揭秘纳米粒度仪：动态光散射技术如何精准测量颗粒大小？

摘要：纳米粒度仪的工作原理主要基于动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）原理和光子相关光谱（Photon Correlation Spectroscopy, PCS）技术。以下是对其工作原理的详细解释：

纳米粒度仪的工作原理主要基于动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）原理和光子相关光谱（Photon Correlation Spectroscopy, PCS）技术。以下是对其工作原理的详细解释：

动态光散射原理

当激光束照射到液体中的颗粒时，颗粒会散射光线。由于颗粒在液体中不停地做布朗运动，散射光也会随时间发生动态变化。这种动态变化与颗粒的布朗运动速度密切相关。

布朗运动与颗粒大小的关系

布朗运动是微小颗粒在液体中由于受到液体分子无规则热运动的撞击而发生的无规则运动。颗粒越小，受到的撞击越不均衡，布朗运动速度越快；颗粒越大，受到的撞击相对均衡，布朗运动速度越慢。

光子相关光谱技术

光子相关光谱技术是一种用于分析动态散射光谱的统计方法。它通过对散射光强度随时间的变化进行相关运算，得到颗粒的布朗运动速度信息。

Stokes-Einstein方程

Stokes-Einstein方程是描述颗粒在液体中布朗运动速度与颗粒大小、液体粘度等参数之间关系的方程。通过该方程，可以根据测得的布朗运动速度计算出颗粒的大小。

工作流程

1.激光照射：纳米粒度仪发射激光束照射到待测液体中的颗粒上。

2.散射光收集：在某一固定角度收集散射光（本仪器采用90度）。

3.动态散射光谱分析：对收集到的散射光强度随时间的变化进行分析，得到动态散射光谱。

4.光子相关光谱运算：采用光子相关光谱法对动态散射光谱进行统计及相关运算分析，得到颗粒的布朗运动速度信息。

5.颗粒大小计算：根据Stokes-Einstein方程和测得的布朗运动速度计算出颗粒的大小。

应用

纳米粒度仪广泛应用于化学、材料科学、生物学、医学等领域，用于测量纳米颗粒和微米颗粒的粒径分布、颗粒浓度等参数。它在研究颗粒材料的性质、制备工艺优化、产品质量控制等方面具有重要的作用。
综上所述，纳米粒度仪通过动态光散射原理和光子相关光谱技术，能够准确、快速地测量液体中颗粒的大小和分布，为科研和工业生产提供了有力的支持。