رفراکتومتر (Refractometer) یک دستگاه اندازه‌گیری است که برای اندازه‌گیری شاخص شکستندگی یا همان اندیس شکست نور در یک ماده استفاده می‌شود. هود لامینار این دستگاه اصولاً برای تعیین درصد کنسانتره یا شکر محلول در آب استفاده می‌شود و در بسیاری از صنایع مانند علوم غذایی، شیمی، برق، پزشکی، کشاورزی و صنایع نفت و گاز به کار می‌رود.

رفراکتومتر چیست؟

رفراکتومتر (refractometer) از دو کلمه (Refract (o به معنی شکستن و meter به معنی سنجش تشکیل شده است و به معنی شکست سنج است. رفراکتومتر نوعی دستگاه برای تشخیص خلوص و شناسایی مواد در آزمایشگاه می‌باشد و به عملی که انجام می‌دهد رفراکتومتری گفته می‌شود؛ رفراکتومتری در واقع ضریب شکست مایعات و گازها و جامدات می‌باشد.

در مصارف پزشکی و آزمایشگاهی رفراکتومتر برای تشخیص میزان اوره، چربی خون، غلظت مایعات، قند خون و همچنین پروتئین خون مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهمترین کاربرد آن تعیین غلظت Urine است. این دستگاه خارج از موراد پزشکی و آزمایشگاهی در موارد صنعتی نیز کاربرد دارد؛ مانند استفاده در حوضچه‌های پرورش آبزیان و همچنین تهیه نمک طعام. در دامپزشکی، از انکسار سنج برای اندازه‌گیری کل پروتئین پلاسما در نمونه‌ی خون و ادرار استفاده می‌شود. در تشخیص‌های دارویی و فارماکولوژی، از این دستگاه برای اندازه‌گیری چگالی ویژه‌ی ادرار انسان استفاده می‌شود.

طرح کلی رفراکتومتر

رفراکتومتر آزمایشگاهی متشکل از یک منبع نور است که در طول موج مشخص فیلتر شده است. این نور توسط یک عدسی همگرا به سمت سطح مشترک منشور و نمونه هدایت می‌شود. این فرایند منجر به ایجاد دامنه‌ای از زوایه‌های بحرانی شده و برخی از آنها (آنهایی که کمتر از زاویه بحرانی هستند) بطور کامل منعکس می‌شوند. یک سنسور دستگاه بار جفت شده (CCD) شدت نور منعکس شده را به دقت اندازه‌گیری کرده و زاویه بحرانی را که نور شروع به انعکاس کامل می‌کند را تعیین می‌نماید. از آنجا که این زاویه به نسبت ضریب شکست منشور بر نمونه بستگی دارد؛ بنابراین می‌توان ضریب شکست نمونه را با استفاده از ضریب شکست منشور مشخص کرد.

همانطور که شدت نور توسط سنسور CCD اندازه‌گیری می‌شود، مقادیر بدست آمده از آن برای تعیین زاویه بحرانی به کار می‌رود. منحنی نظری “فرنل” بر سیگنال ویدئویی که توسط سنسور CCD ثبت شده است، اعمال می‌شود و امکان تعیین عملی زاویه بحرانی را فراهم می‌سازد. در مقایسه با اندازه‌گیری ساده بوسیله خط سایه، این تکنیک ضریب شکست را بصورت تضمینی و با دقت بسیار بالا محاسبه می‌کند.

نحوه کار رفراکتومتر

نحوه کار رفراکتومتر آزمایشگاهی به این صورت است که نور از مایع عبور می‌کند و ضریب شکست آن اندازه‌گیری می‌شود. ضریب شکست به دست آمده برای هر نمونه متفاوت بوده و منحصربفرد می‌باشد. در رفراکتومتر یک خط نور دیده می‌شود که با منشورهای مختلف بدست می‌آید که با عدسی های مختلف برای اپراتور قابل مشاهده می‌باشد.

N ضریب شکست محیط غلیظ، n ضریب شکست (یا همان بریکس) رقیق و i و r به ترتیب زوایای تابش و شکست هستند. در رفراکتومتری زمانی که زاویه تابش 90 یا بحرانی شود اندازه‌گیری می‌شود.

نحوه کار کردن با رفراکتومتر و همچنین خواندن آن می‌توان گفت آسان است و نیاز به تجربه و تخصص زیادی ندارد، یک الی دو قطره از مایعی که در آن ماده حل شده وجود دارد بر روی صفحه شیشه‌ای دستگاه ریخته و درپوش دستگاه را می‌بندیم و جلو نور قرار می‌دهیم. این نور می‌تواند نور خورشید باشد و یا نور مصنوعی محیط. حال عدد بریکس بر روی دستگاه نقش می‌بندد و شما می‌توانید با کمک گرفتن از جدول بریکس این اعداد را تفسیر نمایید. همچنین جدول تصحیح حرارتی نیز می‌تواند کمک بسزایی انجام دهد.

در علم آزمایشگاهی امروزه علاوه بر مواردی که در بالا نام بردیم مواردی مانند شوری و PH آب و ارزش غذایی را نیز با رفراکتومتر می‌توان بدست آورد.

اجزای دستگاه رفراکتومتر

دارای دو منشور انتشار دهنده و شکست‌دهنده می‌باشد. نمونه‌ای قرار مورد ارزیابی قرار بگیرد بیم این دو منشور قرار گرفته و ابتدا نور وارد منشور انتشار دهنده می‌شود و از این طریق به نمونه می‌رسد و سپس به منشور شکست‌دهنده می‌رود. قبل از ریختن هر بار نمونه منشورها کاملاً باید تمیز شوند. در هر دستگاه دو لنز تصویر و دیگری لنز n وجود دارد. ترمومتر که برای تنظیم درجه حرارت و گرما استفاده می‌شود و تنظیم کننده های تصویر که تصاویر را تنظیم کرده و به شما نشان می‌دهند.

نحوه خواندن رفراکتومتر

عملکرد رفراکتومتر براساس اصول فیزیکی شکست نور است (قانون اسنل). سرعت نور هنگام ورود به محیط های نوری پر تراکم، کمتر شده و هنگام ورود به محیط های نوری کم تراکم بیشتر می‌شود. تغییر سرعت نور با تغییر جهت آن همراه است؛ بطوریکه در زاویه تابش خاص، نور در محیط دوم منکسر نشده و بطور کامل منعکس می‌گردد. زاویه‌ای که این فرایند در آن رخ می‌دهد بعنوان زاویه بحرانی شناخته شده است و این دستگاه در این زاویه، میزان انکسار را اندازه‌گیری می‌نماید.

نمونه مورد اندازه‌گیری در تماس مستقیم با منشور است. بخشی از نور ورودی در زاویه‌های کمتر از زاویه بحرانی بازتاب کل، بوسیله نمونه شکسته می‌شود؛ در حالیکه نور ورودی از زاویه‌های بزرگتر از زاویه بحرانی، بطور کامل انعکاس می‌گردد. سنسور ارایه با رزولوشن بالا، میزان نور منعکس شده را اندازه‌گیری می‌کند.

انواع رفراکتومتر

چهار نوع رفراکتومتر دستی آنالوگ، رفراکتومتر رومیزی، رفراکتومتر دستی دیجیتال و رفراکتومتر آنلاین موجود است. در ادامه به بررسی دقیقِ دو نسل رفراکتومتر خواهیم پرداخت. 

نسل قدیم

در این حالت چند قطره از نمونه را بر روی صفحه دستگاه می‌ریزیم. میزان نمونه باید به اندازه باشد و کم و زیاد نشود و سپس لامپ مقابل منشور قرار می‌گیرد. زمانی که دستگاه شروع به کار کرد، می‌توان نوردهی عدسی‌ها را کم یا زیاد نمود. سپس نتایج به صورت آنالوگ ثبت میشد و باید به صورت دستی نوشته میشد!

نسل جدید

در اینجا نیز باید نمونه به اندازه‌ای باشد که منشور را کاملاً بپوشاند و برای تنظیم کانون عدسی تا زمانی که علامت ضربدر واضح شود از پیچ‌های تنظیم استفاده می‌کنیم. سپس با فشردن دکمه READ نتیجه بر روی صفحه دستگاه نمایان می‌شود. در دستگاه‌های جدیدتر دما نیز ثبت می‌شود. دستگاه باید به صورت مداوم تمیز شود. حتی وجود گرد و غبار نیز می‌تواند نتیجه را تغییر دهد. برای پاک‌کردن صفحه‌ها از گوی پنبه‌ای استفاده نمایید تا شیشه‌های آن دچار خش نشود و دوباره با پنبه تمیز و الکل صفحه را شستشو دهید.

نوع رفراکتومترها ممکن است متفاوت باشد، اما دو نوع رایج آن عبارتند از:

https://hakimazma.com/%d9%87%d9%88%d8%af-%d8%a2%d8%b2%d9%85%d8%a7%db%8c%d8%b4%da%af%d8%a7%d9%87%db%8c/%d9%87%d9%88%d8%af-%d8%b4%db%8c%d9%85%db%8c%d8%a7%db%8c%db%8c/

1. رفراکتومتر دستی: این نوع رفراکتومترها به صورت دستی استفاده می‌شوند و نیازمند تعداد کمی نمونه مایع هستند. نمونه مایع روی پریزم قرار می‌گیرد و با چشم یا با استفاده از مقیاس‌های مخصوص در دستگاه، شاخص شکست آن اندازه‌گیری می‌شود.

2. رفراکتومتر دیجیتال: این نوع رفراکتومترها دارای صفحه نمایش دیجیتال هستند که مقادیر اندازه‌گیری شده را به صورت عددی نمایش می‌دهند. برخی از رفراکتومترهای دیجیتال مجهز به امکانات اتصال به کامپیوتر یا سیستم‌های دیگر هستند تا اطلاعات اندازه‌گیری شده را به صورت الکترونیکی ذخیره و تجزیه‌وتحلیل کنند.