Магнитоспектрополяриметр

 

37670I

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советский

Социалистически»

Респубпив

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства Ке

М. Кл. G 01 п 21/40

Заявлено 08.VII.1970 (Л 1454490f26-25) с присоединением заявии Ме

Приоритет

Опубликовано 05ЛЧ.1973. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 20Л 1.1973 комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 535.568.1(088 8) Авторы изобретения

В. В. Бойко, М. Я. Каабак и А. А. Штейн

Заявитель

МАГНИТОСП ЕКТРОПОЛЯРИМЕТР

Изобретение относится к поляризационным приборам для физико-химических исследований.

Предлагаемый прибор предназначен для измерения постоянной Верде, характеризующей способность вещества, помещенного в магнитное поле, поворачивать плоскость поляризации проходящего через него света.

Известны приборы для измерения постоянной Верде — магнитоспектрополяриметры. Одна группа этих приборов производит абсолютные измерения, другая — относительные, Приборы для абсолютных измерений состоят из источника плоскополяризованного света, ячейки Фарадея, анализатора с устройством для отсчета его угла поворота и приемного устройства, чувствительного к повороту плоскости поляризации. При абсолютных измерениях определяется напряженность постоянного магнитного поля, длина образца и угол поворота плоскости поляризации на фиксированной длине волны.

Подобные приборы имеют следующие недостатки. Во-первых, необходимо точно знать распределение магнитного поля по оптической оси и поддерживать его постоянным с высокой точностью, что является сложной технической задачей. Во-вторых, применяемая схема измерения поворота плоскости поляризации в скрещенных поляризаторах зависит от качества поляризованного света; при снижении степени поляризации падает чувствительность схемы. Степень поляризации уменьшается при низком качестве поляризаторов, а также при

5 деполяризации проходящего излучения средой за счет рассеяния или кругового дихроизма (в частности, магнитного). В-третьих, работа на постоянных магнитных полях усложняет измерения (и снижает точность) при определе10 нии магнитооптического вращения оптическиактивных веществ.

Приборы для относительных измерений состоят из источника плоскополяризованного света, двух последовательно расположенных яче15 ек Фарадея: рабочей и сравнительной, анализатора и приемного устройства, чувствительного к повороту плоскости поляризации. Недостатки этого прибора следующие: спектральный диапазон работы прибора ограничен об20 ластью прозрачности сравнительного вещества; для использования прибора необходимо точно знать дисперсию магнитооптического вращения сравнительного вещества.

В предложенном приборе указанные недо25 статки устранены благодаря тому, что он снабжен анализатором, размещенным за рабочей ячейкой, и поляризатором, установленным перед сравнительной ячейкой.

Рабочая и сравнительная ячейки располо30 жены в разных световых потоках, а поляриза376701 ю

lpga 1 си =О °

ЗО

Лар — Ла созИ, Ла, = Ла, cos (Ы+ ). (7) 40

65

3 торы рабочей и сравнительной ячеек связаны жестким коромыслом и соединены с системой для приведения в колебательное движение.

Световые потоки в рабочем и сравнительном каналах модулируются по положению плоскости поляризации, а модулятор выполнен в виде жесткого коромысла, на концах которого закреплены поляризаторы рабочего и сравнительного каналов.

Такое выполнение прибора позволяет повысить точность измерения, упростить его конструкцию и устранить влияние степени деполяризации света на показания прибора.

На чертеже показана схема предложенного прибора.

Рабочий канал прибора включает в себя источник света 1, монохроматор 2, объектив 8„ поляризатор 4, ячейку Фарадея 5, анализатор б, зеркала 7 и 8, приемник излучения 9 и усилитель 10. Канал сравнения включает в себя монохроматический источник света 11, объсктив 12, поляризатор 18, ячейку Фарадея 14, анализатор 15 и зеркала Iб и 17. Модулятор

18 состоит из жесткого коромысла 19, на концах которого закреплены поляризаторы 4 и 18.

Выходы усилителя 10 соединены с устройством 20, регулирующим отношение напряженностей магнитных полей ячеек Фарадея 5 и

14, и с блоком обратной связи 21, управляющим заслонками 22 и 28.

Световой поток от источника 1 проходит через монохроматор 2 и объектив 8. Пройдя поляризатор 4, световой поток становится плоскополяризованным. В рабочей ячейке Фарадея 5 плоскость поляризации светового потока поворачивается на угол ЛО, пропорциональный постоянной Верде помещенного в ячейку вещества. Анализатор б превращает изменения положения плоскости поляризации в изменения интенсивности светового потока.

Связь сигнала на выходе приемника излучения 9 с положением плоскости поляризации видна из уравнения:

ip — — Фр, т (qpsin (Îр+ Лбр)+

+ (1 — q ) cos (6p+ Л6р)), где Фр, — световой поток на входе в поляризатор рабочего канала; р — коэффициент преобразования приемника излучения; т р — коэффициент деполяризации в р абочем канале;

Ор — угол скрещения поляризатора и анализатора.

При модуляции магнитных полей ячеек Фарадея частотой в

Л 6р — ЛОро cos (2)

Усилитель 10 чувствителен лишь к переменной составляющей сигнала, выражение для которой может быть получено путем дифференцирования уравнения (1) по О:

ip,, = Фр, > (2 р — 1) sin 26рЛйр, cos t. (3) Сигналы из рабочего и сравнительного каналов подаются на один и тот же приемник излучения. Для переменной составляющей сигнала, возникающего в сравнительном канале, может быть записано выражение:

iñ: Фс т (2qñ — 1) sin 28,Л6, соя et. (4) Сигналы 1р и 1с подаются на вход усилителя. Выходной сигнал усилителя, являющийся функцией ip+i<, управляет устройством 20, регулирующим отношение магнитных полей ячеек Фарадея. Регулирование происходит до тех пор, пока не будет достигнуто равенство:

Результат измерения, снимаемый с устройства

20 в момент выполнения равенства (5), может иметь ошибку ввиду невыполнения условия:

Фр, (2 ;р — 1) з1п 26р — Ф,, (2, — 1) з1п 28,. (6)

Для выполнения условия (6), при отказе от стабилизации большого числа параметров, введена модуляция интенсивностей световых потоков в рабочем и сравнительном каналах по положению плоскости поляризации. С этой целью коромысло 19, на концах которого закреплены поляризаторы 4 и 18, приводится в колебательное движение, причем положение плоскости поляризации в рабочем и сравнительном каналах меняется по следующим законам:

Эти колебания плоскости поляризации вызывают на выходе приемника излучения сигналы iðà и 4а, которые могут быть описаны уравнениями:

i» — Фр, т (2 — 1) sin 28 Ла, cos Ж, (8)

4я —— Фс, т (2 с — 1) sin 2H,Ëà, cos (И + с).

В случае выполнения равенства (6) суммарный сигнал на входе в усилитель 10 равен нулю. При невыполнении равенства (6) с выхода усилителя на блок обратной связи 21, управляющий заслонками 22 и 28, подается сигнал, являющийся функцией суммы 1ря и 4 .

Изменением интенсивностей световых потоков в рабочем и сравнительном каналах можно добиться положения, при котором 1ря+4а =О, т. е. выполняется равенство (6). В этом случае результат измерения, снимаемый с устройства 20, в момент выполнения равенства (5), ле может служить мерой отношения р, а слеле, лл, лл, 376701

Предмет изобретения

Составитель В. Зверев

Техред Л. Грачева

Редактор Т. Орловская

Корректор Т. Гревцова

Заказ 1572/11 Изд. № 431 Тираж 755 Подпнсное

L F.ÈÈÏÈ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Магнитоспектрополяриметр, содержащий рабочую и сравнительную ячейки Фарадея, компенсатор, приемное устройство, связанное с компенсатором, поляризатор, размещенный перед рабочей ячейкой, и анализатор, размещенный за сравнительной ячейкой, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен анализатором, размещенным за рабочей ячейкой, и поляризатором, расположенным перед сравнительной ячейкой, причем рабочая и сравнительная ячейки рас5 положены в разных световых потоках, а поляризаторы рабочей и сравнительной ячеек связаны жестким коромыслом и соединены с системой для приведения их в колебательное движение.