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1. 引言旋光仪是测定物质旋光度的仪器通过旋光度的测定，可以分析确定物质的浓度、含量及纯度等，广泛地应用于制糖、制药、石油、食品、化工等工业部门及有关高等院校和科研单位我厂系国内生产旋光仪的专业厂家，生产WXG-4圆盘旋光仪、WZG-1光学旋光仪、WZG-2光学糖度旋光仪、WZZ-1自动旋光仪、WZZ-2B自动旋光仪、WZZ-T投影式自动旋光仪WZZ-2S数字式自动旋光仪、WZZ-2SS数字式自动旋光糖量仪是我厂最新的更新换代产品1.1 基本应用原理众所周知,可见光是一种波长为380nm~780nm的电磁波，由于发光体发光的统计性质，电磁波的电矢量的振动方向可以取垂直于光传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）可以使振动方向固定在垂直于光波传播方向的某一方位上，形成所谓平面偏振光，平面偏振光通过某种物质时，偏振光的振动方向会转过一个角度，这种物质叫做旋光物质，偏振光所转过的角度叫旋光度如果平面偏振光通过某种纯的旋光物质，旋光度的大小与下述三个因素有关：a)平面偏振光的波长λ，波长不同旋光度不一样b)旋光物质的温度t，不同的温度旋光度不一样c)旋光物质的种类，不同的旋光物质有不同的旋光度。

用一个叫做比旋度[α]tλ的量来表示某种物质的旋光能力[α]tλ的表示单位长度的某种旋光物质，温度为t℃时，对波长为λ的平面偏振光的旋光度旋光度与平面偏振光所经过的旋光物质的长度L有关，这样在温度为t℃时，长度为L，具有比旋度为[α]tλ的旋光物质对波长为λ的平面偏振光的旋光度αtλ由下式表示：αtλ=[α]tλ·L （1）如果旋光物质溶于某种没有旋光性的溶剂中，浓度为C，则下式成立：αtλ=[α]tλ·L·C （2）注意：（1）（2）式中，式中[α]tλ与L的长度单位必须一致若波长一定在某一标准温度下例如20℃，事先已知测试物质的比旋度[α]tλ，测试溶液的长度一定，此时若用旋光仪测出旋光度αtλ，则可由（2）式计算出溶液中旋光物质的浓度CC=αtλ/[α]tλ·L （3）倘若溶质中除含有旋光物质外还含有非旋光物质,则可由配制溶液时的浓度和由(3)式求得的旋光物质的浓度C，算得旋光物质的含量或纯度1.2 温度校正大多数工业部门对于所须测试的旋光物质，只给出在某一标准温度（例如20℃）时的比旋度值[α]20℃λ及其容限，但在测试时，由于条件所限，测试温度可能不是20℃而是t℃,此时不能直接应用（3）式，通常在一定的温度范围内，旋光度随测试温度变化而变化，并且具有良好的线性关系。

即在t℃时旋光度αtλ在20℃旋光度[α]20℃λ和旋光温度系数K有如下关系：αtλ=[α]20℃λ·L·C〔1＋K（t-20℃）〕…………..(4)如果要获得准确的结果，又没有条件严格控制测试温度，进行此项温度校正是绝对必要的若温度系数K未知，可以在两个不同的温度t1℃和t2℃对同一样品进行测试，获得旋光度值αt1λ和αt2λ由（4）得αt1λ=[α]20℃λ·L·C〔1＋K（t1-20℃）〕αt2λ=[α]20℃λ·L·C〔1＋K（t2-20℃）〕αt1λ 〔1＋K（t1-20℃）〕即 = （5）αt2λ 〔1＋K（t2-20℃）〕由(5)很容易求得温度系数K1.3 波长校正旋光度与使用光波的有效波长的依赖关系是十分强烈的,尽管仪器中使用了光谱灯，但是由于不可避免的谱线背景及其他原因，有效波长还是会随所使用的光源的不同，或因使用时间太久而变化，并会引起明显的测数误差，因此有必要校正有效波长校正使用的工具是石英校正管，标有在589.44nm波长时，该校正管的旋光度值α20℃589.44，若在温度为t℃时，仪器测得该石英校正管的测数α20℃589.44为αt℃589.44=[α]20℃589.44〔1＋0.000144（t-20℃）〕 (6)则说明仪器光源的有效波长与589.44nm一致。

若不一致则须调整在仪器中的校正有效波长的装置（见5.3测数校正）以使测数与（6）式所得的一致，或在允许范围内为了提高有效波长的校正精度，希望取旋光度大一些的石英校正管作为校正工具 关于钠灯波长589.44nm与汞灯波长546.1nm之间，石英校正管的旋光度与糖度之间相互转换（见8附录）2．仪器的主要技术规格原理：基于光学零位原理的自动数字显示旋光仪调制器：法拉弟磁光调制器光源：钠光灯＋滤色片，波长589.44nm可测样品最低透过率：1％测量范围：±45°（旋光度） ±120°Z（糖度）最小读数：0.001°（旋光度） 0.01°Z（糖度）准确度：±（0.01°+测量值×0.05﹪） （旋光度） ±（0.03°+测量值×0.05﹪）°Z（糖度）重复性（标准偏差σ）：样品透过率大于1﹪时≤0.002°（旋光度） 样品透过率大于1﹪时≤0.002°Z（糖度）试管：100mm 200mm电源：220V ± 10V 50Hz ±1 Hz外形尺寸：600mm×320mm×200mm净重：30kg3．仪器的工作原理与结构3.1 光学零位原理若使自然光依次经过起偏器和检偏器，以起偏器和检偏器的通光方向正交交时作为零位，检偏器偏离正交位置的角度α与入射检偏器的光强I之间的关系按马吕斯定律为I=KφS2α如图1曲线A所示 法拉弟线圈两端加以频率为f的正弦交变电压u=Usin2лft时，按照法拉弟磁光效应，通过的平面偏振光振动平面将迭加一个附加转动： α1=β·sin2лft。

当在起偏器与检偏器之间有法拉弟线圈时出射检偏器光强信号如下：a)在正交位置时可得图1曲线B与B′光强信号为某一恒定的光强迭加一个频率为2f的交变光强b)向右偏离正交位置时可得图1曲线C与C′光强信号为某一恒定的光强迭加一个频率如f的交变光强，见曲线C′c)向左偏离正交位置时，可得图1曲线D与D′光强信号为某一恒定的光强，迭加一个频率为f的交变光强，见曲线D′，但交变光强的相位正好与向右偏离正交位置时的交变光强信号相位相反故鉴别光强信号中f分量的交变光强是否为零可精确判断起偏器与检偏器是否处于正交位置，鉴别f分量交变光强的相位，可判断检偏器是左还是右偏离正交位置3.2 结构与原理1— 钠灯 6—准直镜 11—光栏 16—功率放大 21-模数转换2— 聚光镜 7—试管 12—光电倍增管 17—非线性控制 22—数字显示3— 场镜 8—检偏器 13—自动高压 18—测速反馈 4— 起偏器 9—物镜 14—前置放大 19—伺服电机5—调制器 10—滤色片 15—选频放大 20—机械传动图2钠灯发出的波长为589.44nm的单色光依次通过聚光镜、小孔光阑、场镜、起偏器、法拉弟调制器、准直镜。

形成一束振动平面随法拉弟线圈中交变电压而变化的准直的平面偏振光，经过装有待测溶液的试管后射入检偏器，再经过接收物镜、滤色片、小孔光阑进入光电倍增管，光电倍增管将光强信号转变成电讯号，并经前置放大器放大若检偏器相对于起偏器偏离正交位置，则说明有具有频率为f的交变光强信号，相应地有频率f的电信号，此电信号经过选频放大，功率放大，驱动伺服电机通过机械传动带动检偏器转动，使检偏器向正交位置趋近直到检偏器到达正交位置，频率为f的电信号消失，伺服电机停转仪器一开始正常工作，检偏器即按照上述过程自动停在正交位置上，此时将计数器清零，定义为零位，若将装有旋光度为α的样品的试管放入试样室中时，检偏器相对于入射的平面偏振光又偏离了正交位置α角，于是检偏器按照前述过程再次转过α角获得新的正交位置模数转换器和计数电路将检偏器转过的α角转换成数字显示，于是就测得了待测样品的旋光度3.3 自动高压 自动高压是按照入射到光电倍增管的光强自动改变光电倍增管的高压，以适应测量透过率为1％的深色样品的需要4．仪器的使用方法操作步骤如下：1. 安放仪器本仪器应安放在正常的照明、室温和湿度条件下使用，防止在高温高湿的条件下使用，避免经常接触腐蚀性气体，否则将影响使用寿命，承放本仪器的基座或工作台应牢固稳定，并基本水平。

2. 接通电源将随机所附电源线一端插220V50Hz电源，(最好是稳压电源)，另一端插入仪器背后的电源插座3. 接通电源后，打开电源开关（见仪器左侧），等待5min使钠灯发光稳定4. 打开光源开关（见仪器左侧），此时钠灯在直流供电下点燃5. 准备试管6. 按“测量”键（见仪器正面），这时液晶屏应有数字显示注意：开机后“测量”键只需按一次，如果误按该键，则仪器停止测量，液晶屏无显示用户可再次按“测量”键，液晶重新显示，此时需重新校零若液晶屏已有数字显示，则不需按“测量”键7. 清零在已准备好的试管中注入蒸馏水或待测试样的溶剂放入仪器试样室的试样槽中，按下“清零”键（见仪器正面），使显示为零一般情况下本仪器如在不放试管时示数为零，放入无旋光度溶剂后（例如蒸馏水）测数也为零，但须注意倘若在测试光束的通路上有小汽泡或试管的护片上有油污，不洁物或将试管护片旋得过紧而引起附加旋光数，则将会影响空白测数，在有空白测数存在时必须仔细检查上述因素或者用装有溶剂的空白试管放入试样槽后再清零8. 测试 除去空白溶剂，注入待测样品（装有试样的试管，须注意7中所述几点）将试管放入试样室的试样槽中，仪器的伺服系统动作，液晶屏显示所测的旋光度值，此时指示灯“1” （见仪器正面）点亮。

注意：试管内腔应用少量被测试样冲洗3-5次9. 复测按“复测”键（见仪器正面）一次，指示灯“2”点亮，表示仪器显示第二次测量结果，再次按“复测”键，指示灯“3”点亮，表示仪器显示第三次测量结果按“shift/1 2 3”键（见仪器正面），可切换显示各次测量的旋光度值按“平均”键（见仪器正面），显示平均值，指示灯“AV”点亮10 温度校正测试前或测试后，测定试样溶液的温度，按1.2中所述将测得的结果进行温度校正计算11. 测深色样品当被测样品透过率接近1％时仪器的示数重复性将有所降低，此系正常现象12. RS232接口仪器可以用附给的连线同电脑联接（参数：波特率9600；数据位8位；停止位1位；字节总长18）13. 糖度测试 仪器开机后的默认状态为测量旋光度，指示灯“Z”不点亮如需测量糖度，可按“糖度/旋光度”键（见仪器正面），指示灯“Z”点亮注意：当样品室中有试管，按“糖度/旋光度”键，指示灯“Z”点亮，液晶屏显示“0.000”，必须重新放入试管，所示值才为该样品糖度14. 测定浓度或含量先将已知纯度的标准品或参考样品按一定比例稀释成若干只不同浓度的试样，分别测出其旋光度然后以横轴为浓度，纵轴为旋光度，绘成旋光曲线。

一般，旋光曲线均按算术插值法制成查对表形成测定时，先测出样品的旋光度，根据旋光度从旋光曲线上查出该样品的浓度或含量旋光曲线应用同一台仪器，同一支试管来做，测定时应予注意15. 测定比旋度纯度先按药典规定的浓度配制好溶液，依法测出旋光度，然后按下列公式计算比旋旋度： 　　式中为测得的旋光度（度）。