DLS in 30 分鐘 – 問答集

DLS 測量進行布朗運動的顆粒的隨機運動，當顆粒運動不是隨機時，該技術將不適用。因此，上限取決於樣品，通常由顆粒沉降的開始或數量波動定義。

所有顆粒都會沉降，其速率將取決於顆粒尺寸和顆粒與懸浮介質的相對密度。為了成功進行DLS測量，沉降速率應該比擴散速率慢得多，因為慢速擴散的結果是長的測量時間。

通過檢查相同樣品重複測量的計數率的穩定性可以確定沉降的存在。隨著連續測量而減少的計數率表明存在沉降，專家建議系統將向用戶提醒這一點。

當樣品含有大顆粒時，另一個需要考慮的因素是測量體積中的顆粒數量。測量體積是激光束與檢測光學的交集。

大顆粒散射的光強足以進行成功的測量。然而，測量體積中的顆粒數量可能非常少，以至於散射體積中瞬時顆粒數量會出現嚴重波動。該現象稱為數量波動，結果是散射強度的大波動掩蓋了由布朗運動引起的波動。

數量波動的存在表現為升高的基線和/或相關曲線中的增加，下面顯示了一些例子。對於像布朗運動這樣的隨機過程，相關曲線應始終衰減。


當波動很大時，截距會變化並且可能大於1，如右側相關函數所示。這可能會使結果不可靠。在這種情況下，建議通過過濾或離心或讓大顆粒自然沉降一段時間來去除大顆粒。

我們所測得的最大尺寸是10微米（9微米峰值模式），這是一種以13% w/v蔗糖制備的聚苯乙烯乳膠樣品，以匹配顆粒密度。

測量的截距值大於1通常意味著樣品中包含非常大的顆粒/聚集體/灰塵，這些正干擾測量。我們稱之為數量波動（請見上面的問題）。

當樣品表現出這種類型的相關函數時，則不適合DLS，並且必須去除大顆粒才能重新進行測量。

使用紅色激光測量藍色顏料存在挑戰。然而，使用NIBS儀器（即173°反向散射檢測角）時，如果樣品強烈吸收激光，則測量位置會自動移至比色皿壁。因此，理論上不用採取任何特別的預防措施。只需嘗試測量樣品，看看相關函數中的截距值。如果測得的截距小於0.1，則應將樣品稀釋並重新測量，以確認獲得的尺寸與樣品濃度無關 [ISO22412 (2017)].

以下鏈接是一份應用說明，詳述了使用Nano S NIBS儀器對濃縮藍色顏料的測量。

使用動態光散射監測顏料研磨過程

DLS的最小尺寸限制取決於許多因素，如儀器的光學配置、激光波長/功率、探測器靈敏度、樣品濃度和過剩散射級別。這最後一點是所使用的分散劑與分散劑中的分子/顆粒之間散射的差異。過剩散射的級別越高，越容易測量。

在Zetasizer上測量的最小尺寸是0.6納米（峰值模式），以下是一份技術說明，詳述了測量。

Zetasizer Nano S和ZS規格 DLS 最小尺寸限制

大多數大小測量技術使用等效球形直徑，因為球形的大小可以用一個單獨的數字描述，即直徑或半徑。所有顆粒大小分析技術測量顆粒的某些特性，並根據此測量參數將結果報告為等效球形直徑。因此，不同的測量技術對於同一樣品通常會給出不同的大小。

對於非球形顆粒，DLS將給出球體的直徑（或半徑），該球體具有與被測量顆粒相同的平均平移擴散係數。

檢測樣品中是否存在沉降的最簡單方法是進行多次重複測量（例如3到5次），並查看每次測量的平均計數率。如果存在沉降，則平均計數率將在每次測量樣品時減少。以下是一個包含沉降顆粒的樣品獲得的結果示例………..

如果平均計數率在重複測量之間減少，則每次測量時樣品將發生變化。重複測量的相關函數應完美重疊，例如這些…………

然而，如果存在沉降（或者樣品隨時間發生變化），則重複測量的相關函數將不會彼此重疊。例如………….

另請注意，相關函數的基線升高（即不平）。這是數量波動的證據，此係在DLS測量期間散射體積內顆粒數量的變化，如上所述進一步討論。