[發明專利]一種納米顆粒溶液濃度測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201210142861.4
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102636422A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 楊暉;楊海馬;孔平;鄭剛
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及一種納米顆粒溶液濃度測量裝置，尤其涉及一種動態散射光波動原理測量納米顆粒溶液濃度的裝置；同時，本發明還涉及一種動態散射光波動原理測量納米顆粒溶液濃度的裝置的方法。

背景技術

動態光散射（Dynamic?Light?Scattering,DLS）技術是探測質點運動性質的重要手段，其主要應用是能快速準確地測定溶液中大分子或顆粒的平移擴散系數，從而得知其大小或流體力學半徑。目前DLS技術已經被廣泛應用于醫藥、航天、環境、化工等領域的納米顆粒粒度測量，并成為稀溶液內納米顆粒表征的標準手段。但是由于設計原理的限制，目前的DLS法只能用于納米顆粒直徑的測量，無法用于顆粒溶液濃度的測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種納米顆粒溶液濃度測量裝置，可測量直徑在10nm-1000nm，體積百分比濃度在0.001%-1%之間的納米顆粒溶液濃度。

此外，本發明還提供一種納米顆粒溶液濃度測量方法，可測量直徑在10nm-1000nm，體積百分比濃度在0.001%-1%之間的納米顆粒溶液濃度。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種納米顆粒溶液濃度測量裝置，包括激光器、中間有小孔的反射鏡、透鏡、孔徑光闌、樣品池、光電檢測器，激光器發射出的激光通過中間有小孔的反射鏡，再經過由2個聚集透鏡和孔徑光闌組成的空間濾波裝置，由透鏡聚焦在樣品池內的顆粒溶液上，被激光束照射的樣品顆粒溶液產生的散射光再由入射聚焦透鏡收集后，通過空間濾波裝置，以及反射鏡的反射，最后由透鏡聚焦在光電倍增管上，由光電倍增管將光信號轉換成電信號，由數字相關器和微機進行分析運算。

優選地，所述空間濾波裝置除用于濾除雜散光外，還用于限定散射體的體積，使得散射體內的顆粒數小于100個，用以引起自相關函數波動。

一種納米顆粒溶液濃度測量方法，包括納米顆粒溶液濃度測量裝置，其特征在于，方法包括如下步驟：

1)用激光器作為光源，通過中間有小孔的反射鏡，由透鏡聚焦到盛有顆粒的樣品池內；

2)用光電倍增管作為光探測器以180度的散射角連續測量散射光信號；

3)光電探測器將測得的光信號轉換成TTL脈沖電壓信號，該脈沖信號的頻率變化反映散射光的光強波動；數字相關器根據脈沖信號計算出自相關函數；

4)調節孔徑光闌的小孔直徑，得到光滑平穩的散射光強自相關函數曲線，此時的自相關函數表達式為：

g¹(τ)＝1+exp(-2Dq²τ)??（1）

式中，為顆粒布朗運動強度的平移擴散系數，其中k_B為Boltzman常數；

T為絕對溫度；η為溶液粘度；d為顆粒直徑；q為散射矢量。

5）減小孔徑光闌的小孔直徑，從而減小散射體的體積，當散射體內的平均顆粒數小于100時，原本光滑的散射光強自相關函數出現波動，這時的自相關函數表達式為：