Refractometru
Un refractometru este un instrument optic de măsurare utilizat pentru a determina indicele de refracție al unei substanțe sau o anumită proprietate fizică a unei substanțe care este direct legată de indicele său de refracție. Anumite tipuri de refractometre pot fi utilizate pentru a măsura gaze , lichide sau chiar solide transparente sau translucide, cum ar fi minerale și pietre prețioase .
Un refractometru poate fi utilizat pentru a stabili identitatea unei substanțe necunoscute pe baza indicelui său de refracție, pentru a stabili puritatea unei anumite substanțe sau pentru a determina concentrația unei substanțe dizolvate în alta.
Refractometrele sunt utilizate în mod obișnuit pentru măsurarea concentrațiilor de lichide, cum ar fi conținutul de zahăr (nivel Brix ) al fructelor, legumelor, sucurilor și băuturilor cu carbohidrați sau pentru tăierea fluidelor , greutatea specifică urinei , concentrația de proteine din sânge , umiditatea mierii ( mielometru ), salinitatea, proprietățile antigel, industria lichide. Refractometria face, de asemenea, posibilă verificarea calității, purității și prezenței oricărei sofisticări a produselor alimentare, cum ar fi băuturile alcoolice , uleiul , laptele și untul .
Tipuri de refractometre
Există patru tipuri principale de refractometre: refractometre portabile tradiționale, refractometre portabile digitale, refractometre de laborator sau refractometre Abbe, refractometre de proces. Există, de asemenea, refractometrul Rayleigh care este (de obicei) folosit pentru a măsura indicii de refracție ai gazelor. În medicina veterinară, refractometrul este utilizat pentru a măsura proteinele plasmatice totale dintr-o probă de sânge și greutatea specifică a urinei. În diagnosticarea abuzului de droguri, refractometrul este utilizat pentru a măsura greutatea specifică a urinei umane.
Principalele tipuri de refractometre pentru fluide sunt:
Refractometru tradițional
Refractometrul tradițional este un instrument profesional care permite calcularea conținutului de zahăr din lichide. Este folosit în general de vinificatori pentru a determina cel mai bun moment pentru recoltare, pentru a obține un produs de calitate superioară și cu un conținut de alcool mai mare. Are forma unui telescop cu o prismă la capăt care permite citirea la diferite scale ( Babo , Oechsle și Brix ) în interiorul ocularului. Pentru a efectua măsurarea, împrăștiați o cantitate mică de lichid în interiorul instrumentului deschis, închideți ocularul, îndreptați instrumentul spre lumina soarelui și citiți valoarea din cântar.
Alți refractori
- Refractometru digital portabil;
- Refractometrul lui Abbe ;
- Refractometru cu imersie Pulfrich;
- refractometru în linie .
Un interferometru adaptat pentru măsurători refractometrice este de asemenea utilizat în mod obișnuit.
În gemologie, refractometrul este unul dintre instrumentele fundamentale printre echipamentele utilizate într-un laborator gemologic. Pietrele prețioase sunt minerale transparente și, prin urmare, pot fi examinate cu metode optice. Indicele de refracție este o constantă a materialului, depinde de compoziția chimică a substanței. Refractometrul este utilizat pentru a identifica materialele prețioase prin măsurarea indicelui lor de refracție, una dintre principalele proprietăți utilizate pentru a determina tipul unei pietre. Datorită dependenței indicelui de refracție de lungimea de undă a luminii utilizate (adică dispersie), măsurarea se face în mod normal la lungimea de undă a liniei de sodiu D (NnD) de ~ 589 nm. Aceasta este atât filtrată de lumina zilei, cât și generată cu o diodă monocromatică (LED). Unele pietre precum rubinele, safirele, turmalinele și topazele sunt optic anizotrope. Adică au efectul birrefringenței în funcție de planul de polarizare al luminii. Cei doi indici de refracție diferiți sunt identificați cu un filtru polarizant. Aceste refractometre sunt disponibile atât ca instrumente optice clasice, cât și ca instrumente electronice de măsurare cu afișaj digital. În întreținerea acvariului, un refractometru poate fi utilizat pentru a măsura salinitatea și greutatea specifică a apei. În industria auto, un refractometru poate fi utilizat pentru a măsura concentrația de lichid de răcire și pH-ul uleiurilor de tăiere în procesele de prelucrare CNC. În producția de bere artizanală, un refractometru poate fi utilizat pentru a măsura greutatea specifică înainte de fermentare pentru a determina cantitatea de zaharuri fermentabile care pot fi transformate în alcool.
Refractometru ER604 pentru gemologie utilizat pentru analiza pietrelor prețioase; prin amabilitatea A.KRÜSS Optronic GmbH
Un vinificator cu refractometru
Măsurarea densității lichidului abdominal al unei pisici cu peritonită infecțioasă felină , prin intermediul unui refractometru
Refractometru automat pe bancă
Refractometre automate
Refractometrele automate măsoară automat indicele de refracție al unei probe. Măsurarea indicelui de refracție al eșantionului se bazează pe determinarea unghiului critic total de reflexie. O sursă de lumină, de obicei un LED cu durată lungă de viață, este focalizată pe suprafața unei prisme prin intermediul unui sistem de lentile. Un filtru de interferență garantează lungimea de undă specificată. Prin focalizarea luminii pe un punct de pe suprafața prismei, se poate acoperi o gamă largă de unghiuri diferite. Așa cum se arată în figura "configurația schematică a unui refractometru automat", proba măsurată este în contact direct cu prisma de măsurare. În funcție de indicele său de refracție, lumina de intrare cu un unghi mai mic decât unghiul critic total de reflexie este transmisă parțial în probă, în timp ce cu unghiuri de incidență mai mari, lumina este reflectată total. Această dependență a intensității luminii reflectate de unghiul de incidență este măsurată cu un set de detectoare de înaltă rezoluție. Indicele de refracție al eșantionului poate fi calculat din semnalul video recuperat cu senzorul CCD. Această metodă de detectare a unghiului de reflexie total este independentă de proprietățile probei. De asemenea, este posibil să se măsoare indicele de refracție al unei probe cu densitate optică mare sau a unei probe care conține bule de aer sau particule solide. Doar câțiva microlitri sunt necesari pentru măsurare și proba poate fi recuperată. Această determinare a unghiului de refracție este independentă de vibrații și alte condiții limită.
Influența lungimii de undă
Indicele de refracție al unui eșantion variază pentru aproape toate materialele pentru diferite lungimi de undă. Relația de dispersie este diferită pentru fiecare material. În intervalul de lungimi de undă vizibile, se observă o scădere a indicelui de refracție și aproape nicio absorbție. Diferite maxime de absorbție și variații ale indicelui de refracție apar în intervalul de lungimi de undă în infraroșu. Pentru a asigura o măsurare de înaltă calitate cu o precizie de până la 0,00002 în indicele de refracție, lungimea de undă trebuie determinată corect. Prin urmare, în refractometrele moderne, lungimea de undă este reglată la o lățime de bandă de +/- 0,2 nm, pentru a asigura rezultate corecte pentru probele cu dispersii diferite.
Influența temperaturii
Temperatura are o influență foarte importantă asupra măsurării indicelui de refracție. Ca urmare, temperatura prismei și temperatura eșantionului trebuie controlate cu precizie. Există mai multe moduri de a controla temperatura; cu toate acestea, există câțiva factori cheie comuni tuturor, cum ar fi utilizarea senzorilor de temperatură de înaltă precizie și a sistemelor Peltier pentru a controla temperatura eșantionului și prisma. Precizia de control al temperaturii acestor dispozitive trebuie concepută astfel încât variația temperaturii eșantionului să fie suficient de mică pentru a nu determina o modificare detectabilă a indicelui de refracție. Baile de apă în aer liber au fost folosite în trecut, dar nu mai sunt necesare astăzi.
Performanță extinsă a refractometrelor automate
Refractometrele automate sunt dispozitive electronice controlate de microprocesoare. Aceasta înseamnă că pot avea un grad ridicat de automatizare și, de asemenea, pot fi combinate cu alte instrumente de măsurare.
Celule de flux
Există mai multe tipuri de celule de probă disponibile, variind de la celule de flux pentru câțiva microlitri la celule de probă cu o pâlnie de umplere pentru înlocuirea rapidă a probei, fără a curăța prisma între măsurători. Celulele eșantionului pot fi, de asemenea, utilizate pentru măsurarea eșantioanelor otrăvitoare și toxice cu expunere minimă la eșantion. Microcelulele necesită un volum de doar câțiva microlitri, asigură o bună recuperare a probelor costisitoare și previn evaporarea probelor volatile și / sau a solvenților. De asemenea, pot fi utilizate cu autosamplere pentru umplerea automată a probelor pe prisma refractometrului. Pentru umplerea convenabilă a probei printr-o pâlnie, sunt disponibile celule de flux cu o pâlnie de umplere. Acestea sunt utilizate pentru înlocuirea rapidă a probelor în aplicațiile de control al calității.
Alimentarea automată a probelor
Odată ce un refractometru automat este echipat cu o celulă de flux, proba poate fi fie umplută folosind o seringă, fie folosind o pompă peristaltică. Refractometrele moderne au opțiunea de a avea o pompă peristaltică încorporată. Acest lucru este controlat prin intermediul software-ului instrumentului. O pompă peristaltică deschide calea de a controla procesele discontinue în laborator sau de a efectua mai multe măsurători pe un eșantion fără nicio interacțiune a utilizatorului. Această caracteristică elimină posibilitatea erorilor umane și asigură o productivitate ridicată. Dacă este necesară măsurarea automată a unui număr mare de probe, refractometrele automate moderne pot fi combinate cu un eșantionator automat. Eșantionatorul poate fi controlat de refractometru și asigură automatizarea completă a măsurătorilor eșantionului din flacoanele de eșantionare.
Măsurători multiparametrice
Laboratoarele moderne nu vor doar să măsoare indicele de refracție al probelor, ci și mulți alți parametri, cum ar fi densitatea sau vâscozitatea, pentru a efectua un control al calității eficient. Datorită controlului microprocesorului și a numărului de interfețe, refractometrele automate sunt capabile să comunice cu computerele sau alte dispozitive de măsurare, precum densitatea, pH-ul sau vâscozitatea, pentru a stoca datele și densitatea indicilor de refracție (și alți parametri) într-o singură bază de date.
Caracteristici software
Refractometrele nu numai că măsoară indicele de refracție, dar oferă un număr mare de caracteristici software, cum ar fi - Setările instrumentului și configurarea prin software - Înregistrarea automată a datelor într-o bază de date - Ieșirea datelor configurabile de utilizator - Exportul de date Măsurarea în fișele de date Excel - Funcțiile statistice - Predefinite metode pentru diferite tipuri de aplicații - Verificări și ajustări automate - Verificarea cantității suficiente de eșantion pe prismă - Înregistrarea datelor numai dacă rezultatele sunt plauzibile
Documentare și validare pentru industria farmaceutică
Refractometrele sunt adesea utilizate în aplicații farmaceutice pentru controlul calității materiilor prime și a produselor intermediare și finale. Producătorii de medicamente trebuie să respecte mai multe reglementări internaționale, cum ar fi FDA 21 CFR Partea 11, GMP, Gamp 5, USP <1058>, care necesită multă documentație. Producătorii automatizați de refractometri sprijină acești utilizatori oferind software pentru instrumente care îndeplinește cerințele din 21 CFR Partea 11, cu niveluri de utilizator, semnătură electronică și pistă de audit. În plus, sunt disponibile pachete de validare și documentare Pharma, care conțin:
- Planul de calificare (QP) - Calificarea proiectului (DQ) - Analiza riscurilor - Calificarea instalării (IQ) - Calificarea operațională (OQ) - Lista de verificare 21 CFR Partea 11 / SOP - Calificarea performanței (PQ)
Cântare utilizate în general
- Brix
- Scara Oechsle
- Scara Platon
- Scara Baumé
Elemente conexe
- Ernst Abbe
- Indicele de refracție
- Gemologie
- Măsurarea mustului
- Vinificare
- Polimeri cu un indice de refracție ridicat
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere de refractometru
linkuri externe
- ( EN ) Refractometru , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 60085 · LCCN (EN) sh85112264 · GND (DE) 4177360-3 · BNF (FR) cb12259673v (data) |
|---|
