Polarymetry są urządzeniami często wykorzystywanymi w szeroko pojętym przemyśle farmaceutycznym, cukrowniczym i spożywczym. Za ich pomocą jesteśmy w stanie precyzyjnie wyznaczyć stężenie badanej substancji oraz jej czystość (w branży cukrowniczej, obok refraktometrii jest to podstawowa metoda badania czystości sacharozy). W jaki sposób to się odbywa i co ma wspólnego polaryzacja światła ze stężeniem substancji?

Zasada działania

Na początek kilka słów o samej zasadzie działania polarymetru. Urządzenie składa się ze źródła światła, filtru interferencyjnego lub monochromatora wyodrębniającego ze światła konkretną długość fali, filtrów polaryzacyjnych przepuszczających wyłącznie światło spolaryzowane (polaryzatora półcieniowego i analizatora), rurki polarymetrycznej umieszczonej pomiędzy tymi filtrami i finalnie detektora lub lunetki, do której pada światło po przejściu przez próbkę umieszczoną w rurce polarymetrycznej. Początkowo na obrazie widzimy wyraźną linię cienia spowodowaną polaryzatorem półcieniowym. Pomiar odbywa się poprzez obrót analizatora o kąt równy kątowi skręcenia polaryzacji tak, aby całe pole widzenia było jednorodnie oświetlone. Oczywiście w przypadku polarymetrów automatycznych, ruch analizatora odbywa się w sposób zautomatyzowany, aż do uzyskania jednorodnego oświetlenia. Jego wartość jest oceniana na podstawie analizy sygnału z detektora.

Pomiar polarymetrem i odczyt wyników

Polarymetry wykorzystują naturalną aktywność optyczną, jaką cechują się niektóre substancje, w tym np. sacharoza. Aktywność optyczna to zdolność danej substancji do zmieniania płaszczyzny polaryzacji światła. Jest ona ściśle powiązana z budową i rodzajem cząsteczek (w przypadku cieczy) bądź z ułożeniem cząstek w krysztale (ciała stałe). Czysta woda nie wykazuje aktywności optycznej. Jeżeli jednak rozpuścimy w niej np. sacharozę, to kąt skręcenia polaryzacji będzie tym większy, im wyższe będzie jej stężenie. Z tej prostej zależności możemy wyznaczyć stężenie sacharozy w wodzie mierząc polarymetrem kąt skręcalności optycznej roztworu.

Wpływ temperatury na polaryzację

Aktywność optyczna substancji o znanym stężeniu jest zależna od dwóch parametrów – długości fali i temperatury. Stałą długość fali uzyskujemy za pomocą monochromatora lub filtru interferencyjnego. Zazwyczaj wykorzystuje się linię D sodu, czyli fale świetlne o długości 589.3 nm. Z temperaturą jest większy kłopot, gdyż standardowo powinno się wykonywać pomiary w 20°C. Teoretycznie możemy zapewnić taką temperaturę otoczenia używając na przykład klimatyzacji w pomieszczeniu. W praktyce jednak zapewnienie w ten sposób stałej temperatury próbki jest niemożliwe. Po pierwsze, musielibyśmy odczekać, aż temperatura w pomieszczeniu ustabilizuje się. Po drugie, nawet dotykając rurkę polarymetryczną dłonią podwyższamy jej temperaturę. Po jej włożeniu do komory pomiarowej znów należałoby odczekać, aż rurka będzie miała tę samą temperaturę co otoczenie. A co, jeżeli w pomieszczeniu nie ma klimatyzacji lub nie możemy jej ustawić na 20C? Rozwiązaniem powyższych problemów jest zastosowanie urządzeń do kontroli temperatury próbki w samym polarymetrze.

Jak kontrolować temperaturę w polarymetrze

Jednym ze znanych sposobów jest zastosowanie płaszcza wodnego wokół rurki polarymetrycznej. Takie rozwiązanie wymaga użycia ultratermostatu cyrkulacyjnego i specjalnego typu rurek polarymetrycznych. Kłopotliwe są zwłaszcza przewody doprowadzające wodę. Są stosunkowo sztywne, wymagają też stałej uwagi, by nie dopuścić do wycieku wody. Wygodniejszym rozwiązaniem jest zastosowanie kontrolerów temperatury ATAGO opartych o układ Peltiera. Kontroler ATAGO jest urządzeniem autonomicznym, polarymetr może być w niego doposażony w dowolnym momencie. Termostatyzowane gniazdo wraz z rurką polarymetryczną jest umieszczane w komorze pomiarowej polarymetru, zaś regulacja temperatury odbywa się za pomocą wygodnego panelu sterującego. Nie ma kłopotliwych rurek z wodą, system jest całkowicie suchy i ma kompaktowe wymiary. Zakres temperatur od 10°C - 50°C pokrywa potrzeby nawet najbardziej zaawansowanych analiz, tym bardziej, że zdecydowana większość powinna odbywać się w temperaturze 20°C.

Zachowanie kontrolowanej temperatury próbki gwarantuje stabilny i dokładny pomiar, bez długiego oczekiwania na wyrównanie jej temperatury z temperaturą otoczenia. Użycie kompaktowego kontrolera temperatury ATAGO opartego o układ Peltiera, jest prostym i niezwykle eleganckim rozwiązaniem trudnych problemów w polarymetrii. Zakup może być rozłożony w czasie, niekoniecznie trzeba go realizować wraz z zakupem polarymetru.

Parametry kontrolera temperatury ATAGO

• zakres: 10.0°C do 40.0°C
• rozdzielczość: 0.1°C
• dokładność: +/- 0.2°C
• wymiary: 130(W)x130(D)x82(H)mm
• waga: 1.2kg

 W naszym katalogu: Polarymetr automatyczny SAC-i

 W naszym katalogu: Kontroler temperatury do polarymetru SAC-i