Способ измерения оптической активности Советский патент 1978 года по МПК G01N21/40 

Изобретение относится к поляризационно-оптическим способам измерения. Известные способы измерения оптической активности основаны на пропускании через исследуемый образец линейно-поляризованного луча и измерении угла поворота плоскости поляризации. При этом используют различные технические средства: модуляторы, ком пенсаторы, приемники и источники излу чения. Общими недостатками известных .способов являются невысокая точность и ограниченный диапазон измерения. Наиболее близким к предложенному яв/1яется способ измерения оптической активности, заключающийся в пропускаНИИ линейно-поляризованного луча через образец и измерении угла поворота плоскости поляризации посредством осу ществления равного, но притивоположно го по знаку поворота плоскости поляризации з. Однако и в этом случае ди апазон и точность измерения ограничены, кроме того, сказывается влияние магнитооптического вращения. С целью повышения точности измерения через образец .пропускают допол.нительный линейно-поляризованный луч во встречном основному направлении и измеряют разность углов поворота плоскости поляризации обоих лучей. Предложенный способ основан на том, что при зеркальном отражении меняется система координат отраженного луча на протипоположную. Поэтому, если сквозь оптически активное вещество, создающее поворот направления колебаний электрического вектора (в общем случае изменение азимута луча) на угол Ч , проходят два луча друг другу навстречу, которые затем объединяют, с помощью зерксшьной системы, то азимуты выходных лучей меняются на угол +fjnpH4eM знак (направление вращения)зависит от направления вращения оптически активного вещества и количества отражений после прохождения луча сквозь оптически активное вещество. Если количество отражений после прохождения сквозь оптически активное вещество для одного луча обозначить N , а для другого луча N , то возможны еле дукяцие случаи: 1. N.|- N2 Zk+ 1, где Ji; 0,1,2,... Если изменение азимута луча вызвано естественной оптической активностью, то после объединения лучей меняется разность их азимутов на угол 2 f .Магнитная оптическая активность не меняет разность азимутов лучей. 2. . 2К , .где К 0,1,2,,.. В этом случае картина противополож ная: естественная оптическая активность не меняет, разность азимутов выходных лучей на угол . Таким образом, предложенный способ позволяет разделить влияние естествен ной и магнитной оптической активности при их одновременном действии. На чертеже приведена схема устройства, с помощью которого может быть реализован предложенный способ. Устройство содержит лазер 1, элект рооптический модулятор 2 эллиптичност луча, два глухих зеркала 3,4, светоде лительную призму 5 с двумя полупрозрачными параллельными плоскостями. Электрооптический кристалл 6, фазовые пластинки Д/4 7,8, поляризаторы 9,10, фотоприемник 11, узкополосный усилитель 12, схему 13 обратной связи и ре гистрирующее устройство 14. Устройство работает следукнцим обра зом. Луч лазера проходит через модулятор 2, в качестве которого применен электрооптический кристалл, ось кото ого повернута на 45° относительно на правления колебаний электрического вектора линейно-поляризованного луча лазера, и становится эллиптически поляризованньм с модулированной эллиптичностыо. Верхняя полупрозрачная плоскость светоделительной призмы 5 делит луч на два луча одинаковой интенсивности QI и Of 2 , которые с помощью глухих зерксш 3 и 4 направляются сквозь исследуемый объем 15 навстречу друг другу.Фазовые пластинки Л/4-7 и 8 преобразуют эллиптически поляризованные лучи с модулированной эллиптичностью в линейно-поляризованные -с моду лированным поворотом направления коле баний электрического вектора. На выходе устройства получают два луча, на правления колебаний электрических век торов которых устанавливаются параллельными между собой с помощью электрооптического кристалла 6. Нарушение пй1 аллельности происходит при введе- НИИ исследуемого вещества, обладающего естественной оптической активное тью, в исследуемый объем 15. При этом направления колебаний электрических векторов выходных лучей разворачиваются в разные стороны относительно своего первоначального положения на уголЧ .В результате сложения лучей на нижней полупрозрачной плос кости светоделительной призмы 5 после прохождения их .через поляризаторы 9, 10, которые пропускают взаимно перпен дикулярные составляю1иие, интенсивност излучения, попадающего на фотоприемник, описывается выражением: Г/ г l ( где А - амплитуда излучения лазера, Ч - измеряемая величина, 5 - фазовые смещения между обыкновенньлми и необыкновенными составляющими лучей, создаваемые соответственно модулятором 2 и электрооптическим кристаллом 6. Из уравнения следует, что поскольку , где ft-частота, на которую настроен модулятор 2 и узкополосный усилитель 12, устройство работает в режиме нуль-индикатора. Компенсация осуществляется с помощью электрооптического кристалла б при условии при этом на выходе усилителя 12 напряжение равно нулю. На кристалл напряжение подается от схемы 13 обратной связи, на выходе которой подключено регистрирующее устройство 14. Данное устройство предназначено для измерения естественной оптической акт.ивности, причем магнитная оптическая активность на выходной сигнал не влияет . Для измерения магнитной оптической активности необходимо добавить одно глухое зеркало так, чтобы лучи описывали квадратную траекторию (вместо треугольной). В этом случае выходной сигнал зависит лишь от магнитной оптической активности, причем естественная оптическая активность на выходной сигнал не влияет. Устройство, реализующее предложенный способ, можно создать на основе кольцевого интерферометра,причем количество зеркал определяет реакцию выходного сигнала на естественную или магнитную оптическую активность. Применение интерференции лучей позволяет выполнить поляриметр без анализатора. Формула изобретения Способ измерения оптической активности, заключающийся в пропускании линейно-поляризованного луча через образец и измерении угла поворота плоскости поляризации посредством осуществления равного, но противоположного пс знаку поворота плоскости поляризации, отличающи.йся тем, что, с целью повышения точности измерения, через образец пропускают дополнительный линейно-поляризованный луч во встречном основному направлении и измеряют разность углов поворота плоскости поляризации обоих лучей. Источники информации, принятые во,, внимание при экспертизе: 1.БУЖИНСКИЙ А.И. и Лейкин М.В.Оптико-механическая промышленность , 1971, №11, с.55-63. 2.Патент США № 3520617,кл.356-117/ 14.07.70. 3..,.EEectr.nuit ,1972, 21,1,9-12.

75