旋光儀

旋光儀

旋光儀是測定物質旋光度的儀器。通過對樣品旋光度的測量,可以分析確定物質的濃度、含量及純度等。廣泛套用於製藥、藥檢、製糖、食品、香料、味素以及化工、石油等工業生產,科研、教學部門,用於化驗分析或過程質量控制。

基本介紹

  • 中文名:旋光儀
  • 外文名:polarimeter 
  • 測量:物質旋光度
  • 套用領域:製藥、製糖等
  • 用途:確定物質的濃度、含量及純度等
  • 學科:物理,化學
工作原理,使用方法,儀器維護,影響因素,主要產品,

工作原理

圖一:1.光源2.毛玻璃3.聚光鏡4.濾色鏡5.起偏鏡6.半波片7.試管8.檢偏鏡 9.物、目鏡組10.調焦手輪11.讀數放大鏡12.度盤及游標13.度盤轉動手輪
從光源(1)射出的光線,通過聚光鏡(3)、濾色鏡(4)經起偏鏡(5)成為平面偏振光,在半波片(6)處產生三分視場。通過檢偏鏡(8)及物、目鏡組(9)可以觀察到如圖二所示的三種情況。轉動檢偏鏡,只有在零度時(旋光儀出廠前調整好)視場中三部分亮度一致(如圖二b)。
圖一圖一
圖二 a.大於(或小於)零度的視場b.零度視場c.小於(或大於)零度視場
當放進存有被測溶液的試管後由於溶液具有旋光性,使平面偏振光旋轉了一個角度,零度視場便發生了變化(如圖二a或c)。轉動檢偏鏡一定角度,能再次出現亮度一致的視場。這個轉角就是溶液的旋光度,它的數值可通過放大鏡(10)從度盤(11)上讀出。
圖二圖二
測得溶液的旋光度後,就可以求出物質的比旋度。根據比旋度的大小,就能確定該物質的純度和含量了。
為便於操作,旋光儀的光學系統以傾斜20°安裝在基座上。光源採用20瓦鈉光燈(波長λ=5893A°)。鈉光燈的限流器安裝在基座底部,毋需外接限流器。旋光儀的偏振器均為聚乙烯醇人造偏振片。三分視界是採用勞倫特石英板裝置(半波片)。轉動起偏鏡可調整三分視場的影蔭角(旋光儀出廠時調整在3°左右)。旋光儀採用雙游標讀數,以消除度盤偏心差。度盤分360格,每格1°,游標分20格,等於度盤19格,用游標直接讀數到0.05°(如圖四)。度盤和檢偏鏡固為一體,藉手輪(1)能作粗、細轉動。游標窗前方裝有兩塊4倍的放大鏡,供讀數時用。
圖三圖三
圖四圖四

使用方法

(1)將儀器電源插頭插入220V交流電源,並將接地腳可靠接地。
(2)打開電源開關,這時鈉光燈應啟亮,需經5min鈉光燈預熱,使之發光穩定。
(3)打開電源開關(若光源開關打開後,鈉光燈熄滅,則再將光源開關上下重複打開1到2次,使鈉光燈在直流下點亮,為正常)。
(4)打開測量開關,這時數碼管應有數字顯示。
(5)將裝有蒸餾水或其他空白溶劑的試管放入樣品室,蓋上箱蓋,待示數穩定後,按清零按鈕。試管中若有氣泡,應先讓氣泡浮在凸頸處。通光面兩端的霧狀水滴,套用軟布揩乾。試管螺帽不宜旋得過緊,以免產生應為,影響讀數。試管安放時應注意標記的位置和方向。
(6)取出試管,將待測樣品注入試管,按相同的位置和方向放入樣品室內,蓋好箱蓋。儀器數顯窗將顯示出該樣品的旋光度。
(7)逐次按下複測按鈕,重複讀幾次數,取平均值作為樣品的測定結果。
(8)如樣品超過測量範圍,儀器在±45處來回振盪。此時,取出試管,打開箱蓋按箱內回零按鈕,儀器即自動轉回零位。
(9)儀器使用完畢後,應依次關閉測量、光源、電源開關。
(10)鈉燈在直流供電系統出現故障不能使用時,儀器也可在鈉燈交流供電的情況下測試,但儀器的性能可能略有降低。
(11)當放入小角度樣品(小於0.5°)時,示數可能變化,這時只要按複測按鈕,就會出現新的數字。

儀器維護

(1)旋光儀應放在通風乾燥和溫度適宜的地方,以免受潮發霉。
(2)旋光儀連續使用時間不宜超過4小時。如果使用時間較長,中間應關熄10~15分鐘,待鈉光燈冷卻後再繼續使用,或用電風扇吹打,減少燈管受熱程度,以免亮度下降和壽命降低。
(3)試管用後要及時將溶液倒出,用蒸餾水洗滌乾淨,揩乾藏好。所有鏡片均不能用手直接揩擦,套用柔軟絨布揩擦。
(4)旋光儀停用時,應將塑膠套套上。裝箱時,應按固定位置放入箱內並壓緊之。

影響因素

(1)溶劑
旋光物質的旋光度主要取決於物質本身的結構。另外,還與光線透過物質的厚度,測量時所用光的波長和溫度有關。如果被測物質是溶液,影響因素還包括物質的濃度,溶劑也有一定的影響。因此旋光物質的旋光度,在不同的條件下,測定結果通常不一樣。
(2)溫度
溫度升高會使旋光管膨脹而長度加長,從而導致待測液體的密度降低。另外,溫度變化還會使待測物質分子間發生締合或離解,使旋光度發生改變。不同物質的溫度係數不同,一般在-(0.01~0.04)℃之間。為此在實驗測定時必須恆溫,旋光管上裝有恆溫夾套,與超級恆溫槽連線。
(3)濃度和旋光管長度
在一定的實驗條件下,常將旋光物質的旋光度與濃度視為成正比,因為將比旋光度作為常數。而旋光度和溶液濃度之間並不是嚴格地呈線性關係,因此嚴格講比旋光度並非常數,旋光度與旋光管的長度成正比。旋光管通常有10cm、20cm、22cm三種規格。經常使用的有10cm長度的。但對旋光能力較弱或者較稀的溶液,為提高準確度,降低讀數的相對誤差,需用20cm或22cm長度的旋光管。

主要產品

MC024-WXG-4圓盤旋光儀
基本原理
眾所周知,可見光是一種波長為380nm~780nm的電磁波,由於發光體發光的統計性質,電磁波的電矢量的振動方向可以取垂直於光傳播方向上的任意方位,通常叫做自然光。利用某些器件(例如偏振器)可以使振動方向固定在垂直於光波傳播方向的某一方位上,形成所謂平面偏振光,平面偏振光通過某種物質時,偏振光的振動方向會轉過一個角度,這種物質叫做旋光物質,偏振光所轉過的角度叫旋光度。如果平面偏振光通過某種純的旋光物質,旋光度的大小與下述三個因素有關:
a)平面偏振光的波長λ,波長不同旋光度不一樣。
b)旋光物質的溫度t,不同的溫度旋光度不一樣。
c)旋光物質的種類,不同的旋光物質有不同的旋光度。
用一個叫做比旋度[α]tλ的量來表示某種物質的旋光能力。
[α]tλ的表示單位長度的某種旋光物質,溫度為t℃時,對波長為λ的平面偏振光的旋光度。
旋光度與平面偏振光所經過的旋光物質的長度L有關,這樣在溫度為t℃時,長度為L,具有比旋光度為[α]tλ的旋光物質對波長為λ的平面偏振光的旋光度αtλ由下式表示:
αtλ=[α]tλ·L(1)
如果旋光物質溶於某種沒有旋光性的溶劑中,濃度為C,則下式成立:
αtλ=[α]tλ·L·C(2)
注意:(1)(2)式中,式中[α]tλ與L的長度單位必須一致。
若波長一定在某一標準溫度下例如20℃,事先已知測試物質的比旋度[α]tλ,測試溶液的長度一定,此時若用旋光儀測出旋光度αtλ,則可由(2)式計算出溶液中旋光物質的濃度C
C=αtλ/[α]tλ·L(3)
倘若溶質中除含有旋光物質外還含有非旋光物質,則可由配製溶液時的濃度和由(3)式求得的旋光物質的濃度C,算得旋光物質的含量或純度。
圓盤旋光儀系用來測定含有旋光性的有機物質,如糖溶液、松節油、樟腦等。通過旋度的測定,可以分析被測物質的濃度、含量及純度等。
具體用於:檢驗含糖量和測定食品調味品中澱粉含量
醫院臨床:測定尿中含糖量及蛋白質
製糖工業:檢驗生產過程中糖溶液濃定
藥物香料:測定藥物香料油這旋光度
高等院校;教學實驗
規格:
1、旋光度測量範圍:±180º
2、度盤格值:1º
3、度盤游標讀數值:0.05º
4、放大鏡放大倍數:4倍
5、單色光源:5893Aº(鈉光燈)
6、試管長度:100mm200mm
7、儀器使用電源
電源電壓:220V50HZ
工作電流:1.3A
放電功率:20W
穩定時間:約10min
8、儀器重量:8KG

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