Все о рефрактометрах

Среди современных рефрактометров можно встретить как автоматические, так и ручные модели. Эти устройства способны работать с широким диапазоном образцов и обеспечивают высокую точность в своих измерениях. Благодаря простоте использования и высокой надежности, рефрактометры нашли применение в различных областях науки и промышленности, где они используются для контроля качества, анализа состава и свойств различных материалов и веществ.

Что такое рефрактометр

Рефрактометр — это устройство, предназначенное для измерения степени преломления света в различных веществах. Этот процесс анализа востребован в множестве отраслей промышленности и используется в научных исследованиях, а также в контроле качества. Например, рефрактометры, реагирующие на изменение преломления света, применяются для определения состава воды, ее чистоты и уровня примесей. На основании полученных данных можно принимать решения по отбраковке материала, а также устанавливать его безопасность и физико-химические характеристики.

  1. Угол падения и угол преломления света — это физические величины, которые взаимосвязаны друг с другом. Угол падения определяется в начале анализа, а угол преломления устанавливается после прохождения света через исследуемую жидкость.
  2. В процессе измерений используется база эталонных величин, которая содержит углы преломления для различных типов материалов.
  3. Специалист, зная углы отражения света, может точно определить состав жидкости, сверяя полученные результаты с базой эталонов.

Использование рефрактометра, вне зависимости от его типа, основано на перечисленных выше принципах. Основные различия устройств заключаются в точности измерений, функциональных возможностях и особенностях эксплуатации, которые могут варьироваться в зависимости от производителя.

Рефрактометр для ингибитора

На изображении представлен рефрактометр, специально разработанный для измерения ингибиторов.

Виды рефрактометров

Одним из первых рефрактометров для анализа воды является аппарат Аббе, который выполняет измерения с помощью призменных блоков и компенсирующих дисперсий, работая при длине волны 589,3 нм.

Современные рефрактометры прошли значительные модернизации и сейчас оснащены мощной электронной начинкой. Это значительно повысило их точность и скорость работы, а также расширило их область применения.

В зависимости от предназначения, производители предлагают несколько групп рефрактомеров:

  1. Промышленные рефрактометры. Это крупные приборы, используемые на производственных предприятиях. Они интегрированы в производственные линии и выполняют постоянный контроль качества продукции. Эти устройства отличаются высокой пропускной способностью и уровнем автоматизации.
  2. Лабораторные рефрактометры. Наиболее точные модели, предназначенные для выборочного анализа веществ в рамках научных экспериментов. Такие рефрактометры обычно устанавливаются в специализированные лаборатории и требуют строгого соблюдения условий работы.
  3. Портативные рефрактометры. Компактные ручные устройства, которые используются для выездных процедур. Ими можно измерять качество воды в естественных источниках, а также анализировать образцы в условиях техногенных или природных катастроф.

На одном предприятии могут использоваться различные типы рефрактометров. Например, на производственной линии могут находиться промышленные модели, в то время как в специальном исследовательском центре установлены лабораторные устройства. Промышленные рефрактометры обеспечивают непрерывный контроль качества готовой продукции, а лабораторные модели выполняют углубленный выборочный анализ.

Что такое рефрактометр и как он работает?

Каждое вещество обладает уникальной плотностью, которая может изменяться при растворении одного вещества в другом. Например, чистый мед имеет большую плотность, чем мед, разбавленный сиропом. В то же время, готовое вино легче по сравнению с не полностью перебродившей брагой, когда дрожжи еще не завершили процесс переработки сахара в спирт.

Статья по теме:  Уличный градусник на окно – как выбрать лучший. Обзор 13 вариантов. Чем отличается уличный термометр от комнатного.

Оптическим устройством, специализированным для определения плотности, является рефрактометр. Когда световой луч проходит через жидкость, его направление определяется изменением условий, что позволяет вычислить плотность вещества и его состав на основании угла преломления.

Конструкция и принцип работы рефрактометра

Рефрактометр измеряет плотность прозрачных жидкостей за счет эффекта преломления света. Устройство состоит из множества компонентов, а значительных изменений плотности вещества соответствуют изменения в скорости, с которой свет проходит через него, что приводит к увеличению угла, на который отклоняется свет от первоначального направления.

После этого световые лучи проходят через систему линз и попадают на шкалу прибора. На этой шкале отношение между двумя компонентами — освещенным и затемненным — даёт возможность определить коэффициент преломления, а, следовательно, и плотность вещества.

Для различных жидкостей результаты измерений могут быть выражены в разных единицах измерения.

  • Содержание алкоголя в браге определяется в градусах.
  • Концентрация сахарозы обозначается в градусах Brix (Брикс). Например, 25°Bx соответствует 25 граммам сахара в 100 граммах раствора.
  • Шкала Baume (Боме) показывает плотность жидкости. Так, плотность дистиллированной воды при температуре 15°С составляет 0 Be°, а 15%-й раствор поваренной соли — 15 Be°.
  • Показатель Water позволяет определить влажность продукта.

Эти шкалы отличаются частотой делений, то есть расстоянием между отметками. Существуют таблицы, которые помогают переводить градусы в Bx, но гораздо удобнее приобрести специализированный рефрактометр — простые модели стоят в пределах 2000-4000 рублей.

Несмотря на схожесть в принципе действия, у разных моделей рефрактометров могут быть различия в конструкции и области применения.

  • Ключевым элементом является призма с высоким коэффициентом преломления, на которую наносится исследуемая жидкость.
  • Защитное стекло снаружи призмы служит для защиты от повреждений и помогает обеспечить равномерное распределение образца, что повышает точность измерений.
  • Калибровочный винт нужен для настройки оптической системы. Для предотвращения случайной регулировки винт имеет углубление, и его можно настроить только с помощью отвертки.
  • Система линз фокусирует свет на шкале. Линзы сделаны в основном синий цвет, чтобы четко обозначить границы между светлым и темным участками шкалы.
  • С учетом того, что при повышении температуры плотность большинства материалов снижается, для уменьшения погрешностей в конструкцию включена биметаллическая пластина, которая автоматически перемещает нулевую отметку с ростом температуры. Эта функция называется АТС — Automatic Temperature Compensation System. Настройка пластины происходит на заводе, и в дальнейшем донастройка не требуется.

Система ATC позволяет проводить измерения в диапазоне температур от 10°С до 30°С. Таким образом, рекомендуется выбирать рефрактометры с этой функцией. Если же такая возможность отсутствует, то измерения обязательно следует проводить при температуре 20°C, иначе возможны погрешности, которые придется корректировать по специальным таблицам.

Точность большинства приборов составляет 1-2,5% или 0,1-0,3 Brix. Хотя в большинстве случаев они аналогично устроены, каждый рефрактометр может иметь свою специфическую область применения.

Типы рефрактометров

Современные приборы для проведения рефрактометрии можно классифицировать на:

  • Промышленные
  • Лабораторные
  • Портативные (включая ручные и цифровые)
Статья по теме:  Рекомендации по эксплуатации и уходу за рефрактометром

Промышленные и лабораторные рефрактометры, как правило, достаточно большие и предназначены для стационарного использования. Эти устройства используются для исследования различных веществ и контроля технологических процессов на производственных предприятиях. Они характеризуются высокой точностью и комплексной конструкцией.

Портативные рефрактометры требуют меньших размеров и удобны для оперативных измерений в лабораторных, производственных или даже полевых условиях.

Цифровые рефрактометры обладают жидкокристаллическими экранами для отображения результатов измерений и обычно имеют множество дополнительных функций, таких как способность измерять коэффициенты преломления и плотности различных веществ, а также учитывать температуру и прочее.

Ручные рефрактометры представляют собой наиболее компактные и простые в использовании устройства. Эти приборы не имеют электронных компонентов и источников питания, что делает их удобными как для профессионального применения, так и для использования в домашних условиях. Из-за высокой точности, простоты в эксплуатации и доступной цены ручные рефрактометры пользуются большой популярностью.

Калибровка и подготовка рефрактометра к эксплуатации

Перед началом работы с рефрактометром его необходимо откалибровать. В некоторых моделях требуется специальная жидкость для этого процесса, но большинство моделей можно калибровать, используя дистиллированную воду.

Рассмотрим подробнее последний метод калибровки.

Если вы посмотрите в окуляр любого рефрактометра без калибровочной жидкости, его шкала будет окрашена лишь в синий цвет (см. рисунок 1).

Для калибровки на призму необходимо нанести 2-3 капли дистиллированной воды, что удобно делать с помощью пипетки. После защиты призмы стеклом жидкость должна равномерно распределяться по всей поверхности, не оставляя пузырьков и сухих участков.

Калибровка рефрактометра

По истечении 30 секунд, необходимого для того, чтобы образец адаптировался к температурным условиям окружающей среды, рефрактометр направляется на естественное дневное освещение (не следует использовать флюоресцентное освещение). В окуляре при этом должно отображаться разделение цветов: синий и белый (см. рисунок 2).

Цель калибровки — добиться совпадения границ этих двух участков, находящейся на отметке 0.0 (рис. 3) с помощью настройки калибровочного винта.

По завершении калибровки призму следует аккуратно протереть мягкой тканью.

Области применения рефрактометров

Рефрактометры находят широкое применение в самых различных областях. Они служат для анализа химических и физических свойств веществ, определения концентраций отдельных компонентов в растворах и смесях, а также для оценки качества продукции. Основные области применения включают:

  • Пищевая промышленность: измерение влажности, содержания сахара, белков, сухого остатка и жиров в разных видах сырья и готовых продуктах, таких как соусы, джемы, детские пюре, мед, молочные изделия и сиропы.
  • Производство алкогольных напитков: проверка содержания сахара и крепости вин, пива, спирта, а также ликероводочных изделий.
  • Химическая промышленность: определение долей таких компонент в растворах как кислоты, гликоли, соли металлов, щелочи и другие химические соединения; мониторинг процессов полимеризации пластиков и искусственных смол.
  • Фармацевтика: оценка качества медикаментов, проверка концентрации растворов, анализ содержащихся веществ.
  • Научные исследования: изучение различных свойств веществ, растворов, смесей.
  • Медицина: биохимический анализ крови (определение белка в сыворотке), клинический анализ мочи (измерение плотности).
  • Нефтегазовая промышленность: анализ состава и влажности масел и газов (например, метана), оценка качества топлива.
  • Машиностроение: контроль характеристик смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) для разнообразных транспортных средств — автомобилей, судов, специальной техники.
  • Пчеловодство: проверка уровня влаги в меде перед его продажей.
  • Контроль качества на различных типах производств: определение концентрации крахмала в клеевых составах, бумажной продукции и канцелярских товарах.
Статья по теме:  Как пользоваться гигрометром психрометрическим

Рефрактометры могут быть полезны не только в профессиональных сферах, но и в быту. Их используют для самогоноварения, контроля характеристик охлаждающих жидкостей в автомобилях и компромиссного анализа некоторых продуктов питания.

Конструкция рефрактометра

Конструкция рефрактометра включает несколько основных компонентов:

  • Призма: обычно изготавливается из прозрачного материала, такого как стекло или пластик, и служит для преломления световых лучей при их входе в прибор. Она имеет две поверхности, что создает необходимый угол для работы устройства.
  • Капля исследуемого вещества: эта жидкость помещается на призму для последующего измерения ее показателя преломления.
  • Система линз: используется для фокусировки изображения света, проходящего через образец, на окуляре или фотодатчике.
  • Окуляр или фотоэлемент: служит для измерения интенсивности света, прошедшего через исследуемую жидкость.
  • Регулировочные винты: предназначены для изменения положения образца и фокусировки изображения на окуляре или сенсоре.
  • Источник света: освещает каплю исследуемой жидкости, позволяя четко увидеть изменения в преломлении света.
  • Отражатель: используется для направления света на исследуемый образец и для равномерного освещения.

Устройство рефрактометра

Применение рефрактометров

Рефрактометры находят применение в самых разных областях:

  • Пищевая промышленность: определение содержания сахара, жиров и белков в продуктах, контроль соответствия качества и идентичности товаров.
  • Фармацевтика: контроль за качеством и измерение концентрации активных компонентов в медикаментах, установка чистоты препаратов.
  • Химическая промышленность: определение концентрации и состава растворов, контроль качества сырья и готовой продукции.
  • Нефтегазовая отрасль: измерение плотности и содержания нефтепродуктов, обеспечение качественного контроля топлива и смазки.
  • Сельское хозяйство: определение содержания влаги и минералов в почвах, контроль характеристик удобрений и анализ кормов для животных.

  • Лаборатории: проверка качества образцов, а также проведение научных исследований и анализов, связанных с определением показателей преломления.
  • Экологический мониторинг: исследование водоемов на предмет загрязнения и оценка эффективности процессов очистки.
  • Косметическая индустрия: контроль качества косметических средств, таких как кремы, лосьоны, шампуни.
  • Ветеринарная практика: анализ качества молока и других продуктов животного происхождения.
  • Производство алкоголя: контроль степени дистилляции и определение крепости алкогольной продукции.

Кроме того, рефрактометры могут быть полезны в научной исследовательской деятельности, в учебных заведениях, а также в домашних условиях для контроля качества продуктов питания и напитков.

Оцените статью
РемСтройХолд
Добавить комментарий