РЕФРАКТОМЕТРИЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ
Грунтується на зміні показника заломлення світлових променів на межі розподілу двох оптичних середовищ. Абсолютний показник заломлення N – є відношення швидкості розповсюдження світла С1 у вакуумі до швидкості С2 розповсюдження світла у досліджуємому середовищі:
N =C1/C2 і завжди >1, так як швидкість світла С1 у вакуумі найбільша.
Відношення швидкостей може бути замінена на відношення синусів кутів падіння a та кут заломлення b, то тоді абсолютний показник заломлення:
N=sin a / sin b =C1/C2 .
Так як С1 > С2, то кут a > кута b.
Відповідно, проходження світлового променя в любих середовищах характеризується відносним показником заломлення n=C1/C2,
де С1 та С2 – швидкості світла в середовищах.
Вимірюючи показник заломлення n рідин, можна визначити концентрацію розчину, прозорість рідини, провести аналіз суміші, яка має декілька компонентів. Концентрація розчину в залежності від показника заломлення n має залежність:
Cx = Ce *[( - no)/( nе -nо)], (9.18)
де Cx- вимірювана концентрація розчину; Ce - концентрація еталонного розчину;nx - показник заломлення досліджуємого розчину; no - показник заломлення розчинника; nе - показник заломлення еталонного розчину.
Відповідно об’єм розчиненої речовини у розчиннику дорівнює:
V1=V*[( n - n1)/( n2 -n1)], (9.19)
де V-об’єм розчину, а n, n1, n2 - показники заломлення відповідно розчину, розчиненої речовини та розчинника.
При вимірюванні рефрактометричного показника заломлення, необхідно компенсувати вплив температури та тиску в навколишньому середовищі.
Метод використовується для визначення відсоткового складу сухих речовин в цукровій та консервній галузях.
Принцип будови рефрактометрів грунтується на:
а) залежності показника заломлення світлового променя при його переході з одного середовища в інше (спектрометричний метод).
б) широко використовується метод повного внутрішнього відбиття (або метод межового кута), коли за зміни концентрації розчину змінюється межа світлотіні і порушується рівність світлових потоків на фотодатчиках.
Об’єднання “Мир” (м. Москва) випускає рефрактометричні датчики типу АІ-Ед-2р, з діапазоном від 0 до 30 і 20-50% сухих речовин у розчині. Рефрактометр типу АІІ-ЕРО. Прилади використовуються в молочній і спиртовій промисловості.
Київський завод аналітичних приладів випускає прилад типу АМ-2 для визначення у молоці вмісту білка, сахарози, лактози. Клас 0,2.
Авто метричний рефрактометр УкрНДІ спиртової промисловості використовується в системах керування автоматичного приготування розсировки в бродильному цеху спиртового виробництва.
Сучасним представником таких аналізаторів є комплекс УЛСЕ для визначення цукристості буряків (КБ “Луч”, м. Київ).Діапазон вимірювання 0-20 і 45-75%, клас – 0,2. Температурний діапазон 0-90°. Цифрова індикація і уніфікований сигнал 4-20.
Спектрометричний метод – суть його в тому, що показник заломлення визначається по куту найменшого відхилення світлового променя в скляній призмі, що заповнена аналізуємою рідиною.
Показник заломлення: nx=(sin(f+E)/2)/(sin(f/2),
де f –кут між площинами в призмі.
Вимірювання кута Е пов’язане з великими труднощами, тому в промислових рефрактометрах використовується дифракційні вимірювальні кювети (призми) із двох частин, в одній – еталонна рідина, в іншій нейтральна. Така диференціальна вимірювальна кювета забезпечує залежність зміни складу аналізуючої рідини і відхилення променя, що проходить через неї. Використовується для аналізу прозорих і напівпрозорих рідин.
Діапазон вимірювання Δn=nx-ne визначається розмірами кювети та ne. Перевага – забезпечують температурну компенсацію резільтатів вимірювань, при умові, що еталонні та аналізуючи рідини мають однакову температуру.
Рис. 9.10. Схема автоматичного рефрактометра з диференціальною кювєтою.
Автоматичний рефрактометр з диференціальною кювєтою (рис. 9.10) працює наступним чином. Лінза - фокусує зображення щілини на диференціальні фотоприймачі, що складаються із однакових фоторезисторів. Якщо ne= nx, то сигнали обох фоторезисторів одинакові, обидві половини фотоприймача сприймають симетричне зображення щілини. Сигнал розбалансування дорівнює 0. При ne nx , то на половини фотоприймача падають неодинакові світлові потоки, що веде до розбалансування схеми і РД зміщує фотоприймач в нове положення балансу.
Дата добавления: 2016-01-18; просмотров: 1044;