動態(tài)光散射外文名叫Dynamic Light Scattering(DLS),
動態(tài)光散射技術測量粒子粒徑,具有、快速、可重復性好等優(yōu)點,已經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)處理技術的發(fā)展,現(xiàn)在的動態(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。
動態(tài)光散射基本原理:
1. 粒子的布朗運動(Brownian motion)導致光強的波動,微小粒子懸浮在液體中會無規(guī)則地運動。布朗運動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,布朗運動越快。
2. 光信號與粒徑的關系
(1)光通過膠體時,粒子會將光散射,在一定角度下可以檢測到光信號,所檢測到的信號是多個散射光子疊加后的結果,具有統(tǒng)計意義。
(2)瞬間光強不是固定值,在某一平均值下波動,但波動振幅與粒子粒徑有關。
(3)某一時間的光強與另一時間的光強相比,在極短時間內,可以認識是相同的,我們可以認為相關度為1,在稍長時間后,光強相似度下降,時間無窮長時,光強與之前的不同,認為相關度為0。
(4)根據(jù)光學理論可得出光強相關議程。
(5)之前提到,正在做布朗運動的粒子速度,與粒徑(粒子大?。┫嚓P(Stokes - Einstein方程)。 大顆粒運動緩慢,小粒子運動快速。如果測量大顆粒,那么由于它們運動緩慢,散射光斑的強度也將緩慢波動。類似地,如果測量小粒子,那么由于它們運動快速,散射光斑的密度也將快速波動。
(6)后通過光強波動變化和光強相關函數(shù)計算出粒徑及其分布。
3. 分布系數(shù)(particle dispersion index,PDI)
分布系數(shù)體現(xiàn)了粒子粒徑均一程度,是粒徑表征的一個重要指標。
分布系數(shù)< 0.05:單分散體系,如一些乳液的標樣。
分布系數(shù)< 0.08 :近單分散體系,但動態(tài)光散射只能用一個單指數(shù)衰減的方法來分析,不能提供更高的分辨率。
分布系數(shù)0.08 - 0.7 :適中分散度的體系。運算法則的*適用范圍。
分布系數(shù)> 0.7:尺寸分布非常寬的體系,很可能不適合光散射的方法分析。
4. 光強分布、體積分布和數(shù)量分布的關系
說明光強、體積和數(shù)量分布之間差異的簡單方式,是考慮只含兩種粒徑(5nm和10nm)、但每種粒子數(shù)量相等的樣品。