Фотоэлектрический поляриметр

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

399768

СОюз Советск .

Социнлисти ескил леспубпмн

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G Oln 2li 44

Заявлено 02.Ч1.1969 (№ 1335409/26-25) с присоединением заявки №

П р иор итет

Государственный комитет

Совета Министров "CCP оа делам изааретениР и открытий

УДК 535.511(088.8) Опубликовано 03.Х.1973. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 21.1.1974

Авторы изобретения

И. В. Генералов и Г. В. Троицкий

Заявитель

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИ Й ПОЛЯРИМЕТР

Изобретение относится к оптикс.

Известны фотоэлектрические поляриметры, применяемые при изменении угла вращения плоскости поляризации оптически активнь|ми веществами. Такие приборы используют прп определении концентрации оптически активных веществ в 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 дистиллированной водой для создания условий вращения плоскополяризованного луча света магнитным полем, анализатор, используемый для определения направления колебаний линейно-поляризованного света, фотоумно>китель и подключенное к нему устройство для выравнивания разбаланса.

Однако фотоэлектрические поляриметры не обеспечивают измерений при слабой интенсивности света, например измерения при помощи микроскопа или, что представляет значительный интерес, измерения в дальней ультрафиолетовой области спектра, при работе с

Растворами, обладающими большой поглощающей или рассеивающей способностью падающего на них света, а также имеют недостаточную стабильность источников света.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

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

Изобретение пояснено чертежами.

1-!а фпг. 1 приведена блок-схема поляриметра; на фиг. 2 — блок-схема электронного

1 блока; на фиг. 3 пояснен процесс модуляции потока света.

Свет, проходящий от источника 1 (см. фиг. !) через св .тофнльтр 2, линзу 8, поляри20 затор 4, ячейку 5 Фарадея и кювету 6, а также анализатор 7, попадает на фотоумножитель 8. Питание источника 1 света, ячейки 5

Фарадея и электронного блока 9 осуществляется от распределительного устройства 10

>5 переменным током частотой 50 гц. Питание фотоумножителя 8 осуществляется от стабилизированного высоковольтного источника 11.

Показания фотоэлектрического поляриметра считывают со стрелочных индикаторов 12

30 и 18.

399768

В связи с тем, что интенсивность поляризованного промодулированного света, попадающего на фотоумножитель 8, изменяется по закону косинуса в тот момент, когда анализатор

7 полностью компенсирует вращение плоскости поляризации света, связанное с наличием на пути света оптически активного вещества, т. е. в момент равновесия системы на фотоумножитель падает поток света, промодулированный частотой в 100 ги (см. фиг. 3).

Задача экспериментатора состоит в максимально точном определении момента прохождения точки А, т. е. нахождения угла поворота плоскости поляризации поляризованного 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 ги (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 14 низкой частоты (см. фиг. 2) . Усиленный сигнал поступает на фазовращатель 15, 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 прецизионные накопительные конденсаторы 18 и 19, По мере зарядки,конденсаторов 18 и

19 напряжение на них измеряют двумя ламповыми вольтметрами 20 и 21. Показания этих вольтметров считываются со стрелочных индикаторов 12 и 18.

Частота коммутации подобрана таким образом, чтобы по каждому каналу проходил один из полупериодов тока с частотой в

100 ги. 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 28 пилообразного напряжения с очень крутым передним фронтом.

В свою очередь, напряжение генератора 28 запускает триггер 24. П-образные импульсы с триггера 24 поступают на катодный повторитель 25. П-образные импульсы 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 ском5

65 пснснровал угол поворота плоскости поляризации, амплитуды сигналов, подающихся на ооа накопительных конденсатора 18 и 19, будут одинаковы и конденсаторы в течение любого оптимально выбранного отрезка времени будут заряжаться с одинаковой скоростью, а индикаторы 12 и 18 будут давать одинаковые показания. Если же анализатор не полностью скомпенсирует угол поворота плоскости поляризации, что будет связано с налишсм на пути поляризованного света оптически активного вещества, по одному из каналов потечет больший ток и индикаторы 12 и 18 дадут разные показания.

Отношение показаний индикаторов позволяет рассчитать оптическую активность вещества по формуле: тджх (— )(+ А (1+ Л) (> — Л ) где p= 1 Г„р =УК,.

Здесь К вЂ” отношение зарядов на конденсаторах 18 и 19, К вЂ” отношение зарядов на тех же конденсаторах при наличии неизвестного оптически активного вещества.

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

Коэффициент К в нашем приборе практически равен единице. Получается это вследствие того, что устраняется помеха, могущая проникнуть в полезный сигнал. Эта помеха связана с нестабильностью источника света, с проникновением фона в виде шумов схемы, особенно фотоумножителя, что наблюдается именно при работе с пектрополяриметра в свете дальнего ультрафиолета или при недостаточной интенсивности попадающего на фотоумножитель потока света. Это происходит также потому, что на накопительные 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 К =1. Это значительно сокращает время проведения эксперимента и повышает его точность.

Предмет изобретения

Фотоэлектрический поляриметр, содержащий источник света, монохроматор, поляризатор, ячейку Фарадея, кювету с исследуемым образцом, анализатор, фотоумножитель и устройство для выра внивания разбаланса, подключенное к фотоумножителю, отличаюи(ийся тем, что, с целью повышения чувстви399768 с2 73

Ф г 1 тельности, устройство для выравнивания разбаланса выполнено в виде последовательно соединенных усилителя низкой частоты с фаН зовращатслем, коммутатора, двух усилителей и двух накопителей с измерительными блоками.

699768

Фиг. 5

Составитель В. Зверев

Техред Л. Грачева

Редактор А. Зиньковский

Коректор Т. Гревцова

Типограбпя. пп. Сапунова, 2

Заказ 3710/3 Изд. ¹ 37 Тираж 755 Подписи >е

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4;5