静(动)态光散射仪的工作原理

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1、静态光散射功能  对于悬浮于液体中的颗粒，利用Mie散射形成光强与角度的函数关系，从而得到颗粒粒度大小与形状的信息。  对于高分子溶液，光强与角度、浓度形成的依赖关系（即浓度依赖性与角度依赖性），利用Zimm图（或其他类似的方法）可以得到以下参数：1)绝对重均分子量(Mw)2)第二维里系数(A2)3)均方根回旋半径(Rg)4)Zimm,Berry和Debye曲线2.静态光散射应用领域1)石油化工：包括PS、PMMA等等多种聚合物的研究与表征2)生命科学：如各种人造组织（合成高聚物）的研究与改性3)生物医学：蛋白质、多肽，及多糖等的研究和表征4)环境化学：絮凝方面的研究产品：zeta电位、便携

2、式示波表、碳硅分析仪、电子温湿度计、污水处理设备、FLUKE钳表、微机继电保护测试仪、浊度仪、无转子硫化仪、微量水分测定仪、经济型数控机床等。动态光散射仪的工作原理动态光散射技术（dynamiclightscattering,DLS）是指通过测量样品散射光强度起伏的变化来得出样品颗粒大小信息的一种技术。之所以称为“动态”是因为样品中的分子不停地做布朗运动，正是这种运动使散射光产生多普勒频移。动态光散射技术的工作原理可以简述为以下几个步骤：首先根据散射光的变化，即多普勒频移测得溶液中分子的扩散系数D，再由D=KT/6πηr可求出分子的流体动力学半径r，(式中K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，η为

3、溶液的粘滞系数),根据已有的分子半径-分子量模型，就可以算出分子量的大小。光在传播时若碰到颗粒，一部分光会被吸收，一部分会被散射掉。如果分子静止不动，散射光发生弹性散射时，能量频率均不变。但由于分子不停地在做杂乱无章的布朗运动，所以，当产生散射光的分子朝向监测器运动时，相当于把散射的光子往监测器送了一段距离，使光子较分子静止时产生的散射光要早到达监测器，也就是在监测器看来散射光的频率增高了；如果产生散射的分子逆向监测器运动，相当于把散射光子往远离监测器的方向拉了一把，结果使散射光的频率降低。日常生活中，但我们听到救护车由远而近时，声音的频率越来越高，也是同样的道理。实际上我们可以根据声音频率

4、变化的快慢来判断救护车运动的速度。光散射技术就是根据这种微小的频率变化来测量溶液中分子的扩散速度。由D=KT/6πηr可知，当扩散速度一定时，由于实验时溶剂一定，温度是确定的，所以扩散的快慢只与流体动力学半径有关。蛋白质多方面的性质都直接和它的大小相关。因此，光散射广泛应用与蛋白质及其它大分子的理化性质研究。动态光散射技术的优点：1．样品制备简单，不需特殊处理，测量过程不干扰样品本身的性质，所以能够反映出溶液中样品分子的真实状态；2．测量过程迅速，而且样品可以回收利用；3．检测灵敏度高，10kD蛋白质，浓度只需0.1mg/mL,样品体积只需20-50µL即可；4．能够实时监测样品的动态变化。

5、二、动态光散射技术的应用溶液中的颗粒物质（如生物大分子、高分子聚合物、胶束等），其颗粒大小的变化往往可以反应出某些性质方面的变化。由于光散射实际上是首先通过测量大分子物质的扩散系数，进而推导出其它参数。所以，光散射不仅可以用来进行静态测量，还可以检测一些动态过程的变化。下面以大家熟悉的生物学中的几个具体实例来介绍动态光散射技术的应用。1.测定蛋白质分子的均一性蛋白质样品的均一性是生长晶体的前提条件，在无法直接观察蛋白质在溶液中状态的情况下，生长晶体是一个需要经验和运气的过程。但是用光散射技术，只需要几分钟就可以确切地告诉你，这个样品是否有长出晶体的可能性。你还可以测定蛋白在不同溶液中的状态，

6、从而确定出哪种溶液最适合生长晶体。2.测定蛋白质分子的pH稳定性有些蛋白质分子在不同的pH值条件下，会有不同的构型，或者形成聚合态，或是变性。如胰岛素在pH2.0时是以单体存在，而在pH3.0时则以二聚体形式存在，当pH升至7.0时则以六聚体存在。因为这种变化表现为大小的变化，所以光散射技术可以用来测定蛋白质分子的pH稳定性。3.测定蛋白质分子的热稳定性对一些热不稳定的蛋白，温度改变会导致分子变性聚合，因此可以观察到分子半径明显增大。所以可以利用光散射技术来研究蛋白质分子的热稳定性。4.蛋白质变复性及折叠的研究蛋白质变性时往往是以聚合形式或较松散的状态存在，复性后，蛋白质折叠成天然状态，会发

7、生结构的变化，这一变化可以导致流体动力学半径的变化，所以光散射技术可以用来检测这一动态变化的过程。5.临界胶束浓度的测定一定浓度的表面活性剂分子加到溶液中会形成微胶束，但浓度不同会影响胶束的大小以及是否能够形成胶束。如果浓度增加到一定程度，胶束就会形成，胶束的大小和单分子大小会有明显区别，利用光散射就可以确定胶束形成的临界浓度。动态光散射技术还可用于一些动态过程的检测，譬如蛋白质复性的整个过程的监测。三、激光