动态光散射原理
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动态光散射原理
动
态
光
散
射
Dyn
amic Light Scattering (DLS)
，
也
称
光
子
相<
/p>
关
光
谱
Phot
on Correlation Spectroscopy (PCS)
，准弹性光散射
quasi-elastic scatter
ing
，测
量光强的波动随时间的变化。
DLS
技术测量粒子粒径，具有准确、快速、可重复性好等优点，已经成
为纳米科技中比较常规的一种表征方法。随着仪器的更新和数据处理技术的发展，现在的动态光散射仪
器
不仅具备测量粒径的功能，
还具有测量
Zeta
电位等的能力。
因此，
被广
泛地应用于描述各种各样的微粒系
统，包括合成聚合物
(
如乳液、
PVC
、等等
),
水包油、油包水型乳剂、囊泡、胶束、生物大分子、颜料、染
料、二氧化硅、金属溶胶，陶瓷和无数其他胶体悬浮液和分散体。
动态光散射
:
扩散的影响
<
/p>
经典的光散射测得的是平均时间散射光强度，认为散射强度与时间没有关系，实际上光散射
强度是随
时间波动的，这是由于
检测点内不同的粒子发出的不同
的光波相干叠加的或
“
重合
”
的结果，这个物理现
象被称为
“
干涉
”
。
每个单独的散射波到
达探测器时建立一个对应入射激光波的相位关系。在光电倍增管
检测器前方的一个狭缝处
相互混合发生干涉。
光电倍增管检测器在一个特定的散射角
(9
0
度角的
DLS
模块
< br>)
处测量净散射量。
衍射（<
/p>
Diffraction
）
又称为绕射<
/p>
,
波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象
.
衍射现象是波的特有
现象
,
一切波都会发生衍射现象。
光的散射：
光束通过不均匀媒质时
,
部分光束将偏离原来方向而分散传播<
/p>
,
从侧向也可以看到光的现象
,
叫做光的散射
.
悬浮
粒子不是静止的，而是不停行动或扩散的，这种无规则运动的过程称为布朗运动
(
由邻近的溶剂分
子碰撞引起的
)
。由于发射散射波的粒子在随时间波动，因此，每个阶段到达
PMT
探测器的散射波都是随
时间波动的。因为这些散射波在探测器里相互干涉
，净散射强度也随时间波动。
为了更好的理解粒子分散和散射
强度中波动结果的相关性，我们假设只有两个悬浮粒子存在的简单情
况。如图
2
所示。检测器
(
远离散
射单元
,
针孔孔径
)
所检测到的净强度是一个只有两个散射波叠加的结果。
在图
2
中
,
我们定义了两个光路长度、
L1 = l1a + l1b
和
L2
= l2a + l2b
。
(
更准确地
说，
折射光折射率会影
响光程。
但为了
简单起见
,
我们假设折射率为
1.0<
/p>
，这样光程
L1
和
L2
是就可以简化为图
2
所示
)
。
当两个粒
子所处
的位置恰好使两个散射波在到达探测器时
∆
L = L1 -
L2
刚好等于激光的波长
λ
整数倍时，
两个散射
光波就会增强。这就是常说的
“
相长
”
干涉，在探测器内产生最大可能的强度。
图
2:
简化
的散射模型
:
两个扩散粒子
还有一种极端，
< br>你有可能发现两个粒子位置是这样的；
∆
L
等于半波长
λ
/ 2
的奇数
倍。
在这种情况下，
两个散射波到达探测器时彼此完全抵消。这
完全是
“
相消
”
干涉，由此产生的净强度为零。
随着时间的推
移，粒子的扩散
将导致探测器接收到的净强度在这两个极端值之间波动
——
就像
一个典型的
“
噪音
”
< br>信号。
如图
3
所示，为一个具有
代表性的总信号强度。当光程在受到半波长
λ
/ 2(
增加或减少
)
的影响时。信号强
度会在最大值和最小值之间变化。