[发明专利]测量旋光质旋转角的旋光仪及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术，特别是涉及一种测量旋光质旋转角的旋光仪及其测量方法的技术。

背景技术

旋光分析法(简称旋光法)是利用线偏振光，通过含有化学活性物质的溶液或液体时引起旋光现象，使通过的偏振光平面向左或向右旋转。因此，在一定的条件下，检测线偏振光旋转的方向和度数，可以分析某些化合物的旋光性，或检测化合物的杂质、纯度和含量。用于测量旋光度的仪器，被称为旋光仪。旋光法多用于糖类的含量测定，近年来，制药、食品加工、化工和生化分析等领域也都涉及到这一方法。

物质的旋光度的大小与下列因素有关：一是与物质的温度有关。有的物质随温度的升高而增加，如石英等。有的物质随温度的而减小，如蔗糖等。二是与线偏振光的波长有关，波长不同，旋光度也不同。

旋光质的旋光度a(线偏振光经物质后传播路径转过的角度)与旋光物质溶液体积百分比浓度c及偏振光所通过的溶液厚度1成正比，

a＝kcl                    (1)

其中c为g/100ml，l为mm。

图1为以往旋光仪的结构与原理图。

由钠灯1，聚光镜2和场镜3构成光源部分，发出波长589.44nm的近似平行光。起偏器4仅让光源中的某一特定线偏振光透过。这束线偏振光通过调制器(法拉第线圈)5，再透过准直镜6到达试管7的内部。检偏器8与起偏器一样，仅通过某一特定振动平面的线偏振光。从检偏器8出来的线偏振光透过物镜9、滤色片10和光栏11到达光电倍增管12。光电倍增管12将光信号变电信号，这个电信号被前置放大14放大，经过选频滤波15后再由功率放大16进行功率放大，然后推动伺服电机19来带动机械传动20，调整检偏器8使之与起偏器4正交。当检偏器8与起偏器4正交时，机械传动20将转过的角度送给模数转换21，并由模数转换21将模拟量换成数字信号通过数字显示22显示出来。测速反馈18测得伺服电机19的转动速度，通过非线性控制17调控伺服电机的转速。自动高压13是按照入射到光电倍增管的光强自动改变光电倍增管的电压，以适应测量透过深色样品的需要。

下面说明以往旋光仪的测量调制原理。

图2中，横轴是起偏器4的透射轴与检偏器8的透射轴的相对角度，纵轴是到达光电倍增管12的光的强度。当被测试物质具有旋光性时，由马吕斯定理可得光强I与旋转角θ之间的关系，关系式如下：

I＝I₀×cos²θ               (2)

式中的I。表示透射过被测试物质的光的强度。

图3中采用法拉第磁光调制器，使光在媒体中传播时，在其传播方向上叠加上磁场，则出现光的偏振方向将随着法拉第线圈转动而旋转的现象。

光法拉第效应可以用下式表示

a＝V*H*L                    (3)

式中，a为光振动面的旋转角度，V为媒体(例如棒状的铅玻璃及铅玻璃周围形成的螺旋线圈)的费尔常数，H为磁场强度，L为传播距离，这里，V因媒体、光的波长及温度而异。

当光在其中传播时，由于线圈内的磁场，使得光的振动的平面产生旋转。通过控制流过调制线圈的电压，能够自由改变光振动面的旋转角度。在图3中，A表示到达光电倍增管的光强，B、C、D分别表示由法拉第调制线圈引起的附加转动的交变光强.那么I就可以表示为下式：

I＝I₀×cos²[θ+βsin(ωt)]    (4)

式中，t表示时间，β表示透过法拉第调制线圈的振动面的振幅，ω是其角频率。当起偏器4与检偏器8正交的时候θ为0，则I可以表示为：

I＝I₀×cos²[βsin(ωt)]       (5)

不正交时θ可用下式表示

θ=π2+δ...(6)]]>

若将式(5)代入(4)，则可以导出下式来