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                動態光散射測量粒子尺寸

                發布時間: 2020-06-16  點擊次數: 911次

                        本應用描述了使用ID100單光子探測器測量由小粒子散射的光。通過分析散射光強度的波動,可以對顆粒尺寸進行評價。ID Quantique提供基于硅雪崩光電二極管的緊湊且經濟的高性能單光子計數探測器,具有優異的定時分辨率和短的死區時間,特別適用于動態光散射應用。動態光散射(DLS),也稱為光子相關光譜(PCS)或準彈性光散射(QELS),是一種常用于確定溶液中小顆粒大小的技術。

                        將單色光束照射到含有粒子的溶液上會導致光散射。當粒子尺寸遠小于入射波長時,這主要是瑞利散射(粒子尺寸遠小于入射光波長,小于波長的十分之一)。這種散射強度隨時間波動。時間依賴性波動的發生是因為粒子經歷了布朗運動,它們之間的距離不斷變化。根據散射強度波動的時間依賴性,以及了解介質的溫度和粘度,可以計算出流體動力學直徑可由其得出的粒子擴散系數。

                        流體動力直徑是對于球體而言,該球體具有與被測顆粒相同的平移擴散系數。如果將激光束施加到含有粒子的溶液中,則可以使用ID100單光子探測器隨時測量散射光強度,并且可以評估粒子的大小。

                動態光散射及其優點:

                DLS是一種非侵入性技術,在亞微米區域測量分子和粒子的大小具有良好的效果。

                這種方法有幾個優點:

                測量波長為1nm至1/10的粒子大小。

                通常精度為±1%

                實驗時間短(1-2分鐘)

                可靠和可重復的分析

                直接樣品制備

                低樣本量(低至2 ul)

                適度的開發成本

                對于下面提到的測量,使用ID100-MMF50探測器計算散射光強度。

                實驗裝置

                圖1-動態光散射實驗裝置

                 

                自相關測量

                        實驗裝置如圖2所示。使用632nm氦氖激光器進行測量。光束通過準直透鏡,使光線聚焦到溶液中。然后用ID100-MMF50單光子探測器檢測散射光。

                        ID100-MMF50的輸出信號被發送到相關器,該相關器作為時間函數計算檢測到的單個光子的數量。然后根據檢測到的光子統計數據計算自相關函數。圖2顯示了歸一化強度相關函數(ICF)隨時間的波動。對于脈沖后概率為零的探測器,隨著滯后時間的增加,歸一化ICF曲線應該從1變為零。圖2中在短滯后時間觀察到的與1的偏差是由于ID100-MMF50的后脈沖率,通常為0.5%。

                圖2-自相關測量中強度相關函數(ICF)與時間的相關性

                互相關測量

                        交叉相關測量使用2個單光子探測器(ID100-mmf50)進行,如圖3所示。這種測量包括用632nm的激光束照射樣品,并測量固定角度下散射光的重合度。通過對檢測到的信號進行互相關,可以消除探測器的后脈沖率產生的偽影。

                        LS儀器的特定互相關設置(圖3)還能夠抑制多次散射的光子,這些光子會嚴重干擾渾濁樣品的測量。

                圖3-LS儀器互相關測量裝置

                        圖4顯示了自相關和互相關測量之間歸一化強度相關函數的比較。由于消除了后脈沖的影響,互相關曲線在短滯后時間內具有平坦的特性。對于較長的滯后時間,這兩條曲線是相似的。

                圖4-互相關和自相關測量之間的比較

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