RU2296981C1 - Refractometer - Google Patents
Refractometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296981C1 RU2296981C1 RU2005128885/28A RU2005128885A RU2296981C1 RU 2296981 C1 RU2296981 C1 RU 2296981C1 RU 2005128885/28 A RU2005128885/28 A RU 2005128885/28A RU 2005128885 A RU2005128885 A RU 2005128885A RU 2296981 C1 RU2296981 C1 RU 2296981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refractive index
- wedge
- measuring prism
- measuring
- light
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к большому классу рефрактометрических приборов, предназначенных для измерения показателя преломления различных твердых, жидких и газообразных веществ.The invention relates to optical instrumentation, and more specifically to a large class of refractometric devices designed to measure the refractive index of various solid, liquid and gaseous substances.
Большое распространение в мире получили простые визуальные или фотоэлектрические рефрактометры Аббе [1]. Среди них наиболее точными являются погружные рефрактометры фирмы Цейс [1], которые во многих странах воспроизводились под различными названиями. Например, в СССР изготавливались рефрактометры ИРФ-1, ИРФ-451 (г.Казань), РПЛ-2 (г.Киев) [1].Abbe simple visual or photoelectric refractometers are widely used in the world [1]. Among them, the most accurate are Zeiss submersible refractometers [1], which in many countries were reproduced under various names. For example, in the USSR IRF-1, IRF-451 refractometers (Kazan), RPL-2 (Kiev) were manufactured [1].
Близким к объекту заявки рефрактометром является рефрактометр прецизионный лабораторный РПЛ-2 [1], который содержит осветитель 1 в виде лампочки накаливания (фиг.1), измерительную призму 2 из прозрачного вещества в виде оптического стекла К8 с известным показателем преломления no, входная грань которой горизонтальна, соприкасается с исследуемым веществом 3, показатель преломления которого nx<no, а выходная грань стекла измерительной призмы 2 составляет угол Θ<90° с ее входной гранью. Рефрактометр снабжен осветительной призмой 4. Далее по ходу пучка света установлены последовательно отражающее устройство 5 в виде призмы, диафрагма 6, компенсатор дисперсии 7 в виде призмы Амичи, объектив 8 с фокусным расстоянием f=223,8 мм, в фокальной плоскости которого установлена равномерная шкала 9 длиной 20 мм, содержащая 100 делений, с помощью которой определяют величину смещения предельного луча, т.е. величину смещения ΔХ изображения наблюдаемой в окуляре 10 границы света и тени.Close to the object of the application, the refractometer is a precision laboratory RPL-2 refractometer [1], which contains an
Для отсчета десятых долей деления шкалы 9 между объективом 8 и шкалой 9 помещена наклонная плоскопараллельная пластинка 11, вращаемая устройством 12 с десятью делениями, каждое из которых соответствует 0,1 деления шкалы 9. Точность отсчета в 0,1 деления шкалы (1 деление кругового лимба) соответствует точности измерения показателя преломления ±5·10-5.To count the tenths of the
Для корректировки правильных показаний в рефрактометре имеется винт 13, при вращении которого наклоняется отражающее устройство 5 и изображение границы света и тени смещается относительно шкалы 9. Призма Амичи 7 закреплена в трубе с кольцом 14, при вращении которой происходит компенсация дисперсионных эффектов при преломлении немонохроматического света от источника 1. Рефрактометр закреплен на массивной металлической подставке 15.To correct the correct readings, the refractometer has a
Рефрактометр РПЛ-2, как и другие известные рефрактометры Аббе, имеет ряд существенных недостатков.The RPL-2 refractometer, like other well-known Abbe refractometers, has a number of significant drawbacks.
Во-первых, в рефрактометре Аббе РПЛ-2 в качестве измерительной призмы используется оптическое стекло из крона типа К8 (ГОСТ 13659-78), у которого зависимость показателя преломления от температуры (∂n/∂t) в пределах температур от -60 до +120°С не превышает величины 0,0028·10-41/град.Firstly, an Abbe RPL-2 refractometer uses a K8 type optical glass (GOST 13659-78) with a temperature dependence of the refractive index (∂n / ∂t) in the temperature range from -60 to + as a measuring prism 120 ° C does not exceed the value of 0.0028 · 10 -4 1 / deg.
А зависимость показателя преломления от температуры исследуемых жидкостей даже в нормальных условиях (от +10 до +40°С) в сотни раз больше.And the dependence of the refractive index on the temperature of the studied liquids, even under normal conditions (from +10 to + 40 ° C), is hundreds of times greater.
Например, у воды при t=(20±2)°C (∂n/∂t)≈1·10-41/град, у водки (∂n/∂t)в≈3·10-41/град, у спирта (∂n/∂t)с≈4·10-41/град, у бензина (∂n/∂t)б≈6·10-41/град. Поэтому взаимной компенсации тепловых эффектов не происходит, для обеспечения прецизионных измерений показателя преломления жидкостей с точностью ±5·10-5 требуется производить контроль температуры с точностью ±0,1°С и вносить поправки в результат измерений. На практике это является сложной задачей, требуются прецизионные термометры, специальные помещения и навыки оператора.For example, in water at t = (20 ± 2) ° C (∂n / ∂t) ≈1 · 10 -4 1 / deg, in vodka (∂n / ∂t) in ≈3 · 10 -4 1 / deg , for alcohol (∂n / ∂t) with ≈4 · 10 -4 1 / deg, for gasoline (∂n / ∂t) b ≈6 · 10 -4 1 / deg. Therefore, mutual compensation of thermal effects does not occur, in order to ensure precision measurements of the refractive index of liquids with an accuracy of ± 5 · 10 -5, it is necessary to carry out temperature control with an accuracy of ± 0.1 ° C and make corrections to the measurement result. In practice, this is a difficult task, requiring precision thermometers, special rooms and operator skills.
Во-вторых, существует ряд задач, для решения которых точность измерения показателя преломления ±5·10-5 является недостаточной.Secondly, there are a number of problems for the solution of which the accuracy of the measurement of the refractive index of ± 5 · 10 -5 is insufficient.
Например, для определения крепости спирта, водки по ГОСТ 12712-80 или для определения автолитической активности муки по ГОСТ 27495-87 требуется точность измерения показателя преломления не хуже ±2·10-5.For example, to determine the strength of alcohol and vodka according to GOST 12712-80 or to determine the autolytic activity of flour according to GOST 27495-87, the accuracy of measuring the refractive index is no worse than ± 2 · 10 -5 .
Существенное увеличение точности измерений рефрактометров типа РПЛ-2 практически невозможно, поскольку фокусное расстояние f объектива уже велико (f=223,8 мм) и дальнейшее его увеличение приведет к еще большему увеличению длины прибора, что с эргономической точки зрения неприемлемо.A significant increase in the accuracy of measurements of RPL-2 refractometers is practically impossible, since the focal length f of the lens is already large (f = 223.8 mm) and its further increase will lead to an even greater increase in the length of the device, which is unacceptable from an ergonomic point of view.
В-третьих, средняя дисперсия стекла К8 измерительной призмы рефрактометра РПЛ-2 nF-nC=0,00806 существенно больше исследуемых водных растворов (nF-nC≈0,0059). Поэтому рефрактометр Аббе РПЛ-2 не может работать без компенсатора дисперсии, роль которого выполняет призма Амичи.Thirdly, the average dispersion of K8 glass of the measuring prism of the RPL-2 refractometer n F -n C = 0.00806 is significantly larger than the studied aqueous solutions (n F -n C ≈0.0059). Therefore, the Abbe RPL-2 refractometer cannot work without a dispersion compensator, the role of which is performed by the Amici prism.
В-четвертых, рефрактометр РПЛ-2 содержит одну измерительную призму из стекла К8, что обеспечивает диапазон измерения от 1,33330 до 1,3810 (Δn=0,048). Для измерения показателя преломления жидкости с более высоким показателем преломления, например алкил-бензолов, в том же диапазоне Δn=1,5280-1,4800=0,048 требуются сменные измерительные призмы из других сортов стекла, обладающих более высоким показателем преломления. Но в этом случае рассмотренные выше недостатки усугубляются. Например, средняя дисперсия стекла ТФ4 (часто используется в рефрактометрах) в пять раз больше средней дисперсии стекла К8. Это означает, что для компенсации дисперсионных эффектов требуется установка уже двух призм Амичи.Fourth, the RPL-2 refractometer contains one measuring prism made of K8 glass, which provides a measurement range from 1.33330 to 1.3810 (Δn = 0.048). To measure the refractive index of a liquid with a higher refractive index, for example, alkyl benzenes, in the same range Δn = 1.5280-1.4800 = 0.048, interchangeable measuring prisms from other grades of glass with a higher refractive index are required. But in this case, the disadvantages discussed above are exacerbated. For example, the average dispersion of TF4 glass (often used in refractometers) is five times larger than the average dispersion of K8 glass. This means that compensation of dispersion effects requires the installation of two Amici prisms.
В-пятых, рефрактометр РПЛ-2 содержит массивную металлическую подставку, которая имеет хороший тепловой контакт с оправой измерительной призмы. Поэтому достоверные измерения показателя преломления можно производить только в установившемся тепловом режиме, т.е. только при температуре прибора, равной температуре окружающего воздуха.Fifth, the RPL-2 refractometer contains a massive metal stand, which has good thermal contact with the frame of the measuring prism. Therefore, reliable measurements of the refractive index can be made only in the steady-state thermal regime, i.e. only at the temperature of the device equal to the ambient temperature.
Известны способы повышения чувствительности и точности рефрактометров Аббе.Known methods for increasing the sensitivity and accuracy of Abbe refractometers.
Например, некоторое повышение чувствительности можно добиться путем увеличения угла Θ между рабочей и выходной гранями измерительной призмы. На фигуре 2 показана кривая 16 зависимости смещения предельного луча ΔX от показателя преломления nx для случая, когда измерительная призма выполнена из стекла К8, а угол Θ=60°. Если угол Θ=90°, то чувствительность и точность рефрактометра возрастает, что на фигуре 2 отображено кривой 17.For example, a slight increase in sensitivity can be achieved by increasing the angle Θ between the working and output faces of the measuring prism. Figure 2 shows a
Еще более существенно возрастает чувствительность рефрактометра, если измерительная призма выполнена из материала, обладающего меньшим показателем преломления, чем у стекла К8, т.е. если отношение nx/no приближается к единице. Кривые 18 и 19 на фигуре 2 отображают зависимости смещения предельного луча ΔХ от показателя преломления nx при Θ=90° и соответственно при no=1,4704 (стекло ЛК6) и no=1,3760 (раствор глицерина в воде).The sensitivity of the refractometer increases even more significantly if the measuring prism is made of a material with a lower refractive index than that of K8 glass, i.e. if the ratio n x / n o approaches unity.
Наиболее близким к объекту заявки является предложенное в 1893 году Гальваксом устройство [1], которое показано на фигуре 3.Closest to the object of the application is proposed in 1893 by Galvax device [1], which is shown in figure 3.
Устройство Гальвакса содержит две взаимно перпендикулярные плоскопараллельные стеклянные пластинки 20 и 21 (фигура 3), которые совместно с окном 22 и боковыми стеклами 23 и 24 образуют кювету с двумя полостями для эталонной жидкости 25 с показателем преломления nо и для исследуемой жидкости 3 с показателем преломления от nx min до nx max.The Galvax device contains two mutually perpendicular plane-
В устройстве Гальвакса кювета устанавливается на площадке 26 гониометра, а зрительная труба 27 с объективом - на алидаде 28 гониометра.In the Galvax device, the cuvette is installed on the
Полость кюветы с исследуемой жидкостью 3, у которой показатель преломления nx>no, играет роль измерительной призмы с углом Θ=90°. The cavity of the cell with the studied
Угол выхода предельного луча β измеряется гониометром по перемещению зрительной трубы 27 относительно площадки 26 с кюветой.The angle of exit of the limit beam β is measured by a goniometer by moving the
Точность измерения разности показателей преломления nx-no для устройства Гальвакса можно оценить с помощью формулыThe accuracy of measuring the difference in refractive indices n x -n o for the Galvax device can be estimated using the formula
где β - угол выхода предельного луча;where β is the exit angle of the limiting ray;
Δβ - точность измерения угла β гониометром;Δβ is the accuracy of measuring angle β with a goniometer;
nо - показатель преломления эталонной жидкости.n o is the refractive index of the reference fluid.
Так, например, если угол β~5° (подобно с рефрактометром РПЛ-2), nо=1,3330 (вода при t=20°C), а Δβ=0,0051°=8,9·10-5 радиан (как у РПЛ-2), то согласно формуле Δn=5,8·10-6. Это означает, что устройство Гальвакса с жидкостной измерительной призмой позволяет производить измерения разности показателя преломления с более высокой точностью, чем обычно рефрактометром Аббе типа РПЛ-2 со стеклянной призмой.So, for example, if the angle β is ~ 5 ° (similar to the RPL-2 refractometer), n о = 1.3330 (water at t = 20 ° C), and Δβ = 0.0051 ° = 8.9 · 10 -5 radian (as in RPL-2), then according to the formula Δn = 5.8 · 10 -6 . This means that a Galvax device with a liquid measuring prism allows measurements of the difference in the refractive index with higher accuracy than usual with an Abbe type RPL-2 refractometer with a glass prism.
Устройство Гальвакса можно отнести к дифференциальным рефрактометрам, поскольку измеряется разность показателей преломления nx-no, а температурные коэффициенты показателей преломления эталонной и исследуемой жидкостей могут быть близкими и взаимно компенсироваться при температуре t≠20°C.The Galvax device can be attributed to differential refractometers, since the difference in refractive indices is measured n x -n o , and the temperature coefficients of the refractive indices of the reference and studied liquids can be close and mutually compensated at a temperature t ≠ 20 ° C.
Дисперсия эталонной и исследуемой жидкостей практически совпадает, угол β мал, поэтому устройство Гальвакса не содержит компенсатора дисперсии.The dispersion of the reference and studied liquids practically coincides, the angle β is small, therefore, the Galvax device does not contain a dispersion compensator.
Однако рефрактометр Гальвакса также имеет ряд существенных недостатков.However, the Galvax refractometer also has a number of significant drawbacks.
Во-первых, в устройстве Гальвакса свет входит сначала в эталонную жидкость 25 (фигура 3) с показателем преломления no<nx, проходит плоскопараллельную пластинку 20, а затем проходит значительный слой исследуемой жидкости 3, которая обязательно должна быть абсолютно прозрачной. Если испытуемая жидкость 3 обладает мутностью и рассеивает свет, то наблюдаемая в фокальной плоскости объектива зрительной трубы 27 граница света и тени 29 не будет резкой, что приведет к значительным погрешностям измерений или к полному нарушению работы устройства.Firstly, in a Galvax device, light first enters the reference liquid 25 (figure 3) with a refractive index n o <n x , passes a plane-
Во-вторых, в устройстве Гальвакса, как и в обычных рефрактометрах Аббе, первая среда (жидкость), в которую входит свет, должна иметь показатель преломления, меньший показателя преломления измерительной призмы, роль которой играет испытуемая жидкость. Иначе нарушается принцип работы этого устройства. Поэтому в устройстве Гальвакса в качестве эталонной жидкости нельзя использовать такую же жидкость, как испытуемая, с одинаковым показателем преломления и одинаковым температурным коэффициентом показателя преломления (∂n/∂t). В этом заключается основной существенный недостаток дифференциальной схемы устройства Гальвакса по сравнению с известными дифференциальными схемами со смежными призмами промышленных проточных рефрактометров [1], как например, в схеме, описанной в патенте РФ [2].Secondly, in a Galvax device, as in conventional Abbe refractometers, the first medium (liquid) into which the light enters must have a refractive index lower than the refractive index of the measuring prism, the role of which is the test fluid. Otherwise, the principle of operation of this device is violated. Therefore, in a Galvax device, the same liquid as the test liquid with the same refractive index and the same temperature coefficient of refractive index (∂n / ∂t) cannot be used as a reference liquid. This is the main significant drawback of the differential circuit of the Galvax device compared to the known differential circuits with adjacent prisms of industrial flow refractometers [1], such as, for example, in the circuit described in the patent of the Russian Federation [2].
В-третьих, по мере приближения nx к no, когда предельный (критический) угол становится больше 85°, наблюдаемая граница света и тени становится менее контрастной.Thirdly, as n x approaches n o , when the limiting (critical) angle becomes more than 85 °, the observed border of light and shadow becomes less contrast.
Предлагается рефрактометр, который обладает всеми достоинствами рефрактометров Аббе и рефрактометра Гальвакса, но свободный от перечисленных недостатков.A refractometer is proposed, which has all the advantages of an Abbe refractometer and a Galvax refractometer, but free from the above disadvantages.
Рефрактометр содержит осветитель, измерительную призму из прозрачного вещества с известным показателем преломления nо, которая содержит горизонтальную входную грань и выходную грань, составляющую угол Θ с входной гранью, а также установленные последовательно отражающее устройство, диафрагму, объектив, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения величины смещения ΔХ изображения границы света и тени, по которому определяют искомый показатель преломления исследуемого вещества.The refractometer contains a illuminator, a measuring prism made of a transparent substance with a known refractive index n о , which contains a horizontal input face and an output face making an angle Θ with the input face, as well as a series-mounted reflecting device, a diaphragm, a lens, in the focal plane of which there is a device for determine the magnitude of the shift ΔX image of the border of light and shadow, which determine the desired refractive index of the test substance.
Показатель преломления nо измерительной призмы равен одному из значений диапазона измерения рефрактометра от nx min до nx max, температурные коэффициенты показателей преломления материала измерительной призмы и исследуемого вещества близки, их разница не превышает ±5·10-51/град, а между измерительной призмой и исследуемым веществом помещен клин из прозрачного вещества. Показатель преломления клина nk больше показателя преломления исследуемого вещества nx max, больше показателя преломления измерительной призмы no. Клин закреплен таким образом, что его главное сечение совпадает с плоскостью падения света, его толстый край расположен со стороны падения света. Полированные грани клина соприкасаются соответственно с исследуемым веществом и с измерительной призмой. Угол клина γ удовлетворяет условию:The refractive index n of the measuring prism is equal to one of the values of the measuring range of the refractometer from n x min to n x max , the temperature coefficients of the refractive indices of the material of the measuring prism and the test substance are close, their difference does not exceed ± 5 · 10 -5 1 / deg, and between a wedge of a transparent substance is placed by a measuring prism and an analyte. The wedge refractive index n k is greater than the refractive index of the test substance n x max , more than the refractive index of the measuring prism n o . The wedge is fixed in such a way that its main section coincides with the plane of incidence of light, its thick edge is located on the side of incidence of light. The polished edges of the wedge are in contact with the test substance and with the measuring prism, respectively. The wedge angle γ satisfies the condition:
где γ - угол клина;where γ is the wedge angle;
nx max - максимальное значение показателя преломления исследуемого вещества;n x max - the maximum value of the refractive index of the investigated substance;
no - показатель преломления материала измерительной призмы;n o is the refractive index of the material of the measuring prism;
nk - показатель преломления материала клина;n k is the refractive index of the wedge material;
С≈0,5° - постоянная величина, учитывающая гарантированно хорошую контрастность границы света и тени и необходимый диапазон измерения.С≈0.5 ° - a constant value that takes into account guaranteed good contrast between the border of light and shadow and the required measurement range.
Как вариант исполнения предлагается рефрактометр, у которого измерительная призма выполнена из жидкости. Для удержания жидкости в оправе на выходе пучка света установлена плоскопараллельная стеклянная пластинка, ее плоскость перпендикулярна плоскости падения света и составляет угол Θ с плоскостью соприкосновения клина с жидкостью измерительной призмы, оправа измерительной призмы выполнена из материала с высокой теплопроводностью, укреплена на теплоизоляционной прокладке. На оправе измерительной призмы с помощью накидной гайки закреплен горизонтальный цилиндрический колпак с донышком из материала с низкой теплопроводностью. На верхней части донышка закреплены стеклянное окно для освещения рабочей поверхности измерительной призмы, а в нижней части донышка закреплен входной штуцер для подачи исследуемой жидкости. Внутри колпака в его верхней части установлен выравниватель температуры в виде сегментной части цилиндра из материала с высокой теплопроводностью, плоская поверхность которого параллельна рабочей поверхности клина измерительной призмы и составляет с ней зазор от 1 до 2 мм. Выходной штуцер для вывода исследуемой жидкости закреплен в верхней части колпака напротив сквозного отверстия в выравнивателе температуры, осевая линия которого перпендикулярна его плоской поверхности.As an embodiment, a refractometer is proposed in which the measuring prism is made of liquid. To hold the liquid in the frame, a plane-parallel glass plate is installed at the exit of the light beam, its plane is perpendicular to the plane of incidence of light and makes an angle Θ with the plane of contact of the wedge with the liquid of the measuring prism, the frame of the measuring prism is made of material with high thermal conductivity, mounted on a heat-insulating gasket. A horizontal cylindrical cap with a bottom made of a material with low thermal conductivity is fixed to the frame of the measuring prism using a union nut. A glass window is fixed on the upper part of the bottom to illuminate the working surface of the measuring prism, and in the lower part of the bottom, an inlet fitting for supplying the test liquid is fixed. Inside the cap, in its upper part, a temperature equalizer is installed in the form of a segmented part of a cylinder made of a material with high thermal conductivity, the flat surface of which is parallel to the working surface of the wedge of the measuring prism and makes a gap of 1 to 2 mm with it. The outlet fitting for the withdrawal of the test fluid is fixed in the upper part of the cap opposite the through hole in the temperature equalizer, the axial line of which is perpendicular to its flat surface.
На фигуре 1 показана структурная схема известного рефрактометра Аббе РПЛ-2.The figure 1 shows a structural diagram of a well-known Abbe RPL-2 refractometer.
На фигуре 2 показаны кривые зависимостей величины смещения границы света и тени (предельного луча) в фокальной плоскости объектива рефрактометра Аббе в зависимости от показателя преломления при различных углах Θ и показателях преломления измерительной призмы no.Figure 2 shows the dependence curves of the magnitude of the displacement of the border of light and shadow (limit beam) in the focal plane of the lens of the Abbe refractometer depending on the refractive index at various angles Θ and refractive indices of the measuring prism n o .
На фигуре 3 показана структурная схема известного устройства Гальвакса.Figure 3 shows a structural diagram of a known Galvax device.
На фигуре 4 показана структурная схема предлагаемого рефрактометра, работающего в режиме измерений показателя преломления оптического стекла.The figure 4 shows a structural diagram of the proposed refractometer, operating in the mode of measurement of the refractive index of optical glass.
На фигуре 5 показана структурная схема предлагаемого рефрактометра, работающего в режиме измерений показателя преломления жидкостей.The figure 5 shows a structural diagram of the proposed refractometer, operating in the measurement mode of the refractive index of liquids.
На фигуре 6 показана кривая зависимости измеренного показателя преломления водки от числа делений относительной шкалы предлагаемого рефрактометра.The figure 6 shows the dependence of the measured refractive index of vodka on the number of divisions of the relative scale of the proposed refractometer.
На фигуре 7 показана кривая зависимости крепости водки от числа делений относительной шкалы предлагаемого рефрактометра.The figure 7 shows the dependence of the strength of vodka on the number of divisions of the relative scale of the proposed refractometer.
Предлагается рефрактометр, например, для прецизионных измерений показателя преломления стекла, содержащий осветитель 1 (фиг.4), например, в виде светодиода HLMP-DL25, излучающий квазимонохроматический желтый свет с максимумом спектральной плотности излучения μ(λ)max=589нм, измерительную призму 2 из прозрачного вещества, например, стекла К8 с известным показателем преломления no для желтого света λD=589 нм.A refractometer is proposed, for example, for precision measurements of the refractive index of glass, containing a illuminator 1 (Fig. 4), for example, in the form of an HLMP-DL25 LED emitting quasi-monochromatic yellow light with a maximum spectral density of radiation μ (λ) max = 589 nm, measuring
Измерительная призма 2 содержит горизонтальную входную грань и выходную грань, составляющую угол Θ=90° с входной гранью. Исследуемое вещество (исследуемое стекло) 3 может иметь показатель преломления для желтого света примерно от nx min=1,5100 до nx max=1,5200. Рефрактометр содержит также установленные последовательно отражающее устройство 5, диафрагму 6, компенсатор дисперсии 7 в виде призмы Амичи, объектив 8, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения величины смещения изображения границы света и тени, например, в виде равномерной шкалы 9 длиной 20 мм, содержащей 100 делений. Показатель преломления no измерительной призмы 2 равен одному из возможных значений диапазона измерения искомого показателя преломления стекла от nx min=1,5100 до nx max=1,5200, например, no=1,516300.Measuring
Температурные коэффициенты показателей преломления материала измерительной призмы 2 (стекло К8) и исследуемого вещества 3 (тоже стекло К8) практически равны между собой. Между измерительной призмой и исследуемым веществом помещен клин 30 из прозрачного вещества. Показатель преломления nk клина 30 больше показателя преломления исследуемого вещества (стекла) nx max, больше показателя преломления измерительной призмы no. Клин выполнен, например, из лейкосапфира (Al2О3), который обладает высокой твердостью и высоким показателем преломления nk=1,7688. Клин 30 закреплен таким образом, что его главное сечение совпадает с плоскостью падения света, его толстый край расположен со стороны падения света. Полированные грани клина 30 соприкасаются соответственно с исследуемым веществом (стеклом) 3 с помощью иммерсионной жидкости (α-бромнафталин с керосином) и с измерительной призмой 2 с помощью оптического клея.The temperature coefficients of the refractive indices of the material of the measuring prism 2 (K8 glass) and the test substance 3 (also K8 glass) are practically equal to each other. A
Угол клина γ удовлетворяет условию:The wedge angle γ satisfies the condition:
где γ - угол клина; where γ is the wedge angle;
nx max=1,5200 - максимальное значение показателя преломления исследуемого вещества (стекла);n x max = 1,5200 - the maximum value of the refractive index of the investigated substance (glass);
no=1,5163 - показатель преломления материала измерительной призмы (из стекла К8);n o = 1.5163 is the refractive index of the material of the measuring prism (glass K8);
nk=1,7688 - показатель преломления материала клина (сапфира).n k = 1.7688 is the refractive index of the wedge (sapphire) material.
С=0,5° - постоянная величина.C = 0.5 ° is a constant value.
Для отсчета десятых долей деления шкалы 9 рефрактометр снабжен устройством для перемещения шкалы 9 на величину одного деления с барабанчиком 12 с десятью делениями, соответствующими 0,1 деления шкалы 9.To count the tenths of a division of the
Рефрактометр снабжен подставкой 15, на которой установлен футляр 31 с принадлежностями 32, блоком питания и электронным термометром, содержащим индикатор 33, который закреплен на верхней части футляра 31, и датчик температуры 34, вмонтированный в оправу измерительной призмы 2.The refractometer is equipped with a
Как вариант исполнения на фигуре 5 показана структурная схема предлагаемого рефрактометра, работающего в режиме измерений показателя преломления жидкостей, например, для определения крепости водки и спирта. Рефрактометр содержит источник света в виде светодиода HLMP-DL25 (фиг.5), измерительную призму 2 из прозрачной жидкости, например, водки крепостью Ао=40% с известным показателем преломления nо=1,355104 (для t=20°C).As an embodiment, figure 5 shows a structural diagram of the proposed refractometer operating in the mode of measurement of the refractive index of liquids, for example, to determine the strength of vodka and alcohol. The refractometer contains a light source in the form of an HLMP-DL25 LED (Fig. 5), a measuring
Между жидкостью измерительной призмы 2 (водка крепостью Ао=40%, no=1,355104) и исследуемой жидкостью 3 (водка крепостью от Ао=31%, nx min=1,3510114 до Ao=59%, nx max=1,361342) помещен клин 30 из прозрачного вещества. Показатель преломления nk клина 30 больше показателя преломления исследуемого вещества (водка, nx max=1,361342), больше показателя преломления жидкости измерительной призмы (no 20=1,355104) и выполнен, например, из стекла К8, обладающего показателем преломления no 20=1,5163. Угол γ клина удовлетворяет условиюBetween the liquid of the measuring prism 2 (vodka with a strength of A o = 40%, n o = 1.355104) and the test liquid 3 (vodka with a strength of A o = 31%, n x min = 1.3510114 to A o = 59%, n x max = 1.361342) a
Для удержания жидкости (водки) в оправе 35 на выходе пучка света установлена плоскопараллельная стеклянная пластинка 36, например, из стекла К8 (ncn 20=1,5163), ее плоскость перпендикулярна плоскости падения света и составляет угол Θ=90° с плоскостью соприкосновения клина 30 с жидкостью измерительной призмы 2. Угол Θ=90° удовлетворяет условиюTo hold liquid (vodka) in the
где ncn=1,5163 - показатель преломления стеклянной пластинки 36;where n cn = 1,5163 is the refractive index of the
Θ=90° - угол между плоскостью пластинки и плоскостью соприкосновения клина 30 с жидкостью измерительной призмы 2;Θ = 90 ° - the angle between the plane of the plate and the plane of contact of the
no - показатель преломления жидкости измерительной призмы 2;n o is the refractive index of the liquid of the measuring
nx min=1,350785 - минимальное значение показателя преломления исследуемой жидкости (водки крепостью 31%).n x min = 1,350785 - the minimum value of the refractive index of the investigated liquid (vodka with a strength of 31%).
Оправа 35 измерительной призмы из жидкости 2 выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например, из латуни, укреплена на теплоизоляционной прокладке 37. На оправе 35 измерительной призмы с помощью накидной гайки 38 закреплен горизонтальный цилиндрический колпак 39 с донышком 40 из материала с низкой теплопроводностью, например, из пластмассы. На верхней части донышка 40 закреплены стеклянное окно 41 для освещения рабочей поверхности контакта клина 30 с исследуемым веществом 3 (исследуемой водкой), а в нижней части донышка 40 закреплен входной штуцер 42 для подачи исследуемой жидкости 3. Внутри колпака 39 в верхней его части установлен выравниватель температуры 43 в виде сегментной части цилиндра из материала с высокой теплопроводностью, плоская поверхность которого параллельна рабочей поверхности клина 30 измерительной призмы и составляет с ней зазор от 1 до 2 мм.The
В верхней части колпака 39 напротив отверстия 45 в выравнивателе температуре 43 закреплен выходной штуцер 44 так, что его осевая линия перпендикулярна плоской поверхности выравнивателя температуры 43. Далее по ходу лучей света установлены последовательно отражающее устройство 5, диафрагма 6, объектив 8, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения величины смещения изображения границы света и тени, например, в виде равномерной шкалы 9. Для наблюдения шкалы 9 и границы света и тени установлен окуляр 10. Для отсчета десятых долей деления шкалы 9 рефрактометр снабжен устройством с барабанчиком 12 для перемещения шкалы 9 на величину одного деления. Одно деление барабанчика 12 соответствует перемещению шкалы 9 на величину 0,1 деления шкалы 9.In the upper part of the
Рефрактометр снабжен подставкой 15, на которой установлен футляр 31 с принадлежностями 32, блоком питания и электронным термометром с индикатором 33. Датчик температуры 34 вмонтирован в нижнюю часть колпака 39. Между объективом 8 и шкалой 9 установлен делительный кубик 46, а в фокальной плоскости отраженного от кубика 46 пучка света установлен многоэлементный фотоприемник 47, подключенный к микропроцессору (на чертеже не показан).The refractometer is equipped with a
Предлагаемый рефрактометр в режиме измерения показателя преломления стекла работает следующим образом.The proposed refractometer in the mode of measuring the refractive index of the glass works as follows.
Квазимонохроматический свет с максимумом спектральной плотности излучения μ(λ)max=589 нм от источника света 1 (фиг.4) падает на границу контакта исследуемого вещества 3 (стекло), обладающего показателем преломления от nx min=1,51007 до nx max=1,52129, с клином 30, обладающим показателем преломления nk=1,7688. Поскольку nx<nk, то падающие лучи преломляются и входят в клин 30. Далее преломленные лучи света проходят клин 30, преломляются на границе контакта клина 30 с измерительной призмой 2, проходят измерительную призму 2, преломляются на выходе призмы 2, проходят отражающее устройство 5, диафрагму 6, призму Амичи 7 и объектив 8. В фокальной плоскости объектива 8, где находится шкала 9, строится изображение в виде светлого и темного полей с резкой границей между ними. Шкалу 9 и местоположение изображения границы света и тени относительно шкалы 9 наблюдают с помощью окуляра 10. Лучи света, соответствующие границе света и тени, называются предельными и соответствуют входящим лучам, которые скользят вдоль границы контакта исследуемого вещества 3 и клина 30, т.е. их угол падения α≈90°.Quasimonochromatic light with a maximum spectral radiation density μ (λ) max = 589 nm from light source 1 (Fig. 4) falls on the contact boundary of the test substance 3 (glass) having a refractive index from n x min = 1.51007 to n x max = 1.52129, with a
Рассмотрим пример, когда показатель преломления исследуемого стекла 3 равен показателю преломления измерительной призмы 2, т.е. nx=no=1,5163 (стекла одной партии варки). В этом случае предельные лучи преломляются в клин 30 под критическим угломLet us consider an example when the refractive index of the
Угол клина 30 γ=0,8°. Поэтому в отличие от плоскопараллельной пластины на выходе клина 30 предельные лучи не будут скользить вдоль границы контакта клина 30 с измерительной призмой 2, как на входе (α=90), а будут выходить в измерительную призму 2 под углом
Это означает, что если бы не было клина 30, то предельные лучи из исследуемого стекла 3 в измерительную призму преломлялись бы под таким же углом αкр.эфф, когда показатель преломления измерительной призмы 2 был бы равен эффективному показателю преломленияThis means that if there were no
После преломления на выходной грани измерительной призмы 2 предельные лучи выходят под угломAfter refraction, at the exit face of the measuring
βср=arcsin[no·sm(αкр.ср-90]=arcsin[1,5163·sin(82,531386-90°)]=-11,367035°.β cf = arcsin [n o · sm (α cr.sr -90] = arcsin [1.5163 · sin (82.531386-90 °)] = - 11.367035 °.
В процессе юстировки рефрактометра с помощью винта 13 устанавливают отражающее устройство 5 в такое положение, при котором наблюдаемая в окуляре 10 граница света и тени совпадает с срединой шкалы 9, т.е. совмещена с 50-м делением шкалы 9, которое соответствует показателю преломления nx=no=1,5163 и углу βср=-11,367035°.In the process of adjusting the refractometer using a
Искомый показатель преломления стекла 3 находят с помощью таблицы и программируемого устройства, в которых используют зависимость:The required refractive index of
где nk - показатель преломления материала клина 30;where n k is the refractive index of the
γ - угол клина 30;γ is the angle of the
no - показатель преломления измерительной призмы 2;n o is the refractive index of the measuring
Θ - угол выходной грани измерительной призмы 2;Θ is the angle of the output face of the measuring
М - число делений шкалы 9, находящихся в светлой зоне изображения границы света и тени;M - the number of divisions of the
- цена деления шкалы 9 (в градусах); - the price of the division of the scale 9 (in degrees);
ΔX - длина шкалы 9 между первым и сотым делениями;ΔX is the length of the
f' - фокусное расстояние объектива 8.f 'is the focal length of the lens 8.
Так, для рассматриваемого примера, когда nх=nо=1,5163, М-50 и βср=-11.367035°, после подстановок в формулу находим nx cp=1,5163.So, for the considered example, when n x = n o = 1.5163, M-50 and β cf = -11.367035 °, after substituting into the formula we find n x cp = 1.5163.
Если исследуемое стекло другой варки, т.е. nx≠no, то, например, при М=0 после подстановок в формулу (с учетом ΔX=20 мм и f'=223,8 мм) находим nx min=1,510068, а при М=100 находим nx max=1,5212952.If the test glass is another brew, i.e. n x ≠ n o , then, for example, at M = 0, after substituting into the formula (taking into account ΔX = 20 mm and f '= 223.8 mm), we find n x min = 1.510068, and at M = 100 we find n x max = 1.5212952.
Таким образом, благодаря наличию клина 30 мы можем измерять показатель преломления стекла от nx min=1,510068 до nx max=1,5212952 относительно стекла призмы 2 с известным показателем преломления, например, no=1,5163 даже тогда, когда nx max=1,5212952>no=1,5163, что с помощью обычных рефрактометров Аббе не возможно. Причем точность измерений предлагаемого рефрактометра выше, чем у обычных рефрактометров Аббе, а именноThus, due to the presence of a
где - диапазон изменения углов предельных лучей при длине шкалы ΔX=20 мм и фокусном расстоянии объектива f'=223,8 мм,Where - the range of angles of the limiting rays with a scale length ΔX = 20 mm and a focal length of the lens f '= 223.8 mm,
Δα=8,9·10-3 - точность отсчета смещения границы света и тени по шкале 9 (в радианах).Δα = 8.9 · 10 -3 is the accuracy of counting the displacement of the border of light and shadow on a scale of 9 (in radians).
В режиме измерений показателя преломления жидкостей, например, водки по ГОСТ 12712-80 предлагаемый рефрактометр работает следующим образом.In the measurement mode of the refractive index of liquids, for example, vodka according to GOST 12712-80, the proposed refractometer works as follows.
Квазимонохроматический свет с максимумом спектральной плотности излучения μ(λ)max=589 нм от источника света 1 (фиг.5) проходит окно 41 и падает на границу контакта исследуемого вещества 3 (водка), обладающего показателем преломления, например, от nx=1,3507853 до nx max=1,3613452 с клином 30, обладающим показателем преломления nk=1,5163 (стекло К8). Поскольку nx<nk, то падающие лучи преломляются и входят в клин 30, преломляются на границе контакта клина 30 с жидкостью измерительной призмы 2, проходят жидкость измерительной призмы 2, дважды преломляются на границе жидкость призмы 2 - защитное стекло 36 и стекло 36 - воздух. Далее проходят отражающее устройство 5, диафрагму 6, объектив 8, делительный кубик 46 и попадают на шкалу 9. В фокальной плоскости объектива 8, где находится шкала 9, строится изображение границы света и тени.Quasimonochromatic light with a maximum spectral radiation density μ (λ) max = 589 nm from light source 1 (Fig. 5) passes through
Шкалу 9 и изображение границы света и тени наблюдают с помощью окуляра 10. Одновременно часть светового потока делительный кубик 46 отражает на многоэлементный фотоприемник 47, для фотоэлектрической регистрации местоположения границы света и тени.The
Первоначально для настройки внутрь призмы 2 и через штуцер 42 внутрь колпака 39 заливают одну и ту же жидкость (водку крепостью Аo=40%, no 20=1,355104), т.е. nx=no 20=1,355104. В этом случае предельные лучи преломляются в клин 30 под критическим угломInitially, for adjustment inside the
Плоскопараллельная стеклянная пластинка 36 не изменяет рассматриваемое направление лучей, поэтому предельные лучи выходят из измерительной призмы 2 под угломPlane-
βср=arcsin[no·sin(αкр.эфф.-90°)]=arcsin[1,355104·sin(82,343921-90°)]=-10,40096°β cf = arcsin [n o · sin (α red. -90 °)] = arcsin [1.355104 · sin (82.343921-90 °)] = - 10.40096 °
В процессе первоначальной юстировки при сборке рефрактометра винтом 13 устанавливают отражающее устройство 5 в положение, при котором наблюдаемая в окуляре 10 граница света и тени совпадает с 35-м делением шкалы 9. Это необходимо для того, что бы учесть разницу между no-nx min и разницу между nx max-no, т.е. чтобы обеспечить диапазон измерения от nx min=1,35078 до nx max=1,361345.During the initial adjustment, when assembling the refractometer with a
Искомый показатель преломления и, соответственно, крепость водки находят с помощью таблиц, графика, показанного на фиг.6, или программируемого устройства, получаемого информацию о местоположении границы света и тени от многоэлементного фотоприемника 47. При этом используется та же зависимость nx=f(γ, Θ, no, βср, М, nk, Δβ), приведенная выше.The required refractive index and, accordingly, the strength of vodka are found using tables, a graph shown in Fig.6, or a programmable device that obtains information about the location of the border of light and shadow from a
Так, к примеру, если nx=no=1,355104, Θ=90°, γ=1°, βср=-10,400913°, Δβ=0,05106°, то при М=35 после подстановок в формулу или по таблицам, графику (фиг.6) находим nx cp=1,355104, что соответствует крепости водки Ао=40%.So, for example, if n x = n o = 1.355104, Θ = 90 °, γ = 1 °, β cf = -10.400913 °, Δβ = 0.05106 °, then at M = 35 after substitutions in the formula or according to the tables, schedule (Fig.6) we find n x cp = 1.355104, which corresponds to the strength of vodka And about = 40%.
Если крепость исследуемой водки отличается от 40%, то ее показатель преломления nх≠nо. Допустим, наблюдаемая граница света и тени смещена в начало шкалы 9, т.е. М=0, то nx min=1,3507853, что соответствует крепости Аo=31,15% (см. фиг.7), а если М=100 (конец шкалы 9),то nx max=1,3613452, что соответствует крепости Ао=58,72%, (фиг.7).If the strength of the investigated vodka differs from 40%, then its refractive index is n x ≠ n о . Suppose the observed border of light and shadow is shifted to the beginning of
Таким образом, если в оправу 35 (фиг.5) залита водка крепостью Ао=40% (no=1,355104), то обеспечивается измерение показателя преломления анализируемой водки от nx min=1,3507853 до nx max=1,3613452 с точностью ±1·10-5, что соответствует диапазону крепости водки от Аo min=31,15% до Аo max=58,70% с точностью ±0,02%.Thus, if vodka with a strength of A o = 40% (n o = 1.355104) is poured into the frame 35 (Fig. 5), then the measurement of the refractive index of the analyzed vodka is ensured from n x min = 1,3507853 to n x max = 1 , 3613452 with an accuracy of ± 1 · 10 -5 , which corresponds to the range of vodka strength from A o min = 31.15% to A o max = 58.70% with an accuracy of ± 0.02%.
Это вполне удовлетворяет требованиям ГОСТ 12712-80, согласно которому требуется измерять крепость водки в пределах от 38 до 56% с точностью ±0,2%.This fully meets the requirements of GOST 12712-80, according to which it is required to measure the strength of vodka in the range from 38 to 56% with an accuracy of ± 0.2%.
При таких высоких точностях измерения очень важным является температурный режим, при котором ведутся измерения показателя преломления, особенно жидкостей.With such high measurement accuracy, the temperature regime under which measurements of the refractive index, especially liquids, is very important.
Выравнивание температуры эталонной жидкости измерительной кюветы 2 и исследуемой жидкости 3 в предлагаемом рефрактометре производится следующим образом.The temperature equalization of the reference
Исследуемая жидкость (водка) поступает в колпак 39 (фиг.5) через нижний штуцер 42, омывает оправу 35 с жидкостью измерительной призмы 2, поступает в зазор между клином 30 и выравнивателем температуры 43 и через штуцер 44 покидает рефрактометр. Благодаря наличию теплоизоляционной прокладки 37, высокой теплопроводности оправы 35 и выравнивателя температуры 43 внутри колпака 39 быстро устанавливается температура, равная температуре протекаемой исследуемой жидкости (водки).The investigated liquid (vodka) enters the cap 39 (Fig. 5) through the
Если исследуемая жидкость подается порциями, то после подачи очередной порции за короткое время внутри колпака наступает равенство температуры между исследуемой 3 и эталонной 2 жидкостями.If the test liquid is supplied in portions, then after the supply of the next portion for a short time inside the cap, the temperature is equal between the
Если температурные коэффициенты показателя преломления (∂п/∂t)x исследуемой жидкости и (∂n/∂t)o образцовой жидкости равны, например, исследуемая жидкость 3 и образцовая жидкость 2 являются водкой одинаковой крепости Ао=40%, то независимо от величины установившейся внутри колпака 39 одинаковой температуры происходит взаимная компенсация влияния температуры на показатель преломления исследуемой 3 и образцовой 2 жидкостей.If the temperature coefficients of the refractive index (∂п / ∂t) x of the test fluid and (∂n / ∂t) o of the test fluid are equal, for example,
Если температурные коэффициенты показателя преломления исследуемой 3 и образцовой 2 жидкостей близки, но не одинаковы, то происходит неполная компенсация влияния температуры. Например, если в измерительную призму 2 залита водка Ао=40%, у которой (∂n/∂t)o=2,7·10-4 1/град, а внутри колпака 39 находится водка крепостью Аo=56%, у которой (∂n/∂t)x=3,2·10-4 1/град, то при установившейся внутри колпака 39 температуре t≠20°C в измерения показателя преломления nk вносится погрешность Δn' согласно формуле:If the temperature coefficients of the refractive index of the investigated 3 and
Δn'=[(∂n/∂t)x-(∂n/∂t)o]·(t-20°)=(3,2-2,7)·10-41/град·(t-20°)=5·10-51/град·(t-20°)Δn '= [(∂n / ∂t) x - (∂n / ∂t) o ] · (t-20 °) = (3.2-2.7) · 10 -4 1 / deg · (t- 20 °) = 5 · 10 -5 1 / degree · (t-20 °)
При t-20°>1°C погрешность Δn' учитывают с помощью таблиц, графиков или специальных программ процессоров. Для этого пользуются датчиком температуры 34 и электронным термометром с индикатором температуры 33. При температуре (20±1)°С никаких поправок не требуется, следовательно, точность контроля температуры внутри колпака 39 может быть низкой (±1°С).At t-20 °> 1 ° C, the error Δn 'is taken into account using tables, graphs or special processor programs. To do this, use a
Предлагаемый рефрактометр может использоваться для измерения показателя преломления любых других прозрачных жидкостей, например, нефтепродуктов (моторных топлив, реактивных топлив и т.д.), пищевых продуктов (соки, воды, пиво, вино, сиропы), концентрации лекарств, химических продуктов и т.д. Для этого в оправу измерительной призмы 35 через специальную горловину, предварительно вывентив пробку, заливают другую жидкость. Например, при измерении солености морской воды заливают воду нормальной (средней) солености, при измерении качества тоников, пива, шампанского заливают раствор глицерина с водой (no≈1,3400), для контроля дизельного топлива заливают керосин (no≈1,4400), а для контроля морозоустойчивости тосола заливают раствор этиленгликоля в воде (no≈1,3600) и т.д. Соответственно для каждого продукта рассчитываются таблицы или составляются программы для микропроцессоров.The proposed refractometer can be used to measure the refractive index of any other clear liquids, for example, petroleum products (motor fuels, jet fuels, etc.), food products (juices, water, beer, wine, syrups), concentration of drugs, chemical products, etc. .d. For this, another liquid is poured into the frame of the measuring
Предлагаемый рефрактометр имеет ряд существенных преимуществ перед существующими рефрактометрами.The proposed refractometer has a number of significant advantages over existing refractometers.
Главным преимуществом является то, что благодаря наличию клина в качестве измерительной призмы используется вещество, обладающее показателем преломления и температурным коэффициентом показателя преломления, близкими или равными с теми же параметрами исследуемой среды, как, например, у дифференциальных рефрактометров [2], работающих по методу призмы. Но в отличие от метода призмы предлагаемый рефрактометр хорошо работает даже тогда, когда исследуемая среда имеет мутность или рассеивает свет (сыворотка, эпюрат, тоники, пиво, молоко, урина больного).The main advantage is that due to the presence of a wedge, a substance having a refractive index and a temperature coefficient of refractive index that is close to or equal to the same parameters of the medium under study, as, for example, for differential refractometers [2] operating by the prism method, is used as a measuring prism. . But unlike the prism method, the proposed refractometer works well even when the test medium has turbidity or scatters light (serum, epuret, tonics, beer, milk, patient urine).
Предлагаемый рефрактометр позволяет повысить точность измерений и одновременно снизить требования к контролю температуры в процессе измерений.The proposed refractometer allows to increase the accuracy of measurements and at the same time reduce the requirements for temperature control during the measurement.
Средняя дисперсия материалов измерительной призмы и исследуемых веществ практически одинаковы, а источник света излучает квазимонохроматический свет. Поэтому для работы с жидкостями предлагаемому рефрактометру не требуются компенсаторы дисперсии (призмы Амичи), которые являются самым трудоемким оптическим элементом в обычных рефрактометрах Аббе. А для работы с высокопреломляющими стеклами хоть и требуются компенсаторы, то простые с небольшим коэффициентом дисперсии. В случае перехода от работы от одной жидкости к другой не требуется смена измерительной призмы, как в обычных рефрактометрах Аббе, а достаточно слить образцовую жидкость из оправы измерительной призмы и залить другую.The average dispersion of the materials of the measuring prism and the studied substances are almost identical, and the light source emits quasimonochromatic light. Therefore, to work with liquids, the proposed refractometer does not require dispersion compensators (Amici prisms), which are the most time-consuming optical element in conventional Abbe refractometers. And to work with highly refracting glasses, although compensators are required, they are simple, with a small dispersion coefficient. In the case of a transition from work from one fluid to another, it is not necessary to change the measuring prism, as in conventional Abbe refractometers, but it is enough to drain the sample fluid from the frame of the measuring prism and fill in another.
Поскольку шкала в предлагаемом приборе равномерная и выражена в относительных единицах, то при работе с другими продуктами конструкция прибора остается той же. Достаточно взять другие таблицы или перейти на работу процессора по другой программе. Предлагаемый рефрактометр содержит теплоизоляционную оболочку (например, колпак) вокруг измерительной призмы из теплоизоляционного материала, что облегчает термостабилизацию и выравнивание температуры исследуемого и образцового вещества (жидкости или стекла).Since the scale in the proposed device is uniform and expressed in relative units, when working with other products, the design of the device remains the same. It is enough to take other tables or switch to the processor using another program. The proposed refractometer contains a heat-insulating sheath (for example, a cap) around the measuring prism of heat-insulating material, which facilitates thermal stabilization and equalization of the temperature of the test and reference substances (liquid or glass).
В предлагаемом рефрактометре свет входит сначала в исследуемое вещество, а затем распространяется в абсолютно прозрачных веществах, которыми являются оптическое стекло и чистые жидкости. Это означает, что рассеяние в мутном исследуемом веществе практически не скажется на качестве изображения границы света и тени, построенной объективом, что знают все, кто работал с рефрактометрами. А вот если бы было наоборот, как в устройстве Гальвакса, т.е. если бы после преломления на границе контакта исследуемой среды с клином было прозрачное вещество, а в качестве измерительной призмы - исследуемое мутное вещество, то наблюдаемая граница света и тени либо была бы размытой (при слабом рассеянии), либо отсутствовала бы вообще.In the proposed refractometer, light first enters the test substance, and then spreads in completely transparent substances, which are optical glass and pure liquids. This means that scattering in a turbid test substance will practically not affect the image quality of the border of light and shadow built by the lens, which everyone who worked with refractometers knows. But if it were the other way around, as in the Galvax device, i.e. if, after refraction, there was a transparent substance at the interface between the investigated medium and the wedge, and the turbid substance under study was the measuring prism, then the observed border of light and shadow would either be blurred (with weak scattering) or be absent altogether.
Конструктивно рефрактометр выполнен так, что при эксплуатации не может быть механических воздействий на кюветную часть или другие элементы оптики, которые могли бы нарушить работу рефрактометра. Рефрактометр опирается на подставку и может укладываться в футляр отдельно от подставки.Structurally, the refractometer is designed so that during operation there can be no mechanical effects on the cuvette part or other elements of the optics that could interfere with the operation of the refractometer. The refractometer rests on a stand and can be stacked separately from the stand.
В подставку вмонтировано место для принадлежностей (аксессуаров).The stand is mounted a place for accessories (accessories).
Рефрактометр отвечает всем требованиям эргономики и эстетики.The refractometer meets all the requirements of ergonomics and aesthetics.
Предлагаемый рефрактометр найдет широкое применение в оптической, пищевой, химической промышленностях.The proposed refractometer will find wide application in the optical, food, chemical industries.
Следует подчеркнуть особую актуальность применения предлагаемого рефрактометра в лабораториях спиртпрома, ликеро-водочных заводов, на предприятиях виноделия в связи с государственной монополией на производство спирта и ликеро-водочных изделий.It should be emphasized the particular relevance of the proposed refractometer in the laboratories of the alcohol industry, distilleries, and winemaking enterprises in connection with the state monopoly on the production of alcohol and alcoholic beverages.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Иоффе Б.В. Рефрактометрические методы химии. 2-е изд, перераб. и доп. Л., "Химия", 1974 г.1. Ioffe B.V. Refractometric chemistry methods. 2nd ed., Rev. and add. L., "Chemistry", 1974
2. Патент РФ №2241220 от 13.12.2001 г., Бюл. №33, 2004 г.2. RF patent No. 2241220 dated December 13, 2001, Bull. No. 33, 2004
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128885/28A RU2296981C1 (en) | 2005-09-15 | 2005-09-15 | Refractometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128885/28A RU2296981C1 (en) | 2005-09-15 | 2005-09-15 | Refractometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2296981C1 true RU2296981C1 (en) | 2007-04-10 |
Family
ID=38000409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005128885/28A RU2296981C1 (en) | 2005-09-15 | 2005-09-15 | Refractometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2296981C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488096C2 (en) * | 2011-09-01 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Portable differential refractometer |
RU2532638C2 (en) * | 2012-08-14 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" | Method of express assessment of motor fuel quality and device for its realisation |
RU2563310C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-09-20 | Акционерное общество "Швабе-Технологическая лаборатория" (АО "Швабе - Технологическая лаборатория") | Measuring method of average light dispersion and device for its implementation |
-
2005
- 2005-09-15 RU RU2005128885/28A patent/RU2296981C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИОФФЕ Б.В. Рефрактометрические методы химии. - Л.: Химия, 1974, с.133-142. ЛЕЙКИН М.В. и др. Отражательная рефрактометрия. - Л.: Машиностроение, 1983, с.88-97. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488096C2 (en) * | 2011-09-01 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Фотон" | Portable differential refractometer |
RU2532638C2 (en) * | 2012-08-14 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "Швабе - Технологическая лаборатория" | Method of express assessment of motor fuel quality and device for its realisation |
RU2563310C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-09-20 | Акционерное общество "Швабе-Технологическая лаборатория" (АО "Швабе - Технологическая лаборатория") | Measuring method of average light dispersion and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Grebenikova et al. | The universal optical method for condition control of flowing medium | |
CN105954232B (en) | A kind of measuring refractive indexes of liquid system | |
US5381237A (en) | Multi-purpose optical head probe | |
CN101706425A (en) | Liquid prism refractometer | |
CN204832027U (en) | Refractometer based on liquid prism | |
RU2296981C1 (en) | Refractometer | |
US5422714A (en) | Device for comparing the refractive indices of an optical immersion liquid and a reference glass | |
CN100590420C (en) | Refractometer cell for both absolute and differential refractive index measurement of fluids | |
Coates | The Industrial Applications of Infrared Internal Reflectance Spectroscopy | |
CN206292161U (en) | A kind of digital refractometer based on liquid prism | |
Räty et al. | Inverse Abbe-method for observing small refractive index changes in liquids | |
CN104316467A (en) | Optical system for refraction and optical rotation integrated instrument | |
JPH08114547A (en) | Oil kind judging sensor | |
RU2488096C2 (en) | Portable differential refractometer | |
CN108760684B (en) | Sensor for measuring fluid interface property | |
Ugwu et al. | Design, fabrication and performance evaluation of a portable hand-held refractometer | |
Tilton | Testing and accurate use of Abbe-type refractometers | |
US20220034803A1 (en) | Optical multimeter | |
Sarov et al. | Automatic VIS-near IR laser refractometer | |
RU2532638C2 (en) | Method of express assessment of motor fuel quality and device for its realisation | |
Domanski et al. | Compact optical fiber refractive index differential sensor for salinity measurements | |
Niemeier et al. | Low-cost reflective Hilger–Chance refractometer used to determine Sellmeier coefficients of bulk polydimethylsiloxane | |
RU157412U1 (en) | AUTOMATIC DIGITAL REFRACTOMETER FOR DETERMINING THE REFRACTION INDICATOR OF LIQUIDS | |
RU2241220C2 (en) | Method for measuring strength of vodka and device for realization of said method | |
Brown et al. | Refractometers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110916 |