一文帶你了解動(dòng)態(tài)光散射的原理
光散射儀是研究高分子和膠體的有力工具,包括動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩個(gè)部分。靜態(tài)光散射中,得到高聚物的重均分子量、回轉(zhuǎn)半徑等;動(dòng)態(tài)光散射中,求得擴(kuò)散系數(shù)和流體力學(xué)半徑等;將靜態(tài)與動(dòng)態(tài)有機(jī)的結(jié)合,得到高分子的聚集與分散、吸附與解析以及高分子鏈的伸展與蜷縮等形態(tài)特征。
粒子的布朗運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致光強(qiáng)的波動(dòng),微小粒子懸浮在液體中會(huì)無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng),布朗運(yùn)動(dòng)的速度依賴于粒子的大小和介質(zhì)粘度,粒子越小,介質(zhì)粘度越小,布朗運(yùn)動(dòng)越快。
動(dòng)態(tài)光散射又稱為準(zhǔn)彈性光散射,主要原理為:聚合物高分子在溶液中進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng),入射光通過(guò)高分子鏈時(shí)發(fā)生散射,散射光產(chǎn)生多普勒位移,通過(guò)測(cè)定散射光頻率與入射光頻率之差,得到高分子布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的平移擴(kuò)散系數(shù)和旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散系數(shù),擴(kuò)散系數(shù)有濃度依賴和分子量依賴性,從而獲得分子尺寸。
采用動(dòng)態(tài)光散射方法,可以研究不同濃度、不同礦化度聚合物溶液中水動(dòng)力學(xué)半徑的變化規(guī)律。將高分子線團(tuán)看作一個(gè)直徑為Dh的等效圓球,即假設(shè)高分子鏈團(tuán)為微球模型。微球主體是一個(gè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立但相對(duì)松散的線團(tuán),這個(gè)線團(tuán)在布朗運(yùn)動(dòng)中還會(huì)帶走一部分溶劑,微球中含有n個(gè)高分子鏈相互纏結(jié)在一起,密度比較大,周圍是溶劑化雙電子層,這個(gè)線團(tuán)及周圍水化雙電層的尺寸即為高分子水動(dòng)力學(xué)尺寸。
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