DE691441C

DE691441C - Photoelectric polarizer

Info

Publication number: DE691441C
Application number: DE1938SC114722
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Bechstein; Dr Hermann Hirschmueller; Dr Erhard Landt
Original assignee: Schmidt & Haensch Franz
Current assignee: Schmidt & Haensch Franz
Priority date: 1938-01-14
Filing date: 1938-01-14
Publication date: 1940-05-27

Description

Photoelektrischer Polarisationsapparat Die Erfindung geht von einem bekannten objektive Polarimeter aus, bestehend aus einer Beleuchtungseinrichtung, Polarisator und Analysator nebst Photozelle mit Anzeigevorrichtung, bei dem sich bei der Bezugseinstellung und der eigentlichen Messung die gleichen Teile im Strahlengang befinden.Photoelectric Polarizing Apparatus The invention proceeds from one known objective polarimeter, consisting of a lighting device, Polarizer and analyzer together with photocell with display device, in which the same parts in the beam path during the reference setting and the actual measurement are located.

Die vorliegende Erfindung besteht in zunei in der Wirkung und den hauptsächlichen Konstruktionselementen gleichartigen Ausfihrullgen des Polarimeters der genannten Gattung einmal darin, daß entweder der P,olarisator oder der Analysator seinen Ort wechselt und bei der eigentlichen Mes.ung die aktive Substanz sich zwischen, bei der Bezugseinstellung sich außerhalb von Polarisator und Analysator, jedoch im Strahlengang, befindet, oder darin, daß sich die aktive Substanz dauernd zwischen PoLarisator und Analysator befindet, der Einfluß der aktiven Substanz aber dadurch ausgeschaltet wird, daß hinter dem Polarisator eine um 450 drehbare Viertelwellenplatte angeordnet ist, die bei der eigentlichen Messung linearpolarisiertes, bei der Bezugsmessung zirkular polarisiertes Licht durch den aktiven Stoff hindurchgehen läßt.The present invention resides in both the effect and the main construction elements of the same type of polarimeter of the genus mentioned once in that either the polarizer or the analyzer changes its place and during the actual measurement the active substance moves between, when setting the reference is outside of the polarizer and analyzer, however in the beam path, or in the fact that the active substance is constantly between Polarizer and analyzer are located, but the influence of the active substance is thereby The fact that behind the polarizer is a quarter-wave plate which can be rotated by 450 is eliminated is arranged, which is linearly polarized in the actual measurement, in the reference measurement lets circularly polarized light pass through the active substance.

Es wurde bereits verschiedentlich versucht, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen. So wurde beispielsweise mit einem dauernd eingeschalteten Analysator gearbeitet, während der Polar sator gegen einen äquivalent lichtschwächenden Ersatzkörper, etwa eine Aperturblende, ausgetauscht wurde. In einem anderen F.alle wurde für das eine Nikolsche Prisma ein lichtschwächender Ersatzkörper eingeführt, dem aber der Nachteil anhaftet, daß er seieliv schwächte, wodurch eine iNullpunktverschiebung eintritt, sobald mit einer anderen Wellenlänge gearbeitet wird. Demgegenüber hat die Einrichtung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß zur r-rzeugun,g linear polarisierten Lichtes zwei Nikolsil.e Prismen vorgesehen sind, von denen das ,Le dauernd im Strahlengange vor dem aktiven Prüfling bleibt, während das andere N einmal vor, das andere Mal hinter dem Prüfling steht. Polarisator und Analysator bleiben dann immer im Strahlengang und in gleicher Stellung, und nur in bestimmten Fällen kommt eine X/-Platte zur Anwendung. Diese hat in der einen Stellung keinen Einfluß, während sie bei einer Drehung um 45 den Lichtstrahl in zirkular polarisier-es Licht umwandelt, das sich in bezug auf die Einwirkung der aktiven Substanz und des Ana]ysators verhält wie natürliches Licht. Die #/4-Platte braucht dabei nicht aus Quarz zu bestehen; sie entspricht also keinesialls den drehenden Quarzkeilen oder Quarzplatten einer anderen bekannten Anordnung, wo sie den Zweck hat, kompensierend zu wirken - und Störungen durch das Gefäß für die aktive Substanz zu beseitigen, während sie bei dem Erfindungsgegenstande nur den Einfluß der Drehung zur Bezugseinstellung ausschalten soll, ohne dabei die Absorption im Strahlengange zu ändern. Attempts have already been made on various occasions to establish the present one Invention to solve underlying problem. For example, with a continuously switched on analyzer worked, while the polar generator against a equivalent light-attenuating replacement body, such as an aperture stop, replaced became. In another area, all became a light attenuating prism for one Nikolsche prism Replacement body introduced, which has the disadvantage that it weakens itself, whereby a zero point shift occurs as soon as another wavelength is being worked on. In contrast, the device according to the invention has the advantage that two Nikolsil.e prisms are provided for generating linearly polarized light are, of which the, Le remains permanently in the beam path in front of the active test object, while the other N stands in front of and behind the test item the other time. Polarizer and analyzer then always remain in the beam path and in the same position, and An X / plate is only used in certain cases. This has in one Position has no effect, while a 45 turn turns the light beam into circularly polarized-it converts light that is related to the action of the active substance and the analyzer behaves like natural light. The # / 4 plate does not need to be made of quartz; so it in no way corresponds to the rotating ones Quartz wedges or quartz slabs of another known arrangement where they serve the purpose has to have a compensating effect - and disturbances by the vessel for the active substance to eliminate, while with the subject matter of the invention only the influence of the rotation to switch off the reference setting without reducing the absorption in the beam path to change.

Weitere Verbesserungen des erfindnngsgemäßen Polarimeters sind durch die Ansprüche 3 bis 5 gegeben. Further improvements of the polarimeter according to the invention are through the claims 3 to 5 given.

Dile Einrichtung des neuen Photometers gemäß der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt. The setup of the new photometer according to the invention is on shown in the drawing.

Es bedeutet I eine monochromatisches Licht liefernde Lichtquelle, zweckmäßig eine elektrische Natriumentladungslampe, deren Licht nach Bedarf durch ein Farbfilter 15 gereinigt werden kann. Der von der Lichtquelle gelieferte Lichtstrom wird durch eine geeignete Vorrichtung in ein paralleles oder wenig divergierendes Strahlenbündel gerichtet. Hierzu dient beispielsweise ein Kondensor 2 mit Eintrittsblende 5 in Verbindung mit einer Objektivlinse 4 und einer Aperturblende 3, auf der die Lichtquelle flächenhaft abgebildet wird. Durch Veränderung der einstellbaren Blende 3 kann der Querschnitt des telezentrischen Strahlenbündels in gewünschter Weise geändert werden. Die durch die Blende 5 beeinflußbare Divergenz des Strahlenbündels wird so eingestellt, daß kein direkter Strahl auf die Wandungen des Polarisationsrohres auftrifft. Die lineare Polarisation des telezentrischen Strahlenbündels erfolgt in einem Polarisator 14, der durch eia Nikolsches oder ein Glan-Thompsonsches Prisma oder einen doppelbrechenden Kristall, z. B. Turmalin oder Herapathit, oder durch das bekannte Polarisationsfilter oder ähnliches verwlrldicht sein kann. Die dann durch den in der Röhre g enthaltenen aktiven Stoff erfolgende Drehung der Polarisationszeine wird durch Einstellung des Analysators S IiC; ebenfalls ein Nikol oder ein beliebig tanAerer doppelbrechender Kristall, gemessen, i,)bnn subjektive Beobachtung erfolgt. Bei der hier eriolgenden objelitiven Beobachtung werden Polarisator 14 und Analysator 10 fest eingestellt. Die Drehung der Polarisationsebene durch den zu analysierenden aktiven Stoff macht sich dann durch den Extinktionsgrad der auf die Photozelle 6 auftreffenden Beleuchtungsstäile bzw. durch den entsprechenden Photostrom geltend. Der am Galvanometer 7 abgelesene Photostrom ist ein unmittelbares Maß für die Drehung der Polarisationsebene im Projek.ionsrohre 9, wenn die Extinktion durch die Nikols 14 und 10 und deren.Zubehör, durch die Lösungsflüssigkeit im Rohre 9 sowie seiner Deckgläser bekannt ist. It means I a light source delivering monochromatic light, expediently an electric sodium discharge lamp, whose light passes through as required a color filter 15 can be cleaned. The luminous flux provided by the light source is converted into a parallel or slightly divergent one by a suitable device Beam directed. A condenser 2 with an inlet aperture is used for this purpose, for example 5 in conjunction with an objective lens 4 and an aperture stop 3 on which the Light source is mapped flat. By changing the adjustable aperture 3, the cross section of the telecentric beam can be in a desired manner be changed. The divergence of the beam that can be influenced by the diaphragm 5 is adjusted so that no direct beam hits the walls of the polarization tube hits. The linear polarization of the telecentric beam occurs in a polarizer 14 formed by a Nikolsches or a Glan-Thompsonsches prism or a birefringent crystal, e.g. B. tourmaline or herapathite, or by the known polarization filter or the like can be confused. Which then rotation of the polarization line due to the active substance contained in the tube g is achieved by setting the analyzer S IiC; also a Nikol or any TanAer birefringent crystal, measured, i,) bnn subjective observation takes place. In the objective observation carried out here, polarizer 14 and analyzer are used 10 fixed. The rotation of the plane of polarization through the to be analyzed The active substance is then made up by the degree of extinction on the photocell 6 applied lighting styles or by the corresponding photocurrent. The photocurrent read on the galvanometer 7 is a direct measure of the rotation the plane of polarization in the projection tube 9 when the extinction is through the Nikols 14 and 10 and their accessories, through the liquid in the tube 9 and its Cover slips is known.

Für jede Analyse sind also immer mindestens zwei bzw. drei Messungen einmal mit und einmal ohne Polarisationsrohr erforderich. There are always at least two or three measurements for each analysis once with and once without polarization tube required.

Um den Einfluß des Polarisationsrohres 9 auszuschalten, ist der Analysator 10 um die Achse 12 drehbar angeordnet. Wird er in die Stellung links vom Polarisationsrohr 9 gebracht, so ist die Extinktion der Beleuchtungsstärke auf der Photozelle 6 lediglich von der Polarisationsoptik und der Absorption im Rohr 9 abhängig. Wird der Analysator 10 dann in die Stellung rechts zu dem Polarisationsrohre gebracht, so erhöht sich der Extinktionsgrad dadurch die Drehung der Polarisationsebene im Rohre 9, wenn es einmal mit dem reinen Lösungsmittel und dann mit dem zu analysierenden gelösten Stoff gefüllt ist. Bei Verwendung immer des gleichen Rohres 9 und des gleichen Lösungsmittels braucht die Rohrkonstante für eine ganze Messungsreihe natürlich nur ein einziges Mal bestimmt zu werden. Die Extinktion durch die Nikols 14 und 10 muß dagegen jedesmal neu bestimmt werden, wenn der Analysator 10 zur Änderung der Empfindlichkeit verstellt worden ist. To eliminate the influence of the polarization tube 9, the analyzer 10 arranged to be rotatable about the axis 12. If he is in the position to the left of the polarization tube 9 brought, the extinction of the illuminance on the photocell 6 is only depends on the polarization optics and the absorption in the tube 9. Will the analyzer 10 then brought into the position on the right to the polarization tube, so increases the degree of extinction thereby the rotation of the plane of polarization in the tube 9, if it once with the pure solvent and then with the dissolved one to be analyzed Fabric is filled. When using the same tube 9 and the same solvent Of course, the pipe constant only needs one for a whole series of measurements Time to be determined. The extinction through the Nikols 14 and 10 must, however, each time be redetermined when the analyzer 10 is adjusted to change the sensitivity has been.

Das Polarisationsrohr soll sich dauernd zwischen Polarisator 14 und Analysator 10 befinden. Der Einfluß des Polarisationsrohres kann dann dadurch ausgeschaltet werden, daß hinter dem Polarisator eine Vierteiwellenquarzplatte 1 1 angeordnet wird, die das linearpolarisierte Licht in zirkularp olarisiertes umwandelt, das auf die Drehung der Polarisationsebene im Polarisationsrohre 9 keinen Einfluß hat. Wird dann die Viertelwellenplatte um 450 gedreht, so verliert sie ihren Einfluß auf das linearpolarisierte Licht. Die Drehung der Polarisationsebene durch den aktiven Stoff kommt zur Geltung, und sie kann aus dem ausgelösten Photostrom bierechnet werden. The polarization tube should be between the polarizer 14 and Analyzer 10 are located. The influence of the polarization tube can then be switched off be that behind the polarizer a four-wave quartz plate 11 is arranged that converts the linearly polarized light into circular polarized that has no influence on the rotation of the plane of polarization in the polarization tube 9. If the quarter-wave plate is then rotated by 450, it loses its influence on the linearly polarized light. the Rotation of the plane of polarization through the active substance comes into its own, and it can be made from the triggered photocurrent be calculated.

Es ist bekannt, die durch den aktiven Stoff hervorgerufene Drehung der Polarisationsebene durch entsprechende Einstellung des Analysators zu kompensieren. Dieses bekannte Meßverfahren läßt sich auch bei dem vorliegenden Polarimeter anwenden. Entsteht beispielsweise ein Photostrom x, wenn das P olarisationsrohr g nur die Lösungsflüs sigkeit enthält, und entsteht ein Photostrom y bei Füllung des Rohres 9 mit dem zu analysierenden Stoffe, so kann der Photostrom y auf den Wert x durch Drehung des Nikols I0 gebracht werden. Der Photostrom x bis y ist dann lein Maß für die Drehung der Polarisationsebene im Rohre 9. It is known the rotation caused by the active substance compensate for the polarization plane by setting the analyzer accordingly. This known measuring method can also be used with the present polarimeter. For example, if a photocurrent x occurs when the polarization tube g only the Solution liquid contains, and a photocurrent y is created when the tube is filled 9 with the substance to be analyzed, the photocurrent y can pass through to the value x Rotation of the Nikols I0. The photocurrent x to y is then no measure for the rotation of the plane of polarization in the tube 9.

Als Analysator läßt sich bei der beschriebenen Anordnung auch ein doppeibrechendes Prisma benutzen, das zwei senkrecht zueinander polarisierte, auf eine Differentialphotozelle auftreffende Lichtbündel liefert. An analyzer can also be used in the arrangement described Use double refracting prism that polarized two perpendicular to each other a differential photocell supplies incident light bundles.

Bei fest eingestellten Nikols 14 und 10 kann während der Bezugsmessungen die Empfindlichkeit meßbar geändert werden, wenn ein geeichter drehender -Stoff vor oder hinter das Polarisationsrohr 9 geschaltet wird. With fixed Nikols 14 and 10, during the reference measurements the sensitivity can be measurably changed when a calibrated rotating substance is switched in front of or behind the polarization tube 9.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Objective polarimeter, consisting of leiner Lighting device, polarizer and analyzer plus photocell with display device, in which the reference setting and the actual measurement are the same optical parts are located in the beam path, characterized in that either Ider The polarizer or the analyzer changes its location and during the actual measurement the active substance is located between, and outside of the polarizer when the reference is set (14) and analyzer (io) are in the beam path.

2. Objective polar meter, consisting of a lighting device, Polarizer and analyzer together with photocell and display device, in which the same optical parts for the reference setting and the actual measurement are in the beam path, characterized in that the active substance is permanent between polarizer (14) and analyzer (10) is the influence of the active Substance is switched off by the fact that behind the polarizer a 450 rotatable quarter-wave plate (I I) is arranged during the actual measurement linearly polarized light, circularly polarized in the reference measurement, through the allows active substance to pass through. -

3. Polarimeter according to claim I and z, characterized characterized in that a birefringent prism is arranged as the analyzer, the two light beams polarized perpendicular to each other onto a differential photocell can get.

4. Polarirneter according to claim I, characterized in that the Analyzer to compensate for the rotation of the plane of polarization by the active Fabric is adjustable accordingly.

5. Polarimeter according to Claim I and 2, characterized in that a calibrated rotating material can be switched on to change the measuring range.