ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОЛЯРИМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01J4/04 

1

Изобретение относится к оптике.

Известны фотоэлектрические поляриметры, применяемые .при изменении угла вращения плоскости поляризации оптически активными веществами. Такие приборы используют при определении концентрации оптически активных веществ Б растворах, установлении строения молекул белков и т. д.

Известные фотоэлектрические поляриметры имеют источник света, монохроматор, служащий для выделения монохроматического пучка света различной длины волны, поляризатор, предназначенный для создания линейно поляризованного света, ячейку Фарадея, представляющую собой мощный электромагнит, внутри которого помещена кювета с дистнллированной водой для создания условий вращения плоскополяризованного луча света магнитным полем, анализатор, используемый для определения направления колебаний линейно-поляриз-ованного света, .фотоумножитель и подключенпое к нему устройство для выравнивания разбаланса.

Однако фотоэлектрические поляриметры не обеспечивают измерений при слабой интенсивности света, например измерения при помощи микроскопа или, что представляет значите.тьный интерес, измерения в дальней ультрафиолетовой области спектра, при работе с растворами, обладающими больщой поглощающей или рассеиваюи1ей способностью падающего на них света, а также имеют недостаточную стабильность источников света.

Целью изобретения является повыщение чувствительности.

Для этого устройство для выравнивания разбаланса выполнено в виде последовательно соединенных усилителя низкой частоты с фазовращателем, коммутатора, двух уснлителей и двух накопителей с измерительными блоками.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена блок-схема поляриметра; на фиг. 2 - блок-схема электронного блока; на фиг. 3 пояснен процесс модуляции потока света.

Свет, проходящий от источника / (см. фиг. 1) через светофпльтр 2, линзу 3, поляризатор 4, ячейку 5 Фарадея и кювету 6. а также анализатор 7, попадает на фотоумножитель 8. Питание источника / света, ячейки 5 Фарадея п электронного блока 9 осуществляется от распределительного устройства 10

пере.менным током частотой 50 гц. Питание фотоумножителя 5 осуществляется от стабилизированного высоковольтного источника //. Показания фотоэлектрического поляриметра считывают со стре,1очных индикаторов 12

и 13.

В связи с тем, что интенсивность поляризованного промодулированного света, попадающего на фотоумножитель S, изменяется по закону косинуса в тот момент, когда анализатор

7полностью ком пенсирует вращение плоскости поляризации света, связанное с наличием на пути света оптически активного веодества, т. е. в момент равновесия системы на фотоумножитель падает inoTOJ света, промодулированиый частотой в 100 гц (см. фиг. 3).

Задача экспериментатора состоит в максимально точном определеннн момента прохождения точки А, т. е. нахождения угла поворота плоскости поляризации поляризоваиного света оптически активным веществом.

Устройство работает следующим образом.

Модулированный поляризованный луч света, частота модуляции которого изменяется в зависимости от положения анализатора от 50 до 100 ец (в момент равновесия системы) , вызывает в цепи фотоумножителя 8 (см. фиг. 1) фототок, который поступает на вход электронного блока 9. Входная часть электронного блока 9 представляет собой усилитель /4 низкой частоты (см. фиг. 2). Усиленный сигнал поступает на фазовращатель J5, с которого поступает на электронный коммутатор 16. Коммутатор 16 разделяет сигнал и посылает его по двум каналам на усилители 17. С усилителей 17 сигналы поступают на прецизио.нные наконителр ные конденсаторы 18 и 19.

По мере зарядки конденсаторов 18 н 19 напряжение на них измеряют двумя лал(повыми вольтметрами 2f/ и 21. Показания этих вольтметров считываются со стрелочных индикаторов 12 и 13.

Частота коммутации подобрана таким образом, чтобы по каждому каналу проходил один из полупернодов тока с частотой в 100 гц. Изменения тока, протекающего через катушку ячейки Фарадея, строго синхронизированы с работой коммутатора. Для этого необходимая частота коммутации задается генератором 22 пилообразного напряжения, который запускается переменным напряжением сети, питающей ячейку Фарадея. Пилообразное напряжение, снимаемое с генератора 22, запускает генератор 23 пилообразного напряжения с очень крутым передним фронтом.

8свою очередь, напряжение генератора 23 запускает триггер 24. П-образные импульсы с триггера 24 поступают на катодный повторитель 25. П-Образные нмлульсы с катодного повторителя управляют током коммутатора 16. Для коррекции фазы коммутируемого исследуемого сигнала служит фазовращатель 26.

Питание электронного устройства осуществляют стабилизированным выпрямителем 26.

Таким образом, на каждый из накопительных конденсаторов 18 и 19 поступает часть исследуемого сигнала в определенной фазе. В гом случае, если система находится в равновесии, т. е. если анализатор полностью скомпенсировал угол поворота плоскости поляризации, амплитуды сигналов, подающихся на оба накопительных конденсатора 18 и 19, будут одинаковы и конденсаторы в течение любого оптимально выбранного отрезка времени заряжаться с одинаковой скоростью, а индикаторы 12 и 13 будут давать одинаковые показания. Если же анализатор не полностью скомпенсирует угол поворота плоскости поляризации, что будет связано с наличием на пути поляризованного света оптически активного вещества, по одному из каналов потечет больщий ток и индикаторы 12 и 13 дадут разные показания.

Отнощение показаний индикаторов позволяет рассчитать оптическую активность вещества по формуле:

tgp().4 , (i + p)(i-p)

где р УК.

Здесь Ki - отиощение зарядов на конденсаторах 18 и 19,

К.2 - отнощение зарядов на тех же конденсаторах нри наличии «еизвестного оптически активного вещества.

А- коэффициент, учитывающий собственную погрещность прибора, которая может быть в процессе работы сведена к минимуму нутем коррекции усиления одного из усилителей (левого или правого каналов).

Коэффициент K,i в нащем приборе практически равен единице. Получается это вследствие того, что устраняется номеха, могущая проникнуть в полезный сигнал. Эта помеха связана с нестабильностью источника света, с проникновением фона в виде щумов схемы, особенно фотоумножителя, что наблюдается имеипо цри работе опектрополяриметра в свете дальнего ультрафиолета или при недостаточной интенсивности попадающего на фотоумножитель потока света. Это происходит также потому, что на иакопительные конденсаторы 18 и 19 за время измерения, равное, допустим, двум минутам, сигнал поступает 6000 раз (на каждый конденсатор 18 и 19. Благодаря этому на оба конденсатора практически поступает одинаковое количество зарядов, обусловленных помехами. А так как мы берем отношение зарядов этих конденсаторов, то /(1 1. Это значительно сокращает время проведения эксперимента и иовыщает его точность. 5

Предмет изобретения

Фотоэлектрический поляриметр, содержа0 щий источник света, монохроматор, поляризатор, ячейку Фарадея, кювету с исследуемым образцом, анализатор, фотоумножитель и устройство для выравнивания -разбаланса, подключенное к фотоумножителю, отличающийся тем, что, с целью повышения чувстви5тельности, устройство для выравнивания разбаланса выполнеио в виде последовательно соедииениых усилителя низкой частоты с фа6зовращатслем, коммутатора, двух усилителей и двух накопителей с измерительными блоками.

. д,

S

I

h

5/724 Фиг. 5