派生カウントレート – それは何ですか？

著者 Ulf Nobbmann, Thursday, 11th June 2015

動的光散乱（DLS）では、通常、強度変動のレベルに最も関心を持ちますが、分析を行う前に良いシグナルを見る必要があります。シグナル強度は散乱強度であり、これは1秒あたりの光子数で測定されますが、Zetasizerでは通常、キロカウント毎秒（kcps）として測定されます。検出器に1秒あたり到達する実際の平均光子数は、平均カウントレート、実際のカウントレート、または単に散乱強度と呼ばれます。

平均カウントレートとは？

Zetasizerの検出器が100秒間で1,000,000個の光子を集めた場合、その測定における平均カウントレートは1,000,000光子 / 100秒 = 10,000光子 / 秒 = 10 kcpsです。この数値は、その特定のサンプル、特定の機器、特定の光学設定の下での測定中の平均散乱強度を示しています。実際のサンプルでは、平均カウントレートは通常はるかに高く、一般的には200 – 500 kcpsです。Zetasizerは非常に広い動的範囲を持っており、非常に低濃度のサンプルから非常に高濃度のサンプルまでの散乱を検出することができます。システム内で使用されるトリックの一つは、アッテネータによって一部の信号が遮られることで、感度の高い検出器に過剰な光がある場合でも、アッテネータを使用してその一部を測定することができるということです。

派生カウントレートとは？

もし測定中にアッテネータが使用され、光の0.3%のみが通過する場合、測定された平均カウントレートは、アッテネータが無ければ得られるであろう信号のわずか0.3%になります。Zetasizerでは、さまざまなアッテネータを使用でき、自動モードでは、最適な200-500kcps範囲内での平均カウントレートを達成するために、システムが減衰レベルを選択します。Zetasizer microVやAPSでは、レーザー強度も独立して調整できるため、さらに微調整が可能です。異なる減衰レベルで測定された2つの異なるサンプルのシグナル強度をどのように比較できますか？その場合、理論的なカウントレートを使用することができます。これは、レーザー出力100%で減衰なしの場合に得られるものであり、これを派生カウントレート（DCR）と呼び、異なるサンプルからのシグナル強度を比較するのに役立ちます。高い派生カウントレートは通常、より高い濃度、大きな粒子、またはその両方を示します。右の表には異なるアッテネータ位置とそれぞれの減衰レベルまたは透過レベルがリストされています。また、古いFAQ-派生カウントレートとは何かがあります。ソフトウェアで派生カウントレートを表示するには、「カスタムパラメータを表示する方法」で言及されているFAQをご確認ください。

例1: サンプルが200 kcpsの平均カウントレートを持ち、Zetasizerが0.3%の減衰のアッテネータを使用した場合、派生カウントレートは100 kcps / 0.3% = 100 kcps / 0.003 = 33,333 kcpsになります。

例2: サンプルが150 kcpsの平均カウントレートを持ち、Zetasizer microVが0.1%の減衰とレーザー出力10%を使用した場合、派生カウントレートは150 kcps / 0.1% / 10% = 150 kcps / 0.001 / 0.1 = 1,500,000 kcpsになります。

これがSLSにどのように関連しているのか？

原理的には、理想的なサンプルでは、派生カウントレートを使用して、静的光散乱（SLS）を行うことができ、サンプル濃度の関数としての散乱が分子量と二次ビリアル係数（A2またはB22）に導かれます。ただし、実際の実験状況では、静的光散乱は通常、減衰係数の不確実性を避けるためにすべての減衰パラメータを固定して行われます。さらに、SLSではしばしばサンプル中の最小の散乱体を追求するため、多くの短時間のサブラン（約20ミリ秒）、次いで外れ値を除いた後の平均を取るのが一般的です。これは、DLSで使用されるより長い相関期間（約10秒、ここではすべてが貢献する）とは異なります。