DE1497558C

DE1497558C - Register for measuring circular dichroism

Info

Publication number: DE1497558C
Authority: DE
Inventors: Marc Dr Ing Pans Grosjean
Original assignee: Roussel Uclaf SA
Current assignee: Sanofi Aventis France
Publication date: 1971-01-07

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes- Fig.2 em detaillierteres Schemader elektrischenThe invention relates to a device for measuring Fig.2 em more detailed schematic of the electrical

sung des zirkulären Dichroismus optisch aktiver -Kreise ist. /■·'...solution of circular dichroism is optically active circles. / ■ · '...

Stoffe, wie sie im Patent 1 209 772 beschrieben ist. In Fig. 1 beleuchtet eine Lichtquelle 1 über einenSubstances as described in patent 1,209,772. In Fig. 1, a light source 1 illuminates a

Durch die vorliegende Erfindung soll die Genauigkeit Kondensor, dessen Linsen mit 2 und 3 bezeichnetThe present invention aims to improve the accuracy of the condenser, the lenses of which are denoted by 2 and 3

der Messungen erhöht werden. Bei dem Gerät nach 5 sind, einen Monochromatoraufbau, der zwei hinter-the measurements are increased. The device according to FIG. 5 has a monochromator structure that has two

dem Patent 1 209 772 wird ein monochromatisches einander angeordnete Monochromatoren umfaßt,patent 1 209 772 comprises a monochromatic monochromatic stacked monochromators,

Lichtbündel erzeugt, bei dem der Polarisations- wobei der Eintrittsspalt mit 4 und der AustrittsspaltLight bundle is generated in which the polarization is the entry slit with 4 and the exit slit

zustand von der rechtszirkularen Polarisation bis zur mit 12 bezeichnet ist, während der Zwischenspalt 8state from the right circular polarization up to is denoted by 12, while the intermediate gap 8

linkszirkularen Polarisation zyklisch verändert wird beiden Monochromatoren gemeinsam ist.left circular polarization is changed cyclically is common to both monochromators.

und bei dem dieses Lichtbündel durch eine Probe io Die drei Spalte sind längs einer Linie ausgerichtetand in which this light beam passes through a sample. The three slits are aligned along a line

des optisch aktiven, zu untersuchenden Stoffes ge- und mechanisch gekoppelt, so daß sie gleichzeitigof the optically active substance to be examined and mechanically coupled so that they are simultaneously

schickt wird und das so beeinflußte Lichtbündel in vom Motor 34 betätigt werden können, der durchis sent and the light beam influenced in this way can be actuated by the motor 34, which by

ein elektrisches Signal umgewandelt wird, bei dem den Servomechanismus 33 gesteuert wird, wenn diean electrical signal is converted in which the servo mechanism 33 is controlled when the

man die Wechselstromkomponente und die Gleich- Kontaktzunge 37 am Ausgang des Servomechanismusthe AC component and the DC contact blade 37 at the output of the servomechanism

Stromkomponente trennt und dann die Wechselstrom- 15 am rechten Kontakt anliegt.Current component separates and then the alternating current 15 is applied to the right contact.

komponente gleichrichtet und bei dem durch die Bei 12 am Austrittsspalt des Monochromators er-Gleichstromkomponente und die gleichgerichtete hält man ein linearpolarisiertes Lichtbündel für den Wechselstromkomponente dieses Signals eine Regi- Polarisationsmodulator 16, einen Kristall, der den striereinrichtung gesteuert wird, die das Verhältnis sogenannten Pockels-Effekt zeigt und bei dem die zwischen diesen Komponenten liefert, wobei diese ao Elektroden angedeutet sind, mit denen man in an Registriereinrichtung den zirkulären Dichroismus der sich bekannter Weise ein elektrisches Wechselfeld zu untersuchenden Probe mißt. Da die für diese an den Kristall anlegen kann. Da das Lichtbündel, Messung interessierenden Spektralgebiete vom Ultra- das diesen Modulator durchsetzt, eine enge Winkelviolett bis zum anderen Ende des sichtbaren Spek- Öffnung haben muß, damit die Steuerung richtig wird, trums reichen, erteilt man dem Lichtbündel einen 35 wandelt man das aus dem Spalt 12 austretende Wellenlängengang, der viel langsamer ist als seine Lichtbündel durch die Linse 15 in ein Parallellicht-Modulation der Polarisation, damit das gesamte, ge- bündel um. An der anderen Seite des Kristalls samwünschte Wellenlängenspektrum überstrichen wird melt eine Linse 17 das modulierte Lichtbündel auf und die Änderungen des zirkulären Dichroismus der der Küvette 18, die die Probe des zu untersuchenden, zu untersuchenden Probe direkt als Funktion der 30 optisch aktiven Stoffes enthält. Schließlich wird das Wellenlänge des die Probe durchsetzenden Lichtes Bild des Spaltes 12 in der Ebene dieser Küvette abaufgezeichnet werden. gebildet, so daß man mit sehr geringen Substanz-component rectifies and in the case of the at 12 at the exit slit of the monochromator he direct current component and the rectified one holds a linearly polarized light beam for the alternating current component of this signal a Regi polarization modulator 16, a crystal, which the control device is controlled, which shows the ratio so-called Pockels effect and in which the supplies between these components, these ao electrodes are indicated, with which one in an Registration device the circular dichroism of the known way an alternating electric field to be examined sample measures. Because they can apply to the crystal for this. As the bundle of light Measurement of the spectral areas of interest from the ultra- that penetrates this modulator, a narrow angle violet to the other end of the visible spec- opening must have, so that the control is correct, If you give the light beam a 35, you convert the one emerging from the gap 12 Wavelength response that is much slower than its light bundle through the lens 15 in a parallel light modulation the polarization, thus the whole, bundled around. On the other side of the crystal, he wished A lens 17 records the modulated light beam and the changes in the circular dichroism of the cuvette 18 containing the sample of the to be examined, contains the sample to be examined directly as a function of the 30 optically active substance. Eventually that will Wavelength of the light penetrating the sample image of the gap 12 recorded in the plane of this cuvette will. formed so that with very little substance

Bei diesem Gerät wird die Empfindlichkeit vor . mengen arbeiten kann.In this device, the sensitivity is above. lots can work.

allem durch das Verhältnis des Signals zu dem vom . Das durch die Küvette 18 hindurchtretende. Licht-Fotomultiplikator stammenden Rauschen begrenzt. 35 bündel fällt dann auf die Fotokathode eines Foto-Die anderen Störungsquellen können praktisch durch multiplikators 19. Der Hochspannungsgenerator für entsprechenden Aufbau und sorgfältige Auswahl der ■ die Dynoden ist mit 35 bezeichnet (dargestellt im Bestandteile der Kreise vernachlässigbar klein ge- Schaltbild der F i g. 2). Die Hochspannung wird beimacht werden, spielsweise auf eine Bezugsspannung bezogen, diemainly by the ratio of the signal to that of the. That passing through the cuvette 18. Light photo multiplier originating noise limited. 35 bundle then falls onto the photo cathode of a photo die other sources of interference can practically through multiplikators 19. The high voltage generator for appropriate structure and careful selection of the ■ the dynodes is marked with 35 (shown in Components of the circles are negligibly small. 2). The high voltage is maintained are, for example, referred to a reference voltage that

Bei der Anordnung nach dem Patent 1 209 772 ist 40 von einem Potentiometer abgenommen wird, dessen vorgesehen, daß die Spalte des Monochromators Schleifkontakt durch einen Motor 36 bewegt wird, durch einen Servomechanismus betätigt werden, der der selbst wieder durch Umlegen des Schalters 37 durch die Differenz zwischen der Gleichspannung am durch den Servomechanismus 33 gesteuert wird. Der Ausgang des Trennverstärkers und einer festen Ver- Ausgang des Fotomultiplikators wird auf einen Vergleichsspannung angetrieben wird, so daß die Auf- 45 stärker 20 gegeben, dessen Verstärkung g .= 1 ist und Zeichnungseinrichtung so arbeitet, daß man die der (vgl. Fig. 2) aus einem Gleichstromverstärker Gleichstromkomponente des Signals am Ausgang der besteht, der zwei Doppeltriodenstufen und eine AusFotozelle auf einem konstanten Wert hält. gangs-Kathodenverstärkerstufe enthält. Die Aus- In the arrangement according to the patent 1 209 772 40 is removed from a potentiometer whose provided that the column of the monochromator sliding contact is moved by a motor 36, can be operated by a servomechanism, which can be activated again by flipping the switch 37 is controlled by the difference between the DC voltage am by the servo mechanism 33. the Output of the isolation amplifier and a fixed output of the photomultiplier is set to a reference voltage is driven so that the amplifier 45 is given 20 whose gain is g. = 1 and Drawing device works so that one of the (see. Fig. 2) from a DC amplifier Direct current component of the signal at the output, which holds two double triode stages and an off photocell at a constant value. contains input cathode amplifier stage. From-

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß mecha- gangs-Kathodenverstärkerstufe ist gegen die Ein-This arrangement has the disadvantage that the mechanical output cathode amplifier stage is against the input

nische Teile bewegt werden müssen, was die An- 50 gangsstufe vollständig gegengekoppelt und, genauer,niche parts have to be moved, which means that the initial stage is completely counter-coupled and, more precisely,

Sprechgeschwindigkeit der Anordnung verringert. auf das zweite Gitter der Doppeltriode gelegt, derenSpeech speed of the arrangement reduced. placed on the second grid of the double triode, whose

Die vorliegende Erfindung beseitigt diesen Nachteil erstes Gitter das Signal der Fotozelle aufnimmt..DieThe present invention eliminates this disadvantage. The first grid picks up the signal from the photocell

dadurch, daß die Verstärkung der Fotozelle durch Verstärkung des Verstärkers braucht nicht genauin that the amplification of the photocell by amplification of the amplifier does not need to be accurate

Steuerung der :an sie angelegten Hochspannung so gleich Eins zu sein, da die,beiden Komponenten, dieControl of the: high voltage applied to it so as to be equal to one because the, two components, the

eingestellt wird, daß die Gleichstromkomponente des 55 Wechselstromkomponente und die Gleichstrom-set so that the DC component of the 55 AC component and the DC

■Signals der Fotozelle auf-einem praktisch konstanten komponente, durch den ganzen Verstärker strömen■ Signal from the photocell on a practically constant component, flowing through the whole amplifier

Wert gehalten wird, wobei diese Maßnahme zusatz- und daher ihr Wertverhältnis gegenüber dem nichtValue is held, whereby this measure is additional and therefore its value relation to the not

lieh oder an Stelle der ^Steuerung der Spalte der verstärkten Signal nicht verändert wird.borrowed or in place of the ^ control of the column the amplified signal is not changed.

Monochromatoranordnung verwendet wird. . Das wirkliche Schaltbild des Verstärkers, der denMonochromator arrangement is used. . The real circuit diagram of the amplifier that powers the

iEine derartige Vorrichtung hat .,gleichfalls den 60 Gleichstrom durchläßt, enthält die üblichen MittelSuch a device has, also allows direct current to pass through, contains the usual means

Vorteil, daß die Bedienungsperson die Spektren des zur Rückstellung auf Null und zur Verhinderung vonAdvantage that the operator can read the spectra of the to reset to zero and to prevent

zirkülarenIDichroismus mit Spalten: konstanter Breite, Schwingungen, die -aus Gründen der einfacherenCircularIDichroism with columns: constant width, oscillations, the -for the sake of simpler

.d. h.;:mit;konstanter Brandbreite, durchfahren kann. Darstellung in der Zeichnung weggelassen sind. .d. i.e.;: with; constant bandwidth, can drive through. Representation in the drawing are omitted.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfin- Am Ausgang von 20, der eine niedrige Impedanz dung ^wird im folgenden an !Hand .der Zeichnung 65: aufweist, liegen-drei Stromkreise: ein Wechselstromerläutert; in.der '.verstärker 21,;einEingang-.des Servomechanismus33,An exemplary embodiment of the invention. At the output of 20, which has a low impedance The following will refer to drawing 65: has three circuits: an alternating current is explained; in.the '. amplifier 21,; an input. of the servomechanism 33,

ipig. 1.-ein.;allgemeines Schema ridesi.Gerätes ;dar- -nämlich seine Filterkette:30 und ein ^Eingang deripig. 1.-a.; General scheme ridesi. Device; namely- its filter chain: 30 and a ^ input of the

stellt und Steuerung der Registriereinrichtung 23, nämlich eineprovides and control of the registration device 23, namely a

iEilterkette;29. !Der Verstärker^ ist ein Verstärker mit .Gegenkopplung, -dessen vGegeiikopplungsspannung von einer zusätzlichen Wicklung seines Ausfangstransformators 24 abgenommen wird. Diese Gegenkopplung dient, insbesondere: zur Verbesserung der Stabilität der Verstärkung und zur Verbesserung der !Linearität seines Ansprechens als Funktion der Eingangsspannung. Die Verstärkung kann bei Gegenkopplung z. B. größenordnungsmäßig 100 betragen. Das Ausgangssignal von 21 ist ein zusammengesetztes Signal, bei dem immer eine Komponente mit der Frequenz der Modulation von 16, z. B. von 50 Hz (man könnte vorteilhaft diese Frequenz auch erhöhen, insbesondere um die Messungen zu beschleunigen), vorherrscht, wobei auch ungerade Harmonische auftreten. Diesem nutzbaren Signal ■überlagert sich ein Signal, das auf dem Rauschpegel beruht, der häufig viel größer ist als das nutzbare Signal, und der Verstärker muß daher so ausgebildet sein, daß er in keinem Augenblick durch dieses Rauschen weder gesättigt noch blockiert wird, damit das nutzbare Signal später richtig gleichgerichtet werden kann. Bei der Darstellung von 21 wurden zur Vereinfachung die zur Unterdrückung der Schwingung dienenden Kreise weggelassen.iEilterkette; 29. ! The amplifier ^ is an amplifier with .coupling, - its countercoupling voltage is removed from an additional winding of its catching transformer 24. This Negative coupling is used, in particular: to improve the stability of the amplification and to improve it the! linearity of its response as a function of the input voltage. The gain can be increased with negative feedback z. B. be on the order of 100. The output of 21 is a composite Signal in which there is always a component with the frequency of the modulation of 16, e.g. B. from 50 Hz (you could also increase this frequency, especially to speed up the measurements), predominates, with odd harmonics also occurring. This usable signal is ■ superimposed on a signal that is at the noise level is based, which is often much larger than the usable signal, and the amplifier must therefore be designed be that it is neither saturated nor blocked by this noise at any moment, so that the usable signal can later be properly rectified. In the illustration of 21, the For simplification, the circles used to suppress the vibration are omitted.

Das an der Sekundärseite des Transformators 24 verfügbare Signal wird durch einen Vibratipnssynchrongleichrichter linear gleichgerichtet, wie dies bekannt ist, wobei man den Vorteil erhält, daß die Verhältnisse der Amplitude beiderseits und in der unmittelbaren Umgebung von Null erhalten bleiben. Die Störsignale werden abhängig von ihrer Phasenverschiebung geschwächt, da es sich um einen Synchrondetektor handelt. Bezüglich des Rauschpegels verhält sich die gesamte aus dem Verstärker 21 und dem Gleichrichter 22 bestehende Anordnung wie ein Selektivverstärker mit schmalem Durchlaßbereich, doppelt so groß wie der der Füteranordnung 25, die sich an den Gleichrichter anschließt. Das Restrauschen enthält keine mittlere Gleichstromkomponente und stört daher nicht bei der Steuerung der Registriereinrichtung. Dem Filterkondensator 25, an dessen Klemmen die gleichgerichtete Spannung VgW abgenommen wird, ist ein sehr großer Widerstand zugeordnet, damit das gleichgerichtete Signal ein Mittelwertsignal ist, wodurch die auf dem Rauschen im Signal VgW beruhende Störung vermindert wird. Die von der Wechselstromkomponente und vom Rauschen der Fotozelle befreite Spannung V₀ wird über das Filter 29, das die gleiche Charakteristik wie das"Filter;25 besitzt, an :derr Potentiometerwiderstand :;32 :der · Registriereinrichtung angelegt, und ein längs : dieses ■ Widerstandes einstellbarer Schleifkontakt 31 fixiert die Spannung des Mittelpunktes der Sekuridärwicklung des Transformators 24. Bei dieser Anordnung wird die .gleichgerichtete Spannung VgW von dem?Punkt an gezählt, der als Nullpunkt für die Bestimmung des Vorzeichens von VgW dient. Der restliche Aufbau ist üblich, die Spannung VgW ist inThe signal available on the secondary side of the transformer 24 is linearly rectified by a vibrating synchronous rectifier, as is known, with the advantage that the ratios of the amplitude on both sides and in the immediate vicinity of zero are maintained. The interfering signals are weakened depending on their phase shift, since it is a synchronous detector. With regard to the noise level, the entire arrangement consisting of the amplifier 21 and the rectifier 22 behaves like a selective amplifier with a narrow pass band, twice as large as that of the feeder arrangement 25, which is connected to the rectifier. The residual noise does not contain an average direct current component and therefore does not interfere with the control of the registration device. The filter capacitor 25, at the terminals of which the rectified voltage VgW is tapped , is assigned a very large resistor so that the rectified signal is an average value signal, as a result of which the interference due to the noise in the signal VgW is reduced. The voltage V ₀ freed from the alternating current component and from the noise of the photocell is applied via the filter 29, which has the same characteristics as the "filter;25" to: the potentiometer resistor:; 32: the registration device, and a longitudinal: this ■ Resistance adjustable sliding contact 31 fixes the voltage of the center point of the secondary winding of the transformer 24. With this arrangement, the rectified voltage VgW is counted from the point that serves as the zero point for determining the sign of VgW Voltage VgW is in

ίο dem Differentialverstärker 26 mit der Spannung V₀ verglichen oder, genauer, mit demjenigen Bruchteil der Spannung V₀, der am Schleifkontakt 28 vom Potentiometerwiderstand 32 abgenommen wird, denn die Differenz ist durch den Verstärker 26 verstärkt und auf den Motor, 27 gegeben.ίο compared the differential amplifier 26 with the voltage V ₀ or, more precisely, with that fraction of the voltage V ₀ that is taken from the potentiometer resistor 32 at the sliding contact 28, because the difference is amplified by the amplifier 26 and sent to the motor 27.

Damit dieser Registrier-Servomechanimus gut arbeitet, kann man z.B. die Spannung V₀ fast konstant halten. Hierzu steuert man durch die Spannung V₀ beispielsweise einen Servomechanimus 33, der jeSo that this registration servomechanism works well, the voltage V _{0 can be kept} almost constant, for example. For this purpose, a servomechanism 33, for example, is controlled by the voltage V _{0, which each}

ao nach Wunsch der Bedienungsperson die öffnung der Spalte 4, 8 und 12 der Monochromatoranordnung vermittels des Motors 34 einstellt, oder man steuert die Verstärkung des Fotomultiplikators 19 durch Einstellung der Hochspannung 35 über den Motor 36.ao the opening of gaps 4, 8 and 12 of the monochromator arrangement, as requested by the operator by means of the motor 34, or the gain of the photomultiplier 19 is controlled Adjustment of the high voltage 35 via the motor 36.

as Diese beiden Mittel stehen vorzugsweise der Bedienungsperson zur freien Wahl zur Verfügung.As these two means are preferably available to the operator available for free choice.

Man kann auch die gleichgerichtete Spannung VgW ohne Verhältnis-Registriereinrichtung direkt aufzeichnen, wenn der Aufbau so ist, daß V₀ genau konstant gehalten wird,- wofür jedoch eine Anordnung zur Lieferung der Hochspannung des Fotomultiplikators 19 verwendet werden muß, deren Ansprechzeit vernachlässigbar ist, man muß also eine rein elektronische, sorgfältig ausgearbeitete Einrichtung verwenden. Eine konstante Gleichspannung wird dann an den Potentiometerwiderstand der Registriereinrichtung angelegt.The rectified voltage VgW can also be recorded directly without a ratio recording device, if the structure is such that V ₀ is kept precisely constant, - for which, however, an arrangement for supplying the high voltage of the photomultiplier 19 must be used, the response time of which is negligible, man must use a purely electronic, carefully crafted facility. A constant DC voltage is then applied to the potentiometer resistor of the registration device.

Claims

Claim:

Device for measuring the circular dichroism of optically active substances, according to patent 1 209772, characterized in that that the amplification of the photocell (19) by controlling the high voltage applied to it is set so that the direct current component of the signal from the photocell (19) is kept at a practically constant value, this measure in addition or is used in place of the control of the column (4, 8, 12) of the monochromator arrangement.

1 sheet of drawings