Качество измерений зависит от правильной и тщательной калибровки прибора. Разница температур между окружающей средой и образцом влияет на точность измерений. Поэтому подождите около 30 секунд перед измерением, как описано выше.
Рефрактометр: устройство, назначение, сферы применения
Рефрактометры — это приборы, которые можно использовать для проверки параметров различных веществ путем измерения показателя преломления. Ручные рефрактометры оптимальны по точности, простоте и удобству использования.
Во многих отраслях промышленности знание показателя преломления света необходимо для исследовательской работы, для определения химических и физических параметров или для контроля качества конечной продукции. Для этого существует специальный оптический прибор — рефрактометр.
Название происходит от термина «преломление» (лат. «refractus»), который был введен в науку Ньютоном в начале 18 века.
Рефрактометр анализирует степень отклонения светового луча от прямой линии при переходе от одного вещества к другому. Отношение между углом падения луча и углом преломления на границе раздела двух сред называется показателем преломления.
Этот показатель увеличивается с ростом плотности вещества. Рефрактометр определяет относительный «вес» образца по сравнению с дистиллированной водой, который используется для калибровки прибора.
Конструкция ручного рефрактометра
Основным оптическим элементом рефрактометра, в который помещается исследуемое вещество, является главная призма. Он изготовлен из материала с высоким коэффициентом преломления, поэтому луч света, проходящий через него, отклоняется на большой угол. Через систему линз он попадает на весы, которые состоят из градуированного круга.
При различных углах преломления луч располагается выше или ниже по шкале, так что одна его часть светлая, а другая темная. Показатель преломления определяется положением границы раздела. Она напрямую зависит от состава и плотности исследуемого раствора.
Некоторые модели рефрактометров также чувствительны к температуре: внутри их корпуса находится биметаллическая пластина, соединенная с другими компонентами. При различных температурных условиях он сжимается или расширяется и мягко перемещает оптическую систему. Это компенсирует влияние температуры на показатель преломления.
Использование автоматической температурной компенсации (ATC) в рефрактометрах весьма желательно, поскольку в противном случае определяемые значения придется пересчитывать по специальным таблицам в зависимости от температуры окружающей среды.
Типы рефрактометров
Современные рефрактометры подразделяются на:
- Промышленные
- Лабораторные
- Портативные (ручные, цифровые)
Промышленные и лабораторные рефрактометры имеют довольно большие размеры и поэтому обычно устанавливаются в стационарном месте. Они используются для тестирования различных веществ и контроля промышленных процессов. Они характеризуются высокой точностью и сложностью.
Портативные рефрактометры используются для быстрых измерений в лаборатории, на производстве или в полевых условиях.
Цифровые приборы оснащены ЖК-дисплеями, на которых отображаются результаты измерений. Обычно они имеют множество дополнительных функций, таких как возможность измерения показателя преломления вместе с плотностью материала, использование различных единиц измерения, отображение температуры и т.д.
Ручные рефрактометры наиболее компактны и просты в использовании. Они не содержат электронных схем или батареек и могут использоваться как на работе, так и дома. Благодаря своей точности, удобству и низкой цене портативные приборы пользуются большой популярностью.
Сферы применения
- определение крепости или количества сахара в спиртных напитках или промежуточных продуктах их производства – самогоне, водке, браге, вине;
- изучение состава и структуры растворов в химической промышленности – выявление содержания солей, гликолей, щелочей, кислот и прочих компонентов;
- контроль качества масел и топлива (дизеля, бензина) в нефтеперерабатывающей промышленности, в машиностроении;
- проверка на кондитерских и пищевых производствах соответствия стандартам сладких и алкогольных напитков, соусов, сиропов, мёда, кисломолочных и молочных продуктов, глазурей, детских пюре, джемов;
- оценка доли крахмала в канцелярских клеях;
- проверка в фармацевтической отрасли чистоты активных веществ, качества медикаментозных препаратов и доли кислот в некоторых средствах;
- анализ биологических жидкостей в медицинской диагностике – определение плотности человеческой мочи, количества белка в крови;
- выявление концентраций различных растворов и добавок при изготовлении текстильных изделий.
Значения плотности определяются с помощью рефрактометра в промышленности, дома, в лабораториях, в отделах контроля качества производственных предприятий и в научно-исследовательских институтах.
Виды рефрактометров
Существуют различные типы рефрактометров:
- Промышленные. Это крупногабаритные измерительные приборы, которые используют на разных предприятиях и часто вводят в производственные линии для постоянного контроля параметров продукции. Устройства высокоточные, обычно их подключают к компьютерам для отслеживания свойств сред и их изменения при разных условиях.
- Лабораторные. Их размеры тоже немаленькие. Устройства монтируются на рабочих местах в лабораториях и выдают максимально точные результаты, которые очень важны для различных исследований. В конструкцию может входить дисплей для индикации получаемых значений.
- Ручные, то есть портативные (мобильные). Они компактные, подходят для применения в домашних и полевых условиях. Некоторые современные модели оснащаются экранами для вывода точных показателей, работают от батареек. Но многие рефрактометры аналоговые: результаты при внешнем хорошем освещении оцениваются по световому лучу на шкале через окуляр.
Портативные устройства делятся на три подтипа:
- Для сахара. Рефрактометром определяют содержание сахарозы и фруктозы в растворах, значения оценивают в градусах Брикс. Приборы подходят для домашнего виноделия, имеют диапазон от 0 °Bx до 40, и этого достаточно для изучения свойств большинства благородных напитков.
- Для спирта. С помощью рефрактометра можно определить долю спирта в растворах – самогоне, водке. Единица измерения шкалы – градусы либо % об.
- Универсальные. На рефрактометре определяют содержание спирта и сахара. Приборы этого вида имеют сразу две шкалы, могут использоваться для производства вина и крепких напитков.
Важно знать! Существует три типа портативных рефрактометров: Портативные рефрактометры можно разделить на три типа: Портативные рефрактометры, которые можно разделить на три типа. Примеси увеличивают погрешность. Например, если алкогольный напиток содержит много кислот, рефрактометр не может максимально точно определить содержание сахара. Кроме того, прибор не позволяет надежно измерить процентное содержание алкоголя в зрелых напитках, таких как коньяк и виски, или в продуктах с низким содержанием алкоголя, таких как пиво и вино.
Калибровка
Если рефрактометр определяет показатель преломления жидкости слишком часто или слишком редко, надежность измерения снижается. Прибор следует калибровать примерно раз в 1-2 месяца при регулярном использовании или по крайней мере после трех месяцев бездействия. Для получения более точных показаний рекомендуется выполнять процедуру перед каждым использованием или, по крайней мере, после каждого второго раза.
Рефрактометр калибруется с помощью специальной калибровочной жидкости, входящей в комплект. Если такой возможности нет, достаточно дистиллированной воды. Все процедуры должны проводиться при комнатной температуре, около 20 градусов Цельсия. Однако, если прибор оснащен системой автоматической температурной компенсации, это требование может не применяться.
- Откройте защитное стекло.
- С помощью пипетки на главную призму нанесите две-три капли калибровочной жидкости либо дистиллированной воды.
- Верните защитное стекло обратно.
- Дождитесь равномерного распределения жидкости по всей рабочей зоне. Сухих участков оставаться не должно.
- Выждите около 30 секунд, чтобы температуры жидкости и окружающей среды сравнялись.
- Расположите рефрактометр так, чтобы на него падал дневной или полноценный искусственный свет.
- Взгляните в окуляр. Если изображение размытое, настраивайте фокус устройства.
- Крутите калибровочный винт, чтобы граница между тенью и светом оказалась на отметке «0» шкалы.
- Уберите с призмы крышку. Протрите главную деталь и защитное стекло мягкой тряпкой (она должна быть в комплекте).
- Приступайте к измерениям.
