رفرکتومتر چیست و چگونه کار می کند؟

مجموعه: تجهیزات ایمنی و بهداشتی

رفرکتومتر چیست

رفرکتومتر؛ابزاری دقیق برای اندازه‌گیری غلظت محلول

رفرکتومتر چیست؟

رفرکتومتر یا شکست سنج وسیله ای است که برای اندازه گیری ضریب شکست (n) یک ماده استفاده می شود. این ویژگی را می توان برای ارزیابی های مختلف استفاده کرد، مانند خلوص یک ماده (با مقایسه n آن با مقدار استاندارد) یا برای کمک به شناسایی یک ماده مقدار ناشناخته با مقایسه مقدار n آن با مرجع . شکست سنج ها در طراحی و استفاده همه کاره ها هستند و می توانند نتایج را به عنوان ضریب شکست یا در موارد دیگر به عنوان اندازه گیری ترکیبی مانند جامدات محلول، قند یا شوری ارائه دهند.

کاربرد رفرکتومتر

رفرکتومترها برای چه مواردی استفاده می شود؟

رفرکتومترها در آزمایشگاه و در بسیاری از صنایع از جمله صنایع کشاورزی، غذایی، شیمیایی و تولیدی استفاده می شوند.

• در آزمایشگاه، رفرکتومترها ترکیب نمونه های بسیاری از صنایع را اندازه گیری می کنند. برخی از رفرکتومترها برای نمونه های چالش برانگیز طراحی شده اند و اندازه گیری های بسیار دقیقی را ارائه می دهند.

• در صنایع غذایی، رفرکتومترها کاربردهای زیادی از جمله اندازه گیری قند و نمک دارند. قند را می توان در ژله و مربا، شیر، آب میوه و انواع دیگر نوشیدنی ها اندازه گیری کرد. میزان نمک را می توان در آب نمک، پنیر یا حتی در اقلام نانوایی اندازه گیری کرد.

• در کشاورزی، زنبورداران از رفرکتومتر برای اندازه‌گیری میزان آب موجود در عسل استفاده می‌کنند. این کار برای اطمینان از کیفیت عسل و جلوگیری از تخمیر آن مهم است. رفرکتومترها همچنین می‌توانند برای اندازه‌گیری میزان آب شیر و تعیین غلظت شیر سویا استفاده شوند.

• رفرکتومترها همچنین می توانند غلظت های شیمیایی را اندازه گیری کنند، مخلوط ها را تأیید کنند و خلوص مواد را تعیین کنند.

• در تولید، رفرکتومترهای فرآیند درون خطی ترکیب مواد را فراهم می کنند، رقت را کنترل می کنند و خلوص یک ماده را بررسی می کنند.

تعیین غلظت محلول‌های قندی با دستگاه رفرکتومتر

رفرکتومتر چه چیزی را اندازه گیری می کند؟

رفرکتومترها با اندازه‌گیری ضریب شکست محلول‌ها، غلظت آنها را تعیین می‌کنند. ضریب شکست محلول‌ها بسته به غلظت آنها در آب متفاوت است. منشور در رفرکتومتر ضریب شکست بیشتری نسبت به محلول دارد. اندازه‌گیری‌ها در نقطه‌ای که منشور و محلول به هم می‌رسند خوانده می‌شوند. با یک محلول با غلظت کم، ضریب شکست منشور بسیار بیشتر از نمونه است. این باعث می‌شود که زاویه شکست نور بیشتر باشد و خوانش پایین‌تری روی رفرکتومتر ثبت شود.

عکس این امر با محلول با غلظت بالا اتفاق می‌افتد. در این حالت، ضریب شکست منشور کمتر از نمونه است و زاویه شکست نور کمتر است. بنابراین، خوانش روی رفرکتومتر بالاتر خواهد بود. به عنوان مثال، یک محلول آب با 10 گرم شکر در هر لیتر، ضریب شکستی در حدود 1.333 دارد. یک محلول آب با 20 گرم شکر در هر لیتر، ضریب شکستی در حدود 1.335 دارد. بنابراین، با استفاده از یک رفرکتومتر، می‌توان با دقت بالایی غلظت محلول‌های قندی را تعیین کرد.

انواع رفرکتومتر

رفرکتومتر Abbe

رفرکتومتر آبه، اولین رفرکتومتر تجاری، توسط ارنست آبه در سال 1869 اختراع شد. این دستگاه هنوز هم در حال استفاده است، اما تغییراتی در آن ایجاد شده است تا عملکرد آن بهبود یابد. یک رفرکتومتر آبه، نمونه بین دو منشور قرار می‌گیرد. منشور شکست از شیشه یا یاقوت کبود با ضریب شکست بالا ساخته شده است و دارای سطح صاف است. منشور روشن‌کننده ناهموار است، بنابراین پرتوهای نور در همه جهات پراکنده می شوند. نور پس از عبور از نمونه، در سطح مشترک با سطح صاف منشور شکسته شده و به یک تلسکوپ هدایت می شود. تلسکوپ مجهز به دو منشور Amici است که پرتوهای نور بحرانی واگرا را جمع آوری می کند.

برای انجام اندازه‌گیری، منشورها می‌چرخند تا مرز بین نواحی روشن و تاریک با مرکز میدان دید تلسکوپ هم‌تراز شود. سپس، ضریب شکست را می توان روی ترازو خواند. نسخه‌های مدرن رفرکتومتر آبه دارای ویژگی‌های طراحی بهبود یافته‌ای هستند، مانند پایه‌های منشوری با تثبیت حرارتی، پایه‌های تلسکوپ ثابت و نمای ترکیبی از مرز سایه و مخفی. این ویژگی‌ها می‌توانند اندازه‌گیری را آسان‌تر و سریع‌تر کنند. رفرکتومترهای آبه نسبتاً بزرگ هستند و معمولاً به عنوان رفرکتومترهای آزمایشگاهی میز استفاده می شوند. می توان از آنها برای اندازه گیری ضریب شکست مایعات و جامدات استفاده کرد. این دستگاه‌ها اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی ارائه می‌دهند.

رفرکتومتر ABBE

رفرکتومترهای دستی سنتی

رفرکتومترهای دستی سنتی، رایج‌ترین نوع رفرکتومترهای موقعیت بحرانی هستند. این دستگاه‌ها جمع‌وجور، قابل حمل و راحت هستند. آنها قابل اعتماد هستند، فقط به چند قطره نمونه نیاز دارند و نتایج معمولاً فوری را ارائه می‌دهند. به همین دلیل، اغلب برای تعیین غلظت مواد در حین کار استفاده می‌شوند.

رفرکتومترهای دستی برخلاف رفرکتومترهای آبه، دارای منشور روشن‌کننده مشخص نیستند. در عوض، آنها یک فلپ روشن‌کننده دارند که نور را در زاویه بحرانی تولید می‌کند و نمونه را در جای خود نگه می‌دارد. پس از عبور از نمونه، نور وارد منشور اندازه‌گیری و سایر عدسی‌ها می‌شود و به میدان دید کاربر می‌رسد.

بسته به کاربرد، رفرکتومترهای دستی را می‌توان در درجه‌های Brix، Plato، Baumé یا مستقیماً بر حسب درصد املاح (مانند الکل یا گلیکول) درجه‌بندی کرد. این دستگاه‌ها را می‌توان به راحتی با استفاده از آب مقطر به عنوان مرجع کالیبره کرد. برخی از نسخه‌ها دارای یک سیستم جبران دما داخلی هستند که بر اساس یک نوار دو فلزی است که بر اساس دما خم می‌شود و تنظیم می‌کند.

رفرکتومترهای دستی سنتی

رفرکتومتر دیجیتال

رفرکتومترهای دیجیتال با استفاده از یک LED برای روشن کردن نمونه قرار داده شده بر روی منشور شکست کار می کنند. نور شکسته شده سپس توسط یک حسگر تصویری اندازه گیری می شود که زاویه شکست را تعیین می کند. سپس این خوانش دما از طریق یک سری الگوریتم های تخصصی تصحیح می شود و به ضریب شکست یا یک مقدار مشخص تبدیل می شود. رفرکتومترهای دیجیتال نسبت به دستگاه های آنالوگ مزایای زیادی دارند، از جمله: استفاده آسان ، اصلاحات خودکار و کنترل های قابل تنظیم

رفرکتومترهای دیجیتال را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:

• رفرکتومترهای خودکار : رفرکتومترهای خودکار برای صرفه جویی در زمان و کاهش خطای اپراتور طراحی شده اند. این دستگاه ها نتایج سریعتر و دقیقتری ارائه می دهند و می توانند در شرایط محیطی کنترل نشده استفاده شوند.رفرکتومترهای خودکار دارای پیکربندی های مختلفی هستند که می توانند با نمونه گیرهای خودکار یا سیستم های پمپاژ کار کنند. این دستگاه ها همچنین قادر به اندازه گیری دوره های در حال انجام هستند.

• رفرکتومتر درون خطی : رفرکتومترهای درون خطی دستگاه‌هایی هستند که برای اندازه‌گیری مداوم غلظت مواد در سیستم‌های لوله‌کشی یا مخازن استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها بادوام و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند و می‌توانند برای طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده شوند.

رفرکتومتر دیجیتال

رفرکتومترهای تخصصی

رفرکتومترهای تخصصی دستگاه‌هایی هستند که برای یک کار یا اندازه‌گیری خاص طراحی شده‌اند. این دستگاه‌ها براساس همان اصول کار رفرکتومترهای معمولی عمل می‌کنند، اما برای اندازه‌گیری یک مقدار خاص کالیبره شده‌اند و واحدها را بر اساس آن مقدار نمایش می‌دهند. رایج‌ترین انواع رفرکتومترهای تخصصی عبارتند از:

• رفرکتومترهای بریکس: برای اندازه‌گیری غلظت قند در آب میوه‌ها، آبجو و سایر نوشیدنی‌ها استفاده می‌شوند.

• رفرکتومترهای شوری: برای اندازه‌گیری غلظت نمک در آب و سایر مایعات استفاده می‌شوند.

رفرکتومترهای تخصصی

نحوه استفاده از رفرکتومتر

استفاده از رفرکتومتر آسان است و بهتر است برای دستورالعمل های دقیق به دفترچه راهنمای سازنده خود مراجعه کنید. برای اهداف کلی، همیشه رفرکتومتر را ابتدا با آب مقطر یا دیونیزه کالیبره کنید تا دستگاه و محلول کالیبراسیون ضریب شکست مناسب صفر شود. سپس وقتی آماده استفاده شد، حدود 3 تا 5 قطره مایع را روی منشور بریزید. در صورت وجود پوشش، درپوش را ببندید. برای ابزارهای آنالوگ دستی، منشور را به سمت منبع نور بگیرید. تمرکز کنید و مقدار مقیاس را در نقطه ای که نور با ناحیه تاریک مقیاس برخورد می کند بخوانید. برخی از رفرکتومترهای رومیزی دارای یک ناحیه متقاطع برای مشاهده نتایج هستند.

برای دستگاه دیجیتال، دستگاه را با آب مقطر یا دیونیزه صفر کنید، دستگاه را با استاندارد شناخته شده کالیبره کنید. سپس 3 تا 5 قطره از مایع خود را اضافه کنید. منتظر بمانید تا ابزار بخواند و نتایج را نمایش دهد. یک منبع نور روشن، نور را برای خواندن فراهم می کند. برای استفاده دقیق، دفترچه راهنمای سازنده را بخوانید.

نحوه خواندن نتایج رفرکتومتر

راهنمای خرید رفرکتومتر  

عواملی که باید هنگام خرید رفرکتومتر در نظر بگیرید عبارتند از:

• نوع رفرکتومتر: رفرکتومترها را می‌توان به انواع مختلفی تقسیم کرد، از جمله رفرکتومترهای سنتی، دیجیتال، درون خطی و تخصصی. نوع رفرکتومتر مورد نیاز شما به کاربرد شما بستگی دارد. قبل از خرید، کاربرد خود را مشخص کنید. نوع رفرکتومتر مورد نیاز شما به کاربرد شما بستگی دارد.

• رنج اندازه‌گیری: رفرکتومترها در محدوده‌های اندازه‌گیری مختلفی موجود هستند. محدوده اندازه‌گیری مورد نیاز شما به کاربرد شما بستگی دارد.

• دقت: دقت رفرکتومترها با دقت اندازه‌گیری آنها مشخص می‌شود. دقت مورد نیاز شما به کاربرد شما بستگی دارد.

• قابلیت حمل: برخی از رفرکتومترها قابل حمل هستند و می‌توان آنها را به راحتی حمل کرد. برخی دیگر از رفرکتومترها برای استفاده در آزمایشگاه یا محیط‌های کنترل شده طراحی شده‌اند.

• قیمت: قیمت رفرکتومترها بسته به نوع، محدوده اندازه‌گیری، دقت و سایر ویژگی‌ها متفاوت است. 

رفرکتومتر دستگاهی برای اندازه‌گیری ضریب شکست نور در یک ماده

سوالات متداول درباره رفرکتومتر

1. رفرکتومتر چیست؟

رفرکتومتر دستگاهی است که برای اندازه‌گیری ضریب شکست نور در یک ماده استفاده می‌شود. ضریب شکست نور یک کمیت فیزیکی است که نشان می‌دهد نور در یک ماده چگونه شکست می‌خورد.

2. کاربردهای رفرکتومتر چیست؟

رفرکتومترها می‌توانند برای طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده شوند، از جمله:

- اندازه‌گیری غلظت قند در آب میوه‌ها، آبجو و سایر نوشیدنی‌ها

- اندازه‌گیری غلظت نمک در آب و سایر مایعات

- اندازه‌گیری خلوص مواد

- کنترل کیفیت محصولات

- تحقیقات علمی

3. رفرکتومتر کیفی است یا کمی؟

هم کمی و هم کیفی ، ضریب شکست یکی از خواص فیزیکی مواد مانند نقطه جوش، نقطه ذوب، چگالی است و برای هر ماده ضریب شکست خاص وجود دارد. به همین دلیل می توان از آن در تحلیل کیفی و کمی استفاده کرد.

4. چگونه رفرکتومتر را کالیبره کنیم؟

برای کالیبره کردن رفرکتومتر، باید یک ماده با ضریب شکست شناخته شده را اندازه‌گیری کنید. سپس، می‌توانید از این مقدار برای تنظیم دستگاه استفاده کنید.

5. چه عواملی می‌توانند بر دقت اندازه‌گیری رفرکتومتر تأثیر بگذارند؟

عوامل مختلفی می‌توانند بر دقت اندازه‌گیری رفرکتومتر تأثیر بگذارند، از جمله:

- دمای نمونه

- خلوص نمونه

- وجود ذرات معلق در نمونه

- استفاده صحیح از دستگاه

6. قیمت رفرکتومتر چقدر است؟

قیمت رفرکتومترها بسته به نوع، محدوده اندازه‌گیری، دقت و سایر ویژگی‌ها متفاوت است. رفرکتومترهای ساده می‌توانند قیمتی در حدود چند صد هزار تومان داشته باشند، در حالی که رفرکتومترهای تخصصی می‌توانند قیمتی در حدود چند میلیون تومان داشته باشند.

7. رفرکتومتر را از کجا می توان خرید؟

رفرکتومترها را می‌توان از فروشگاه‌های تجهیزات آزمایشگاهی خریداری کرد. همچنین، می‌توانید رفرکتومترها را به صورت آنلاین از فروشگاه‌های اینترنتی خریداری کنید.

سخن پایانی درباره رفرکتومتر

رفرکتومتر یا شکست سنج یک ابزار مفید است که می تواند برای اندازه گیری نمونه ها در آزمایشگاه، قندها در یک غذا، ترکیب مواد شیمیایی و کنترل رقت در یک فرآیند تولید در خط استفاده شود. برنامه شما هر چه باشد، مطمئن شوید که رفرکتومتر مناسب را برای نیاز خود انتخاب کرده اید.

گردآوری:بخش دانش کسب و کار بیتوته