Что такое рефрактометр?

Рефрактометр измеряет показатель преломления объекта, который может быть газом, жидкостью или прозрачным твердым телом, таким как стекло. Они достигают этого, пропуская свет через образец и измеряя преломление — величину, отражаемую светом.

Чаще рефрактометр измеряет водные растворы, обеспечивая определение концентрации. Примеры измерения концентрации водного раствора включают удельный вес мочи, охлаждающей жидкости для двигателей или станков, а также соленость воды в аквариумах или гидропонных системах.

Показатель преломления зависит от длины световой волны. Поэтому следует использовать известную эталонную длину волны. Обычно это обеспечивается фильтрацией дневного света или использованием узкополосного светодиода. Температура образца также влияет на его коэффициент преломления, следовательно, для достижения заданной точности для рефрактометра она должна быть в диапазоне определенных пределах. В более точных рефрактометрах употребляется замкнутый контроль температуры образца.

Рефрактометр устройство, принцип действия и сферы применения

Типы рефрактометров

Ручные аналоговые рефрактометры подносятся к источнику света, такому как солнце, так что свет устремляется через образец, призму и линзы на измерительную шкалу. Угол, под которым свет полностью отражается внутри, определяет положение линии тени на шкале, которую потом можно увидеть через окуляр.

Ручные цифровые рефрактометры работают практически так же, как и традиционные аналоговые рефрактометры, с теневой линией, указывающей угол, под которым происходит полное внутреннее отражение. Однако вместо того чтобы просто направлять рефрактометр к свету, обычно добавляется светодиодный источник света. Это может увеличить точность за счет более точного контроля длины волны. Окуляр и стеклянная шкала также заменены набором фотодиодов, что позволяет цифровым способом распознавать линию тени и в виде цифр отображать соответствующий результат измерения на экране.

Рефрактометр Abbe — это настольные приборы, разработанные для более точных измерений. Поэтому они обычно включают некоторый контроль температуры образца. Рефрактометры Abbe также имеют оптическую конструкцию, предназначенную для устранения ошибки Abbe, которая может быть вызвана разными углами обзора. Рефрактометры Abbe могут быть либо аналоговыми оптическими приборами, либо, как правило, сегодня цифровыми приборами.

Встроенные технологические рефрактометры непрерывно измеряют показатель преломления жидкости, когда она протекает через датчик.

Рефрактометры Brix калибруют для измерения содержания сахара в растворе с помощью шкалы, где 1 градус Brix соответствует 1 г сахарозы в 100 г раствора при 20 °С. Эта шкала широко используется в пищевой промышленности, а простые ручные рефрактометры Brix используются в домашних условиях.

Рефрактометры драгоценных камней используются для определения химического состава драгоценных камней. Поскольку некоторые драгоценные камни имеют коэффициент преломления, который зависит от поляризации света (двойное лучепреломление), рефрактометры драгоценных камней могут также включать поляризационные фильтры.

Сферы применения

Рефрактометры используются в различных областях применения: от определения чистоты и концентрации ингредиентов лекарства до измерения содержания сахара в продуктах питания или напитках и анализа нефти. С помощью этого прибора можно обнаружить также разбавление подсолнечного масла дешевыми маслами. Кроме того, рефрактометр является методом выбора для контроля качества рабочих жидкостей для машин и двигателей, раствора синтетической мочевины для очистки выбросов дизельных двигателей.

Области применения:

  • Фармацевтическая промышленность.
  • Химическая промышленность.
  • Нефтехимическая, автомобильная и авиационная промышленности, технология металлообработки и строительства.
  • Пищевая промышленность.
  • Производители духов, ароматов и эфирных масел.
  • Сахарная промышленность.
  • Изготовление напитков.
  • Заведения охраны здоровья и аптеки.
  • Испытательные лаборатории, институты, учебные заведения.

Принцип работы рефрактометра

Рефрактометр используется для определения концентрации вещества в данном растворе. Он работает по принципу преломления. Когда лучи света переходят из одной среды в другую, они преломляются либо к нормальной линии между двумя средами, либо от нее. Угол между нормальным лучом и падающим лучом называется углом падения. Угол между нормальным и преломленным лучом называется углом преломления.

Угол преломления связан со значением индекса, который называется показателем преломления. Каждое соединение имеет определенный показатель преломления. Угол преломления зависит от состава среды и температуры. Эта зависимость от состава делает рефрактометры такими полезными. С увеличением концентрации определенного соединения в растворе увеличивается и степень искривления света. Также важно определить температуру среды для тестирования, поскольку температура влияет на угол преломления.

В качестве примера преломляющий свет можно использовать для определения концентрации/солености хлорида натрия (NaCl) в растворе рассола. Для каждого процентного значения солености существует соответствующий угол преломления. Этот угол преломления преобразуется в проценты солености. Этот процент представляет собой концентрацию NaCl в растворе рассола. Чтобы облегчить преобразование, доступны рефрактометры со шкалами, откалиброванными для считывания желаемого значения, в этом случае процента солености.

Рефрактометр сферы применения

Как откалибровать рефрактометр?

  1. Перед использованием нужно откалибровать рефрактометр стандартным раствором. Поскольку на показания влияют изменения температуры, лучше калибровать по температуре среды для тестирования. Если это невозможно, можно использовать диаграммы коррекции. Некоторые рефрактометры имеют автоматическую коррекцию температуры (ATC), функцию, позволяющую прибору автоматически корректировать перепады температуры.
  2. Нанесите небольшое количество жидкости (обычно 2-5 капель) на призму и закрепите крышку. Это позволит равномерно распределить жидкость по призме.
  3. Наведите конец призмы рефрактометра на источник света и сфокусируйте окуляр, пока шкала не станет отчетливо видна.
  4. Отрегулируйте калибровочный винт так, чтобы рефрактометр показывал точные нули.