基于硅光电池的无法拉第调制器的自动旋光仪的制作方法

技术特征：

1.一种基于硅光电池的无法拉第调制器的自动旋光仪，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)，硅光电池组件(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’)。

2.如权利要求1所述的一种基于硅光电池的无法拉第调制器的自动旋光仪，其特征在于: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；

所述硅光电池组件(7)包括圆形PCB印板(701)，圆形PCB印板(701)上装有至少两片硅光电池(702)，硅光电池(702)与偏振片(9,9’)一一对应，硅光电池(702)能够分别接受偏振方向相互垂直的两个光信号。

3.如权利要求1所述的一种基于硅光电池的无法拉第调制器的自动旋光仪，其特征在于:所述光源(1)为LED单光源。

4.利用上述权利要求2所述的基于硅光电池的无法拉第调制器的自动旋光仪的使用方法，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，入射光的强度数学表达式：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)采用锁相放大器使硅光电池接受光信号的解调，则两个硅光电池得到的光信号数学表达式分别为：

$I_{out1}=I_0{\cos }^2\left(45\right)=\frac{I_0}{2};$

$I_{out2}=I_0{\cos }^2(-45)=\frac{I_0}{2};$

由公式判断得到I_out1＝I_out2；

(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,则两个硅光电池得到的光信号数学表达式分别为：

$I_{out1}=I_0{\cos }^2(45+{\mathrm{\θ}}_1)=\frac{I_0}{2}(1-sin2{\mathrm{\θ}}_1);$

$I_{out2}=I_0{\cos }^2(45-{\mathrm{\θ}}_1)=\frac{I_0}{2}(1+sin2{\mathrm{\θ}}_1);$

由公式可知I_out1不等于I_out2,需要调整检偏镜角度；

(V)旋转检偏镜转过θ₁，使I_out1等于I_out2，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；

I_out1-光电池1的输出信号；

I_out2-光电池2的输出信号；

θ₁-被测物体的旋光角；

t-时间。

5.如权利要求4所述的基于硅光电池的无法拉第调制器的自动旋光仪的使用方法，其特征在于: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：

其中：

θ-偏振光的偏振方向偏离检偏镜偏振垂直方向的角度；

(b)对上式进行微分得到dI＝I₀sin(2θ)dθ，当θ＝45°时，dI/dθ＝I₀，即此时信号检测灵敏度最高。