Рефрактометр представляет собой удобный инструмент, необходимый для определения концентрации разнообразных растворов. Оптический прибор воспроизводит результаты за счёт преломления световых лучей.
Выделяют три основные разновидности. Рефрактометр может быть лабораторным, промышленным или портативным. Стационарная техника для лабораторий имеет большие размеры, высокую мощность и гарантированную точность измерений. Её используют в диагностических центрах, на производствах, чтобы контролировать всевозможные технологические процедуры.
Портативные приборы считаются универсальными, могут применяться по назначению на территории лабораторий и вне таковых. Они бывают:
- Ручными. Это простая техника для мобильного применения, не содержащая каких-либо элементов питания (аккумуляторов, сменных батареек) или электронных плат. Ее используют на текстильном производстве, в пищевой и нефтяной промышленности, в домашних условиях. Она доступна по цене, легко транспортируется на дальние расстояния, имеет малый вес.
- Цифровыми. Это более совершенное оборудование с жидкокристаллическим дисплеем. Устройство часто комплектуется дополнительным функционалом (анализ плотности, коэффициента светового преломления и т. д.).
Вся техника отличается размерами, мощностью, производителем, формой корпуса, ценой. Ее используют в фармацевтике, пищевой промышленности, машиностроении. В медицинской отрасли рефрактометры нужны для определения:
- белка в плазме крови;
- концентрации медикаментов;
- плотности мочи.
Рефрактометр осуществляет контроль параметров разных веществ за счет замеров величины светового преломления. Свое название оптическая техника получила в далеком 18 веке, когда она была внедрена в науку Исааком Ньютоном.
Принцип работы
Рефрактометр – специализированный полуавтоматический прибор, который направляет в глаз человека инфракрасное излучение. Он проводит измерения с помощью следующих показателей:
- интенсивность волны;
- длина волны;
- расчетная система.
В результате прибор выдает данные по рефракции каждого глаза в отдельности. Это понятие, обозначающее качество преломления светового луча в глазном яблоке, проецирования его в определенные точки на сетчатке, перед или сзади нее.
Действие прибора осуществляется следующими способами:
- аппарат формирует тонкий пучок инфракрасного излучения, который направляется в зрачок человека;
- красный луч проходит через зрачок, роговицу, хрусталик, стекловидное тело, после этого проецируется в области сетчатки и отражается от нее;
- луч света проходит через внутренние структуры глаза в обратном направлении и улавливается прибором;
- аппарат регистрирует длину волны, которая была отражена на сетчатке.
Аппарат выдает данные на мониторе, врач-офтальмолог может их распечатать, чтобы занести в историю болезни пациента.
Калибровка и подготовка рефрактометра к использованию
Перед использованием рефрактометра его необходимо откалибровать. Некоторые модели требуют для этого специальную жидкость, однако основная масса может быть откалибрована с помощью дистиллированной воды.
Рассмотрим последний способ подробнее.
Если посмотреть в окуляр любого рефрактометра без калибровочной жидкости, его шкала будет окрашена только в синий цвет (рис. 1).
Для калибровки прибора на главную призму наносятся 2-3 капли дистиллированной воды (удобно делать это пипеткой). После закрытия защитного стекла вода должна равномерно распределиться по всей поверхности призмы – без пузырьков воздуха и сухих мест.
Через 30 секунд, достаточных для того, чтобы образец адаптировался к температуре окружающей среды, рефрактометр направляется в сторону естественного дневного освещения (флюоресцентное не допускается). В окуляре при этом отображается шкала с участками синего и белого цветов (рис. 2).
Основная задача калибровки состоит в том, чтобы достичь совпадения границ этих двух участков в отметке 0.0 (рис. 3) с помощью регуляции калибровочного винта.
После окончания настройки призма аккуратно протирается мягкой тканью.
Когда используется
Прибор используется при первичном посещении офтальмолога. Он должен знать, нормально ли проходит пучок света через глазное яблоко, чтобы выявить рефракционную способность. После постановки диагноза прибор используется для выявления состояния зрения у пациента с увеличением возраста или в процессе лечения.
С помощью прибора выявляют следующие заболевания:
- дальнозоркость – проекция луча света не на сетчатку, за нее, поэтому длина волны больше, чем это необходимо;
- близорукость – проецирование луча света перед сетчаткой, что делает длину волны короче;
- астигматизм – луч света неправильно проходит через преломляющие элементы глаза, раздваивается, поэтому проецируется на сетчатке, а также перед или за ней.
Рекомендуется периодически проходить исследование пациентам, которые продолжительно наносят контактные линзы или очки. Если вовремя выявить ухудшение качества зрения, можно быстрее начать лечение. Рефрактометрия здесь важна, так как измерение с помощью диагностических таблиц невозможно, при ухудшении качества зрения пациент не будет видеть первую строку таблицы как при минус 2 диоптриях, так и при минус 8.
Как правильно использовать рефрактометр для максимальной точности
Рефрактометр — это отличный инструмент, который позволяет пивовару определить плотность сусла всего с одной капли. Вам не нужно будет расходовать каждый раз по 150-200 мл. сусла, как это делается при измерении ареометром. Капля сусла опускается на поверхность линзы, а прозрачная пластина прижимается сверху, равномерно распределяя жидкость по всей линзе. Затем рефрактометр поднимается к источнику света, и вы смотрите в него, наподобие телескопа.
На фото представлен самый дешевый рефрактометр за $ 40 сделанный в Китае. С ним вы получите то, за что платите. Но так же бывают дорогие цифровые рефрактометры, которые более точно определяют и выводят на циферблате свои показания.
Есть некоторые рекомендации для правильного использования рефрактометра — в противном случае он может разочаровать вас в работе:
- Рефрактометр должен быть откалиброван в воде на ноль. Калибровка может потребоваться перед каждым использованием.
- Игнорируйте шкалу удельный вес (SG), если ваша модель имеет ее — только обращайте внимание на шкалу Брикса. Отношения между Бриксом и удельным весом не является линейным!
- Как и ареометры, показания рефрактометра зависят от температуры. Некоторые модели поддерживают АТC — автоматическую коррекцию температуры, и имеют различную степень успеха в этом. Я позволяю моим образцам охладиться до температуры ниже 40 ° C перед их использованием, чтобы не обжечься.
- Дешевые рефрактометры не всегда последовательны в измерениях. Я провел 5 измерений одного сусла, и уже потом вычислил среднее значение. Разница составила +/- 10% , между измерениями! Ну и подвох. Вы получаете то, за что вы платите, и это устройство было мне подарком.
Рефрактометры и сусло:
Удобство рефрактометров зависит от цены, так как устройство рефрактометров не такое простое, когда дело доходит до измерения сусла.
Рефрактометры измеряют угол преломления света, когда он проходит через раствор. Они, как правило, откалиброваны на растворе сахара с водой. Однако, сусло имеет различную плотность и содержит более сложные сахара, что изменяет индекс преломления. Любые измерения сусла рефрактометром должны быть скорректированы с помощью ‘поправочного коэффициента сусла’. Для домашнего пивовара поправочный коэффициент сусла — это определенный инструмент, который должен быть определен точно при измерение образцов сусла.
У нас есть полное руководство, в том числе электронные таблицы для внесения измерений, что будет способствовать определению вашего поправочного коэффициент сусла.
Чтобы прояснить путаницу в терминологии, мы решили назвать измерение Брикс сусла рефрактометром: Брикс ИПС (индекс преломления сусла). Только после деления Брикс ИПС на поправочный коэффициент сусла мы вычислим фактическое значение в Брикс / Плато. Имейте в виду, что Брикс и Плато практически тоже самое, и отличается на 3 знаке после запятой, так что полученное значение может рассматриваться, как Плато (° Р).
Рефрактометры и пиво (алкоголь):
В присутствии спирта точные измерения рефрактометра получить еще сложнее. Алкоголь еще сильней изменяет преломление. Хорошей новостью является то, что это можно исправить, если известна начальная плотность (НП). По этому вопросу было выявлено следующее уравнение.
КП = 1.0000 – 0.0044993*RIi + 0.011774*RIf + 0.00027581*RIi² – 0.0012717*RIf² – 0.0000072800*RIi³ + 0.000063293*RIf³
Применение измерений рефрактометра на нашем сайте:
Использование нашего программного обеспечения в значительной степени облегчит применение рефрактометра.
- Смотрите наш онлайн калькулятор для рефрактометра.
- У нас есть полное руководство с таблицей для нахождения поправочного коэффициента сусла вашего рефрактометра.
Как пользоваться рефрактометром
Специфической подготовки пациента для проведения процедуры нет. Это связано с тем, что она осуществляется без контакта с глазным яблоком. Рекомендуется перед тестом прочистить глаза, чтобы на них не было гнойных выделений в случае бактериального конъюнктивита. Он может исказить исследование.
Врач может порекомендовать устранить аккомодацию зрачка на время с помощью медикаментозных средств. Для этого используют капли, наподобие Атропина. С помощью метода врач может исследовать не только рефрактометрию, но и посмотреть глазное дно.
Врач назначает препарат за 2-3 дня до процедуры, чтобы устранить риск сужения зрачка при действии яркого цвета.
Исследование проводится в сидячем положении. Человек кладет подбородок в специальную выемку, которая является ограничителем. Он сосредотачивает взгляд на одной точке, его голова не должна двигаться. Далее в глаз направляется красный луч, происходит обработка полученных данных с помощью полуавтоматического анализатора.
Исследование могут проходить даже люди с высокой чувствительностью глаз, так как оно проводится не больше 2 минут.
Конструкция ручного рефрактометра
Основным оптическим компонентом рефрактометра, на который наносится исследуемое вещество, является главная призма. Она изготавливается из материала с высоким показателем преломления, поэтому луч света, проходящий через нее, отклоняется под большим углом. Через систему линз он проникает на шкалу, которая представляет собой градуированную окружность.
При разных углах преломления луч оказывается на шкале выше или ниже, оставляя одну из ее частей светлой, а другую темной. Коэффициент преломления определяется по положению границы раздела. Этот показатель напрямую зависит от состава анализируемого раствора и его плотности.
Некоторые модели рефрактометров учитывают также влияние температуры: внутри их корпуса расположена биметаллическая пластина, соединенная с другими компонентами. В разных термических условиях она сжимается или растягивается, плавно передвигая оптическую систему. Таким образом влияние температуры на коэффициент преломления компенсируется.
Функция АТС (Automatic Temperature Compensation System) в рефрактометрах крайне желательна, так как в противном случае полученные значения придется пересчитывать в зависимости от температуры окружающей среды с помощью специальных таблиц.
Расшифровка результатов
После окончания исследования врач получает бланк, за которым отображены следующие показатели:
- SPH (сфера) – значение, которое указывает на наличие патологического состояния (астигматизм, миопия, гиперметропия);
- CYL (цилиндр) – показатель, на основе которого подбираются диоптрии для очков и контактных линз;
- AXIS –для установки линзы;
- PD – расстояние между зрачками, необходимое для подбора оптических средств.
Если использовать аппарат последнего поколения, количество показателей более обширное. Он измеряется все данные, которые необходимы для назначения линз или очков. Прибор необходим для устранения врачебной ошибки во время осмотра глазного дна или использования диагностических таблиц. Так как аппарат относится к неинвазивным методикам, его могут применять абсолютно все категории пациентов. Противопоказаний нет.
Виды рефрактометров
Сам термин «рефракция» (лат. «refractus» – преломленный) был введен в научный обиход еще в начале 18 века Ньютоном.
В зависимости от конструкции и предназначения рефрактометры подразделяются на стационарные (промышленные, лабораторные) и портативные (цифровые, ручные).
Большие стационарные рефрактометры, характеризующиеся высокой точностью и конструктивной сложностью, используются на крупных промышленных предприятиях и в химических лабораториях.
С их помощью технологические процессы контролируются практически в режиме реального времени, проводятся наблюдения за состоянием той или иной жидкости, определяется концентрация различных веществ. Такие приборы часто используются для контроля процесса смешивания или выпаривания на заводах производящих продукты питания.
Портативные рефрактометры представляют собой компактные переносные устройства, которые можно использовать как в помещениях, так и в полевых условиях.
Цифровые разновидности приборов имеют жидкокристаллические экраны, на которые выводят результаты измерений. Кроме того, они обладают множеством дополнительных функций: например, могут определять плотность вещества, применять различные единицы измерения, учитывать температуру окружающей среды и т.п.
У ручных рефрактометров нет электронных схем и элементов питания. Эти простые в эксплуатации устройства могут использоваться как на производстве, так и в быту. Благодаря точности, удобству и доступной цене ручные приборы приобрели самую широкую популярность.
Принцип действия рефрактометра. Ход лучей рефрактометра в проходящем и отраженном свете.
Принцип действия рефрактометра состоит в измерении предельного угла преломления на границе исследуемой жидкости и стеклянной призмы с известным коэффициентом преломления. При первом способе — в проходящем свете (рис.а) — пучок световых лучей, испускаемых источником света S, с помощью зеркальца Z направляется на грань АВ призмы ABC. Преломившись на грани АВ, лучи проходят в призму ABC и достигают грани АС. Но так как эта грань сделана матовой и поэтому вызывает рассеяние света, лучи войдут в жидкость и достигнут грани ДЕ под различными углами. Очевидно, что наибольший возможный угол падения для лучей, падающих на грань ДЕ, равен 90° . Эти скользящие вдоль поверхности ДЕ. Лучи после преломления определяют границу распространения света, так как им соответствует предельный угол преломления. При втором способе-в отраженном свете (рис. б) — пучок световых лучей, испускаемых источником S, с помощью зеркальца Z направляется на грань DF. Так как грань DF также матовая, то лучи входят в призму DEF под разными углами. В этом случае лучам, вошедшим в призму DEF и достигшим грани DE, приходится переходить из среды оптически более плотной (стекло) в среду оптически менее плотную (жидкость). Лучи, падающие на поверхность DE под углом меньше предельного, пройдут в жидкость и в призму ЛВС. Лучи, у которых угол падения больше предельного, претерпят полное внутреннее отражение. Лучи, направление которых соответствует величине предельного угла, и определяют границу раздела света и тени. В случае бесцветных и слабоокрашенных жидкостей удобно пользоваться первым способом. При измерении показателя преломления интенсивно окрашенных жидкостей, сильно поглощающих свет, лучше пользоваться вторым способом.
Биологические мембраны, их структура и функции. Модели мембран.
Мембраны представляют собой плоские или изогнутые слои толщиной до 9 нм, образованные молекулами белков, жиров (липидов) и углеводов. Мембраны – это клеточные структуры, повсеместно встречающиеся в живых клетках и регулирующие обмен между клеткой и внешней средой (клеточные
или
плазматические мембраны
), либо между различными частями клетки (
внутриклеточные мембраны
).
Основу мембраны образует двойной слой липидов. В этот слой встроены белковые молекулы, придающие специфические свойства различным участкам мембран, и тем самым, позволяющие последним принимать участие в разнообразных метаболитических процессах.
Молекулы липидов упакованы в слой так, что гидрофобные
части (
жировые хвосты
) этих молекул отделены от воды, в то время как
гидрофильные
части (
полярные головки
) погружены в неё.
Двойной слой липидов как бы образует своеобразную двумерную жидкость с вязкостью, близкой к вязкости жидкого масла, поэтому молекулы липидов и белков легко перемещаются в плоскости слоя (латеральная диффузия
).
При некоторых условиях (понижение температуры) в мембранах могут происходить процессы, сопровождающиеся изменением ориентации полярных головок и (или) затвердеванием углеводных хвостов липидов, что приводит к изменению функциональных свойств мембраны.Наиболее распространенной является жидкомозаичная модель мембраны
: в липидном слое плавают более или менее погруженные белки.
1-поверхностные белки, 2- полупогруженные белки, 3- полностью погруженные белки, 4 – белки, формирующие «ионный канал» 5
Мембраны выполняют две важнейшие функции:
— матричную(являются матрицей, основой для удерживания белков, выполняющих различные функции);
— барьерную(защищают клетку и отдельные ее части от проникновения нежелательных частиц).
Перенос частиц через мембраны. Уравнение Фика. Применение уравнения Фика к биологической мембране. Уравнение Нернста-Планка.
Важной характеристикой мембран является их способность пропускать или не пропускать молекулы, атомы и ионы. Эти вопросы относятся к явлениям переноса.
Рассмотрим наиболее важные для биологических мембран явления: перенос вещества (диффузию
) и перенос заряда (
электропроводность
).В биофизике также используется термин «транспорт частиц» Основное уравнение диффузии имеет вид:
Это уравнение Фика :I- плотность потока частиц ,D- коэффицент диффузии D=___ __________,σ- среднее расстояние между молекулами, m-масса молекулы, n-концентрация молекул ,с=m*n-массовая концентрация,τ
— среднее время оседлой жизни молекулы
Лучшие цифровые рефрактометры
Такие модели отличаются удобством использования и точностью произведения замеров, но и стоят они недешево. Зато цифровые приборы не требуют сложной калибровки и тратят на анализ считанные секунды.
Milwaukee MA871
4.9
★★★★★
оценка редакции
97%
покупателей рекомендуют этот товар
Этот аппарат умеет переводить единицы измерения в удобный формат, облегчая считывание показаний. Калибровка осуществляется с помощью деионизированной или дистиллированной воды.
Рефрактометр определяет показатель преломления через несколько секунд после размещения образца с погрешностью до 0,2% (рабочий диапазон составляет 0-85%).
Индикация низкого уровня заряда снижает вероятность внезапного отключения устройства из-за севшей батареи. Прибор прекращает работу после 3 минут отсутствия активности для экономии энергии.
Достоинства:
- прочный корпус с классом защиты IP65;
- экономичный расход энергии и функция автоотключения;
- крупный дисплей отлично читается;
- индикация состояний.
Недостатки:
- тяжелый.
Рефрактометр Milwaukee подойдет для быстрого определения концентрации сахара и промышленных жидкостей. Такой прибор будет полезен для анализа соков, водных растворов и специальных составов.
HM Digital RCM-1000BT
4.9
★★★★★
оценка редакции
94%
покупателей рекомендуют этот товар
Модель обладает функцией памяти и сохраняет результаты последних 20 измерений для дальнейшего анализа и обработки. Полученные данные также можно передавать на мобильное устройство благодаря поддержке Bluetooth. Мобильное приложение для ОС Android и iOS позволяет вести базу данных и составлять графики.
Крупноразмерный LCD-дисплей с адаптивной подсветкой упрощает работу в любое время суток. Для экономии энергии предусмотрена функция автоматического отключения спустя 2 минуты отсутствия активности. Диапазон рабочих температур составляет 10-40 °C. Вес самого прибора не дотягивает и до 150 г.
Достоинства:
- поддержка мобильного приложения;
- быстрое произведение замера с высокой точностью;
- функция памяти;
- влагостойкий корпус;
- малый вес.
Недостатки:
- высокая цена;
- узкая специализация.
HM Digital RCM-1000BT предназначен для измерения концентрации кофе в напитках. Отличный выбор для любительского и профессионального использования.
ЧИТАТЬ ТАКЖЕ
11 лучших измельчителей отходов
Atago PAL-S
4.8
★★★★★
оценка редакции
90%
покупателей рекомендуют этот товар
Модель обладает режимом непрерывного измерения, что обеспечивает получение точных сведений при работе с наиболее сложными для анализа образцами. Для контроля корректности данных для каждого диапазона можно использовать специальные жидкости.
При размерах 5,5х3х11 см весит устройство 100 граммов, питается оно от двух батареек типа AAA. На компактном экране расположен специальный индикатор, своевременно сигнализирующий о необходимости их замены. Прибор удобно лежит в руке и имеет интуитивно понятную панель управления.
Достоинства:
- высокая точность;
- малый вес и компактность;
- индикация уровня заряда;
- удобное управление.
Недостатки:
- высокий расход энергии.
Atago PAL-S предназначен для анализа пищевых продуктов повышенной вязкости: сгущенного молока, соусов, джемов, пюре и пр.
Hanna HI98319
4.7
★★★★★
оценка редакции
85%
покупателей рекомендуют этот товар
Питание модели осуществляется от батареи типа CR2032. Кроме нее, в комплекте с прибором идут стандартный калибровочный пакет и защитный футляр. Функция автоотключения позволяет экономить заряд и может настраиваться при необходимости.
Допустимая температура окружающей среды — 0-50°C. Рефрактометр весит 68 граммов, а небольшие размеры упрощают пользование им «на ходу». Удобный для восприятия ЖК-дисплей и управление при помощи двух кнопок гарантируют комфортную работу с прибором без предварительной подготовки.
Достоинства:
- компактность и легковесность;
- экономный расход энергии;
- удобное управление;
- долговечность.
Недостатки:
- непрочный корпус.
Hanna HI98319 будет полезен для определения солености воды и подойдет для быстрых замеров.
