted to the course of the lattice constant that only the wavelength is transmitted, their maximum diffraction maximum order in the direction of the light detector 7 is diffracted, whereas other wavelengths are suppressed.

Zur Messung nicht nur einer einzelnen Wellenlänge, sondern eines breitbandigen Spektralverlaufs wird die Kreisscheibe 6 nacheinander in verschiedene Stellungen gedreht, wobei in jeder Stellung die Intensität in der vorstehend beschriebenen Weise gemessen wird. Die Drehung der Kreisscheibe 6 erfolgt hierbei durch einen Schrittmotor 9, der über ein Getriebe 10 und eine Welle 11 mit der Kreisscheibe 6 verbunden ist.To measure not only a single wavelength, but a broadband spectral response is the circular disk 6 rotated in different positions, wherein in each position, the intensity is measured in the manner described above. The rotation of the circular disk 6 takes place here by a stepper motor 9 that has a gearbox 10 and a wave 11 with the circular disk 6 connected is.

Auf diese Weise läßt sich das Spektrum messen, das von der Probe 1 transmittiert wird, was nachfolgend eine Bestimmung des Absorptionsspektrums der Probe 1 ermöglicht. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, das gemessene Spektrum mit dem Emissionsspektrum der Lichtquelle 2 zu vergleichen und daraus das spektrale Absorptionsvermögen der Probe 1 zu berechnen, was jedoch voraussetzt, daß das Emissionsspektrum der Lichtquelle 2 bekannt ist. Die Bestimmung des Emissionsspektrums der Lichtquelle 2 kann beispielsweise durch eine separate Messung ohne die Probe 1 erfolgen.In this way, the spectrum can be measured that of the sample 1 which is subsequently a determination of the absorption spectrum of the sample 1 allows. One way to do this is to measure the measured spectrum with the emission spectrum of the light source 2 and from this the spectral absorbance of the sample 1 which, however, requires that the emission spectrum of the light source 2 is known. The determination of the emission spectrum of the light source 2 For example, by a separate measurement without the sample 1 respectively.

3a zeigt eine alternative Anordnung der einzelnen Gitterstriche auf der Kreisscheibe 6, die sich von der vorstehend beschriebenen und in 2a gezeigten Anordnung im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Kreisscheibe 6 in zehn Kreissegmente mit einem Winkel von jeweils 36° aufgeteilt ist, innerhalb derer der Winkelabstand zwischen benachbarten Gitterstrichen und damit die Gitterkonstante g jeweils konstant ist. 3a shows an alternative arrangement of the individual grating lines on the circular disk 6 , different from those described above and in 2a shown arrangement essentially differs in that the circular disk 6 is divided into ten circle segments with an angle of 36 °, within which the angular distance between adjacent grid lines and thus the grid constant g is constant in each case.

Bei einer Drehung der Kreisscheibe ändert sich die Gitterkonstante g also nicht – wie bei der in 2a gezeigten Anordnung – quasi-kontinuierlich, sondern – wie in 3b dargestellt – sprunghaft, wenn der Lichtstrahl 5 auf ein anderes Kreissegment trifft. Die Kreisscheibe 6 wird hierbei zur Messung jeweils so gedreht, daß der Lichtstrahl 5 in der Mitte des gewünschten Kreissegments auf die Kreisscheibe 6 auftrifft. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß geringfügige Winkelstellungsfehler der Kreisscheibe 6 das Meßergebnis nicht verfälschen, da die Gitterkonstante sich nur ändert, wenn der Winkelstellungsfehler so groß ist, daß der Lichtstrahl 5 auf ein anderes Kreissegment trifft.With a rotation of the circular disk, the lattice constant g does not change - as with the in 2a arrangement shown - quasi-continuously, but - as in 3b shown - leaps and bounds when the light beam 5 meets another circle segment. The circular disk 6 is in this case each rotated to the measurement that the light beam 5 in the middle of the desired circle segment on the circular disc 6 incident. As a result, it is advantageously achieved that slight angular position errors of the circular disk 6 do not falsify the measurement result, since the lattice constant changes only when the angular position error is so great that the light beam 5 meets another circle segment.

4a zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Spektrometer, das ebenfalls zur Bestimmung des spektralen Absorptionsvermögens einer Probe 12 dient, die hierzu im Strahlengang einer Lichtquelle 13 angeordnet ist. Im Strahlengang hinter der Probe 12 ist wiederum eine Blende 14 mit einem Spalt angeordnet, um einen eng begrenzten Lichtstrahl 15 aus dem von der Lichtquelle 13 erzeugten, relativ weit aufgefächerten Lichtbündel auszublenden. 4a shows as a further embodiment of the invention, a spectrometer, which also for determining the spectral absorbance of a sample 12 serves, the purpose in the beam path of a light source 13 is arranged. In the beam path behind the sample 12 is again a panel 14 arranged with a gap to a narrow beam of light 15 from the from the light source 13 to hide generated, relatively fanned out light beam.

Der Lichtstrahl 15 erreicht dann einen Spiegel 16 und wird von diesem in einem Winkel von ungefähr 90° in Richtung der Mantelfläche eines Hohlzylinders 17 abgelenkt, auf dessen Innenseite ein Reflexionsgitter aufgebracht ist, dessen Gitterstriche parallel zur Symmetrieachse des Hohlzylinders 17 verlaufen. Zur Wahrung der Übersichtlichkeit sind die Gitterstriche hierbei nur in einem Teilbereich 18 der Mantelfläche dargestellt. Das Reflexionsgitter erstreckt sich jedoch auf der Innenseite der Mantelfläche über den gesamten Umfang des Hohlzylinders 17, wobei der Abstand zwischen benachbarten Gitterstrichen auf der Mantelfläche nicht konstant ist, sondern mit dem Umlaufwinkel variiert.The light beam 15 then reaches a mirror 16 and from this at an angle of approximately 90 ° in the direction of the lateral surface of a hollow cylinder 17 deflected, on the inside of a reflection grating is applied, the grid lines parallel to the axis of symmetry of the hollow cylinder 17 run. For the sake of clarity, the grating lines are only in one subarea 18 the lateral surface shown. However, the reflection grating extends on the inside of the lateral surface over the entire circumference of the hollow cylinder 17 , wherein the distance between adjacent grid lines on the lateral surface is not constant, but varies with the circulation angle.

Durch die Beugung an dem Reflexionsgitter entsteht in einem bestimmten Winkel zum einfallenden Lichtstrahl ein Beugungsmaximum erster Ordnung, das von einem Lichtdetektor 19 erfaßt wird, wobei zwischen dem Lichtdetektor 19 und dem Reflexionsgitter eine Blende 20 mit einem Spalt angeordnet ist, um den Einfluß von Störlicht zu unterdrücken. Die Anordnung des Spiegels 16 und des Lichtdetektors 19 mit der Blende 20 in dem Hohlzylinder 17 wird auch durch 4b verdeutlicht, die eine Aufsicht des Spektrometers in vereinfachter Form wiedergibt.Due to the diffraction at the reflection grating, a first-order diffraction maximum, that of a light detector, is produced at a specific angle to the incident light beam 19 is detected, wherein between the light detector 19 and the reflection grating an aperture 20 is arranged with a gap to suppress the influence of stray light. The arrangement of the mirror 16 and the light detector 19 with the aperture 20 in the hollow cylinder 17 is also going through 4b clarifies that reflects a view of the spectrometer in a simplified form.

Die räumliche Lage des Beugungsmaximums erster Ordnung hängt hierbei – wie bereits in der Beschreibung zu 1 erläutert – zum einen von der wirksamen Gitterkonstante und zum anderen von der Wellenlänge ab, so daß der Lichtdetektor 19 jeweils nur die Intensität des Beugungsmaximums erster Ordnung für eine bestimmte Wellenlänge mißt.The spatial position of the first order diffraction maximum depends on this - as in the description 1 explained - on the one hand from the effective lattice constant and the other from the wavelength, so that the light detector 19 in each case measures only the intensity of the first-order diffraction maximum for a specific wavelength.

Die Messung anderer Wellenlängen wird dadurch ermöglicht, daß der Abstand benachbarter Gitterstriche auf der Innenseite der Mantelfläche des Hohlzylinders 17 nicht konstant ist, sondern mit dem Umlaufwinkel variiert, so daß die wirksame Gitterkonstante von der Winkelstellung des Hohlzylinders 17 abhängt. Das Spektrometer mißt also in jeder Winkelstellung des Hohlzylinders 17 die Intensität des Beugungsmaximums erster Ordnung für eine bestimmte Wellenlänge. Zur Bestimmung des gesamten Spektrums wird der Hohlzylinder 17 dann nacheinander in verschiedene Winkelstellungen gedreht, wobei in jeder Stellung die Intensität des zugehörigen Beugungsmaximums erster Ordnung gemessen wird. Die Drehung des Hohlzylinders 17 erfolgt hierbei ebenfalls über einen Schrittmotor 21, der über ein Getriebe 22 und eine Welle 23 mit dem Hohlzylinder 17 verbunden ist. Das spektrale Absorptionsvermögen der Probe 12 ergibt sich dann – wie in der Beschreibung zu 1 erläutert – aus einem Vergleich des gemessenen Spektrums mit dem Emissionsspektrum der Lichtquelle 13.The measurement of other wavelengths is made possible by the fact that the distance between adjacent grid lines on the inside of the lateral surface of the hollow cylinder 17 is not constant, but varies with the orbital angle, so that the effective lattice constant of the angular position of the hollow cylinder 17 depends. The spectrometer thus measures in every angular position of the hollow cylinder 17 the intensity of the first order diffraction maximum for a particular wavelength. To determine the entire spectrum of the hollow cylinder 17 then rotated successively in different angular positions, wherein in each position, the intensity of the associated first order diffraction maximum is measured. The rotation of the hollow cylinder 17 This is also done via a stepper motor 21 that has a gearbox 22 and a wave 23 with the hollow cylinder 17 connected is. The spectral absorbance of the sample 12 then results - as in the description 1 explained - from a comparison of the measured spectrum with the emission spectrum of the light source 13 ,

5 zeigt schließlich in vereinfachter Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spek trometers, bei dem die Gitterkonstante nicht durch eine Rotationsbewegung, sondern durch eine translatorische Bewegung eines Beugungsgitters verändert wird. 5 Finally, in a simplified representation, another embodiment of a spectrometer according to the invention trometers, in which the lattice constant is not changed by a rotational movement, but by a translational movement of a diffraction grating.

Das Spektrometer weist ebenfalls eine Lichtquelle 24 auf, die ein relativ breit aufgefächertes Lichtbündel 25 abgibt, aus dem von einer Blende 26 mit einem Spalt ein eng begrenzter Lichtstrahl 27 ausgeblendet wird. Dieser Lichtstrahl 27 durchläuft nachfolgend eine Probe 28, deren spektrales Absorptionsvermögen bestimmt werden soll. Im Strahlengang hinter der Probe 28 ist ein Transmissionsgitter 29 angeordnet, dessen Gitterebene im wesentlichen rechtwinklig zu dem einfallenden Lichtstrahl 27 verläuft und das rechtwinklig zur Gitterebene verschiebbar ist. Hinter dem Transmissionsgitter 29 entsteht somit in einem bestimmten Beugungswinkel ein Beugungsmaximum erster Ordnung, dessen Intensität von einem Lichtdetektor 30 gemessen wird.The spectrometer also has a light source 24 on, which is a relatively wide fanned out light beam 25 from which comes from a panel 26 with a gap a narrow beam of light 27 is hidden. This ray of light 27 subsequently goes through a sample 28 whose spectral absorbance is to be determined. In the beam path behind the sample 28 is a transmission grating 29 whose lattice plane is substantially perpendicular to the incident light beam 27 runs and which is displaceable at right angles to the lattice plane. Behind the transmission grid 29 Thus, a diffraction maximum of first order, whose intensity is produced by a light detector, arises at a certain diffraction angle 30 is measured.

Wichtig ist hierbei, daß die Gitterkonstante des Transmissionsgitters 29 nicht konstant ist, sondern entlang der Bewegungsrichtung variiert, so daß sich die wirksame Gitterkonstante und damit die räumliche Lage der Beugungsmaxima erster Ordnung durch eine Verschiebung des Transmissionsgitters 29 einstellen läßt. In jeder Position des Transmissionsgitters 29 erfaßt der Lichtdetektor 30 also das Beugungsmaximum erster Ordnung für eine bestimmte Wellenlänge.It is important that the lattice constant of the transmission grating 29 is not constant, but varies along the direction of movement, so that the effective lattice constant and thus the spatial position of the first order diffraction maxima by a shift of the transmission grating 29 can be adjusted. In every position of the transmission grating 29 the light detector detects 30 that is, the first-order diffraction maximum for a particular wavelength.

Zur Messung des spektralen Absorptionsvermögens der Probe 28 wird das Transmissionsgitter 29 deshalb von einem Schrittmotor 31 über eine Schubstange 32 in verschiedene Positionen gefahren, wobei der Lichtdetektor 30 jeweils die Intensität des zugehörigen Beugungsmaximums erster Ordnung mißt.For measuring the spectral absorbance of the sample 28 becomes the transmission grating 29 therefore from a stepper motor 31 over a push rod 32 moved to different positions, the light detector 30 in each case measures the intensity of the associated first-order diffraction maximum.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The Restricted invention in their execution not to the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants is conceivable, which of the illustrated solution also in principle different types Use.

Claims

Spectrometer for determining the emission spectrum of a light source ( 2 ) or the absorption or reflection spectrum of one in the beam path of the light source ( 2 ) arranged sample ( 1 ), the light source ( 2 ) emits coherent light or in the beam path of an optical element ( 3 ) is arranged to generate coherent light, with one in the beam path of the light source ( 2 ) arranged diffraction gratings ( 6.1 ) for spectral decomposition of the light source ( 2 ) or emitted by the sample ( 1 ) transmitted or reflected light in the region of the diffraction grating ( 6.1 ) arranged light detector ( 7 ) for measuring the intensity of a diffraction maximum of a particular, within the emission spectrum of the light source ( 2 ) lying wavelength, characterized in that the diffraction grating ( 6.1 ) for selection and intensity measurement of the diffraction maxima of different wavelengths parallel to the lattice plane displaceable or about a right angle to the lattice plane or parallel to the grid lines arranged rotation axis is rotatable and has a lattice constant varying along the direction of movement.

Spectrometer according to claim 1, characterized in that the grating lines of the diffraction grating ( 6.1 ) with respect to the axis of rotation of the diffraction grating ( 6.1 ) are arranged substantially radially and the lattice constant with the orbital angle (α) varies.

Spectrometer according to claim 2, characterized that this Diffraction grating substantially circular disk-shaped with radially extending grid lines is formed and has a plurality of circular segment-shaped areas, within of which the lattice constant is uniform in each case.

Spectrometer according to Claim 1, characterized in that the diffraction grating is arranged in the lateral surface of a hollow cylinder (17) which is rotatable about its axis of symmetry, the grating lines of the diffraction grating being substantially parallel to the axis of symmetry of the hollow cylinder ( 17 ) and the lattice constant of the diffraction grating varies in the azimuthal direction.

Spectrometer according to claim 4, characterized in that the lattice constant in the azimuthal direction to reduce the susceptibility to angular position errors of the hollow cylinder ( 17 ) gradually changes.

Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized in that the diffraction grating ( 6.1 ) for suppression of the diffraction maxima of higher orders of wavelengths other than the selected and in the direction of the light detector ( 7 ) diffracted wavelength an optical filter layer ( 6.2 ) with one along the direction of movement of the diffraction grating ( 6.1 ) is applied, wherein the course of the transmission wavelength is adapted to the course of the lattice constant such that the transmission wavelength is equal to the wavelength whose diffraction maxima from the light detector ( 7 ) is detected.

Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized in that the lattice constant along the direction of movement of the diffraction grating ( 6.1 ) changes substantially continuously.

Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized in that the grating lines of the diffraction grating ( 29 ) lie in a common plane and the diffraction grating ( 29 ) for adjusting the effective lattice constant parallel to the common plane and perpendicular to the grid lines is displaceable.

Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized in that for the broadband measurement of the absorption or reflection spectrum of the sample ( 1 ) a plurality of light sources with different, each narrow-band and overlapping emission spectra are provided.

Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized by a stepping motor ( 9 . 31 ) for the displacement or rotation of the diffraction grating ( 6.1 . 29 ).