Рефрактометр: что показывает и измеряет

Рефрактометр – это оптический прибор, измеряющий показатель преломления света в рабочей среде. Последняя может быть газом, жидкостью или прозрачным твердым телом. Рефрактометрия, которая выполняется с помощью таких приборов, позволяет идентифицировать химические соединения, провести анализ физико-химических параметров исследумого вещества. Что измеряет рефрактометр, как пользоваться таким прибором – об этом пойдет речь в статье.

Принцип действия

Работа прибора основывается на физическом явлении рефракции. Так называется преломление светового потока при переходе из одной среды в другую. Угол, на который отклоняется свет, указывает на плотность и ряд других физических характеристик вещества.  Полученные данные используются оператором для дальнейшего анализа.

Устройство

Производители предлагают два типа рефрактометров: аналоговые и цифровые. Последние выдают результаты измерений на цифровой дисплей. Однако из-за невысокой стоимости, мобильности и простоты пользования большее распространение получили рефрактометры аналогового типа. Стандартная модель такого типа включает в себя следующие элементы:

• главная призма. Это основной компонент рефрактометра, изготовленный из материала с высоким коэффициентом преломления. На призму наносится образец исследуемого вещества;
• градуированная шкала. Луч света, попадающий на нее, делит ее на освещенную и неосвещенную зоны. По положению границы раздела определяется коэффициент преломления;
• калибровочный винт. К нему придается миниатюрная отвертка, необходимая для калибровки оптической схемы перед измерениями;
• защитное стекло. Обеспечивает защиту образца от внешних воздействий, равномерно распределяет его на призме;
• система линз. Предназначена для преломления потока света и направления его на образец. Линзы (обычно их две) находятся внутри корпуса;
• биметаллическая пластина. Компенсирует влияние температуры на величину коэффициента преломления.

Для работы оператора с прибором предусмотрен монокуляр. Многие модели оснащаются несколькими шкалами и могут использоваться для различных целей. Обычно это Water, Brix и Baume, по которым определяется влажность вещества, содержание сахара в меде и плотность жидкости соответственно.

Сферы применения

Рефрактометры используют в тех отраслях народного хозяйства, где необходимо оценить плотность, состав и физико-химические характеристики вещества. Чаще всего такие приборы применяются:

• в пищевой промышленности для анализа продуктов (содержания сахара и т. п.);
• при переработке нефти и природного газа;
• в производстве антифризов и других технических жидкостей;
• для анализа состава воды, например, стоков;
• для определения концентрации веществ в водных растворах;
• в химической промышленности для контроля ЛКМ и другой продукции;
• в других сферах.

Часто приборы изготавливают под определенную задачу, но принцип работы остается тем же.

Как работать с рефрактометром

Чтобы обеспечить точность показаний, устройство следует предварительно откалибровать. Для этого используется стандартная длина волны (дневной свет), реже – узкополосный светодиод. Одни модели калибруются с помощью специальной жидкости, другие – с использованием дистиллированной воды. Особенности калибровки указаны в технической документации, которая прилагается к каждому прибору. Рассмотрим, как следует откалибровать рефрактометр с помощью дистиллированной воды.

Подготовка

Поднимите защитную пластинку и поместите на призму 2–5 капель дистиллированной воды. Затем опустите пластинку так, чтобы вода разместилась на поверхности призмы ровным слоем, без пузырьков и сухих участков. Подождите примерно полминуты, прежде чем приступить к дальнейшим действиям.

Калибровка

Поместите рефрактометр на свет и посмотрите в окуляр на шкалу. Она должна быть разделена на две зоны: синюю и белую. Раздел между ними должен проходить точно по нулевой отметке. Если это так, ничего делать не нужно, прибор откалиброван. Если граница между синей и белой областью смещена, подкрутите калибровочный винт до нужного положения раздела (ноль шкалы).

Рисунки показывают, какую картинку вы будете видеть в окуляр:

№1. Вид без образца.

№2. Откалиброванная шкала.

№3. Содержание сахара в виноградном соке – 23 % Brix.

На что обратить внимание

Для корректной и долгой работы прибора рекомендуется:

• почистить и высушить рефрактометр, использовав мягкую сухую ткань, после каждого измерения;
• не работать с агрессивными химикатами, так как они могут повредить покрытие призмы;
• подождать 30 секунд перед началом измерений, чтобы исчезла температурная разница между образцом и окружающей средой;
• подбирать рефрактометр под конкретные задачи при помощи специалистов.