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动态光散射原理

 

Nicomp 380纳米粒径分析仪采用动态光散射(Dynamic Light Scattering, DLS)原理来获得范围在0.3 nm到10μm的胶体体系的粒度分布。DLS是通过一定波长的聚焦激光束照射在悬浮于样品溶液的粒子上面,从而产生很多的散射光波。这些光波会互相干涉从而影响散射强度,散射强度随时间不断波动,二者之间形成一定的函数关系。粒子的扩散现象(或布朗运动)导致光强不断波动。光强的变化可以通过探测器检测得到。使用自相关器分析随时间而变的光强波动就可以得到粒度分布系数(Particle size distribution, PSD)。单一粒径分布的自相关函数是一个指数衰减函数,由此可以很容易通过衰减时间计算得到粒子扩散率。最终,粒子的半径可以很容易地通过斯托克斯(Stokes-Einstein)方程式计算得到。

 

 

 

如下是Nicomp 380纳米粒径分析仪的检测原理简图:


 

大部分样品一般都不均匀,往往会呈现多分散体系状态,即测出来的粒径正态分布范围会比较大,直观的呈现是粒径分布峰比较宽。自相关函数是由多组指数衰减函数综合组成,每一个指数衰减函数都会因指数衰减时间不同而存在差异,此时计算自相关函数就变得不再简单。

 

Nicomp 380纳米粒径分析仪巧妙运用了去卷积算法来转化原始数据,从而得出最接近真实值的粒度分布。Nicomp 尤其适合测试粒度分布复杂的样品体系,利用一组独特的去卷积算法将简单的高斯正态分布模拟成高分辨率的多峰分布模式,这种去卷积分析方法,即得到PSS粒度仪公司独有的粒径分布表达方法—Nicomp分布(Nicomp Distribution)。

 

有些仪器的高斯分析模式可以使用基线调整参数的功能,以此来补偿测试环境太脏而超出仪器灵敏度的问题。高斯分析模式也可以允许使用者指定“固体重量模式”或者“囊泡重量模式”来分析带有小囊泡的胶体体系,比如脂质体。

 

Nicomp分析方法是一种专利的高分辨率的去卷积算法,它首次在1990年提出并应用于分析和统计粒径分布。在历史上已经证明Nicomp分析方法能够精确分析非常复杂的双峰样品分散体系(比如 2:1比例),甚至是三峰样品分散体系。在科学研究中,找到粒子聚集分布的杂峰是非常有用的。