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动态光散射技术是如何进行粒子粒径测量的

 更新时间:2018-03-26  点击量:4402
动态光散射外文名叫Dynamic Light Scattering(DLS),动态光散射技术测量粒子粒径,具有、快速、可重复性好等优点,已经成为纳米科技中比较常规的一种表征方法。随着仪器的更新和数据处理技术的发展,现在的动态光散射仪器不仅具备测量粒径的功能,还具有测量Zeta电位、大分子的分子量等的能力。
 
动态光散射基本原理:
1. 粒子的布朗运动(Brownian motion)导致光强的波动,微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动。布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度,粒子越小,媒体粘度越小,布朗运动越快。
 
2. 光信号与粒径的关系
(1)光通过胶体时,粒子会将光散射,在一定角度下可以检测到光信号,所检测到的信号是多个散射光子叠加后的结果,具有统计意义。
(2)瞬间光强不是固定值,在某一平均值下波动,但波动振幅与粒子粒径有关。
(3)某一时间的光强与另一时间的光强相比,在极短时间内,可以认识是相同的,我们可以认为相关度为1,在稍长时间后,光强相似度下降,时间无穷长时,光强与之前的不同,认为相关度为0。
(4)根据光学理论可得出光强相关议程。
(5)之前提到,正在做布朗运动的粒子速度,与粒径(粒子大小)相关(Stokes - Einstein方程)。 大颗粒运动缓慢,小粒子运动快速。如果测量大颗粒,那么由于它们运动缓慢,散射光斑的强度也将缓慢波动。类似地,如果测量小粒子,那么由于它们运动快速,散射光斑的密度也将快速波动。
(6)后通过光强波动变化和光强相关函数计算出粒径及其分布。
 
3. 分布系数(particle dispersion index,PDI)
分布系数体现了粒子粒径均一程度,是粒径表征的一个重要指标。        
分布系数< 0.05:单分散体系,如一些乳液的标样。
分布系数< 0.08 :近单分散体系,但动态光散射只能用一个单指数衰减的方法来分析,不能提供更高的分辨率。
分布系数0.08 - 0.7 :适中分散度的体系。运算法则的*适用范围。
分布系数> 0.7:尺寸分布非常宽的体系,很可能不适合光散射的方法分析。
 
4. 光强分布、体积分布和数量分布的关系
 说明光强、体积和数量分布之间差异的简单方式,是考虑只含两种粒径(5nm和10nm)、但每种粒子数量相等的样品。