動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)原理

發(fā)表時(shí)間：2023-07-25

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光散射基礎(chǔ)：

*光是電磁波，其電場(chǎng)與磁場(chǎng)振動(dòng)方向同傳播方向相互垂直。

*當(dāng)光穿過(guò)質(zhì)點(diǎn)時(shí)，在光波電場(chǎng)作用下，質(zhì)點(diǎn)中的電子會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，并向各個(gè)方向發(fā)射電磁波，就被稱(chēng)為散射光。

*散射光方向與入射光方向間的夾角為散射角。

*散射因子：

*散射光強(qiáng)：

即：散射光強(qiáng)與顆粒大小六次方成正比，與入射光波長(zhǎng)四次方成反比，同時(shí)與樣品dn/dc、濃度以及散射角有關(guān)。

布朗運(yùn)動(dòng)：

任何懸浮于液體的顆粒都會(huì)不停的作布朗運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度與環(huán)境有關(guān)，同時(shí)也與顆粒本身的大小有關(guān)：相同條件下，大顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)緩慢，而小顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)劇烈。

散射光與布朗運(yùn)動(dòng)：

動(dòng)態(tài)光散射原理（DLS/QELS/PCS）：

1964 年，Pecora 證明了實(shí)時(shí)波動(dòng)的散射光可以在頻域中產(chǎn)生一個(gè)分布，這個(gè)帶寬就包含著顆粒運(yùn)動(dòng)的信息。實(shí)際上，該線寬?？梢郧蟪鰯U(kuò)散系數(shù) DT，從而由擴(kuò)散系數(shù)與粒徑之間的關(guān)系，得出顆粒的大小。公式如下：

C（τ）=2 [ 1 + b * exp （-2 Γτ） ] （相關(guān)函數(shù)：Correlation Function）

其中 2 為基線，由實(shí)驗(yàn)得出

Γ=DT * q2 q為波動(dòng)矢量因子

DT=KT/3πηd where K 為 Boltzman 常數(shù)

動(dòng)態(tài)光散射常用的數(shù)學(xué)模型：

數(shù)學(xué)模型的使用僅意味著數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解，未必反映實(shí)際的物理現(xiàn)象。下表反映了不同模型在樣品表征中的結(jié)果差異：

動(dòng)態(tài)光散射中的加權(quán)方法及其影響：

權(quán)重(Weighting)：光強(qiáng)加權(quán)(Intenisty)、重量加權(quán)(Volume)、表面積加權(quán)(Surface Area)與數(shù)量加權(quán)(Number)

動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量中的問(wèn)題與解決方案：

1、散射信號(hào)弱（小顆粒、低濃度或帶顏色樣品）：采用高穩(wěn)定度高功率的激光器或提高樣品濃度，增強(qiáng)散射光信號(hào)，采用高量子效應(yīng)的高靈敏檢測(cè)器，提高系統(tǒng)信噪比；

2、寬分布或大顆粒影響：使用多峰分析模型。如果有雜質(zhì)或灰塵，需要對(duì)樣品進(jìn)行處理（如過(guò)濾或離心）；

3、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)遞增或遞減：需要增加溫度穩(wěn)定時(shí)間，消除由于溫度漂移造成的粘度變化；

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