[发明专利]用步进电机实现快速测量的旋光仪及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测技术，特别涉及一种使用步进电机进行快速测量的旋光仪，以及该设备的测量方法。

背景技术

从全球范围来看，分析仪器行业面对的挑战是：分析对象越来越复杂，分析工作越来越困难。挑战来自于客户要求灵敏度越来越高、样品量越来越少、分析速度越来越快，以及能够提供更加完善的服务，更加明确、准确的答案。

旋光仪作为制药，制糖和食品等行业必不可少的专用测量仪器，对测量的速度和准确度也有更高的要求。本专利就是采用新的方法，大大提高了目前市场上旋光仪的测量速度和准确性。

现有的自动旋光仪结构如图1所示，工作原理如图2所示，普通旋光仪包含以下部件：光源、小孔光栅、物镜、滤色片、偏振镜(I)、磁旋线圈、样品管、偏振镜(II)、光电倍增管、前置放大器、选频放大器、自动高压、功率放大器、伺服电机、蜗轮蜗杆、计数器等部件。自动旋光仪的工作原理图如下：光源的光经过偏振镜(I)，变成线偏振光。如果在偏振镜(II)前没有其他元器件，则光线通过偏振镜(II)后，光的强度遵循马吕斯定律：

I＝cos²θ

光强曲线如图2中的A曲线。当两片偏振镜夹角为90°(正交)时，光强为零。在两片偏振镜之间放入具有磁光效应的材料并加上通有频率为ω交流电的磁旋线圈后，在两片偏振镜正交时光电倍增管将会得到2ω的交流信号。如图2中，C点的频率为ω，而C’的信号为2ω。如果放入样品，就相当于两偏振镜的夹角变到了B点，光电倍增管得到了B’的频率为ω的信号。此信号经过放大，由伺服电机驱动蜗轮蜗杆，带动偏振镜(I)，补偿样品的转角，并将转角计数，从而测出样品的旋光。如果样品的旋光相反，在D点，光电倍增管就会得到D’的信号。B’和D’的信号相位是相反的。其中曲线A光强度随旋光度α的大小而改变。曲线点C：法拉第效应使光强随时间t而变化(β角摆动)，有了C’点的随时间t而变化2ω的信号；曲线点B、C，由于马吕斯定律和法拉第效应，有了B’和D’点的信号。它们不但有直流信号，也有光电流i随时间t而变化的信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中旋光仪测量速度慢的缺陷，提供两种用步进电机实现快速测量的旋光仪，本发明还提供了旋光仪快速测量的方法。

为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：

一种用步进电机实现快速测量的旋光仪，包括光路部件和电路执行部件，所述光路部件包括依次连接的光源、小孔光栅、物镜、滤色片、第一偏振镜、磁旋线圈、样品管、第二偏振镜、光电倍增管；所述电路执行部件包括：与光电倍增管连接的自动高压模块，光电倍增管顺次连接有前置放大器、选频放大器、功率放大器、伺服电机、用于带动第一偏振镜动作的机械机构、计数器；其特征在于，第二偏振镜连接步进电机，光电倍增管信号经过放大后，由单片机控制步进电机带动第二偏振镜转动。

用于带动第一偏振镜动作的机械机构为涡轮蜗杆机构。

用于带动第一偏振镜动作的机械机构为正弦机构。

采用上述一种用步进电机实现快速测量的旋光仪的测量方法为，根据光电倍增管得到的信号的相位，快速驱动步进电机，带动第二偏振镜，一直到光电倍增管得到信号的相位发生变化，此时步进电机停止转动；再由伺服电机带动第一偏振镜，同时进行计数；样品的旋光由下式算出：

旋光度α＝步进电机的步距角×步进电机的步数-计数器的计数，

其中计数器计数的角度≤步进电机的步距角。

或者另一种的测量方法为，根据光电倍增管得到的信号的相位，快速驱动步进电机，带动第二偏振镜，一直到光电倍增管得到信号的相位发生变化，此时步进电机停止转动后再倒退一步；再由伺服电机带动第一偏振镜，同时进行计数，样品的旋光由下式算出：

旋光度α＝步进电机的步距角×步进电机的步数+计数器的计数，

其中计数器计数的角度≤步进电机的步距角。

另一种用步进电机实现快速测量的旋光仪，包括光路部件和电路执行部件，所述光路部件包括依次连接的光源、小孔光栅、物镜、滤色片、第一偏振镜、样品管、第二偏振镜、光电倍增管；所述电路执行部件包括：与光电倍增管连接的固定高压模块，光电倍增管顺次连接有前置放大器、A/D转换模块；其特征在于，所述光电倍增管还连接一用于带动第二偏振镜动作的步进电机。