原理與技術(shù)

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動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)原理

發(fā)表時(shí)間:2023-07-25瀏覽量:105

光散射基礎:

*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。

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*散射因子:

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*散射光強:

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


布朗運動(dòng):

任何懸浮于液體的顆粒都會(huì )不停的作布朗運動(dòng),其運動(dòng)的強度與環(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,大顆粒的布朗運動(dòng)緩慢,而小顆粒的布朗運動(dòng)劇烈。

        

散射光與布朗運動(dòng):

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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(zhù)顆粒運動(dòng)的信息。實(shí)際上,該線(xiàn)寬??梢郧蟪鰯U散系數 DT,從而由擴散系數與 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:Correlation Function)

其中 2 為基線(xiàn),由實(shí)驗得出

Γ=DT * q2 q為波動(dòng)矢量因子

DT=KT/3πηd where K 為 Boltzman 常數

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動(dòng)態(tài)光散射常用的數學(xué)模型:

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

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動(dòng)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)與數量加權(Number)

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動(dòng)態(tài)光散射測量中的問(wèn)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,需要對樣品進(jìn)行處理(如過(guò)濾或離心);

3、數據呈現遞增或遞減:需要增加溫度穩定時(shí)間,消除由于溫度漂移造成的粘度變化;

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