Рефрактометрите позволяват да се контролират физико-химичните параметри на различни вещества посредством измерване величината на пречупване на светлината – рефракция. Този термин е бил въведен в научното ежедневие от Иаак Нютон в началото на XVIII век.
Съвременните инструменти за определяне на рефракция широко се използват в нефтената, автомобилна, химическа, хранителна и други отрасли. На металообработващите предприятия се използват рефрактометри за СОТ.
С помощта на рефрактометрите може да се определят параметрите на веществото и качеството на готовата продукция, а така също да се контролира съдържанието на различни примеси.
Устройството работи по следния начин. Лъч светлина при преход от едно вещество в друго се отклонява от праволинейно направление в определена степен. Рефрактометърът определя съотношението на ъгъла на влизане и ъгъла на пречупване на лъча на границата на две среди. Така се изчислява коефициента на пречупване. Колкото по-плътно е веществото, толкова по-голямо е значението.
Видове рефрактометри
Рефрактометрите биват два основни вида:
- Стационарни (лабораторни, промишленни)
- Портативни (ръчни, цифрови)
Големите стационарни рефрактометри са структурно сложни инструменти, които се отличават с висока точност на измерване. Те се използват в химически лаборатории и големи промишлени предприятия.
Те позволяват наблюдение в реално време на технологичните процеси, наблюдение на състоянието на различни течности и определяне на концентрацията на примеси. Например в заводи за преработка на храни такива устройства се използват за контрол на процеса на изпаряване или смесване.
Портативните рефрактомери са компактни преносими приспособления. Те могат да се използват и в полеви условия и в помещения.
Цифровите рефрактометри са снабдени с малък дисплей, на който се въвеждат резултати от измерванията. В допълнение към показателя на пречупване те могат да определят плътността на дадено вещество, да вземат предвид околната температура, да използват различни мерни единици и т.н.
Ръчните рефрактометри нямат захранващи елементи и електронни схеми. Но са прости в използване, удобни са и се отличават с достъпна цена, затова широко се използват не само в промишлени производства, но и в бита.
Принцип на работа на ръчен рефрактометър
Изследвана течност се нанася на главната призма на рефрактометъра. Той е изработен от материал, който има висок коефициент на пречупване, така че лъчът преминаващ през него се отклонява под голям ъгъл. След това посредством система от лещи той попада на градуирана окръглена скала. Коефициентът на пречупване се определя по положение границата на светлина и сянка на скала.
Поради факта, че този показател се различава в зависимост от температурата на околната среда, някои модели рефрактометри имат система ATC – Automatic Temperature Compensation System. В такива устройства функцията за компенсация се изпълнява от биметална плоча, която е свързана с останалите компоненти на устройството и плавно ги премества, разтягайки и свивайки при различни температури.
Ако в рефрактометъра няма функция АТС, получените с негова помощ резултати трябва да се преизчислят, използвайки специални таблици.
Как се калибрира прибора?
Преди да се използва рефрактометъра прибора е нужно да се калиброва с използване на дестилирана вода или в някои случаи със специални течности.
Некалибриран рефрактометър има пълна синя скала, както се вижда през окуляра (рис. 1).
За да работи устройството правилно, трябва да се нанесат няколко капки дестилирана вода върху призмата и след това защитното стъкло да се затвори, така че течността да се разпредели равномерно по повърхността на призмата.
След 30 секунди образеца приема температурата на околната среда и рефрактометъра се направлява към източника на естествена светлина. На скалата се появява участък с бял цвят (рис. 2).
Основна задача на калибровката се явява създаване на съвпадение на границите на синия и бял участък на отметка 0.0 с помощта на калибровъчен винт (рис. 3).
Къде се използва рефрактометъра?
Областта на използване на рефрактометрите е широка. В химическата индустрия те се използват за измерване на съдържанието на гликоли, алкохоли, киселини и други вещества в разтвори, както и степента на втвърдяване на пластмаси и синтетични смоли.
В текстилната промишленост с помощта на тези прибори се определя концентрацията на поликарбонати, пределни разтвори.
В хранителните предприятия рефрактометрите се използват за измерване на съдържанието на захар в безалкохолните напитки, конфитюри, сиропи, мед, плътността и силата на алкохолните напитки, качеството и набора от компоненти в млечните продукти, бебешките храни и сосовете.
Във фармацевтиката тези устройства позволяват да се определи концентрацията на цетогулонова и аскорбинова киселина в състава на витаминните комплекси, както и да се контролира качеството и чистотата на синтезираните лекарства.
В нефтената и газова промишленост рефрактометрите се използват за анализ на състава на СОТ, смазки, масла.
С помощта на интерференционни рефрактометри може да се предотврати риска от възникване на аварийни ситуации. Например те се използват в шахти за изследване състава на въздуха с цел откриване на възможно изтичане на газ.
Преносимият рефрактометър за охлаждаща течност е универсално устройство за определяне на концентрацията на режещата течност и степента на нейното замърсяване от чужди компоненти като масла, грес и др. Колкото по-размита е светлата полоса на скалата на устройството, толкова по-замърсена е СОТ.
Рефрактометрите за СОТ 0-20 % Brix се явяват най-удобни. За качественно изучаване се изискват само 2-3 капки емулсия. Двойното залепване на пластината с дневна светлина позволява получаване на точни резултати в течение на малък промеждутък от време.
Рефрактометрите 0-20% Brix автоматично компенсират температурата на околната среда между 10 и 30 ° C, така че осигуряват точни стойности на показателя на пречупване, които не изискват корекция.
Калибровъчният винт в тези устройства има скрито разположение, което позволява избягване на непреднамерена регулировка при използване на прибора.
Благодарение на своите компактни размери рефрактометрите за СОТ 0-20 % Brix може да се използват в условия на ограничено пространство.
Как правилно да използваме рефрактометъра за СОТ?
Правилна калибровка и съблюдение на определени правила при работа с рефрактометъра пряко влияят на качеството и точността на измерване:
- За да се избегне температурната разлика между образеца и околната среда, показанията трябва да се вземат 30 секунди след калиброване на прибора
- За работа с устройства без система ATC температурата на въздуха при калибровка трябва да е около +20 °C
- Не трябва да се допуска попадане на вода вътре в прибора, защото в такъв случай може да стане затъмняване на скалата
- Не трябва да се измерват химически-агресивни и абразивни разтвори, защото те могат да повредят повърхността на призмите
- След всяко използване на рефрактометъра трябва да почиства призмата с помощта на кърпа без власинки или мека кърпа
