Рефрактометр: что это, принцип работы, виды и сферы применения

В данной статье мы узнаем, что такое рефрактометр, как им пользоваться, в чем принцип работы прибора, какие виды существуют и в каких промышленных сферах применяется. Расскажем, на каком явлении основывается работа прибора и кто первый стал использовать данное понятие. Посмотрим, в чем особенность конструкции рефлектометра и как правильно провести его калибровку.

Рефрактометр: что это?

Немногие знаю, что такое рефрактометр, а это достаточно сложный прибор, который позволяет измерять параметры различных веществ при использовании метода светопреломления, что такое жидкостный криостат какие виды существуют и какой принцип их работы, мы уже говорили. Основа названия прибора такой термин, как «рефракция», который стали применять еще в 18 веке благодаря Исааку Ньютону. В переводе с латинского он переводится как «преломление». Это особенное атмосферно-оптическое явление, которое заключается в том, что удаленные объекты могут казаться смещенными или обладающими измененными формами.

Именно это явление было положено в основу работы прибора. Он может определять концентрацию веществ на основании коэффициента преломления света. Пользоваться прибором могут только обученные и опытные работники. Он требует постоянной правильной калибровки, от нее будут во многом зависеть результаты опытов и исследований. Для этого потребуется дистиллированная вода, ведь именно она не влияет на преломление света, а, значит, на линзе показывает ноль. Для калибровки нужно поднять пластину освещения.

Из чистой пипетки дозатора капнуть воду на призму, после этого закрывают стекло и следят, чтобы она распределилась без по поверхности ровно, без образования пузырей. После этого прибор направляют в сторону светового источника. В окуляре должна появиться зона, центр которой находится внизу. На шкале нужно установить нулевое значение, в этот момент две области должны сойтись в отметке ноль.

Принцип работы рефрактометра

Принцип работы рефрактометра основывается на явлении, которое называется преломление света, при этом, результатом будет получение значений плотности жидких веществ, смесей, растворов. При использовании прибора луч света пропускают через рабочую среду. В результате свет преломляется, т.е. изменяется направление движение световой волны. Достигнув места, где соединяются две среды вектор перемещения изменится. Попав из воздуха в измеряемую среду луч начнет движение под определенным углом.

После прохождения прозрачной жидкости свет не только встретит ее сопротивление, в результате которого замедлит движение, но и отклонится по прямой линии. Значение этого отклонения будет полностью зависеть от плотности вещества. При проведении исследований также учитывается и коэффициент преломления. Для того чтобы его вычислить необходимо знать соотношение между углом первоначального движения, до момента, когда луч входит в рабочую среду и углом преломления.

Последний возникает в результате контакта двух веществ, в точке, где начинается их соприкосновение. В данном случае есть эталонные значения – движение света в дистиллированной воде. Это и есть нулевое значение. Для того чтобы результаты опытов имели минимальные погрешности, необходимо проводить регулярную калибровку прибора.

Конструкция и работа рефрактометра

Конструкция и работа рефрактометра достаточно непростая, как и у дефлегматора виды конструкцию и принцип работы, мы уже знаем, прибор требует бережного отношения. Состоит он из стеклянной призмы, которая отличается высоким коэффициентом преломления света. Снаружи закрывается стеклом, которое помогает не только равномерно распределить исследуемую среду, прижимая ее, но и защищает призму от механических повреждений. Для калибровки прибора в наборе обязательно есть специальный винт, а для того чтобы корректировать отклонения температур присутствует биметаллическая пластина.

Кроме этого в состав рефрактометра входит и система линз. Рабочая жидкость или раствор наносится на призму, после этого следят за прохождение света через основной элемент и несколько дополнительных линз. После этого луч попадает на шкалу, которая представляет собой градацию, которая нанесена на круглое основание. Луч может оказаться либо выше, либо ниже нулевой отметки, его положение зависит от преломления. В результате одна из зон круга будет освещаться, а другая останется темной.

Для того чтобы считать показания с прибора нужно обратить внимание на границу затемненного и светлого участка. Для того чтобы увидеть градуировку специалисты смотрят в окуляр прибора. Таким образом, угол преломления зависит не только от структуры состава раствора, но и концентрации его компонентов. Большую роль при проведении опытов имеет и температура окружающей среды, для ее балансировки применяется биметаллическая пластина. Она либо сжимается, либо расширяется, чем сдвигает градацию на определённое расстояние.

Сферы применения

Сфера применения прибора достаточно широкая, без нее не обходится ни одно крупное промышленное предприятие, как и без бутирометра что это и для чего используется, мы уже говорили. С помощью рефрактометра анализируются физические и химические свойства веществ, концентрация в них определенных компонентов, что позволяет оценить качество продукции. Прибор активно используется в пищевой промышленности, с его помощью измеряют влажность, определяют содержание сахара, белков, жира и сухого остатка в готовых изделиях. Без него нельзя на производстве алкогольной продукции.

Химической промышленности и лабораториям он необходим для исследования растворов, определения в их составе гликолей, металлов, солей, кислот, щелочей и т.д. незаменим он и при проведении процесса полимеризации пластмасс и искусственных смол. В фармацевтике явлением преломления света определяют качество медикаментов. В медицине для определения белка в крови тоже применяются рефрактометры.

Исследовательские институты при помощи такого прибора изучают свойства веществ и растворов. В нефтегазовой промышленности они помогают определить состав и влажность газов, нефти, масел, даже оценка качества топлива проводится при помощи данного способа. В машиностроении пробором определяют характеристики автомобильных жидкостей. Пчеловодство тоже не обходится без рефрактометра, определяя им массовую долю влаги в меде.

Виды рефрактометров

Существует несколько видов рефрактометров. Они могут быть как крупногабаритными, так и портативными. На крупных промышленных предприятиях применяются, конечно, первые, их часто вводят прям в производственные линии, чтобы при проверке образцов не останавливать производство. Такие устройства подключены к компьютерам. Лабораторные виды тоже отличаются большими размерами, поэтому монтируются на рабочих местах. Все чаще используют приборы, оснащенные дисплеем.

Ручные виды очень компактные, их можно использовать даже для бытовых нужд, для того чтобы неподготовленный человек правильно определил полученные значения, портативные модели оснащаются экранами, а питаются такие рефрактометры от обычных батареек. Портативные устройства еще могут разделяться в зависимости от того, содержание какого вещества необходимо определить, сахар ли спирт. Но, большей популярностью пользуются универсальные разновидности.