動態(tài)光散射技術原理

發(fā)表時間：2023-07-25

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光散射基礎：

*光是電磁波，其電場與磁場振動方向同傳播方向相互垂直。

*當光穿過質點時，在光波電場作用下，質點中的電子會產(chǎn)生強迫振動，并向各個方向發(fā)射電磁波，就被稱為散射光。

*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：

即：散射光強與顆粒大小六次方成正比，與入射光波長四次方成反比，同時與樣品dn/dc、濃度以及散射角有關。

布朗運動：

任何懸浮于液體的顆粒都會不停的作布朗運動，其運動的強度與環(huán)境有關，同時也與顆粒本身的大小有關：相同條件下，大顆粒的布朗運動緩慢，而小顆粒的布朗運動劇烈。

散射光與布朗運動：

動態(tài)光散射原理（DLS/QELS/PCS）：

1964 年，Pecora 證明了實時波動的散射光可以在頻域中產(chǎn)生一個分布，這個帶寬就包含著顆粒運動的信息。實際上，該線寬?？梢郧蟪鰯U散系數(shù) DT，從而由擴散系數(shù)與粒徑之間的關系，得出顆粒的大小。公式如下：

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

其中 2 為基線，由實驗得出

Γ=DT * q2 q為波動矢量因子

DT=KT/3πηd where K 為 Boltzman 常數(shù)

動態(tài)光散射常用的數(shù)學模型：

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

動態(tài)光散射中的加權方法及其影響：

權重(Weighting)：光強加權(Intenisty)、重量加權(Volume)、表面積加權(Surface Area)與數(shù)量加權(Number)

動態(tài)光散射測量中的問題與解決方案：

1、散射信號弱（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，增強散射光信號，采用高量子效應的高靈敏檢測器，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。如果有雜質或灰塵，需要對樣品進行處理（如過濾或離心）；

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

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