DE1497557C

DE1497557C - Registration device for measuring circular dichroism

Info

Publication number: DE1497557C
Authority: DE
Inventors: Paris Grosjean Dr Ing Marc
Original assignee: Roussel Uclaf SA
Current assignee: Sanofi Aventis France
Publication date: 1971-02-25

Description

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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung und wei- Polarisationsmodulator, durch den das Licht vor tere Ausbildung von Registriergeräten zur Messung dem Durchgang durch die Probe periodisch vom des zirkularen Dichroismus optisch aktiver Stoffe, rechtszirkularen in den linkszirkularen Polarisationswie sie im Hauptpatent 1209 772 beschrieben sind. zustand und wieder zurück moduliert wird, einen Durch die Erfindung soll die Genauigkeit der Mes- 5 Gleichstromtrennverstärker, auf den das Ausgangssung erhöht werden und die Benutzung sicherer und signal der Fotozelle gegeben wird, einen Gleichbequemer gemacht werden. Stromverstärker, auf den die Gleichstromkomponente The invention relates to an improvement and a polarization modulator through which the light passes tere training of recording devices for measuring the passage through the sample periodically from of the circular dichroism of optically active substances, right circular to left circular polarization such as they are described in the main patent 1209 772. state and is modulated back again, one The invention should improve the accuracy of the measuring 5 DC isolating amplifier on which the output and the use of the photocell is made safer and more convenient. Current amplifier to which the direct current component

Bei dem Gerät nach Patent 1209 772 wird ein am Ausgang des Gleichstromtrennverstärkers gemonochromatisches Lichtbündel erzeugt, bei dem geben und durch den sie symmetrisch gemacht wird, der Polarisationszustand von der rechtszirkularen io einen Wechselstromverstärker, auf den die Wechsel-Polarisation bis zur linkszirkularen Polarisation Stromkomponente am Ausgang des Gleichstromzyklisch verändert wird und bei dem dieses Licht- trennverstärkers gegeben wird, einen Synchrongleichbündel durch eine Probe des optisch aktiven, zu richter, der an den Wechselstromverstärker angeuntersuchenden Stoffes geschickt wird und das so schlossen ist und durch die Frequenz des Polaribeeinflußte Lichtbündel in ein elektrisches Signal 15 sationsmodulators gesteuert wird, einen Potentioumgewandelt wird, bei dem man die Wechselstrom- meterwiderstand eines Registriergerätes, auf den die komponente und die Gleichstromkomponente trennt Ausgangsspannung des symmetrisierenden Gleich- und dann die Wechselstromkomponente gleichrichtet Stromverstärkers gegeben wird und dessen Schleifund bei dem durch die Gleichstromkomponente und kontakt, der fest mit dem Registrierstift des Regidie gleichgerichtete Wechselstromkomponente dieses ao striergerätes verbunden ist, durch einen Servomotor Signals eine Registriereinrichtung gesteuert wird, die bewegt wird, der durch die Spannungsdifferenz angedas Verhältnis zwischen diesen Komponenten liefert, trieben wird, die zwischen dem Schleifkontakt und wobei diese Registriereinrichtung den zirkularen Di- dem Synchrongleichrichter besteht, wobei das Steuerchroismus der zu untersuchenden Probe mißt. Da die signal der Registriereinrichtung so auf den Servofü.r diese Messungen interessierenden Spektralgebiete as mechanismus wirkt, daß diese Differenz durch die vom Ultraviolett bis zum anderen Ende des sieht- Verschiebung des Schleifkontaktes auf Null gehalten baren Spektrums reichen, erteilt man dem Licht- wird.In the device according to patent 1209 772, a monochromatic signal is generated at the output of the DC isolating amplifier Light beam is generated, at which give and by which it is made symmetrical, the polarization state of the right circular io an alternating current amplifier, to which the alternating polarization Until the left-hand circular polarization, the current component at the output of the direct current is changed cyclically and at which this light isolating amplifier is given, a synchronous direct bundle through a sample of the optically active, to judge, to be examined at the AC amplifier Material is sent and that is so closed and influenced by the frequency of the polaris Light beam is controlled in an electrical signal 15 sationmodulator, converted a potentio in which one has to measure the alternating current meter resistance of a recording device to which the component and the direct current component separates the output voltage of the symmetrizing direct current and then the AC component rectifies the current amplifier is given and its loop and in the case of the direct current component and contact, which is fixed to the registration pen of the Regidie rectified AC component of this ao striergerätes is connected by a servo motor Signal a registration device is controlled, which is moved, which is indicated by the voltage difference Relation between these components provides, that between the sliding contact and drifts this registering device consists of the circular dodem synchronous rectifier, the control chroism of the sample to be examined. Since the signal of the registration device is sent to the servo for These measurements interesting spectral areas as a mechanism acts that this difference by the from the ultraviolet to the other end of the sees- shift of the sliding contact kept to zero range is given to the light becoming.

bündel einen Wellenlängengang, der viel langsamer Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daßbundle a wavelength response that is much slower. This device has the disadvantage that

ist als seine Modulation der Polarisation, damit das man einen symmetrisierenden Gleichstromverstärker gesamte gewünschte Wellenlängenspektrum über- 30 benötigt, mit dessen Hilfe die Gleichspannung an die strichen wird und die Änderungen des zirkularen beiden Enden des Potentiometerwiderstandes des Dichroismus der zu untersuchenden Probe direkt als Registriergerätes gelegt wird.is as its modulation of the polarization, so that one a symmetrizing DC amplifier entire desired wavelength spectrum over- 30 needed, with the help of which the direct voltage to the is deleted and the changes in the circular two ends of the potentiometer resistance of the Dichroism of the sample to be examined is placed directly as a recording device.

Funktion der Wellenlänge des die Probe durch- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zusetzenden Lichtes aufgezeichnet werden. ^;, gründe, diesen Nachteil zu beseitigen.Function of the wavelength of the light to be recorded by the sample. ^; , reasons to eliminate this disadvantage.

Für dieses Gerät wird ein optischer Quarz- oder 35 Dies wird bei einer Vorrichtung zur Messung des Gittermonochromator verwendet, dessen Disper- zirkularen Dichroismus von optisch aktiven Subsionssystem in Abhängigkeit von der Zeit nach einem stanzen nach Patent 1 209 772 erfindungsgemäß dabekannten und reproduzierbaren Gesetz angetrieben durch erreicht, daß eines der Enden des Potentiowird, wobei die Spalte des Monochromator durch meterwiderstandes der Verhältnisregistriereinrichtung einen Servomechanismus betätigt werden, der durch 40 mit Masse verbunden ist, daß die am Ausgang des die Differenz zwischen der Spannung der Gleich- Gleichstromtrennverstärkers abgenommene Gleichstromkomponente des elektrischen Signals und einer spannung über ein Filter an das andere Ende des einstellbaren Vergleichs- oder Eichspannung ge- Potentiometerwiderstandes angelegt wird und daß steuert wird. Die Umwandlung des Lichtflusses in ein der Mittelabgriff der Sekundärwicklung . des Transelektrisches Signal erfolgt durch einen Fotomulti- 45 formators, der den Gleichrichter speist, mit einem plikator, an den sich'ein Gleichstromtrennverstärker einstellbaren Läufer verbunden ist, dessen Stellung anschließt, an dessen Ausgang einerseits die Wechsel- beliebig auf dem Potentiometerwiderstand einstellstromkomponente verstärkt und dann in einem bar ist.For this device an optical quartz or 35 This is used in a device for measuring the Grating monochromator used, its dispers- circular dichroism of optically active subsion system depending on the time after punching according to the invention according to patent 1 209 772 and reproducible law driven by achieved that one of the ends of the potentio becomes wherein the column of the monochromator by meter resistance of the ratio registration means a servomechanism can be operated, which is connected to ground by 40, that the output of the the difference between the voltage of the DC-DC isolating amplifier taken from the DC component of the electrical signal and a voltage through a filter to the other end of the adjustable reference or calibration voltage is applied and that is controlled. The conversion of the light flux into a center tap of the secondary winding. of the transelectric Signal is carried out by a photomultiplier, which feeds the rectifier, with a Plikator, to which a DC isolating amplifier adjustable rotor is connected, its position connects, on the one hand the alternating current component on the potentiometer resistor on the one hand stepped up and then in a bar.

Gleichrichtersystem synchron mit der Basisfrequenz Eine derartige Meßvorrichtung weist den VorteilRectifier system synchronous with the base frequency Such a measuring device has the advantage

des Polarisationsmodulators gleichgerichtet wird, der 50 auf, daß man den symmetrisierenden Gleichstromim optischen System des Geräts vorgesehen ist, wäh- verstärker einsparen kann, wodurch man die Nachrend andererseits die Gleichstromkomponente bezug- teile ausschaltet, die sich durch die Verwendung von lieh der Masse symmetrisiert wird. In der Registrier- Gleichstromverstärkern, insbesondere durch einen einrichtung werden die beiden so behandelten Korn- entstehenden Drift, ergeben.of the polarization modulator is rectified, the 50 on that one the symmetrizing direct current im optical system of the device is provided, while amplifiers can be saved, which means the Nachrend on the other hand, the direct current component switches off reference parts that are different due to the use of lent the mass is symmetrized. In the registration DC amplifiers, in particular by a The two grains that are treated in this way will result in drift.

ponenten verglichen, so daß man -das Verhältnis 55 Eine andere Lösung der vorliegenden Aufgabe ihrer Werte erhält. besteht darin, daß eines der Enden des Potentio-components compared, so that one -the ratio 55 Another solution to the problem at hand of their values. is that one of the ends of the potential

Bei diesem Gerät wird die Empfindlichkeit vor meterwiderstandes der Registriereinrichtung mit allem durch das Verhältnis des Signals zu dem vom Masse verbunden ist, daß an das andere Ende des Fotomultiplikator stammenden Rauschen begrenzt. Potentiometerwiderstandes eine konstante Vergleichs-Die anderen Störungsquellen können praktisch durch 60 spannung angelegt ist und daß der Mittelabgriff der entsprechenden Aufbau und sorgfältige Auswahl der Sekundärwicklung des Transformators, der den Bestandteile der Kreise vernachlässigbar klein ge- Gleichrichter speist, mit einem einstellbaren Läufer macht werden. In dem Patent 1 209 772 wird verbunden ist, dessen Stellung auf dem Potentioeine Vorrichtung zur Messung des zirkularen Dichro- meterwiderstand beliebig einstellbar ist. Hierdurch ismus angegeben, bei der polarisiertes Licht auf die 65 erhält man den Vorteil, daß man an Stelle einer zu untersuchende Probe auftrifft, hinter der sich eine wenig verwandten Verhältnisregistriereinrichtung Fotozelle befindet und die Vorrichtung selbst die eine gewöhnliche Registriereinrichtung verwenden folgenden Teile enthält: einen an sich bekannten kann, die wesentlich billiger ist. Für die AnwendungWith this device, the sensitivity is measured by the meter resistance of the recording device mainly by the ratio of the signal to that connected by ground that to the other end of the Photo multiplier-derived noise is limited. Potentiometer resistance a constant comparison die other sources of interference can practically be caused by the voltage applied and that the center tap of the appropriate structure and careful selection of the secondary winding of the transformer, which the Components of the circuits negligibly small- rectifier feeds, with an adjustable rotor power will be. In the patent 1 209 772 it is connected, its position on the Potentioeine Device for measuring the circular dichrometer resistance can be adjusted as required. Through this ism stated, with the polarized light on the 65 one gets the advantage that one instead of a sample to be examined, behind which there is an unrelated ratio registration device Photocell is located and the device itself use a common registration device Contains the following parts: a can known per se, which is much cheaper. For the application

einer derartig aufgebauten Meßvorrichtung ist es jedoch erforderlich, daß die am Ausgang des Fotomultiplikators auftretende Gleichspannung mit ausreichender Genauigkeit durch die in dem Hauptpatent angegebenene Mittel konstant gehalten wird. a measuring device constructed in this way, however, it is necessary that the at the output of the photomultiplier occurring DC voltage is kept constant with sufficient accuracy by the means indicated in the main patent.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein detaillierteres Schema der elektrischen Schaltung dargestellt ist.An example embodiment of the invention is shown below with reference to the drawing explained, in which a more detailed schematic of the electrical circuit is shown.

Der Ausgang des Fotomultiplikators 19 wird auf einen Verstärker 20 gegeben, dessen Verstärkung g = 1 ist und der aus einem Gleichstromverstärker besteht, der zwei Doppeltriodenstufen und eine Ausgangs-Kathodenverstärkerstufe enthält. Die Ausgangs-Kathodenverstärkerstufe ist gegen die Eingangsstufe vollständig gegengekoppelt und, genauer, auf das zweite Gitter der Doppeltriode gelegt, deren erstes Gitter das Signal der Fotozelle aufnimmt. Die Verstärkung des Verstärkers braucht nicht genau gleich Eins zu sein, da die beiden Komponenten, die Wechselstromkomponente und die Gleichstromkomponente, durch den ganzen Verstärker laufen und daher ihr Wertverhältnis gegenüber dem nicht verstärkten Signal nicht verändert wird.The output of the photomultiplier 19 is given to an amplifier 20, its gain g = 1 and which consists of a direct current amplifier, the two double triode stages and an output cathode amplifier stage contains. The output cathode amplifier stage is completely fed back to the input stage and, more precisely, placed on the second grid of the double triode, the first grid of which receives the signal from the photocell. the The gain of the amplifier need not be exactly equal to one, since the two components that make up AC component and the DC component, run through the whole amplifier and therefore their value ratio compared to the unamplified signal is not changed.

Das wirkliche Schaltbild des Verstärkers, der den Gleichstrom durchläßt, enthält die üblichen Mittel zur Rückstellung auf Null und zur Verhinderung von Schwingungen, die aus Gründen der einfacheren Darstellung in der Zeichnung weggelassen sind.The real circuit diagram of the amplifier which passes the direct current contains the usual means to reset to zero and to prevent vibrations for the sake of simpler Representation in the drawing are omitted.

Am Ausgang von dem Verstärker 20, der eine niedrige Impedanz aufweist, liegen drei Stromkreise: ein Wechselstromverstärker 21, ein Eingang des Servomechanismus, nämlich eine Filterkette 30, und ein Eingang der Steuerung der Registriereinrichtung, nämlich eine Filterkette 29. Der Verstärker 21 ist ein Verstärker mit Gegenkopplung, dessen Gegenkopplungsspannung von einer zusätzlichen Wicklung seines Ausgangstransformators 24 abgenommen wird. Diese Gegenkopplung dient insbesondere zur Verbesserung der. Stabilität der Verstärkung und zur Verbesserung der Linearität seines Ansprechens als Funktion der Eingangsspannung. Die Verstärkung kann bei Gegenkopplung z. B. größenordnungsmäßig 100 betragen. Das Ausgangssignal von 21 ist ein zusammengesetztes Signal, bei dem immer eine Komponente mit der Frequenz der Modulation von dem Modulator, z. B. von 50 Hz (man könnte vorteilhaft diese Frequenz auch erhöhen, insbesondere um die Messungen zu beschleunigen), vorherrscht, wobei auch ungerade Harmonische auftreten. Diesem nutzbaren Signal überlagert sich ein Signal, das auf dem Rauschpegel beruht, der häufig viel größer ist als das nutzbare Signal, und der Verstärker muß daher so ausgebildet sein, daß er in keinem Augenblick durch dieses Rauschen weder gesättigt noch blokkiert wird, damit das nutzbare Signal später richtig gleichgerichtet werden kann. Bei der Darstellung von 21 wurden zur Vereinfachung die zur Unterdrückung der Schwingung dienenden Kreise weggelassen.There are three circuits at the output from amplifier 20, which has a low impedance: an AC amplifier 21, an input of the servomechanism, namely a filter chain 30, and an input of the control of the registration device, namely a filter chain 29. The amplifier 21 is a Amplifier with negative feedback, its negative feedback voltage from an additional winding its output transformer 24 is removed. This negative feedback serves in particular to improve the. Stability of the gain and improve the linearity of its response as Function of the input voltage. The gain can with negative feedback z. B. on the order of magnitude 100. The output of 21 is a composite signal in which there is always one component at the frequency of modulation from the modulator, e.g. B. from 50 Hz (one could advantageous also increase this frequency, especially to speed up the measurements), prevails, whereby odd harmonics also occur. This usable signal is superimposed on a signal that is based on the Noise level, which is often much greater than the usable signal, and the amplifier must therefore be designed in such a way that it is neither saturated nor blocked by this noise at any moment so that the usable signal can later be properly rectified. When displaying 21, the circles used to suppress the vibration have been omitted for the sake of simplicity.

Das an der .Sekundärseite des Transformators 24 verfügbare Signal wird durch einen Vibrationssynchrongleichrichter 22 linear gleichgerichtet, wie dies bekannt ist, wobei man den Vorteil erhält, daß die Verhältnisse der Amplitude beiderseits und in der unmittelbaren Umgebung von Null erhalten bleiben. Die Störsignale werden abhängig von ihrer Phasenverschiebung geschwächt, da es sich um einen Synchrondetektor handelt. Bezüglich des Rauschpegels verhält sich die gesamte, aus dem Verstärker 21 und dem Gleichrichter bestehende Anordnung wie ein Selektivverstärker mit schmalem Durchlaßbereich doppelt so groß wie der der Filteranordnung 25, die sich an den Gleichrichter anschließt. Das Restrauschen enthält keine mittlere Gleichstromkomponente und stört daher nicht bei der Steuerung der Registriereinrichtung. Dem Filterkondensator 25, an dessen Klemmen die Spannung VgW abgenommenThe signal available on the secondary side of the transformer 24 is linearly rectified by a vibration synchronous rectifier 22, as is known, with the advantage that the ratios of the amplitude on both sides and in the immediate vicinity of zero are maintained. The interfering signals are weakened depending on their phase shift, since it is a synchronous detector. With regard to the noise level, the entire arrangement consisting of the amplifier 21 and the rectifier behaves like a selective amplifier with a narrow pass band twice as large as that of the filter arrangement 25, which is connected to the rectifier. The residual noise does not contain an average direct current component and therefore does not interfere with the control of the registration device. The filter capacitor 25, at the terminals of which the voltage VgW is taken

ίο wird, ist ein sehr großer Widerstand zugeordnet, damit das gleichgerichtete Signal ein Mittelwertsignal ist, wodurch die auf dem Rauschen im Signal beruhende Störung vermindert wird. Die von der Wechselstromkomponente und vom Rauschen der Fotozelle befreite Spannung V₀ wird über das Filter 29, das die gleiche Charakteristik wie das Filter 25 besitzt, an den Potentiometerwiderstand 32 der Registriereinrichtung 23 angelegt, und ein längs dieses Widerstandes einstellbarer Schleifkontakt 31ίο, a very large resistance is assigned so that the rectified signal is an average value signal, which reduces the disturbance due to the noise in the signal. The voltage V ₀ , freed from the alternating current component and the noise of the photocell, is applied to the potentiometer resistor 32 of the registration device 23 via the filter 29, which has the same characteristics as the filter 25, and a sliding contact 31 that can be adjusted along this resistor

ao fixiert die Spannung des Mittelpunktes der Sekundärwicklung des Transformators 24. Bei dieser Anordnung wird die gleichgerichtete Spannung VgW von dem Punkt an gezählt, der als Nullpunkt für die Bestimmung des Vorzeichens von VgW dient. Derao fixes the voltage of the center point of the secondary winding of the transformer 24. In this arrangement, the rectified voltage VgW is counted from the point which serves as the zero point for determining the sign of VgW . the

as restliche Aufbau ist üblich, die Spannung VgW wird in dem Differentialverstärker 26 mit der Spannung V_n verglichen oder, genauer, mit demjenigen Bruchteil der Spannung V₀, der am Schleifkontakt 28 vom Potentiometerwiderstand 32 abgenommen wird, sodann wird die Differenz verstärkt und auf den Motor 27 gegeben.The rest of the structure is usual, the voltage VgW is compared in the differential amplifier 26 with the voltage V _n or, more precisely, with that fraction of the voltage V ₀ , which is taken at the sliding contact 28 by the potentiometer resistor 32, then the difference is amplified and on the Motor 27 given.

Damit dieser Registrier-Servomechanismus gut arbeitet, kann man z. B. die Spannung V₀ fast konstant halten. Hierzu steuert man durch die Spannung V₀₁ die im Filter 30 gefiltert worden ist, beispielsweise einen Servomechanismus 33, der je nach Wunsch der Bedienungsperson die öffnung der Spalte der Monochromatoranordnung vermittels des Motors 34 einstellt, oder man steuert die Verstärkung des Fotomultiplikators 19 durch Einstellung der Hochspannung 35 über den Motor 36. Diese beiden Mittel stehen vorzugsweise der Bedienungsperson zur freien Wahl zur Verfügung.In order for this registration servomechanism to work well, e.g. B. keep the voltage V ₀ almost constant. For this purpose, the voltage V _01, which has been filtered in the filter 30, is used to control, for example a servomechanism 33, which, depending on the operator's request, adjusts the opening of the column of the monochromator arrangement by means of the motor 34, or the amplification of the photomultiplier 19 is controlled by adjusting the High voltage 35 via the motor 36. These two means are preferably freely available to the operator.

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the circular Dichroism of optically active substances, according to patent 1209 772, characterized in that one of the ends of the potentiometer resistor (32) of the ratio registration device (23) is connected to ground that the output of the DC isolating amplifier (20) taken DC voltage via a filter chain (29) to the other end of the potentiometer resistor (32) is applied and that the center tap of the secondary winding of the transformer (24), which feeds the rectifier (22), is connected to an adjustable rotor (31) whose position can be set as desired on the potentiometer resistor (32).

2. Device for measuring the circular dichroism of optically active substances, according to patent 1209 772, characterized in that one of the ends of the potentiometer resistor (32) of the registration device (23) is connected to ground that at the other end a constant reference voltage is applied to the potentiometer resistor (32) and that

the center tap of the secondary winding de
torrtiätors (24), which feeds the rectifier (22), is connected to an adjustable rotor (31) whose position on the potentiometer resistor (32) can be set as desired.

1 sheet of drawings