Принцип работы рефрактометра

Такий портативный оптико-механический прибор, как рефрактометр, без источников питания, с минимальным количеством пробы, за несколько секунд, измеряющий концентрацию растворенных в жидкости веществ при помощи светового луча.
Название составное "рефракто" и "метр", что в первом приближении объясняет принцип работы, если вспомним про рефракцию или искривление света из школьного курса физики, причем это устройство, несмотря на строгое и звучное название, очень простое в использовании и важно, что безопасное, а значит с ним работать сможет даже школьник.
Но сначала несколько слов, где же востребованы эти устройства, не нуждающиеся в батарейках, и вообще в питании, а все, что им нужно это свет и капелька продукта для экспресс анализа.

Рефрактометр это альтернатива сложному лабораторному анализу

Полезный и востребованный в течение всех 4-х сезонов года ручной рефрактометр, задействован в лаборатории, на пасеке, в саду, гараже, на складе, на всех этапах, от производства до реализации готовой продукции.
Поясним на примере.
Предположим, нужно измерить содержание сахара во фруктовом соке. Все хотят лакомиться сладкими яблоками, сливами и грушами ! В зависимости от степени зрелости плода, концентрация сахарозы будет увеличиваться, а от этого зависит время сбора урожая, затраты на консервацию, и безусловно вкусовые предпочтения покупателей - а значит спрос, цена и конечный финансовый результат.
Садовод конечно может периодически съедать один фрукт для анализа, но полагаться на субъективность вкусовых рецепторов по меньшей мере несерьезно.
Лабораторные исследования никто не отменял.
Подготовьте специальную посуду, реактивы, пригласите квалифицированный персонал, закупите мебель, оборудование, подведите электричество и самое главное запаситесь временем.
К тому же обратим внимание еще на 3 фактора.

  • во-первых, на необходимость постоянной закупки расходных материалов;
  • во-вторых, часть из используемых химикатов опасны для здоровья;
  • в-третьих, прибавьте зарплату, налоги, счета за электричество, расходы на логистику - доставку образцов в лабораторию....

Химические исследования явно не самый быстрый метод анализа.

Есть альтернативный вариант значительно более быстрый и дешевый – купить рефрактометр, цена которого в несколько раз меньше средней месячной заработной платы по Украине.
Это легкий, компактный и скоростной измеритель, позволяющий избежать ошибок, своевременно выявить опасные тренды, сберечь в бюджете компании или семьи финансовые ресурсы, заработать на продаже, сохранить в целостности промышленное оборудование и поддержать на высоком уровне деловую репутацию в бизнесе.

  1. Показания рефрактометра при замерах концентрации тормозной и охлаждающих жидкостей (тосолов, антифризов) гарантирует, что радиатор автомобиля не «разорвет» в лютый мороз, а тормоза спасут при резком замедлении.
  2. Садоводу необходимо знать концентрацию сахара во фруктах и овощах и получить показания по шкале Brix*, а виноделу проверить дозрел ли виноград – от этого зависит букет (аромат) вина, а винодельческие компании почувствуют себя уверенно на высококонкурентном рынке и смогут достойно «держать свою марку» в прямом смысле.
  3. Можно измерить сахаристость и влажность меда и не только обеспечить на зиму членов своей семьи полезными, вкусными и лечебными сладостями, но и реализовать излишки, получив звонкую монету в семейный бюджет.
* Шкала Brix – общепризнанная в мире мера измерения концентрации содержания веществ, растворенных в жидкости (в процентном отношении)

Принцип работы рефрактометра

Метод основан на использования явления преломления света для измерения концентрации раствора.

Способ базируется на синергии двух наук, квинтэссенции 4-х слов: "физика света+химия раствора".
Анализируемые растворы, состоят как минимум из двух компонентов – растворителя и растворенного вещества. По мере насыщения жидкости, плотность и оптическая проницаемость для световых лучей изменяются. 

Солнечный свет или поток искусственного освещения пронзают как окружающую нас воздушную среду, так и оптически прозрачные предметы, включая стекло и воду. Луч последовательно переходит из одной среды в другую и на границе наблюдается практически важный физический эффект рефракции – искривление направления движения света. 
На рисунке представлена линза - твердое вещество, но аналогичное явление наблюдается в жидкости и даже в атмосфере. Важно не агрегатное состояние, а оптическая плотность.

В слое анализируемого раствора, происходят абсолютно такие те же процессы рефракции.

Тщательно обработанная линза рефрактометра - на рисунке темно-синего цвета, как безбрежное море, оптически однородна, а коэффициент преломления ее неизменный. Это гарантируется качеством изготовления заводом-производителем.
Если плотность защитного стекла и призмы остаются неизменными в течение всего срока службы, значит единственная среда, которая может изменить показания – это тончайшая пленка раствора между стеклом и призмой.

С ростом плотности капельки раствора, равномерно размещенной между линзой и защитным стеклом, линия света движется вверх или вниз по шкале Brix – своеобразном дисплее и визуально наблюдается через монокулярный объектив. Иными словами, луч отклоняется при увеличении (уменьшении) концентрации исследуемой жидкости.
Отметим важную функцию индивидуальной подстройки – стоит лишь круговыми движениями окуляра настроить резкость и показания снова станут яркими и четкими.
До начала серийного производства, маркетологи согласуют номенклатуру рефрактометров на основе рыночных ожиданий и потребностей покупателей. Инженеры проектируют линейку в зависимости от сферы применения – в первую очередь разрабатывают модели для каждой ниши в зависимости от предполагаемой концентрации анализируемых химических соединений. Если речь идет о растворе сахара, соках, компотах, консервации, джемах:

До 18% растворы низкой концентрации
До 32% средняя серия - наиболее востребованная
До 62% для патоки и сиропов

Исходя из технологического процесса, необходимо заранее определить максимальный верхний предел и рефрактометр купить, для которого степень насыщения раствора и оптическая плотность исследуемой среды никогда не достигнут значений, когда луч отклонится за пределы шкалы и показания зашкалят.