納米激光粒度儀：基于動(dòng)態(tài)光散射與光子相關(guān)光譜的粒徑測量技術(shù)

納米激光粒度儀的工作原理主要基于動(dòng)態(tài)光散射（Dynamic Light Scattering,DLS）原理和光子相關(guān)光譜（Photon Correlation Spectroscopy,PCS）技術(shù)。以下是對其工作原理的詳細(xì)解釋：

動(dòng)態(tài)光散射原理

當(dāng)激光束照射到液體中的顆粒時(shí)，顆粒會(huì)散射光線。由于顆粒在液體中不停地做布朗運(yùn)動(dòng)，散射光也會(huì)隨時(shí)間發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。這種動(dòng)態(tài)變化與顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)速度密切相關(guān)。

布朗運(yùn)動(dòng)與顆粒大小的關(guān)系

布朗運(yùn)動(dòng)是微小顆粒在液體中由于受到液體分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的撞擊而發(fā)生的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。顆粒越小，受到的撞擊越不均衡，布朗運(yùn)動(dòng)速度越快；顆粒越大，受到的撞擊相對均衡，布朗運(yùn)動(dòng)速度越慢。

光子相關(guān)光譜技術(shù)

光子相關(guān)光譜技術(shù)是一種用于分析動(dòng)態(tài)散射光譜的統(tǒng)計(jì)方法。它通過對散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)速度信息。

Stokes-Einstein方程

Stokes-Einstein方程是描述顆粒在液體中布朗運(yùn)動(dòng)速度與顆粒大小、液體粘度等參數(shù)之間關(guān)系的方程。通過該方程，可以根據(jù)測得的布朗運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算出顆粒的大小。

工作流程

1.激光照射：納米粒度儀發(fā)射激光束照射到待測液體中的顆粒上。

2.散射光收集：在某一固定角度收集散射光（本儀器采用90度）。

3.動(dòng)態(tài)散射光譜分析：對收集到的散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化進(jìn)行分析，得到動(dòng)態(tài)散射光譜。

4.光子相關(guān)光譜運(yùn)算：采用光子相關(guān)光譜法對動(dòng)態(tài)散射光譜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及相關(guān)運(yùn)算分析，得到顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)速度信息。

5.顆粒大小計(jì)算：根據(jù)Stokes-Einstein方程和測得的布朗運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算出顆粒的大小。

應(yīng)用

納米激光粒度儀廣泛應(yīng)用于化學(xué)、材料科學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，用于測量納米顆粒和微米顆粒的粒徑分布、顆粒濃度等參數(shù)。它在研究顆粒材料的性質(zhì)、制備工藝優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面具有重要的作用。

綜上所述，納米激光粒度儀通過動(dòng)態(tài)光散射原理和光子相關(guān)光譜技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、快速地測量液體中顆粒的大小和分布，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供了有力的支持。

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