[發明專利]測量旋光質旋轉角的旋光儀及其測量方法

無效

• 申請號: 200810034439.0
• 申請日: 2008-03-11
• 公開（公告）號: CN101241070A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 馮林;金濤;賈宏志
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及檢測技術，特別是涉及一種測量旋光質旋轉角的旋光儀及其測量方法的技術。

背景技術

旋光分析法(簡稱旋光法)是利用線偏振光，通過含有化學活性物質的溶液或液體時引起旋光現象，使通過的偏振光平面向左或向右旋轉。因此，在一定的條件下，檢測線偏振光旋轉的方向和度數，可以分析某些化合物的旋光性，或檢測化合物的雜質、純度和含量。用于測量旋光度的儀器，被稱為旋光儀。旋光法多用于糖類的含量測定，近年來，制藥、食品加工、化工和生化分析等領域也都涉及到這一方法。

物質的旋光度的大小與下列因素有關：一是與物質的溫度有關。有的物質隨溫度的升高而增加，如石英等。有的物質隨溫度的而減小，如蔗糖等。二是與線偏振光的波長有關，波長不同，旋光度也不同。

旋光質的旋光度a(線偏振光經物質后傳播路徑轉過的角度)與旋光物質溶液體積百分比濃度c及偏振光所通過的溶液厚度1成正比，

a＝kcl????????????????????(1)

其中c為g/100ml，l為mm。

圖1為以往旋光儀的結構與原理圖。

由鈉燈1，聚光鏡2和場鏡3構成光源部分，發出波長589.44nm的近似平行光。起偏器4僅讓光源中的某一特定線偏振光透過。這束線偏振光通過調制器(法拉第線圈)5，再透過準直鏡6到達試管7的內部。檢偏器8與起偏器一樣，僅通過某一特定振動平面的線偏振光。從檢偏器8出來的線偏振光透過物鏡9、濾色片10和光欄11到達光電倍增管12。光電倍增管12將光信號變電信號，這個電信號被前置放大14放大，經過選頻濾波15后再由功率放大16進行功率放大，然后推動伺服電機19來帶動機械傳動20，調整檢偏器8使之與起偏器4正交。當檢偏器8與起偏器4正交時，機械傳動20將轉過的角度送給模數轉換21，并由模數轉換21將模擬量換成數字信號通過數字顯示22顯示出來。測速反饋18測得伺服電機19的轉動速度，通過非線性控制17調控伺服電機的轉速。自動高壓13是按照入射到光電倍增管的光強自動改變光電倍增管的電壓，以適應測量透過深色樣品的需要。

下面說明以往旋光儀的測量調制原理。

圖2中，橫軸是起偏器4的透射軸與檢偏器8的透射軸的相對角度，縱軸是到達光電倍增管12的光的強度。當被測試物質具有旋光性時，由馬呂斯定理可得光強I與旋轉角θ之間的關系，關系式如下：

I＝I₀×cos²θ???????????????(2)

式中的I。表示透射過被測試物質的光的強度。

圖3中采用法拉第磁光調制器，使光在媒體中傳播時，在其傳播方向上疊加上磁場，則出現光的偏振方向將隨著法拉第線圈轉動而旋轉的現象。

光法拉第效應可以用下式表示

a＝V*H*L????????????????????(3)

式中，a為光振動面的旋轉角度，V為媒體(例如棒狀的鉛玻璃及鉛玻璃周圍形成的螺旋線圈)的費爾常數，H為磁場強度，L為傳播距離，這里，V因媒體、光的波長及溫度而異。

當光在其中傳播時，由于線圈內的磁場，使得光的振動的平面產生旋轉。通過控制流過調制線圈的電壓，能夠自由改變光振動面的旋轉角度。在圖3中，A表示到達光電倍增管的光強，B、C、D分別表示由法拉第調制線圈引起的附加轉動的交變光強.那么I就可以表示為下式：

I＝I₀×cos²[θ+βsin(ωt)]????(4)

式中，t表示時間，β表示透過法拉第調制線圈的振動面的振幅，ω是其角頻率。當起偏器4與檢偏器8正交的時候θ為0，則I可以表示為：

I＝I₀×cos²[βsin(ωt)]???????(5)

不正交時θ可用下式表示

θ=π2+δ...(6)]]>

若將式(5)代入(4)，則可以導出下式來