动态光散射在颗粒检测中的应用

动态光散射是常用的一种用于检测颗粒粒径分布的方法。本文详细介绍了该技术在测量颗粒粒径、介电常数、传导率、旋转扩散系数、环境的影响以及结晶条件等方面的研究进展,并对该技术的发展及应用做出了进一步的讨论,提出了动态光散射方法存在的问题,以及克服动态光散射的背景噪声、提高光源质量以及建立更智能化的算法等研究方向。

气相扩散法生长溶菌酶晶体的动态光散射研究

首次采用动态光散射研究了气相扩散法生长溶菌酶晶体 .实验中采用了两种溶解溶菌酶的方法，所得实验结果是有区别的 .这种区别表明了 NaCl对溶菌酶分子间相互作用产生十分重要的影响 .实验结果表明，晶体生长过程中，溶液中溶菌酶始终保持单分子与两分子聚集体的状态，这种状态是生长晶体的基础 .

动态光散射法测定凝胶中大分子有效扩散系数

A new data analysis method of dynamic light scattering of gels with macromolecules was proposed,in which the inhomogeneity of polymer gels was taken into account.The reliability of the method was verified by measuring the effective diffusion coefficient of Lysozyme in polyacrylamide gels.The dependence of the effective diffusion coefficient of macromolecules on monomer concentration was also observed.

对利用动态光散射法测量颗粒粒径和液体黏度的改进

光散射技术通过测量悬浮液中布朗运动颗粒的平移扩散系数,得到颗粒流体力学直径或液体黏度.本文由单参数模型入手,建立了低颗粒浓度下,单颗粒平移扩散系数与颗粒集体平移扩散系数和颗粒浓度之间的线性依存关系并将其引入光散射法中,从而对现有的测量方法进行了改进.改进后的测量方法可实现纳米尺度球型颗粒标称直径的测量和液体黏度的绝对法测量.以聚苯乙烯颗粒+水和二氧化硅颗粒+乙醇两个分散系为参考样本,通过实验,验证了改进后方法的可行性.此外,还针对上述两个分散系,实验探讨了温度和颗粒浓度对颗粒集体平移扩散系数的影响规律,发现聚苯乙烯颗粒+水分散系中,颗粒间相互作用表现为引力;二氧化硅颗粒+乙醇分散系中,颗粒间相互作用表现为斥力.讨论了颗粒集体平移扩散系数随颗粒浓度变化规律与第二渗透维里系数的关系.

动态光散射在颗粒检测中的应用

动态光散射是常用的一种用于检测颗粒粒径分布的方法.本文详细介绍了该技术在测量颗粒粒径、介电常数、传导率、旋转扩散系数、环境的影响以及结晶条件等方面的研究进展,并对该技术的发展及应用做出了进一步的讨论,提出了动态光散射方法存在的问题,以及克服动态光散射的背景噪声、提高光源质量以及建立更智能化的算法等研究方向.

稀油包水多分散微乳液的动态光散射

分析了满足Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｇａｎｓ－Ｄｅｂｙｅ（ＲＧＤ）近似条件的稀多分散壳层球粒悬胶液，导出了一个新的作为溶剂折射率ｎ＿ｏ函数的“测量”静态结构函数Ｓ￣Ｍ（Ｋ），并用以计算稀悬胶液的多分散性分布。同时导出了联系粒子互扩散和自扩散系数的“测量”平均扩散系数。

动态光散射测定电介质溶液中蛋白质HAMAKER常量实验研究

通过动态光散射技术间接的测量了电介质溶液中蛋白质的Hamaker常量。溶液中粒子的扩散系数对浓度的一阶线性依赖关系主要取决于粒子在溶液中所占的体积分数和粒子间的排斥力与吸引力.通过动态光散射技术测量不同离子强度不同浓度蛋白分子的扩散系数,根据扩散系数随蛋白浓度变化的斜率与离子浓度变化的相关性,回归出蛋白的Hamaker常量和蛋白的有效电荷.

电解质溶液中牛血清白蛋白分子相互作用的动态光散射研究

溶液中粒子的扩散系数对浓度的依赖关系主要取决于粒子在溶液中所占的体积分数和粒子间的排斥与吸引作用力 ,这种依赖关系可以通过作用参数λ来表示。本研究利用动态光散射技术测量了不同离子强度下牛血清白蛋白分子的扩散系数 ,求出了相应条件下的λ值。结果表明 ,在低离子强度下 ,λ是正值 ,蛋白质分子间的作用以排斥力为主 ,随着离子强度的逐渐增大 ,λ变为负值 ,蛋白质分子间的作用以吸引力为主 ,当离子强度大于 0 .5mol/L的时候 ,蛋白质开始发生聚集。利用DLVO理论的两体硬球相互作用模型解释了蛋白质分子间相互作用的变化规律 :随着离子强度的增加 ,静电斥力被屏蔽 ,范德华分子作用力起主要作用。根据值与离子强度变化的相关性 ,回归出了蛋白质参数 :在实验条件下 ,蛋白质所带的有效电荷ZP=- 9.0e、Hamaker常量AH=2 .8kBT。实验结果表明 :动态光散射技术可以有效地用来研究蛋白质分子间的相互作用。

微乳毛细管电动色谱微乳粒径电化学测定方法研究

以二茂铁(Fc)作为电化学探针,采用循环伏安法测定了微乳毛细管电动色谱中常用水包油型微乳体系十二烷基硫酸钠(SDS)/正丁醇/正辛烷在不同配比下的扩散系数,并通过扩散系数推算微乳粒径的变化规律。研究表明,随着表面活性剂SDS浓度增加,粒径减小;随着正丁醇的增加,粒径减小;正辛烷的量对粒径影响不大。使用动态激光光散射法对实验结果进行验证,发现当电活性物质Fc全部溶于油相中时,两种方法测定结果基本相符;但随着正丁醇浓度增大,粒径是增大的。Fc在微乳液滴油核外的溶解度增大,导致测量误差增大。

基于Tikhonov反演的退偏振动态光散射法棒状颗粒测量

利用退偏振动态光散射法测量棒状纳米颗粒尺寸时,计算过程中通常使用指数拟合算法,但该算法受初始值的影响较大,选取的初值不同拟合结果也不同。为解决该问题,提出利用Tikhonov正则化算法对退偏振动态光散射实验获得的垂直偏振和水平偏振自相关函数进行反演,从而得到平移和旋转衰减线宽,再计算得出平移扩散系数和旋转扩散系数,进而拟合得到纳米棒的长度和直径。搭建了退偏振动态光散射实验装置,对三种金纳米棒样品进行了退偏振动态光散射测量。实验结果表明,经过修正去掉吸附层后,金纳米棒的长度和直径测量值与透射电子显微镜(TEM)测量值相比,其偏差在8%以内,这表明修正后的测量结果与TEM的测量结果一致性较好。

低相干动态光散射研究浓悬浮液中布朗运动粒子的扩散特性

利用低相干动态光散射方法研究了悬浮液中布朗运动颗粒的扩散特性。利用单散射理论,考虑悬浮液的折射率随分数的变化,通过解析检测到的单散射光的光谱得到不同分数悬浮液中颗粒的有效扩散系数。讨论了三种不同粒径颗粒的有效扩散系数随悬浮液体积分数的变化关系。结果表明,浓悬浮液中布朗运动颗粒的扩散特性受到静态结构因子及颗粒间流体动力学相互作用的影响,随体积分数的增加而减小。在0.01～0.2的体积分数范围内,有效扩散系数测量值与采用Percus-Yevick近似和Cohen-de Schepper近似得到的理论值吻合较好。证明了低相干动态光散射法可用来研究不同体积分数的悬浮液中颗粒的扩散特性。

基于去偏振-偏振图像动态光散射的纳米棒尺度测量

二维纳米棒的布朗运动可以用平移扩散和转动扩散运动来描述。提出了一种基于去偏振-偏振图像的动态光散射(DIDLS)测量方法,通过分析纳米棒布朗运动的平移扩散和转动扩散在偏振激光入射下产生的垂直-垂直和垂直-水平偏振动态光散射信号,测量了纳米棒的尺寸和尺寸分布。研究了连续测量的偏振动态光散射信号图像间的相关系数函数,通过两次反演,计算出纳米棒的长度以及长径比,进而得到颗粒的二维尺度分布。分析了不同入射激光波长对测量结果的影响,提出自相关函数的基线值可以作为信噪比的判据。采用650,780,905 nm三种波长对直径为20 nm、长度为300 nm的纳米金棒进行了测量,得到了纳米金棒的平均尺寸和尺寸分布。

基于动态光散射技术研究群体自驱动Janus颗粒的增强型布朗运动行为

自驱动Janus颗粒是两侧具有不同性质并可进行自驱运动的非均质颗粒的统称.本文以标称直径为1μm的Pt-SiO_2型自驱动Janus颗粒(以下简称Janus颗粒)为研究对象,利用动态光散射技术(dynamic light scattering, DLS)研究了其在纯水及不同浓度H2O2溶液中的运动行为.实验结果表明:群体Janus颗粒在H2O2溶液中的运动行为表现为增强型布朗运动.随着H_2O_2溶液浓度的增加,DLS测得群体Janus颗粒的有效扩散系数增大且都大于其在纯水中布朗运动时的扩散系数,且其弛豫时间逐渐减小.此外,根据DLS测得的自相关函数反演算推导得到了群体Janus颗粒在极短时间间隔内的均方位移.其结果表明:在相同观测时间间隔下,随着H_2O_2溶液浓度的增大,均方位移增加;在相同浓度的H_2O_2溶液中,随着观测时间间隔的增加,均方位移增加.最后,分析了单粒子追踪技术(single particle tracking,SPT)与DLS两种方法用于研究Janus颗粒运动行为的特点与区别,并指出观测时间间隔是影响DLS和SPT两种方法实验结果的关键因素.

一种测量液体中粒子的扩散系数和大小的光散射方法

研究化学大分子或生物大分子(如血红蛋白)的大小、形状和结构是人们感兴趣的问题之。一近十几年来,发展了一些测定技术,例如粘度测定、电泳、超速离心、光散射等,都能测定出大分子的分子量或它的形状。为了研究生物和化学大分子及其反应的动力学性质,往往需要测定大分子的扩散系数。用于测量粒子扩散系数的光子相关技术近年来得到了突飞猛进的发展。本文提出了一种利用计算机控制时间的光散射技术测量大分子的扩散系数和分子大小的方法。利用这种装置我们测量了冻干羊血红蛋白的物理半径。我们所用的光学系统、记录及处理过程都比原先的方法简便得多。

基于图像动态光散射的二维纳米颗粒粒度测量

提出了一种基于图像动态光散射原理测量二维纳米颗粒粒度的新方法,称为平移转动-图像动态光散射(TR-IDLS)法。采用会聚的偏振高斯光束照射样品池中处于布朗运动的二维纳米粒子,分别采集纳米粒子的水平偏振散射光信号和垂直偏振散射光信号。根据两个偏振方向上散射光光强波动的时间相关函数,计算出纳米颗粒的平移和转动扩散系数的分布,进而从扩散系数中获得颗粒的长宽比、等效直径和厚度的分布。采用该方法测量了球形标准纳米颗粒和片状云母颗粒的粒径。采用电镜获得了片状云母颗粒的形状和等效直径,并与TR-IDLS方法的实验结果进行比较,验证了TR-IDLS方法的可行性。