Рефрактометры позволяют контролировать физико-химические параметры различных веществ посредством измерения величины преломления света – рефракцию. Данный термин был введен в научный обиход Исааком Ньютоном в начале XVIII века.

Современные инструменты для определения рефракции широко используются в нефтяной, автомобильной, химической, пищевой и других отраслях. На металлообрабатывающих предприятиях применяются рефрактометры СОЖ.


При помощи рефрактометров можно определить параметры веществ и качество готовой продукции, а также контролировать содержание различных примесей.

Работает устройство следующим образом. Луч света при переходе из одного вещества в другое отклоняется от прямолинейного направления в определенной степени. Рефрактометр определяет соотношения угла вхождения и угла преломления луча на границе двух сред. Таким образом вычисляется коэффициент преломления. Чем выше плотность вещества, тем выше это значение.

Виды рефрактометров

Рефрактометры бывают двух основных видов:

  • Стационарные (лабораторные, промышленные)

  • Портативные (ручные, цифровые)


Стационарный рефрактометр


Большие стационарные рефрактометры – это конструкционно сложные приборы, которые отличаются высокой точностью измерений. Они используются в химических лабораториях и на крупных промышленных производствах.

Они позволяют осуществлять контроль за технологическими процессами в режиме реального времени, проводить наблюдения за состоянием различных жидкостей, определять концентрацию примесей. Например, на пищевых предприятиях такие устройства служат для контроля процесса выпаривания или смешивания.

Портативные рефрактомеры – это компактные переносные приспособления. Они могут использоваться и в полевых условиях, и в помещениях.

Цифровые рефрактометры оснащены небольшим дисплеем, на который выводятся результаты измерений. Помимо коэффициента преломления они могут определять плотность вещества, учитывать температуру окружающей среды, использовать различные единицы измерения и т.д.

Ручные рефрактометры не имеют элементов питания и электронных схем. Но они просты в использовании, удобны и отличаются доступной ценой, поэтому их широко используют не только на промышленных производствах, но и в быту.

Принцип работы ручного рефрактометра

Исследуемая жидкость наносится на главную призму рефрактометра. Она изготовлена из материала, который обладает высоким показателем преломления, поэтому луч, проходящий через нее, отклоняется под большим углом. Далее посредством системы линз он попадает на градуированную округлую шкалу. Коэффициент преломления определяется по положению границы света и тени на шкале.

Ввиду того, что этот показатель различается в зависимости от температуры окружающей среды, некоторые модели рефрактометров снабжаются системой ATC – Automatic Temperature Compensation System. В таких приборах функцию компенсации выполняет биметаллическая пластина, которая соединена с прочими компонентами прибора и плавно перемещает их, растягиваясь и сжимаясь при разных температуры.

Если в рефрактометре не реализована функция АТС, полученные с его помощью результаты нужно пересчитывать, используя специальные таблицы.


Схематичное представление работы рефрактометра

Как откалибровать прибор?

Перед использованием рефрактометра прибор нужно калибровать с применением дистиллированной воды, или, в некоторых случаях, специальной жидкости.

У неоткалиброванного рефрактометра шкала полностью синего цвета, что видно через окуляр (рис. 1).

Чтобы прибор правильно работал на призму следует нанести несколько капель дистиллированной воды, а затем закрыть защитное стекло, чтобы жидкость равномерно распределилась по поверхности призмы.

Через 30 секунд образец принимает температуру окружающей среды, и рефрактометр направляется в сторону источника естественного света. На шкале появляется участок белого цвета (рис. 2).

Основной задачей калибровки является создание совпадения границ синего и белого участков на отметке 0.0 при помощи калибровочного винта (рис. 3).


Изменение шкалы рефрактометра при калибровке

Где применяется рефрактометр?

Область применения рефрактометров широка. В химической отрасли они используются для измерения содержания гликолей, спиртов, кислот и других веществ в растворах, а также степень отверждения пластмасс и синтетических смол.

В текстильной промышленности при помощи этих приборов определяется концентрация поликарбонатов, прядильных растворов.

На пищевых предприятиях рефрактометры используются для измерения сахаристости безалкогольных напитков, джемов, сиропов, меда, плотность и крепость алкогольных напитков, качество и набор компонентов в молочных изделиях, детском питании, соусах.

В фармацевтике эти приборы позволяют определить концентрацию цетогулоновой и аскорбиновой кислоты в составе витаминных комплексов, а также контролировать качество и чистоту синтезируемых лекарственных препаратов.

В нефтяной и газовой промышленности рефрактометры используются для анализа состава СОЖ, смазок, масел.

При помощи интерференционных рефрактометров можно предотвратить риск возникновения аварийных ситуаций. Например, они применяются в шахтах для исследования состава воздуха с целью обнаружения возможной утечки газа.

Портативный рефрактометр СОЖ – это универсальное устройство для определения концентрации смазочно-охлаждающей жидкости и степени ее загрязнения посторонними компонентами, такими как масла, смазки и т.д. Чем более размыта световая полоса на шкале устройства, тем сильнее загрязнена СОЖ.

Рефрактометры для СОЖ 0-20 % Brix являются наиболее удобными. Для качественного изучения требуется всего 2-3 капли эмульсии. Двойное соединение на пластине дневного света позволяют получить точные результаты в течение небольшого промежутка времени.


Рефрактометр СОЖ 0-20 % Brix


Рефрактометры 0-20 % Brix автоматически компенсируют температуру окружающей среды в диапазоне от 10 до 30 °C, благодаря чему они выдают точные значения коэффициента преломления, которые не требуют корректировки.

Калибровочный винт в этих устройствах имеет скрытое расположение, что позволяет избежать непреднамеренной регулировки при использовании прибора.

Благодаря своим компактным размерам рефрактометры для СОЖ 0-20 % Brix можно использовать также в условиях ограниченного пространства.

Как правильно использовать рефрактометр СОЖ?

Правильная калибровка и соблюдение определенных правил при работе с рефрактометром напрямую влияет на качество и точность измерений:

  • Чтобы убрать разницу температур образца и окружающей среды, показания нужно снимать через 30 секунд после калибровки прибора

  • Для работы с устройствами без системы ATC температура воздуха при калибровке должна составлять около +20 °C

  • Нельзя допускать попадания воды внутрь прибора, так как в этом случае может произойти затуманивание шкалы

  • Нельзя измерять химически-агрессивные и абразивные растворы, так как они могут повредить поверхность призмы

  • После каждого использования рефрактометра нужно очистить призму при помощи безворсовой ветоши или мягкой ткани