PL175028B1 - Sposób i urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych - Google Patents

Sposób i urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych

Info

Publication number
PL175028B1
PL175028B1 PL94310042A PL31004294A PL175028B1 PL 175028 B1 PL175028 B1 PL 175028B1 PL 94310042 A PL94310042 A PL 94310042A PL 31004294 A PL31004294 A PL 31004294A PL 175028 B1 PL175028 B1 PL 175028B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
angle
elliptically polarized
modulator
frequency
analyzer
Prior art date
Application number
PL94310042A
Other languages
English (en)
Other versions
PL310042A1 (en
Inventor
Jiri Rokos
Original Assignee
Rokos & Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rokos & Co Ltd filed Critical Rokos & Co Ltd
Publication of PL310042A1 publication Critical patent/PL310042A1/xx
Publication of PL175028B1 publication Critical patent/PL175028B1/pl

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/19—Dichroism

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

1 3. Urzadzenie do pom iaru k ata dichroizm u kolowego, k ata sk recalnosci plaszczyzny p o lary zacji i w spólczynnika transm isji osrodków optycznie czynnych, zlozo n e ze zródla m onochrom atycznej wiazki sw iatla, ze z n ajd u jaceg o sie za n im polaryzatora liniow ego, m odu latora drgania spolaryzow anego eliptycznie, badanego osrod ka, an alizatora, fotod etektora i w zm acniacza, tw orzac lacznie to r optyczny p rom ienia badane- go, oraz z generatora napiecia zm iennego, polaczonego z m o- dulatorem drgania spolaryzow anego eliptycznie, zn am ien n e tym , ze miedzy polaryzatorem liniowym (2), a m odulatorem (6 4 ) drgania spolaryzow anego eliptycznie zn ajd u je sie roz- dzielacz (3) m onochrom atycznej w iazki sw iatla (1 0 0 ) , zaop a- trzo n y w o b ro to w a p rz e slo n e (3 0 ) , za k tó ry m , w to rze optycznym prom ienia odniesienia (5 ), zn ajd u je sie m odulator (6 5 ) drgania spolaryzow anego eliptycznie, analizator (10) 1 zw ierciadlo (12), a w torze optycznym prom ienia badanego (4) - za analizatorem (8) - znajduje sie zw ierciadlo (11 ), przy czym zwierciadla (1 1 i 12) sa polaczone optycznie z fotod etektorem (1 3 ), na którego wyjsciu (1 3 4 ,1 3 5 i 1 3 6 ) zn ajd u ja sie wzmac- niacz (14) pradu zm iennego, o raz pierwszy i drugi w zm acniacz krótkozakresow y (1 5 i 1 6 ), polaczony na w ejsciu z gener- atorem (17) n apiecia zm iennego, przy czym czestotliw osc syg- nalu steru jacego pierwszego w zm acniacza krótkozakresow ego (1 5 ) je s t równa czestotliw osci m odu latora (6 4 i 6 5 ) drgania spolaryzowanego eliptycznie, a czestotliw osc sygnalu steru ja- cego drugiego wzmacniacza krótkozakresow ego (16) je st dwu- k r o tn ie w ieksza od c z e s to tliw o s c i sy g n alu s te r u ja c e g o pierwszego wzmacniacza krótkozakresow ego (1 5 ), przy czym os optyczna (80) analizatora (8) i os optyczna (6 0 ) m odulatora (65) drgania spolaryzowanego eliptycznie, je s t nachylona wzgledem osi optycznej polaryzatora liniowego (2) pod katem 45 , zas os optyczna analizatora (10) je s t nachylona wzgledem osi optycznej polaryzatora liniowego (2) pod katem 4 5 ° powiekszonym o staly, zalozony kat ( a ). FIG . 1 PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób' pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, polegający na generacji monochromatycznej wiązki, modulacji drgania spolaryzowanego eliptycznie, zmianie amplitudy światła na amplitudę prądu fotoelektrycznego promienia badanego i jej pomiarze na wyjściu fotodetektora podczas kalibracji rotu optycznego, i wyznaczeniu na ich podstawie stałych współczynników, proporcjonalnych do amplitudy natężenia wyjściowego prądu fotoelektrycznego, a następnie na umieszczeniu w torze optycznym badanego ośrodka i pomiarze amplitudy prądu fotoelektrycznego na wyjściu fotodetektora.
Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji,ośrodków optycznie czynnych, złożone ze źródła monochromatycznej wiązki światła, ze znajdującego się za nim polaryzatora liniowego, modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie, badanego o środka, analizatora, fotodetektora i wzmacniacza, tworząc łącznie tor optyczny promienia badanego, oraz z generatora napięcia zmiennego, połączonego z modulatorem drgania spolaryzowanego eliptycznie.
Urządzenia do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, wykorzystuje się między innymi do określenia własności optycznych różnych substancji, głównie z zakresu chemii organicznej, farmakologii, biofizyki i biochemii.
Pomiary właściwości optycznych różnych ośrodków optycznie czynnych, takich jak na przykład kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji, oraz współczynnika transmisji (absorpcji), wykonuje się z wykorzystaniem różnych urządzeń, takich jak na przykład polarymetrów, lub dichrografów. Znane urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego składają się ze źródła monochromatycznej wiązki światła, z umieszczonego w jego osi polaryzatora liniowego, modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie i fotodetektora, oraz z umieszczonego między modulatorem, a fotodetektorem - badanego ośrodka, na przykład kuwety z roztworem. Wykonanie w tym urządzeniu pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji, wymaga umieszczenia między badanym ośrodkiem, a fotodetektorem analizatora. W przypadku wykorzystania tego urządzenia do pomiaru współczynnika transmisji (absorpcji), konieczne jest usunięcie z toru optycznego elementów polaryzacyjnych, to znaczy polaryzatora liniowego, modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie, oraz analizatora.
Niedogodnością tego typu urządzeń, i związanym z nim sposobem pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji
175 028 (absorpcji), jest brak możliwości wykonania tych trzech pomiarów jednocześnie, co ma istotne znaczenie podczas pomiaru substancji niestabilnych i organicznych, zwłaszcza w czasie reakcji chemicznych. Wadą tych urządzeń jest również niedostateczna dokładność pomiarów tych właściwości optycznych, co jest związane z brakiem wzorców kąta dichroizmu kołowego dla szerokiego spektrum widma falowego.
Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, który wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas sposobów pomiarów tych właściwości optycznych.
Cel ten, zrealizowano w sposobie pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych według wynalazku, który polega na tym, że w czasie pomiaru badanego ośrodka steruje się modulatorem drgania spolaryzowanego eliptycznie, oraz pierwszym i drugim wzmacniaczem krótkozakresowym - sygnałem generatora napięcia zmiennego, i generuje się jednocześnie stałą składową prądu fotoelektrycznego na wyjściu wzmacniacza prądu zmiennego, pierwszą harmoniczną składową prądu fotoelektrycznego na wyjściu pierwszego wzmacniacza krótkozakresowego, o częstotliwości równej częstotliwości modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie, oraz drugą harmoniczną składową prądu fotoelektrycznego na wyjściu drugiego wzmacniacza krótkózakresowego. Następnie wyznacza się transmisję, proporcjonalną do amplitud składowej stałej prądu fotoelektrycznego, kąt dichroizmu kołowego, proporcjonalny do amplitudy pierwszej składowej harmonicznej prądu fotoelektrycznego, i kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji, proporcjonalny do drugiej składowej harmonicznej prądu fotoelektrycznego.
Z monochromatycznej wiązki światła wydziela się korzystnie w rozdzielaczu promień odniesienia, po czym, po kalibracji toru optycznego promienia badanego, przeprowadza się kalibrację toru optycznego promienia odniesienia. Następnie, umieszcza się w torze optycznym promienia badanego badany ośrodek, obraca się przesłoną obrotową z częstotliwością przynajmniej dziesięciokrotnie mniejszą od częstotliwości modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie, i mierzy się na przemian amplitudy prądów fotoelektrycznych promienia badanego i promienia odniesienia.
Celem wynalazku jest również opracowanie konstrukcji takiego urządzenia do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, która wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas urządzeń do pomiarów tych właściwości optycznych.
Cel ten, zrealizowano w konstrukcji urządzenia do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych według wynalazku, w którym między polaryzatorem liniowym, a pierwszym modulatorem drgania spolaryzowanego eliptycznie znajduje się rozdzielacz monochromatycznej wiązki światła, zaopatrzony w przesłonę obrotową, za którym, w torze optycznym promienia odniesienia, znajduje się drugi modulator drgania spolaryzowanego eliptycznie, drugi analizator i pierwsze zwierciadło, a w torze optycznym promienia badanego - za pierwszym analizatorem - znajduje się drugie zwierciadło. Obydwa zwierciadła są połączonego optycznie z z fotodetektorem, na którego wyjściach znajduą się: wzmacniacz prądu zmiennego, oraz pierwszy i drugi wzmacniacz krótkozakresowy, połączony na wejściu z generatorem napięcia zmiennego. Częstotliwość sygnału sterującego pierwszego wzmacniacza krótkozakresowego jest równa częstotliwości pierwszego i drugiego modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie, a częstotliwość sygnału sterującego drugiego wzmacniacza krótkozakresowego - jest dwukrotnie większa od częstotliwości sygnału sterującego pierwszego wzmacniacza krótkozakresowego. Oś optyczna pierwszego analizatora i drugiego modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie, jest nachylona względem osi optycznej polaryzatora liniowego pod kątem 45°, zaś oś optyczna drugiego analizatora, jest nachylona względem osi optycznej polaryzatora liniowego pod kątem 45° powiększonym o stały, założony kąt α.
175 028
Wartość założonego kąta a mieści się korzystnie w zakresie kątów od ±0.1° do ±40°.
Pierwsza przesłona obrotowa stanowi integralną część rozdzielacza monochromatycznej wiązki światła.
Pierwszy i drugi modulator drgania spolaryzowanego eliptycznie są wykonane w postaci korzystnie jednego modulatora.
Źródłem monochromatycznej wiązki światła jest korzystnie monochromator.
Zaletą sposobu i urządzenia do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych według wynalazku, jest możliwość wykonania pomiaru jednocześnie wszystkich tych własności optycznych, w szerokim zakresie widma optycznego. Wykorzystanie w urządzeniu promienia odniesienia, umożliwia wykonanie pomiarów optycznych z bardzo dużą dokładnością, o wysokiej powtarzalności, pozbawionych wpływu fluktuacji źródła wiązki światła i fluktuacji zastosowanych układów elektronicznych.
Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych według wynalazku, fig. 2 - przekrój przez powierzchnię falową promienia badanego na wyjściu modulator drgania spolaryzowanego liniowo, w płaszczyźnie A na fig. 1, fig. 3 - przekrój przez powierzchnię falową promienia badanego po przejściu przez badany ośrodek, wykazujący tylko skręcalność płaszczyzny polaryzacji, w płaszczyźnie B na fig. 1, a fig. 4 przekrój przez powierzchnię falową promienia badanego po przejściu przez badany ośrodek, wykazujący dichroizm kołowy, skręcalność płaszczyzny polaryzacji i absorpcję, w płaszczyźnie B na fig. 1.
Przedstawione na fig. 1 urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, jest zaopatrzone w źródło 1 monochromatycznej wiązki światła 100, mającego postać lasera, lub korzystnie monochromatora o regulowanej długości fali. Za źródłem 1 monochromatycznej wiązki światła 100 znajduje się polaryzator liniowy 2, oraz rozdzielacz 3 tej wiązki, zaopatrzony w sterowaną elektronicznie przesłonę obrotową 30. Rozdzielacz monochromatycznej wiązki światła 100 jest złożony korzystnie z półprzepuszczalnych, nieuwidocznionych na rysunku zwierciadeł. Za rozdzielaczem 3 monochromatycznej wiązki światła 100 znajdują się dwa tory optyczne, odpowiadające dwom, powstałym w rozdzielaczu 3 promieniom, a mianowicie promieniowi badanemu 4 i promieniowi odniesienia 5. W torze promienia badanego 4 - za rozdzielaczem 3 - znajduje się modulator 64 drgania spolaryzowanego eliptycznie, badany ośrodek 7, analizator 8, oraz zwierciadło 11. W torze promienia odniesienia 5 - za rozdzielaczem 3 - znajduje się modulator 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie, ćwierćfalówka 9, analizator 10, oraz zwierciadło 12. Badanym ośrodkiem 7 może być umieszczony w kuwecie roztwór chemiczny,ciało stałe, lub inna dowolna substancja. Obydwa modulatory 64 i 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie są identyczne, i wykonane korzystnie w postaci jednego modulatora 6. Analizatory 8 i 10 obydwu torów optycznych są również identyczne, i mają postać kryształów o określonych właściwościach polaryzacyjnych. Ćwierćfalówka 9 składa się z zespołu anizotropowych cienkich płytek krystalicznych, o ściśle dobranej grubości, przy czym jedna z nich ma zmienny kąt ustawienia względem osi promienia odniesienia 5, lub promienia badanego 4.
Za zwierciadłami 11 i 12, obydwa tory optyczne - po przejściu prze przesłonę obrotową 30’ - łączą się w jeden tor, który stanowi fotodetektor 13 promieniowania elektromagnetycznego, mający postać czujnika fotoelektrycznego, korzystnie powielacza fotoelektrycznego. Na wyjściu fotodetektora 13 znajdują się trzy wzmacniacze, a mianowicie na wyjściu 134 - wzmacniacz 14 prądu zmiennego, a na wyjściach 135 i 136 - pierwszy i drugi wzmacniacz krótkozakresowy 15 i 16, korzystnie synchroniczne, które są połączone na wejściu z generatorem 17 napięcia zmiennego. Wszystkie wzmacniacze, a mianowicie wzmacniacz 14 prądu zmiennego i wzmacniacze krótkozakresowe 15 i 16, są połączone na wyjściu z układem kontroli 18, stanowiącym korzystnie komputer, wyposażony w
175 028 określone oprogramowanie. Układ kontroli 18 służy do rejestracji danych i wykonywania obliczeń, i jest połączony na wyjściu z detektorem 13, z generatorem 17 napięcia zmiennego, z rozdzielaczem 3 monochromatycznej wiązki światła 100, oraz ze źródłem 1tej wiązki.
Generator 17 napięcia zmiennego generuje dwa sygnały napięciowe o różnych częstotliwościach, przy czym sygnał o mniejszej częstotliwości służy do sterowania modulatorów 64 i 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie i pierwszego wzmacniacza krótkozakresowego 15, zaś sygnał o podwojonej częstotliwości - do sterowania drugiego wzmacniacza krótkozakresowego 16. Częstotliwość generatora 17 napięcia zmiennego, sterująca modulatorami 64 i 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie jest przynajmniej dziesięć razy większa od częstotliwości obrotowej przesłony 30. Przy częstotliwości przesłony obrotowej 30 wynoszącej 100 Hz, częstotliwość sygnału generatora 17, sterującego modulatorem 64 i 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie - wynosi korzystnie 50 kHz.
Na figurze 2 przedstawiony jest przekrój przez powierzchnię falową promienia badanego 4, lub promienia odniesienia 5, na wyjściu modulatora 64, lub 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie, w płaszczyźnie A na fig. 1. Po wyjściu z modulatora 64, lub 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie, wektor elektryczny 41 promienia badanego 4, lub promienia odniesienia 5, rozkłada się na dwie składowe 42 spolaryzowane kołowo o przeciwnych zwrotach, a mianowicie na składową prawoskrętną R i składową lewoskrętną L. Po nałożeniu się obydwu tych składowych, wektor elektryczny 43 może przyjąć postać elipsy. Przy zerowym napięciu sygnału sterującego generator 17 napięcia zmiennego, wektor elektryczny 41 pozostaje spolaryzowany liniowo i leży w płaszczyźnie polaryzacji liniowej 400, zaś przy dodatnich napięciach - spolaryzowany kołowo, lub eliptycznie. Oś optyczna 60 modulatora 64, lub 65, oraz oś optyczna 80 analizatora 8, lub 10, jest ustawiona w stosunku do płaszczyzny polaryzacji liniowej 400 pod kątem 45°.
Po przejściu promienia badanego 4 przez badany ośrodek 7 optycznie czynny (fig. 3), wykazujący tylko skręcanie płaszczyzny polaryzacji, wektor elektryczny 41 odchyla się od pierwotnej płaszczyzny polaryzacji liniowej 400 o określony kąt φ, równy kątowi skręcenia płaszczyzny polaryzacji badanego ośrodka 7. Oś optyczna 80 analizatora 8, lub 10, oraz ćwierćfalówki 9, jest ustawiona w stosunku do płaszczyzny polaryzacji liniowej 400 pod kątem 45°, zaś w stosunku do wektora elektrycznego 41 - pod kątem 45° + φ.
Jeżeli badany ośrodek 7 optycznie czynny wykazuje dodatkowo dichroizm kołowy i absorpcję (fig. 4), wówczas amplituda prawoskrętnej R składowej 421 wektora promienia badanego 4 różni się od amplitudy lewoskrętnej L składowej 422 tego wektora, a wynikiem nałożenia się obydwu tych składowych jest wektor elektryczny 44 mający postać obróconej o określony kąt elipsy. Kąt φ, znajdujący się między płaszczyzną 443 dużej półosi elipsy, a płaszczyzną polaryzacji liniowej 400 odpowiada kątowi skręcenia płaszczyzny polaryzacji badanego ośrodka 7, zaś kąt ψ, znajdujący się między płaszczyzną 443 półosi elipsy, a przekątną prostokąta opisanego na tej elipsie - odpowiada kątowi dichroizmu kołowego. Tangens kąta ψ jest równy stosunkowi małej półosi 442 o dużej półosi 441 wektora elektrycznego 44, którego koniec zakreśla elipsę.
Sposób pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, który wykonuje się w urządzeniu przedstawionym na fig. 1, polega na sterowaniu amplitud prądów wyjściowych z pierwszego i drugiego wzmacniacza krótkozakresowego 15 i 16, za pośrednictwem generatora 17 napięcia zmiennego, sterującego modulatorem 64 i 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie promienia badanego 4 i promienia odniesienia 5, oraz za pośrednictwem obrotu płaszczyzny polaryzacji analizatora 10 względem płaszczyzny polaryzacji analizatora 8 o założony kąt a, wynoszący korzystnie 1°. Amplitudy sygnałów elektrycznych, wychodzących ze wzmacniacza 14 prądu zmiennego i wzmacniaczy krótkozakresowych 15 i 16, zawierają: składową stałą Io=kcxr, proporcjonalną do współczynnika transmisji, pierwszą składową harmoniczną I1=kisin^, proporcjonalną do kąta dichroizmu kołowego, oraz drugą składową harmoniczną I2=k2sn^, proporcjonalną do kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji. Kąt^=arcsm[(rR-TL)/(rR+TL)] jest kątem dichroizmu kołowego, kąt φ=1/2x(Ór-Ól)
175 028 kątem skręcalności płaszczyzny polaryzacji, τ - współczynnikiem transmisji badanego ośrodka przy czym tr i Tl są współczynnikami transmisji lewo- i prawoskrętnej spolaryzowanej kołowo składowej promienia badanego 4, zaś Ór i +i. - przesunięciami fazowymi tych składowych. Współczynniki ko, ki i k2 są stałymi układowymi, które wyznacza się w pierwszym etapie pomiarowym, podczas kalibracji urządzenia.
Kalibrację przedstawionego na fig. 1 urządzenia według wynalazku przeprowadza się następująco: Początkowo w torze optycznym promienia badanego 4 umieszcza się wzorcowy ośrodek - w miejsce badanego ośrodka 7 - o współczynniku transmisji równym jedności (t= 1), na przykład umieszczoną w kuwecie wodę destylowaną, i mierzy się amplitudę prądu fotoelektrycznego na wyjściu wzmacniacza 14 prądu zmiennego. Następnie umieszcza się wzorcowy ośrodek o zerowym współczynniku transmisji (r=0) (na przykład umieszcza się przesłonę), i ponownie mierzy się amplitudę prądu fotoelektrycznego na wyjściu wzmacniacza 14 prądu zmiennego. Różnica wartości prądów fotoelektrycznych obydwu pomiarów jest równa współczynnikowi ko.
W następnym etapie kalibracji urządzenia, w miejscu badanego ośrodka 7, w torze promienia badanego 4 umieszcza się nieuwidocznioną na rysunku ćwierćfalówkę 9, analogiczną do ćwierćfalówki 9 z toru optycznego promienia odniesienia 5. Oś optyczna 90 tej ćwierćfalówki 9 jest ustawiona w stosunku do płaszczyzny wektora elektrycznego 41 pod kątem 45° (fig. 2), zaś płaszczyzna polaryzacji analizatora 8 - pod kątem 45 °+a w stosunku do płaszczyzny wektora elektrycznego 41. Kąt α znajduje się w zakresie kątów od ± 0.1° do 40°, i wynosi korzystnie 1°. Takie ustawienie ćwierćfalówki 9 i analizatora 8 względem płaszczyny wektora elektrycznego 41 symuluje wzorcowy ośrodek o kącie dichroizmu kołowego równym kątowi a (ψ=α). Wartość współczynnika k1 jest więc równa różnicy amplitudy prądu fotoelektrycznego przy kącie nachylenia płaszczyny polaryzacji analizatora 8 względem płaszczyzny wektora elektrycznego 41 równym 45° i wartości prądu fotoelektrycznego po obrocie tego analizatora 8 o kąt α. W analogiczny sposób wyznacza się współczynnik k2, lecz po uprzednim usunięciu ćwierćfalówki 9 z toru optycznego promienia badanego 4. Precyzyjnych ustawień kątów analizatora 8 dokonuje się za pomocą śrub mikrometrycznych.
Po wyznaczeniu współczynników k0, ku k2 w torze optycznym promienia badanego 4, w identyczny sposób wyznacza się te współczynniki w torze optycznym promienia odniesienia 5, a wszystkie wyznaczone w ten sposób dane, zapamiętuje się w układzie kontroli 18. W przypadku zastosowania monochromatora jako źródła 1 wiązki światła 100, współczynniki k0, k1 i k2 mogą być wyznaczone dla kilku długości fal, i również zapamiętane w układzie kontroli 18. W przypadku użycia do pomiaru kilku długości fal, wartość kąta ψ jest stała, gdyż nie zależy ona od długości padającej fali.
Po zakończeniu kalibracji urządzenia, którą dokonuje się po jego zestawieniu, lub w podczas testów, z toru optycznego promienia badanego 4 usuwa się ćwierćfalówkę 9 i analizator 8 ustawia się w pierwotnym położeniu, to znaczy jego oś optyczna 80 jest nachylona względem osi optycznej polaryzatora liniowego 2 pod kątem 45°, przy α=0°, zaś oś optyczna analizatora 10 jest nachylona względem osi optycznej polaryzatora liniowego 2 pod kątem 45ο+α. Oś optyczna 60 modulatora 65 drgania spolaryzowanego eliptycznie w torze optycznym promienia odniesienia 5, jest nachylona względem osi optycznej polaryzatora liniowego 2 pod kątem 45°. Następnie w torze optycznym promienia badanego 4 umieszcza się badany ośrodek 7 i dokonuje się pomiaru jego właściwości optycznych, a mianowicie: współczynnika transmisji (na podstawie współczynnika transmisji τ), kąta ψ dichroizmu kołowego, oraz kąta φ skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Pomiaru tych właściwości dokonuje się poprzez pomiar, i porównanie w sposób ciągły wartości amplitud prądów fotoelektrycznych składowej stałej i dwóch składowych harmonicznych dla promienia badanego 4 i promienia odniesienia 5, z uwzględnieniem wyznaczonych podczas kalibracji współczynników k), k1 i k2. Porównanie wartości amplitud prądów fotoelektrycznych promienia badanego 4 i promienia odniesienia 5 uzyskuje się dzięki obrotowej
175 028 przesłonie 30, przepuszczającej na przemian z określona częstotliwością obydwa te promienie.
Wykorzystanie promienia odniesienia 5, oraz identycznych modulatorów 64 i 65, oraz analizatorów 8 i 10 w obydwu torach optycznych, umożliwia uzyskanie pomiarów optycznych o wysokiej powtarzalności, pozbawionych wpływu fluktuacji źródła 1 wiązki światła 100, i fluktuacji układów elektronicznych, takich jak na przykład detektora 13 i wzmacniacza 14 prądu zmiennego, oraz wzmacniaczy krótkozakresowych 15 i 16. Znajdująca się w torze optycznym promienia odniesienia 5 ćwierćfalówka 9 może służyć jako kompensator dichroizmu kołowego.
11, 12
15, 16
30, 30’
43, 44 64
Wykaz oznaczeń źródło monochromatycznej wiąki świałła polarzzator iiniovy rozcCiielacz nronochromatycznej wickd śv^ittki promień badrny promień οώΰεβΐεηϊ modu^tor drgnaa spola;yzzowanego eliptyzade badrny orrodek ορ^ζ^ czzzty imaiizatoj tom optycznrgo promizmr badnego 4 VwierćaalVwka nnalizato r toni optycznrgo promiznia o(Zriiesienla 5 wiriercladto rotodaiektor wmaacniacz prądu znlnonego pieiwszy i dragi wmiacmacz klrók.ozlkrresovy generator napięda mmennego układ kontroii
p)^^st(^na obrotowa wektor pronnenia batamego 4, lub promiema raziesienia 5 wektor eiektιyczzιy faii spolaly'zowlmej kołowo wektor 6161^X70:017 ^aii spolalyzowilee eiipty modulator drgania spolalyzowlzlego ^lip^^t^^riie tona optycznego promienia bfafzego 4
175 028 modulator drgania spolaryzowanego eliptycznie toru optycznego promienia odniesienia 5 oś optyczna modulatora (41, lub 65 oś optyczna jmalżattora 8 oś optyczna ćwieććaalówki 9
100 monocirromatyanaa wiszka wiatła
134, 135,136 wyjścia fotodetektora 13
400 paiszczyzma poaaryzaijji ini^ow^j
421, 422 składowe wektora elektrycznego 44 promienia badanego 4
441 diżn półoś eiipsy wektora ee^lcrtyca^^j^o 41
442 mała póki eiipsy wektora ee^ltry^i^;n^<^j^o 41
443 płaszcynaa daże, jótł^oii eiipy wektora ele^ltrty<^;n^<^j^o 44
R, L eewOś i paawoskrętiaa składowa flii sfOlaaΓZłownneś kokwo ψ iqt dichroizmp kołowego φ kąt skręcalności płaszczyzny polaryzacji τ wspocczymikc raansmijii tr, xl wspógczynnkli kwOi i paawoskręnieś kł^i^t^t^yejś aaii spolaryzowanej kołowo
Ór δι. pcesuy^ęcia azoowi składoaygcłl R i L.
ko, k1, k2 wspógczyyniki mnpłitud prddww wyjśccK^y^ch ee wzmacniaczy 14, 15 i 16
175 028
175 028 t400
60, 80
FIG. 4
175 028
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (7)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, polegający na generacji monochromatycznej wiązki, modulacji drgania spolaryzowanego eliptycznie, zmianie amplitudy światła na amplitudę prądu fotoelektrycznego promienia badanego i jej pomiarze na wyjściu fotodetektora podczas kalibracji toru optycznego, i wyznaczeniu na ich podstawie stałych współczynników, proporcjonalnych do amplitudy natężenia wyji^ici(^ow<ego prądu fotoelektrycznego, a następnie na umieszczeniu w torze optycznym badanego ośrodka i pomiarze amplitudy prądu fotoelektrycznego na wyjściu fotodetektora, znamienny tym, że w czasie pomiaru badanego ośrodka (7) steruje się modulatorem (64) drgania spolaryzowanego eliptycznie, oraz pierwszym i drugim wzmacniaczem krótkozakresowym (15 i 16) sygnałem generatora (17) napięcia zmiennego, i generuje się jednocześnie stałą składową prądu fotoelektrycznego na wyjściu wzmacniacza (14) prądu zmiennego, pierwszą harmoniczną składową prądu fotoelektrycznego na wyjściu pierwszego wzmacniacza krótkozakresowego (15), o częstotliwości równej częstotliwości modulatora (64) drgania spolaryzowanego eliptycznie, oraz drugą harmoniczną składową prądu fotoelektrycznego na wyjściu drugiego wzmacniacza krótkozakresowego (16), po czym wyznacza się transmisję (τ), proporcjonalną do amplitudy składowej stałej prądu fotoelektrycznego, kąt dichroizmu kołowego (ψ), proporcjonalny do amplitudy pierwszej składowej harmonicznej prądu fotoelektrycznego, i kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji (φ), proporcjonalny do drugiej składowej harmonicznej prądu fotoelektrycznego.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z monochromatycznej wiązki światła (100) wydziela się w rozdzielaczu (3) promień odniesienia (5), po czym, po kalibracji rotu optycznego promienia badanego (4), przeprowadza się kalibrację toru optycznego promienia odniesienia (5), a następnie, umieszcza się w torze optycznym promienia badanego (4) badany ośrodek (7), obraca się przesłoną obrotową (30) z częstotliwością przynajmniej dziesięciokrotnie mniejszą od częstotliwości modulatora (64 i 65) drgania spolaryzowanego eliptycznie, i mierzy się na przemian amplitudy prądów fotoelektrycznych promienia badanego (4) i promienia odniesienia (5).
  3. 3. Urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych, złożone ze źródła monochromatycznej wiązki światła, ze znajdującego się za nim polaryzatora liniowego, modulatora drgania spolaryzowanego eliptycznie, badanego ośrodka, analizatora, fotodetektora i wzmacniacza, tworząc łącznie tor optyczny promienia badanego, oraz z generatora napięcia zmiennego, połączonego z modulatorem drgania spolaryzowanego eliptycznie, znamienne tym, że między polaryzatorem liniowym (2), a modulatorem (64) drgania spolaryzowanego eliptycznie znajduje się rozdzielacz (3) monochromatycznej wiązki światła (100), zaopatrzony w obrotową przesłonę (30), za którym, w torze optycznym promienia odniesienia (5), znajduje się modulator (65) drgania spolaryzowanego eliptycznie, analizator (10) i zwierciadło (12), a w torze optycznym promienia badanego (4) - za analizatorem (8) - znajduje się zwierciadło (11), przy czym zwierciadła (11 i 12) są połączone optycznie z fotodetektorem (13), na którego wyjściu (134, 135 i 136) znajdują się wzmacniacz (14) prądu zmiennego, oraz pierwszy i drugi wzmacniacz krótkozakresowy (15 i 16), połączony na wejściu z generatorem (17) napięcia zmiennego, przy czym częstotliwość sygnału sterującego pierwszego wzmacniacza krótkozakresowego (15) jest równa częstotliwości modulatora (64 i 65) drgania spolaryzowanego eliptycznie, a częstotliwość
    175 028 sygnału sterującego drugiego wzmacniacza krótkozakresowego (16) jest dwukrotnie większa od częstotliwości sygnału sterującego pierwszego wzmacniacza krótkozakresowego (15), przy czym oś optyczna (80) analizatora (8) i oś optyczna (60) modulatora (65) drgania spolaryzowanego eliptycznie, jest nachylona względem osi optycznej polaryzatora liniowego (2) pod kątem 45°, zaś oś optyczna analizatora (10) jest nachylona względem osi optycznej polaryzatora li;nicowtigo (2) pod kątem 45° powiększonym o stały, założony kąt (a).
  4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wartość kąta (a) mieści się w zakresie kątów od ±0.1° do ±40°.
  5. 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że przesłona obrotowa (30) stanowi integralną część rozdzielacza (3) monochromatycznej wiązki światła (100).
  6. 6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że modulatory (64 i 65) drgania spolaryzowanego eliptycznie są wykonane w postaci jednego modulatora (6).
  7. 7. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że źródłem (1) monochromatycznej wiązki światła (100) jest monochromator.
PL94310042A 1993-11-26 1994-11-25 Sposób i urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych PL175028B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19932566A CZ286103B6 (cs) 1993-11-26 1993-11-26 Způsob měření spektropolarimetrických vlastností opticky aktivních látek a dichrograf k provedení tohoto způsobu
PCT/CZ1994/000026 WO1995014919A1 (en) 1993-11-26 1994-11-25 Method and dichrograph for measurement of circular dichroism, optical rotation and absorption spectra

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL310042A1 PL310042A1 (en) 1995-11-13
PL175028B1 true PL175028B1 (pl) 1998-10-30

Family

ID=5465190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL94310042A PL175028B1 (pl) 1993-11-26 1994-11-25 Sposób i urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych

Country Status (22)

Country Link
US (1) US5621528A (pl)
EP (1) EP0681692B1 (pl)
JP (1) JP3562768B2 (pl)
KR (1) KR100340457B1 (pl)
CN (1) CN1089897C (pl)
AT (1) ATE170976T1 (pl)
AU (1) AU680961B2 (pl)
BR (1) BR9406418A (pl)
CA (1) CA2153701C (pl)
CZ (1) CZ286103B6 (pl)
DE (1) DE69413203T2 (pl)
DK (1) DK0681692T3 (pl)
ES (1) ES2122506T3 (pl)
FI (1) FI114045B (pl)
HU (1) HU219940B (pl)
NO (1) NO952946D0 (pl)
NZ (1) NZ276059A (pl)
PL (1) PL175028B1 (pl)
RU (1) RU2135983C1 (pl)
SK (1) SK281023B6 (pl)
UA (1) UA35606C2 (pl)
WO (1) WO1995014919A1 (pl)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19815932C2 (de) * 1998-04-09 2000-06-21 Glukomeditech Ag Verfahren zur Miniaturisierung eines Polarimeters zur Analyse niedrig konzentrierter Komponenten im flüssigen Meßgut auf optischer Basis sowie Vorrichtung zu seiner Durchführung
JP2007525658A (ja) 2003-10-10 2007-09-06 ステノ コーポレイション キラル分析のための差分光学技術
US7378283B2 (en) * 2003-10-14 2008-05-27 Biotools, Inc. Reaction monitoring of chiral molecules using fourier transform infrared vibrational circular dichroism spectroscopy
US7590196B2 (en) * 2004-05-04 2009-09-15 Spectra Analysis, Inc. Chiral mixture detection system using double reference lock-in detector
WO2006004730A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Stheno Corporation Systems and methods for automated resonant circuit tuning
US7405826B2 (en) * 2004-06-30 2008-07-29 Gibbs Phillip R Systems and methods for chiroptical heterodyning
DE602006017558D1 (de) * 2005-08-09 2010-11-25 Gen Hospital Corp Gerät und verfahren zur durchführung von polarisationsbasierter quadraturdemodulation bei optischer kohärenztomographie
CN100451610C (zh) * 2006-10-10 2009-01-14 宁波大学 一种圆二色性的测量装置及其测量方法
RU2429465C1 (ru) * 2010-09-06 2011-09-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" Оптический диффузометр для анализа транспорта биологически активного вещества, аналитическая система для определения биологически активного вещества в жидкости и способ определения концентрации биологически активного вещества в жидкости
WO2012127273A1 (en) 2011-03-21 2012-09-27 University Of Calcutta Apparatus and methods for chirality detection
WO2013144673A1 (en) 2012-03-29 2013-10-03 University Of Calcutta Chiral determination using half-frequency spectral signatures
CN103616077B (zh) * 2013-12-04 2015-06-17 中国人民解放军陆军军官学院 一种任意柱矢量偏振光偏振态的测量系统及测量方法
RU2590344C1 (ru) * 2015-04-30 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук Устройство для калибровки дихрографов кругового дихроизма
CN105300891B (zh) * 2015-11-17 2017-12-26 上海理工大学 基于重心算法的激光调频双光路旋光仪及测量方法
RU2629660C1 (ru) * 2016-11-28 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН) Устройство для калибровки дихрографов кругового дихроизма
EP4300059B1 (en) * 2021-02-25 2025-05-21 Inter-University Research Institute Corporation National Institutes of Natural Sciences Circularly polarized light illuminator, analysis device, and microscope

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3345907A (en) * 1963-06-17 1967-10-10 Wada Akiyoshi Dichroism spectroscopes
DE1226328B (de) * 1965-03-13 1966-10-06 Bodenseewerk Perkin Elmer Co Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung von optischer Drehung und Zirkular-Dichroismus
US3602597A (en) * 1969-09-17 1971-08-31 Durrum Instr Differential circular dichroism measuring apparatus
US3741660A (en) * 1971-10-27 1973-06-26 Cary Instruments Conversion of circular dichroism spectropolarimeter to linear dichroism measurement mode
US3831436A (en) * 1973-02-23 1974-08-27 R Sanford Multi-purpose real-time holographic polariscope
SU1469363A1 (ru) * 1973-03-05 1989-03-30 Институт физики АН ГССР Пол риметр - дихрограф
US4309110A (en) * 1978-04-23 1982-01-05 Leo Tumerman Method and apparatus for measuring the quantities which characterize the optical properties of substances
US4589776A (en) * 1982-09-27 1986-05-20 Chiratech, Inc. Method and apparatus for measuring optical properties of materials
JPS62118255A (ja) * 1985-11-19 1987-05-29 Toshimitsu Musha 磁界を用いた免疫反応の検出法
JPS62145165A (ja) * 1985-12-20 1987-06-29 Toshimitsu Musha 光の位相変調を利用した免疫反応の測定方法および装置
US5036204A (en) * 1989-07-24 1991-07-30 Philip Morris, Inc. Continuous concentration monitoring by circular dichroism
US5252488A (en) * 1990-01-11 1993-10-12 Research Corporation Technologies, Inc. Circular dichroism and spectrophotometric absorption detection methods and apparatus
JPH0772700B2 (ja) * 1991-07-05 1995-08-02 日本分光株式会社 位相差制御装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
FI114045B (fi) 2004-07-30
JP3562768B2 (ja) 2004-09-08
WO1995014919A1 (en) 1995-06-01
BR9406418A (pt) 1995-12-19
CZ256693A3 (en) 1995-08-16
SK93395A3 (en) 1995-11-08
PL310042A1 (en) 1995-11-13
CA2153701A1 (en) 1995-06-01
HUT72214A (en) 1996-03-28
CN1118625A (zh) 1996-03-13
NO952946L (no) 1995-07-25
US5621528A (en) 1997-04-15
NZ276059A (en) 1996-12-20
DK0681692T3 (da) 1999-06-07
DE69413203T2 (de) 1999-02-18
KR100340457B1 (ko) 2003-06-11
JPH08509295A (ja) 1996-10-01
UA35606C2 (uk) 2001-04-16
FI953460A7 (fi) 1995-09-26
HU219940B (hu) 2001-09-28
EP0681692B1 (en) 1998-09-09
AU8138694A (en) 1995-06-13
NO952946D0 (no) 1995-07-25
AU680961B2 (en) 1997-08-14
FI953460A0 (fi) 1995-07-18
RU2135983C1 (ru) 1999-08-27
SK281023B6 (sk) 2000-11-07
EP0681692A1 (en) 1995-11-15
ATE170976T1 (de) 1998-09-15
CA2153701C (en) 2002-01-08
HU9502232D0 (en) 1995-09-28
ES2122506T3 (es) 1998-12-16
DE69413203D1 (de) 1998-10-15
CZ286103B6 (cs) 2000-01-12
CN1089897C (zh) 2002-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL175028B1 (pl) Sposób i urządzenie do pomiaru kąta dichroizmu kołowego, kąta skręcalności płaszczyzny polaryzacji i współczynnika transmisji ośrodków optycznie czynnych
US6473181B1 (en) Measurement of waveplate retardation using a photoelastic modulator
CN1841030B (zh) 分光偏振测定法
JP4249608B2 (ja) 深紫外波長での複屈折測定
US4718766A (en) Stabilized ring laser bias system
JP2001356072A (ja) プレチルト角検出方法及び検出装置
US3157727A (en) Polarimeter
JP3388227B2 (ja) 光分散測定装置およびそれを用いた測定方法
CN101449134A (zh) 光学元件中线性和圆形双衰减的测量
KR100293008B1 (ko) 액정프리틸트각의측정방법및액정프리틸트각의측정장치
JP3533651B1 (ja) 時間分解・非線形複素感受率測定装置
EP0080540A1 (en) Method and apparatus for measuring quantities which characterize the optical properties of substances
EP0405462B1 (en) Optical system for measuring linear or angular displacements
RU2060475C1 (ru) Способ измерения амплитуд гармонических колебаний
JPH0283428A (ja) 自動複屈折測定装置
JP2004279380A (ja) 旋光度測定装置
EP0091545A2 (en) Ellipsometers
JP2780988B2 (ja) スペクトロポーラリメータ
JP2713190B2 (ja) 光学特性測定装置
JPH09264939A (ja) 偏波無依存型物理量計測方法
JP3179316B2 (ja) 光センサ
SU345421A1 (pl)
JPH08320456A (ja) 偏光方位回転装置
Kouko et al. Calibration of Two Difrerent Types of Modulators for an Application in Spectroscopic Phase Modulated Ellipsometry
OAKBERG Birefringence Measurement

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20081125