CN100451610C - 一种圆二色性的测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种圆二色性的测量装置及其测量方法，包括光源、样品盒、检偏器和光电检测器件，特点是在光源和样品盒之间设置有机械式椭圆调制器，优点在于机械式椭圆调制器产生的椭圆偏振光能够抵消因被测样品参比浓度太高对左右圆偏振光的不同吸收而引起的椭圆光，使那些由于参比浓度太高不经过稀释的样品和因参比浓度高不易稀释的样品，也能很准确测出其真实的数据，从而解决了现有的测量方法中，因样品参比浓度太高而需要经过稀释的问题，也可以测量那些因参比浓度高不易稀释的样品的圆二色性的问题，本发明测量过程中受样品的参比浓度影响小，测量方便快捷、重复性好。

Description

一种圆二色性的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置，尤其是涉及一种圆二色性的测量装置及其测量方法。

背景技术

近几年以来，手征介质以其特有的结构和光学特性一直受到人们的关注；目前，在介质光学特性测试方面，用于测量手征介质的方法主要有旋光色散和圆二色光谱等，由于圆二色光谱具有包含信息量大，不易受背景干扰及结果更直接等优点，圆二色光谱已逐步取代了旋光色散，成为测量手性介质的有力手段；目前，实际测量中所使用的典型圆二色光谱仪，如日本Jasco公司生产的圆二色光谱仪J-810，它可以通过分光偏振设备进行测量，其光学系统经过改装后的二向色描绘器，也可以用于测试材料的其它一些光学性能(如旋光和吸收)的测量；这种仪器的特点是功能比较齐全，价格昂贵，灵敏度和准确性都比较高，善于测量掺比浓度不是很高的圆二色性。但是，如果被测样品参比浓度太高，就会因信号太强而出现数据溢出。这往往需要事先减小样品的参比浓度，这给测量带来了不便，而那些因参比浓度高且不易稀释的样品也会因此而无法测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单的圆二色性的测量装置及其测量方法，其测量过程中受样品的参比浓度影响小，测量方便快捷、重复性好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种圆二色性的测量装置，包括光源、样品盒、检偏器和光电检测器件，在所述的光源和所述的样品盒之间设置有机械式椭圆调制器，，所述的光源、所述的机械式椭圆调制器、所述的样品盒、所述的检偏器和所述的光电检测器件按顺序组成一个光通路。

所述的机械式椭圆调制器可以由可绕光轴旋转的起偏器和菲涅耳棱体组成。

所述的起偏器和所述的检偏器可以是格兰-汤姆森棱镜。

所述的光源为半导体激光器，它要求出射光具有较强的光强。

使用上述的测量装置测量圆二色性的测量方法，它包括下述步骤：

a、把样品放入所述的样品盒；

b、打开所述的光源，使其光束依次通过所述的机械式椭圆调制器、样品盒和检偏器，到达所述的光电检测器件；

c、调节所述的机械式椭圆调制器来调整射出的椭圆偏振光的椭圆度，然后调节所述的检偏器使其绕光轴旋转一周，通过光电检测器件进行检测；

d、如光电检测器件未检测到消光，则再重复上述步骤c，如检测到消光，则进行下一步骤；

e、在光电检测器件上如出现消光，记录并计算所述的机械式椭圆调制器的椭圆度，然后推算得到样品的圆二色性。

所述的机械式椭圆调制器具体可以由可绕光轴旋转的起偏器和菲涅耳棱体组成，它包括下述步骤：

a、把样品放入所述的样品盒；

b、打开所述的光源，使其光束依次通过所述的起偏器、菲涅耳棱体、样品盒、检偏器，到达所述的光电检测器件；

c、调节所述的起偏器使其绕光轴旋转来调整所述的起偏器的透振方向，然后调节所述的检偏器使其绕光轴旋转一周，通过光电检测器件进行检测；

d、如光电检测器件未检测到消光，则再重复上述步骤c，如检测到消光，则进行下一步骤；

e、在光电检测器件上如出现消光，记录所述的起偏器的透振方向与水平x轴的夹角β，然后利用下述计算公式得到样品的圆二色性α：

(i)当β≤45°时，I_max＝(Acosβcosγ)²，I_min＝(Asinβcosγ)²

则椭圆率为： $\mathrm{tg\α}=\sqrt{\frac{I_{\min }}{I_{\max }}}=\sqrt{\frac{{\left(\sin \mathrm{\β}A\cos \mathrm{\γ}\right)}^2}{{\left(A\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}\right)}^2}}=\mathrm{tg\β}$

(ii)当β＞45°时，I_max＝(Asinβsinγ)²，I_min＝(Acosβsinγ)²

则椭圆率为： $\mathrm{tg\α}=\sqrt{\frac{I_{\min }}{I_{\max }}}=\sqrt{\frac{{\left(A\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}{{\left(A\sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}}=\mathrm{ctg\β}$

式中β为入射线偏振光和x轴夹角，γ为椭圆偏振光长轴和x轴夹角，I_max为长轴光强，I_min为短轴光强。

与现有技术相比，本发明的优点在于在光源和样品盒之间设置有机械式椭圆调制器，机械式椭圆调制器，其能产生的椭圆偏振光，该光能够抵消因被测样品参比浓度太高对左右圆偏振光的不同吸收而引起的椭圆光，椭圆光被完全抵消时就出现消光，使那些由于参比浓度太高不经过稀释的样品和因参比浓度高不易稀释的样品，也能很准确测出其真实的数据，从而解决了现有的测量方法中，因样品参比浓度太高而需要经过稀释的问题，也可以测量那些因参比浓度高不易稀释的样品的圆二色性的问题；本发明测量过程中受样品的参比浓度影响小，测量方便快捷、重复性好。

附图说明

图1为圆二色性的测量装置。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种圆二色性的测量装置如图1所示，由半导体激光器1、起偏器2、菲涅耳棱体3、样品盒4、检偏器5和光电检测器件6组成，它们按顺序组成一个光通路，用来测量物体的圆二色光谱，其中起偏器2和菲涅耳棱体3组成为机械式椭圆调制器，起偏器2通过旋转能调整光束的透振方向来调节从菲涅耳棱体3射出的椭圆偏振光的椭圆度，在起偏器2和检偏器5中都设置有格兰-汤姆森棱镜。

实施例二：使用如图1所示的测量装置来测量圆二色性的测量方法，它包括以下步骤，首先把手征介质放入样品盒4中，然后打开半导体激光器1，光束就依次从起偏器2、菲涅耳棱体3、样品盒4、检偏器5中通过，到达光电检测器件6，旋转检偏器5使其绕光轴一周，通过光电检测器件6进行检测；如果光电检测器件6没有检测到消光，那说明被测物品的参比浓度较高，就要调节起偏器2使其绕光轴旋转来调整起偏器2的透振方向，来改变从菲涅耳棱体3射出的椭圆偏振光的椭圆度，使其产生的椭圆偏振光恰好能抵消样品吸收引起的左右圆不同吸收而出现的椭圆光，再旋转检偏器5一周，在光电检测器件6进行检测，如还未检测到消光，则继续上述步骤的调节，直到在光电检测器件6检测到消光；记录起偏器2的透振方向与水平x轴的夹角β，然后利用下述计算公式得到样品的圆二色性α：

(i)当β≤45°时，I_max＝(Acosβcosγ)²，I_min＝(Asinβcosγ)²

则椭圆率为： $\mathrm{tg\α}=\sqrt{\frac{I_{\min }}{I_{\max }}}=\sqrt{\frac{{\left(\sin \mathrm{\β}A\cos \mathrm{\γ}\right)}^2}{{\left(A\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}\right)}^2}}=\mathrm{tg\β}$

(ii)当β＞45°时，I_max＝(Asinβsinγ)²，I_min＝(Acosβsinγ)²

则椭圆率为： $\mathrm{tg\α}=\sqrt{\frac{I_{\min }}{I_{\max }}}=\sqrt{\frac{{\left(A\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}{{\left(A\sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}}=\mathrm{ctg\β}$

式中β为入射线偏振光和x轴夹角，γ为椭圆偏振光长轴和x轴夹角，I_max为长轴光强，I_min为短轴光强。

下面介绍一个具体的实验：我们以重络酸钾溶于有机溶剂酒石酸钾中加热后的圆二色溶液为测量对象，对不同浓度的原溶液进行了测量，测量时，将二向色性溶液灌装到样品管，调整起偏器2的透振方向为水平方向，先放上样品管4和检偏器5，调整检偏器5，通过光电检测器件记录在这一周内是否信号为零，直到出现消光，然后放入菲涅耳棱体3，并使其入射光跟出射光在同一水平面上，最后旋转起偏器2，直到再次出现消光，此时记录起偏器转过的角度β。按照这种方法，我们测量了几种浓度的圆二色性值，测量结果见表1。

表1实验测量的不同浓度下的圆二色性值

Claims (6)

1、一种圆二色性的测量装置，包括光源、样品盒、检偏器和光电检测器件，其特征在于在所述的光源和所述的样品盒之间设置有机械式椭圆调制器，所述的光源、所述的机械式椭圆调制器、所述的样品盒、所述的检偏器和所述的光电检测器件按顺序组成一个光通路。

2、如权利要求1所述的一种圆二色性的测量装置，其特征在于所述的机械式椭圆调制器由可绕光轴旋转的起偏器和菲涅耳棱体组成。

3、如权利要求2所述的一种圆二色性的测量装置，其特征在于所述的起偏器和所述的检偏器都设置有格兰-汤姆森棱镜。

4、如权利要求1所述的一种圆二色性的测量装置，其特征在于所述的光源为出射光具有较强的光强的半导体激光器。

5、使用权利要求1的测量装置测量圆二色性的测量方法，其特征在于它包括下述步骤：

a、把样品放入所述的样品盒；

b、打开所述的光源，使其光束依次通过所述的机械式椭圆调制器、样品盒和检偏器，到达所述的光电检测器件；

c、调节所述的机械式椭圆调制器来调整射出的椭圆偏振光的椭圆度，然后调节所述的检偏器使其绕光轴旋转一周，通过光电检测器件进行检测；

d、如光电检测器件未检测到消光，则再重复上述步骤c，如检测到消光，则进行下一步骤；

e、在光电检测器件上如出现消光，记录并计算所述的机械式椭圆调制器的椭圆度，然后推算得到样品的圆二色性。

6、如权利要求5所述的圆二色性的测量方法，其特征在于所述的机械式椭圆调制器由可绕光轴旋转的起偏器和菲涅耳棱体组成，它包括下述步骤：

a、把样品放入所述的样品盒；

b、打开所述的光源，使其光束依次通过所述的起偏器、菲涅耳棱体、样品盒、检偏器，到达所述的光电检测器件；

c、调节所述的起偏器使其绕光轴旋转来调整所述的起偏器的透振方向，然后调节所述的检偏器使其绕光轴旋转一周，通过光电检测器件进行检测；

d、如光电检测器件未检测到消光，则再重复上述步骤c，如检测到消光，则进行下一步骤；

e、在光电检测器件上如出现消光，记录所述的起偏器的透振方向与水平x轴的夹角β，然后利用下述计算公式得到样品的圆二色性α：

(i)当β≤45°时，I_max＝(Acosβcosγ)²，I_min＝(Asinβcosγ)²

则椭圆率为： $\mathrm{tg\α}=\sqrt{\frac{I_{\min }}{I_{\max }}}=\sqrt{\frac{{\left(\sin \mathrm{\β}A\cos \mathrm{\γ}\right)}^2}{{\left(A\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}\right)}^2}}=\mathrm{tg\β}$

(ii)当β＞45°时，I_max＝(Asinβsinγ)²，I_min＝(Acosβsinγ)²

则椭圆率为： $\mathrm{tg\α}=\sqrt{\frac{I_{\min }}{I_{\max }}}=\sqrt{\frac{{\left(A\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}{{\left(A\sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}\right)}^2}}=\mathrm{ctg\β}$

式中β为入射线偏振光和x轴夹角，γ为椭圆偏振光长轴和x轴夹角，I_max为长轴光强，I_min为短轴光强。

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