What is the maximum viscosity for DLS?

經過 Ulf Nobbmann, Tuesday, 26th September 2017

DLS測量的最大黏度是多少？

Diffusion-proportional-to-one-over-eta-rhMalvern Zetasizer可以通過動態光散射（DLS）來測定粒徑。在這項技術中，通過分析強度波動來找出導致波動的相應擴散係數。粒子的平移擴散係數Dt與其大小和分散介質的黏度（或更準確地說是流體動力半徑rH和黏度η）呈反比關係。

這種關係可用來預測技術的一般可檢測性限制，也由此我們探索最大黏度（或最大尺寸）應用邊界的概念。

擴散、尺寸和黏度

從DLS獲得的平移擴散係數通過斯托克斯-愛因斯坦方程式與粒徑相關：

Stokes-einstein-equation-6

其中，熱能由波茲曼常數kB乘以絕對溫度T（開爾文表示）除以6倍的π，再乘以黏度，乘以流體動力半徑RH給出。在有些情況下會看到係數為3，當尺寸以流體動力直徑而不是半徑表示。由於kB是常數，而我們感興趣的是目前的室溫測量，上述完整方程可以簡化為擴散係數與黏度和尺寸成反比的比例關係。

我們如何得到最大尺寸？

Zetasizer的規格中指出，在水中的粒子最大尺寸為10微米。借助擴散係數方程，我們可以將其轉換為任意黏度，並預測相應的最大尺寸。

DLS的最大約尺寸
      黏度 [cP]                最大尺寸 [nm]       
                    1.0                   10,000
                    2.5                     4,000
                  10.0                     1,000
                100.0                        100
               1,000.0                          10

最大黏度是多少？

要解決的問題與最大尺寸非常相似。我們可以簡單查看在規格極限下（即大尺寸極限）的最慢擴散係數是多少，然後從那裡進行轉換。

DLS的最大黏度約值
       尺寸                        最大黏度 [cP]         
       10 μm                                     1 cP
         1 μm                                   10 cP
     100 nm                                 100 cP
       50 nm                                 200 cP
       10 nm                              1,000 cP

注意到的讀者可能已經發現，我們只需要保持尺寸和黏度的乘積不變，因此確定不同尺寸或不同黏度的組合並不太困難。

DLS能測量黏度嗎？

要找出未知分散介質的黏度，我們可以使用DLS來測量。為了讓這種方法有效，我們需要一些已知尺寸的粒子。並且我們需要確定這些粒子不與分散介質相互作用。粒子不能在分散介質中聚集或以其他方式與它反應。如果我們確定尺寸保持不變，則我們可以在未知分散介質中進行已知粒子的DLS測量。然後將此與已知分散介質中的粒子數據進行比較。由於DLS測量的是擴散係數，我們現在可以反推出分散介質的正確黏度。不計算的話，您也可以通過編輯測量來找到“新”黏度。

例子：水中的100nm乳膠珠測量為z-ave = 104nm。在未知分散介質中放入少量100nm乳膠珠（將分散介質設為水）測量為z-ave = 78nm。未知黏度為：水的黏度*78/104。您可以通過編輯記錄將其z-ave修改為104nm來確認這一點。

希望以上能消除一些關於動態光散射極限的困惑。

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