способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах
Классы МПК: | G01J4/04 поляриметры с использованием электрических детекторов |
Автор(ы): | Мухамедяров Р.Д., Харисов Р.И. |
Патентообладатель(и): | Мухамедяров Роберт Давлетович, Харисов Рауил Ибрагимович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-05-15 публикация патента:
20.03.2002 |
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.
Рисунок 1
Формула изобретения
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![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-21t.gif)
где
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-22t.gif)
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
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-23t.gif)
где
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-24t.gif)
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
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-25t.gif)
где
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-26t.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-27t.gif)
а параметры k1, k2 однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов.
Описание изобретения к патенту
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![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180039/945.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/8226.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/8226.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180039/945.gif)
Q=(F1-F2)/(F1+F2)=1-2/(1+F2/F1),
где F1= A1
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/8226.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/8226.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-2t.gif)
где
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-3t.gif)
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
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-4t.gif)
где
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-5t.gif)
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
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-6t.gif)
где
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-7t.gif)
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
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-8t.gif)
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,
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180039/947.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/8776.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-9t.gif)
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
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-10t.gif)
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,
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-11t.gif)
Из этого соотношения после элементарных преобразований получается следующее выражение:
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-12t.gif)
В первом варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-13t.gif)
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
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-14t.gif)
Из этого соотношения после элементарных преобразований получается следующее выражение:
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-15t.gif)
Во втором варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-16t.gif)
В третьем варианте определение угла поворота плоскости поляризации в исследуемом растворе
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-17t.gif)
где
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-18t.gif)
параметры k1, k2 однозначно определяются по углам разворота поляроидов-анализаторов. Реализация этого варианта возможна благодаря следующему равенству:
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-19t.gif)
которое получится, если в формуле
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180733/2180733-20t.gif)
подставить значения описанных ранее сигналов. Вышеупомянутое равенство выполняется очень точно, например при x0=45.5, y0= -46.0, на диапазоне измерения угла
![способ измерения концентрации оптически активных веществ в растворах, патент № 2180733](/images/patents/290/2180004/981.gif)
Класс G01J4/04 поляриметры с использованием электрических детекторов