Оптическое измерительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19),.2 Ц. 1 М 21/4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАН ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ л. %31научно-исследо ьно-конструкто твенного машин вательскии рский инс- остроения опечителев Е.П, Ладля исследования ж остроение, 981 с орадких82 идетельство СССР01 И 21/41, 1987.Е ИЗМЕРИТЕЛЬН Т носится к опгическому Изобретение относится к оптическому аналитическому приборостроению и может быть использовано при проведении научных исследований и промышленного контроля состава и свойств различных химических веществ в биотехнологии, медицине, аналитической химии. а также в микробиологической и пищевой промышленности.Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров иности спектральных иэмереповышение точний,Устройствоизмерить поляки флуоресценрассеянного иэНа чертежема оптимальнова. позволяет дополнительно ризационн ые характеристиции образца и индикатрисс лучения.приведена структурная схео измерительного устройст(21) 4469879/25(71) Всесоюзныйи эксперименталтитут п родо вол ьс(57) Изобретение аналитическому приборостроению, Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров и повышение точности спектральных измерений, Для этого в устройство введены спектральный изотропный полосовой фильтр, дополнительный плоский отражатель, четыре светоклапанных затвора и дополнительный оптический канал, который содержит переключающееся зеркало, механизм ориентации и перемещения кюветы, отражатель и отражательную призму-куб, коаксиально расположенную в центре линзового конденсора, Анализатор выполнен в виде поляриэацион ного светоделителя с двумя ортогонально поляризованными входами и двумя выходами. 1 з,п, ф-лы, 1 ил,Оптическое измерительное ус 1 ройство содержит источник 1 излучения, управляемый монохроматор 2, поляризатор 3, лазер 4. светоклапанный затвор 5. кювету 6 с исследуемым раствором, светоклапанный затвор 7, поляризационный анализатор 8, электромеханический привод 9 со встроенным датчиком угол - код, электронный вычислитель 10, спектральный отрезающий изотропный фильтр 11, светоклапанный затвор 12 в виде прыгающей ирисовой диафрагмы; отражательную призму-куб 13, фотоприемник 14, отражательную призму 15, линзовый конденсор 16, фотоприемник 17, переключающееся зеркало 18, отражательную призму 19, линейно перемещающуюся каретку 20 для установки и перемещения кювет с измерительным и эталонным растворами, кювету 21 с эталонным раствором, отражательные призмы 22и 23, светоклапанный затвор 24, отражательные призмы 25 и 26,Оптическое измерительное устройство работает следующим образом,Световое излучение источника 1 через монохроматор 2 направляется на поляризатор 3. разделяющий излучение на два пучка равной интенсивности, на ортогонально поляризованные, При проведении исследований на сильнопоглощающих средах в качестве источника используется лазер 4, излучение которого также разделяется поляризатором 3 на два пучка равной интенсивности, Излучение торцового выхода поляризатора 3 проходит через светоклапанные затворы 5 и 7, плоскопараллельные торцы измерительной кюветы 6 на торцовый вход вращающегося поляризационного анализатора 8, который приводится во вращение электромеханическим приводом 9 со встроенным прецизионным датчиком угол - код, подключенный на угломерный вход электронного вычислителя 10, Поляризационный анализатор 8 разделяет световой пучок, вошедший через торцовый или боковой входы, на два ортогонально поляризованных потока,Световой поток, прошедший через торцовый выход анализатора 8, не меняет своего пространственного положения при вращении анализатора, поэтому постоянно проходит через центральную зону отрезающего изотропного фильтра 11 и светоклапанного затвора 12 в виде прыгающей ирисовой диафрагмы и затем отклоняется передней призмой отражательной призмы- куба 13 на фотоприемник 14. Световой поток, прошедший через боковой выход анализатора 8, отражается призмой 15 и при вращении анализатора сканируется в пространстве по кольцевой зоне фильтра 11 и светоклапанного затвора 12. коаксиально расположенной по отношению к отражательной призме-кубу 13 и оси вращения анализатора, а затем концентрируется линзовым конденсатором 16 на фотоприемнике 17. Фотоприемники 14 и 17 подключены на информационные входы электронного вычислителя 10.Подобная конструкция вращающегося анализатора обеспечивает одновременное измерение интенсивности ортогонально поляризованных компонент принимаемого излучения, что повышает информативность и помехоустойчивость всего процесса измерений,При проведении спектрофотометрических измерений кювета 6 с помощью линейно перемещающеЙся каретки 20 перемещается в положение 27. В этом слу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Аналогично работает прибор при съеме индикатриссы рассеяния с тем отличием, что вычислитель 10 считывает с определенным угловым шагом информацию с датчика угол - код и фотоприемников 14 и 17 и вычисляет по этим данным форму индикатриссы для различно поляризованных компонент рассеянного излучения,чае излучение, вышедшее с бокового выхода поляризатора 3, отклоняется переключающимся зеркалом 18, проходит через торцовые окна кюветы с исследуемым образцом, отклоняется призмой 19 и отражается диагональной поверхностью призмы-куба 13 через центральную зону линзового конденсора 16 на фотоприемник 17, который вырабатывает сигнал, пропорциональный спектральному коэффициенту пропускания образца на данной длине волны,В качестве опорного фотометрического канала используется описанный поляриметрический канал, работающий в фотометрическом режиме следующим образом. На месте кюветы 6 с исследуемым раствором с помощью каретки 29 размещается кювета 21 с эталонным растворителем и аналогичная по конструкции кювете 6, а одновременно входной зрачок прыгающей диафрагмы уменьшается так, что экранирует попадание светового потока из бокового выхода анализатора 8 на фотоприемник 17. Затем при вращении анализатора 8 пропускание поляриметрического канала непрерывно меняется по закону Малюса, поэтому в момент, когда сигналы с фотоприемников 14 и 17 становятся равными, электронный вычислитель 10 считывает показания, вырабатываемые прецизионным датчиком угол - код, и по ним определяет величину коэффициента поглощения.В режиме рефрактометрических нефелометрических измерений переключающееся зеркало 18 выведено из оптического тракта и светоклапанные затворы 5 и 7 закрыты, поэтому световой поток с бокового выхода поляризатора 3 призмами 22 и 23 пропускается через открытый светоклапанный затвор 24 и боковые клиновидные грани кюветы 6, Система призм 25 и 26 полного внутреннего отражения, жестко соединенная с анализатором 8, вращается вместе с ним, при совпадении оптической оси отклоненного боковыми окнами кюветы 6 потока фотоприемники 14 и 17 вырабатывают импульс, по которому электронный вычислитель 10 считывает показания прецизионного датчика угол - код привода 9 и определяет по ним величину показателя преломления.При проведении измерений пофлуоресцентной поляриметрии светоклапанный затвор 5 открыт, а светоклапанные затворы 7 и 24 открыты, прыгающая диафрагма раскрыта, Возбуждающее коротковолновое излучение. выходящее из торцового выхода поляризатора 3, освещает кювету 6 с образцом, возбуждая в ней поляризованное флуоресцентное излучение, Флуоресцентное излучение, рассеянное ортогонально направлению падающего пучка. отражается призмами 25 и 26 на боковой вход анализатора 8, который разлагает его на две ортогонально поляризованные компоненты, выходящие через торцовый и боковой выходы анализатора 8 и проходящие через изотропный спектральный отрезающий фильтр 11, поглощающий возбуждающее рассеянное излучение и пропускающий вторичное флуоресцентное излучение, После этого обе компоненты регистрируются приемниками 14 и 17. Фотометрический канал во время флуоресцентных измерений перекрыт с помощью качающегося зеркала 18.Благодаря совместной работе поляриметрического. рефрактометрического,спектрометрического и флуорометрического канала измерительного устройства расширяются его функциональные возможности при исследовании состава и структуры сложных многокомпонентных объектов типа молекул органических веществ. При этом существенно сокращается необходимый объем парка аппаратуры, используемой в лабораториях, особенно производственных, увеличивается коэффициент использования прибора. уменьшается соответсгвенно площадь производственных помещений, занимаемая измерительной аппаратурой.Конструктивные отличия устройства позволяют повысить производительность комплексных измерений оптико-физических параметров объектов в 1,5-2 раза, точность спектрофотометрических измерений в 3-5 раз, повысить надежность работы прибора,Эти преимущества позволяют широко испольэовать предлагаемое устройство пои проведении исследований в области биотехнологии, аналитической химии и пищевой промышленности, 35 40 45 виде призм с диагональным воздушным зазором, а собственные линейные поляриэационные базисы ортогональных каналов 50 анализатс ра ориентированы под углом 45 кплоскзсги лавного сечения призмы. 5 10 15 20 25 30 Формула изобретения 1. Оптическое измерительное устройство, содержащее источник излучения и последовательно установленные на ходу излучения монохроматор, поляризатор и анализатор в виде поляризационных свето- делителей, снабженный приводом вращения с датчиком угол - код, четыре плоских отражателя, попарно и жестко соединенных и оптически связанных с поляризатором и анализатором, кювету с плоскими торцовыми и клиновидными боковыми окнами. а также два фотоприемника, подключенные к входам электронного блока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров и повышения точности спектральных измерений, в него введены спектральный изотропный полосовой фильтр, дополнительный плоский отражатель, четыре светоклапанных затвора, линзовый конденсор и дополнительный оптический канал, содержащий переключающееся зеркало, отражатель и отражательную призму-куб, расположенную на оптической оси линзового конденсора между ним и иэотропным полосовым фильтром, при этом линзовый конденсор оптически связан с боковым выходом поляриэ,"1 пра, а анализатор в виде поляризационного светоделителя выполнен с двумя ортогг нально поляризованными входами идвумя пртогон ьо поляриэосанньми выходами. дополнительный плоский отражатегь установлен на боковом выходе анэлизагора и образует с ним двугранный уо, ребро которого перпендикулярно оси вп;-,: ния анализа;ора, выходы анализатор через спектральный изотропчый полосовой фь;вь 1 р оптически связаны с линзовым конденсором и отражательной призмой- кубом, а кювета снабжена механизмом перемещения.2. Устройство по п,1, о г л и ч з ю щ ее с я тем. что, с целью обеспечения измерения степени циркулярной поляризации иэлучения образца, анализатор выполнен в1672312Составитель С. ГолубевРедактор А.Шандор Техред М,Моргентал Корректор О.ципле Заказ 2834 Тираж 384 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Проиэводственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101