今天我們從動態光散射的原理來說明納米顆粒粒度測量的過程,眾所周知,納米顆粒粒度測量的方法有TEM,SEM,AFM,這樣的方法是可以直接觀察到顆粒的形貌和粒度的。動態光散射法DLS是常用于檢測納米顆粒粒度的方法,其基本原理是微小顆粒的布朗運動,也就是說很小的顆粒在周圍的分子的撞擊之下,這些納米顆粒就會發生無規則的,隨機的運動。納米顆粒和布朗運動的關系呈現為顆粒越大,布朗運動就會越慢,顆粒越小,布朗運動就會越快。根據這個布朗運動的原理,國內外也生產了很多相關儀器設備來檢測納米顆粒粒度,比如梓夢科技的動態光散射納米粒度及zeta電位儀。
其實動態光散射納米粒度及zeta電位儀的基本原理是基于愛因斯坦提出的方程式,也是說愛因斯坦對布朗運動進行研究以后提出的理論,根據這個理論,我們可以來進行測量納米顆粒粒度,測量它的衰減常數;對于比較大的顆粒,它的信號的衰減相對來說是比較緩慢的,小的顆粒信號的衰減是比較快的,根據它的平均粒徑,得到了顆粒的水力直徑。那么在這個測量中,布朗運動還和周圍介質的動力粘度有關系,動力粘度又和溫度相關的,所以動態光散射納米粒度及zeta電位儀必須要保持恒溫,因為它測量時間比較長,它必須保持恒溫來保證這個粘度在這測量期間不發生變化,不會影響布朗運動的快慢。
上面是一個傳統的動態光散射原理的示意圖,其基本原理是一束激光照在樣品池的里面,樣品池里有納米顆粒,然后二極管進行檢測,檢測以后送入一個相關器,相關器對信號進行處理,處理以后送入電腦得出顆粒粒度的結果。這樣的一個檢測過程是需要足夠多的數據支持的,所以它的測量結果由幾十秒到幾百秒,具體多少時長需要取決于顆粒粒度的大小,實際上對于光散射法DLS來說,當一束激光照在納米顆粒粒度上的時候,它的散射并不是在特定的角度上的,而是在整個空間里面發生的,所以它的信號在整個空間上是雜亂無章的,是無規則的。這就提示我們,我們可以用一個相機的傳感器來記錄空間的光的散射,傳統的光散射原理的操作方法是我們為了獲得大量的數據,需要很長的時間來進行測量;現在可以同時用很多的傳感器來進行測量,也就是用時間換取空間的概念,這樣我們就可以在一瞬間得到很多信號,這樣可以大幅度的縮減測量時間,可以快速的測量結果。