激光散射法通常指靜態(tài)光散射法(SLS),當(dāng)激光照射到樣品上時(shí),樣品中的顆粒使光發(fā)生散射,通過測量散射光的強(qiáng)度、角度等信息,依據(jù)米氏散射理論等,來分析顆粒的粒度、形狀、折射率等特性。比如對(duì)于較大且相對(duì)靜止的顆粒,可根據(jù)特定角度的散射光強(qiáng)度來推斷顆粒大小等參數(shù)。
動(dòng)態(tài)光散射法(DLS)主要利用溶液中粒子的布朗運(yùn)動(dòng)。當(dāng)顆粒小到一定程度時(shí),在液體中會(huì)做隨機(jī)的布朗運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)距離和速度與顆粒大小相關(guān)。用激光照射時(shí),通過分析散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的波動(dòng)情況,再結(jié)合相關(guān)技術(shù)(如光子相關(guān)法)來識(shí)別粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),進(jìn)而得到粒度分布。例如,對(duì)于納米級(jí)的顆粒,通過測量散射光強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化來計(jì)算顆粒的流體動(dòng)力學(xué)直徑等。
測量對(duì)象及應(yīng)用領(lǐng)域
激光散射法:適用于多種顆粒體系,包括較大尺寸的顆粒,如在礦業(yè)中用于礦石顆粒的粒度分析,在材料科學(xué)中研究粉末材料的粒度分布等,能提供顆粒的整體粒度信息,但對(duì)于粒度較小且處于快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的顆粒,其測量能力可能受限。
動(dòng)態(tài)光散射法:主要針對(duì)納米材料以及溶液中的微小顆粒,特別適合測量納米級(jí)顆粒的粒度分布。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,可用于研究蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的尺寸和聚集狀態(tài);在膠體化學(xué)中,用于分析膠體粒子的穩(wěn)定性和粒徑分布等。比如在藥物研發(fā)中,可測量藥物納米顆粒的粒度分布,對(duì)藥物的制備和性能研究有重要意義。
測量結(jié)果:
激光散射法:一般得到的是顆粒的平均粒度值以及粒度分布情況,反映的是顆粒群體的整體特征,但對(duì)于顆粒的動(dòng)態(tài)行為信息提供較少。
動(dòng)態(tài)光散射法:能夠提供顆粒的粒度分布信息,還能反映顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)特性,如擴(kuò)散系數(shù)等,這些信息有助于深入了解顆粒的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和體系的穩(wěn)定性。
測量條件要求:
激光散射法:對(duì)樣品的要求相對(duì)較簡單,只要顆粒能夠較好地分散在介質(zhì)中,且濃度適中,以保證激光能夠有效照射并產(chǎn)生可測量的散射光即可。
動(dòng)態(tài)光散射法:由于需要分析散射光強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化,所以對(duì)樣品的分散性和穩(wěn)定性要求更高,樣品中的顆粒需要在測量時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定的分散狀態(tài),避免顆粒的聚集或沉降影響測量結(jié)果。此外,測量環(huán)境的溫度、粘度等因素也會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響,需要進(jìn)行相應(yīng)的控制和校準(zhǔn)。