Принцип роботи рефрактометра

Такий портативний оптико-механічний прилад, як ручний рефрактометр, без джерел живлення, з мінімальною кількістю проби, за кілька секунд, вимірює концентрацію розчинених в рідині речовин за допомогою світлового променя.
Назва складена “рефракто” і “метр”, що в першому наближенні пояснює принцип роботи, якщо згадаємо про рефракцію або викривлення світла зі шкільного курсу фізики, причому цей пристрій, незважаючи на сувору і звучну назву, дуже простий у використанні і важливо, що безпечний, а значить з ним працювати зможе навіть школяр.
Але спочатку кілька слів, де ж затребувані ці пристрої, що не потребують батарейок, і взагалі живлення, а все, що їм потрібно це світло і крапелька продукту для експрес аналізу.

Рефрактометр це альтернатива складному лабораторному аналізу

Корисний і затребуваний протягом всіх 4-х сезонів року інструмент, задіяний в лабораторії, на пасіці, в саду, гаражі, на складі, на всіх етапах, від виробництва до реалізації готової продукції.
Пояснимо на прикладі.
Припустимо, потрібно виміряти вміст цукру у фруктовому соку. Всі хочуть ласувати солодкими яблуками, сливами і грушами! Залежно від ступеня зрілості плоду, концентрація сахарози буде збільшуватися, а від цього залежить час збору врожаю, витрати на консервацію, і безумовно смакові переваги покупців – а значить попит, ціна і кінцевий фінансовий результат.
Садовод звичайно може періодично з’їдати один фрукт для аналізу, але покладатися на суб’єктивність смакових рецепторів щонайменше несерйозно.
Лабораторні дослідження ніхто не відміняв.
Підготуйте спеціальний посуд, реактиви, запросіть кваліфікований персонал, купіть меблі, обладнання, підведіть електрику і найголовніше витратьте час.
До того ж звернемо увагу ще на 3 фактора.

• по-перше, на необхідність постійної закупівлі витратних матеріалів;
• по-друге, частина з використовуваних хімікатів небезпечні для здоров’я;
• по-третє, додайте зарплату, податки, рахунки за електрику, витрати на логістику – доставку зразків в лабораторію.

Хімічні дослідження явно не найшвидший метод аналізу.

Є альтернативний варіант значно швидший і дешевший – купити рефрактометр, ціна якого в кілька разів менше середньої місячної заробітної плати по Україні.
Це легкий, компактний і швидкісний вимірювач, що дозволяє уникнути помилок, своєчасно виявити небезпечні тренди, зберегти в бюджеті компанії або сім’ї фінансові ресурси, заробити на продажу, зберегти в цілісності промислове обладнання і підтримати на високому рівні ділову репутацію в бізнесі.

1. Показання при замірах концентрації гальмівної і охолоджуючих рідин (тосолов, антифризів) гарантує, що радіатор автомобіля не «розірве» в лютий мороз, а гальма врятують при різкому уповільненні.
2. Садівникові необхідно знати концентрацію цукру у фруктах і овочах і отримати свідчення за шкалою Brix *, а виноробу перевірити чи дозрів виноград – від цього залежить букет (аромат) вина, а виноробні компанії відчують себе впевнено на висококонкурентному ринку і зможуть гідно «тримати свою марку» в прямому сенсі.
3. Можна виміряти цукристість і вологість меду і не тільки забезпечити на зиму членів своєї сім’ї корисними, смачними і лікувальними солодощами, а й реалізувати надлишки, отримавши дзвінку монету в сімейний бюджет.

* Шкала Brix – загальновизнана в світі міра вимірювання концентрації вмісту речовин, розчинених в рідині (в процентному відношенні)

Принцип роботи

Спосіб базується на синергії двох наук, квінтесенції 4-х слів: “фізика світла + хімія розчину”.
Аналізовані розчини, складаються як мінімум з двох компонентів – розчинника і розчиненої речовини. У міру насичення рідини, щільність і оптична проникність для світлових променів змінюються.

Сонячне світло або потік штучного освітлення пронизують як навколишнє нас повітряне середовище, так і оптично прозорі предмети, включаючи скло і воду. Луч послідовно переходить з одного середовища в інше і на межі спостерігається практично важливий фізичний ефект рефракції – викривлення напрямку руху світла.
На малюнку представлена лінза – тверда речовина, але аналогічне явище спостерігається в рідини і навіть в атмосфері. Важливий не агрегатний стан, а оптична щільність.

В шарі аналізованого розчину, відбуваються абсолютно такі самі процеси рефракції.

Ретельно оброблена лінза рефрактометра – на малюнку темно-синього кольору, як безмежне море, оптично однорідна, а коефіцієнт заломлення її незмінний. Це гарантується якістю виготовлення заводом-виробником.
Якщо щільність захисного скла і призми залишаються незмінними протягом всього терміну служби, значить єдине середовище, яка може змінити свідчення – це найтонша плівка розчину між склом і призмою.

З ростом щільності крапельки розчину, рівномірно розміщеної між лінзою і захисним склом, лінія світла рухається вгору або вниз за шкалою Brix – своєрідному дисплеї і візуально спостерігається через монокулярний об’єктив. Іншими словами, промінь відхиляється при збільшенні (зменшенні) концентрації досліджуваної рідини.
Відзначимо важливу функцію індивідуального підстроювання – варто лише круговими рухами окуляра налаштувати різкість і показання знову стануть яскравими і чіткими.
До початку серійного виробництва, маркетологи узгодять номенклатуру рефрактометрів на основі ринкових очікувань і потреб покупців. Інженери проектують лінійку в залежності від сфери застосування – в першу чергу розробляють моделі для кожної ніші в залежності від передбачуваної концентрації аналізованих хімічних сполук. Якщо мова йде про розчини цукру, соках, компотах, консервації, джемах:

Виходячи з технологічного процесу, необхідно заздалегідь визначити максимальний верхню межу і рефрактометр купити, для якого ступінь насичення розчину і оптична щільність досліджуваного середовища ніколи не досягнуть значень, коли промінь відхилиться за межі шкали і свідчення зашкалять.

Як працює рефрактометр?

Рефрактометр – це прилад, за допомогою якого вимірюються показники заломлення світла в середовищі. Метод рефрактометрії має широке застосування в дослідженнях фізико-хімічних параметрів речовин, структурному і кількісному аналізі, а також в інших наукових галузях.

Рефрактометр: пристрій, призначення, сфери застосування

Конструкція ручного рефрактометра

Дія рефрактометрів грунтована на заломленні світла. У візуальному плані рефракція виглядає як явно помітне візуальне спотворення предметів. Рефракцію можна спостерігати на межах таких матеріалів : повітря і скло, повітря і рідина, скло і рідина.

За допомогою розрахунків і експериментів можна вичислити, яку саме кінцеву точку досягнуть промені світла залежно від того, який матеріал середовища і скільки переходів між середовищами.

Ручні рефрактометри складаються з таких конструкційних елементів:

• призма – підставка, на яку поміщаються декілька крапель рідини і від якої стартуватиме хід променів;
• захисне скло – матеріал, що покривають призму;
• лінзи – дві заломлюючі світло поверхні;
• калібрувальний гвинт – елемент для калібрування приладу;
• біметалічна пластина – деталь, яка стискається або розтягується при температурних перепадах;
• циліндр – прогумована чорна основа, за допомогою якої прилад утримується в одній руці;
• шкала – градуювання, за допомогою якого беруться свідчення;
• монокулярне збільшувальне скло – елемент, на якому закінчується хід променів.

Цей вимірювальний прилад служить своєрідною переносною лабораторією, за допомогою якої можна швидко і просто проводити аналіз речовин.

Типи рефрактометрів

У різноманітті сучасних приладів виділяють три основні типи рефрактометрів :

• промислові – стаціонарне устаткування для контролю технологічних процесів на виробництві;
• лабораторні – прилади, необхідні для лабораторних досліджень;
• портативні – моделі, які використовуються для оперативного контролю речовин в польових умовах, а також в лабораторіях і на виробництві.

Якщо говорити конкретно про портативні прилади, вони у свою чергу розділяються на ручні і цифрові. Другою з варіантів оснащений рідкокристалічним екраном, на якому відображають результати досліджень. Стосовно ручних приладів, вони найбільш компактні, не містять елементів живлення і електричних схем.

Калібрування і підготовка рефрактометра до використання

Перш ніж перейти до застосування рефрактометра, прилад обов’язково треба відкалібрувати. Ряд приладів калібрується за допомогою спеціальної рідини (наприклад, олії), інше устаткування – за допомогою дистильованої води.

Калібрування дистилятом виконується у декілька етапів:

1. Пластинку для освітлення денним світлом необхідно відкрити, крапнути на призму пару крапель, після чого закрити пластинку (вода повинна поширитися по поверхні рівно, без бульбашок і незаповнених місць).
2. Почекати приблизно півхвилини, щоб рідина змогла адаптуватися до температури довкілля.
3. Далі прилад треба направити у бік природного денного світла ипосмотреть в окуляр (ви повинні побачити кругле поле з центром внизу).
4. Калібрувальний гвинт необхідно таким чином підкручування викруткою, щоб межі нижньою білою і верхньою синій областей зустрілися на відмітці “0”.
5. Прилад можна вважати готовим для використання.

При підготовці до використання рефрактометр слід очистити м’якою тканиною, після чого крапнути на призму 2-3 краплі зразка. Далі пластинку для денного світла необхідно закрити. Важливо, щоб використовувалося саме природне, а не штучне світло.

Сфери застосування рефрактометра

Прилади користуються особливою популярністю в різних дослідженнях, оскільки мають ряд переваг :

• надійність – конструкція пристрою відрізняється граничною простотою, що не лише полегшує використання, але і зводить до мінімуму вірогідність поломки;
• швидкість роботи – провести різноманітні дослідження можна за лічені секунди, і ви відразу отримаєте результат;
• відсутність необхідності джерел живлення – для аналізів вам не потрібний доступ до електрики, тому працювати з рефрактометром можна в польових умовах;
• тривалий термін служби – пристрої від перевірених виробників зарекомендували себе з найпозитивнішого боку і працюватимуть не один рік.

Відмітно, що прилад дозволяє виміряти показники не лише в рідких, але і в досить густих речовинах.

Рефрактометри використовуються в найрізноманітніших сферах діяльності, починаючи від наукових досліджень і закінчуючи ремонтом автомобілів. В цілому сфери застосування приладів можна розділити на чотири основні категорії:

• харчова промисловість – прилад дозволяє контролювати якість вина, пива і інших алкогольних напоїв, визначати вологість меду, вимірювати долю сухих речовин, білків, жирів, концентрацію цукру в напоях, консервах і інших продуктах харчування;
• медицина – за допомогою рефрактометра проводяться лабораторні аналізи, зокрема, дослідження на визначення білку в сироватці крові, концентрації ліків, щільності субретинальной рідини ока і щільності сечі;
• фармацевтика – дослідження різноманітних ліків на предмет концентрації розчинів;
• обслуговування тракторів, судів і автомобілів – визначення сорту охолоджувальної рідини і моторного палива.

До того ж рефрактометри можуть знайти величезну кількість сфер застосування і в побуті. Наприклад, за допомогою приладу можна визначити точну солодкість продуктів.

Правила користування рефрактометром

Як уточнювалося вище, перед використанням устаткування обов’язково має бути відкаліброване. Якщо ви зацікавлені в тривалій і безперебійній роботі пристрою, зверніть увагу на декілька правил експлуатації :

• обережне поводження з водою – вода не повинна потрапляти всередину рефрактометра, також прилад заборонено занурювати у воду;
• заборона на використання агресивних хімікатів – жорсткі і корозійні речовини можуть спровокувати ушкодження призми;
• постійне очищення – перед кожним виміром прилад необхідно протирати;
• дбайливе зберігання і обережне поводження;
• дотримання температури калібрування – при калібруванні температура повинна складати 20 градусів, проте у багатьох сучасних моделях вже є автоматична температурна компенсація.

Ознайомитися з величезним асортиментом рефрактометрів і інших приладів для всіляких досліджень ви можете на сайті компанії “Аналит-прилад”. Є декілька аргументів на користь співпраці саме з нами: