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dls原理

動態光散射技術(Dynamic Light Scattering, 簡稱DLS)是一種用於測量分散在液體中的顆粒粒度及其分布的技術。其原理基於以下幾點:

布朗運動:分散在液體中的顆粒由於溶劑分子的碰撞而發生無規則運動,這種現象稱為布朗運動。顆粒越小,布朗運動越快,反之亦然。

光散射:當一束單色光照射到樣品上時,顆粒會散射光線。散射光的強度和角度可以用來分析顆粒的尺寸、分布和濃度等參數。

光強波動:由於布朗運動,顆粒的散射光強度會隨時間波動。這種光強波動是動態的,其速率取決於顆粒的擴散速率。顆粒越小,擴散越快,光強波動也越快。

自相關分析:通過測量散射光強的自相關函式,即光強信號隨時間的變化關係,可以分析顆粒的布朗運動速率。顆粒越大,其擴散速率越慢,自相關性消失的時間越長。

流體力學直徑:DLS測量的流體動力學直徑是指與被測顆粒擴散速率相同的等效球體直徑。這個等效球體包括顆粒本身以及與其表面結合的任何物質,如離子或被吸附的聚合物。

數據處理:通過擬合自相關方程計算得到平動擴散係數(D),再結合溶劑粘度和溫度,利用斯托克斯-愛因斯坦方程(Stokes-Einstein equation)計算顆粒的流體力學直徑。

DLS技術的實驗設定相對簡單,通常包括一束單色光源、樣品室和探測器。通過分析探測器接收到的散射光的特徵,可以推斷出樣品中微粒的尺寸、分布和濃度等參數。

綜上所述,DLS通過測量和分析布朗運動引起的光強波動,結合自相關分析和斯托克斯-愛因斯坦方程,實現對顆粒粒度及其分布的精確測量。