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說一說動(dòng)態(tài)光散射的工作原理

更新時(shí)間:2022-03-02      點(diǎn)擊次數(shù):1501
  動(dòng)態(tài)光散射(DynamicLightScattering,DLS),也稱光子相關(guān)光譜PhotonCorrelationSpectroscopy(PCS),準(zhǔn)彈性光散射quasi-elasticscattering,測量光強(qiáng)的波動(dòng)隨時(shí)間的變化。
  DLS技術(shù)測量粒子粒徑,具有準(zhǔn)確、快速、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為納米科技中比較常規(guī)的一種表征方法。隨著儀器的更新和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在的動(dòng)態(tài)光散射儀器不僅具備測量粒徑的功能,還具有測量Zeta電位、大分子的分子量等的能力。
  1.粒子的布朗運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)導(dǎo)致光強(qiáng)的波動(dòng),微小粒子懸浮在液體中會(huì)無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)的速度依賴于粒子的大小和媒體粘度,粒子越小,媒體粘度越小,布朗運(yùn)動(dòng)越快。
  2.光信號(hào)與粒徑的關(guān)系
  (1)光通過膠體時(shí),粒子會(huì)將光散射,在一定角度下可以檢測到光信號(hào),所檢測到的信號(hào)是多個(gè)散射光子疊加后的結(jié)果,具有統(tǒng)計(jì)意義。
 ?。?)瞬間光強(qiáng)不是固定值,在某一平均值下波動(dòng),但波動(dòng)振幅與粒子粒徑有關(guān)。
 ?。?)某一時(shí)間的光強(qiáng)與另一時(shí)間的光強(qiáng)相比,在極短時(shí)間內(nèi),可以認(rèn)識(shí)是相同的,我們可以認(rèn)為相關(guān)度為1,在稍長時(shí)間后,光強(qiáng)相似度下降,時(shí)間無窮長時(shí),光強(qiáng)*與之前的不同,認(rèn)為相關(guān)度為0。
 ?。?)根據(jù)光學(xué)理論可得出光強(qiáng)相關(guān)議程。
 ?。?)之前提到,正在做布朗運(yùn)動(dòng)的粒子速度,與粒徑(粒子大小)相關(guān)(Stokes-Einstein方程)。大顆粒運(yùn)動(dòng)緩慢,小粒子運(yùn)動(dòng)快速。如果測量大顆粒,那么由于它們運(yùn)動(dòng)緩慢,散射光斑的強(qiáng)度也將緩慢波動(dòng)。類似地,如果測量小粒子,那么由于它們運(yùn)動(dòng)快速,散射光斑的密度也將快速波動(dòng)。
  (6)最后通過光強(qiáng)波動(dòng)變化和光強(qiáng)相關(guān)函數(shù)計(jì)算出粒徑及其分布。
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