Прецизионный спектрополяриметр

 

Изобретение относится к области оптического аналитического преобразования, а конкретнее к устройствам поляриметрического контроля состава и свойств веществ, и может быть использовано при проведении научных исследований в области биотехнологии и аналитической химии. Целью изобретения является повышение точности измерения оптической активности образцов , Поляриметр содержит фотоприемник грубого и точного слежения и схему их автоматического переключения при изменении взаимною расположения поляризаторов, что псзво яет снизить влияние импульсов фотоприемников на работу поляриметрического тракта и повысить точность измерений . 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 J 4/04, 4 (ф ! Ь%

Сд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874794/25 (22).13.08,90 (46) 23.06.92. Бюл. N 23, (71) Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н,Э. Баумана (72) Г.И. Уткин (53) 535.8(088,8) (56) Ванюрихин А.И, Герчановская B.Ï, Оптико-электронные поляриьэционные устройства. Киев, Техника, 1984. (54) ПРЕЦИЗИОННЫЙ СПЕКТРОПОЛЯРИМЕТР (57) Изобретение относится к области оптического аналитического преобразования, а

Изобретение относится к оптическому аналитическому приборостроению, а конкретнее к устройствам поляриметрического контроля состава и свойств веществ и может быть использовано при проведении научных исследований в области биотехнологии и аналитической химии.

Цель изобретения — повышение точности измерения оптической активности образцов.

На фиг. 1 представлена структурная схема прецизионного спектрополяриметра; на фиг. 2 — вариант конструктивного исполнения оптического коммутатора с фотоприемниками (разрез А — А).

Спектрополяриметр содержит источник

1 излучения, линзовый конденсатор 2, монохроматор 3, линзу 4, поворотное зеркало 5, лазер 6, поляризатор 7, кювету 8, поляризаконкретнее к устройствам поляриметрического контроля состава и свойств веществ, и может быть использовано при проведении научных исследований в области биотехнологии и аналитической химии. Целью изобретения является повышение точности измерения оптической активности образцов, Поляриметр содержит фотоприемник грубого и точного слежения и схему их автоматического переключения при изменении взаимного расположения поляризаторов, что позволяет снизить влияние импульсов фотоприемников на работу поляриметрического тракта и повысить точность измерений. 2 ил. ционный ортогональный светоделитель в виде призмы Рошона 9, ахроматизованную четвертьволновую пластинку 10, пустотелый ротор с постоянными магнитами 11, двигатель 12, плоское зеркало 13, параболическое зеркало 14, пространственный светоделитель 15, фотодиоды грубого слежения 16, 16.1, электромагнит 17 привода оптического коммутатора, зеркальную шторку с отверстием 18 оптического коммутатора, фотоэлектронные умножители точного канала слежения 19, 19.1, электронные коммутаторы 20, 20,1, схему суммарно-разностной обработки сигнала

21, усилитель 22, амплитудный дискриминатор 23, датчик 24 угол-код, конические шестерни 25, корпус 26, шаговый двигатель 27.

Спектрополяриметр работает следующим образом, 1742635

Световое излучение источника 1 собирается конденсатором 2 на входной щели монохроматора 3 и после прохождения монохроматора коллимируется линзой 4 в параллельный пучок. направляемый ею на узел поворотного зеркала 5.

Поворотное зеркало 5 служит для коммутации световых потоков, входящих из монохроматора 3 или.из лазера 6 и используемых в дальнейшем в измерительной части прибора. Световой поток, прошедший через узел поворотного зеркала 5 пропускается затем через неподвижно закрепленный поляризатор 5 и кювету 8 и направляется на вход вращающегося поляризационного ортогснальнсго светоделителя, выполненного в виде двухлучевой поляризациснной призмы 9, например призмы Рошона или Сенармона. На выходе призмы 9 световой поток разделяется на два ортогонально поляризованных пучка, один из которых распространяется вдоль оптической оси тракта, а другой — под некоторым небольшим углом наклона к оптической оси тракта. На выходе призмы 9 установлена четвертьволновая пластинка

10, которая преобразует линей:.ь;е ортогональные поляризации световых пучков. выходящих из призмы:. 9, в ортогональные циркулярные поляризации, Это позволяет исключить эффекты, связанные с изменением чувствительности ортоприемниксв в зависимости от угла азимута плоскости поляризации излучения, падающего на них, Излучение, идущее вдоль оптической оси тракта, не меняет своего пространственного положения при вращении анализатора 9. Поэтому после отражения зеркалом

13 оно фокусируется зеркальной параболой

14 на отражающей центральной площадке светоделительного кубика 15. После отражения центральной зоной аксиально направленное излучение через линзовый конденсатор, наклеенный на боковую r-оверхность кубика 15, попадает на зеркальную поверхность оптического коммутатора

18 и отражается на фотодиод 16.1, Второй пучок света, выходящий наклонно к оптической оси из призмы 9, после отражения зеркалом 13 фокусируется на прозрачной периферийной зоне светоделительного кубика 16, Этот световой поток при вращении анализатора 9 сканируст в пространстве по кольцевой периферийной зоне кубика 15, коаксиально расположенный по отношению к оси вращения и прозрачной для падающего излучения. При этом излучение, прошедшее через кубик 15, собирается кснденсорной линзой, наклеенной на торцевую поверхность кубика 15 и отражается зерка5

50 лом оптического коммутатора 18 на второй фотодиод 16.

Выходы фотодиодов 16 и 16.1 через нормально замкнутые контакты коммутаторов

20 и 20,1 подключены на информационные входы блока суммарно-разностной обработки, Сигнал с разностного выхода, нормированный по амплитуде суммарного уровня принимаемых сигналов, через усилитель

22 поступает на двигатель 12, в пустотелом валу которого укреплен вращающийся анализатор 9 и фазовая пластинка 10, Одновременно сигнал с выхода усилителя

22 поступает на информационный вход компаратора 23, выход которого параллельно подключен на управляющие входы электронных коммутаторов 20 и 20.1, а также исполнительного соленоида 17 оптического коммутатора 18, В начале процесса измерения интенсивность аксиально идущего пучка велика из-за нескрещеннссти oorlox

Вблизи положения скрещенности поляризаторов оптического тракта интенсивность аксиального пучка резко уменьшается. Когда фотоэлектрический си-нал с фотодиода 16.1 становится меньше заданно о порогового напряжения LI оoпoоoр, поступающего на опорный вход компаратора 23, компаратор 23 вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на соленоид 17, который перемещением зеркал оптического коммутатора 18 переключает принимаемое оптическое из.лучение с фотодиодов 16 и 16,1 на фотокатоды фотоэлектронных умножителей 19 и

19,1, Одновременно коммутаторы 20 и 20,1 переключают входы сумма рноразностной схемы с выходов фотодиодов 16, 16, I на выходы фотоэлектронных умножителей 19 и

19.1. Таким образом начальные высокоинтенсивные световые потоки воздействуют на фотодиоды, которые имеют низкую чувствительность, но не ослепляются сильными световыми потоками. Фотокатоды ФЭУ находятся в этот момент в полной темноте, что резко снижает уровень их избыточного шума, После уменьшения интенсивности измери ельных потоков ниже уровня, вызывающего эффект ослепления фотокатода

ФЭУ, автоматически включаются для приема измерительных оптически. сигналов фотоэлектронные умножител::; бладающие более высокой чувствительностью к оптическому сигналу "neo Tü дс счета единичных б отонов, Эти преимущества по1742635 зволяют резко снизить влияние шумов ФЭУ на работу поляриметрического тракта и улучшить тем самым точность работы спектрополяриметра, Конструктивные отличия предложенного устройства позволяют увеличить точность поляриметрических измерений в 2-4 раза, повысить надежность работы прибора.

Эти преимущества позволяют широко испол ьзовать дан ное технического решение в поляриметрических приборах неразрушающего технологического контроля, используемых в различных отраслях промышленности.

Формула изобретения

Прецизионный спектрополяриметр, содержащий последовательно установленные и оптически связанные источник излучения, монохроматор, поляризатор, кювету, фотоприемник, а также усилитель и двигатель следящего привода, кинематически связанный с датчиком угол — код, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него после кюветы по ходу излучения дополнительно введены последовательно расположенные поляризационный светоделитель, кинематически связанный с двигателем следящего привода, четвертьволновая пластинка, жестко соеди5 ненная со светоделителем, и пространственный светоделитель, второй фотоприемник, оптически связанный с ортогональным выходом пространственного светоделителя, схема суммарно-разностной обработки

10 сигнала, фотоприемники грубого слежения„ оптический коммутатор, электронный коммутатор и амплитудный дискриминатор, при этом оптический коммутатор установлен по ходу излучения после пространственного

15 светоделителя, а его боковые выходы оптически связаны с фотоприемниками и фотоприемниками грубого слежения, выходы которых через электронные коммутаторы подключены на информационные входы

20 схемы суммарно-разностной обработки, выход которой параллельно соединен с входом амплитудного дискриминатора и усилителя, причем выход дискриминатора подключен на управляющий вход оптического коммута25 тора и управляющие входы электронных коммутаторов, а выход усилителя подключен к двигателю следящего привода.

Составитель Ж, Прокофьева

Редактор С, Патрушева Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M. Максимишинец

Заказ 227: Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК -:.Т СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Г. ;гарина, 101