Refraktometr to przyrząd do badania współczynnika załamania światła różnych substancji, przede wszystkim cieczy. W praktyce refraktometr jest jednak wykorzstywany do badania stężeń roztworów ciekłych. Wykorzystywana jest tu zależność miedzy stężeniem a współczynnikiem załamania światła. Klasycznym urządzeniem jest opracowany w końcu XIX wieku refraktometr Abbego. Współcześnie jest nadal używany, niemniej coraz częściej stosuje się również inne rodzaje refraktometrów, o konstrukcji oraz dokładności dostosowanej do konkretnych potrzeb. Dostępne są precyzyjne refraktometry laboratoryjne klasy RX z automatycznie termostatyzowanym gniazdem pomiarowym lub też refraktometry z automatyczną kompensacją temperatury klasy PAL, PEN lub PR. W sytuacjach nie wymagających bardzo wysokiej precyzji pomiarów, stosowane są łatwe w obsłudze refraktometry lunetkowe MASTER.

W refraktometrach lunetkowych wyznaczanie współczynnika załamania światła próbki odbywa się poprzez wykorzystanie refrakcji, która powstaje na granicy pryzmatu i próbki. Współczynnik załamania światła pryzmatu jest znacznie większy niż współczynnik próbki. Jeżeli próbka ma niskie stężenie, kąt załamania jest duży (patrz linia „a”) ze względu na dużą różnicę współczynników załamania między pryzmatem a próbką. Jeśli próbka ma wysoką koncentrację, kąt załamania jest mały (patrz linia „b”) z powodu małej różnicy współczynników załamania światła między pryzmatem a próbką.

W refraktometrach cyfrowych ATAGO, automatyczny pomiar współczynnika załamania światła jest oparty na określeniu krytycznego kąta całkowitego odbicia. Punktowe źródło światła emituje promienie na dolno-boczną część pryzmatu, w kierunku próbki. Następnie światło przechodzi pod wieloma kątami przez powierzchnię graniczną, wnikając do próbki. W zależności od współczynnika załamania światła próbki, promienie mogą przechodzić dalej (po załamaniu) lub być odbijane. Na przykład woda ma niski współczynnik załamania światła, zatem światło załamuje się pod małym kątem. Analogicznie światło przechodzące przez próbkę o wysokim współczynniku załamania jest załamywane pod dużym kątem. Współczynnik załamania jest proporcjonalny do kąta krytycznego, największego kąta padania, dla którego załamanie może nadal występować przed pojawieniem się zjawiska całkowitego odbicia. Dla kąta krytycznego uwidacznia się linia graniczna oddzielająca jasne i ciemne pola. Położenie tej linii jest wykrywane przez analizator i na tej podstawie wyznaczany jest współczynnik załamania światła próbki.

Źródłem światła jest dioda LED, emitująca światło na powierzchnię pryzmatu za pomocą systemu optycznego. Ulokowany w torze pomiarowym filtr interferencyjny zapewnia ściśle określoną długość fali. Z sygnału wideo zebranego z analizatora CCD, po obróbce cyfrowej można wyznaczyć współczynnik refrakcji.

Metoda detekcji krytycznego kąta całkowitego odbicia jest niezależna od właściwości próbki. Możliwe jest zmierzenie indeksu refrakcji próbek o wysokiej absorbancji lub zawierających cząstki stałe. Co ważne, do wykonania pomiaru potrzeba zaledwie kilka kropel próbki, poza tym próbkę naniesioną na pryzmat można odzyskać po pomiarze. Określenie współczynnika załamania światła jest niezależne od wstrząsów lub innych czynników zewnętrznych.

Co można mierzyć refraktometrem?

Refraktometrem można wykonywać pomiary w cieczach oraz ciałach stałych. Oczywiście najbardziej rozpowszechnione są pomiary w cieczach. Na ich podstawie można bardzo szybko wyznaczyć stężenie danej substancji, a nawet automatycznie wyliczyć wartości pochodne, jak np. temperatura zamarzania roztworów glikolowych.

Wartością natywną mierzoną przez każdy refraktometr jest współczynnik załamania światła (RI), niemniej na podstawie znanych zależności pomiędzy stężeniem danej substancji w roztworze wodnym, a kątem załamania, w praktyce używane są skale pochodne. Najpopularniejszą jest skala Brix określająca stężenie masowe sacharozy w wodzie. Jej rozpiętość wynosi od 0 do 100%Brix. Skala Brix jest często stosowana nawet wtedy, gdy mierzone są zupełnie inne substancje.

Nowoczesne refraktometry cyfrowe ATAGO oferują możliwość przeliczania wyników na różne skale z uwzględnieniem poprawek temperaturowych specyficznych dla danego medium. Należy pamiętać, że współczynnik załamania światła bardzo silnie zależy od temperatury i zależności te są różne dla różnych substancji. Pominięcie poprawek temperaturowch prowadzi do znacznych błędów.

Chcesz wiedzieć więcej?

Przejrzyj nasz katalog online lub przeglądając pobierz go w formie PDF.
Katalog możesz również przeglądać jako aplikację na telefonie android  lub zamówić w formie drukowanej z bezpłatną dostawą.