激光纳米粒度分析仪的动态光散射原理与技术应用

品牌资讯速递

一、动态光散射的基本原理

激光纳米粒度分析仪是一种基于动态光散射（Dynamic Light Scattering，简称DLS）原理的纳米颗粒粒度表征仪器。DLS技术，有时也称为准弹性光散射法（QELS）或光子相关光谱法（PCS），是一种成熟的非侵入式测量技术，可测量亚微米至纳米范围内的颗粒与分子的粒度及粒度分布。

DLS的基本原理建立在颗粒的布朗运动之上。悬浮在液体中的纳米颗粒由于受到周围液体分子的热运动撞击，会进行不规则的布朗运动。在相同环境条件下，颗粒尺寸越小，布朗运动越剧烈，对应的扩散速度越快；颗粒尺寸越大，布朗运动越缓慢。

当一束激光照射到这些做布朗运动的颗粒时，颗粒会对激光产生散射。由于颗粒在不断运动，散射光的光强会随时间产生涨落波动。DLS技术不再关注于光散射的静态光强值，而是关注光强随时间的波动行为。仪器在一定角度（通常为90°角）检测分散溶剂中悬浮颗粒的总体散射光信息。

通过检测散射光强的波动，仪器利用数字相关器进行自相关运算，得到自相关函数曲线。从自相关函数的衰减时间常量τ，可以计算出颗粒的扩散系数D。最后，依据斯托克斯-爱因斯坦方程，即可计算出颗粒的流体力学直径。

激光纳米粒度分析仪的粒径检测范围通常覆盖0.3nm至10μm。部分型号的测量范围可达1nm至5000nm甚至更宽。

二、光子相关光谱技术与信号处理

动态光散射技术的实现依赖于光子相关光谱（Photon Correlation Spectroscopy）技术。其信号处理流程如下：

激光器发出的相干光照射到样品池中的纳米颗粒悬浮液后，颗粒产生的散射光信号被光电倍增管（PMT）或雪崩光电二极管（APD）接收。光电探测器将光信号转换为电脉冲信号。随后，数字相关器对这些脉冲信号进行自相关或互相关运算，获得相关谱。相关谱反映了散射光强随时间变化的关联程度，其中包含了颗粒扩散行为的全部信息。最后，相关谱被送入计算机，通过专用的粒度分析软件进行反演计算，得出颗粒的粒度分布。

在这一过程中，数字相关器的性能直接决定了仪器的测量精度和分辨率。高性能的相关器需要具备大动态范围、高速运算能力和低噪声特性。此外，光子计数系统的灵敏度也至关重要——对于小至亚纳米级别的颗粒或极低浓度的样品，散射光信号极为微弱，需要高灵敏度的探测器和足够长的积分时间才能获得有效的相关函数。

三、算法与数据处理

DLS数据的反演计算是决定测量结果准确性的关键环节。不同的算法适用于不同类型的样品体系。

高斯单峰算法（Gaussian Single Peak）假设样品中的颗粒呈单一的对数正态分布，适用于单分散或窄分布样品。该算法计算效率较高，结果稳定，但对于多组分或宽分布样品的描述能力有限。

多峰算法（Multi-peak Algorithm）则无需预设颗粒的分布形态，能够解析出多个独立的粒径组分。这对于多组分、粒径分布不均匀的液态分散体系的分析具有独特优势。例如，在同时含有大颗粒和小颗粒的复杂样品中，多峰算法可以有效区分不同粒径群体各自的分布特征。

累积量分析（Cumulants Analysis）是另一种常用的数据处理方法，通过拟合相关函数的对数得到平均粒径（Z-average）和多分散指数（PDI）。PDI是评估样品分散均匀性的重要指标——PDI值越小，表明样品的粒径分布越窄。

谢凸怔

感谢发布，这份供求信息含金量很高。

梁丘书仪

感谢发帖！供应信息很有吸引力。

菠稠

实用帖，供求信息板块越来越好了。

富子薇

很专业，果断留档

宣芳洲

感谢分享！信息汇总很有帮助。

秘跟手

感谢分享！供需匹配，事半功倍。

叛磁讶

专业实用，先收着以后用

方夏璇

多谢，一些注意事项很贴心。

宿阳兰

多谢，长期合作需求正是我想要的。