Khúc xạ kế - Nguyên Lý - Ứng dụng
Khúc xạ kế là một dụng cụ đơn giản được sử dụng để đo tỷ lệ thành phần của dung dịch nước. Nó chỉ cần một vài giọt chất lỏng, và được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp, hóa chất và sản xuất.
Khúc xạ kế là gì?
- Khúc xạ kế là một dạng của máy kiểm tra nước và thường được sử dụng để đo nồng độ của các chất hòa tan trong nước hay dung dịch. Máy đo này cho kết quả chính xác, con số cụ thể về nồng độ của chúng. Nó được thiết kế dạng hình trụ, nhỏ gọn, thích hợp cầm tay, mang theo khi di chuyển xa.
- Máy đo này được nhiều đối tượng sử dụng như: nông dân các trang trại chăn nuôi tôm, trang trại nuôi ong lấy mật, các đơn vị nghiên cứu, kiểm tra thẩm định, người nấu rượu,...
Nguyên lý cấu tạo khúc xạ kế
- Có 2 dạng máy đo đó chính là khúc xạ kế cơ và khúc xạ kế điện tử. Mỗi loại sẽ có cấu tạo và cách thức hoạt động riêng như sau:
+ Khúc xạ kế cơ: Thiết kế đơn giản bao gồm: Lăng kính, thị kính, tấm chắn sáng, vị trí hiệu chuẩn, chỉnh tiêu cự,... Nó cấu trúc lại thành một khối hình trụ dùng nguyên lý ánh sáng phân tích mẫu và đưa ra chỉ số nồng độ xác định.
+ Khúc xạ kế điện tử: Là dòng sản phẩm có cấu tạo gồm 3 bộ phận chính đó là: Màn hình LCD, phím chức năng, bộ phận đựng mẫu. Khi bạn nhỏ mẫu vào khoang chứa, bật mámy ấn phím READ, kết quả sẽ được trả về dạng số trên màn hiển thị sau từ 3 - 5 giây.
Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế
- Các khúc xạ kế hoạt động tương tự một lăng kính và áp dụng nguyên lý của định luật Snell hay chính là định luật khúc xạ ánh sáng. Nguyên lý này cũng dựa vào các tính chất và đặc điểm, sự khúc xạ, tán xạ của ánh sáng.
- Mỗi một chất hoà tan ở khối lượng, ở nồng độ khác nhau sẽ gây ra những phản ứng khác nhau với ánh sáng. Dựa theo nguyên lý này, các thiết bị đo cách cách ánh sáng phản ứng (cách ánh sáng đi qua) với mẫu nước/dung dịch cần đo rồi áp dụng theo công thức (1) của định luật Snell dưới đây để tính toán và xác định rồi chuyển đổi sang giá trị tỉ lệ nồng độ của các chất hòa tan trong nước/dung dịch.
- Công thức đặc trưng của hiện tượng khúc xạ, còn gọi là định luật Snell hay định luật khúc xạ ánh sáng có dạng:
Phân loại khúc xạ kế
Khúc xạ kế phân theo thiết kế cấu tạo có các loại:
- Khúc xạ kế cầm tay: có thiết kế nhỏ gọn, linh động và thường được sử dụng cho các công việc cần đo tại hiện trường, cần di chuyển nhiều
- Khúc xạ kế để bàn: có kích thước lớn hơn, chắc chắn hơn và thường được sử dụng tại các phòng thí nghiệm, phòng nghiên cứu.
Phân theo chức năng, ứng dụng có các loại:
- Khúc xạ kế đo nồng độ cồn, rượu
- Khúc xạ kế đo độ mặn của muối
- Khúc xạ kế đo độ ngọt
- Khúc xạ kế đo nồng độ
- Khúc xạ kế đo độ đóng băng
Ứng dụng của khúc xạ kế
Khúc xạ kế có ứng dụng rất đa dạng. Mỗi loại lại có những ứng dụng khác nhau.
Các quá trình phản ứng và chuyển đổi của các loại chất sẽ được thể hiện thông qua các chỉ số khúc xạ. Do vậy, người ta có thể ứng dụng trong nhiều hoạt động như: xác định được nồng độ thành phần, độ tinh khiết của nhiều nguyên liệu trong các ngành, các lĩnh vực khác nhau.
Dưới đây là những ứng dụng tiêu biểu của các loại khúc xạ kế trong một số các ngành nghề, lĩnh vực:
1. Ngành công nghiệp, dược phẩm
- Trong ngành công nghiệp, dược phẩm, khúc xạ kế đo nồng độ được sử dụng để kiểm tra, nhận dạng các đặc tính, kiểm soát độ tinh khiết, xác định được nồng độ của các nguyên liệu thô đầu vào, các sản phẩm trong quá trình sản xuất và thành phẩm cuối cùng…. trong việc nghiên cứu và phát triển các loại dược phẩm, các dung dịch tiêm truyền, huyết thanh hay các dung dịch lọc máu….
2. Ngành công nghiệp hóa chất
- Đối với ngành công nghiệp hóa chất cũng tương tự; các khúc xạ kế được ứng dụng vào quá trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm. Người ta sẽ sử dụng khúc xạ kế để kiểm tra độ tinh khiến, nồng độ của các nguyên liệu đầu vào, để theo dõi các phản ứng trong quá trình sản xuất các dung môi hữu cơ, các dung dịch muối, dầu công nghiệp, sơn, nhựa, thành phần keo, sillicon…. cũng như kiểm soát chất lượng đầu ra của chúng.
3. Công nghiệp dầu khí, tự động và hàng không, công nghệ xử lý và xây dựng kim loại
- Đối với lĩnh vực này, các khúc xạ kế đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra thành phần, độ ổn định của các loại nhiên liệu, dầu bôi trơn, chất làm mát, các chất tẩy rửa…
4. Công nghiệp thực phẩm
- Trong ngành công nghiệp thực phẩm, người ta chủ yếu ứng dụng các khúc xạ kế đo độ mặn hoặc độ ngọt để kiểm tra các loại nguyên liệu đầu vào và chất lượng sản phẩm cuối cùng: đường, mứt, các loại sốt, mù tạt, các sản phẩm từ sữa…
- Trong sản xuất, chế biến rượu, dụng cụ đo nồng độ rượu được vận dụng giúp người dùng có thể kiểm tra và kiểm soát độ cồn của rượu, bia, nước ép.
5. Công nghiệp mía đường
- Ứng dụng trong ngành công nghiệp mía đường, các khúc xạ kế đo độ ngọt sẽ giúp xác định nồng độ đường, kiểm tra độ tinh khiết của các bán thành phẩm và thành phẩm cuối cùng,
Ngoài ra, các sản phẩm này cũng được ứng dụng nhiều trong các ngành, lĩnh vực khác như: sản xuất mùi thơm, nước hoa, tinh dầu; công nghiệp sản xuất đồ uống, nước giải khát; các hoạt động trong bệnh viện; nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và hoạt động giáo dục, đào tạo trong trường học, học viện….
Cách hiệu chuẩn khúc xạ kế:
Trước khi sử dụng, khúc xạ kế cần phải được hiệu chỉnh bằng cách như sau: khởi động máy
Bước 1: Nhấc tấm daylight lên và nhỏ 2 - 3 giọt nước cất (hoặc nước khử ion) lên trên lăng kính.
Bước 2: Đậy tấm daylight lại để nước được trải đều lên khắp bề mặt lăng kính, và lưu ý không được để có có bất kỳ điểm khô hay bóng khi nào và chờ khoảng 15 giây.
Bước 3: Giữ khúc xạ kế của bạn hướng theo nguồn ánh sáng tự nhiên, và đặt mắt nhìn qua ống kính để quan sát thang chia độ và vặn vít hiệu chuẩn cho tới khi phần màu xanh phía trên và màu trắng phía dưới đều nằm tại vị trí số 0 trên thang đo.
Hướng dẫn sử dụng khúc xạ kế:
Sau khi đã thực hiện hiệu chuẩn, bạn có thể tiến hành đo với khúc xạ kế như sau:
Bước 1: Hãy lau sạch bề mặt lăng kính ở đáy khoang chứa mẫu để đảm bảo khu vực này khô và thoáng.
Bước 2: Đổ mẫu vào lăng kính cho tới khi đầy khoang chứa mẫu. Chờ khoảng 1 phút để đạt được cân bằng nhiệt độ giữa mẫu và máy
Bước 3: Nhấn đo để khúc xạ kế thực hiện đo và đọc kết quả.
Về cơ bản, quá trình sử dụng khúc xạ kế để đo sẽ gồm có 03 bước này; một số mẫu sản phẩm sẽ có những sự khác biệt chi tiết, hãy đọc kỹ hướng dẫn sử dụng để nắm kỹ nhé. Sau khi đo xong, nhớ vệ sinh khoang chứa mẫu sạch sẽ nhé!
