动态光散射测量粒子尺寸

        本应用描述了使用ID100单光子探测器测量由小粒子散射的光。通过分析散射光强度的波动，可以对颗粒尺寸进行评价。ID Quantique提供基于硅雪崩光电二极管的紧凑且经济的高性能单光子计数探测器，具有优异的定时分辨率和短的死区时间，特别适用于动态光散射应用。动态光散射（DLS），也称为光子相关光谱（PCS）或准弹性光散射（QELS），是一种常用于确定溶液中小颗粒大小的技术。

        将单色光束照射到含有粒子的溶液上会导致光散射。当粒子尺寸远小于入射波长时，这主要是瑞利散射（粒子尺寸远小于入射光波长，小于波长的十分之一）。这种散射强度随时间波动。时间依赖性波动的发生是因为粒子经历了布朗运动，它们之间的距离不断变化。根据散射强度波动的时间依赖性，以及了解介质的温度和粘度，可以计算出流体动力学直径可由其得出的粒子扩散系数。

        流体动力直径是对于球体而言，该球体具有与被测颗粒相同的平移扩散系数。如果将激光束施加到含有粒子的溶液中，则可以使用ID100单光子探测器随时测量散射光强度，并且可以评估粒子的大小。

动态光散射及其优点：

DLS是一种非侵入性技术，在亚微米区域测量分子和粒子的大小具有良好的效果。

这种方法有几个优点：

测量波长为1nm至1/10的粒子大小。

通常精度为±1%

实验时间短（1-2分钟）

可靠和可重复的分析

直接样品制备

低样本量（低至2 ul）

适度的开发成本

对于下面提到的测量，使用ID100-MMF50探测器计算散射光强度。

实验装置

图1-动态光散射实验装置

自相关测量

        实验装置如图2所示。使用632nm氦氖激光器进行测量。光束通过准直透镜，使光线聚焦到溶液中。然后用ID100-MMF50单光子探测器检测散射光。

        ID100-MMF50的输出信号被发送到相关器，该相关器作为时间函数计算检测到的单个光子的数量。然后根据检测到的光子统计数据计算自相关函数。图2显示了归一化强度相关函数（ICF）随时间的波动。对于脉冲后概率为零的探测器，随着滞后时间的增加，归一化ICF曲线应该从1变为零。图2中在短滞后时间观察到的与1的偏差是由于ID100-MMF50的后脉冲率，通常为0.5%。

图2-自相关测量中强度相关函数（ICF）与时间的相关性

互相关测量

        交叉相关测量使用2个单光子探测器（ID100-mmf50）进行，如图3所示。这种测量包括用632nm的激光束照射样品，并测量固定角度下散射光的重合度。通过对检测到的信号进行互相关，可以消除探测器的后脉冲率产生的伪影。

        LS仪器的特定互相关设置（图3）还能够抑制多次散射的光子，这些光子会严重干扰浑浊样品的测量。

图3-LS仪器互相关测量装置

        图4显示了自相关和互相关测量之间归一化强度相关函数的比较。由于消除了后脉冲的影响，互相关曲线在短滞后时间内具有平坦的特性。对于较长的滞后时间，这两条曲线是相似的。

图4-互相关和自相关测量之间的比较