Войти
A рефрактометр - лабораторный или полевой прибор для измерения показателя преломления (рефрактометрия ). Показатель преломления рассчитывается по закону Снеллиуса, тогда как для смесей показатель преломления может быть рассчитан на основе состава материала с использованием нескольких правил смешивания, таких как Гладстона– Соотношение Дейла и Уравнение Лоренца – Лоренца.
Стандартные рефрактометры измеряют степень преломления света (как часть показатель преломления) прозрачных веществ в жидком или твердом состоянии; затем это используется для идентификации жидкого образца, анализа чистоты образца и определения количества или концентрации растворенных веществ в образце. Когда свет проходит через жидкость из воздуха, он замедляется и создает иллюзию «изгиба», степень «изгиба» будет зависеть от количества вещества, растворенного в жидкости. Например, количество сахара в стакане воды.
Есть четыре основных типа рефрактометров: традиционные портативные рефрактометры, цифровые портативные рефрактометры, лабораторные или рефрактометры Аббе (названные в честь изобретателя прибора и основанные на оригинальной конструкции Эрнста Аббе «критического угла») и поточные рефрактометры. Существует также рефрактометр Рэлея, используемый (обычно) для измерения показателей преломления газов.
В лабораторной медицине рефрактометр используется для измерения общего белка плазмы в образце крови и удельного веса мочи в образце мочи..
В диагностике наркотиков рефрактометр используется для измерения удельного веса мочи человека.
В геммологии рефрактометр для драгоценных камней является одним из основных элементов оборудования, используемого в геммологической лаборатории. Драгоценные камни - это прозрачные минералы, поэтому их можно исследовать оптическими методами. Показатель преломления - это постоянная материала, зависящая от химического состава вещества. Рефрактометр используется для идентификации материалов драгоценных камней путем измерения их показателя преломления, одного из основных свойств, используемых при определении типа драгоценного камня. Из-за зависимости показателя преломления от длины волны используемого света (т.е. дисперсия ), измерения обычно проводятся на длине волны линии натрия D-линии (Na D) ~ 589 нм. Он либо отфильтровывается от дневного света, либо генерируется монохроматическим светоизлучающим диодом (LED ). Некоторые камни, такие как рубины, сапфиры, турмалины и топазы, оптически анизотропны. Они демонстрируют двойное лучепреломление на основе плоскости поляризации света. Два разных показателя преломления классифицируются с использованием поляризационного фильтра . Рефрактометры Gemstone доступны как в классических оптических приборах, так и в виде электронных измерительных устройств с цифровым дисплеем.
В морском аквариуме рефрактометр используется для измерения солености и удельный вес воды.
В автомобильной промышленности рефрактометр используется для измерения концентрации охлаждающей жидкости.
В машиностроении рефрактометр используется для измерения количества концентрата охлаждающей жидкости, который был добавлен в охлаждающую жидкость на водной основе для процесса обработки.
В домашнем пивоварении рефрактометр для пивоварения используется для измерения удельного веса перед ферментацией для определения количества сбраживаемых сахаров, которые потенциально могут быть превращается в алкоголь.
Рефрактометры Brix часто используются любителями для приготовления консервов, включая джемы, мармелад и мед. В пчеловодстве рефрактометр Брикса используется для измерения количества воды в меде.
Рефрактометр Bausch Lomb Abbe, ок. 1919-1926
Геммологический рефрактометр ER604, используемый для проверки изгиба света в драгоценных камнях; любезно предоставлено A.KRÜSS Optronic GmbH
Ручной рефрактометр
Винодел с рефрактометром
Оценка плотности брюшной жидкости кошки с инфекционным перитонитом кошек с помощью рефрактометра.
Автоматический настольный рефрактометр
Схематическая установка автоматического рефрактометра: Светодиодный источник света отображается под широким диапазоном углов на поверхности призмы, которая находится в контакте с образцом. В зависимости от разницы в показателе преломления материала призмы и образца свет частично проходит или полностью отражается. Критический угол полного отражения определяется путем измерения интенсивности отраженного света как функции угла падения - Источник изображения: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com Автоматические рефрактометры автоматически измеряют показатель преломления образца.. Автоматическое измерение показателя преломления образца основано на определении критического угла полного отражения. Источник света, обычно долговечный светодиод, фокусируется на поверхности призмы через систему линз. Интерференционный фильтр гарантирует указанную длину волны. Благодаря фокусировке света на пятно на поверхности призмы покрывается широкий диапазон различных углов. Как показано на рисунке «Схема автоматического рефрактометра», измеряемый образец находится в прямом контакте с измерительной призмой. В зависимости от показателя преломления падающий свет ниже критического угла полного отражения частично проходит в образец, тогда как при более высоких углах падения свет полностью отражается. Эта зависимость интенсивности отраженного света от угла падения измеряется матрицей датчиков с высоким разрешением. По видеосигналу, полученному с помощью ПЗС-датчика, можно рассчитать показатель преломления образца. Этот метод определения угла полного отражения не зависит от свойств образца. Можно даже измерить показатель преломления оптически плотных сильно поглощающих образцов или образцов, содержащих пузырьки воздуха или твердые частицы. Кроме того, требуется всего несколько микролитров, и образец можно восстановить. Это определение угла преломления не зависит от вибраций и других нарушений окружающей среды.
Показатель преломления данного образца зависит от длины волны для всех материалов. Это дисперсионное соотношение нелинейно и характерно для каждого материала. В видимом диапазоне уменьшение показателя преломления происходит с увеличением длины волны. В стеклянных призмах наблюдается очень небольшое поглощение. В инфракрасном диапазоне длин волн появляется несколько максимумов поглощения и флуктуации показателя преломления. Чтобы гарантировать высокое качество измерения с точностью до 0,00002 показателя преломления, длина волны должна быть определена правильно. Поэтому в современных рефрактометрах длина волны настроена на полосу пропускания +/- 0,2 нм, чтобы гарантировать правильные результаты для образцов с различной дисперсией.
Современные автоматические рефрактометры - Источник изображения: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com Температура имеет очень важное влияние на измерение показателя преломления. Следовательно, температуру призмы и температуру образца необходимо контролировать с высокой точностью. Существует несколько слегка отличающихся друг от друга конструкций для контроля температуры; но есть некоторые ключевые факторы, общие для всех, такие как высокоточные датчики температуры и устройства Пельтье для контроля температуры образца и призмы. Контроль температуры этих устройств должен быть спроектирован таким образом, чтобы изменение температуры образца было достаточно малым, чтобы не вызывать заметного изменения показателя преломления.
Внешние водяные бани использовались в прошлом, но теперь в них нет необходимости.
Автоматические рефрактометры - это электронные устройства с микропроцессорным управлением. Это означает, что они могут иметь высокую степень автоматизации, а также могут сочетаться с другими измерительными приборами
Доступны различные типы кювет для проб, от проточной кюветы на несколько микролитров для пробоотборных ячеек с наполняющей воронкой для быстрой замены проб без очистки измерительной призмы между ними. Ячейки для образцов также могут использоваться для измерения ядовитых и токсичных образцов с минимальным воздействием на образец. Микроячейкам требуется всего несколько микролитров, они обеспечивают хорошее извлечение дорогостоящих образцов и предотвращают испарение летучих образцов или растворителей. Также они могут быть использованы в автоматизированных системах для автоматического заполнения пробы на призме рефрактометра. Для удобного заполнения пробы через воронку доступны проточные кюветы с наполняющей воронкой. Они используются для быстрой замены образцов в приложениях контроля качества.
Автоматический рефрактометр с устройством смены образцов для автоматического измерения большого количества образцов - Источник изображения: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com Once an автоматический рефрактометр оснащен проточной кюветой, проба может быть заполнена либо с помощью шприца, либо с помощью перистальтического насоса. Современные рефрактометры могут иметь встроенный перистальтический насос. Это контролируется через меню программного обеспечения прибора. Перистальтический насос открывает возможность для мониторинга серийных процессов в лаборатории или выполнения нескольких измерений на одном образце без какого-либо взаимодействия с пользователем. Это исключает человеческую ошибку и обеспечивает высокую пропускную способность.
Если требуется автоматическое измерение большого количества образцов, современные автоматические рефрактометры можно комбинировать с устройством автоматической смены образцов. Устройство смены образцов управляется рефрактометром и обеспечивает полностью автоматизированные измерения образцов, помещенных во флаконы устройства смены образцов для измерений.
Измерительная комбинация автоматического рефрактометра и плотномера, широко используемая в индустрии ароматизаторов и парфюмерии - Источник изображения: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com Сегодняшние лаборатории хотят измерять не только показатель преломления образцов, но и несколько дополнительных параметров, таких как плотность или вязкость, для эффективного контроля качества. Благодаря микропроцессорному управлению и ряду интерфейсов автоматические рефрактометры могут обмениваться данными с компьютерами или другими измерительными устройствами, например измерители плотности, pH-метры или измерители вязкости для хранения данных показателя преломления и данных плотности (и других параметров) в одной базе данных.
Автоматические рефрактометры не только измеряют показатель преломления, но и предлагают множество дополнительных программных функций, таких как
Рефрактометры часто используются в фармацевтике для контроля качества сырых промежуточных и конечных продуктов. Производители фармацевтических препаратов должны соблюдать несколько международных норм, таких как FDA 21 CFR Part 11, GMP, Gamp 5, USP <1058>, что требует большой документации. Производители автоматических рефрактометров поддерживают этих пользователей, предоставляя программное обеспечение прибора, удовлетворяющее требованиям 21 CFR Часть 11, с пользовательскими уровнями, электронной подписью и журналом аудита. Кроме того, доступны пакеты проверки и квалификации для фармацевтических компаний, содержащие
