FAQ : Taille de pic ou taille moyenne z – laquelle choisir en DLS ?

par Ulf Nobbmann, Thursday, 10th July 2014

Comparaison entre la moyenne Z et les pics en DLS (image créée par Ulf Nobbmann)

La taille du pic de distribution ou la taille moyenne générale est-elle meilleure ? En diffusion dynamique de la lumière (DLS), nous mesurons la fonction d’autocorrélation de l’intensité de la lumière diffusée. Nous ajustons ensuite cette fonction pour obtenir une taille. Il existe deux principaux résultats d’algorithmes d’ajustement qui peuvent dérouter les utilisateurs :

  • Taille cumulante (ou moyenne z) et polydispersité (ou indice de polydispersité PDI) avec une moyenne générale unique et une polydispersité moyenne générale. {Le paramètre « largeur PDI » en nanomètres est la racine carrée du PDI multipliée par la moyenne z.}
  • Taille de pic (ou taille de distribution) avec une taille moyenne et une largeur pour chaque pic de taille distinct de la distribution.

Quelles sont les principales différences entre ces deux algorithmes ?

La moyenne z est une taille déterminée selon une méthode ISO [ ISO13321:1996 ou son pendant plus récent ISO22412:2008 ]. Ici, nous ajustons uniquement la partie initiale de la fonction de corrélation à une décroissance exponentielle unique. (L’ajustement va aux points de la fonction de corrélation jusqu’à 10 % de l’interception).

Le taux de décroissance est directement lié à la taille moyenne générale ou taille moyenne z. Le terme d’ajustement d’ordre suivant est lié à la polydispersité d’une distribution de taille gaussienne si l’on suppose cela comme la distribution de particules sous-jacente.

Pour l’analyse de distribution, nous ajustons la fonction de corrélation à des temps plus longs. Plus de données brutes sont ajustées, généralement jusqu’à 1 % de l’interception.  L’ajustement implique des techniques de régularisation comme les moindres carrés non négatifs NNLS, ou CONTIN). Le résultat est une distribution de différentes contributions des classes de taille ou des intervalles de taille. Les pics de cette distribution peuvent être définis avec une moyenne statistique et un écart type de ce pic spécifique.

Pourquoi les deux résultats ne sont-ils pas les mêmes, tendance de la même manière ?

Pour un échantillon parfaitement monodisperse, les deux résultats devraient être les mêmes. C’est-à-dire que la moyenne z devrait être la même que la moyenne du (seul) pic de la distribution. Dans les applications réelles, même pour des échantillons monodisperses, cela n’est probablement pas le cas et il y aura de petites différences.

Pour les échantillons polydisperses, les deux ne peuvent pas être les mêmes. La moyenne z sera toujours un seul nombre, tandis que la distribution montrera deux pics ou plus. Et chaque pic a sa moyenne et sa largeur correspondantes.

Explications pour les trois scénarios potentiels :

  1. Moyenne z plus petite que la taille de pic : L’ajustement cumulant est uniquement pour la partie initiale de la fonction de corrélation, ce qui, en quelque sorte, surestime légèrement la décroissance initiale de la plus petite partie de la distribution. S’il y a un pic supplémentaire à petite taille dû à des additifs ou des composants de tampon (parfois appelé un « pic de solvant« ), cela pourrait être la cause d’une taille moyenne inférieure à la taille de pic attendue.
  2. Moyenne z identique à la taille de pic : Échantillon idéal, probablement monodisperse. Dans des situations très particulières, il pourrait s’agir d’un échantillon très polydisperse où l’un des pics correspondrait à la taille moyenne générale.
  3. Moyenne z plus grande que la taille de pic : La distribution montre une petite et une grande composante, la moyenne des deux se situe quelque part entre les deux. Dans des circonstances particulières, il peut en fait ne pas y avoir de pic plus petit ou plus grand lorsque le pic plus petit est inférieur au seuil d’affichage le plus bas (composants de tampon ou additifs) et lorsque le plus grand pic est plus grand que le seuil élevé (très grands agrégats ou poussière).

Comment interpréter le résultat ?

Heureusement, le rapport de qualité dans le logiciel Zetasizer DTS vérifie ces occurrences et indiquera la bonne interprétation du résultat rencontré. Dans les distributions, un autre choix dans l’interprétation concerne les distributions intensité-volume-nombre.

{{Il existe un autre cas où il y a une moyenne z mais aucun pic : Cela se produit généralement lorsque la moyenne z est si grande que les pics trouvés dans l’analyse de distribution ne tombent pas dans la plage d’affichage par défaut. Par exemple,  si la moyenne z est de 20µm et que l’analyse de distribution trouve un seul pic large dans la plage de 15-25µm, cela ne serait pas montré. À la place, seule une ligne plate apparaîtrait sur le graphique de distribution. La DLS n’est pas une technique idéale pour des particules aussi grosses, d’où la coupure raisonnable dans l’affichage.}}

Ressources supplémentaires

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