K-Patents PR-33-AC - Handbuch (Seite 51)

10 Messprinzip 45
10 Messprinzip
Der Inline-Refraktometer von K-Patents bestimmt den Brechungsindex n
D
der
Prozesslösung. Er misst den kritischen Reraktionswinkel unter Verwendung einer
gelben LED-Lichtquelle mit derselben Wellenlänge (589 nm) wie der von Natri-
umlicht (daher n
D
). Das Licht der Lichtquelle (L) in Abbildung 10.1 wird auf die
Grenzfläche zwischen dem Prisma (P) und dem Prozessmedium (S) gelenkt. Zwei
der Prismaoberflächen (M) fungieren als Spiegel und lenken die Lichtstrahlen so
ab, dass sie mit unterschiedlichen Winkeln auf die Grenzfläche auftreffen.
L
P
M M
S
A C B
Abbildung 10.1 Messprinzip des Refraktometers
Die so reflektierten Lichtstrahlen erzeugen ein Abbild (ACB), wobei (C) die Posi-
tion des kritischen Winkelstrahls ist. Die Strahlen in (A) werden vollständig an der
Grenzflache (Prozess-Schnittstelle) reflektiert, während die Strahlen an (B) teil-
weise reflektiert und teilweise in die Prozesslösung gebrochen werden. Auf diese
Weise wird das optische Abbild in einen hellen Bereich (A) und einen dunklen
Bereich (B) aufgeteilt. Die Position der
Grenzlinie (C) gibt den Wert des kri-
tischen Winkels (Grenzwinkel) an. Der Brechungsindex nD kann nun aus dieser
Position bestimmt werden.
Der Brechungsindex n
D
ändert sich mit der Konzentration der Prozesslösung und
der Temperatur. Wenn sich die Konzentration verändert, wird der Brechungsindex
normalerweise bei steigender Konzentration ebenfalls größer. Bei höheren Tem-
peraturen ist der Brechungsindex kleiner als bei tieferen Temperaturen. Daraus
folgt, dass sich — wie in Abbildung 10.2 dargestellt — das optische Abbild mit
der Konzentration der Prozesslosung verändert. Die Farbe der Lösung, Gasblasen
oder ungelöste Partikel beeinflussen die Position der Grenzlinie (C) nicht.