Qu’est-ce que la diffusion de lumière dynamique (DLS) ?

Diffusion de lumière dynamique, en mesurant la taille, on entend souvent parler de DLS à 90 degrés, NIBS à 173 degrés, et diffusion de lumière arrière DLS.

Le dispositif Zetasizer Lab (NANO S90) utilise la diffusion de lumière dynamique à 90 degrés, tandis que Zetasizer Pro (NANO ZS) est basé sur une configuration optique de 173 degrés pour une diffusion arrière non-invasive (NIBS).

« Peut-on obtenir les mêmes résultats avec les deux systèmes ? »

La réponse à cette question est que parfois les résultats sont cohérents, et parfois ils ne le sont pas.

En d’autres termes, cela dépend de l’échantillon testé et de la distribution observée. En principe, la distribution d’intensité peut varier, mais la distribution en volume ou en masse devrait être identique, à moins que certaines conditions spécifiques liées à la diffusion de Mie ne soient présentes.

C’est un concept difficile à saisir, je vais donc essayer de l’expliquer ici du mieux que je peux.

Tout d’abord, outre le plus grand angle de diffusion, le système de diffusion arrière non-invasive (NIBS : Non-Invasive Back Scatter) dispose d’une gamme de concentrations beaucoup plus large que le système à 90 degrés, ce qui signifie qu’il est possible de mesurer des échantillons plus concentrés et d’obtenir des résultats cohérents avec ceux du système à 90 degrés en utilisant le système NIBS.

En raison de sa nature, la diffusion de lumière dynamique (DLS) est une technique à basse résolution, ce qui limite sa capacité à séparer des particules de tailles différentes dans un mélange. La capacité à distinguer différents modes de taille dans un échantillon dépend de la taille relative des populations présentes, de l’intensité relative de la diffusion due aux différentes populations, de la polydispersité de la distribution de taille individuelle, de la qualité de la préparation de l’échantillon et de la qualité des données.

La mesure a été effectuée sur un mélange de standards de latex à des concentrations diluées à 90° et à 173° à l’aide d’un équipement capable de réaliser à la fois DLS90 et NIBS.

Expérience

Tous les standards de latex utilisés pour la mesure ont été obtenus de Duke Scientific situé à Palo Alto, Californie, et pouvaient être tracés jusqu’au NIST à Gaithersburg, Maryland. Ce sont des standards de 60nm et 220nm respectivement. Tous sont fournis à une concentration de 1% p/v.

Résultats

Le standard de latex de 60nm de Duke Scientific a été préparé en prenant 100μl d’échantillon et en le diluant jusqu’à 40ml avec du NaCl 10mM pour obtenir une concentration stock de 0,0025% p/v. La concentration du latex stock de 220nm était de 0,00025% p/v (10μl de l’échantillon dilué jusqu’à 40ml avec du NaCl 10mM). Ces deux suspensions stocks ont été mélangées à différents ratios comme indiqué dans le tableau 1, et mesurées à 173° et 90°.

La distribution de taille en intensité et en volume obtenue pour diverses mélanges de ratios volumétriques à deux angles de détection 90° (tracé en rouge) et 173° (tracé en bleu) a été excessivement tracée à des fins de comparaison. On observe que la distribution de taille en intensité obtenue pour certains mélanges de ratios volumétriques spécifiques est considérablement différente à chaque angle. C’est un résultat attendu car les particules plus grandes de 220nm diffusent plus de lumière à l’avant-lobe à 90° qu’à l’angle arrière à 173°.

Figure 1 : Distribution de taille en intensité et en volume pour un mélange volumétrique 1.1:1 (60:220nm standards de latex) mesuré à 90° (rouge) et à 173° (bleu).

Les graphiques pour des mélanges volumétriques plus variés peuvent être consultés dans la note d’application suivante.

Téléchargement des documents (en anglais)

• L’effet de l’angle sur la résolution des mélanges de taille de particules à l’aide de la diffusion de lumière dynamique

Conclusion

Bien que la diffusion de lumière dynamique soit une technique à basse résolution, les résultats présentés dans cette note d’application montrent qu’il est possible de surveiller les changements de concentration relative de chaque groupe de taille. Les mesures effectuées sur des standards de latex dilués à deux angles de détection différents montrent qu’une distribution de taille par intensité différente devrait être attendue pour des particules dont la diffusion dépend de l’angle. Cependant, en utilisant la théorie de Mie pour convertir les données d’intensité en volume, il est possible d’obtenir une distribution indépendante de l’angle au sein de la plage de concentration relative.

Lire plus d’informations

Différence entre NIBS (Non-Invasive BackScatter) et diffusion arrière

Reproductibilité de la diffusion arrière simple et de la diffusion de lumière dynamique à 90 degrés

Vidéo d’introduction de 30 minutes sur la diffusion de lumière dynamique