Устройство рефрактометра
Свое название прибор получил от слова «рефракция» - «преломление» с латыни. Первым данный научный термин еще в XVIII столетии ввел в обиход Исаак Ньютон. Под рефракцией он понимал процесс преломления солнечных лучей в атмосфере, относя данное явление к категории атмосферно-оптических.
Проявление явления рефракции заключается в кажущемся смещении объектов или даже изменении их первоначальных форм. Рефрактометр обеспечивает возможность определения на основе величины преломления света в среде устанавливать ее химический состав и концентрацию различных веществ.
Область применения
Использовать возможности преломления света можно в различных отраслях научно-исследовательской деятельности. Методики рефракции обеспечивают изучение физико-химического состава веществ, установления качественных характеристик продуктов питания и так далее. В результате на сегодняшний день рефрактометры востребованы в таких направлениях как:
Пищевая промышленность. Для определения содержания спирта в алкоголе, определения содержания жиров, сахаров в различных продуктах, количество белка, влаги в составе меда и других продуктов.
Здравоохранение. Определение наличия и концентрации тех или иных веществ в анализах крови и мочи (белок, плотность), установление уровня концентрации лекарственных препаратов.
Химическая промышленность. Содержание концентрации солей, кислот, металлов в составе веществ, контроль полимеризации пластмасс, различных синтетических смол и других продуктов.
Нефтехимическая промышленность. Определение качественных характеристик топлива, машинных масел, охлаждающих жидкостей для различных типов силовых агрегатов, определение состава воздушной смеси.
Фармацевтика. Определение содержания и концентрации кислот, и других компонентов в составе лекарственных препаратов, выпускаемых в жидком виде.
Конструктивные особенности
Несмотря на возможные различия, в целом все рефрактометры обладают определенным набором составных элементов, среди которых: Призма. Основной оптический компонент прибора. Именно на нее наносится исследуемый образец, а сама она выполнена из материалов, обеспечивающих эффективность преломления света.
Шкала. Градуированная область круговой формы, разделяемая на две части (освещенная/ не освещенная). По расположению границы раздела зон происходит определение угла преломления. В большинстве рефрактометры имеют одновременно несколько шкал:
- water – шкала для измерения уровня влажности веществ (значения 12-27%);
- brix – шкала определения содержания сахара в меде (значения 58-90%);
- baume – шкала определения плотности жидкостей на основе градусов Боме.
Защитное стекло. Обеспечивает равномерное распределение исследуемого образца на рабочей поверхности за счет его плотного прижимания. Позволяет исключить неточность результатов, вызванную неравномерностью положения вещества.
Калибровочный винт. Необходим для проведения ручной (механической) калибровки прибора путем настраивания точности работы оптической системы рефрактометра. Инструмент для изменения положения винта идет в комплекте с изделием.
Система оптических линз. Набор однородных линз, установленных внутри прибора, и обеспечивающих преломление светового потока. Цвет стекол синий, обеспечивающий высокий уровень контрастности освещенной зоны и части шкалы, находящейся в тени.
Биметаллическая пластина. Используется с целью компенсации изменения преломления света с изменением температуры, позволяет повысить точность исследования, отказаться от отдельных корректировок во время каждого измерения.
Монокуляр. Смотровое отверстие, используемое специалистом в процессе работы для наблюдения за результатами исследования.
Принцип работы рефрактометра
В основе работы рассматриваемого прибора лежит преломление света в зависимости от состава вещества. Луч света после попадания на вещество преломляется на определенный угол, при этом угол отклонения имеет прямую связь с составом раствора и уровнем его концентрации.
На границе двух сред, где происходит изменение угла светового луча, формируется коэффициент преломления, являющийся соотношением между углами входа луча и углом преломления.
Типы рефрактометров
На сегодня все рефрактометры можно разделить на следующие категории:
- Лабораторные. Приборы для стационарного размещения в лабораториях, обладают высокой точностью при проведении исследований.
- Промышленные. Стационарные установки, обладающие высокой степенью автоматизации в процессе работы, призванные в реальном времени отслеживать качество образцов.
- Портативные. Компактные модели, позволяющие использовать их в любом месте, но при этом имеющие более скромные показатели точности.
Калибровка
Необходимая точность измерений может быть достигнута только при использовании откалиброванного прибора. Для этого применяется дистиллят, как среда, минимально преломляющая свет.
Процесс проведения калибровки предусматривает:
- на призму при помощи пипетки наносится несколько капель дистиллированной воды, сверху они накрываются стеклом для равномерного распределения по поверхности;
- после 30-секундной паузы прибор подставляется под свет, в окуляре в нижней части будет видна круглая область;
- далее вращением калибровочного винта производится соединение двух областей в точке с нулевым значением;
- положение фиксируется, призма мягкой тканью очищается от остатков воды, прибор полностью готов к применению.
Калибровка проводится периодически в случае частого использования прибора или перед применением рефрактометра в случаях, когда он применяется крайне редко.
Принципы использования
Поступающий на призму луч при прохождении вещества преломляется с образованием зон затемнения на шкале. По полученной границе определяется величина коэффициента преломления света.
Существует несколько базовых правил применения рефрактометров:
- для точности результата температура вещества и окружающей среды должна быть схожей;
- запрещается нанесение на призму коррозионных и иных агрессивных веществ;
- очистка прибора после работы проводится мягкой тканью, поставляемой в комплекте;
- для моделей без автоматического учета температур калибровку проводят при +20 градусах;
- хрупкость оптических систем требует аккуратности во время работы и транспортировки.
Компания UED реализует на российском рынке рефрактометры всех типов по доступной цене. Вся представленная в каталоге продукция сертифицирована и соответствует требованиям ГОСТ к оборудованию данного типа.