Запрещается погружать прибор в воду или подвергать его воздействию влаги. Кроме того, необходимо избегать использования агрессивных, коррозионных веществ или химикатов, которые могут испортить призму.
Как правильно использовать рефрактометр?
Знание правильного использования рефрактометра имеет первостепенное значение для всевозможной работы с жидкостями. Только обладая всеми необходимыми знаниями, как применять рефрактометр и его модели для измерения концентрации различных растворов, можно избежать потенциальных ошибок. Дополнительно важно понимать принцип работы устройства и особенности его калибровки.
Каков принцип работы прибора?
Рефрактометр, также известный как интерферометр, является популярным оптическим прибором, который можно использовать как с источником питания, так и без него. Основная цель рефрактометра заключается в определении концентрации растворимых частиц в жидкостях. Исследуемая жидкость подвергается анализу путем направления на неё светового луча. Пробу размещают на призме — центральном элементе устройства.
Призма изготовлена из материалов с высоким показателем светопреломления, что эффективно усиливает точность измерений.
В дополнение к призме, устройство включает в себя:
- защитное стекло, которое устанавливается на шарнире;
- винт для калибровки, а также отвертку, которая используется для его регулировки;
- комплекс линз, обеспечивающих преломление светового потока;
- пластина, изготовленная из пары различных металлов;
- шкала, представляющая собой окружность, на которой могут быть нанесены несколько шкал — например, для определения влажности, концентрации сахара и плотности самой жидкости.
Когда образец, наносящийся на призму, соприкасается с её поверхностью, луч света отклоняется под определенным углом. Чем выше плотность исследуемого вещества, тем больше замедляется свет. Однако угол отклонения определяется не только плотностью, но и химическим составом раствора. Внутри устройства световой луч перемещается через серию оптических линз, прежде чем достичь измерительной шкалы. Способ, которым свет и тень разделяются внутри, позволяет точно определить оптическую плотность и коэффициент преломления.
Метод калибровки
Эта процедура должна выполняться каждый раз перед началом работы с прибором. Для калибровки в первую очередь рекомендуется использовать жидкость, входящую в комплект поставки. В случае её отсутствия можно применить дистиллированную воду, которая может быть как готовой к использованию, так и приготовленной самостоятельно. Первый шаг заключается в том, чтобы открыть крышку прибора.
Затем необходимо налить 2 или 3 капли выбранной жидкости на призму. После этого важно сделать следующее:
- закрыть защитное стекло, чтобы жидкость распределялась равномерно;
- подождать 30 секунд, чтобы жидкость адаптировалась к температуре окружающей среды;
- направить рефрактометр таким образом, чтобы он находился под солнечным светом;
- заглянуть в монокуляр;
- отрегулировать прибор с помощью калибровочного винта, достигая совпадения границы между белым и синим участками с нулевой отметкой;
- открыть защитное стекло;
- протереть призму и стекло мягкой тканью;
- закрыть прибор;
- рекомендуется калибровать устройство согласно приложенной инструкции или не реже одного раза в месяц.
Что представляет собой этот прибор?
Рефрактометр — это оптический прибор с возможностью работы как от источника питания, так и без него, который предназначен для измерения концентрации растворенных частиц в жидкой среде при помощи светового луча. Он активно используется в пчеловодстве для определения массовой доли влаги в мёде.
Согласно стандартам ГОСТ, содержание влаги в мёде должно находиться в диапазоне 18,5-21%. Это значение считается пределом качества меда. Эти параметры не выбраны произвольно, а базируются на характерных особенностях меда:
- При содержании влаги менее 18% мед приобретает слишком вязкую консистенцию, что может ограничить его удобство в использовании.
- При содержании влаги более 21% активируются дрожжевые микроорганизмы, присутствующие в мёде. Эти микроорганизмы перерабатывают сахар, что влияет на его сахаристость и запускает процессы брожения, что делает продукт непригодным для употребления.
Чтобы содержание влаги в мёде не превышало 21%, необходимо, чтобы соты, хотя бы на 2/3 часть запечатанные восковыми крышками, были извлечены из гнезда пчел во время откачки. Кроме того, желательно проверять содержание воды с помощью рефрактометра.
Визуальная оценка вязкости различных видов меда может быть ненадёжной, поэтому не всегда возможно точно определить содержание воды в них.
Устройство рефрактометра
Основными элементами рефрактометра являются:
- Призма. Это ключевое оптическое устройство в форме «предметного столика», на который наносится исследуемая проба. Она изготовлена из материалов с высоким коэффициентом преломления, что позволяет максимально точно передавать получаемые показатели.
- Защитное стекло на шарнире. Это гладкая поверхность, которая накрывает призму и равномерно прижимает исследуемый слой.
- Калибровочный винт. Он располагается на наклонном срезе и используется во время калибровки прибора. Специальная миниатюрная отвертка, входящая в комплект, помогает точно устанавливать положение разделительной линии на нужной отметке.
- Оптический линзовый комплекс. Находится внутри корпуса, в зоне наклонного среза. Линзы, окрашенные в синий цвет и обладающие однородной оптической структурой, отвечают за преломление света — как искусственного (от лампы), так и естественного (от солнца).
Изображение конструкции портативного рефрактометра показано на следующем рисунке:
Каково функционирование рефрактометра?
Принципы работы рефрактометра основываются на методе рефрактометрии, который позволяет анализировать исследуемые вещества на основе показателя преломления светового потока, падающего на них. На практике процесс осуществляется следующим образом:
- На поверхность призмы наносится мед, и затем он накрывается защитным стеклом, чтобы достигнуть равномерного слоя строго определенной толщины.
- Когда световой луч попадает на мед, он переносится из одной среды в другую, а на границе этих сред преломляется, отклоняясь от прямолинейного направления на определённый угол. Чем плотнее среда, тем медленней движется свет.
Значение угла преломления света напрямую зависит от состава раствора и его плотности (концентрации).
Области применения рефрактометров
Показатель преломления света востребован в различных исследованиях и используется для определения физических и химических свойств веществ, а также для контроля качества продукции. Поэтому рефрактометры находят свое применение в следующих сферах:
- В пищевой промышленности: для контроля крепости алкогольных напитков, расчета массовой доли растворимых веществ и концентрации сахара, измерения содержания жира и белков, а также определения уровня влажности мёда.
- В медицине: для определения уровня белка в сыворотке крови, плотности мочи и концентрации различных лекарственных средств.
- В химической промышленности: для измерения содержания кислот, солей, металлов и других веществ, а также для контроля степени полимеризации синтетических смол и пластмасс.
- В фармацевтической отрасли: для определения концентрации кислот и растворов лекарственных препаратов.
- В нефтегазовой промышленности: для оценки качества топлива, охлаждающих жидкостей для автомобилей, сельскохозяйственной техники и судов, а также для анализа состава воздуха и определения влажности метана.
Конструктивные особенности
Стандартный рефрактометр состоит из нескольких ключевых компонентов:
- Призма. Главный оптический элемент, на который наносится исследуемая жидкость. Выполнена из материалов с высоким коэффициентом преломления светового потока, что позволяет лучу проходить через неё с большим углом отклонения.
- Шкала. Градуированная окружность, через которую проходит луч, образуя две зоны: освещённую и затемнённую. Коэффициент преломления определяется в зависимости от положения границы между ними. Большинство моделей имеют несколько шкал, позволяющих измерять:
— Водяной спиртовой уровень, который варьируется в пределах от 12% до 27%;
— Шкала по Бриксу для определения содержания влаги в различных веществах;
— Шкала по Бриксу для изучения содержания сахара в мёде, значения которой колеблются между 58% и 90%;
— Шкала для измерения плотности жидкости в градусах Боме.
Как реализуется принцип работы рефрактометра?
Рефрактометр функционирует на основе полного внутреннего отражения. Луч света, проходящий от одного вещества к другому, изменяет направление и образует угол, величина которого зависит от состава и концентрации анализируемого раствора.
Связь между углом входа и углом преломления на границе двух сред служит показателем преломления и используется для определения оптической плотности анализируемого вещества.
Калибровка рефрактометров
Работа рефрактометра аналогична настройке телескопа, которым мы любили пользоваться в детстве. Сначала необходимо калибровать прибор с использованием дистиллированной воды:
| 1. | Поднять защитную пластину, капнуть 2-3 капли дистиллированной воды; |
| 2. | Осторожно закрыть защитную пластину, избегая образования пузырьков и сухих участков (жидкость должна распределиться ровно); |
| 3. | Подождать 30 секунд. Эта пауза необходима для акклиматизации жидкости к температуре окружающей среды; |
| 4. | Ориентировать рефрактометр призматической частью в направлении солнечного света и осмотреть окуляр; |
| 5. | Отрегулировать калибровочный винт, пока граница между синей и белой областями не совпадет с отметкой “0”. |
| 6. | Записать полученные результаты, открыть защитное стекло и протереть его с помощью салфетки, которая включена в комплект. |
Инструкция по эксплуатации рефрактометра для анализа напитков
Рефрактометр, предназначенный для измерения содержания сахара, предоставляет единственно верный способ оценки данного параметра (шкала для алкоголя вызывает искажения результатов). Определите уровень сахара до начала и после процесса брожения, а затем проведите расчеты с помощью специального калькулятора для алкогольных напитков.
Существует возможность использовать калькулятор плотности спирта на разных этапах, чтобы узнать эффективность работы рефрактометра в процессе брожения и сравнить показания вашего сусла на каждом этапе с результатом готового напитка.
Таким образом, рефрактометр является необходимым инструментом для дистилляторов. Для сравнения показаний и получения более значимых заключений о точности измерений рекомендуется использовать несколько образцов.
