Рефрактометр принцип работы

Нормы рефрактометрии

У около половины людей в молодом возрасте выявляется нормальная рефракция. У остальных, в основном, миопия. С возрастом показатели ухудшаются, что связано с изменениями хрусталика. В этот период все чаще начинает встречаться пресбиопия. Чаще всего выделяют такие показатели рефракции:

Сфера (sph) сферический компонент, имеющий положительный или отрицательный результат. Первый говорит от дальнозоркости, второй — о близорукости. В норме эта величина соответствует значению от -1 до +1.

Ось (axis) и цилиндр (cyl). Эти параметры относятся к установлению астигматизма (без его наличия они не имеют смысла). Cyl определяет, нужную для корректировки линзу. Axis показывает угол, при котором она должна быть выставлена.

Измерение

Удельный вес

Поскольку удельный вес был основой таблиц Баллинга, Брикса и Плато, содержание растворенного сахара первоначально оценивалось путем измерения удельного веса с помощью ареометра или пикнометра . В наше время ареометры по-прежнему широко используются, но там, где требуется более высокая точность, можно использовать электронный колебательный счетчик с U-образной трубкой . Какие бы средства не использовались, аналитик вводит в таблицы удельный вес и выводит (при необходимости с помощью интерполяции) содержание сахара в процентах по массе . Если аналитик использует таблицы Платона (поддерживаемые Американским обществом химиков-пивоваров ), он или она сообщает в ° P. Если используется таблица Brix (текущая версия которой поддерживается NIST и может быть найдена на их веб-сайте), он или она сообщает в ° Bx. Если использовать таблицы ICUMSA, он или она будет сообщать в массовой доле (mf). Обычно нет необходимости обращаться к таблицам, поскольку табличное значение ° Bx или ° P может быть напечатано непосредственно на шкале ареометра рядом с табличным значением удельного веса, сохранено в памяти электронного счетчика U-образной трубки или вычислено. от полинома к табличным данным. И ICUMSA, и ASBC опубликовали подходящие полиномы; Фактически, таблицы ICUMSA рассчитываются на основе полиномов. Обратное верно для полинома ASBC

Также обратите внимание, что используемые сегодня таблицы — это не таблицы, опубликованные Brix или Plato. Эти рабочие измерили истинный относительный удельный вес воды при 4 ° C, используя, соответственно, 17,5 ° C и 20 ° C в качестве температуры, при которой была измерена плотность раствора сахарозы

Оба NBS и ASBC преобразованы в кажущийся удельный вес при 20 ° C / 20 ° C. Таблицы ICUMSA основаны на более поздних измерениях сахарозы, фруктозы, глюкозы и инвертного сахара, и они отображают истинную плотность и вес в воздухе при 20 ° C в зависимости от массовой доли.

Показатель преломления

Растворение сахарозы и других сахаров в воде изменяет не только ее удельный вес, но и ее оптические свойства, в частности, показатель преломления и степень вращения плоскости линейно поляризованного света. Показатель преломления n _D для растворов сахарозы с различным процентным содержанием по массе был измерен, и были опубликованы таблицы зависимости n _D от ° Bx. Как и в случае с ареометром, эти таблицы можно использовать для калибровки рефрактометра, чтобы он считывал непосредственно в ° Bx. Калибровка обычно основана на таблицах ICUMSA, но пользователь электронного рефрактометра должен это проверить.

Инфракрасное поглощение

Сахара также имеют известные инфракрасные спектры поглощения, и это позволило разработать приборы для измерения концентрации сахара с использованием методов среднего инфракрасного (MIR), недисперсионного инфракрасного (NDIR) и инфракрасного излучения с преобразованием Фурье (FT-IR). Доступны встроенные приборы, которые позволяют постоянно контролировать содержание сахара на сахарных заводах, заводах по производству напитков, винодельнях и т. Д. Как и любые другие приборы, приборы MIR и FT-IR могут быть откалиброваны по чистым растворам сахарозы и, таким образом, отображать данные в ° Bx, но у этих технологий есть и другие возможности, поскольку они могут различать сахара и мешающие вещества. Новые инструменты MIR и NDIR имеют до пяти каналов анализа, которые позволяют корректировать интерференцию между ингредиентами.

Рефрактометр Хартингера

Выделяют два типа рефлектометров. Прибор первого типа базируется на получении четкого изображения на глазном дне. Измерении рефракции производится наводкой резкости, изменением конвергенции лучей. К подобным рефрактометрам относятся: Роденшток, Топкон, Оптон и другие.

Прибор 2 типа основан на эффекте Шейнера — раздвоении изображения, которое проецируется через разные участки среды. На этом же принципе основан прибор Хартингера. он также носит название рефрактометра сообщения.

Изображение проецируется на дно глаза через разные участки, которые отдалены друг от друга на 2,5 мм. Оно содержит по две горизонтальные и вертикальные полосы. Оба изображения врач наблюдает в окуляр.

При эмметропии картина симметрична: полоски располагаются друг напротив друга, при аметропии они расходятся. Причем могут расходится только горизонтальные или только вертикальные полосы, или все сразу. Для их совмещения используется компенсирующая оптическая система. Рефракция измеряется отдельно в двух основных меридианах. Сбоку на панели находятся рукоятки градусов и диоптрий.

Для отчёта имеется две шкалы:

• градусная — показывает на каком меридиане расположено изображение;
• диоптрийная — указывает на рефракцию глаза в нем.

Разновидности

Существует несколько основных видов рефрактометров.

1. Промышленные и лабораторные приборы предназначаются для исследования разнообразных веществ в научных лабораториях, а также помогают контролировать качество технологического процесса во время производства. Это достаточно большие устройства с высокой точностью.
2. Портативная разновидность рефрактометров помогает оперативно исследовать долю веществ в растворах в условиях производства, лаборатории или других мест. Они делятся на следующие два подвида:

• Цифровые рефрактометры оснащены ЖК-экраном, который быстро продемонстрирует результаты измерений. В них также бывают дополнительные функции вроде измерения плотности и коэффициента преломления, преобразования результатов в другие единицы измерения, а также поддержания стабильной температуры.
• Ручные рефрактометры имеют малогабаритные размеры и не имеют в себе никаких электрических элементов питания, потому их легко переносить и использовать в нужных условиях. Сейчас именно эта разновидность так популярна среди заядлых самогонщиков, благодаря своей уникальной точности, простоте использования и доступной цене.

Одними из самых популярных рефрактометров, которые хорошо подойдут для самогонщиков, являются ручные модели со шкалой измерений в Brix. Она предназначается для измерения сахара в растворе жидкости.

Рефрактометры с мерой Brix

Градус Brix — мера массового отношения сахарозы к жидкости, в которой она находится. Вычисляется такая мера при помощи рефрактометра. К примеру, 25 °Bx обозначает, что в 100 граммах жидкости находится 25 граммов сахара.

Многих самогонщиков сильно беспокоит вопрос содержания сахара в изготавливаемой ими браге. Не всегда такую долю можно вычислить при помощи обыкновенного калькулятора. И на это имеются довольно важные причины.

1. Брага может быть приготовлены на ягодах, фруктах или даже зернах. Сахаристость такого продукта вычислить достаточно непросто.
2. Изменение сахаристости браги в процессе ее брожения — важный показатель, который поможет регулировать качество и вкусовые характеристики напитка на выходе.

К тому же именно по разнице в содержании сахара опытный самогонщик сможет быстро рассчитать процент спирта, который успели набродить дрожжи за время, прошедшее между измерениями. Если при этом доля спирта находится в стабильном для того или иного продукта диапазоне — то все идет хорошо. А если нет, человеку нужно будет аэрировать свою брагу, регулировать температуру и подкармливать.

Компьютерный рефрактометр

В основе метода лежит автоматический анализ отраженных от глазного дна марок. Как и при ручной рефрактометрии световая мишень проектируется на глазное дно, после этого прибор анализирует полученные отражение и определяет искажения. Таким образом результаты независимы от субъективного восприятия врача или пациента. Эта методика намного легче в освоении и более точна.

Современные авторефрактометры поддерживают измерение дополнительных параметров и учет различных нарушение, таких как асимметрия лица или маленький диаметр зрачка, позволяющих значительно снизить погрешность компьютерного рефрактометра.

использование

Четыре шкалы часто используются как взаимозаменяемые, поскольку различия незначительны.

• Брикс в основном используется в фруктовых соков, виноделии , газированных напитков промышленности, крахмала и сахарной промышленности.
• Платон в основном используется в пивоварении .
• Баллинг встречается на более старых сахариметрах и до сих пор используется в винодельческой промышленности Южной Африки и на некоторых пивоварнях.
• Oechsle, как прямое определение содержания сахара, в основном используется в виноделии в Германии , Швейцарии и Люксембурге .

Брикс используется в пищевой промышленности для измерения приблизительного количества сахаров во фруктах , овощах , соках, вине , безалкогольных напитках, а также в производстве крахмала и сахара. В разных странах весы используются в разных отраслях промышленности: в пивоварении Великобритания использует удельный вес X 1000; Европа использует степени Платона ; а в США используется сочетание удельного веса, градусов Брикса, градусов Боме и градусов Платона. Для фруктовых соков 1,0 градус Брикса обозначается как 1,0% сахара по массе. Обычно это хорошо коррелирует с воспринимаемой сладостью.

Современные оптические измерители Brix делятся на две категории. К первым относятся инструменты на основе Аббе, в которых капля раствора образца помещается на призму; результат наблюдается через окуляр. Критический угол (угол, за которым свет полностью отражается обратно в образец) является функцией показателя преломления, и оператор определяет этот критический угол, отмечая, где на гравированной шкале падает граница темного и светлого. Шкала может быть откалибрована по шкале Брикса или по показателю преломления. Часто призменное крепление содержит термометр, который можно использовать для корректировки до 20 ° C в ситуациях, когда измерение не может быть выполнено при точно такой температуре. Эти инструменты доступны в настольной и портативной версиях.

Цифровые рефрактометры также определяют критический угол, но световой путь полностью проходит внутри призмы. На его поверхность помещается капля образца, поэтому критический световой луч никогда не проникает в образец. Это облегчает считывание мутных образцов. Граница света / темноты, положение которой пропорционально критическому углу, воспринимается матрицей ПЗС . Эти счетчики также доступны в настольном (лабораторном) и портативном (карманном) вариантах. Эта способность легко измерять Brix в полевых условиях позволяет определять идеальное время сбора фруктов и овощей, чтобы продукты поступали к потребителю в идеальном состоянии или были идеальными для последующих этапов обработки, таких как винификация.

Из-за более высокой точности и возможности сочетать ее с другими методами измерения (% CO2 и% алкоголя), большинство производителей безалкогольных напитков и пивоварен используют колеблющиеся U-образные плотномеры. Рефрактометры все еще широко используются для фруктовых соков.

Проведение диагностики

Для исключения серьезных патологий и точного определения всех необходимых параметров глаз рекомендуется проводить обследования с каждым из этих приборов. Каждый из них автоматически производит расчеты на основе полученных данных и помогает определить степень дальнозоркости или близорукости, выявить признаки истончения роговицы.

Это быстрые и безболезненные способы обследования, которые можно применять для пациентов любого возраста, а противопоказаний такая диагностика не имеет. Все полученные данные распечатываются на бланке анализа, которые затем расшифровывает офтальмолог. На основе такой информации составляется рецепт на очки или линзы, но сам бланк при этом рецептом не является.

Авторефкератометр URK 700 и авторефрактометр RC 5000  могут использоваться как для полной диагностики, так и определения определенных параметров, которые задает специалист во время настройки приборов. В таких случаях на бланке будут распечатаны только эти показания.

Преимуществами таких приборов являются:

• Быстрое проведение обследования;
• Снижение погрешности и получение более точных данных в случае проведения ряда повторных тестов;
• Максимально достоверные данные о состоянии роговицы и степени тяжести выявленных нарушений.

Диагноз на основе такого обследования может быть поставлен в тот же день, а терапию можно начинать незамедлительно после получения результатов.

Обзор популярных моделей

Пчеловоды часто выбирают такие модели рефрактометров:

• PAL-22S. Цифровой карманный прибор с жидкокристаллическим экраном, на котором отражаются показатели влажности меда. Их диапазон – 12-30%. Рефрактометр имеет функцию ATC (+10…+40°C) и работает от двух батареек типа AAA.
• PEN-HONEY. Прибор также работает от батареек и измеряет влажность меда в пределах 13-30%. В отличие от предыдущей модели исследуемый продукт не надо наносить на призму, а достаточно кончиком прибора прикоснуться к образцу. Показания можно снять и при источнике света. Корпус этого рефрактометра надежно защищен от попадания внутрь воды и пыли. Призма также имеет защиту от пыли и временного погружения в воду. Прибор оснащен функцией ATC, позволяющей точно анализировать образец при температуре окружающей среды +10…+100°C. Калибровка проводится дистиллированной водой.

• HHR-2N. Ручной прибор, который измеряет влажность продукта от 12 до 30%. Он не нуждается в источнике питания, так как в нём отсутствует электронная «начинка». Калибровка проводится с помощью специальной жидкости, которая поставляется в комплекте.
• Master-HONEY. Карманный вариант прибора, который позволяет сделать анализ меда в любом месте. Он оснащен функцией ATC и определяет содержание влаги в диапазоне 13-30%. Отличие этого рефрактометра от других в том, что исследуемый образец может быть и в жидком, и в твердом (кристаллизованном) виде. Корпус, кроме окуляра, защищен от струи воды и пыли. Работает прибор при температуре окружающей среды +10…+40°C.
• Master HONEY/BX. Ручной оптический рефрактометр с двойной шкалой. По первой из них определяют влажность меда (12-30%), а по второй (Brix) – сахаристость (58-90%). Для калибровки прибора используется дистиллированная вода или специальная жидкость «Сахарозка». Он оснащен функцией ATC и работает при температуре окружающей среды +10…+40°C.
• Портативные рефрактометры RHB. Все приборы этой линейки позволяют исследовать образец на влажность по шкале Water (12-27%), сахаристость по шкале Brix (58-90% – у моделей RHB-90 и RHB-90 АТС, 58-92% – у RHB-92 ATC) и плотность по шкале Боме (38-43Be°). Модель RHB-90 не имеет функции АТС, поэтому лучше выбирать приборы RHB-90 ATC и RHB-92 ATC. Все приборы RHB компактные, не нуждаются в источнике питания и поступают в продажу уже в откалиброванном виде.
• Рефрактополяриметр RePo-4. Прибор совмещает в себе рефрактометр и поляриметр, поэтому позволяет делать более глубокий анализ меда. Кроме влажности (13-30%) и сахаристости по Brix (0-85%), с помощью него можно узнать содержание фруктозы (от 0 до 99%). Последний показатель позволяет выявить подделку и определить тип меда. Прибор оснащен функцией ATC, имеет защиту от пыли и воды. Для его работы необходим источник питания в виде 4 батареек AAA. Необходимый объем образца для исследования – не менее 3 мл.

Обзор на рефрактометр RHB 90 ATC приводится в видео ниже:

Особенности проведения рефрактометрии у детей

Измерение рефракции необходимо для своевременной коррекции зрения. Таким образом удается правильно подобрать очки и наблюдать за эффективностью лечения. В детском и подростковом возрасте вовремя проведенная коррекция позволяет исправить дефекты зрения.

У детей в возрасте до 4 лет рефракцию определяют с помощью скиаскопии — метода, основанное на анализе движения теней в области зрачка. Ребенок младшего возраста обычно непоседлив и его сложно уговорить просидеть неподвижно перед незнакомым пугающим прибором. Фиксация головы малыша автоматически вызывает напряжение зрачка, что гарантированно обеспечит искажение данных обследования

Поэтому, если важно определить рефракцию у новорожденного, нередко применяют практику медикаментозной остановки аккомодации

Но для детей более старшего возраста также успешно применяют исследования при помощи рефрактометра. Для этого существуют специальные корректирующие насадки, Чтобы избежать беспокойства, детям разрешают во время обследования сидеть на коленях у родителей.

Перед проведением процедуры ребенку также как и взрослому назначают глазные капли.

Что такое рефрактометр и как им правильно пользоваться?

Что такое рефрактометр?
Рефрактометр — оптический прибор, измеряющий показатель преломления света в среде. Рефрактометрия, выполняющаяся с помощью рефрактометров, является одним из распространённых методов идентификации химических соединений, количественного и структурного анализа, определения физико-химических параметров веществ.

Работа рефрактометра основана на измерении показателей преломления света в различных средах. Если плотность субстанций возрастает, ее индекс рефракции вырастает пропорционально (например, когда сахар растворяют в воде). Рефрактометр считывает относительный «вес» образца по сравнению с дистиллированной водой.

 
Калибровка и применение рефрактометраПеред использованием рефрактометра его необходимо правильно откалибровать. Некоторые модели рефрактометров требуют для калибровки специальную жидкость, другие могу быть откалиброваны с помощью
дистиллированной воды.Рассмотрим калибровку с помощью дистиллированной воды.
Начните калибровку рефрактометра, подняв пластинку для освещения дневным светом и помещая 2-3 капли дистиллированной воды на призме. Закройте пластинку так, чтобы вода распространилась по полной поверхности призмы без воздушных пузырьков и сухих мест.

Подождите примерно 30 секунд прежде, чем Вы приступите к следующему шагу. Это позволит образцу адаптироваться к температуре окружающей среды.
Направьте рефрактометр в направлении естественного дневного освещения и посмотрите в окуляр. Вы увидете круглую область (поле) с центром внизу.
( На рисунке 1 показана шкала без калибровочной или любой другой жидкости.)

Подкрутите калибровочный винт до тех пор, пока граница между верхней синей областью и нижней белой областью не встретятся точно в нулевой отметке.
На рисунке 2 показано что вы видите при калибровке.

Как только рефрактометр будет должным образом калиброван — он готов к использованию. Аккуратно очистите инструмент (особенно пластинку и призму) с использованием мягкой ткани, затем капните 2-3 капли образца на призму. Закройте пластинку для дневного света.
Рисунок 3 иллюстрирует то, что вы видите на этом этапе.

Рисунок 1
Этот рисунок иллюстрирует то, что вы можете видеть в окуляре без любого образца.
Заметьте, что вся шкала окрашена синим.
При просмотре убедитесь, что вы используете естественный дневной свет

Вы не должны снимать показания в присутствии флуоресцентного света.

Рисунок 2
Это то, что вы видите после того, как рефрактометр был откалиброван.
Заметьте, что при правильной калибровке граница синей и белой шкалы должна находиться строго на нулевой отметке при использовании дистиллированной воды как образец.

Рисунок 3
В данном примере показана шкала при измерении сока винограда.
Вы можете видеть, что прибор показывает 23 % Brix, наиболее подходящее время для изготовления вина!
После окончания измерения убедитесь, что вы почистили и высушили рефрактометр.

Обслуживание рефрактометра
Точное измерение зависит от осторожной и правильной калибровки. Напоминанием, что различие между окружающей температурой и температурой образца снижают точность показаний

Не забудьте подождать примерно 30 секунд перед снятием показаний.
Не погружайте инструмент в воду и не допускайте попадания воды вовнутрь.
Не измеряйте жесткие или коррозийные химикаты с этим инструментом, потому что они могут повредить покрытие призмы.
Чистите инструмент между каждым измерением, используя мягкую ткань.
Рефрактометр — оптический инструмент. Он требует осторожного обращения и хранения. При аккрутном использовании и правильном хранении этот инструмент обеспечит надежную работу в течение многих лет.
Температура воздуха при калибровке должна быть 20° C. Однако, много современных моделей выпускаются с ATC (автоматическая температурная компенсация), так что вы можете не волноваться относительно температуры воздуха при калибровке и относительно температуры образца.Технические характеристики и цены рефрактометров (Extech Instruments, США).
Источники: www.grapestompers.com, www.patech.ru

Главная |
Продукция, цены |
Статьи, обзоры |
Схемы, документация |
Контакты |
F.A.Q

Copyright 2005. Все права защищены. Любое использование материалов,
их подборки, дизайна, элементов дизайна допускается только с согласия правообладателя.
Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой.

4.1Принцип действия и оптическая схема

Принцип
действия рефрактометра основан на
явлении полного внутреннего отражения
при прохождении светом границы раздела
двух сред с разными показателями
преломления.

На рефрактометре
можно исследовать вещества с показателем
преломления от 1,2 до 2,0 на модели А, от
1,2 до 1,7 на модели БМ.

Все измерения
проводят в «белом» свете (дневном или
электрическом).

Показатель преломления прозрачных сред
определяется в проходящем свете, а
полупрозрачных и мутных – в отраженном.

Несколько капель исследуемой жидкости
помещают между двумя гипотенузными
гранями АВ призмы 1 и А₁В₁призмы 3 (рис. 2).

Лучи света проходят осветительную
призму 3, рассеиваясь на выходе матовой
гранью А₁В₁, входят в
исследуемую жидкость и падают на
полированную грань АВ измерительной
призмы 1.

Поскольку на рефрактометре исследуются
вещества, показатель преломления которых
меньше показателя преломления
измерительной призмы, то лучи всех
направлений, преломившись на границе
жидкости и света, войдут в измерительную
призму 1.

По закону преломления имеем:

,

(1)

,
(2)

причем

.

(3)

Исключая
промежуточные углы
ииз уравнений (1) – (3), получим формулу
для определения показателя преломления
образца

,

где
— показатель преломления измерительной
призмы;

— угол выхода лучей из измерительной
призмы;

— преломляющий угол измерительной
призмы.

При рассмотрении
пучка лучей, выходящих из призмы 2 (рис.
3) в зрительную трубу 7, 8, 9, верхняя часть
поля зрения последней будет освещена,
а нижняя останется темной. Получаемая
граница светотени определяется лучом,
выходящим из призмы 2 под предельным
углом
.
Граница светотени с перекрестием, штрихи
шкалы 16 и отсчетный штрих призмы 10
оптической системой 16, 12, 11 проектируются
в фокальную плоскость окуляра 9.

Наблюдая в
окуляр 9, совмещают границу светотени
с перекрестием сетки 8, разворачивая
зеркало 4 и жестко связанную с ним шкалу
16, и снимают с этой шкалы отсчет величины
показателя преломления.

Для ахроматизации
границы светотени и измерения средней
дисперсии исследуемого вещества до
0,07 (угол 451’) служит компенсатор,
состоящий из двух призм прямого зрения
6 (призм Амичи). Призмы Амичи вращаются
вокруг оптической оси в противоположные
стороны. При повороте призмы Амичи на
угол90оот положения, указанного на рис. 3,
дисперсия меняется от максимальной до
нуля.

Две измерительные
призмы 2 предусмотрены для измерения
показателя преломления в диапазоне от
1,2 до 2,0. Одна призма обеспечивает
измерения показателя преломления в
диапазоне от 1,2 до 1,7; вторая – от 1,6 до
2,0.

При переходе
от одного диапазона измерений к другому
для выставления начала отсчета используют
перемещение объектива 12 в плоскости,
перпендикулярной поверхности штрихов
шкалы 16.

Для подсветки
шкалы 16 и окраски поля зрения служат
зеркало 13 и светофильтр 14.

При работе
в отраженном свете измерительную призму
2 подсвечивают зеркалом 1.

Калибровка рефрактометра

Чтобы прибор показывал результат с наименьшей погрешностью, его необходимо откалибровать. Для этого понадобится дистиллированная вода или рефрактометрическая жидкость, которой обычно комплектуются наборы.

Калибровка прибора проводится в такой последовательности:

1. Поднять крышку для освещения дневным светом и с помощью пипетки нанести на главную призму 2-3 капли дистиллированной воды.
2. Закрыть защитное стекло таким образом, чтобы вода равномерно распределилась по всей поверхности призмы. Не должно быть ни пузырьков воздуха, ни пустых мест.
3. Подождать около 15-30 секунд, чтобы образец адаптировался к температуре окружающей среды.
4. Направить рефрактометр в сторону естественного источника света и посмотреть в монокуляр. В центре круга можно увидеть шкалу с деления. Если же градуировка плохо просматривается, нужно настроить фокус монокуляра.
5. Дождаться, пока верхняя часть прибора станет темного цвета, а нижняя – светлого.
6. Подкрутить калибровочный винт таким образом, чтобы граница между темным и светлым областями установилась точно в нулевой отметке или на уровне 78,4% в зависимости от модели прибора.
7. Вытереть поверхность призмы мягкой сухой тканью и использовать рефрактометр по назначению.

Пример того, как выглядит шкала прибора до и после калибровки, представлен ниже: