基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪光学系统技术方案

基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪光学系统，其特征在于:它包括光源(1)，所述光源(1)的射出光路上安装有消色差聚光透镜(2)，光线经消色差聚光透镜(2)出射后射入起偏镜(3)，样品管(4)装在起偏镜(3)的出射光路上，样品管(4)的入射端安装有干涉滤光片(5)，光线通过样品管(4)内的样品后射入检偏镜组件(6)，光电倍增管组件(7)装在检偏镜组件(6)的出射光路上；本实用新型专利技术提供的一种基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪，采用光电倍增管探测，实现旋光仪的小型化，并使仪器结构简单，可靠性提高，成本降低。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于物质分析仪器
，具体讲就是涉及一种基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪光学系统。
技术介绍
旋光仪是测定物质旋光度的仪器，通过旋光度的测定，可以分析确定物质的浓度、含量及纯度等。广泛应用于制糖、制药、石油、食品、化工等工业部门及有关高等院校和科研单位。随着工业的发展，越来越多的行业也需用旋光仪来检测他们各自的产品，目前，市场上存在的自动旋光仪大都是采用正弦机构或涡轮蜗杆；伺服电机或步进电机，高精度相对或绝对角度编码器、法拉第调制器及光电倍增管相结合的原理，来保持起偏镜和检偏镜的始终正交，实现旋光度的测量。现有旋光仪由于利用法拉第调制器需要大电流通过发热量大，引起机器内部温升，会影响样品的温度，从而降低测量精度，而且增加仪器体积和重量使仪器比较庞大。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有的旋光仪由于采用法拉第调制器容易产生温升过高导致测量精度降低的技术缺陷，提供一种基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪，采用光电倍增管探测，实现旋光仪的小型化，并使仪器结构简单，可靠性提高，成本降低。技术方案为了实现上述技术目的，本技术设计了基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪光学系统，其特征在于:它包括光源，所述光源的射出光路上安装有消色差聚光透镜，光线经消色差聚光透镜出射后射入起偏镜，样品管装在起偏镜的出射光路上，样品管的入射端安装有干涉滤光片，光线通过样品管内的样品后射入检偏镜组件，光电倍增管组件装在检偏镜组件的出射光路上；所述检偏镜组件的通光口上装有玻璃片，玻璃片上紧贴装有与偏振方向相互垂直的至少两片偏振片。进一步，所述光源至少为双光源，包括LED1和LED2，两者的驱动电压相同但相移为180°，其调制频率远离50HZ的市电频率,双光源LED1和LED2分别与偏振片一一相对应。进一步，所述玻璃片厚度为1～4mm,玻璃片为圆形，圆形玻璃片的直径大于检偏镜组件的通光口口径，所述偏振片为正方形，偏振片长度小于检偏镜组件的通光口口径，用光学胶胶合在玻璃片上。利用上述基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪使用方法，其特征在于,它包括以下几个步骤：(I)采用音频调制入射光，保证其远离工频,取f＝600Hz，LED1和LED2灯的调制频率相位差180°，入射光强度数学表达式分别为：ILED1＝I0+Isin2πft；ILED2＝I0-Isin2πft；(II)无样品时，确定检偏镜上两偏振片分别与起偏镜保持45度角时，仪器检测灵敏度最高；(III)采用锁相放大器使光电倍增管接受光信号的解调，即：LED1发出的偏振光通过检偏镜组件的光信号数学表达式：LED2发出的偏振光通过检偏镜的光信号数学表达式：则得到光电倍增管的光信号数学表达式为：Iout＝Iout1+Iout2；当θ1＝0时，即没有放被测量物体时，Iout＝Iout1+Iout2等于常数，没有交流信号，锁相放大器的输出电压为零；当θ1不等于0时，即放被测量物体时，Iout＝Iout1+Iout2有交流信号，锁相放大器的输出电压不为零；(IV)将样品放在样品管内，偏振光的偏振方向会偏离两偏振片的角平分线θ1,则：LED1发出的偏振光通过检偏镜组件的光信号数学表达式：LED2发出的偏振光通过检偏镜的光信号数学表达式：得到光电倍增管信号为：Iout＝Iout1+Iout2，锁相放大器的输出电压不为零，能够检测；(V)旋转检偏镜转过θ1，使Iout中的交流信号消失，锁相放大器的输出电压为零。此时检偏器转过的角度θ1就是被测物体的旋光角；其中：f-入射光调制频率；I-入射光强度振幅；I0-入射光强度常数项；ILED1-光源LED1的输出信号；ILED2-光源LED2的输出信号；Iout1-光源LED1在光电倍增管上产生的信号；Iout2-光源LED2在光电倍增管上产生的信号；Iout-光源LED1和LED2在光电倍增管上产生的总信号；θ-偏振光的偏振方向偏离检偏镜偏振垂直方向的角度；θ1-被测物体的旋光角；t-时间。进一步，所述步骤(II)中确定检偏镜上两偏振片分别与起偏镜保持45度角时，仪器检测灵敏度最高的过程是：(a)确认偏振光通过检偏镜的光信号数学表达式：(b)对上式进行微分：dI＝I0sin(2θ)dθ，当θ＝45°时，dI/dθ＝I0，即此时信号检测灵敏度最高。有益效果本技术提供的一种基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪，采用光电倍增管探测，实现旋光仪的小型化，并使仪器结构简单，可靠性提高，成本降低。附图说明附图1是本技术实施例中的自动旋光仪的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术做进一步说明。如附图1所示，基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪光学系统，它包括光源1，所述光源1至少为双光源，包括LED1和LED2，两者的驱动电压相同但相移为180°，其调制频率远离50HZ的市电频率,双光源LED1和LED2分别与偏振片9,9’一一相对应，所述光源1的射出光路上安装有消色差聚光透镜2，光线经消色差聚光透镜2出射后射入起偏镜3，样品管4装在起偏镜3的出射光路上，样品管4的入射端安装有干涉滤光片5，光线通过样品管4内的样品后射入检偏镜组件6，光电倍增管组件7装在检偏镜组件6的出射光路上；所述检偏镜组件6的通光口上装有玻璃片8，玻璃片8上紧贴装有与偏振方向相互垂直的至少两片偏振片9,9’。所述玻璃片8厚度为1～4mm,玻璃片8为圆形，圆形玻璃片8的直径大于检偏镜组件6的通光口口径，所述偏振片9,9’为正方形，偏振片9,9’长度小于检偏镜组件6的通光口口径，用光学胶胶合在玻璃片8上。上述基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪使用方法，其特征在于,它包括以下几个步骤：第一步，采用音频调制入射光，保证其远离工频,取f＝600Hz，LED1和LED2灯的调制频率相位差180°，入射光强度数学表达式分别为：ILED1＝I0+Isin2πft；ILED2＝I0-Isin2πft；第二步，无样品时，确定检偏镜上两偏振片分别与起偏镜保持45度角时，仪器检测灵敏度最高，具体过程是：(a)确认偏振光通过检偏镜的光信号数学表达式：(b)对上式进行微分：dI＝I0sin(2θ)dθ，当θ＝45°时，dI/dθ＝I0，即此时信号检测灵敏度最高。第三步，采用锁相放大器使光电倍增管接受光信号的解调，即：LED1发出的偏振光通过检偏镜组件的光信号数学表达式：LED2发出的偏振光通过检偏镜的光信号数学表达式：则得到光电倍增管的光信号数学表达式为：Iout＝Iout1+Iout2；当θ1＝0时，即没有放被测量物体时，Iout＝Iout1+Iout2等于常数，没有交流信号，锁相放大器的输出电压为零；当θ1不等于0时，即放被测量物体时，Iout＝Iout1+Iout2有交流信号，锁相放大器的输出电压不为零；第四步，将样品放在样品管内，偏振光的偏振方向会偏离两偏振片的角平分线θ1,则：LED1发出的偏振光通过检偏镜组件的光信号数学表达式：LED2发出的偏振光通过检偏镜的光信号数学表达式：得到光电倍增管信号为：Iout＝Iout1+Iout2，锁相放大器的输出电压不为零，能够检测；第五步，旋转检偏镜转过θ1，使Iout中的交流信号消失，锁相本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪光学系统，其特征在于:它包括光源(1)，所述光源(1)的射出光路上安装有消色差聚光透镜(2)，光线经消色差聚光透镜(2)出射后射入起偏镜(3)，样品管(4)装在起偏镜(3)的出射光路上，样品管(4)的入射端安装有干涉滤光片(5)，光线通过样品管(4)内的样品后射入检偏镜组件(6)，光电倍增管组件(7)装在检偏镜组件(6)的出射光路上；所述检偏镜组件(6)的通光口上装有玻璃片(8)，玻璃片(8)上紧贴装有与偏振方向相互垂直的至少两片偏振片(9,9’)；所述光源(1)至少为双光源，包括LED1和LED2，两者的驱动电压相同但相移为180°，其调制频率远离50HZ的市电频率,双光源LED1和LED2分别与偏振片(9,9’)一一相对应。

【技术特征摘要】
1.基于光电倍增管的无法拉第调制器的旋光仪光学系统，其特征在于:它包括光源(1)，所述光源(1)的射出光路上安装有消色差聚光透镜(2)，光线经消色差聚光透镜(2)出射后射入起偏镜(3)，样品管(4)装在起偏镜(3)的出射光路上，样品管(4)的入射端安装有干涉滤光片(5)，光线通过样品管(4)内的样品后射入检偏镜组件(6)，光电倍增管组件(7)装在检偏镜组件(6)的出射光路上；所述检偏镜组件(6)的通光口上装有玻璃片(8)，玻璃片(8)上紧贴装有与偏振方向相互垂直的至少两片偏振片(9,9’)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙流星，邵懿芳，
申请(专利权)人：上海仪电物理光学仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31