动态光散射测定
动态光散射
动态光散射动态光散射Dynamic Light Scattering （DLS)，也称光子相关光谱Photon Correlation Spectroscopy （PCS），准弹性光散射quasi-elastic scattering，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、大分子的分子量等的能力。
（一）动态光散射的基本原理1. 粒子的布朗运动Brownian motion导致光强的波动微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度，粒子越小，媒体粘度越小，布朗运动越快.2. 光信号与粒径的关系光通过胶体时,粒子会将光散射，在一定角度下可以检测到光信号,所检测到的信号是多个散射光子叠加后的结果，具有统计意义（见附件一）。
瞬间光强不是固定值,在某一平均值下波动，但波动振幅与粒子粒径有关（见附件二)。
某一时间的光强与另一时间的光强相比，在极短时间内，可以认识是相同的,我们可以认为相关度为1，在稍长时间后,光强相似度下降，时间无穷长时，光强完全与之前的不同,认为相关度为0（此原理见附件三)。
根据光学理论可得出光强相关议程（见附件四）。
之前提到，正在做布朗运动的粒子速度，与粒径（粒子大小）相关（Stokes —Einstein方程）。
大颗粒运动缓慢,小粒子运动快速.如果测量大颗粒,那么由于它们运动缓慢,散射光斑的强度也将缓慢波动.类似地，如果测量小粒子，那么由于它们运动快速，散射光斑的密度也将快速波动。
附件五显示了大颗粒和小粒子的相关关系函数。
可以看到,相关关系函数衰减的速度与粒径相关，小粒子的衰减速度大大快于大颗粒的.最后通过光强波动变化和光强相关函数计算出粒径及其分布(见附件六）.3. 分布系数（particle dispersion index,PDI) 分布系数体现了粒子粒径均一程度,是粒径表征的一个重要指标。
动态光散射仪测定乳粒粒径ppt课件
流体力学直径 表面上枝接的一层分子 将会降低扩散速度
测得的直径
因此，流体力学直径将 会受到表面结构的影响
19
分布系数
分布系数值 <0.05 <0.08 注解 单分散体系，如一些乳液的标样。 近单分散体系，但动态光散射只能用 一个单指数衰减的方法来分析，不能 提供更高的分辨率。 适中分散度的体系。运算法则的最佳 适用范围。 尺寸分布非常宽的体系，很可能不适 合光散射的方法分析。
光子相关器 (Correlator) 将光强的波动转化为相
关方程；
相关方程检测光强波动的速度，从而我们得到
粒子的扩散速度信息和粒子的粒径d(h)；
从相关方程我们还可以得到尺寸的分布信息。
4
布朗运动与散射光
考虑两个静止颗粒
两束光线相干，产生光的 相消而减弱散射光的强度 检测器
5
Hale Waihona Puke 布朗运动与散射光展开的现象，故又称准弹性散射。 布朗运动是由于与环绕粒子的分子随机碰撞引起的粒子运 动。 动态光散射技术是指通过测量样品散射光强度起伏的变化
来得出样品颗粒大小信息的一种技术。样品中的分子不停
地做布朗运动使得散射光产生多普勒频移。
3
测试原理
粒子的布朗运动导致光强的波动，动态光散射---测量光强的波动随时间的变化；
体积和数量分布中，峰的平均值和分布宽度只能用来估 计成分的相对量。 总的来说， d(intensity) > d(volume) > d(number)
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光强波动，相关函数和粒径分布
Intensity (kcps)
Small Particles
Correlate
Apply Algorithm
动态光散射实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在利用动态光散射（Dynamic Light Scattering，DLS）技术测量溶液中纳米颗粒的粒径分布，并分析其粒度特性。
二、实验原理动态光散射技术是一种非侵入性、实时监测溶液中颗粒运动的技术。
当一束激光照射到溶液中的颗粒时，颗粒会散射激光，散射光强随时间的变化与颗粒的粒径和布朗运动有关。
通过分析散射光强的时间自相关函数，可以计算出颗粒的粒径分布。
三、实验仪器与材料1. 仪器：- 动态光散射仪（例如：Nicomp 380）- 激光器（例如：633nm He-Ne激光器）- 光电倍增管- 数字相关器- 数据采集卡- 计算机2. 材料：- 纳米颗粒溶液（例如：聚苯乙烯胶乳）- 纯净水- 容量瓶- 移液器四、实验步骤1. 将纳米颗粒溶液稀释至适当浓度，用移液器移取一定体积的溶液至容量瓶中。
2. 将容量瓶置于动态光散射仪样品池中，确保样品池的温度稳定。
3. 打开动态光散射仪，设置激光波长、散射角度、测量时间等参数。
4. 启动动态光散射仪，记录散射光强随时间的变化数据。
5. 将数据导入计算机，进行自相关函数分析。
6. 利用自相关函数反演算法，计算颗粒的粒径分布。
五、实验结果与分析1. 实验测得的散射光强自相关函数如图1所示。
图1：散射光强自相关函数2. 通过自相关函数反演算法，得到颗粒的粒径分布如图2所示。
图2：颗粒粒径分布由图2可知，纳米颗粒的粒径分布主要集中在100-300nm范围内，平均粒径约为200nm。
六、实验讨论1. 实验结果表明，动态光散射技术可以有效地测量溶液中纳米颗粒的粒径分布，为纳米材料的研究提供了有力的工具。
2. 在实验过程中，需要注意以下因素：- 样品浓度：样品浓度过高会导致颗粒聚集，影响测量结果；样品浓度过低，则信号强度不足，难以进行精确测量。
- 温度：温度对颗粒的布朗运动有显著影响，实验过程中需确保样品池的温度稳定。
- 激光波长：不同波长的激光对颗粒的散射特性不同，选择合适的激光波长可以提高测量精度。
动态光散射实验表征
动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）是一种广泛应用于纳米科学、材料科学、生物技术等领域，用来测定纳米颗粒和生物大分子尺寸及其分布的实验技术。
动态光散射实验表征主要包括以下几个方面：1.样品制备与测量条件：样品通常需要是均匀的悬浊液或溶液，且颗粒浓度适中，过高或过低的浓度可能会影响测量结果的准确性。
测量通常在恒温条件下进行，以减少温度变化对颗粒布朗运动的影响。
2.测量原理：DLS利用光照射样品时，样品中的颗粒由于布朗运动产生光散射，散射光的强度随时间呈现出波动，波动幅度与颗粒大小有关。
通过测量散射光的自相关函数（Autocorrelation Function, ACF），可以得到颗粒的扩散系数，进而计算颗粒的流体力学直径。
3.数据分析：使用专门的动态光散射仪器收集散射光强度随时间变化的数据，然后通过FFT变换（快速傅里叶变换）计算自相关函数。
应用斯托克斯-爱因斯坦方程（Stokes-Einstein equation）将扩散系数转换为颗粒的水动力学直径（Hydrodynamic Diameter）。
4.粒径分布：DLS不仅可以测定单个颗粒的尺寸，还可以给出样品中颗粒尺寸分布的信息，表现为粒径分布曲线或粒径分布直方图。
5.质量和粒径的关系：如果知道颗粒的密度，动态光散射还可以用来估算颗粒的绝对质量。
6.表征参数：主要表征参数包括：平均粒径、多分散系数（反映粒径分布宽度）、Zeta电位（反映颗粒的表面电荷性质，但这通常由电泳光散射实验获得）等。
7.实验注意事项：需要注意样品的稳定性、光学性质对测量的影响，以及样品容器的清洁度和背景散射的扣除等问题。
动态光散射实验是一种无损、快速、方便的纳米颗粒表征手段，但也受限于样品的光学性质、浓度以及粒径范围（通常适用于1nm至几微米的颗粒）。
对于更小的颗粒或者更大范围的粒径分布，可能需要结合其他表征技术如电子显微镜、原子力显微镜等一起使用。
动态光散射测量粒径的原理
动态光散射测量粒径的原理动态光散射技术是一种常用的粒径测量方法，其原理是利用光的散射现象来估计被测粒子的尺寸分布。
它利用了散射光的强度与粒子尺寸的关系，通过测量散射光的强度来推断粒子的尺寸。
在动态光散射测量中，一个激光束被照射到封装着粒子的悬浮液中，粒子散射的光会在不同的角度范围内被收集。
根据洛伦兹—朗伯散射理论，散射光的强度与粒子的尺寸之间存在一定的关系。
当粒子直径比较小时，光被散射的方向主要为前向散射，即散射角度较小。
而当粒子直径较大时，光的散射主要发生在更大的散射角度范围内。
因此，通过测量不同散射角度范围内的光散射强度，可以推断出粒子的尺寸分布。
在具体测量中，光散射信号被接收器接收后会经过光电倍增管或光电二极管等转换成电信号，并经过放大、采样和处理等步骤后得到粒子的尺寸分布数据。
通常情况下，可以使用动态光散射衍射仪、多角度光散射仪或激光衍射颗粒分析仪等设备进行测量。
需要注意的是，动态光散射测量中存在一些假设，例如假设粒子是各向同性的球形物体，并且粒子之间是独立散射的。
在实际测量中，这些假设可能不完全成立，会对测量结果产生一定的影响。
因此，在进行实际测量时需要根据具体情况，选择合适的测量仪器和方法，并对测量结果进行合理的解释和分析。
动态光散射测量粒径的优点包括非接触测量、无需稀释样品、测量速度快等。
但同时也存在一些限制，例如对样品浓度、粒子形状和折射率等参数的要求较高，需要根据具体情况进行合理的选择和处理。
总之，动态光散射测量粒径的原理是利用散射光的强度与粒子尺寸的关系，通过测量不同散射角度范围内的光散射强度来推断粒子的尺寸分布。
这种测量方法在颗粒物测量、纳米材料研究等领域具有广泛的应用前景。
动态光散射
动态光散射动态光散射Dynamic Light Scattering (DLS)，也称光子相关光谱Photon Correlation Spectroscopy (PCS) ，准弹性光散射quasi-elastic scattering，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、大分子的分子量等的能力。
（一）动态光散射的基本原理1. 粒子的布朗运动Brownian motion导致光强的波动微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度，粒子越小，媒体粘度越小，布朗运动越快。
2. 光信号与粒径的关系光通过胶体时，粒子会将光散射，在一定角度下可以检测到光信号，所检测到的信号是多个散射光子叠加后的结果，具有统计意义（见附件一）。
瞬间光强不是固定值，在某一平均值下波动，但波动振幅与粒子粒径有关（见附件二）。
某一时间的光强与另一时间的光强相比，在极短时间内，可以认识是相同的，我们可以认为相关度为1,在稍长时间后，光强相似度下降，时间无穷长时，光强完全与之前的不同，认为相关度为0（此原理见附件三）。
根据光学理论可得出光强相关议程（见附件四）。
之前提到，正在做布朗运动的粒子速度，与粒径（粒子大小）相关（Stokes - Einstein方程）。
大颗粒运动缓慢，小粒子运动快速。
如果测量大颗粒，那么由于它们运动缓慢，散射光斑的强度也将缓慢波动。
类似地，如果测量小粒子，那么由于它们运动快速，散射光斑的密度也将快速波动。
附件五显示了大颗粒和小粒子的相关关系函数。
可以看到，相关关系函数衰减的速度与粒径相关，小粒子的衰减速度大大快于大颗粒的。
最后通过光强波动变化和光强相关函数计算出粒径及其分布（见附件六）。
动态光散射技术的使用教程
动态光散射技术的使用教程光散射是指光在介质中遇到小尺寸的颗粒、细菌或细胞等物质时，发生散射现象。
动态光散射技术则是利用这种散射现象来研究物质的形态结构、运动性质以及浓度等信息。
本文将向你介绍动态光散射技术的使用教程。
一、动态光散射技术原理动态光散射技术是基于光的干涉和散射现象进行测量的一种方法。
当被测样品中的颗粒或分子遇到光束时，它们会散射光线，形成全方向的光强分布。
这些散射光经过检测器的接收和处理，可以得到物质的一系列信息。
二、动态光散射技术应用领域动态光散射技术广泛应用于生物医药、材料科学、环境监测等领域。
在生物医药领域，它可以用于细胞形态学研究、蛋白质结构分析、药物释放动力学等方面。
在材料科学领域，它可以帮助研究纳米颗粒的尺寸分布、聚合物的形态结构等。
在环境监测领域，它可以用来检测水中的微粒浓度、大气污染物等。
三、动态光散射技术仪器和操作步骤1. 光源：选择合适的光源是动态光散射实验的第一步。
常见的光源有激光、LED等，选择光源时要考虑波长和功率等参数。
2. 散射角度：确定合适的散射角度是保证实验准确性的关键。
散射角度过大或过小都会影响实验结果，需根据样品和需求进行调整。
3. 检测器：选择合适的检测器，能够接收到散射光的全部信息，并有良好的灵敏度和动态范围。
常用的检测器有光电二极管、光电倍增管等。
4. 数据处理：动态光散射数据处理是实验的核心部分。
通过散射光的强度变化，可以获得颗粒或分子的尺寸、形状、浓度等信息。
常用的数据处理方法包括光亮度自相关函数分析、多角度散射法等。
五、案例分析：动态光散射在生物医药领域的应用动态光散射技术在生物医药领域的应用非常广泛。
以细胞形态学研究为例，通过测量细胞的散射信号，可以分析细胞的形状、大小、聚集状态等。
这对于癌细胞的早期诊断和治疗具有重要意义。
此外，动态光散射还可以应用于蛋白质结构分析。
利用动态光散射技术，可以测量蛋白质溶液中的散射光强度，从而分析蛋白质的聚集情况、分子量等。
动态光散射
动态光散射动态光散射 Dyn amic Light Scatteri ng （DLS）,也称光子相关光谱 Photo n Correlation Spectroscopy （PCS），准弹性光散射quasi-elastic scatteri ng ，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、大分子的分子量等的能力。
（一）动态光散射的基本原理1. 粒子的布朗运动Brownian motion导致光强的波动微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度，粒子越小，媒体粘度越小，布朗运动越快。
2. 光信号与粒径的关系光通过胶体时，粒子会将光散射，在一定角度下可以检测到光信号，所检测到的信号是多个散射光子叠加后的结果，具有统计意义（见附件一）。
瞬间光强不是固定值，在某一平均值下波动，但波动振幅与粒子粒径有关（见附件二）。
某一时间的光强与另一时间的光强相比，在极短时间内，可以认识是相同的，我们可以认为相关度为1,在稍长时间后，光强相似度下降，时间无穷长时，光强完全与之前的不同，认为相关度为0 （此原理见附件三）。
根据光学理论可得出光强相关议程（见附件四）。
之前提到，正在做布朗运动的粒子速度，与粒径（粒子大小）相关（Stokes - Einstein方程）。
大颗粒运动缓慢，小粒子运动快速。
如果测量大颗粒，那么由于它们运动缓慢，散射光斑的强度也将缓慢波动。
类似地，如果测量小粒子，那么由于它们运动快速，散射光斑的密度也将快速波动。
附件五显示了大颗粒和小粒子的相关关系函数。
可以看到，相关关系函数衰减的速度与粒径相关，小粒子的衰减速度大大快于大颗粒的。
最后通过光强波动变化和光强相关函数计算出粒径及其分布（见附件六）。
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动态光散射仪测定粒径的操作步骤
Brookhaven BI-200SM laser light scattering spectrometer
该测试可以获得以下实验参数：流体力学粒径
需要准备的样品：一份浓度适宜的样品溶液
1. 制样
注意：制样是实验成功的关键；无论是测试瓶、溶剂还是样品溶液都需要进行严格的除尘处理（通常采用注射器滤膜反复过滤），否则会引入较大的误差。
2. 打开光散射仪
打开光源、检测器、恒温循环水的电源，在样品池内放入待测样品。
3. 打开软件：BIC Dynamic Light Scattering Software
4. 调出测量窗口
（1）将检测器调至“C档”
（2）依次调出以下测定窗口
A、在Correlation Functions下拉菜单中调出Correlator Control Window
B、在Graphs下拉菜单中调出Correlation Function Window
C、在Graphs下拉菜单中调出Count Rate History Window
D、在ISDA下拉菜单中调出NNLS Window
E、在ISDA下拉菜单中调出Contin Window
（3）在Windows下拉菜单中点击Smart Tile，优化窗口布局
（4）您将得到如下界面
5. 设置参数
在左上角窗口点击Dur调出测量时间参数窗口，依据当前的实际情况设置测量时间（如下图），点击“OK”
在左上角窗口点击调出测量基线参数窗口，选择Auto选项（如下图），点击“OK”
在左上角窗口点击Params调出样品参数窗口，按照下图中的方框提示填写相应的值，点击“OK”
注1、如溶剂为非水相体系，请在溶剂选项的下拉框中选择对应的体系（如下图）
注2、如溶剂体系为软件提供的选项之外的情况，请在溶剂选项的下拉框中选择Unspecified，并手动输入相应的粘度和折光指数（如下图）
在左上角窗口点击Display调出显示选项窗口，按照下图点勾，点击“OK”
在左下角CF窗口点击Scale，在弹出的窗口中按照下图勾选Show Fit，然后在下面点选NNLS或Contin，点击“OK”
6. 检测器设置：孔径选择100或200，波长根据激光源选择。
注、孔径选择使检测光强在50KCPS~500KCPS左右。
如选择100，检测光强仍过强，考虑通过中密度滤光轮衰减入射光功率或者对样品进行稀释。
7. 测定
（1）点击主界面左上方的绿色圆形图标开始测试
（2）测试结束（如下图）
（3）NNLS/Contin结果分析
点击Layout弹出窗口，根据需要选择图像表现形式（如下图）
点击Summary弹出窗口，点Copy For Spreadsheet数据复制（可在EXCEL，TXT文件中处理），点Copy To Clipboard进行图像复制（如下图）
8. 后续
（1）点击“Clear”可以清除当前的实验数据，开始另一样品的测试
（2）主界面上方菜单“File”✍“Database”✍可以中调出已测定的样品数据
9. 关机
（2）将检测器调至“C档”，关闭光源、检测器及循环水电源，取出样品；关闭软件，上传数据。