Рефрактометр это портативный оптико-механический прибор, без источников питания, с минимальным количеством пробы, за несколько секунд, измеряющий концентрацию растворенных в жидкости веществ при помощи светового луча.
Название устройства составное "рефракто" и "метр", что в первом приближении объясняет принцип работы рефрактометра, если вспомним про рефракцию или искривление света.
А если вспомнить не удается, подробно рассмотрим на картинках, и Вы поймете, что несмотря на строгое и звучное название, рефрактометр это оптический инструмент, с которым может работать даже школьник.
Но сначала несколько слов, где же востребован ручной рефрактометр, кто держит в арсенале стильный, надежный и портативный измерительный прибор, не нуждающийся в батарейках, и вообще в питании, а все, что ему нужно это свет.
Оптика с широким спектром применения, полезный и востребованный в течение всех 4-х сезонов года - ручной рефрактометр, в лаборатории, на пасеке, в саду, гараже, на складе, задействован на всех этапах, от производства до реализации готовой продукции.
Поясним на примере.
Предположим, нужно измерить содержание сахара во фруктовом соке. Все хотят лакомиться сладкими яблоками, сливами и грушами!
В зависимости от степени зрелости плода, концентрация сахарозы будет увеличиваться, а от этого зависит время сбора урожая, затраты на консервацию, и безусловно вкусовые предпочтения покупателей - а значит спрос, цена и конечный финансовый результат.
Садовод конечно может периодически съедать один фрукт для анализа, но полагаться на субъективность вкусовых рецепторов по меньшей мере несерьезно.
Лабораторные исследования никто не отменял.
Подготовьте специальную посуду, реактивы, пригласите квалифицированный персонал, закупите мебель, оборудование, подведите электричество и самое главное запаситесь временем.
Химические исследования явно не самый быстрый метод анализа.
К тому же обратим внимание еще на 3 фактора.
Есть альтернативный вариант значительно более быстрый и дешевый - , цена которого в несколько раз меньше средней месячной заработной платы.
Рефрактометр это легкий, компактный и скоростной измерительный прибор, позволяющий избежать ошибок, своевременно выявить опасные тренды, сберечь в бюджете компании или семьи финансовые ресурсы, заработать на продаже, сохранить в целостности промышленное оборудование и поддержать на высоком уровне деловую репутацию в бизнесе.
* Шкала Brix - общепризнанная в мире мера измерения концентрации содержания веществ, растворенных в жидкости (в процентном отношении)
Первое, что необходимо знать, рефрактометр это портативный оптический измерительный прибор.
Принцип работы рефрактометра основан на оригинальном методе использования явления преломления света для измерения концентрации раствора.
Образно говоря, принцип действия оптического измерительного прибора, базируется на синергии двух наук, квинтэссенции 4-х слов: "физика света+химия раствора".
Анализируемые растворы, состоят как минимум из двух компонентов - растворителя и растворенного вещества. По мере насыщения жидкости, плотность и оптическая проницаемость для световых лучей изменяются. Это первая "фишка".
Солнечный свет или поток искусственного освещения пронзают как окружающую нас воздушную среду, так и оптически прозрачные предметы, включая стекло и воду.
Луч последовательно переходит из одной среды в другую и на границе наблюдается практически важный физический эффект рефракции - искривление направления движения света. Это вторая "фишка", благодаря чему показания рефрактометра становятся реальностью.
На рисунке представлена линза - твердое вещество, но аналогичное явление наблюдается в жидкости и даже в атмосфере. Важно не агрегатное состояние, а оптическая плотность.
Чтобы понять принцип работы рефрактометра, достаточно запомнить, что в слое анализируемого раствора, происходят абсолютно такие те же процессы рефракции (отсюда и название - ручной рефрактометр). По-другому действительно не назовешь. Ну например, "преломляющий луч света" - слишком пафосно...
Тщательно обработанная линза - на рисунке темно-синего цвета, как безбрежное море, оптически однородна, а коэффициент преломления ее неизменный. Это гарантируется качеством изготовления заводом-производителем.
Если плотность защитного стекла и призмы остаются неизменными в течение всего срока службы, значит единственная среда, которая может изменить показания - это тончайшая пленка раствора между стеклом и призмой.
С ростом плотности капельки раствора, равномерно размещенной между линзой измерительного прибора и защитным стеклом, линия света движется вверх или вниз по шкале Brix - своеобразном дисплее и визуально наблюдается через монокулярный объектив.
Иными словами, рефрактометр это измерительный прибор, отклоняющий луч при увеличении (уменьшении) концентрации исследуемой жидкости. На этом базируется принцип работы рефрактометра.
Отметим важную функцию индивидуальной подстройки. Оптика ограничивается не только явлением рефракции. Рефрактометр ручной "учитывает" остроту зрения смотрящего - стоит лишь круговыми движениями окуляра настроить резкость и показания снова станут яркими и четкими.
До начала серийного производства, маркетологи согласуют номенклатуру рефрактометров на основе рыночных ожиданий и потребностей покупателей. Инженеры проектируют линейку измерительных приборов в зависимости от сферы применения - в первую очередь разрабатывают модели для каждой ниши в зависимости от предполагаемой концентрации анализируемых химических соединений.
Принцип работы рефрактометра остается неизменным, а вот верхняя граница меняется:
Исходя их технологического процесса, необходимо заранее определить максимальный верхний предел и рефрактометр купить, для которого степень насыщения раствора и оптическая плотность исследуемой среды никогда не достигнут значений, когда луч отклонится за пределы шкалы и показания зашкалят.
Рефрактометр это уникальный измерительный прибор прямого действия. И пафоса здесь никакого нет. Всего 3 тезиса:
Принцип работы рефрактометра очень прост - измерить содержание растворенного вещества в растворе можно практически мгновенно - со скоростью света!
Вспомнить школьный курс физики и понять как работает рефрактометр, это важно, но чтобы выгодно использовать все возможности, и измерить концентрацию раствора с минимальной погрешностью, следует помнить!
В данной работе используется рефрактометр Аббе, действие которого основано на измерении предельного угла преломления. Оптическая схема рефрактометра приведена на рис. 4. Исследуемый раствор помещают между плоскостями двух призм - осветительной 3 и измерительной 4 , изготовленных из стекла с большим показателем преломления (n = 1.9 ). Большой показатель преломления измерительной призмы позволяет сохранять условиеn p < n ст для большого диапазона плотностей измеряемых жидкостей. Шкала прибора проградуирована до значения n p =1.7 .От источника 1 пучок света направляется конденсором 2 на входную грань осветительной призмы. Пройдя осветительную призму 3, свет падает на матовую гипотенузную грань АВ данной призмы, граничащую с тонким слоем исследуемой жидкости. Матовая поверхность имеет неровности, размеры которых составляют несколько длин волн. Свет рассеивается на этих неровностях по всей поверхности и, пройдя через тонкий слой раствора, падает на границу раздела “раствор-стекло” под всевозможными углами падения, т.е. угол падения изменяется в пределах от 0 0 до 90 0 .
На зеркальной гипотенузной граниCD измерительной призмы 4 свет преломляется (размеры неровностей на этой грани меньше длины волны). Вследствие того, чтоn p < n ст , угол преломления изменяется в пределах отнуля до γ пр . Под угламиγ > γ пр излучение не наблюдается. Таким образом, при угле преломления, равном γ пр , возникает граница свет – тень. Величина n p определяется из соотношения sin γ пр = n p / n ст , где величина n ст известна.
Ход лучей света при выходе его из измерительной призмы легко учитывается при градуировке прибора т. к. преломление света происходит на границе “стекло-воздух”, причем показатели преломления обеих сред известны. Угол преломления света на этой границе не влияет на точность измеренияn p .
Благодаря засветке всего слоя раствора граница света и тени наблюдается достаточно резко. Поэтому, настраивая прибор к работе, свет от осветителя нужно направить на призму так, чтобы он равномерно осветил всю поверхность грани АВ рассеивающей призмы. Для определения угла, под которым выходят лучи из измерительной призмы, используется зрительная труба, образованная объективом 6 и окуляром 9, свет в которую поступает через систему призм прямого зрения 5 . При этом используется то свойство зрительной трубы, что лучи, идущие к ней параллельно её оси, собираются в заднем фокусе, где помещена прозрачная пластинка 7 с нанесенным на ней перекрестием сетки. Перекрестие точно совпадает с фокусом.
Рис. 4. Ход лучей в рефрактометре при измерении показателя преломления методом скользящего луча.
Оптическая схема прибора: 1-источник света, 2-конденсор, 3-осветительная призма, 4-измерительная призма, 5-призма прямого зрения, 6-объектив зрительной трубы, 7-сетка с перекрестием, 8-шкала, 9-окуляр зрительной трубы, 10-поле зрения окуляра.
Призмы прямого зрения и зрительная труба жёстко связаны между собой и могут поворачиваться относительно измерительной призмы. Угол поворота измеряется по неподвижной шкале 8, расположенной в общей фокальной плоскости объектива и окуляра. Шкала проградуирована в значениях показателя преломления исследуемого раствора на основании формулы (6). Осуществляя поворот зрительной трубы, можно установить её ось параллельно лучам, преломившимся на граниCD под предельным углом γ пр . При этом в поле зрения окуляра будут наблюдаться светлая и тёмная области, граница между которыми будет совпадать с перекрестием. Светлая область образована лучами, преломлёнными на граниCD под углами, меньшими предельного, а тёмная область возникает из-за отсутствия лучей, идущих под углами, большими предельного. Положение границы света и тени, образованной лучами, преломлёнными под предельным углом, укажет на шкале 8 искомую величину показателя преломления раствора.
Источник света 1 не является монохроматическим. Поэтому вследствие дисперсии как исследуемого вещества, так и материала измерительной призмы, (зависимости их показателей преломления от длины волны света), граница света и тени, наблюдаемая в зрительную трубу, оказывается размытой и окрашенной. Для устранения этого эффекта используются призмы прямого зрения 5 , образующие дисперсионный компенсатор. Призмы рассчитаны так, чтобы лучи с длиной волны λ D = 589,3 нм (среднее значение длины волны натрия) не отклонялись при прохождении через них. При повороте одной призмы относительно другой их суммарная дисперсия изменяется, что позволяет скомпенсировать различие в углах выхода лучей с различными длинами волн из измерительной призмы и направить их в зрительную трубу параллельно лучам с длиной волны λ D . Граница света и тени при этом получается резкой, неокрашенной и даёт значение показателя преломления исследуемого раствора n D на длине волны λ D .
Рефрактометрия - это аналитический способ, в основе которого лежит явление светового преломления при переходе лучей из одной среды в другую, которое объясняется изменением скорости светового распределения в разной среде.
Сегодня этот метод анализа широко применяется во многих областях: часто используется рефрактометрия в в фармацевтическом и пищевом анализе, а также в изучении глаз.
Рефрактометрия в офтальмологии это один из объективных методов исследования преломляющей способности глаза - рефракции, которое проводится при помощи специализированного оборудования - глазного рефрактометра. Метод рефрактометрии используется для выявления таких глазных заболеваний, как:
Обратите внимание! "Прежде, чем начнете читать статью, узнайте, о том, как Альбина Гурьева смогла победить пробемы со зрением воспользовавшись...
Данный метод исследования позволяет врачам максимально быстро получить точные данные о здоровье глаз пациента. Проведение процедуры возможно в любом возрасте: и у детей и у взрослых - в этом определенное преимущество метода.
Как уже упоминалось, рефрактометрия проводится на специализированном офтальмологическом оборудовании - рефрактометрах, которые бывают нескольких типов:
Состоит из следующих деталей:
Сама процедура происходит следующим образом: в оптическую систему вводится тестовый символ, которым являются три вертикальные и две горизонтальные полосы. Световой луч от устройства направляется в обследуемый глаз пациента и проецирует на сетчатку картинку тестовых символов, относимые оптической системой глаз на фокальную плоскость рефрактометра. Исходным положением оптики устройства является измерительная шкала с нулевыми показателями, которые сопрягаются с дальними точками чистого зрения эмметропического глаза. Врач видит тестовый символ через окуляр прибора.
При нормальной рефракции глаза, две части полукартинки вертикальных и горизонтальных полос сливаются, а вот в случае с и наоборот - расходятся. Горизонтальное смещение полос и по вертикальной оси свидетельствует об .
Поворачивая прибор по горизонтали, офтальмолог минимизирует расхождение полос посредством установки аппарата в один из главных меридианов. Таким образом измеряется рефракция в конкретном меридиане. Врач, вращая специальное кольцо, расположенное около окуляра устройства, добивается слияния полос, а шкала рефрактометрического устройства обозначает разновидность и размеры рефракционных способностей глазного аппарата. Предел измерения у данного вида оборудования от -20,0 до +20,0 дптр., а вот точность - до 0,25 диоптрий.
Наиболее часто сегодня используются автоматические компьютерные рефрактометры. Сущность их работы также основана на испускании микроскопических пучков инфракрасных лучей, которые пересекают зрачок и преломляющую среду, отображаются от глазного дна и идут в обратном направлении. Сенсор устройства зачитывает полученные сведения, а специальное приложение анализирует исходные и заново полученные данные, посредством которых рассчитывается клиническая рефракция глаз. Все полученные результаты мгновенно передаются на монитор и распечатываются.
Процедура измерения рефракции происходит следующим образом:
В готовой распечатке содержится вся информация о состоянии рефракции наших глаз, об их здоровье. И естественно, результаты у любого пациента вызывают немалый интерес. Однако, далеко не каждый может свободно прочитать рефрактограмму. Как же происходит расшифровка показателей?
Готовая распечатка состоит из трех колонок:
Показатели рефрактометрии меняются в течение всей жизни. Например, у новорожденного ребенка чаще всего обнаруживается дальнозоркость, но к 20 годамэта аномалия остается всего лишь у трети. Около 40% молодых людей имеют нормальную рефракцию, в то время как остальные страдают от миопии. А с возрастом рефракция ухудшается, что вызвано возрастными изменениями хрусталика, в это время у пациентов начинает развиваться п . Поэтому крайне важно периодически проходить обследование, чтобы своевременно предотвратить развитие заболеваний глазного аппарата.
Для получения максимально точных результатов перед процедурой офтальмолог назначает курсовую атропинизацию, которую пациент проходит на протяжении трех дней. Заключается эта процедура в ежедневном закапывании раствора атропина два раза: утром и вечером. Концентрация препарата устанавливается в соответствии с возрастной группой обследуемого, но может быть изменена вследствие индивидуальных факторов.
Строго запрещается начинать использовать капли самостоятельно, поскольку это может привести не только к ложным показателям, но и ухудшить здоровье глаз. Еще одним важным фактором успешности процедуры является отказ от алкоголя за несколько дней до проведения рефрактометрии.
В случае появления аллергической реакции на атропин необходимо срочно уведомить лечащего офтальмолога и прекратить закапывание препарата.
На производстве и в химико-аналитических лабораториях часто есть необходимость определить концентрацию жидкой или твердой смеси. Для этой цели применяются различны методы, способы и, соответственно, специальное оборудование. Один из самых распространенных методов – измерение рефракции (анализ преломления световых лучей). А выполняется он при помощи оптических приборов, которые называются рефрактометрами.
Рефрактометры – приборы, определяющие коэффициент преломления света в анализируемой среде. В основе измерений лежит физическое явление, которое заключается в отличающихся показателях угла преломления в разных средах.
В научных кругах известно, что даже самые малые изменения содержания веществ в растворах вызывают изменения в преломлении проходящего светового луча. Благодаря чему, концентрацию смесей можно анализировать с высокой точностью.
Принцип действия . Поскольку речь идет об оптическом приборе, то и принцип его действия основан на оптических процессах. Вещество помещается на главную призму, через них (призму и вещество) проходит луч света, преломляясь под определенным углом. После чего свет переходит на шкалу устройства, разделяя ее на светлую и темную части (ниже или выше на этой шкале он окажется, зависит от угла преломления). Граница света и тени позволяет однозначно определять необходимый коэффициент.
Применение рефрактометров – широчайшее. Они необходимы в самых разных сферах жизнедеятельности и производства:
– Пищепром. Для контроля качества напитков, в том числе и алкогольных (пиво, вино…), соков, сиропов, полуфабрикатов, консервов, молока, меда и т.д., а также для определения жира, белка, влажности;
– Медицина и фармацевтика. Для определения белка в сыворотке крови, плотности мочи, концентрации лекарств…;
– Нефтепереработка, СТО, доки (трактора, грузовики, легковые авто, суда). Для анализа сорта моторных топлив, охлаждающих, очищающих и моющих жидкостей.
С каждым днем увеличивается частота использования рефрактометров в домашних условиях. Уникальные функции данных приборов позволяют вычислять концентрацию сахара в напитках и сиропах собственного приготовления, анализировать состав домашних консервов и прочих продуктов.
Сегодня существует 3 основных типа устройств для измерения рефракции: ручные, портативные (лабораторные) и промышленные (стационарные).
Ручной тип – компактный, без электронных схем и элементов питания. Получил широкое применение частными лицами, благодаря удобству эксплуатации, точным показателям и низкой стоимости. Стационарные используются в лабораториях, а промышленные – непосредственно на фабриках и заводах.
Рефрактометры ручные РР-1, РР-2, РР-3 предназначены для экспрессного измерения массовой доли сахарозы в водных растворах. Данные рефрактометры могут использоваться также для определения массовой доли сухих веществ в растворах сахарозы и других растворах при условии проведения дополнительного градуировки шкалы.
Рефрактометр УРЛ-1
предназначен для непосредственного измерения показателя преломления жидких и твердых веществ, для определения концентрации растворов, и измерения средней дисперсии.
Область применения – химико-аналитические лаборатории научно-исследовательских институтов и производственных предприятий различных областей.
Работа рефрактометра основана на использовании оптического принципа полного внутреннего отражения или предельного преломления.
Лабораторный рефрактометр ИРФ-454 Б2М
используется для измерения показателя преломления nD и средней дисперсии неагрессивных жидкостей и твердых тел. Прибор имеет дополнительную шкалу “Brix”.
Рефрактометр может применяться:
– В фармацевтической промышленности;
– В медицинских учреждениях;
– В пищевой промышленности;
– При обслуживании автомобилей, тракторов;
– При обслуживании авиационной техники.
Рефрактометр РПЛ-4
предназначен для измерения показателей преломления жидких и твердых веществ (кристаллы, прозрачные стекла, полимеры) и массовой доли сахарозы в химически чистых растворах сахарозы в воде. Рефрактометр РПЛ-4 может использоваться также для количественного анализа различных растворов и смесей и для определения массовой доли сухих веществ в растворах, содержащих сахарозу.
Рефрактометр применяется для контроля качества пищевых продуктов, а также для контроля технологических процессов на предприятиях пищевой, фармацевтической, перерабатывающей, химической и других отраслей промышленности. Работа рефрактометра основана на использовании оптического принципа предельного преломления или полного внутреннего отражения.
Купить рефрактометры оптом и в розницу по доступной цене можно на сайте компании Система Оптимум. Каталог рефрактометров нашего предприятия состоит из многих позиций разных типов и специфики применения. В наличии профессиональные модели для всех отраслей промышленности, а также для использования в домашних условиях.
Цена рефрактометров вас приятно удивит, ведь для каждого прибора она пребывает в приемлемых пределах и полностью соответствует его качеству.
Чтобы сделать правильный выбор модели, можно ознакомиться с описаниями товара на сайте или связаться с контактными лицами для уточнения необходимой информации. Обращайтесь! Все детали – по контактному номеру.
Что такое рефрактометр?
Рефрактометр - оптический прибор, измеряющий показатель преломления света в среде. Рефрактометрия, выполняющаяся с помощью рефрактометров, является одним из распространённых методов идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ.
Работа рефрактометра основана на измерении показателей преломления света в различных средах. Если плотность субстанций возрастает, ее индекс рефракции вырастает пропорционально (например, когда сахар растворяют в воде). Рефрактометр считывает относительный "вес" образца по сравнению с дистиллированной водой.
Направьте рефрактометр в направлении естественного дневного освещения и посмотрите в окуляр. Вы увидете круглую область (поле) с центром внизу. (На рисунке 1 показана шкала без калибровочной или любой другой жидкости.) |
 |
Подкрутите калибровочный винт до тех пор, пока граница между верхней синей областью и нижней белой областью не встретятся точно в нулевой отметке. |
 |
 |
Рисунок 1
Этот рисунок иллюстрирует то, что вы можете видеть в окуляре без любого образца. Заметьте, что вся шкала окрашена синим. При просмотре убедитесь, что вы используете естественный дневной свет. Вы не должны снимать показания в присутствии флуоресцентного света. |
 |
Рисунок 2
Это то, что вы видите после того, как рефрактометр был откалиброван. Заметьте, что при правильной калибровке граница синей и белой шкалы должна находиться строго на нулевой отметке при использовании дистиллированной воды как образец. |
 |
Рисунок 3
В данном примере показана шкала при измерении сока винограда. Вы можете видеть, что прибор показывает 23 % Brix, наиболее подходящее время для изготовления вина! После окончания измерения убедитесь, что вы почистили и высушили рефрактометр. |
Обслуживание рефрактометра
Точное измерение зависит от осторожной и правильной калибровки. Напоминанием, что различие между окружающей температурой и температурой образца снижают точность показаний. Не забудьте подождать примерно 30 секунд перед снятием показаний.
Не погружайте инструмент в воду и не допускайте попадания воды вовнутрь.
Не измеряйте жесткие или коррозийные химикаты с этим инструментом, потому что они могут повредить покрытие призмы.
Чистите инструмент между каждым измерением, используя мягкую ткань.
Рефрактометр - оптический инструмент. Он требует осторожного обращения и хранения. При аккрутном использовании и правильном хранении этот инструмент обеспечит надежную работу в течение многих лет.
Температура воздуха при калибровке должна быть 20° C. Однако, много современных моделей выпускаются с ATC (автоматическая температурная компенсация), так что вы можете не волноваться относительно температуры воздуха при калибровке и относительно температуры образца.
Источники: www.grapestompers.com, www.patech.ru
