Cấu tạo của khúc xạ kế điện tử Atago

Khúc xạ kế là thiết bị đo lường được sử dụng phổ biến trong ngành thực phẩm, nông nghiệp, hóa chất, dược phẩm và nuôi trồng thủy sản. Thiết bị này giúp xác định nồng độ chất hòa tan trong dung dịch thông qua việc đo chỉ số khúc xạ của ánh sáng. Nhờ khả năng đo nhanh, độ chính xác cao và thao tác đơn giản, khúc xạ kế đã trở thành công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực sản xuất và kiểm soát chất lượng.

Vậy khúc xạ kế là gì, cấu tạo của khúc xạ kế gồm những bộ phận nào và nguyên lý hoạt động ra sao? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Khúc xạ kế là gì?

Khúc xạ kế (Refractometer) là thiết bị dùng để xác định nồng độ chất hòa tan hoặc chỉ số khúc xạ của chất lỏng dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Khi ánh sáng truyền từ không khí vào dung dịch, tốc độ truyền của ánh sáng sẽ thay đổi, làm cho tia sáng bị lệch hướng. Mức độ lệch này phụ thuộc vào thành phần và nồng độ của dung dịch. Khúc xạ kế sẽ đo sự thay đổi đó và chuyển đổi thành các thông số như độ Brix, độ mặn, nồng độ cồn hoặc chỉ số khúc xạ.

Ngày nay, khúc xạ kế được ứng dụng rộng rãi để đo độ ngọt của trái cây, mật ong, nước giải khát, kiểm tra độ mặn của nước biển, nước nuôi tôm hoặc xác định nồng độ dung dịch hóa chất.

Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế

Khúc xạ kế hoạt động dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Khi một tia sáng đi từ môi trường không khí vào chất lỏng, tia sáng sẽ bị bẻ cong do tốc độ truyền ánh sáng thay đổi. Góc lệch của tia sáng được gọi là góc khúc xạ.

Mỗi loại dung dịch sẽ có chỉ số khúc xạ khác nhau. Khi nồng độ chất hòa tan tăng lên, ánh sáng truyền qua dung dịch sẽ bị lệch nhiều hơn. Từ sự thay đổi này, khúc xạ kế sẽ tính toán và hiển thị giá trị tương ứng trên thang đo.

Ví dụ, trong các loại nước trái cây hoặc siro, hàm lượng đường càng cao thì chỉ số khúc xạ càng lớn. Đây chính là cơ sở để các máy đo độ ngọt Brix xác định nồng độ đường trong mẫu.

Cấu tạo của khúc xạ kế gồm những bộ phận nào?

Mặc dù có nhiều kiểu thiết kế khác nhau, hầu hết các dòng khúc xạ kế cơ học đều được cấu tạo từ những bộ phận cơ bản sau:

Lăng kính đo

Lăng kính là bộ phận quan trọng nhất của khúc xạ kế. Đây là nơi tiếp xúc trực tiếp với mẫu cần đo.

Ánh sáng sẽ đi qua lăng kính và mẫu dung dịch để tạo nên hiện tượng khúc xạ. Chất lượng lăng kính ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của kết quả đo.

Thông thường, lăng kính được chế tạo từ thủy tinh quang học có độ trong suốt cao và khả năng chống trầy xước tốt.

Nắp đậy mẫu

Nắp đậy có nhiệm vụ giữ cho mẫu phân bố đều trên bề mặt lăng kính.

Khi nhỏ mẫu lên lăng kính, người dùng sẽ đóng nắp để tạo một lớp dung dịch mỏng và đồng nhất, giúp ánh sáng truyền qua ổn định hơn.

Hệ thống thị kính

Thị kính là bộ phận dùng để quan sát kết quả đo trên khúc xạ kế cơ học.

Người dùng nhìn qua thị kính để xác định vị trí giao nhau giữa vùng sáng và vùng tối trên thang đo. Giá trị tại điểm giao nhau chính là kết quả đo.

Cấu tạo của khúc xạ kế quang học

Thang đo

Thang đo được tích hợp bên trong thiết bị để hiển thị kết quả.

Tùy theo mục đích sử dụng, thang đo có thể được thiết kế theo các đơn vị khác nhau như:

%Brix (độ ngọt)

‰ hoặc % độ mặn

Chỉ số khúc xạ (nD)

Nồng độ cồn

Tỷ trọng dung dịch

Núm chỉnh tiêu cự

Bộ phận này giúp điều chỉnh độ nét của hình ảnh quan sát qua thị kính.

Nhờ đó người dùng có thể đọc kết quả rõ ràng và chính xác hơn.

Vít hiệu chuẩn

Vít hiệu chuẩn được sử dụng để đưa thiết bị về giá trị chuẩn trước khi đo.

Thông thường, người dùng sẽ sử dụng nước cất hoặc nước khử ion để hiệu chuẩn khúc xạ kế về mức 0 trước khi tiến hành đo mẫu.

Cấu tạo của khúc xạ kế điện tử

Đối với khúc xạ kế điện tử, ngoài các bộ phận quang học cơ bản còn được tích hợp thêm:

Cảm biến quang học.

Bộ vi xử lý.

Màn hình LCD.

Pin hoặc nguồn điện.

Hệ thống bù nhiệt tự động (ATC).

Cấu tạo của khúc xạ kế điện tử

Các bộ phận này giúp thiết bị tự động tính toán và hiển thị kết quả dưới dạng số, giảm thiểu sai số khi đọc kết quả bằng mắt.

Tỷ lệ Brix và ý nghĩa trong đo độ ngọt

Brix là đơn vị đo phổ biến nhất trên các loại khúc xạ kế đo độ ngọt.

1°Brix tương đương với 1 gam đường sucrose hòa tan trong 100 gam dung dịch.

Giá trị Brix càng cao thì hàm lượng đường trong mẫu càng lớn. Chính vì vậy, các nhà sản xuất nước giải khát, nước ép trái cây, mật ong hoặc thực phẩm chế biến thường sử dụng khúc xạ kế để kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Một số giá trị Brix tham khảo:

Các loại khúc xạ kế phổ biến hiện nay

Dựa vào ứng dụng thực tế, khúc xạ kế được chia thành nhiều nhóm khác nhau.

Khúc xạ kế đo độ ngọt

Thiết bị dùng để đo độ Brix trong trái cây, nước ép, mật ong, siro và các sản phẩm thực phẩm.

Các dòng nổi bật hiện nay gồm Atago PAL-1, Atago Master-20M và nhiều model chuyên dụng khác.

Khúc xạ kế đo độ mặn

Khúc xạ kế đo độ mặn được sử dụng để xác định nồng độ muối trong nước biển, nước nuôi trồng thủy sản hoặc nước chế biến thực phẩm.

Khúc xạ kế đo chỉ số khúc xạ

Loại thiết bị này thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu hóa học và kiểm tra độ tinh khiết của dung dịch.

Khúc xạ kế đo nồng độ cồn

Được ứng dụng trong ngành sản xuất bia, rượu và đồ uống lên men để kiểm tra nồng độ cồn hoặc hàm lượng đường trước và sau quá trình lên men.

Các loại khúc xạ kế phổ biến hiện nay

Kết luận

Khúc xạ kế là thiết bị đo lường dựa trên nguyên lý khúc xạ ánh sáng để xác định nồng độ chất hòa tan hoặc chỉ số khúc xạ của dung dịch. Một khúc xạ kế tiêu chuẩn thường bao gồm lăng kính đo, nắp đậy mẫu, thị kính, thang đo, núm chỉnh tiêu cự và vít hiệu chuẩn.

Việc hiểu rõ cấu tạo của khúc xạ kế và nguyên lý hoạt động sẽ giúp người dùng sử dụng thiết bị hiệu quả hơn, đồng thời lựa chọn đúng loại khúc xạ kế phù hợp với nhu cầu đo độ ngọt, độ mặn hoặc kiểm tra chất lượng sản phẩm trong thực tế.