Digitales, vollautomatisches Spektral-Refraktometer bestehend aus einer Elektronikeinheit und einem Messkopf. Messung des Winkels der Total-Reflektion bei 7 diskreten Wellenlängen. Zur Messung ist ein Probenvolumen von 0,3 ml ausreichend, das Saphirprisma hat eine Peltier-Temperierung, braucht also keine externe Thermostatisierung.

Refraktometer dienen vorzugsweise in der Lebensmittel-, Öl- und Treibstoff-Industrie zur Überwachung von Konzentrationen während des Herstellungsprozesses mittels Brechzahlmessung aus dem Grenzwinkel der Totalreflexion. Die Brechzahl einer Substanz ist bekanntlich wellenlängenabhängig und steigt normalerweise zu kürzeren Wellenlängen hin an.

Zur besseren Charakterisierung dieses Verhaltens hat Abbè seinerseits die sogenannte Abbè-Zahl eingeführt, die sich als arithmetischer Wert aus den gemessenen Brechzahlen bei den Wellenlängen 486, 546 und 656 nm berechnet. Diese Darstellung ist in letzter Zeit in Vergessenheit geraten, da durch die Entwicklung hochauflösender Refraktometer nunmehr Brechzahl-Unterschiede von 0,00001 problemlos festzustellen sind. Dadurch ist zwar auch eine genaue Unterscheidung von Proben und entsprechende Prozesskontrolle möglich, aber es gehen wertvolle Informationen über das Brechzahlverhalten bei anderen Wellenlängen verloren. Die sogenannte Dispersion (Abhängigkeit der Brechzahl von der Wellenlänge) zeigt sehr klare Unterschiede für chemisch verschiedene Substanzen. Dies ist besonders im blauen Spektralbereich ausgeprägt. Somit ist es möglich, Substanzen zu unterscheiden, die sonst bei der üblichen Messwellenlänge von 589 nm (Na-Licht) gleiche Messergebnisse liefern.

Moderne LED-Lichtquellen, die ein großes Wellenlängenspektrum abdecken, ermöglichen nunmehr die Realisierung preiswerter digitaler Mehrwellenlängen-Refraktometer. Durch die Verwendung verschiedener LED’s ist es möglich, spezielle Kundenwünsche bezüglich der Wellenlängen zu realisieren.

Das digitale Mehrwellenlängen-Refraktometer ATR-L der Firma SCHMIDT + HAENSCH basiert auf dem Prinzip der Bestimmung der Grenzwinkel der Totalreflexion. Die Lage der bei Beleuchtung mit verschiedenen Farben (Wellenlängen) entstehenden Hell-Dunkel-Kante wird dabei sequentiell mittels eines hochauflösenden Zeilendetektors bestimmt und in Brechzahlen ausgedrückt. SCHMIDT + HAENSCH hat die notwendige Datenbasis für eine Kalibrierung eines solchen Refraktometers durch eigene Forschungsarbeit geschaffen.

Anwendung des digitalen Mehrwellenlängen-Refraktometers

Der potentielle Anwenderkreis wird in der Forschung und Entwicklung zu finden sein, wo die exakte Kenntnis der Materialeigenschaften sehr wichtig ist. Hierbei sind Einsatzmöglichkeiten in der medizinischen Entwicklung (Kunststofflinsen, Kontaktlinsen), sowie optischer Kommunikationstechnologie (polymere Materialien, optische Flüssigkeiten und Klebstoffe) zu erwarten.

Die exakte Kenntnis von Materialeigenschaften ist die Voraussetzung für erfolgreiches Forschen und Entwickeln. Das ATR-L kann beispielsweise in der medizinischen Entwicklung (Kunststofflinsen, Kontaktlinsen) oder in der optischen Kommunikationstechnologie (polymere Materialien, optische Flüssigkeiten und Klebstoffe) aufgrund seiner Einzigartigkeit hervorragende Dienste leisten.

Das digitale Mehrwellenlängen-Refraktometer berücksichtigt in einer Messung mehrere Stoffeigenschaften und kann daher eine sehr umfassende Qualitätsaussage machen. So kann beispielsweise bei Säften und Fruchtdrinks nicht nur der Zuckergehalt bestimmt werden, sondern auch Einflüsse der Farbe und Trübung untersucht werden.

Eine mögliche Fälschung, insbesondere von hochwertigen Produkten, wie Weine, Spirituosen, Parfums etc. kann nicht durch die Messung des Brechungsindexes bei nur einer Wellenlänge erkannt werden, denn die Brechzahl lässt sich leicht auf den Sollwert einstellen. Die vom ATR-L gemessene Dispersion zeigt ähnlich einer DNA-Analyse einen unverwechselbaren Fingerprint der geprüften Substanz und entlarvt damit eventuelle Fälschungen.