相關性截距——這是什麼,意味著什麼?

比較數據

我最近看到一場關於導出Zetasizer數據以進行進一步分析的討論。Zetasizer Nano 和 Zetasizer Pro/Ultra 軟件包包括一系列分析工具。我在想缺少了什麼?

當我們比較數據時,人們往往會誘惑地簡化數據以便於此過程。這引發了對導出數據的問題。用戶想要對其動態光散射(DLS)測量的自相關函數(ACF)數據進行歸一化。

我們從理論上知道,ACF應該從接近1開始並以零結束。所以將數據縮放到1似乎是合理的,對嗎?一些DLS儀器會自動執行此操作。但是,這樣做的話,我們可能會錯過數據質量拼圖中的一個重要部分。

截距告訴我們什麼?

例如,下面是兩組標準化後的聚苯乙烯乳膠樣品相關數據。它們顯示了“良好”的相關函數,但我們可以看到衰減上有差異。報告的流體力學尺寸值不同。它們一定是不同的尺寸,對嗎?

兩個聚苯乙烯乳膠樣品的標準化相關函數。紅色數據顯示衰減稍快。

事實上,通過重新縮放數據我們錯過了一個關鍵點——相關性截距。這是自相關函數在短延遲時間的穩定值。理論上,相關性截距應為1,但實際上有一些噪聲效應影響了這個值。部分來自儀器(激光和探測光學),但也可能來自樣品。

如果我們查看兩個乳膠樣品的原始數據,可以看到它們的數據集有顯著差異。其中一個的截距遠低於另一個。

同樣兩個聚苯乙烯乳膠樣品的原始相關函數。紅色數據截距較低。這是什麼造成的?

紅色數據的低截距是由“多次散射”引起的。這是指光被多個顆粒散射後才被檢測到。DLS 分析單理論適用於單次散射光,所以在這裡我們有一個不精確的測量。為了解決這個問題,可以減少樣品濃度。如果使用能夠回散射測量的Zetasizer,可以調整測量位置。在靠近池壁進行測量可以減少多次散射。我們將這種技術稱為非侵入性回散射

截距值受什麼影響?

來自樣品的其他光學噪聲例子包括:

  • 耀斑——來自比色皿的散射——通常是因為它髒了或刮傷了。
  • 熒光——樣品發出自己的光,這會被額外地檢測到,添加到散射光中。
  • 數量波動——激光束中的顆粒數量隨時間顯著變化。這意味著平均散射強度不穩定。

相關性截距幫助我們識別這些效應。來自耀斑、熒光或多次散射的額外光會導致截距降低。數量波動會導致截距提高,可能會大於1。

不同質量測量的相關函數示例。

還不確定您測量的質量是否良好?

解釋DLS數據是復雜的,不僅僅是要看截距。我們還可以解釋相關基線和衰減,以及計數率和其他測量設置。我們的軟件具有提供關於數據質量的建議的功能。在Zetasizer Nano軟件中,查找專家建議報告。如果您使用新Zetasizer Pro或Ultra,請查看數據質量指導窗口。

數據質量指導功能使用人工智能來識別測量問題。它查看相關函數,並根據數千個其他示例的學習對數據進行分類。

算法顯示每條記錄如何使用的標籤。還會提供如何解決任何測量問題的建議。如果看到多個問題,將提供對最顯著問題的建議。這提供了一個穩健且引導的工作流程來改善樣品和測量條件。

更多信息

要了解更多可能影響DLS測量的一些工件,請查看此網絡研討會:何時顆粒不是顆粒?

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