El refractómetro de proceso en línea K‑PATENTS® de Vaisala determina el índice de refracción (RI) de la solución del proceso. Mide el ángulo límite de refracción con una fuente de luz LED amarilla con la misma longitud de onda (589 nm) que la línea D de sodio. La luz de la fuente de luz (L) en la siguiente figura se dirige a la interfaz entre el prisma (P) y el medio de proceso (S). Dos de las superficies del prisma (M) actúan como espejos y reflejan los rayos de luz para que se encuentren en la interfaz en diferentes ángulos.
Los rayos de luz reflejados forman una imagen (ACB), donde (C) es la posición del rayo del ángulo límite. Los rayos (A) se reflejan total e internamente en la interfaz del proceso, y los rayos en (B) se reflejan y refractan parcialmente en la solución del proceso. De esta forma, la imagen óptica se divide en un área de luz (A) y un área de oscuridad (B). La posición del borde de sombra (C) indica el valor del ángulo límite. El índice de refracción luego se puede determinar a partir de esta posición.
El índice de refracción cambia con la concentración y temperatura de la solución del proceso. En la mayoría de las soluciones, el índice de refracción aumenta cuando aumenta la concentración. A temperaturas más altas, el índice de refracción es menor que a temperaturas más bajas. De esto se deduce que la imagen óptica cambia con la concentración de la solución del proceso, como se muestra en la siguiente figura. El color de la solución, las burbujas de gas o las partículas no disueltas no afectan la posición del borde de sombra (C).
La posición del borde de sombra se mide digitalmente con un elemento CCD y es convertida en un valor de índice de refracción por un procesador dentro del instrumento. Este valor se usa junto con la temperatura de proceso medida para calcular la concentración.
