Refraktometer: Anwendungen und Einsatzgebiete für die Materialanalyse

Einleitung

Refraktometer messen den Brechungsindex von Flüssigkeiten, Feststoffen oder Gasen, durch die Licht hindurchtreten kann. Ein Lichtstrahl ändert seine Richtung, oder bricht, wenn er in ein Material eintritt, in dem die Lichtgeschwindigkeit anders ist als in Luft, wobei der Grad dieser Brechung direkt mit dem Brechungsindex zusammenhängt. Folglich ist ein Refraktometer ein nicht-invasives Gerät zur Identifizierung und Charakterisierung von Substanzen. Unter anderem finden Refraktometer Anwendung in der Augenheilkunde, Tiermedizin, Edelsteinkunde sowie in der Wein- und Bierherstellung.

Augenheilkunde

Optische Refraktometer werden für Sehtests und die Verordnung von Brillen verwendet. Die Sehschärfe hängt von der Schärfe ab, mit der Licht auf der Netzhaut fokussiert wird. Wenn die Flüssigkeiten in den verschiedenen Kammern des Auges aufgrund von Trauma, Alter oder einem anderen Grund nicht einheitlich in ihren optischen Eigenschaften sind, wird das Licht gebrochen, während es sich entlang des optischen Systems des Auges bewegt, was zu einem Mangel an Fokus und der damit verbundenen Sehbeeinträchtigung führt. Die Bestimmung der Brechungseigenschaften wichtiger Komponenten des Auges mit einem Refraktometer hilft bei der Sehkorrektur.

Tiermedizin

Einfache handgehaltene Refraktometer werden von Tierärzten seit den frühen 1960er Jahren häufig zur Messung von Proteinen im Blutserum und der Dichte von Urin von Nutztieren verwendet. Die Refraktometer-Methode genießt die Vorteile der einfachen Handhabung, der Schnelligkeit der Analyse und der niedrigen Kosten. Refraktometer-Analysen schneiden recht gut im Vergleich zu denen ab, die mit umständlicheren und komplexeren Methoden gewonnen werden, wie der Biuret-Methode.

Edelsteine

Für Edelsteingutachter ist es notwendig, zuerst festzustellen, ob ein Edelstein echt ist, und dann seine Qualität zu bestimmen. Refraktometer werden verwendet, um Edelsteine zu identifizieren und ihre Echtheit zu überprüfen. Mit jeder Art von Edelstein ist ein eindeutiger Brechungsindex verbunden: Diamant hat den höchsten Brechungsindex – nicht nur für einen Edelstein, sondern für jede Substanz – von 2,42, während der Brechungsindex von Topas 1,64 beträgt. Der Brechungsindex für ein Vakuum beträgt 1.

Weinherstellung

Ein Refraktometer kann verwendet werden, um den Zuckergehalt im Saft zu messen, um festzustellen, ob er bereit ist, zu Wein verarbeitet zu werden, da der anfängliche Zuckergehalt möglicherweise nicht ausreicht, um den gewünschten Alkoholgehalt im fertigen Wein zu erzeugen. Die Refraktometerablesung kann in die Brix-Skala umgewandelt werden, die in der Weinherstellung weit verbreitet ist. Refraktometer erfordern ein viel geringeres Prüfvolumen, nur ein paar Tropfen, als andere Methoden zur Bestimmung des Brix-Werts. Ähnliche Refraktometer-Tests für den Zuckergehalt werden auch in der Bierherstellung verwendet.