RU2290625C2 - Устройство для оптической спектроскопии веществ - Google Patents
Устройство для оптической спектроскопии веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2290625C2 RU2290625C2 RU2004129702/28A RU2004129702A RU2290625C2 RU 2290625 C2 RU2290625 C2 RU 2290625C2 RU 2004129702/28 A RU2004129702/28 A RU 2004129702/28A RU 2004129702 A RU2004129702 A RU 2004129702A RU 2290625 C2 RU2290625 C2 RU 2290625C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- photoelectric converter
- cuvette
- optical
- adder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области физической оптики, в частности к устройствам для исследования свойств веществ оптическими методами. Сущность изобретения: в устройство для оптической спектроскопии веществ, включающее источник оптического излучения, монохроматор указанного излучения в виде набора светофильтров, кювету для размещения исследуемого материала, фотоэлектрический преобразователь и регистрирующий прибор, средства подавления фонового рассеянного излучения, средства поляризации исходного оптического излучения и несущего информацию излучения, рассеянного на исследуемом веществе, средства электрической поляризации исследуемого вещества, средства движения приемника несущего информацию излучения и средства термостатирования, дополнительно включены средства варьирования электрической и магнитной поляризации исследуемых веществ. Техническим результатом является возможность оптической спектроскопии веществ, имеющих обусловленную их структурными особенностями анизотропию исследуемых свойств. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области физической оптики, в частности к устройствам для исследования свойств веществ оптическими методами, и может быть использовано для оптической спектроскопии веществ, имеющих обусловленную их структурными особенностями анизотропию исследуемых свойств.
Известно устройство для оптической спектроскопии материалов [1], содержащее источник оптического излучения, монохроматор в виде набора светофильтров, кювету для размещения исследуемого материала, фотоэлектрический преобразователь, усилитель и регистрирующий прибор. Недостатками указанного устройства являются наличие фонового излучения, возникающего при взаимодействии оптического излучения с материалом кюветы, и невозможность измерения анизотропии спектральных и поляризационных характеристик исследуемых веществ, обусловленной их структурными особенностями.
Известно также устройство для оптической спектроскопии материалов [2], содержащее источник оптического излучения, монохроматор в виде набора светофильтров, кювету для размещения исследуемого материала, фотоэлектрический преобразователь, размещенный в центре заглушенного основания кюветы перпендикулярно к потоку оптического излучения и открытому краю кюветы, усилитель и регистрирующий прибор, которое выбрано в качестве прототипа данного изобретения. Недостатками указанного устройства также являются невозможность измерения анизотропии спектральных и поляризационных характеристик исследуемых веществ, обусловленной их структурными особенностями в отсутствие систем, обеспечивающих наличие поляризующих электрических, а также магнитных полей в области расположения указанных веществ и в отсутствие системы термостатирования последних, что при наличии температурной зависимости исследуемых физических свойств изучаемых материалов делает невозможным получение объективных данных.
Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков и создание устройства для оптической спектроскопии веществ, в том числе жидких, а также нестабильных молекулярных и(или) надмолекулярных образований, имеющих обусловленную структурными особенностями анизотропию исследуемых свойств и их температурную зависимость.
Указанная цель достигается в предлагаемом устройстве для оптической спектроскопии веществ за счет того, что в известном устройстве для оптической спектроскопии материалов, включающем источник оптического излучения, светофильтры, кювету для размещения исследуемого вещества, фотоэлектрический преобразователь и регистрирующий прибор, указанная кювета имеет сферические зеркальные внутренние стенки и в устройство дополнительно введены: поляризационный фильтр оптического излучения, две призмы, с помощью одной из которых излучение сдвигается в объем кюветы с веществом, а с помощью другой - выводится из объема кюветы, поглотитель оптического излучения, на который направляется излучение, выведенное из кюветы, верхний и нижний поляризационные электроды, соединенные с первым сумматором, соединенным с источником электрического напряжения, схема установки знака и величины постоянной составляющей тока возбуждения, подключенная ко второму сумматору, к которому подключены кольца Гельмгольца, два усилителя сигнала преобразователя с переменным коэффициентом усиления, первый из которых соединен с первым сумматором, а второй - со вторым сумматором, а также диафрагма, светофильтр и поляризационный фильтр рассеянного излучения, через которые и через объектив фотоэлектрического преобразователя рассеянное излучение попадает в плоскость фотоэлектрического преобразователя, перемещение которого осуществляется с помощью двигателя и передачи (например, ременной) между валом двигателя и осью перемещения фотоэлектрического преобразователя, на которой закреплен датчик угла поворота, соединенный с регистрирующим прибором, выполненным регистрирующе-управляющим, причем указанные кювета, призмы, поглотитель оптического излучения, поляризационные электроды, диафрагма, светофильтр, поляризационный фильтр, объектив указанного фотоэлектрического преобразователя и фотоэлектрический преобразователь помещены в термостатируемый объем, в котором с помощью нагревательно-охлаждающего элемента и термодатчика поддерживается заданная регистрирующе-управляющим устройством температура.
Сущность заявляемого изобретения изложена в описании.
На фиг.1 представлено схематическое изображение предлагаемого устройства для оптической спектроскопии веществ, где:
1 - кювета для размещения исследуемого вещества,
2 - призма а,
3 - призма б,
4 - источник оптического излучения,
5 - светофильтры и поляризационный фильтр оптического излучения,
6 - поглотитель оптического излучения,
7 - светофильтр рассеянного излучения, поляризационный фильтр рассеянного излучения и объектив фотоэлектрического преобразователя,
8 - диафрагма рассеянного излучения,
9 - фотоэлектрический преобразователь,
10 - ось перемещения фотоэлектрического преобразователя,
11 - датчик угла поворота,
12 - регистрирующее устройство,
13 - первый сумматор,
14 - верхний поляризационный электрод,
15 - нижний поляризационный электрод,
16 - двигатель,
17 - ременная передача,
18 - термостат,
19 - нагревательно-охлаждающий элемент,
20 - датчик температуры,
21 - второй усилитель,
22 - второй сумматор,
23 - схема установки знака и величины постоянной составляющей тока возбуждения,
24 - первый усилитель,
25 - источник электрического напряжения,
26 - кольца Гельмгольца.
На фиг.2 изображен пространственно-частотный спектр особо чистой воды, где радиальные оси представляют собой значения измеряемых частот, полярные оси представляют пространственные координаты - величины углов, на которых проводились измерения, а интенсивность черного цвета линейно связана с интенсивностью рассеянного на изучаемом веществе излучения.
Устройство работает следующим образом (см. фиг.1). В термостатирующий объем 18, в котором, с помощью нагревательно-охлаждающего элемента 19 и термодатчика 20 поддерживается заданная устройством 12 температура, помещается кювета 1 с исследуемым веществом. Поток оптического излучения от источника излучения 4 поступает на светофильтры оптического излучения через его поляризационный фильтр 5, затем с помощью призмы 2 луч сдвигается в объем кюветы с веществом, проходит, частично рассеиваясь, сквозь вещество, затем с помощью призмы 3 луч выводится из объема кюветы и попадает в поглотитель света 6. Поглотитель света предназначен для предотвращения переотражений прошедшего сквозь кювету света от деталей устройства и попадания его в плоскость фотопреобразователя.
Рассеянный в разных направлениях веществом свет, отразившись от внутренних сферических зеркальных стенок кюветы 1, пройдя через диафрагму 8, светофильтр и поляризационный фильтр рассеянного излучения и объектив фотопреобразователя 7, попадает в плоскость фотопреобразователя 9. Выходной сигнал фотопреобразователя 9 регистрируется устройством 12 в процессе перемещения фотопреобразователя над кюветой по траектории, обозначенной в нижней части фиг.1 штриховой линией. Датчик угла поворота 11, закрепленный на оси 10 перемещения фотопреобразователя и соединенный с устройством 12, регистрирует текущее положение фотоприемника. Управление перемещением фотоприемника осуществляется с помощью двигателя 16 и, например, ременной передачи 17 движения от вала двигателя на ось перемещения фотопреобразователя 10.
В случае, если исследуемые свойства вещества зависят от степени его поляризации в электрическом поле, используются электроды 14 и 15, на которые от первого сумматора 13 подается необходимое напряжение поляризации, состоящее из постоянной составляющей, величина и знак которой задаются источником электрического напряжения 25, и переменной составляющей, представляющей собой сигнал фотоприемника, усиленный в необходимое количество раз первым усилителем. При необходимости усиления или ослабления уровня геомагнитного поля в исследуемом объеме, приложения слабого переменного магнитного поля в направлениях как параллельных, так и перпендикулярных вектору геомагнитного поля или стабилизации исследуемых молекулярных и (или) надмолекулярных образований по оси, перпендикулярной силовым линиям поляризующего электрического поля, используются кольца Гельмгольца 26, на которые с выхода второго сумматора 22 подается ток возбуждения, состоящий из постоянной составляющей, величина и знак которой задают схема установки знака и величины постоянной составляющей тока возбуждения 23, и переменной составляющей, представляющей собой сигнал фотоприемника, усиленный в необходимое количество раз вторым усилителем 21.
По результатам измерений с помощью устройства 12 строится пространственно-частотный спектр, подобный фиг.2, где радиальные оси представляют собой значения измеряемых частот, полярные оси представляют пространственные координаты - величины углов, на которых проводились измерения, а интенсивность черного цвета линейно связана с интенсивностью рассеянного на изучаемом веществе излучения.
Пример реализации предлагаемого изобретения.
Устройство для оптической спектроскопии веществ, предлагаемое в данном изобретении, было реализовано и его основные функции были опробованы в Научном центре прикладных исследований Объединенного института ядерных исследований при исследовании ряда веществ, в том числе жидких, в частности особо чистой воды, имеющей анизотропию слабо устойчивых надмолекулярных образований, один из пространственно-частотных спектров которой представлен на фиг.2, и таким образом работоспособность указанного устройства была подтверждена.
Литература
1. Шишловский А.А. «Прикладная физическая оптика», М.: Физматгиз, 1961, с.822.
2. Стреляный В.П., Стреляная В.В., Патент RU 2030732 С1.
Claims (1)
- Устройство для оптической спектроскопии веществ, включающее источник оптического излучения, светофильтры, кювету для размещения исследуемого вещества, фотоэлектрический преобразователь и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что указанная кювета имеет сферические зеркальные внутренние стенки и в устройство дополнительно введены поляризационный фильтр оптического излучения, две призмы, с помощью одной из которых излучение сдвигается в объем кюветы с веществом, а с помощью другой выводится из объема кюветы, поглотитель оптического излучения, на который направляется излучение, выведенное из кюветы, верхний и нижний поляризационные электроды, соединенные с первым сумматором, соединенным с источником электрического напряжения, схема установки знака и величины постоянной составляющей тока возбуждения, подключенная ко второму сумматору, к которому подключены кольца Гельмгольца, два усилителя сигнала преобразователя с переменным коэффициентом усиления, первый из которых соединен с первым сумматором, а второй - со вторым сумматором, а также диафрагма, светофильтр и поляризационный фильтр рассеянного излучения, через которые и через объектив фотоэлектрического преобразователя рассеянное излучение попадает в плоскость фотоэлектрического преобразователя, перемещение которого осуществляется с помощью двигателя и передачи (например, ременной) между валом двигателя и осью перемещения фотоэлектрического преобразователя, на которой закреплен датчик угла поворота, соединенный с регистрирующим прибором, выполненным регистрирующе-управляющим, причем указанные кювета, призмы, поглотитель оптического излучения, поляризационные электроды, диафрагма, светофильтр, поляризационный фильтр, объектив указанного фотоэлектрического преобразователя и фотоэлектрический преобразователь помещены в термостатируемый объем, в котором с помощью нагревательно-охлаждающего элемента и термодатчика поддерживается заданная регистрирующе-управляющим устройством температура.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129702/28A RU2290625C2 (ru) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | Устройство для оптической спектроскопии веществ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129702/28A RU2290625C2 (ru) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | Устройство для оптической спектроскопии веществ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004129702A RU2004129702A (ru) | 2006-03-20 |
| RU2290625C2 true RU2290625C2 (ru) | 2006-12-27 |
Family
ID=36117001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004129702/28A RU2290625C2 (ru) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | Устройство для оптической спектроскопии веществ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2290625C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722604C1 (ru) * | 2019-08-01 | 2020-06-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Устройство для спектрального анализа |
-
2004
- 2004-10-15 RU RU2004129702/28A patent/RU2290625C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШИШЛОВСКИЙ А.А. Прикладная физическая оптика. - М.: Физматгиз, 1961, с.648-649. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722604C1 (ru) * | 2019-08-01 | 2020-06-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Устройство для спектрального анализа |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004129702A (ru) | 2006-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2009524035A (ja) | サンプルを分析する偏光解析ラマンシステム及び方法 | |
| CN206311210U (zh) | 一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置 | |
| CN106768338A (zh) | 一种基于滤波效应的太赫兹波谱测量装置及测量方法 | |
| US20200232903A1 (en) | Analysing nano-objects | |
| CN107219191B (zh) | 一种基于傅里叶变换的斜入射光反射差装置 | |
| CN203931304U (zh) | 一种测量法拉第效应和磁光调制的综合实验装置 | |
| RU2290625C2 (ru) | Устройство для оптической спектроскопии веществ | |
| CN110596630B (zh) | 基于金刚石nv色心量子精密测量装置频率校准系统及方法 | |
| JP5440932B2 (ja) | 感光層の評価方法 | |
| CN103759829B (zh) | 基于磁光调制的光谱测量装置及光谱测量方法 | |
| US3481671A (en) | Apparatus and method for obtaining optical rotatory dispersion measurements | |
| CN113607267B (zh) | 生物粒子机械振动特性探测的方法、装置和应用 | |
| EP0080540A1 (en) | Method and apparatus for measuring quantities which characterize the optical properties of substances | |
| Shelton | Collective molecular rotation in D 2 O | |
| CN106644083A (zh) | 太赫兹材料的偏振光谱特性测量装置及系统 | |
| RU2269117C2 (ru) | Устройство для оптической спектроскопии веществ | |
| JPH11507735A (ja) | 多重角度多重波長粒子特性決定装置および方法 | |
| Will et al. | Thermophysical properties of fluids from dynamic light scattering | |
| SU1578597A1 (ru) | Способ определени изоэлектрической точки белка | |
| Salzenstein et al. | Brillouin light scattering uncertainty preliminary estimation | |
| CN109883952B (zh) | 一种基于弱测量技术的非线性系数测量装置及其测量方法 | |
| Wang et al. | Evaluation of a dual PEM Stokes polarimeter using different signal processing methods | |
| CN118032733B (zh) | 分子信息快速检测方法及系统 | |
| Yogi et al. | Light beating spectroscopy of Brillouin scattering in gases and solids | |
| Wang et al. | A spectroscopic polarimeter for detecting chiral signatures in astrobiological samples |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061016 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080310 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101016 |