RU2180733C2 - Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах - Google Patents

Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах Download PDF

Info

Publication number
RU2180733C2
RU2180733C2 RU2000112152A RU2000112152A RU2180733C2 RU 2180733 C2 RU2180733 C2 RU 2180733C2 RU 2000112152 A RU2000112152 A RU 2000112152A RU 2000112152 A RU2000112152 A RU 2000112152A RU 2180733 C2 RU2180733 C2 RU 2180733C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plane
analyzers
polaroids
polaroid
test solution
Prior art date
Application number
RU2000112152A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000112152A (ru
Inventor
Р.Д. Мухамедяров
Р.И. Харисов
Original Assignee
Мухамедяров Роберт Давлетович
Харисов Рауил Ибрагимович
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 Мухамедяров Роберт Давлетович, Харисов Рауил Ибрагимович filed Critical Мухамедяров Роберт Давлетович
Priority to RU2000112152A priority Critical patent/RU2180733C2/ru
Priority to PCT/RU2000/000498 priority patent/WO2001088504A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2180733C2 publication Critical patent/RU2180733C2/ru
Publication of RU2000112152A publication Critical patent/RU2000112152A/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21Polarisation-affecting properties

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)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Способ включает пропускание модулированного плоскополяризованного излучения через исследуемый раствор, сбор пропущенного излучения на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, а третий поляроид-анализатор ориентирован в той же плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, сигналы с трех фотоприемников усиливаются в этих трех каналах, синхронно детектируются, переводятся в цифровую форму и обрабатываются. Измерение угла поворота плоскости поляризации производится по соотношениям, которые исключают влияние неидентичности каналов и неточной выставки поляроидов на конечный результат. 3 с.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к фотоэлектрическим поляриметрам и может быть использовано для измерения концентраций оптически активных веществ в медицине, химии, биологии, пищевой промышленности.
Для растворов, содержащих оптически активные вещества, имеет место зависимость между углом вращения φ плоскости поляризации раствора и концентрацией С оптически активного вещества: φ = α•l•C, где l - толщина слоя раствора, α - удельная вращательная способность вещества, зависящая от длины волны света, в котором проводится измерение. На основании этого закона для измерения концентрации раствора достаточно вычислить угол поворота плоскости поляризации.
Известен поляриметр для контроля, регистрации и регулирования технологических процессов (Литвак В.И. Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования. - М.: Наука, 1966, с. 369-370), содержащий источник плоскополяризованного света, проточную поляриметрическую трубку, призму, два поляроида-анализатора, два фотосопротивления, включенных в мостовую схему. Прибор работает так. Свет от источника, пройдя через поляриметрическую трубку, попадает на призму и разделяется на два пучка, каждый из них направляется на соответствующий поляроид-анализатор с фотосопротивлением. Ток в диагонали моста является функцией световых потоков F1, F2, воспринимаемых фотосопротивлениями. В свою очередь эти потоки определяют величину оптической активности. Каждому значению отношения световых потоков соответствует определенное значение сопротивления, при котором мост балансируется. Сопротивление можно снабдить шкалой, градуированной непосредственно в единицах оптической активности. Отношение световых потоков однозначно определяет величину Q
Q=(F1-F2)/(F1+F2)=1-2/(1+F2/F1),
где F1= A1•cos2(φ-x0),F2= A2•cos2(φ+x0), A1, А2 - интенсивности сигналов, φ - угол, на который поворачивается плоскость поляризации после прохождения пучка света через оптически активную среду, x0 - угол выставки поляроидов-анализаторов относительно поляроида источника плоскополяризованного излучения.
Недостатком поляриметра является низкая точность измерений из-за неидентичности каналов, неточной выставки поляроидов-анализаторов и нелинейности шкалы.
Известен поляриметр (патент RU 2007694 С1, кл. G 01 J 4/04, 15.02.94), содержащий источник модулированного плоскополяризованного излучения, три поляроида-анализатора, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно поляроида - источника плоскополяризованного излучения, а третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения, три фотоприемника, три усилителя, три синхронных детектора, генератор опорного напряжения, блок вычитания, два блока сложения, два блока умножения на выбираемые константы, блок деления, при этом выход первого блока сложения через первый блок умножения на выбираемую константу подсоединен к первому входу второго блока сложения, к второму входу которого подсоединен выход второго блока умножения на выбираемую константу, вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора, второй вход которого подключен к одному из выходов генератора опорного напряжения, а выход блока вычитания и выход второго блока сложения подсоединены к соответствующим входам блока деления.
Дальнейшему повышению точности измерений препятствуют неидентичность каналов и неточность выставки поляроидов-анализаторов.
Задача изобретения состоит в измерении концентрации оптически активного вещества в растворе без погрешностей, вносимых неидентичностью каналов и неточной выставки поляроидов.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе измерения концентрации оптически активных веществ в растворах по углу поворота плоскости поляризации, включающий пропускание модулированного плоскополяризованного излучения в кювету с исследуемым раствором, сбор пропущенного излучения на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения, усиление сигналов с трех фотоприемников, синхронное детектирование, перевод в цифровую форму и обработку, а измерение угла поворота плоскости поляризации φ в первом варианте производится по следующему соотношению:
Figure 00000002

где
Figure 00000003

W1, W2, W3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; R1, R2, R3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; Р1, Р2, Р3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов; V1, V2, V3 - значения сигналов на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов. Во втором варианте измерение угла поворота плоскости поляризации φ производится по соотношению
Figure 00000004

где
Figure 00000005

а W1, W2, W3, R1, R2, R3, Р1, Р2, Р3, V1, V2, V3 - те же значения сигналов, что в первом варианте. В третьем варианте измерение угла поворота плоскости поляризации φ производится по соотношению
Figure 00000006

где
Figure 00000007

а W1, W2, W3, R1, R2, R3, Р1, Р2, Р3, V1, V2, V3 - те же значения сигналов, что и в первом варианте, параметры k1, k2 однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов.
На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа измерения концентрации оптически активных веществ в растворах.
Схема реализации способа измерения концентрации оптически активных веществ в растворах (см. чертеж) содержит источник модулированного плоскополяризованного излучения 1, поляроиды-анализаторы 3.1, 3.2, 3.3, перед которыми расположена кювета с оптически активным анализируемым веществом 2, фотоприемники 4.1, 4.2, 4.3, усилители 5.1, 5.2, 5.3, генератор опорного напряжения 6, синхронные детекторы 7.1, 7.2, 7.3, блок вычислений 8, блок индикации 9.
В предлагаемом способе измерения концентрации оптически активных веществ в растворах поток излучения от источника модулированного плоскополяризованного излучения 1 при отсутствии кюветы поступает на входы поляроидов-анализаторов 3.1, 3.2, 3.3 и далее проходит через фотоприемники 4.1, 4.2, 4.3, усилители 5.1, 5.2, 5.3, синхронные детекторы 7.1, 7.2, 7.3. Сигналы на выходах синхронных детекторов 7.1, 7.2, 7.3 описываются соотношениями
Figure 00000008

где V1, V2, V3 - значения сигналов на выходах синхронных детекторов 7.1, 7.2, 7.3, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, γ - коэффициент пропускания поляроидной пленки, y0 - угол разворота первого поляроида-анализатора относительно поляроида - источника плоскополяризованного излучения, x0 - угол разворота второго поляроида-анализатора относительно поляроида - источника плоскополяризованного излучения, y0≈-x0, третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения. Из предыдущих выражений видно, что
Figure 00000009

Сигналы на выходах синхронных детекторов 7.1, 7.2, 7.3 при установленной кювете с исследуемым раствором оптически активного вещества 2 и установленных на приемной части поляроидов-анализаторов 3.1, 3.2, 3.3 описываются формулами
Figure 00000010

где Р1, Р2, Р3 - значения сигналов на выходах синхронных детекторов 7.1, 7.2, 7.3, когда установлена кювета с исследуемым раствором 2 и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, φ - измеряемый угол поворота плоскости поляризации. По данным значениям W1, W2, W3, R1, R2, R3, Р1, Р2, Р3, V1, V2, V3 определяется промежуточное значение t по соотношению
Figure 00000011

Из этого соотношения после элементарных преобразований получается следующее выражение:
Figure 00000012

В первом варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе φ осуществляется по соотношению
Figure 00000013

а во втором варианте по данным значениям W1, W2, W3, R1, R2, R3, Р1, Р2, Р3, V1, V2, V3 определяется промежуточное значение z по соотношению
Figure 00000014

Из этого соотношения после элементарных преобразований получается следующее выражение:
Figure 00000015

Во втором варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе φ осуществляется по соотношению
Figure 00000016

В третьем варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе φ осуществляется по соотношению
Figure 00000017

где
Figure 00000018

параметры k1, k2 однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов. Реализация этого варианта возможна благодаря следующему равенству:
Figure 00000019

которое получится, если в формуле
Figure 00000020

подставить значения описанных ранее сигналов.
Вышеупомянутое равенство выполняется очень точно, например при x0=45.5, y0= -46.0, на диапазоне измерения угла φ от 0 до 13o, k1=0.661560; k2= 2.784237; отклонение от равенства не превышает 0.000001 радиан. Поскольку равенство выполняется точно, то нет необходимости в явном измерении углов x0, у0, а параметры k1, k2 можно определить по эталонам.
Сбор информации и вычисления производятся в блоке вычислений 8.
В блоке индикации 9 высвечивается число, соответствующее концентрации оптически активного вещества в растворе.
Таким образом, можно избавиться от погрешностей измерения концентрации оптически активного вещества в растворе, вносимых неидентичностью каналов и неточной выставкой поляроидов.

Claims (1)

1. Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах по углу поворота плоскости поляризации, включающий пропускание модулированного плоскополяризованного излучения через исследуемый раствор, сбор пропущенного излучения на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, а третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения, усиление сигналов с трех фотоприемников, синхронное детектирование, перевод в цифровую форму и обработку, получение значений сигналов R1, R2, R3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы, отличающийся тем, что дополнительно получают значения сигналов W1, W2, W3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; значения сигналов Р1, Р2, Р3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов; значения сигналов V1, V2, V3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, а измерение угла поворота плоскости поляризации φ производится по следующему соотношению:
Figure 00000021

где
Figure 00000022

2. Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах по углу поворота плоскости поляризации, включающий пропускание модулированного плоскополяризованного излучения через исследуемый раствор, сбор пропущенного излучения на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, а третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения, усиление сигналов с трех фотоприемников, синхронное детектирование, перевод в цифровую форму и обработку, получение значений сигналов R1, R2, R3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы, отличающийся тем, что дополнительно получают значения сигналов W1, W2, W3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; значения сигналов Р1, Р2, Р3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов; значения сигналов V1, V2, V3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, а измерение угла поворота плоскости поляризации φ производится по следующему соотношению:
Figure 00000023

где
Figure 00000024

3. Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах по углу поворота плоскости поляризации, включающий пропускание модулированного плоскополяризованного излучения через исследуемый раствор, сбор пропущенного излучения на три поляроида-анализатора с фотоприемниками, при этом первый и второй поляроиды-анализаторы развернуты симметрично относительно плоскости плоскополяризованного излучения, поступающего в раствор, а третий поляроид-анализатор ориентирован так же, как поляроид источника плоскополяризованного излучения, усиление сигналов с трех фотоприемников, синхронное детектирование, перевод в цифровую форму и обработку, получение значений сигналов R1, R2, R3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы, отличающийся тем, что дополнительно получают значения сигналов W1, W2, W3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части установлены поляроиды-анализаторы; значения сигналов Р1, Р2, Р3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда установлена кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов; значения сигналов V1, V2, V3 - на выходе первого, второго и третьего синхронных детекторов соответственно, когда отсутствует кювета с исследуемым раствором и на приемной части нет поляроидов-анализаторов, а измерение угла поворота плоскости поляризации φ производится по следующему соотношению:
Figure 00000025

где
Figure 00000026

Figure 00000027

а параметры k1, k2 однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов.
RU2000112152A 2000-05-15 2000-05-15 Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах RU2180733C2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000112152A RU2180733C2 (ru) 2000-05-15 2000-05-15 Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах
PCT/RU2000/000498 WO2001088504A1 (fr) 2000-05-15 2000-12-06 Procede de mesure des substances optiquement actives dans des solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000112152A RU2180733C2 (ru) 2000-05-15 2000-05-15 Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2180733C2 true RU2180733C2 (ru) 2002-03-20
RU2000112152A RU2000112152A (ru) 2002-04-20

Family

ID=20234665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000112152A RU2180733C2 (ru) 2000-05-15 2000-05-15 Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2180733C2 (ru)
WO (1) WO2001088504A1 (ru)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU737816A1 (ru) * 1977-12-23 1980-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения (Вниэкипродмаш) Дифференциальный фотоэлектронный пол риметр
US4589776A (en) * 1982-09-27 1986-05-20 Chiratech, Inc. Method and apparatus for measuring optical properties of materials
DE3908114C1 (ru) * 1988-10-07 1990-02-15 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
RU2007694C1 (ru) * 1990-12-07 1994-02-15 Роберт Давлетович Мухамедяров Поляриметр

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001088504A1 (fr) 2001-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10228287B2 (en) Measuring polarisation via a gating frequency
US3481671A (en) Apparatus and method for obtaining optical rotatory dispersion measurements
RU2180733C2 (ru) Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах
JP5548989B2 (ja) 積分型光検出器を使用したフーリエ係数測定法
EP0080540A1 (en) Method and apparatus for measuring quantities which characterize the optical properties of substances
KR20010054892A (ko) 편광 분석장치 및 편광 분석방법
US3441349A (en) Optical apparatus for measuring the light transmission of a sample body
JPH07260680A (ja) 赤外線センサ
RU2007694C1 (ru) Поляриметр
JP3341928B2 (ja) 二色性分散計
RU2234693C2 (ru) Способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах (варианты)
JPH04313007A (ja) 膜検査装置
JPS61120004A (ja) 水およびインキ量測定装置
SU1093910A1 (ru) Фотометр
RU2239818C2 (ru) Прибор для определения содержания оптически активных веществ
JP2000230863A (ja) 偏光測定方法及び装置
JP3442179B2 (ja) 位相差値測定装置
JP2876255B2 (ja) 粒度分布測定装置
JPH03162651A (ja) 偏光型示差屈折計
JPH0648244B2 (ja) 坪量の影響を低減した赤外線水分計
SU922598A1 (ru) Устройство дл измерени коэффициента поглощени
JPS63243822A (ja) アレイ型検出器のデ−タ処理方法
JPS5948627A (ja) 分光光度計
JPH0249459B2 (ja) Kyukobunsekikei
RU2422783C2 (ru) Устройство измерения поляризационных параметров оптического излучения

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130516