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动态光散射 粒度和zeta电位分析

Microtrac采用了一种创新的动态光散射(DLS)方法,采用了一种专有的探针设计来传送和收集光。通过在材料界面聚焦激光探针,Microtrac结合了短路径长度、参考拍频和180°后向散射的优点,提供最佳的精度、分辨率和灵敏度。

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动态光散射(DLS)

动态光散射是基于悬浮颗粒的布朗运动。小颗粒运动的快,大颗粒运动的慢。被运动颗粒散射的光携带有关颗粒大小分布的信息。传统的散射光分析方法称为光子相关光谱学(PCS)。需要一个自相关器只提供一个平均大小,或者需要供应商提供特的那个的曲线拟合算法来估计粒径的大小分布。 频率功率谱(FPS)方法不是不同的,将光探测器的强度信号通过快速傅里叶变换转化为频率功率谱,并通过迭代误差最小化直接提供一个大小分布。布朗运动的扩散速度与例子的维度数dp(流体动力学直径)成反比。

DLS颗粒粒径计算方程式

根据斯托克斯-爱因斯坦关系,颗粒的扩散系数 (D) 与颗粒的尺寸 (dp,流体动力学直径) 成反比。

DLS颗粒粒径计算方程式

玻尔兹曼常数 温度 粘度 为准确地确定粒径,必须知道液体的参数T(温度)和η(粘度)的精确值

动态光散射 技术基础

动态光散射(DLS)技术通过以固定角度记录散射光信号来测量散射光光学波动。颗粒粒子被单色相干光源(激光)照射,从而得到了样本颗粒的散射光信号。散射光信号的时间波动在这里很重要,因为它包含有关粒子运动的信息。这些波动是由于散射光的粒子彼此相对移动,从而导致总散射光中的干涉不断变化。因此,粒子散射的光包含由粒子随时间变化的位置或速度引起的轻微频率偏移。随着时间的推移,以上运动导致了频率偏移的分布。这些频率偏移可以通过与相干光参考进行比较来确定。在动态光散射中,偏移频率一般在1Hz到100KHz之间,易于测量。

零差和外差探测的区别

动态光散射 零差和外差探测的区别

存在两种光学参考方法:零差检测(也称为“自跳动”或“自参考”)和外差检测(“参考跳动”或“受控参考”)。
在零差方法中,散射光本身为确定频移提供了参考。 与此相反,受控参考或外差检测将散射光叠加在一部分入射光上,这为确定频移提供了参考。 两种方法中得到的检测器信号都包含代表悬浮颗粒大小的频率分布。
在这两种方法中,具有“受控参考”的外差模式比动态光散射分析仪中的零差设置具有许多优势。 其中最重要的是信号强度。 在零差测量中,这与 is2 成正比,即平均散射光强度的平方。 相比之下,外差测量中的信号强度与 x i0 成正比,即散射强度和参考强度的乘积。
这会产生更强的测量信号,并允许使用激光二极管作为光源和硅光电二极管作为检测器。 增强的信号强度还有助于测量低至较低纳米范围的极小、低散射粒子。

Homodyne - Self-Beating

Homodyne - Self-Beating

Heterodyne - Reference-Beating

Heterodyne - Reference-Beating

特征频率

特征频率

外差参考拍频

动态光散射信号的评估

动态光散射信号可以通过不同的方式进行评估:通过时间相关的自相关函数或频率功率谱 (FPS),一种是另一种的傅立叶变换。 自相关零差测量是广泛使用的“光子相关光谱”(PCS)的基础。 这需要一个自相关器,并且仅确定基于平均强度的平均大小(z 平均值)和“多分散指数”,这是分布宽度的粗略指示。 要计算分布,需要特定仪器的曲线拟合算法。
但是,频率功率谱 (FPS) 方法更可靠,并且在灵敏度、精度和分辨率方面明显优于 PCS。 来自检测器的 DLS 信号通过快速傅立叶变换在数学上转换为频率功率谱,并在迭代误差最小化后提供尺寸分布的直接指示。
频率功率谱采用洛伦兹函数的形式。 特征频率ω0 与颗粒尺寸成反比。 该图表示不同粒径的频率-功率谱。 特征频率与粒径的反比关系很明显。

动态光散射信号的评估

动态光散射 作用原理

动态光散射 - 作用原理

1、检测器;2、激光;3、反射激光;4、悬浮颗粒;5、在探针尖端和流体的界面上开发了控制参考

独特的Microtrac探针技术 Microtrac 麦奇克拥有动态光散射的技术

Microtrac采用了一种创新的方法来实现动态光散射,采用了一种专有的探针设计来传递和收集光。通过在材料界面聚焦激光探针,Microtrac结合了短路径长度、参考拍频和180°后向散射的优点,提供最佳的精度、分辨率和灵敏度

参考技术

最强的光信号和最低浓度下的精度:所有的动态光散射测量都使用一种“跳动”的形式来剥离散射光的高光学频率,留下颗粒运动诱导的较低频率,以进行尺寸分析。Microtrac的外差探针测试原理使用探头收集混合了入射光的180°反射光。 组件的几何形状使光线能够从界面反射,并在仪器内将其与收集的散射光结合。反射光使参考跳动成为可能。总光信号被反射分量的高强度放大。结果是最高可能的光信号提供准确的测量在最低可能的浓度。参考拍频的外差测量原理也允许对荧光颗粒进行分级

180°背散射和GRIN透镜,在高浓度下精准聚焦

Microtrac的探针将激光聚焦在探针和悬浮颗粒之间的界面上。光穿过悬浮体与遇到的颗粒产生散射光。与入射光混合后,返回到光电探测器。使总路径长度最小化,同时使收集到的散射光最大化。 结果:在最高颗粒浓度时测量准确。

Microtrac 产品 & 联系

动态光散射 - 颗粒分析仪


动态光散射技术应用在不同的Microtrac粒径分析设备中,可供选择


我们的专家团队将很乐意就您的应用和我们的产品向您提供建议。

动态光散射 - 常见问题

什么是动态光散射(DLS)?

动态光散射是一种广泛应用的粒度测量方法。它特别适用于纳米材料的表征。确定了颗粒在液体中的布朗运动(扩散系数),并通过Stokes-Einstein方程获得了流体动力颗粒直径。评估时必须了解温度和粘度。

动态光散射是如果作用的 (DLS) ?

In particle analysis with Dynamic Light Scattering the sample is illuminated by a laser beam and the scattered light is recorded at one detection angle (in most cases in backscatter direction) over a period of usually 30-120 seconds. The movement of the particles causes intensity fluctuations in the scattered light. From these fluctuations, the diffusion coefficient can be determined, and thus also the particle size.

动态光散射的测量范围是多少(DLS)?

动态光散射的测量范围为0.3 nm至10µm。这在很大程度上与激光衍射重叠,激光衍射的测量范围从10纳米到毫米。随着粒径的减小,动态光散射法比激光衍射法越来越好。另一方面,对于较大颗粒,激光衍射优于动态光散射。

动态光散射的优势是什么?

除了分析极小颗粒的可能性外,动态光散射还提供了在从几ppm到40 vol%(取决于样品)的宽浓度范围内测量的优势。可以在各种容器中进行测量,甚至可以将探针直接浸入待检查的样品中。此外,许多动态光散射仪器提供了额外测量zeta电位的可能性。

什么材料可以使用动态光散射技术来测量?

动态光散射在许多行业有着不同的应用。动态光散射的典型样品是小于1微米的颗粒。这些包括颜料、油墨、微乳液、陶瓷、药品、饮料和食品、化妆品、金属、胶水、聚合物、胶体、有机大分子等

动态光散射所采用的标准是什么?

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ISO 22412中描述了用于粒度分析和粒度分布测量的动态光散射方法。此外,ISO 13099中描述了通常可使用动态光散射分析仪进行的zeta电位分析。

动态光散射信号是如果来评估的

有不同的方法来获取和评估动态光散射信号。外差(或参考拍频)技术利用入射光束的一部分作为散射光的参考,已证明在信噪比方面具有优势。时间相关信号通过傅里叶变换转换为频率功率谱。从这个功率谱可以得到颗粒大小。