Refractómetro

- Jan 09, 2018 -

Un refractómetro es un dispositivo de laboratorio o campo para la medición de un índice de refracción ( refractometría ). El índice de refracción se calcula a partir de la ley de Snell, mientras que para las mezclas, el índice de refracción puede calcularse a partir de la composición del material utilizando varias reglas de mezcla, como la relación Gladstone-Dale y la ecuación de Lorentz-Lorenz .

Tipos de refractómetros

Existen cuatro tipos principales de refractómetros: refractómetros de mano tradicionales, refractómetros de mano digitales, refractómetros de laboratorio o Abbe y refractómetros de proceso en línea . También se utiliza el refractómetro Rayleigh (típicamente) para medir los índices de refracción de los gases.

En medicina veterinaria , se usa un refractómetro para medir la proteína plasmática total en una muestra de sangre.

En el diagnóstico de drogas, se usa un refractómetro para medir la gravedad específica de la orina humana.

En gemología / gemología , el refractómetro de piedras preciosas es uno de los componentes fundamentales del equipo utilizado en un laboratorio de gemología . Las piedras preciosas son minerales transparentes y, por lo tanto, pueden examinarse utilizando métodos ópticos. El índice de refracción es una constante del material, que depende de la composición química de una sustancia. El refractómetro se usa para ayudar a identificar los materiales de las gemas mediante la medición de su índice de refracción, una de las principales propiedades utilizadas para determinar el tipo de una piedra preciosa. Debido a la dependencia del índice de refracción en la longitud de onda de la luz utilizada ( es decir, dispersión ), la medición se toma normalmente en la longitud de onda de la línea D de sodio (Na D ) de ~ 589 nm. Esto se filtra de la luz del día o se genera con un diodo emisor de luz ( LED ) monocromático. Ciertas piedras como rubíes, zafiros, turmalinas y topacios son ópticamente anisotrópicas . Demuestran birrefringencia en función del plano de polarización de la luz. Los dos índices de refracción diferentes se clasifican utilizando un filtro de polarización . Los refractómetros de piedras preciosas están disponibles como instrumentos ópticos clásicos y como dispositivos de medición electrónicos con pantalla digital . [1]

En el acuario marino , se usa un refractómetro para medir la salinidad y la gravedad específica del agua. En la industria del automóvil , se utiliza un refractómetro para medir la concentración de refrigerante y el valor Ph de los aceites refrigerantes para el proceso de mecanizado CNC.

En la elaboración casera , se utiliza un refractómetro para medir la gravedad específica antes de la fermentación para determinar la cantidad de azúcares fermentables que potencialmente se convertirán en alcohol.

En la apicultura , se usa un refractómetro para medir la cantidad de agua en la miel.

Refractómetros automáticos

Los refractómetros automáticos miden automáticamente el índice de refracción de una muestra. La medición automática del índice de refracción de la muestra se basa en la determinación del ángulo crítico de la reflexión total. Una fuente de luz, generalmente un LED de larga duración, se enfoca en una superficie del prisma a través de un sistema de lentes. Un filtro de interferencia garantiza la longitud de onda especificada. Debido a que enfoca la luz a un punto en la superficie del prisma, se cubre una amplia gama de ángulos diferentes. Como se muestra en la figura "Configuración esquemática de un refractómetro automático", la muestra medida está en contacto directo con el prisma de medición. Dependiendo de su índice de refracción, la luz entrante por debajo del ángulo crítico de reflexión total se transmite parcialmente a la muestra, mientras que para ángulos de incidencia más altos la luz se refleja por completo. Esta dependencia de la intensidad de luz reflejada desde el ángulo incidente se mide con una matriz de sensores de alta resolución. A partir de la señal de video tomada con el sensor CCD, se puede calcular el índice de refracción de la muestra. Este método de detección del ángulo de reflexión total es independiente de las propiedades de la muestra. Incluso es posible medir el índice de refracción de muestras ópticamente densas fuertemente absorbentes o muestras que contienen burbujas de aire o partículas sólidas. Además, solo se requieren unos pocos microlitros y la muestra puede recuperarse. Esta determinación del ángulo de refracción es independiente de las vibraciones y otras perturbaciones ambientales.

Influencia de la longitud de onda

El índice de refracción de una muestra dada varía con la longitud de onda para todos los materiales. Esta relación de dispersión no es lineal y es característica para cada material. En el rango visible, una disminución del índice de refracción viene con el aumento de la longitud de onda. En los prismas de vidrio, se observa muy poca absorción. En el rango de longitud de onda infrarroja, aparecen varios máximos de absorción y fluctuaciones en el índice de refracción. Para garantizar una medición de alta calidad con una precisión de hasta 0.00002 en el índice de refracción, la longitud de onda debe determinarse correctamente. Por lo tanto, en los refractómetros modernos, la longitud de onda se ajusta a un ancho de banda de +/- 0,2 nm para asegurar resultados correctos para muestras con diferentes dispersiones.

Influencia de la temperatura

La temperatura tiene una influencia muy importante en la medición del índice de refracción. Por lo tanto, la temperatura del prisma y la temperatura de la muestra deben controlarse con alta precisión. Hay varios diseños sutilmente diferentes para controlar la temperatura; pero hay algunos factores clave comunes a todos, como sensores de temperatura de alta precisión y dispositivos Peltier para controlar la temperatura de la muestra y el prisma. La precisión del control de la temperatura de estos dispositivos debe diseñarse de modo que la variación en la temperatura de la muestra sea lo suficientemente pequeña como para que no cause un cambio detectable en el índice de refracción.

Los baños de agua externos se usaron en el pasado pero ya no se necesitan.

Posibilidades ampliadas de refractómetros automáticos

Los refractómetros automáticos son dispositivos electrónicos controlados por microprocesador. Esto significa que pueden tener un alto grado de automatización y también combinarse con otros dispositivos de medición

Celdas de flujo

Hay diferentes tipos de células de muestra disponibles, que van desde una celda de flujo de unos pocos microlitros hasta celdas de muestra con un embudo de llenado para un intercambio rápido de muestras sin necesidad de limpiar el prisma de medición. Las celdas de muestra también se pueden usar para la medición de muestras venenosas y tóxicas con una exposición mínima a la muestra. Las microcélulas requieren solo unos pocos microlitros de volumen, aseguran una buena recuperación de muestras costosas y evitan la evaporación de muestras volátiles o solventes. También se pueden usar en sistemas automatizados para el llenado automático de la muestra en el prisma del refractómetro. Para un llenado conveniente de la muestra a través de un embudo, están disponibles celdas de flujo con un embudo de llenado. Estos se utilizan para el intercambio rápido de muestras en aplicaciones de control de calidad.

Alimentación de muestra automática

Una vez que un refractómetro automático está equipado con una celda de flujo, la muestra se puede llenar con una jeringa o con una bomba peristáltica. Los refractómetros modernos tienen la opción de una bomba peristáltica incorporada. Esto se controla a través del menú de software del instrumento. Una bomba peristáltica abre el camino para monitorear procesos por lotes en el laboratorio o realizar mediciones múltiples en una muestra sin ninguna interacción del usuario. Esto elimina el error humano y asegura un alto rendimiento de muestra.

Si se requiere una medición automatizada de una gran cantidad de muestras, los refractómetros automáticos modernos se pueden combinar con un cambiador automático de muestras. El cambiador de muestras está controlado por el refractómetro y garantiza mediciones totalmente automáticas de las muestras colocadas en los viales del cambiador de muestras para las mediciones.

Mediciones multiparamétricas


Los laboratorios actuales no solo quieren medir el índice de refracción de las muestras, sino también varios parámetros adicionales, como densidad o viscosidad, para realizar un control de calidad eficiente. Debido al control del microprocesador y una serie de interfaces, los refractómetros automáticos se pueden comunicar con computadoras u otros dispositivos de medición, por ejemplo densímetros, medidores de pH o viscosímetros, para almacenar datos de índice de refracción y datos de densidad (y otros parámetros) en una base de datos .

Funciones de software

Los refractómetros automáticos no solo miden el índice de refracción, sino que ofrecen muchas funciones de software adicionales, como

  • Configuración del instrumento y configuración a través del menú de software

  • Grabación automática de datos en una base de datos

  • Salida de datos configurable por el usuario

  • Exportación de datos de medición en hojas de datos de Microsoft Excel

  • Funciones estadísticas

  • Métodos predefinidos para diferentes tipos de aplicaciones

  • Controles y ajustes automáticos

  • Verifique si hay suficiente cantidad de muestra en el prisma

  • Registro de datos solo si los resultados son plausibles

Documentación y validación de Pharma

Los refractómetros a menudo se utilizan en aplicaciones farmacéuticas para el control de calidad de productos intermedios y finales crudos. Los fabricantes de productos farmacéuticos deben seguir varias regulaciones internacionales como FDA 21 CFR Parte 11, GMP, Gamp 5, USP <1058>, que requieren una gran cantidad de documentación. Los fabricantes de refractómetros automáticos respaldan a estos usuarios que proporcionan software de instrumentos que cumple con los requisitos de 21 CFR Parte 11, con niveles de usuario, firma electrónica y seguimiento de auditoría. Además, los Paquetes de Validación y Calificación de Pharma están disponibles que contienen

  • Plan de Calificación (QP)

  • Calificación de diseño (DQ)

  • Análisis de riesgo

  • Calificación de instalación (IQ)

  • Calificación Operacional (OQ)

  • Lista de verificación 21 CFR Parte 11 / SOP

  • Calificación de rendimiento (PQ)


Related Products