Поляриметрлер

Поляриметрлер

Айналу бұрышын өлшеуге арналған поляриметрлердің бірнеше модификациясы шығарылды. Кез келген аспаптарда жарық көзі, поляризатор және арасына ішінде зерттелетін ерітіндісі бар астауша орналасқан анализатор (талдауыш) болады. Қол поляриметрінің схемасы 1-суретте көрсетілген. Ондағы натрий шамының шыққан монохроматты жарық сәулесі коллиматорда (линзада) параллельді сәулелер ағымына түрленіп, Николь призмасында поляризацияланады. Поляризатордың артында ағымның бір бөлігін жоятын кішігірім қосымша Николь орналасқан. Осыдан кейін сәуле екі ұшы әйнекпен жабылып ішіне сынама ерітінді толтырылған белгілі ұзындықтағы шыны түтікше арқылы өтеді. Сәуле талдауыштан өтіп, байқауға арналған окулярға жетеді.

1-сурет. Полириметр схемасы

Поляриметр қосымша көмекші призмасыз да жұмыс істей алады. Бұл жағдайда екі поляризатор ағымы сынамаға түскенге дейін қиылысуы керек. Мұндай жағдайда сынамаға одан кейін де жұптаса жабысқан екі призма орналасады. Осы екі нүкте арасындағы талдауыш (анализатор) бұрылатын бұрыш зат мөлшеріне тәуелді. Бақылаушы аса дәлдікпен табыла бермейтін сәуле шығаруды қалай өткізіп, нөлге теңейтін жағдайды өзі білу керек. Мұндай қиындықты қосымша призманың көмегімен жеңуге болады. Өйткені өткен сәуленің жартысы поляризатор өсіне қатысты бірнеше градусқа ығысуы керек. Екі жарты ағымның да сәуле шығару интенсивтігі бірдей болатын жағдайды табуға болады. Фотометрлік поляриметрлерді көптеген фирмалар шығарады. Прибор бір сәулелі болып келеді, поляризациялану жазықтығын үлгімен теңескенше бұрай отырып, арнаулы тетік көмегімен өлшейді. Егер поляризацияланушы жазықтығы талдауыш жазықтығына параллель бағытталса, онда сынама жоқ кезде жарық ешбір кедергісіз екі құрылғы арқылы өтіп, бақылаушы түтіктен көрінеді. Егер талдауышты 90°-қа бұрса, яғни оның поляризациялау жазықтығын поляризациялаушы жазықтығына перпендикуляр етіп бағыттаса, онда поляризацияланған жарық талдауыш арқылы өтпейді - бұл "қараңғы" жағдайы. Ал оптикалық активті зат пен сынаманы бақылаушы түтікте енгізгенде, онда жарық көрінеді. Қайтадан "қараңғылықты" орнату үшін талдауышты әйтеуір бір бұрышқа бұру керек және осы бұрыш шамасы талданатын заттың поляризациялану жазықтығының айналу бұрышына тең болады. Бұл айналу бұрышының мәні бақылаушы үстіндегі есептеуіш тетік арқылы анықталады. Поляриметрдің оптикалық жүйесінде "қараңғылықты" дәлме-дәл арттыратын қондырғы бар. Бұл кондырғы қосымша Николь призмасын немесе бикварц жолақшасын қамти алады. Бикварц оңға және солға айналдыратын екі бөліктен тұрады және оны поляризатордан кейін ішінде сынамасы бар түтіктің алдына" орналастырады. Талдауышты бұру бұрышы бойынша талданатын сынаманың поляризациялану жазықтығын - айналу бұрышын табады.

2-сурет.СУ-3 сахариметрдің оптикалық схемасы

1 - лупа; 2 - корпус; 3 - сына шкаласы; 4 - жарық тұтқыш; 5 - шағылыстырғыш призма; 6 - шам; 7 - күңгірт шыны; 8 - жарық тұтқыш; 9 - конденсор; 10- полярлеуші; 11, 12 - қорғаушы әйнек; 13 - үлкен кварцты сына; 14 - кері сына; 15 - кіші кварцты сына; 16 - талдауыш; 17 - объектив; 18 - окуляр (көздік).

Поляризатордың бір түрі сахариметр болып есептелінеді. Онда жарық көзі ретінде кәдімгі хроматсыз ақ жарық қолданылады. Өйткені, қант ерітінділері мен кварцтың айналу дисперсиялары бірдей. Қант ерітінділері поляризациялану жазықтығын оңға айналдырады. Сахариметрдегі бұл айналу солға айналатын кварц сынасын енгізу арқылы теңестіріледі. Кварц пен қант дисперсиялары тең болғандықтан, ондағы теңестіру кез келген толқын ұзындығында да қолданыла береді. Сахариметрде анықтау жоғары дәлдікпен сипатталады, өйткені ондағы кварц сынасының қалыңдығын асқан дәлдікпен өлшеу керек. Сынаның қалпын халықаралық қант концентрациясының бірлік өлшеміне келтіріп, оны реттеп қалыптастыруға болады. Мысалы, 1° өлшемі қалыпты жағдайда 20°С және түтік ұзындығы 20 см болғандағы 2,6 мг/мл-мен алынған қант концентрациясы мен 20 см түтікше ұзындығына сәйкес келеді. СУ-3 сахариметрдің оптикалық схемасы 2-суретте көрсетілген.

Спектрополяриметрлер толқын ұзындығы өзгерген кезде поляризациялану жазықтығының өзгерісін (яғни оптикалық айналу дисперсиясына) тіркеуге мүмкіндік береді және осы кезде жарық кең спектрлік аралықта берілген толқын ұзындығындағы монохроматтық сәуле шығаруды қамтамасыз етеді, әдетте оны дисперсиялаушы кварцты призма көмегімен атқарады. Ондай спектрополяриметрдің схемасы 3-суретте келтірілген.

3-сурет. Спектроиоляриметрдін блок-схемасы

Оны бір сәулелі спектрополяриметрдің өзгерген түрі ретінде қарастыруға болады. Осцилдеуші поляризатор орнына модулятордың басқа түрін пайдалануға болады, мысалы, Фарадей ұяшығы. Ол жиілігі әр түрлі айнымалы ток өтетін шиыршықталған өткізгішпен оралған шыны немесе кварцты өзекшеден тұрады. Түсірілген жиіліктен айналу бағыты өзгереді. поляриметрлер мен спектрополяриметрлерде жарықтың интенсивтігін өлшеу үшін өздігінен жазатын электронды потенциометрмен жалғасқан фотокөбейткіштер мен фотоэлементтер пайдаланылады. Олармен көзге көріне бермейтін, әсіре күлгінді аймақта талдау жүргізіледі.