動(dòng)態(tài)光散射測量粒子尺寸

        本應用描述了使用ID100單光子探測器測量由小粒子散射的光。通過(guò)分析散射光強度的波動(dòng)，可以對顆粒尺寸進(jìn)行評價(jià)。ID Quantique提供基于硅雪崩光電二極管的緊湊且經(jīng)濟的高性能單光子計數探測器，具有優(yōu)異的定時(shí)分辨率和短的死區時(shí)間，特別適用于動(dòng)態(tài)光散射應用。動(dòng)態(tài)光散射（DLS），也稱(chēng)為光子相關(guān)光譜（PCS）或準彈性光散射（QELS），是一種常用于確定溶液中小顆粒大小的技術(shù)。

        將單色光束照射到含有粒子的溶液上會(huì )導致光散射。當粒子尺寸遠小于入射波長(cháng)時(shí)，這主要是瑞利散射（粒子尺寸遠小于入射光波長(cháng)，小于波長(cháng)的十分之一）。這種散射強度隨時(shí)間波動(dòng)。時(shí)間依賴(lài)性波動(dòng)的發(fā)生是因為粒子經(jīng)歷了布朗運動(dòng)，它們之間的距離不斷變化。根據散射強度波動(dòng)的時(shí)間依賴(lài)性，以及了解介質(zhì)的溫度和粘度，可以計算出流體動(dòng)力學(xué)直徑可由其得出的粒子擴散系數。

        流體動(dòng)力直徑是對于球體而言，該球體具有與被測顆粒相同的平移擴散系數。如果將激光束施加到含有粒子的溶液中，則可以使用ID100單光子探測器隨時(shí)測量散射光強度，并且可以評估粒子的大小。

動(dòng)態(tài)光散射及其優(yōu)點(diǎn)：

DLS是一種非侵入性技術(shù)，在亞微米區域測量分子和粒子的大小具有良好的效果。

這種方法有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

測量波長(cháng)為1nm至1/10的粒子大小。

通常精度為±1%

實(shí)驗時(shí)間短（1-2分鐘）

可靠和可重復的分析

直接樣品制備

低樣本量（低至2 ul）

適度的開(kāi)發(fā)成本

對于下面提到的測量，使用ID100-MMF50探測器計算散射光強度。

實(shí)驗裝置

圖1-動(dòng)態(tài)光散射實(shí)驗裝置

自相關(guān)測量

        實(shí)驗裝置如圖2所示。使用632nm氦氖激光器進(jìn)行測量。光束通過(guò)準直透鏡，使光線(xiàn)聚焦到溶液中。然后用ID100-MMF50單光子探測器檢測散射光。

        ID100-MMF50的輸出信號被發(fā)送到相關(guān)器，該相關(guān)器作為時(shí)間函數計算檢測到的單個(gè)光子的數量。然后根據檢測到的光子統計數據計算自相關(guān)函數。圖2顯示了歸一化強度相關(guān)函數（ICF）隨時(shí)間的波動(dòng)。對于脈沖后概率為零的探測器，隨著(zhù)滯后時(shí)間的增加，歸一化ICF曲線(xiàn)應該從1變?yōu)榱?。圖2中在短滯后時(shí)間觀(guān)察到的與1的偏差是由于ID100-MMF50的后脈沖率，通常為0.5%。

圖2-自相關(guān)測量中強度相關(guān)函數（ICF）與時(shí)間的相關(guān)性

互相關(guān)測量

        交叉相關(guān)測量使用2個(gè)單光子探測器（ID100-mmf50）進(jìn)行，如圖3所示。這種測量包括用632nm的激光束照射樣品，并測量固定角度下散射光的重合度。通過(guò)對檢測到的信號進(jìn)行互相關(guān)，可以消除探測器的后脈沖率產(chǎn)生的偽影。

        LS儀器的特定互相關(guān)設置（圖3）還能夠抑制多次散射的光子，這些光子會(huì )嚴重干擾渾濁樣品的測量。

圖3-LS儀器互相關(guān)測量裝置

        圖4顯示了自相關(guān)和互相關(guān)測量之間歸一化強度相關(guān)函數的比較。由于消除了后脈沖的影響，互相關(guān)曲線(xiàn)在短滯后時(shí)間內具有平坦的特性。對于較長(cháng)的滯后時(shí)間，這兩條曲線(xiàn)是相似的。

圖4-互相關(guān)和自相關(guān)測量之間的比較