KR100302687B1 - 차동굴절률측정방법및장치와그사용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 변위가 측정되는 무늬로 구성되는 간섭 구조를 발생시키는 광비임에 의해 서로 교차되는 두 매질의 굴절률 차이를 측정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 간섭 구조 무늬의 변위를 검출하는 단일 수단이 사용되고, 적어도 한 비임에 대해 위상 변조가 수행되며, 간섭 구조의 무늬 차이를 얻기 위해 변조 과정이 제어된다.

Description

[발명의 명칭]

차동 굴절률 측정 방법 및 장치와 그 사용 방법

[발명의 상세한 설명]

[발명의 분야]

본 발명은 액채 매질의 성분을 그 굴절률에 의해 결정하는 고성능 액체 크로마토그래피 분야에 관한 것이다.

본 발명은 광 빔에 의해 서로 교차되는 두 매질의 굴절률 차이를 측정하는 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 위상 변조 및 간섭 무늬 차이 차동 굴절계에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 개량된 고성능 액체 크로마토그래프(HPLC)가 고안될 수 있다.

[발명의 배경]

이 분야에서 근래 사용되는 대부분의 검출기는 광도계 및 굴절계인데, 특정 응용 분야에서는 전기 화학적 검출기, 전기 전도도 검출기 또는 그 외 검출기도 드물게 사용된다.

광도계의 장점은 고감도 및 고안정성을 나타내는 것이다. 광도계는 검출될 용리액(eluate)이 약 190 내지 700 nm의 파장 범위 내의 광을 흡수하는 모든 경우에 사용될 수도 있다. 그러나, 이들 광도계는 다음과 같은 큰 단점을 가지고 있다: 이들 광도계는 보편적이지 못하고, 단일 분석 과정에서, 상이한 파장의 광을 흡수하거나 심지어 실질적으로는 광을 흡수하지 않는 용리액으로 인해 정제 크로마토그래피에서 불순물이 간과되는 단점이 있다.

[발명의 분야]

또한, 정제 크로마토그래피의 경우, 광도계는 2 차 흡광 밀도 부근에서 빠르게 포화된다.

용기 내 광로의 길이를 10으로 나눔으로써 위 단점을 줄일 수 있지만 감도는 더욱 떨어진다.

굴절계는 실제 보편적인 장치라는 점에서 유리하다. 현재 제조되는 대부분의 장치는 이중 프리즘 순환 용기 굴절계를 통한 광 빔 편이형이다. 이들 검출기의 경우, 광원은 장치의 흡광 밀도를 0으로 조정하기 위해, 즉, 기준 액체용 및 분석될 위상용의 이중 프리즘 용기와 두 광도계를 조명하는 광 세기를 조절하기 위해 빔을 다이아프램을 통해 연속적으로 통과시키고 렌즈 및 회전식 유리 스트립을 평행면과 일치시킨 후 이중 측광계상에 빔을 투사한다.

분석될 위상의 굴절률이 변화하는 경우, 연속되는 두 용기의 프리즘 단면은 빔이 두 용기간 굴절률 차의 부호에 따라 한 측광계에서 다른 측광계로 편이되도록 형성되어 있다. 그러나, 소정의 경우, 특히 정제 크로마토그래피에서, 두 용기 중 하나에 크게 집중되거나 경사 용리가 발생하면 굴절률의 변화는 빔이 장치의 포화점으로 편이될 수 있게 하며, 이것은 편이된 빔이 2개의 용기 중 하나만을 갑자기 조명하는 것을 의미한다. 따라서 이 크로마토그램은 소용없게 되고, 공통 베이스를 갖는 여러 피크부는 더 이상 차이나지 않을 수도 있다.

광도계는 편이도를 감소시킴에 따라 상기 단점을 줄일 수도 있지만 여전히 감도가 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 또한 포화 상태도 방지되지만, 작은 피크부, 즉, 불순물은 정제 크로마토그래피에서 더 이상 구별되지 않는다.

용리 경사에 의해 발생하는 문제점은 임의의 고안물에 의해 항상 해결된다.

단색 광원을 구비하는 굴절기 시스템도 또한 제시되는데, 그 빔은 분리되어 하나는 기준 액체를, 다른 하나는 분석될 위상을 포함하는 두 용기를 통해 평행하게 통과된 후 두 빔은 재결합되어 광도계를 조명한다. 굴절률의 변화에 따른 광로의 변동으로 인해 간섭이 발생한다. 감도가 수반되는 사인 곡선이 굴절률이 0 인 부근에서 선형적임을 고려해볼 수도 있는데, 이 경우 강도는 수용 가능하지만 포화 및 경사의 사용에 관한 문제점을 해결하지 못하고, 이전 경우에서와 같이 감도의 손상에 대해 포화 상태가 방지된다.

간섭계 시스템에서 각 용기(기준 및 측정 용기)가 독립적인 부분으로 구성되고, 두 용기에 동일 광원을 통해 광이 공급되는 굴절계 검출기가 프랑스 특허 제2,596,526호에 예시되어 있다.

이 종래 기술에 따르면, 굴절 용기 또는 공기 및 측정 용기간의 굴절률 차의 사인 함수인 광 세기를 각각 입력하는 독립적인 두 측광계에 의해 측광적 검출이 수행된다. 따라서, 각 측광계에 대한 별도의 눈금 측정이 요구된다.

광학 시스템은 광원에서 나오는 광 빔의 일부분이 반사되는 미러를 진동시키기 위한 압전 소자를 포함한다. 그러나, 압전 소자는 (온도 상승에 따른) 소정의 측정 드리프트를 시간에 맞춰 발생한다. 이 외에도, 압전 소자에 의해 미러의 움직임을 설정하는 동작은 주파수 및/또는 진폭에 있어서 필연적으로 제한되고, 이에 따라 넓은 측정 범위나 높은 측정 정확도를 기대할 수 없다.

또한, 프랑스 특허 제2,254,996호, 독일 특허 출원 제25 18 197호 또는 미국 특허 제4,289,403호를 통해 알 수 있는 바와 같이, 간섭계의 빔 중 한 쪽에만 적용되는 변조 및 간섭상(interference figure)에 있는 광 검출기에 의해 전송되는 신호 사이에 기록되는 위상 시프트의 측정 과정 동안 광로를 간단히 측정할 수도 있다. 소정의 실험 거리에 대해 광로를 측정하면 안정 기준에 대한 굴절률 차가 나타나거나, 굴절률이 공지되어 일정하게 유지되는 경우 실험 거리가 결정될 수 있다.

이와 같은 다양한 발표에 따르면, 간섭계는 안정하고 가능한 한 소형이며, 각 빔에 의해 취해진 경로의 관점에서 대칭적이어야 한다.

통과하는 두 빔 각각에 대한 광로 차이를 최소화하지만 그 변조 결과는 다소 비선형성을 나타내는 새로운 종류의 변조기가 미국 특허 제4,289,403호에 예시된다.

독일 특허출원 제2 518 197호에서, 변조기에 적용되는 보상에 의해 위상 시프트 진폭을 얻을 수 있다. 이 시스템은 물리적 양의 변동으로 인해 발생한 위상 시프트의 분석에서 빠른 응답을 나타낸다. 이 특허에 따르면, 예컨대 포켈스 셀(Pockels cell)용 고전압에 관해 변조기에 적용되는 보상 과정은 2 × 180° (약 4λ) 정도의 위상 시프트에 대해 더 이상 선형적이지 않으며, 상기 값보다 큰 보상과정은 변조기에 손상을 가할 수도 있다. 따라서 장치의 동적 범위가 제한된다.

본 발명은 바람직하게는 크로마토그래피스트의 요구를 만족시킬 수 있는 동적 범위를 갖는 장치를 제공한다.

이는 특히, 파장으로 표현된 굴절률이 보통 λ 의 수십배 정도인 용리 경사모드의 경우 명백해진다.

또한, 위에서 인용한 모든 경우, 서로 동일해야 하는 두 광 검출기를 사용할 필요가 있는데, 두 광 검출기는 별도의 눈금 교정 범위를 요구하고 사용되는 파장에 대한 흡수 시스템상의 측정을 방지한다.

[발명의 개요]

본 발명의 목적은 단일 검출기를 포함하는 간단한 설계의 시스템을 제공함으로써 상기 단점들을 해결하는데 있다.

본 발명은 특히 정제 크로마토그래피에 대해 적합한 감도 및 포화 상태를 가능하게 하고 분석 크로마토그래피 및 정제 크로마토그래피에 용리 경사가 사용될 수 있게 한다.

이 취지에서, 본 발명에 따르면, 간섭 차동 굴절계가 사용되며, 이 장치의 각 용기(기준 및 측정 용기)는 다른 쪽과 무관하게 단일 광원(예, 레이저)에 의해 광이 공급되는 단일 간섭도에 관계된다.

또한, 포켈스 셀과 같이 당업자에게 잘 알려진 변조기를 사용함으로써, 간섭계 소자의 설계도에 적절하게 배열되는 본 발명에 따르면 두 빔은 정확하게 (결정 셀의 관점에서) 동일한 광로를 따라가게 된다. 이 특성은 본 발명에 따른 변조기가 최초의 빔이 두 빔으로 나눠지기 전에 최초 빔상에서 특정 경로를 따라 배열되는 점에 관계된다.

또한, 공지된 변조기를 사용함에 따라 예컨대 미국 특허 제4,289,403호에 개시된 바와 같은 새로운 설계에 의한 변조기의 사용에 관한 비선형성 문제는 방지된다.

더욱이, 본 발명에 따른 굴절계는 측정 드리프트를 거의 나타내지 않지만, 발생한 간섭 현상에서 고 안정성을 나타낸다. 어떠한 기계적 제한 요소도 없고 어떠한 움직임도 없으므로 바람직하게는 측정 정확도가 향상된다.

따라서, 본 발명에 따른 소자의 특성 및 그 결합으로 인해 측정 범위는 매우 넓어지고 제한을 덜 받는다.

이 점에서, 본 발명에 따른 간섭 차동 굴절계의 각 용기는 동일한 간섭계 시스템에 관계된다. 측광적 검출은 바람직하게는, 간섭계에 의해 발생하는 단일 간섭상으로 배열되는 단일 검출기에 의해 수행될 것이다.

본 명세서에서, 용어 “간섭상”은 한 공간내 동일점에서 결합되는 두 빔이 사인 곡선적 대비 조명 프로필을 발생시키는 경우와 한 빔으로 결합되는 두 빔이 “짙은 칼라 간섭” 시스템을 제공하는 경우를 설명한다. 임의의 경우에, 간섭 무늬의 변위(사인 곡선적 조명 프로필) 또는 두 빔의 결합으로 인한 빔의 편광 상태(짙은 칼라 간섭)에 대한 분석 과정에서, 각 용기를 통과하는 각 빔에 의해 수반되는 굴절률 차이에 관한 등가 신호를 발생한다.

또한, 변조 주파수(FM)에서 변조되는 기준 브랜치의 광학적 처리 과정에서 관련 광 검출기는 위상이 그 공간적 위치에 비례하는 주파수(FM)의 사인 함수인 휘도 세기를 수신한다. 따라서, 휘도 세기는 기준 용기와 측정 용기 사이의 굴절률 차이에 좌우된다.

특히, 이와 같은 시스템에서, 정적으로 유지되는 광 검출기는 주파수가 FM과 동일하고 위상 변동이 기준 용기와 측정 용기 사이의 굴절률의 변동에 따라 좌우되며 시간에 따라 사인 곡선적으로 변화하는 휘도 세기를 입력한다. 따라서, 광 검출기에서 나오는 신호와 고정된 기준간의 위상 측정이 이용 가능하면, 두 용기간의 굴절률 차이를 측정할 수 있다. 굴절률은 예컨대 넓은 경사 범위에 걸쳐 점점 일정하게 변화할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 동적 범위의 측정에 관한 문제 및 고성능 액체 크로마토그래피에서 매우 추구되는 최대 감도에 관한 문제를 해결할 수 있다.

본 발명은 두 매질의 굴절률 차이를 측정하는 방법에 관한 것으로, 각 매질이 광 빔에 의해 교차되고, 이 빔은 그 변위가 측정되는 “간섭상”을 발생시킨다.

빔(F)의 한 편광 성분이 변조되는 본 발명에 따르면, 간섭상 무늬의 차이를 얻기 위해 빔(F)의 상기 편광 성분 중 적어도 한 성분 중에서 위상 변조가 수행되며, 이에 따라 두 매질(Cr, Cm)의 상대적 굴절률 차이를 수량화할 수 있다.

본 발명에서는, “간섭상” 무늬의 변위를 검출하기 위해 한 수단이 사용되고, 이 수단은 간섭상 무늬의 변위 방향 및 진폭을 검출하기 위한 것이다.

위상을 변조시키기 위해 포켈스 셀을 사용할 수도 있다.

본 발명은 고성능 액체 크로마토그래피에서 현저하게 사용될 수 있는 차동 굴절계에 관한 것으로, 빔(F)을 방출하는 간섭성 광원과, 상기 광원에서 나오는 상기 빔(F)의 편광을 분배시키기 위한 광학 디바이더와, 상기 광학 디바이더에서 나오는 두 간섭성 빔을 평행하게 하기 위한 제1 광학 소자와, 상기 제1 광학 소자에서 나오는 두 빔 중 하나에 의해 각각 교차되며, 하나(Cr)는 기준 액체를 함유하기 위한 것이고 다른 하나(Cm)는 측정될 액체용으로 구성되는 2개의 용기(Cr, Cm)와, 상기 용기에서 나오는 두 빔(I, II)을 각각 결합시켜 간섭상이 발생되게 하는 광학 세트와, 상기 간섭상에 관련된 광 검출기를 포함한다.

본 발명에 따른 굴절계는 또한 상기 광학 디바이더로부터 상위로 광원의 빔(F)에 배치되어 상기 빔(F)의 편광 성분 중 한 성분을 변경시키기 위한 제1 복굴절성 광학 매질과, 상기 간섭상으로부터 상위로, 바람직하게는 상기 광학 디바이더에서 나오는 빔 중 하나상에 배치되는 제2 복굴절성 광학 매질과, 상기 제2 복굴절성 광학 매질(2)에 인가되는 한 편광 성분의 위상을 변조하고, 상기 제2 복굴절성 광학 매질(2)에 인가되는 변조 신호(R)와 상기 광 검출기(9)의 단자에서 측정된 신호(S)간의 상대적 순간 위상을 분석할 수 있으며, 기준 용기(Cr)의 굴절률과 측정 용기(Cm)의 굴절률의 상대적 차이를 수량화할 수 있는 전자 시스템(11-18)과, 상기 전자 시스템에서 출력되는 데이타를 처리하기 위한 컴퓨터 시스템을 추가로 포함한다.

제1 복굴절성 매질은 바람직하게는 포켈스 셀이다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 용기에서 나오는 각 빔(I, II)을 결합하는 광학 세트는 상기 간섭상을 그 초점에서 발생하기 위한 렌즈를 포함한다.

광 검출기는 양호하게는 휘도 세기를 수신하는 렌즈의 단부 표면이 굴절계의 광축에 수직하게 구성된 수집 렌즈의 초점에서 한 단부가 배열되고 다른 단부는 광검출기에 접속되는 광섬유로 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 빔(I, II)을 결합하는 광학 세트는 제2 편광 복굴절성 광학 매질과 빔 검출용 블레이드를 포함한다.

광학 세트는 또한 두 빔(I, II)을 상기 용기(Cr, Cm)중 하나를 통해 제1 광학 소자, 광학 디바이더, 상기 블레이드 및 제2 복굴절성 광학 매질 쪽으로 반사하는 반사 소자를 포함할 수도 있다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부 도면을 참조하여, 실시예에 제한되지 않는 본 명세서로부터 명확하게 알 수 있을 것이다.

제1도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주요 소자를 도시한 도면으로 이 소자들의 상호 설계도이다.

제2도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 주요 소자들을 도시한 도면으로 이 소자들의 상호 설계도이다.

제3도는 본 발명에 따른 전자 소자 부분에 대한 간략한 도면이다.

제4도는 처리 알고리즘을 나타내는 도면이다.

[바람직한 실시예의 설명]

제1도는 본 발명의 주요 구성 요소를 도시적으로 나타낸 것으로, 간섭성 광원(1)은 바람직하게는 단색성(레이저 유형)이고, 두 직교 성분으로 구성된 편광 빔 “F”를 방출한다.

본 발명에 따르면, 포켈스 셀(2) 또는 이 분야에서 공지된 임의의 다른 복굴절성 광학 매질이 빔 “F”의 경로상에 배치되어 위상 지연 또는 위상 앞섬을 수행하며, 한 편광 성분이 변경되는 빔 “F1”을 셀의 출력에서 발생한다.

또한, 이하 설명되는 바와 같이, 포켈스 셀(2)은 전자 시스템에서 출력되는 변조 신호(R)를 입력한다. 예컨대 압전 웨지 다음으로 전기적 응답이 매우 용량성인 포켈스 셀을 변조기로 사용함에 따라, 발생하는 간섭 현상이 보다 안정적으로 되고 측정 시 드리프트가 훨씬 감소된다.

빔 “F1”은 월라스톤(wollaston) 프리즘 같은 광학 디바이더(3)에 입력된다. 이 광학 디바이더는 상기 빔을 제1 광학 시스템(4)에 보내질 적어도 두 빔 “F2” 및 “F3”으로 나누기 위한 것이다. 한 빔은 위상 변조되고 다른 빔은 위상 변조되지 않는다.

제1 광학 소자(4)는 예컨대, 디바이더(3)의 출력에서는 평행하지 않은 두 빔 “F1” 및 “F2”를 공간적으로 평행하게 이격시키기 위한 복프리즘 또는 수집 렌즈일 수도 있다.

제2 복굴절성 광학 매질(5)(또는 지연 블레이드)은 바람직하게는 빔 “F2” 또는 “F3” 중 하나 상에 배치되어 그 광학적 빔(예컨대 F2)의 편광 상태를 변경하여 빔 “F2” 및 “F3”이 동일한 편광 상태로 제1 광학 소자(4)(복프리즘)에 입력될 수 있게 한다.

복프리즘(4)의 출력에서, 동일한 편광 상태로 공간적으로 이격된 두 평행 빔(I, II)은 각각 용기를 통과하는데, 한 용기(Cm)는 측정될 성분을 포함하고 다른 용기(Cr)는 기준 성분을 포함한다. 두 용기는 실제로 한 블록(또는 소자)에 포함될 수도 있다.

빔(I, II)은 각 용기를 통과한 후, 두 빔의 상을 다시 그 촛점에 보내기 위한 수집 렌즈(6)에 의해 모이게 된다. 따라서 이 위치에서 간섭 현상 또는 간섭 “상”이 발생하게 된다.

간섭상을 형성하는 적절한 무늬 대비는 광원(1)에서 나오는 빔을 그 축(X)둘레로 회전시킴으로써 얻을 수도 있다.

초점(7)에 있는 간섭 검출기는 한 단부가 수집 렌즈(6)의 촛점에 배치되는 광섬유(8)(반경은 Rf)로 구성되고, 그 반경(Rf)은 특성이 같은 두 간섭 무늬 사이의 간격보다 작거나 같다. 즉, 반경(Rf)의 크기는 간섭 무늬의 크기와 같다.

광섬유(8)의 단면은 바람직하게는 굴절계의 세로축(X)에 직교한다. 이 축은 일반적으로 광원(1)의 축과 일치한다. 광섬유(8)의 다른 단부는 일정한 강도 범위내에서 작동하는 공지된 선형성 광 검출기(9)에 결합될 수도 있다.

본 발명의 범주를 이탈함이 없이, 빔이 집중되는 위치(7)에 있는 관통 펠릿은 동일 광 검출기에 기계적으로 직접 결합될 수도 있다.

이하 상세히 설명되는 바와 같이, 포켈스 셀(2)에 인가되는 변조 신호와 광검출기(9)의 단자에서 측정되는 신호간의 상대적 순간 위상을 분석함에 따라 기준 용기와 측정 용기간의 상대적 굴절률 차이가 수량화 될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예는 제2도를 참조로 하여 설명된다.

이 실시예는 기능 및 주목적에 관해서는 제1 실시예와 등가이지만 비용이 적게 들고 감도가 더 높다.

이 실시예의 차이점은 다음과 같다 :

빔 “F1” 은 변조기(2)를 통과한 후 바람직하게는 주축(X)과 45°의 각도로 반투명 블레이드(7′)와 만난 후 월라스톤 프리즘 같은 광학 디바이더(3)에 입력된다. 상기 디바이더는 빔을 제1 광학 시스템(4)에 보내지는 적어도 두 빔 “F2” 및 “F3”으로 분배하기 위한 것이다. 한 빔은 위상 변조되고 다른 빔은 위상 변조되지 않는다.

상기한 바와 같이, 제1 광학 소자(4)는 예컨대, 디바이더(3)의 출력에서는 평행하지 않은 두 빔 “F1” 및 “F2”를 공간적으로 평행하게 이격시키기 위한 복프리즘 또는 수집 렌즈일 수도 있다.

따라서, 복프리즘(4)의 출력에서, 공간적으로 이격된 두 평행 빔(I, II)은 각각 하나의 용기를 통과하는데, 용기중의 한 용기(Cm)는 측정될 성분을 포함하고 다른 용기(Cr)는 기준 성분을 포함한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 빔(I, II)은 용기를 각각 통과한 후, 각 용기(Cm, Cr)의 후면에 배치된 금속층(6′)에 의해 반사되고 복프리즘(4)에 의해 모인후 블레이드(7)에 의해 주축(X)으로부터 90° 반사되는 단일 빔(F4)으로 디바이더(3)에서 재합성된다.

빔(F4)은 디바이더(3)에서 재합성된 후, 편광 상태를 분석할 수 있는 편광자(5′)를 통과한다. 이후 빔(F4)은 광수용기(9)쪽으로 보내진다.

광수용기(9)는 편광자(17)의 “투명” 축 상의 전계 벡터의 투사 크기에 비례하는 휘도 세기를 입력한다.

본 발명의 제1 실시예와 비교해 보면, 제2 실시예(절곡형 간섭계)는 반파 플레이트를 구비하지 않고도 광 수용기 앞의 수집 렌즈, 광섬유 또는 슬롯 시스템을 작동시킬 수 있다.

또한, 이전 어셈블리에 따른 간섭도는 단일 간섭 크기로 되돌아오므로 광 검출기(9)의 단자에서 강도의 크기는 매우 증가된다.

각 셀(Cm, Cr)의 왕복로(앞뒤)로 인해 용기의 체적이 같은 경우 시스템의 감도는 두 배 증가한다.

일반적으로, 제2 실시예(절곡형 간섭계)는 보다 소형으로 됨에 따라 진동, 팽창 등에 대해 더욱 안정적으로 된다.

이하 상세히 설명되는 바와 같이, 포켈스 셀(2)에 인가되는 변조 신호(R)와 광 검출기(9)의 단자에서 측정되는 신호의 상대적 순간 위상을 분석함에 따라 기준 용기와 측정 용기간의 상대적 굴절률 차이가 수량화될 수 있다.

제3도는 본 발명의 모든 실시예에 대해 유효한 위상 측정 원칙을 설명하는 간략한 도면이다.

수정 발진기(11)는 주파수가 Fm의 N 배인 신호(H)를 공급하는데, N은 위상측정의 분해능이다.

신호(H)는 주파수가 Fm인 기준 신호(R)를 전달하는 디바이더(12)에 의해 나누어진다. 이 신호는 가역 카운터(18)와 포켈스 셀(2)쪽으로 보내진다.

신호(R)는 포켈스 셀(2)에 인가되기 전에 바람직하게는 적분기(13)에서 적분된 후 증폭기(14)에서 증폭된다.

또한, 광 검출기(9)에서 나온 신호(S)는 바람직하게는 증폭기(15)에서 증폭되고, 주파수가 2Fm인 구형파 신호로 변환되어, 비교기(16)에서 임계값과 비교된다. 이후, 신호는 디바이더(17)에서 2로 분배되어 최종적으로 간섭형 측정 구형파신호(I)로 출력된다.

신호(I)의 상승 측은 NxFm의 주파수에서 동작하는 가역 카운터(18)에서 카운팅 시작 작용을 하고, 상기 카운터(18)에 인가되는 신호(R)의 상승 측은 카운팅 정지 작용을 한다. 이후 카운터는 새로운 상승 측이 신호(I)에서 나올 때까지 0으로 리셋된다.

따라서, 카운터(18)는 (0으로 리셋되기 전에) 0과 N 사이의 수(kfi)를 포함하고, 상기 수는 광 검출기(9)에서 나오는 측정 신호(I)와 기준 신호(R)간의 상대적 순간 위상을 표시한다.

수(kfi)는 바람직하게는 1/Fm마다 순간 위상(Φi)의 절대값을 계산하는 데이타 처리 시스템(이 분야에서 공지된 임의의 마이크로프로세서(μP)가 사용될 수도 있음) 쪽으로 전송될 수도 있다.

예시적인 한 계산 알고리즘이 제3도에 도시된다. 계산 값은 Φi = ki × 2π(라디안)이고, 여기에서 ki 는 두 마이크로프로세서 레지스터 값(kfi, kei)의 결합 결과인 분수값이다.

순간 위상(Φi)의 절대값, 평균값 및 임계값에 대한 차이 등은 마이크로프로세서에서 처리될 수도 있다.

다수의 출력은 공지된 컴퓨터(RS 유형)를 통해 마이크로컴퓨터 쪽으로 공급될 수도 있다. 아날로그 출력이 또한 공급될 수도 있다.

본 발명에 따르면 또한, 용기를 통과하는 빔(I, II)의 두 편광 구조에서 측정 동작이 계속 수행될 수도 있다. 따라서, 제1 측정 동작에 따르면 제2 복굴절성 광학 소자(5)는 빔 “F2” 상에 배치되고, 제2 측정 동작에 따르면 상기 소자(5)는 빔 “F3” 상에 배치된다. 따라서, 측정 용기에 있는 분자의 키랄성 특징을 검출할 수도 있다.

본 발명은 본 명세서의 서두에서 언급한 바와 같이 바람직하게는 흡수 과정이나 이온 교환 과정에서 고성능 액체 크로마토그래피 측정용으로 사용된다.

본 발명에 따른 굴절계는 또한 높은 측정 동력학의 관점에서 겔 투과성 크로마토그래피 컬럼의 하위에 매우 바람직하게 이용될 수도 있다.

더구나, 뚜렷한 변경 없이도, 본 발명에 따른 굴절계는 용질 농도에 대한 함수로 용액의 굴절률을 양적으로 측정하기에 적합하고, 눈금 측정은 고정 광산란 과정에서 획득되는 결과를 동작시키기 위해 요구된다.

상기한 굴절계는 본 발명의 범주를 이탈함이 없이 당업자에 의해 변경되거나 상이하게 이용될 수도 있다.

Claims (14)

1. 빔(F)을 방출하는 간섭성 광원(1)으로부터, 그 변위가 측정되는 간섭상을 발생시키는 광 빔(I, II)이 각각 통과되는 두 매질(Cr, Cm)의 굴절률 차이를 측정하는 방법에 있어서, 빔(F)의 편광 성분 중 하나의 편광 성분이 변경되고, 간섭상의 무늬 차이를 얻을 수 있도록 빔(F)의 상기 편광 성분 중 적어도 하나의 편광 성분에 대해 위상 변조가 수행되어 두 매질(Cr, Cm)의 상대적 굴절률 차이가 수량화되게 하며, 간섭상의 무늬의 변위를 검출하기 위한 단일 수단(9)이 사용되는 것을 특징으로 하는 굴절률 차이 측정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 위상 변조용으로 포켈스 셀이 사용되는 것을 특징으로 하는 굴절률 차이 측정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수단(9)은 간섭상의 무늬의 변위 방향 및 진폭을 검출하는 것을 특징으로 하는 굴절률 차이 측정 방법.
4. 고성능 액체 크로마토그래피에서 사용 가능한 차동 굴절계에 있어서, 빔(F)을 방출하는 간섭성 광원(1)과, 상기 광원에서 나온 상기 빔(F)의 편광 성분을 나누기 위한 광학 디바이더(3)와, 광학 디바이더(3)에서 나오는 2개의 간섭성 빔(F2, F3)을 평행하게 만들기 위한 제1 광학 소자(4)와, 제1 광학 소자(4)에서 나오는 두 빔 중 하나의 빔이 각각 통과되는 용기로서, 하나의 용기(Cr)는 기준 액체 포함용이고 다른 용기(Cm)는 측정될 액체 포함용으로 이루어진 2개의 용기(Cr, Cm)와, 상기 용기에서 나오는 두 빔(I, II)을 각각 결합하고, 간섭상을 발생하는 광학 세트와, 상기 간섭상에 관련된 광 검출기(9)를 포함함과 동시에, 광원(1)의 빔(F)상에서 광학 디바이더(3)에 대해 상위로 배치되어, 상기 빔(F)의 편광 성분 중 한 성분을 변경하기 위한 제1 복굴절성 광학 매질(2)과, 상기 간섭상에 대해 상위로 배치되는 제2 복굴절성 광학 매질(5; 5′)과, 제1 복굴절성 광학 매질(2)에 인가되는 편광 성분 중 하나의 성분의 위상을 변조하고, 상기 제1 복굴절성 광학 매질(2)에 인가되는 변조 신호(R)와 상기 광 검출기(9)의 단자에서 측정되는 신호(S) 사이의 상대적인 순간 위상을 분석하여 기준 용기(Cr)와 측정 용기(Cm)간의 상대적 굴절률 차이를 수량화하는 전자 시스템(11-18)과, 상기 전자 시스템에서 나오는 데이타를 처리하기 위한 컴퓨터 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 복굴절성 광학 매질(2)은 포켈스 셀인 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
6. 제4항에 있어서, 상기 용기에서 나오는 각 빔(I, II)을 결합하는 광학 세트는 상기 간섭상을 촛점(7)에서 발생하는 렌즈(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
7. 제4항에 있어서, 상기 제2 복굴절성 광학 매질(5)은 디바이더(3)에서 나오는 빔(F2, F3) 중 하나의 빔에 대해 위치되는 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
8. 제6항에 있어서, 상기 광 검출기(9)는 일단부가 상기 렌즈(6)의 촛점(7)에 위치되고 그 단부 표면에서 굴절계의 광축(X)에 수직인 광도를 수신하며 타단부가 상기 광 검출기(9)에 접속되는 광섬유(8)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
9. 제4항에 있어서, 상기 각 빔(I, II)을 결합하는 광학 세트는 제2 편광 복굴절성 광학 매질(5′)과, 빔을 편향시키기 위한 블레이드(7′)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
10. 제9항에 있어서, 상기 각 빔(I, II)을 결합하는 광학 세트는 각 빔(I, II)을 상기 용기(Cr, Cm) 중 하나를 통해 제1 광학 소자(4), 광학 디바이더(3), 상기 블레이드(7′) 및 제2 복굴절성 광학 매질(5′)쪽으로 반사시키는 반사 소자(6′)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
11. 제4항에 있어서, 상기 광원(1)은 레이저 유형의 단색성인 것을 특징으로 하는 차동 굴절계.
12. 고성능 액체 크로마토그래피에서 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 굴절계를 사용하는 방법.
13. 겔 투과형 크로마토그래피에서 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 굴절계를 사용하는 방법.
14. 고정 광 산란 장치를 눈금 교정하도록 용액의 굴절률 변화를 용질 농도의 함수로 측정하기 위해 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 굴절계를 사용하는 방법.