[发明专利]一种纳米颗粒溶液浓度测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米颗粒溶液浓度测量装置，尤其涉及一种动态散射光波动原理测量纳米颗粒溶液浓度的装置；同时，本发明还涉及一种动态散射光波动原理测量纳米颗粒溶液浓度的装置的方法。

背景技术

动态光散射（Dynamic Light Scattering,DLS）技术是探测质点运动性质的重要手段，其主要应用是能快速准确地测定溶液中大分子或颗粒的平移扩散系数，从而得知其大小或流体力学半径。目前DLS技术已经被广泛应用于医药、航天、环境、化工等领域的纳米颗粒粒度测量，并成为稀溶液内纳米颗粒表征的标准手段。但是由于设计原理的限制，目前的DLS法只能用于纳米颗粒直径的测量，无法用于颗粒溶液浓度的测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种纳米颗粒溶液浓度测量装置，可测量直径在10nm-1000nm，体积百分比浓度在0.001%-1%之间的纳米颗粒溶液浓度。

此外，本发明还提供一种纳米颗粒溶液浓度测量方法，可测量直径在10nm-1000nm，体积百分比浓度在0.001%-1%之间的纳米颗粒溶液浓度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种纳米颗粒溶液浓度测量装置，包括激光器、中间有小孔的反射镜、透镜、孔径光阑、样品池、光电检测器，激光器发射出的激光通过中间有小孔的反射镜，再经过由2个聚集透镜和孔径光阑组成的空间滤波装置，由透镜聚焦在样品池内的颗粒溶液上，被激光束照射的样品颗粒溶液产生的散射光再由入射聚焦透镜收集后，通过空间滤波装置，以及反射镜的反射，最后由透镜聚焦在光电倍增管上，由光电倍增管将光信号转换成电信号，由数字相关器和微机进行分析运算。

优选地，所述空间滤波装置除用于滤除杂散光外，还用于限定散射体的体积，使得散射体内的颗粒数小于100个，用以引起自相关函数波动。

一种纳米颗粒溶液浓度测量方法，包括纳米颗粒溶液浓度测量装置，其特征在于，方法包括如下步骤：

1)用激光器作为光源，通过中间有小孔的反射镜，由透镜聚焦到盛有颗粒的样品池内；

2)用光电倍增管作为光探测器以180度的散射角连续测量散射光信号；

3)光电探测器将测得的光信号转换成TTL脉冲电压信号，该脉冲信号的频率变化反映散射光的光强波动；数字相关器根据脉冲信号计算出自相关函数；

4)调节孔径光阑的小孔直径，得到光滑平稳的散射光强自相关函数曲线，此时的自相关函数表达式为：

g¹(τ)＝1+exp(-2Dq²τ)  （1）

式中，为颗粒布朗运动强度的平移扩散系数，其中k_B为Boltzman常数；

T为绝对温度；η为溶液粘度；d为颗粒直径；q为散射矢量。

5）减小孔径光阑的小孔直径，从而减小散射体的体积，当散射体内的平均颗粒数小于100时，原本光滑的散射光强自相关函数出现波动，这时的自相关函数表达式为：