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動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的基本原理
動(dòng)態(tài)光散射Dynamic Light Scattering (DLS),,也稱(chēng)光子相關(guān)光譜Photon Correlation Spectroscopy (PCS) ,,準(zhǔn)彈性光散射quasi-elastic scattering,,測(cè)量光強(qiáng)的波動(dòng)隨時(shí)間的變化。DLS技術(shù)測(cè)量粒子粒徑,,具有,、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(cè)量粒徑的功能,,還具有測(cè)量Zeta電位等的能力,。
動(dòng)態(tài)光散射的基本原理
1. 粒子的布朗運(yùn)動(dòng)Brownian motion導(dǎo)致光強(qiáng)的波動(dòng)
微小粒子懸浮在液體中會(huì)無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng),布朗運(yùn)動(dòng)的速度依賴(lài)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
光通過(guò)膠體時(shí),,粒子會(huì)將光散射,,在一定角度下可以檢測(cè)到光信號(hào),所檢測(cè)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(zhǎng)時(shí)間后,光強(qiáng)相似度下降,,時(shí)間無(wú)窮長(zhǎng)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?。┫嚓P(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(cè)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(lèi)似地,,如果測(cè)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),。可以看到,,相關(guān)關(guān)系函數(shù)衰減的速度與粒徑相關(guān),,小粒子的衰減速度大大快于大顆粒的。后通過(guò)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,。