رفرکتومتر

انواع رفراکتومتر

امروزه دستگاه رفراکتومتر در انواع متنوع و مختلفی طراحی و به فروش می رسد.

  • رفراکتومترر رومیزی
  • دستی آنالوگ
  • رفراکتومتر دستی دیجیتال
  • آنلاین

اجزای دستگاه رفرکتومتر

دستگاه رفرکتومتر شامل دو بخش نوری و خوانش می باشد که هر کدام از این بخش ها نیز از قسمت های زیر تشکیل می شود.

  • منشورها (متقارن و بازتاب دهنده، چهارگوش)
  • منشورهای انتشار دهنده (طیف ساز)
  • عدسی ها (چشمی، شیئی و عدسی خوانش)
  • کندانسور
  • آینه بازتاب دهنده نور
  • آینه نوسانی
  • کراتیکول
  • صفحه مدرج

اساس کار رفرکتومتر

  • اساس کار رفرکتومتر در تابش نور به شرط تکفام بودن آن و هدایت آن به سمت محلول مورد نظر و عبور آن است
  • که چون این دو محیط با هم تفاوت دارند ، نور شکسته شده و با ضریب شکست محدود قابل دریافت است.
  • در دستگاه رفرکتومتر نور از محیط رقیق وارد محیط غلیظ می شود. که محیط رقیق، مایع یا محلول موردنظر و محیط غلیظ، منشور دستگاه است.
  • در واقع، در عمل، ضریب شکست محلول و منشور نسبت به هم سنجیده می شود.

مقیاس بریکس brix و درصدهای رایج بریکس

نمونه مایع درصد بریکس brix
روغن های خنک کننده cutting oil  0 تا 8
پرتقال  4 تا 13
نوشابه های گازدار  5 تا 15
سیب 11 تا 18
انگور  14 تا 19
آب میوه های غلیظ 42 تا 68
شیر پر چرب 52 تا 68
مربا و ژله 60 تا 70

شاخص های شکست رایج

  • Methanol
  • Acetone- Ethanol
  • Acetic acid -Benzene
  • Paraffin oil
  • Palm oil
  • Olive oil

Brix بریکس:

واحدی است که بیان گر میزان ذرات جامد موجود در یک محلول است و اصولا به درصد حل شوندۀ حل شده در پایۀ حلال بستگی دارد.

nD ضریب شکست:

ضریب شکست مانند نقطه ذوب،جوش ،دانسیته و … از خواص فیزیکی مواد است.

 

رفرکتومتر

انکسار سنج

رفرکتومتر دستی

یک انکسارسنج دستگاه آزمایشگاهی یا میدانی برای اندازه گیری ضریب شکست ( سنجی ) است. ضریب شکست از زاویه شکست مشاهده شده با استفاده از قانون اسنل . برای مخلوط‌ها، شاخص انکسار اجازه می‌دهد تا غلظت را با استفاده از قوانین اختلاط مانند رابطه گلادستون-دیل و معادله لورنتس-لورنز تعیین کنید.

رفرکتومتری

انکسارسنج های استاندارد میزان شکست نور (به عنوان بخشی از ضریب شکست) مواد شفاف را در حالت مایع یا جامد اندازه گیری می کنند. سپس برای شناسایی نمونه مایع، تجزیه و تحلیل خلوص نمونه، و تعیین مقدار یا غلظت مواد محلول در نمونه استفاده می شود. همانطور که نور از هوا از مایع عبور می کند، سرعت آن کاهش می یابد و یک توهم خم شدن ایجاد می کند، شدت “خم” به مقدار ماده حل شده در مایع بستگی دارد. مثلا مقدار شکر در یک لیوان آب. [1]

انواع انکسارسنج

چهار نوع اصلی از رفرکتومترها وجود دارد: رفرکتومترهای دستی سنتی ، دیجیتالی دستی ، رفرکتومترهای آزمایشگاهی یا Abbe (نامگذاری شده به نام مخترع ابزار و بر اساس طرح اصلی ارنست آبه از “زاویه بحرانی”) و رفرکتومترهای فرآیندی خطی . [2] همچنین از رفرکتومتر ریلی (معمولا) برای اندازه گیری ضریب شکست گازها استفاده می شود.

در پزشکی آزمایشگاهی ، از رفرکتومتر برای اندازه گیری کل پروتئین پلاسما در نمونه خون و وزن مخصوص در نمونه ادرار استفاده می شود.

در تشخیص دارو، از رفرکتومتر برای اندازه گیری وزن مخصوص ادرار انسان استفاده می شود.

در گوهرشناسی ، انکسارسنج سنگهای قیمتی یکی از قطعات اساسی تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه گوهرشناسی است. سنگ های قیمتی کانی های شفافی هستند و بنابراین با استفاده از روش های نوری قابل بررسی هستند. ضریب شکست یک ماده ثابت است که به ترکیب شیمیایی یک ماده بستگی دارد. انکسارسنج برای کمک به شناسایی مواد جواهر با اندازه گیری ضریب شکست آنها، یکی از ویژگی های اصلی مورد استفاده در تعیین نوع سنگ قیمتی، استفاده می شود. با توجه به وابستگی ضریب شکست به طول موج نور مورد استفاده ( یعنی پراکندگی )، اندازه‌گیری معمولاً در طول موج خط سدیم D-line (Na D ) ~589 نانومتر انجام می‌شود. این یا از نور روز فیلتر می شود یا با یک دیود ساطع نور تک رنگ ( LED ) تولید می شود. سنگ های خاصی مانند یاقوت، یاقوت کبود، تورمالین و توپاز از نظر نوری ناهمسانگرد هستند. آنها انکسار دوگانه را بر اساس صفحه قطبش نور نشان می دهند. دو ضریب شکست مختلف با استفاده از a طبقه بندی می شوند پلاریزاسیون فیلتر انکسارسنج های سنگ های قیمتی هم به عنوان ابزارهای نوری کلاسیک و هم به عنوان دستگاه های اندازه گیری الکترونیکی با نمایشگر دیجیتال . [3]

در آکواریوم داری دریایی از رفرکتومتر برای اندازه گیری شوری و وزن مخصوص آب استفاده می شود.

صنعت خودرو از رفرکتومتر برای اندازه گیری غلظت مایع خنک کننده استفاده می شود.

در صنعت ماشین‌آلات ، از رفرکتومتر برای اندازه‌گیری مقدار کنسانتره خنک‌کننده استفاده می‌شود که برای فرآیند ماشین‌کاری به خنک‌کننده مبتنی بر آب اضافه شده است.

خانگی ، از رفرکتومتر آبجو برای اندازه گیری وزن مخصوص قبل از تخمیر استفاده می شود تا میزان قندهای قابل تخمیر را که به طور بالقوه به الکل تبدیل می شوند، تعیین کند.

رفرکتومترهای بریکس اغلب توسط علاقه مندان برای تهیه کنسروهایی از جمله مربا، مارمالاد و عسل استفاده می شود. در زنبورداری از رفرکتومتر بریکس برای اندازه گیری میزان آب موجود در عسل استفاده می شود.

انکسارسنج اتوماتیک

راه اندازی شماتیک یک انکسارسنج خودکار: یک منبع نور LED تحت طیف وسیعی از زوایای بر روی سطح منشوری که در تماس با نمونه است تصویر می شود. بسته به تفاوت در ضریب شکست بین ماده منشوری و نمونه، نور تا حدی منتقل یا به طور کامل منعکس می شود. زاویه بحرانی بازتاب کلی با اندازه گیری شدت نور بازتاب شده به عنوان تابعی از زاویه برخورد تعیین می شود – منبع تصویر: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com

انکسارسنج های اتوماتیک به طور خودکار ضریب شکست نمونه را اندازه گیری می کنند. اندازه گیری خودکار ضریب شکست نمونه بر اساس تعیین زاویه بحرانی بازتاب کل است. یک منبع نور، معمولا یک LED با عمر طولانی، از طریق یک سیستم لنز بر روی سطح منشور متمرکز می شود.

فیلتر تداخل طول موج مشخص شده را تضمین می کند. به دلیل تمرکز نور به نقطه ای در سطح منشور، طیف وسیعی از زوایای مختلف پوشش داده شده است. همانطور که در شکل “تنظیم شماتیک یک شکست سنج اتوماتیک” شده است، نمونه اندازه گیری شده در تماس مستقیم با منشور اندازه گیری است. بسته به ضریب شکست آن، نور ورودی زیر زاویه بحرانی بازتاب کلی تا حدی به نمونه منتقل می شود، در حالی که برای زوایای تابش بالاتر، نور کاملاً منعکس می شود.

این وابستگی شدت نور منعکس شده از زاویه برخورد با یک آرایه سنسور با وضوح بالا اندازه گیری می شود.

از سیگنال ویدئویی گرفته شده با سنسور CCD می توان ضریب شکست نمونه را محاسبه کرد. این روش برای تشخیص زاویه بازتاب کل مستقل از ویژگی های نمونه است. حتی می‌توان ضریب شکست نمونه‌های با جذب قوی نوری یا نمونه‌های حاوی حباب‌های هوا یا ذرات جامد را اندازه‌گیری کرد. علاوه بر این، تنها چند میکرولیتر مورد نیاز است و نمونه را می توان بازیابی کرد. این تعیین زاویه شکست مستقل از ارتعاشات و سایر اختلالات محیطی است.

تاثیر طول موج

ضریب شکست یک نمونه مشخص با طول موج برای همه مواد متفاوت است. این رابطه پراکندگی غیرخطی است و برای هر ماده ای مشخص است.

در محدوده مرئی، کاهش ضریب شکست با افزایش طول موج همراه است.

منشورهای شیشه ای جذب بسیار کمی قابل مشاهده است.

در محدوده طول موج مادون قرمز چندین حداکثر جذب و نوسانات در ضریب شکست ظاهر می شود.

برای تضمین یک اندازه گیری با کیفیت بالا با دقت تا 0.00002 در ضریب شکست، طول موج باید به درستی تعیین شود. بنابراین، در رفرکتومترهای مدرن، طول موج به پهنای باند +/-0.2 نانومتر تنظیم می‌شود تا از نتایج صحیح برای نمونه‌هایی با پراکندگی‌های مختلف اطمینان حاصل شود.

رفرکتومترهای مدرن اتوماتیک – منبع تصویر: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com

تاثیر دما

دما تأثیر بسیار مهمی در اندازه گیری ضریب شکست دارد. بنابراین دمای منشور و دمای نمونه باید با دقت بالایی کنترل شود. چندین طرح متفاوت برای کنترل دما وجود دارد. اما برخی از عوامل کلیدی مشترک برای همه وجود دارد، مانند سنسورهای دما با دقت بالا و دستگاه های Peltier برای کنترل دمای نمونه و منشور. کنترل دمای این دستگاه ها باید به گونه ای طراحی شود که تغییرات دمای نمونه به اندازه کافی کم باشد که باعث تغییر ضریب شکست قابل تشخیص نشود.

حمام های آب خارجی در گذشته مورد استفاده قرار می گرفت اما دیگر مورد نیاز نیست.

امکانات گسترده انکسارسنج های اتوماتیک

انکسارسنج های خودکار دستگاه های الکترونیکی کنترل شده توسط ریزپردازنده هستند. این بدان معنی است که آنها می توانند دارای درجه بالایی از اتوماسیون باشند و همچنین با سایر دستگاه های اندازه گیری ترکیب شوند

سلول های جریان

انواع مختلفی از سلول‌های نمونه موجود است، از سلول جریان برای چند میکرولیتر تا سلول‌های نمونه با قیف پرکننده برای تبادل سریع نمونه بدون تمیز کردن منشور اندازه‌گیری در بین آن‌ها. همچنین از سلول های نمونه می توان برای اندازه گیری نمونه های سمی و سمی با حداقل مواجهه با نمونه استفاده کرد. سلول های میکرو تنها به چند میکرولیتر حجم نیاز دارند، به بازیابی خوب نمونه های گران قیمت اطمینان می دهند و از تبخیر نمونه های فرار یا حلال ها جلوگیری می کنند. آنها همچنین می توانند در سیستم های خودکار برای پر کردن خودکار نمونه بر روی منشور رفرکتومتر استفاده شوند. برای پر کردن راحت نمونه از طریق قیف، سلول‌های جریان با قیف پرکننده در دسترس هستند. اینها برای تبادل سریع نمونه در برنامه های کنترل کیفیت استفاده می شوند.

تغذیه نمونه خودکار

 

انکسارسنج اتوماتیک با تعویض نمونه برای اندازه گیری خودکار تعداد زیادی نمونه – منبع تصویر: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com

هنگامی که یک رفرکتومتر اتوماتیک به یک سلول جریان مجهز شد، نمونه را می توان با استفاده از یک سرنگ یا با استفاده از یک پمپ پریستالتیک پر کرد. رفرکتومترهای مدرن دارای گزینه پمپ پریستالتیک داخلی هستند. این از طریق منوی نرم افزار ابزار کنترل می شود. یک پمپ پریستالتیک راه را برای نظارت بر فرآیندهای دسته ای در آزمایشگاه یا انجام چندین اندازه گیری روی یک نمونه بدون هیچ گونه تعامل کاربر باز می کند. این خطای انسانی را از بین می برد و کارایی نمونه بالایی را تضمین می کند.

اگر اندازه گیری خودکار تعداد زیادی نمونه مورد نیاز باشد، می توان رفرکتومترهای اتوماتیک مدرن را با یک تعویض کننده نمونه خودکار ترکیب کرد. تعویض کننده نمونه توسط رفرکتومتر کنترل می شود و اندازه گیری های کاملاً خودکار نمونه های قرار داده شده در ویال های تعویض کننده نمونه را برای اندازه گیری ها تضمین می کند.

اندازه گیری چند پارامتری

 

اندازه گیری ترکیبی از یک انکسارسنج اتوماتیک و یک چگالی سنج که به طور گسترده در صنعت طعم دهنده ها و عطرها استفاده می شود – منبع تصویر: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.com

آزمایشگاه‌های امروزی نه تنها می‌خواهند ضریب شکست نمونه‌ها را اندازه‌گیری کنند، بلکه چندین پارامتر اضافی مانند چگالی یا ویسکوزیته را برای کنترل کیفیت کارآمد اندازه‌گیری می‌کنند. با توجه به کنترل ریزپردازنده و تعدادی رابط، شکست سنج‌های خودکار قادر به برقراری ارتباط با رایانه‌ها یا سایر دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند دانسیته‌متر، pH متر یا ویسکوزیته متر هستند تا داده‌های ضریب شکست و داده‌های چگالی (و سایر پارامترها) را در یک پایگاه داده ذخیره کنند. .

ویژگی های نرم افزار

انکسارسنج های خودکار نه تنها ضریب شکست را اندازه گیری می کنند، بلکه بسیاری از ویژگی های نرم افزاری اضافی مانند

  • تنظیمات و پیکربندی ابزار از طریق منوی نرم افزار
  • ثبت خودکار داده ها در پایگاه داده
  • خروجی داده قابل تنظیم توسط کاربر
  • صادرات داده های اندازه گیری به مایکروسافت اکسل برگه های داده
  • توابع آماری
  • روش های از پیش تعریف شده برای انواع مختلف برنامه ها
  • بررسی و تنظیم خودکار
  • بررسی کنید که آیا مقدار کافی از نمونه روی منشور وجود دارد یا خیر
  • فقط در صورتی که نتایج قابل قبول باشد، داده ها را ثبت می کند

اسناد دارویی و اعتبارسنجی

رفرکتومترها اغلب در کاربردهای دارویی برای کنترل کیفیت محصولات خام خام و نهایی استفاده می شوند. تولید کنندگان داروها باید چندین مقررات بین المللی مانند FDA 21 CFR Part 11، GMP، Gamp 5، USP<1058> را دنبال کنند که نیازمند مستندات زیادی است. سازندگان انکسارسنج‌های خودکار از این کاربران پشتیبانی می‌کنند و نرم‌افزار ابزار مورد نیاز 21 CFR قسمت 11 را با سطوح کاربر، امضای الکترونیکی و ردیابی ممیزی برآورده می‌کنند. علاوه بر این، بسته‌های اعتبار سنجی و صلاحیت دارویی حاوی موارد موجود است

  • طرح صلاحیت (QP)
  • صلاحیت طراحی (DQ)
  • تحلیل ریسک
  • صلاحیت نصب (IQ)
  • صلاحیت عملیاتی (OQ)
  • چک لیست 21 CFR قسمت 11 / SOP
  • صلاحیت عملکرد (PQ)

رفرکتومتری چیست؟

رفرکتومتری – سفری طولانی از افلاطون تا ارنست ابه

این فیلسوف افلاطون بود که برای اولین بار مشاهده ای را توصیف کرد که برای درک بعدی از ضریب شکست و قانون شکست مرتبط با آن مهم بود. او مشاهده کرد که پاروها در هوا ظاهر معمولی دارند، در حالی که به نظر می رسد در زیر آب پیچ خوردگی دارند.
اولین نمایش خاص انکسار نور توسط ریاضیدان و فیزیکدان ایرانی ابن سهل در قرن دهم ابداع شد. وی در رساله ای در سوزاندن آینه و سوزاندن شیشه به بررسی شکست نور پرداخته و از طریق این اثر کاشف قانون شکست به شمار می رود.
با این حال، یافته های او به فراموشی سپرده شد و تا شش قرن بعد دوباره مورد استفاده قرار نگرفت. متعاقباً، پروفسور Willebrord Snell van Royen نسخه جدیدی از قانون شکست را در سال 1621 فرموله کرد. یافته های او در مورد شکست نور در سطح مشترک دو محیط شفاف با ضریب شکست متفاوت راه را برای اختراع انکسارسنج هموار کرد.
این ارنست آبه بود که متعاقباً در سال 1872 رفرکتومتر خود را به جامعه علمی ارائه کرد. این دستگاه در شرکت کارل زایس در ینا ساخته شد. Abbe از رفرکتومترها برای بررسی بلسان و رزین و همچنین برای مایع غوطه وری مورد نیاز در تولید میکروسکوپ استفاده کرد. اختراع او امروزه هنوز در زمینه های آموزشی، تحقیقاتی، صنعتی و داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد.
رفرکتومترهای دیجیتالی استفاده می شود. آنها از منابع نور LED، منشورها و سنسورهای CCD استفاده می کنند. رفرکتومترهای دیجیتال چند طول موج اندازه گیری در طول موج های مختلف را امکان پذیر می کنند.

رفرکتومتری در طبیعت

رفرکتومتر

شکست نور در طبیعت مشهود است، مثلاً در سطح آب. اجسام یا حیواناتی که به طور کامل یا تا حدی زیر آب هستند، ممکن است در هنگام مشاهده در فصل مشترک هوا به آب، خمیده، کوتاه یا برجسته به نظر برسند.

علت این “توهمات” شکست نور در سطح مشترک دو رسانه با ضریب شکست متفاوت است.

انکسارسنج ها و بازتاب کامل داخلی

انکسار و انعکاس نور معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که نور با ضرایب انکسار مختلف به سطح مشترک محیط برخورد کند. از یک زاویه تابش مشخص، که وابسته به مواد است، نور در سطح مشترک دیگر خم نمی شود، بلکه به جای آن منعکس می شود. یک انعکاس داخلی کلی از نور صورت می گیرد. سپس ضریب شکست با استفاده از زاویه بحرانی، که در آن بازتاب داخلی کل شروع می شود، تعیین می شود.

رفرکتومتر

ضریب شکست nD مقدار نسبت سرعت نور در خلاء (C Vacuum ) به سرعت نور در یک محیط (C Medium ) است. D در nD به طول موج خط سدیم D در 589 نانومتر اشاره دارد. این طول موج استاندارد برای رفرکتومترها است.

بازتاب داخلی کامل چیست؟

رفرکتومترزاویه بحرانی بازتاب داخلی کل نقش تعیین کننده ای در نتایج اندازه گیری رفرکتومتر ایفا می کند.
رفرکتومترها از زاویه بحرانی بازتاب داخلی کل برای اندازه گیری ضریب شکست نمونه استفاده می کنند. با شیشه اکریلیک، زاویه بحرانی بازتاب داخلی کل 42 درجه است، که منجر به ضریب شکست می شود.
1.49 nD، زمانی که در 20 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد.

کدام قانون برای بازتاب کلی داخلی اعمال می شود؟

قانون اسنل فرمول پشت شکست را توصیف می کند. موارد زیر اعمال می شود: اگر زاویه تابش نور (sin ΘT ) و ضریب شکست (n 1 ) یک محیط (منشور) مشخص باشد و بازتاب داخلی کل رخ دهد (sin 90 درجه)، این مقادیر می توانند به منظور تعیین ضریب شکست ناشناخته (n2 ) محیط دیگر (نمونه) استفاده می شود.

رفرکتومتر

چرا نور منکسر می شود؟

نور همیشه با سرعت یکسان حرکت نمی کند. سرعت نور به محیطی که در آن پخش می شود بستگی دارد. هر چه ضریب شکست یک محیط بیشتر باشد، سرعت نور کمتر می شود. شکست نور در سطح مشترک زمانی اتفاق می افتد که یک پرتو نور از یک محیط به رسانه دیگر می رود و این رسانه ها ضریب شکست متفاوتی دارند.

انکسار نور نشان داده شده با مثال هوای رسانه | اب

رفرکتومتر

اگر فنجانی حاوی هوا (ضریب شکست nD 1.0003) با آب پر شود (ضریب شکست nD 1.3330)، محتویات آن به دلیل شکست نور بیشتر قابل مشاهده است.

رفرکتومتر

اندازه گیری ضریب شکست به دمای محیط و طول موج نور مورد استفاده بستگی دارد.

رفرکتومتر

مقادیر ضریب شکست ارائه شده در اینجا در دمای 20 درجه سانتی گراد اندازه گیری می شود.

با جزئیات چه اتفاقی می افتد؟

هنگامی که پرتو نور به سطح آب می رسد، تا حدی ” انتقال ” و تا حدی “بازتاب” می شود. این بدان معنی است که یک قسمت از پرتو نور همچنان در آب پخش می شود و قسمت دیگر پرتو نور به هوا منعکس می شود. قسمت “انتقالی” جهت انتشار خود را در رابط “هوا به آب” در زاویه شکست 22.04 درجه تغییر می دهد. بنابراین، پرتو نور در یک فنجان پر شده در اثر آب شکسته می شود.

اندازه گیری با استفاده از رفرکتومتر چه هدفی دارد؟

انکسارسنج ضریب شکست مواد مایع یا جامد را که هویت و کیفیت آنها و همچنین غلظت در مخلوط های دوتایی (مخلوطی از دو جزء مختلف) یا شبه دوتایی را می توان از آن استخراج کرد. به عنوان مثال، اگر شکر به آب خالص اضافه شود، بسته به مقدار اضافه شده، ضریب شکست تغییر می کند. اگر نمک به آب اضافه شود، ضریب شکست نیز تغییر می کند، اما نسبت به غلظت متفاوت است. در نتیجه، اگر آب در دمای 20 درجه سانتی گراد ضریب شکست 1.3330 nD نداشته باشد، آب خالص نیست.

اصل اندازه گیری رفرکتومتر دیجیتال

رفرکتومترهای دیجیتال زاویه بحرانی بازتاب داخلی کل در بازتاب . منبع نور و ردیاب نوری در همان سمت نمونه قرار دارند. منبع نور، منشور و ردیاب نوری با یکدیگر در یک راستا قرار دارند به این معنی که انعکاس داخلی کامل در تمام سطح منشور رخ می دهد، به شرطی که نمونه ای روی منشور وجود نداشته باشد. اگر نمونه ای روی منشور وجود داشته باشد، دیگر بازتاب داخلی کامل در کل سطح منشور رخ نمی دهد. دو نمونه اندازه گیری شده در 20 درجه سانتیگراد:

رفرکتومتر

برای نمونه آب روی یک منشور یاقوت کبود، زاویه بحرانی بازتاب داخلی کل 49 درجه است.

رفرکتومتر

برای یک نمونه عسل (محتوای آب 18٪)، زاویه بحرانی بازتاب داخلی کل 57 درجه است.

یک ناحیه روشن و یک ناحیه بدون نور روی ردیاب نوری ظاهر می شود. زاویه ای که از آن بازتاب داخلی کل ناشی می شود، به طور قابل توجهی دو ناحیه را از هم جدا می کند که از طریق آنها می توان ضریب شکست را تعیین کرد.

رفرکتومتر

ضریب شکست اطلاعاتی در مورد خلوص یک ماده ارائه می دهد، اما نه ترکیب دقیق آن. در مورد عسل، شکست نور به میزان آب بستگی دارد. هر چه مقدار آب بیشتر باشد، سرعت نور در عسل بیشتر و ضریب شکست کمتر است.

رفرکتومتر

شکست سنج های دیجیتال با نور بازتابی کار می کنند، به این معنی که نور مجبور نیست از نمونه عبور کند. در نتیجه، رنگ، بافت یا ساختار نمونه تنها تأثیر کمی بر اندازه‌گیری دارد. حتی نمونه های ظاهرا چالش برانگیز مانند مربا را می توان با یک رفرکتومتر دیجیتال .

اصل اندازه گیری رفرکتومترهای دستی و Abbe

شکست سنج های دستی و رفرکتومترهای Abbe از نور عبوری استفاده می کنند: پرتو نور از دو منشور قائم الزاویه عبور می کند، یک منشور روشنایی و یک منشور اندازه گیری. هر دو منشور از شیشه با ضریب شکست یکسان ساخته شده اند و روی یکدیگر فشرده می شوند.

رفرکتومتر

نمونه در فضای بین این دو منشور قرار می گیرد. داخل منشور روشنایی که با نمونه در تماس است، زبر شده است. در نتیجه، نور تابشی در پرتوهای پراکنده می تواند در تمام زوایای ممکن به نمونه نفوذ کند. در رابط “نمونه – منشور اندازه گیری” این پرتوهای نور شکسته شده و در زوایای مختلف از سطح مشترک عبور می کنند.

رفرکتومتر

فقط پرتوهایی که با زاویه ای کوچکتر از زاویه بحرانی بازتاب داخلی کل تابش می کنند از منشور اندازه گیری عبور می کنند. این یک ناحیه روشن تاریک روی صفحه ایجاد می کند. ضریب انکسار را می توان در مقیاس در حال اجرا هنگامی که به خط برش تنظیم می شود خوانده می شود.

به انکسارسنج Abbe طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است زیرا اندازه گیری ساده و سریع ضریب شکست را ارائه می دهد. عملکرد دستگاه را می توان به سرعت یاد گرفت.

رفرکتومتر

علاوه بر نور عبوری، رفرکتومترهای Abbe می توانند در بازتاب نیز کار کنند. این بدان معناست که رفرکتومترهای Abbe قادر به اندازه گیری جامدات و همچنین نمونه های مایع هستند.

رفرکتومتر

رفرکتومترهای دستی به دلیل طراحی کاربردی، خوش دست و مستحکم محبوب هستند. رفرکتومترهای دستی در نسخه های مختلف با مقیاس های مختلف وجود دارد.

 

انکسار سنج

55 برای انکسارسنج و کدورت سنج که هر دو در رژیم ریلی کار می کنند، وابستگی های مربوط به واکنش آشکارساز (11) است که در آن n تعداد ذرات موجود در سلول آشکارساز است.

از جانب: علم و مکمل های جامع پلیمر ، 1989

به مندلی اضافه کنید

خلاصه سایر اندازه گیری ها

آلن اس. موریس ، رضا لانگارا ، که در اندازه گیری و ابزار دقیق (نسخه سوم) ، 2021

روش های نوری

اندازه انکسارسنج گیری محتوای آب مایعات استفاده می شود. را اندازه گیری می کند ضریب شکست که با توجه به میزان رطوبت تغییر می کند.

مرتبط با رطوبت جذب انرژی نزدیک به مادون قرمز را می توان برای اندازه گیری رطوبت جامدات، مایعات و گازها استفاده کرد. در طول موج 1.94  میکرومتر، جذب انرژی به دلیل رطوبت زیاد است، در حالی که در 1.7 است  میکرومتر، جذب به دلیل رطوبت 0 است. بنابراین، اندازه گیری جذب در هر دو 1.94  و 1.7  میکرومتر اجازه می دهد تا جذب به دلیل اجزای موجود در ماده به غیر از آب جبران شود و اندازه گیری حاصل مستقیماً با میزان رطوبت مرتبط است. جدیدترین ابزارها از انرژی مادون قرمز با فرکانس چندگانه استفاده می‌کنند و توانایی بیشتری برای از بین بردن اثر اجزای موجود در مواد غیر از آب دارند که انرژی را جذب می‌کنند. چنین ابزارهای چند فرکانسی نیز با تغییرات اندازه ذرات در مواد اندازه گیری شده بسیار بهتر کنار می آیند.

در نسخه های جایگزین این تکنیک، انرژی یا از طریق ماده منتقل می شود یا از سطح آن منعکس می شود. در هر صورت، موادی که بسیار تیره هستند یا بسیار بازتابنده هستند، نتایج ضعیفی به دست می‌دهند. این تکنیک به ویژه در صورت کاربرد جذاب است، زیرا یک روش غیر تماسی است که می تواند برای نظارت مداوم بر میزان رطوبت در سطوح رطوبت تا 50٪ با عدم دقت 0.1±٪ در سطح رطوبت اندازه گیری شده استفاده شود.

طراحی هیدروژل به عنوان جایگزین زجاجیه در جراحی چشم

KE SWINDLE-REILLY ، ن. راوی ، که در بیومواد و پزشکی احیا کننده در چشم پزشکی ، 2010

آنالیز هیدروژل

Abbe انکسارسنج برای اندازه گیری ضریب شکست هر نمونه آزمایش شده (ATAGO Abbe Refractometer NAR-1T، Kirkland، WA، USA) استفاده شد. آزمایش در طول موج نور مرئی 552 نانومتر در دمای 37 درجه سانتیگراد انجام شد. ذخیره و تلفات مویرگی نوسانی Vilastic-3 تعیین شد رئومتر . همه نمونه‌ها در دمای 37 درجه سانتی‌گراد در فرکانس 2 هرتز، با افزایش نرخ برش از 0.1 به 100 s -1 شدند. علاوه بر این، نمونه‌ها با فرکانس افزایشی با نرخ برش ثابت آنالیز شدند. چندین نمونه خیلی سفت بودند که نمی‌توان آن‌ها را روی رئومتر مویرگی آنالیز کرد، بنابراین روی رئومتر مخروطی و صفحه‌ای با اسکن فرکانس در کرنش 5 درصد یا اسکن کرنش در فرکانس 2 هرتز آنالیز شدند.

تست سمیت به دنبال سنجش رنگ سنجی مبتنی بر تترازولیوم (MTT) که توسط Bruining و همکارانش توصیف شد، انجام شد. (2000) ، که در آن 3-(4،5-dimethylthiol-2-yl)-2،5-diphenyl tetrazolium bromide (thiazolyl blue) توسط یک واکنش آنزیمی که فقط توسط سلول های زنده انجام می شود، به فرمازان، یک رسوب نامحلول تبدیل می شود. سلول های اپیتلیال رنگدانه شبکیه (RPE) انسان (ARPE-19، مجموعه فرهنگ نوع آمریکایی (ATCC)، Manassas، VA، ایالات متحده آمریکا) برای ارزیابی سمیت سلولی استفاده شد، زیرا آنها سلول هایی هستند که در واقع با جانشین زجاجیه در داخل بدن تماس پیدا می کنند.

سلول های RPE با تراکم 15000 سلول در هر چاه 16 میلی متری در 1 میلی لیتر سرم 10 درصد گوساله (CS) محیط حداقل ضروری (MEM) همراه با آنتی بیوتیک قرار گرفتند. محیط ها پس از 24 ساعت آسپیره شدند و با محیط های تازه حاوی مواد پلیمری جایگزین شدند. سلول ها 72 ساعت انکوبه شدند. محیط های حاوی پلیمر با 0.5 میلی لیتر محیط CS M199 10% بدون فنل قرمز با 0.65 میلی گرم در میلی لیتر تیازولیل آبی جایگزین شد. پس از 4 ساعت، محیط ها آسپیره شدند و رسوب فرمازان در 200 میکرولیتر دی متیل سولفوکساید حل شد. جذب در طول موج 540 نانومتر در پلیت میکروتیتر اندازه گیری شد. همه نمونه ها در چهار تکرار مورد آزمایش قرار گرفتند. برای آزمایش سمیت، محلول‌های پلیمری با غلظت‌های مختلف به محیط MEM اسیدی (pH 6) اضافه شدند، حل شدند و با اکسیداسیون هوا در pH 7.4 در غلظت نهایی 15 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر در 10 درصد CS MEM ژل شدند. زنده ماندن به عنوان درصد جذب نمونه آزمایش با توجه به نمونه شاهد محاسبه شد ( Bruining et al., 2000 ).

تراکم پذیری و معادله حالت

اسکات بایر ، که در رئولوژی فشار بالا برای الاستوهیدرودینامیک کمی (نسخه دوم) ، 2019

4.2.3 اندازه گیری ضریب شکست

روش معمولی برای ساخت یک انکسارسنج ، قرار دادن دو پنجره غیر موازی در یک مخزن تحت فشار است به طوری که نوری که از یک پنجره وارد شده و از پنجره دیگر خارج می شود، از یک گوه مایع عبور کند [2] . سپس نور از طریق یک زاویه توسط منشور مایع شکست می‌شود و ضریب شکست را می‌توان با استفاده از قانون اسنل [2] و اندازه‌گیری جابجایی زاویه‌ای نور خروجی از سلول به دست آورد. یک تغییر جزئی در این رویکرد در شکل 4.9 . یک آینه به صورت ثابت در پشت یک پنجره یاقوت کبود نگه داشته شده است. یراق به وسیله فنر محکم در مقابل پنجره قرار می گیرد و آینه با سطح پنجره زاویه غیر صفر (که توسط یراق تعیین می شود) ایجاد می کند. اکنون آینه می تواند با پنجره حرکت کند تا اعوجاج جسم سلولی را با فشار تحمل کند. پنجره همچنان با فشار تغییر شکل می دهد، بنابراین باید مراقب بود که نور از نزدیک محور پنجره که در آن اعوجاج کروی کم است عبور کند. رفرکتومترهایی که در فشار محیط می تواند تا پنج رقم اعشار دقیق باشد. مشکلات اعوجاج سلولی با افزایش فشار، دقت ابزار نشان داده شده در شکل 4.9 را به حدود سه رقم اعشار محدود می کند. ضریب شکست برای یک مایع شیمیایی کاملاً مشخص، دی (2-اتیل هگزیل)سبکات در جدول 4.10 فهرست است. استخراج تغییر چگالی از تغییر ضریب شکست لورنتس-لورنتس معادله باعث افزایش خطا می شود. سپس استفاده از رفرکتومتر برای تولید داده های PVT یک اندازه گیری شرطی ضعیف را تشکیل می دهد.

شکل 4.9 . انکسارسنج برای اندازه گیری تغییرات فشار ضریب شکست تا 700  MPa

جدول 4.10 . ضریب شکست، من از دی (2-اتیل هگزیل)سبکات در دمای اتاق

p /MPa من
0.1 1.451
34.5 1.460
69 1.468
103 1.482
207 1.493
276 1.505
345 1.516
414 1.521
483 1.530
552 1.534
621 1.540

الیاف فوتونیک باندگپ – راهی برای سیستم‌های انکسارسنج تمام الیافی برای نظارت بر آنالیت‌های مایع

اچ. چی ،… م. Skorobogatiy ، که در Optofluidics، حسگرها و عملگرها در فیبرهای نوری ریزساختار ، 2015

خلاصه

ما به طور تجربی نشان می‌دهیم که یک شکست‌سنج را می‌توان با استفاده از ترکیبی از الیاف براگ فوتونیک توخالی و هسته جامد ایجاد کرد. به ویژه، سیستم انکسارسنج پیشنهادی از دو بخش تشکیل شده است: یک فیبر براگ با هسته مایع برای نگهداری و بررسی آنالیت‌های آزمایشی و یک طیف‌سنج فیبر-بسته براگ هسته جامد برای بازجویی از طیف انتقال. این سیستم انکسارسنج بر اساس یک اصل حسگر تشدید عمل می کند که در آن تغییرات در ضریب شکست یک آنالیت آزمایشی را می توان با اندازه گیری تغییر طیف انتقال سیستم حسگر تشخیص داد. قدرت تفکیک رفرکتومتر تمام الیافی در حد 10-5 تا 10-4  RIU (واحد ضریب شکست). ما همچنین چندین نمونه از کاربردهای صنعتی این رفرکتومتر را نشان می دهیم. اینها شامل نظارت بر روی آنلاین غلظت روغن خنک کننده در محلول های خنک کننده آبی و مایعات اره است.

بخارساز

PD دیویس BSc Cphys MIstP MIPSM ،… GNC کنی BSc (Hons) MD FRCA ، که در فیزیک پایه و اندازه گیری در بیهوشی (ویرایش چهارم) ، 1995

مراقبت از بخارسازها

اکثر سازندگان سرویس سالیانه بخارسازها را توصیه می کنند، اما در صورت نیاز می توان کالیبراسیون بخارسازها را با یک رفرکتومتر ( فصل 13 ). در مورد هالوتان و برخی بیهوش‌کننده‌های دیگر توصیه می‌شود که برای جلوگیری از تجمع مواد نگهدارنده مانند تیمول در محفظه تبخیر، بخارساز را در فواصل منظم، معمولاً هفتگی، تخلیه و دوباره پر کنید.

باید مراقب بود که بخارسازهای کالیبره شده فقط با ماده بی حس کننده مناسب پر شوند. برای جلوگیری از پر شدن تصادفی بخارسازها با مایع نامناسب، یک سیستم ایمنی با استفاده از لوله‌ها و درپوش‌های پرکننده موجود است که فقط با بخارسازها و بطری‌های بی‌حس کننده مناسب مناسب است.

روشهای معمول کنترل کیفیت پلاستیسایزرها

جورج پریز ، که در کتاب راهنمای پلاستیک سازها (نسخه سوم) ، 2017

3.27 ضریب شکست

روش تعیین ضریب شکست مشخص شده برای 23 برای مایعات عایق الکتریکی توسعه داده شد. 37 رفرکتومتر با خط طیفی سدیم (589.3 نانومتر) در دمای آزمایش 25 درجه سانتیگراد استفاده می شود.

ضریب شکست را می توان با دقت بالا تا پنج رقم اعشار با استفاده از روش زاویه بحرانی با انکسار سنج دقیق Bausch & Lomb اندازه گیری کرد. 26 این روش را می توان برای مایعات شفاف و رنگ روشن اندازه گیری شده در دمای 20 تا 30 درجه سانتی گراد استفاده کرد. چندین منبع نور و فیلتر برای ارائه نور تک رنگ مشخص شده است. همچنین، مایعات کالیبراسیون و کالیبراسیون برای اطمینان از دقت بالای اندازه گیری توصیف شده اند.

اپتیک و لیزرهای زیست پزشکی

جرارد ال. نقل شده دکتری ،… سوهی رستگار دکتری ، که در مقدمه ای بر مهندسی زیست پزشکی (ویرایش سوم) ، 2012

17.3.3 تداخل سنجی

پدیده تداخل روش دیگری است که توسط آن برهمکنش فیزیکی نور انجام می‌شود و به برهم نهی دو یا چند موج جداگانه بستگی دارد که معمولاً از یک منبع منشا می‌گیرند. از آنجایی که نور از میدان های نوسانی E و M تشکیل شده است که بردار هستند، به صورت برداری اضافه می شوند. بنابراین، هنگامی که دو یا چند موج از یک منبع منشعب می شوند و در مسیرهای مختلف حرکت می کنند، می توانند دوباره متحد شوند و به طور سازنده یا مخرب تداخل کنند. هنگامی که تداخل های سازنده و مخرب به طور متناوب در یک نمایش فضایی دیده می شود، گفته می شود که تداخل باعث ایجاد یک سری یا الگوی حاشیه می شود. اگر یکی از مسیرهایی که نور در آن حرکت می کند با هر اغتشاش کوچکی تغییر کند، مثلاً به دلیل تغییر دما، فشار یا ضریب شکست ، پس از ترکیب مجدد با پرتو مرجع بدون تغییر، اغتشاش باعث تغییر در الگوی حاشیه می شود. که به آسانی با تکنیک های اپتوالکترونیک تا حدود 10-4 فاصله حاشیه ها قابل مشاهده است. اطلاعات مفید در مورد متغیر در حال تغییر مورد علاقه را می توان به طور کاملاً دقیق به عنوان تغییر طول مسیر به ترتیب یک صدم طول موج یا 5×10 اندازه گیری کرد. -9 متر برای نور مرئی.

انواع مختلفی برای ایجاد تداخل نوری وجود دارد، از جمله یکی از اولین ابزارهایی که به نام رفرکتومتر سنج ماخ زندر از آن بیرون آمد تداخل . برای اختصار، این بخش بر دو نوع پیچیده‌تر از ایده ریلی تمرکز می‌کند: تداخل‌سنج دو پرتوی Michelson و تداخل‌سنج چند پرتوی Fabry-Perot. همانطور که در شکل 17.9 ، تداخل سنج مایکلسون با یک منبع نور شروع می شود که با استفاده از یک آینه تقسیم پرتو یا فیبر نوری به دو پرتو تقسیم می شود، که همچنین برای ترکیب مجدد نور پس از انعکاس از آینه های کاملاً نقره ای کار می کند. گاهی اوقات یک صفحه جبران کننده برای ارائه مسیرهای نوری برابر قبل از معرفی هر گونه اغتشاش یا نمونه ای برای اندازه گیری مورد نیاز است. اغتشاش می تواند به شکل تغییر فشار یا دما باشد و باعث ایجاد کرنش و در نتیجه تغییر طول مسیر در بازوی نمونه فیبر نوری یا به عنوان تغییر به دلیل اضافه شدن یک نمونه بافت یا جایگزینی آینه با دستمال کاغذی شود. نمونه. به عنوان مثال، تداخل سنج Michelson برای اندازه گیری ضخامت بافت، به ویژه برای بافت قرنیه به عنوان بازخورد برای روش کراتکتومی رادیال (حذف لیزر یا تراشیدن قرنیه برای اصلاح دید)، و این تداخل سنج، زمانی که با منبع نور منسجم کم استفاده می‌شود، برای استفاده در تصویربرداری توموگرافی انسجام نوری از بافت‌های سطحی مورد تحقیق قرار گرفته است. معادله حاکم برای تابش سیستم حاشیه ای دایره های متحدالمرکز با محور نوری که در آن دو پرتوهای مزاحم دارای دامنه برابر هستند به صورت زیر آورده شده است.

شکل 17.9 . تداخل سنج مایکلسون: (الف) نوری حجیم و (ب) فیبر نوری.

(17.56) من = 4 من در cos 2 ( د / 2 )

که در آن I o شدت ورودی است و اختلاف فاز δ به صورت تعریف می شود

(17.57) د = 2 پی Δ / λ

در این معادله، λ طول موج است و اختلاف مسیر نوری خالص، Δ، به صورت تعریف می شود.

(17.58) Δ = 2 د cos ( θ ) + λ / 2 = ( متر + 0.5 ) λ

واضح است که از معادله (17.58) معادله زیر را می توان به دست

(17.59) 2 د cos ( θ ) = متر λ

که در آن 2 d اختلاف مسیر نوری یا به عبارت بهتر، تفاوت دو مسیر از تقسیم کننده پرتو است، m تعداد حاشیه ها و θ زاویه برخورد است (θ = 0 یک پرتو معمولی یا روی محور است. ). هنگامی که یک صفحه، یک گاز یا یک برش بافت نازک با حداقل جذب یا پراکنده با ضریب شکست ثابت در نظر گرفته می شود و در یکی از مسیرها قرار می گیرد، d = ( n ns . هوا ) L ، که در آن L مقدار واقعی است طول ماده، n s ضریب شکست ماده و n هوا ضریب شکست هوا است.

مثال مسئله 17.8

یک صفحه نازک از بافت شفاف، مانند بخشی از قرنیه چشم ( n ≈ 1.33)، به طور معمول در یک پرتو تداخل سنج Michelson قرار می گیرد. با استفاده از 589 نانومتر نور، الگوی حاشیه به میزان 50 حاشیه تغییر می‌کند. ضخامت بخش بافت را تعیین کنید.

راه حل

از معادله (17.59) ، 2 d cos(θ) = m λ، و بنابراین d = (50.589×)/2 = 14.72 میکرومتر، که طول مسیر نوری . البته طول فیزیکی بافت باید ضریب شکست نمونه و هوا را در نظر بگیرد. بنابراین، همانطور که در پاراگراف بعد از معادله توضیح داده شد. (17.59) ، معادله طول مسیر فیزیکی L = d/( n s n هوا ) = 14.72/(1.33 – 1.0) = 44.6 میکرومتر است.

تمام تکنیک‌های تداخل سنجی پرتو دوگانه مانند رویکردهای مایکلسون و ماخ زندر از این محدودیت رنج می‌برند که دقت به مکان حداکثر (یا حداقل) یک تغییرات سینوسی ، همانطور که در معادله نشان داده شده است. (17.59) . برای اندازه گیری های بسیار دقیق، مانند طیف سنجی دقیق، این محدودیت شدید است. به جای پرتو دوگانه، اگر از تداخل بسیاری از پرتوها استفاده شود، دقت را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید. تداخل سنج Fabry-Pero از یک رویکرد پرتو چندگانه استفاده می کند، همانطور که در شکل 17.10 است. همانطور که در شکل مشاهده می شود، تداخل سنج از یک صفحه موازی صفحه برای تولید یک الگوی تداخلی با ترکیب پرتوهای متعدد نور عبوری استفاده می کند. صفحه موازی معمولاً از دو صفحه ضخیم شیشه ای یا کوارتز تشکیل شده است که یک صفحه موازی هوا را بین آنها محصور می کند. صافی و بازتاب سطوح داخلی مهم است و عموماً بهتر از λ/50 صیقل داده می شود و با یک لایه بسیار بازتابنده نقره یا آلومینیوم پوشش داده می شود. نقره برای طول موج های بالای 400 خوب است  نانومتر در ناحیه نور مرئی، اما آلومینیوم بازتاب بهتری در زیر 400 دارد  نانومتر این پوشش‌های فیلم نیز باید به اندازه‌ای نازک باشند که تا حدی قابل انتقال باشند (~50  ضخامت نانومتر برای پوشش های نقره). در بسیاری از موارد، سطوح بیرونی صفحه شیشه‌ای عمداً در یک زاویه کوچک نسبت به وجوه داخلی (چند دقیقه قوس) شکل می‌گیرند تا الگوهای حاشیه‌ای کاذب را که می‌تواند از خود شیشه که به‌عنوان تداخل‌سنج صفحه موازی عمل می‌کند، ایجاد شود. هنگامی که L ثابت است، ساز به عنوان اتالون Fabry-Pero نامیده می شود. ماهیت برهم نهی در نقطه P با اختلاف مسیر بین پرتوهای موازی متوالی تعیین می شود، بنابراین

شکل 17.10 . تداخل سنج چند پرتوی Fabry-Pero.

(17.60) Δ = 2 n f L cos θ تی = متر λ (کمترین) = 2 L cos θ تی

با استفاده از n f = 1 برای هوا.

تیرهای دیگر از نقاط مختلف منبع اما در یک صفحه و ایجاد زاویه یکسان θ t با محور، اختلاف مسیر یکسانی را برآورده می کنند و به P . با L ثابت، معادله (17.60) برای Δ برای زوایای خاصی θ t و سیستم حاشیه حلقه های متحدالمرکز آشنا به دلیل تمرکز حاشیه های با تمایل برابر است، همانطور که در شکل های 17.11a و b نشان داده شده است. اگر ضخامت L با زمان تغییر کند، آشکارساز D یک تداخل را به عنوان تابعی از زمان ثبت می کند، همانطور که در شکل 17.11c است.

شکل 17.11 . F-گلبرگ با L ثابت.

تغییر در تابش الگوی حاشیه Fabry-Pero به عنوان تابعی از اختلاف فاز یا مسیر به عنوان پروفایل حاشیه شناخته می شود. وضوح حاشیه ها برای قدرت تفکیک نهایی ابزار مهم است. با استفاده از هویت trig cosδ = 1 – 2 sin 2 (δ/2)، انتقال را می توان به صورت نوشتاری

(17.61) تی = من تی / من من = 1 / ( 1 + [ 4 r 2 / ( 1 – r 2 ) 2 ] گناه 2 ( د / 2 ) ) ( هوادار عملکرد )

که r بازتاب پذیری است، و عبارت در پرانتز در مخرج به عنوان ضریب ظرافت، F ، و بنابراین،

(17.62) تی = 1 / ( 1 + اف گناه 2 ( د / 2 ) )

لازم به ذکر است که به عنوان 0 < r < 1، سپس 0 < F < ∞. ضریب ظرافت، F، همچنین معیار خاصی از کنتراست حاشیه را نشان می دهد:

(17.63) اف = ( ( من تی ) حداکثر – ( من تی ) دقیقه ) / من تی دقیقه = ( تی حداکثر – تی دقیقه ) / تی دقیقه

در اینجا باید توجه داشت که

T max = 1 وقتی sin(δ/2) = 0، و T min = 1 /(1 + F ) وقتی sin(δ/2) = 1±. با توجه به r ، نمایه حاشیه را می توان همانطور که در شکل 17.12 . همانطور که در شکل مشاهده می شود، T = T max = 1 در δ = m2π و T = T min = 1/(1 + F ) در δ = (m + ½)2π. علاوه بر این، T max = 1 بدون در نظر گرفتن r ، و Tmin .

هرگز صفر نیست، اما با نزدیک شدن r به یک به صفر نزدیک می شود همچنین، گذردهی به شدت در مقادیر بالاتر r رسد، و برای بیشتر منطقه بین حاشیه ها نزدیک به صفر باقی می ماند.

لازم به ذکر است که تداخل سنج مایکلسون هنگامی که به همان مقدار حداکثر نرمال می شود حاشیه های گسترده ای ایجاد می کند، زیرا وابستگی ساده cos 2 (δ/2) به فاز (خطوط چین دار در شکل) دارد.

نمونه ای از تداخل سنج فابری-پروت مبتنی بر فیبر نوری، سیستم نظارت بر فشار مایع داخل جمجمه ای است که به صورت تجاری برای بیماران مبتلا به ضربه شدید سر یا هیدروسفالی (افزایش مقدار مایع نخاعی مغزی در بطن ها و/یا فضاهای زیر عنکبوتیه مغز) در دسترس است.

تفاوت وضوح بین تداخل سنج چند پرتوی فابری-پروت با بازتاب های مختلف و تداخل سنج دو پرتوی Michelson.

اصول سنسورهای گریتینگ فیبر نوری

رامان کاشیاپ ، که در فیبر براگ گریتینگ (نسخه دوم) ، 2010

10.2.3 سنسورهای سطحی پلاسمون پلاریتون

علاقه به حسگرهای پلاسمون پلاریتون سطحی (SPP) با نیاز به رفرکتومترهای ، که برای کاربردهای حسگر زیستی ضروری است، تقویت شده است. یک SPP موج الکترومغناطیسی است که به یک سطح فلزی که توسط دو دی الکتریک لایه ممکن است به عنوان یک موجبر (زیرا بخش واقعی گذردهی فلز بزرگ است، اما منفی است) با این تفاوت که میدان الکتریکی به صورت نمایی از سطح فلز به لایه‌های دی الکتریک تجزیه می‌شود. انتخاب یک زاویه تابش مناسب، مانند ضریب شکست جفت شدن منشور ابزار تحریک SPP که به طور تجاری برای سنجش ضریب شکست در آرایش منشوری حجیم استفاده می شود، یک فضای آزاد پرتو ورودی را به یک موج الکترومغناطیسی متصل به یک سطح فلزی نازک، معمولاً طلایی با ضخامت ~ 10 جفت می کند.  نانومتر، با استفاده از تکنیک کرچمن [ 77، 78 ] همانطور که در شکل 10.35 . از آنجایی که میزان گذردهی بخش واقعی لایه فلزی بسیار بیشتر از شیشه است (هر چند منفی)، انتخاب زاویه ای تطابق فاز را تضمین می کند. بنابراین، در زوایای خاصی از پرتو ورودی، نور ترجیحاً با لایه فلزی جفت می شود و بنابراین به جای بازتابش، دچار تضعیف می شود. با اندازه گیری تغییر در زاویه اتصال، ضریب شکست یک محیط حساس در تماس با لایه فلزی را می توان اندازه گیری کرد. برای سهولت اتصال به لایه فلزی، یک توری فلزی نیز برای تطبیق فاز و همچنین برای پشتیبانی از SPP استفاده شده است. شکل 10.35 شماتیک این دستگاه را با توری فلزی نشان می دهد.

شکل 10.35 . چرخش منشور یا تنظیم طول موج منجر به اتصال به SPP در یک زاویه خاص می شود. اندازه گیری تغییر در زاویه جفت (یا طول موج) با و بدون محیط حس شده به محاسبه ضریب شکست آن منجر می شود.

(اقتباس از مرجع [ 77 ].)

پرتو از پایین لایه فلزی جفت می شود، در حالی که مایع حس شده در سطح بالایی قرار می گیرد. با درمان سطح منشور با گیرنده ها می توان وجود باکتری یا بیومولکول های خاص را نیز تشخیص داد. این حسگرها قادر به تشخیص تغییر در ضریب شکست ~ 10-5 هستند، اما مانند همه این سنسورها، پایداری دما در طول اندازه‌گیری از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از مشکلات چنین سیستمی ماهیت مکانیکی دستگاه است، زیرا تغییرات زاویه ای باید دقیقاً اندازه گیری شوند. اگرچه این سیستم به صورت تجاری در دسترس است، یک سیستم اقتصادی تر و فشرده تر، با قطعات متحرک کمتر و اندازه کوچکتر مطلوب است. روش‌های جایگزین با موجبرها پیشنهاد شده‌اند که سعی در رسیدگی به مسائل مکانیکی و اندازه دارند [ 21، 79، 80 ]. با این حال، چندین تفاوت بین سنسورهای SPP موجبر وجود دارد که بر حساسیت دستگاه تأثیر می گذارد.

اولین تفاوت این است که می تواند به عنوان یک SPP خالص وجود داشته باشد، که به سادگی حالت SPP است که به لایه فلزی متصل است که به طور نمایی از سطح به محیط دی الکتریک در هر دو طرف فرو می ریزد [ 80 ]. دوم این است که SPP ترکیبی، که ترکیبی از هر دو بخش SPP و بخش نوسانی است، می تواند در محیط دی الکتریک به عنوان بخشی از حالت انتشار وجود داشته باشد [ 79 ]. دومی بخش قابل توجهی از انرژی خود را در دی الکتریک دارد، در حالی که اولی تمام انرژی خود را در SPP دارد – از این رو برچسب SPP خالص است.

ساختارهای دوره ای مانند براگ و توری های دوره طولانی برای افزایش حساسیت سنسور SPP با جدا کردن الزامات تطبیق فاز از موجبر و ساختار پشتیبانی کننده SPP پیشنهاد شده اند. همه ابزارهای SPP تجاری موجود در قسمت قابل مشاهده طیف عمل می کنند، زیرا رزونانس SPP حدود 500-600 است.  نانومتر در لایه های فلزی طلایی یا نقره ای. حرکت به سمت طول موج‌های بلندتر چالش‌های خاصی را به همراه دارد، که مهم‌ترین آن فرآیند تحریک SPP است. مزیت ذاتی استفاده از طول موج مادون قرمز (IR) ابعاد بزرگتر و همچنین در دسترس بودن لیزرهای قابل اعتماد در 1500 است.  منطقه nm، میراث تحولات در بخش مخابرات. این اولین بار اخیرا پیشنهاد شد [ 80 ]. جفت شدن به SPP خالص نیز برای الیاف صیقلی بدون کمک رنده تحلیل شده است [ 81 ].

با توجه به کاربردهای بالقوه این حسگر در سنجش زیست پزشکی و برای درک کامل عملکرد این حسگر، لازم است عملکرد آن به طور مفصل مورد مطالعه قرار گیرد و در بخش های 10.2.4 و 10.2.5 .

بخش آزمایشی

کلود لامی ،… استیو بارانتون ، که در تولید هیدروژن پاک با اصلاح الکتروشیمیایی ترکیبات آلی اکسیژن دار ، 2020

3.4 تجزیه و تحلیل محصول پس از آزمایشات الکترولیز

یک کروماتوگراف مایع با کارایی بالا (Dionex CHROMELEON) مجهز به یک پمپ ایزوکراتیک، یک نمونه‌بر خودکار، یک آشکارساز UV و یک انکسارسنج می‌تواند برای تجزیه و تحلیل کمی محصولات واکنش در خروجی سمت آندی سلول الکترولیز استفاده شود . به عنوان مثال، در مورد الکتروریفرمینگ اتانول، استالدئید (AAL) پس از واکنش با بیش از 0.45 تجزیه و تحلیل می شود.

درصد وزنی 2،4-دینیتروفنیل هیدرازین در 2.0  محلول M HCl. سپس رسوب نارنجی در اتیل استات آنالیز می شود HPLC . تشکیل شده CO 2 می تواند با 1.0 واکنش دهد  M هیدروکسید سدیم برای تشکیل آنیون های کربنات CO 3 2- . CO 3 2- به دلیل تشکیل یک پیک منفی توسط HPLC شناسایی می شوند.

با توجه به محصولات مورد تجزیه و تحلیل می توان از دو ستون مختلف استفاده کرد. برای تجزیه و تحلیل AAL، اسید استیک (AA) و CO 3 2- ، یک ستون HPX-87H با یک شوینده (0.01) استفاده شد  MH 2 SO 4 ) جریان 0.6  میلی لیتر  دقیقه −1 . برای یک هیدرازون مشتق 2 با یک شوینده (CH 3 CN / H 2 O 60:40) جریان 0.6  میلی لیتر  دقیقه −1 . AAL و AA توسط آشکارساز UV در طول موج 240 قابل تشخیص هستند  نانومتر و همچنین توسط آشکارساز انکسارسنج، در حالی که CO 3 2- تنها با استفاده از رفرکتومتر شناسایی شد.

تجزیه و تحلیل نیمه کمی محصولات الکترواکسیداسیون گلیسرول و گلوکز

پس از اندازه‌گیری‌های کرونو پتانسیومتری در پتانسیل‌های الکترود مختلف با استفاده از Varian Prostar HPLC مجهز به ستون Transgenomc ICSep ICE-COREGEL 107 H برای جداسازی اسیدهای آلی، آلدئیدها، الکل‌ها انجام شد. ، و کتون ها و با یک آشکارساز UV تنظیم شده در λ = 210  نانومتر شوینده 7 بود  mM H 2 SO 4 با دبی 0.6  میلی لیتر  دقیقه −1 .

در مورد الکترواکسیداسیون گلیسرول، DL-گلیسرآلدئید (خلوص ≥ 90%)، دی هیدروکسی استون (97%)، D-گلیسریک اسید نمک کلسیم دی هیدرات (99%)، سدیم β-هیدروکسی پیروات هیدرات (خلوص ≥ 97%)، اسید تارترونیک ( خلوص ≥ 97٪، و مزوکالات سدیم مونوهیدرات (خلوص ≥ 98٪) از سیگما-آلدریچ در 0.5 حل شد.

سدیم آبی M، با در نظر گرفتن واکنش اسید-باز برای ترکیبات در اشکال اسیدی آنها، و برای کالیبره کردن کروماتوگرام می شود.

برای تجزیه و تحلیل محصولات واکنش الکترواکسیداسیون گلوکز، محلول های مرجع مربوط به ترکیبات مورد انتظار از گلوکونات ، اسید تارترونیک، اسید 2-کتوگلوکونیک، اسید 5-کتوگلوکونیک، اسید گلوکورونیک، اسید اگزالیک، اسید فرمیک ، اسید تارتریک و گلیکولیک و اسید گلیوکسیلیک از سیگما-آلدریچ (خلوص ≥ 97٪).

خصوصیات پلیمری

جان وی. داوکینز ، که در علم و مکمل های جامع پلیمر ، 1989

12.6.4 ترکیب کوپلیمر

اگرچه ضریب شکست به طور گسترده در SEC ، تفاوت ضریب شکست یک املاح در یک حلال به ترکیب شیمیایی بستگی دارد و بنابراین یک آشکارساز سنج به تنهایی نمی تواند بین گروه های شیمیایی مختلف در کوپلیمرها یا در ترکیبی از هموپلیمرها . بنابراین تجزیه و تحلیل ترکیب به آشکارسازهای متعدد آنلاین نیاز دارد. به دلیل استفاده گسترده از انکسارسنج ها، آرایش سری از ضریب شکست (RI) و آشکارسازهای UV رایج است، 128-131 اگرچه ترکیبی از آشکارسازهای RI و IR نیز به کار گرفته شده است. 131 تعیین کمی ترکیب کوپلیمر توسط SEC نیازمند کالیبراسیون پاسخ آشکارساز است که به عنوان رابطه بین سیگنال خروجی و غلظت املاح برای هر آشکارساز تعریف شده است. برای یک کوپلیمر حاوی استایرن واحدهای K A و Ks به و واحدهای کومونومر با پاسخ آشکارساز RI KB پاسخ اما آشکارساز UV صفر، می‌توان نشان داد که کسر وزنی استایرن در کوپلیمر W s ( VR شده ) توسط 128,129,132 داده است

که در آن FRI ( VR VR ) و F UV ( سیگنال تجربی از دو آشکارساز هستند.

داده های به دست آمده با معادله (40) در شکل 23 نشان داده شده است، که نشان می دهد تغییرات در ترکیب کوپلیمر ممکن است به عنوان تابعی از VR پلی حتی اگر توزیع وزن مولکولی کوپلیمر دوبلوک استایرن و پلی تترا هیدروفوران ممکن است کاملاً باریک باشد. 132

شکل 23 . وابستگی ترکیب کوپلیمر ( VR ) Ws از معادله (40) به حجم نگهداری برای پنج کوپلیمر دوبلوک پلی استایرن و پلی تتراهیدروفوران (تکثیر شده با مجوز Butterworth Ltd. از مرجع 132 )

هنگامی که Ws ( VR ) FRI به عنوان تابعی از VR تغییر می کند، واضح است که VR ( . ) به طور مستقیم غلظت کوپلیمر را نشان نمی دهد عبارات کروماتوگرام F( VR تصحیح ) از نظر سیگنال های آشکارساز و پاسخ ها در جای دیگری آورده شده است. 128,130,132 روش‌ها برای تجزیه و تحلیل ترکیب با کوپلیمرهای بلوکی بهترین کار را دارند. هنگام اعمال معادله (40) برای کوپلیمرهای تصادفی (یا آماری) احتیاط توصیه می شود. جذب طیف‌سنجی برخی از گروه‌های عاملی ممکن است تحت‌تاثیر واحدهای کومونومر مجاور قرار گیرد. 133 سپس وابستگی Ks . به ساختار کوپلیمری باید در نظر گرفته شود

با کالیبراسیون جهانی ارائه شده توسط معادله (37) و یک ویسکومتر ، رابطه کالیبراسیون بین log M و VR . ممکن است برای یک کوپلیمر ایجاد شود 130 تعیین مستقیم وابستگی M( ) . به VR VR برای یک کوپلیمر ناهمگن با تشخیص LALLS آنلاین ساده نیست 134 معادله کالیبراسیون جهانی برای کوپلیمرهای بلوک پیشنهاد شده است، همانطور که در جاهای دیگر بررسی شده است. 135

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.