[发明专利]测量溶液中微小颗粒的结构的方法

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光散射技术已长期用作确定微小颗粒的尺寸且经常用作确定微小颗粒的结构的方法。出于本发明的目的，术语“微小颗粒”指代尺寸高达几百纳米的颗粒。这些颗粒中的大多数是纳米颗粒，其进一步定义为尺度小于100nm的颗粒。当此类颗粒在溶液中时，通常从单分散分馏物(fraction)的集合进行测量。一般通过色谱分离方式(诸如通过不对称流场流分馏法(A4F)、流体动力色谱法或尺寸排阻色谱法)实现单分散性。传统上，通过被大致偏振并源自激光源的细光束照射小体积的分馏颗粒，以及随后测量由此类颗粒散射到多个角度中的光来进行此类分馏颗粒的测量，诸如图1所示。这些测量被称为多角度光散射(MALS)测量。对于同质球体，一般通过最小二乘法将实验数据拟合到经常被称为“米氏理论”的洛伦茨散射理论。我们将此理论简单称为“洛伦茨-米”或LM理论。

假设的颗粒模型到所收集和实验加权的数据的最小二乘法拟合用来推导最优对应模型参数(例如，尺寸、折射率等)，并由此推导单分散颗粒分馏物的测量值。

对于同质球体，应用LM理论及其广义形式以包括其结构为球对称的颗粒。然而，受关注的大多数颗粒不是球对称的。当然，这意味着所收集的MALS散射数据将取决于颗粒相对于入射光方向的取向。在溶液中并且在许多颗粒对散射信号有影响的情况下，所收集的信号将表现平均总体取向。然而除球体之后，没有结构可以不考虑取向而被拟合到所测量的散射数据。

为获得此类颗粒的结构的一些测量值，经常采用重要近似。参考瑞利-甘斯(Rayleigh-Gans，R-G)近似，其主要应用于大分子研究。R-G近似始于每个颗粒由其每个相比于入射光的波长非常小的要素组成的假设。假设此类要素独立地散射光。因此，由这些要素组成的颗粒的散射散射与入射到它上面的光具有相同偏振的光。因此，总的散射波包括每个要素的影响之和。然而，在波经过颗粒的每个散射要素时，响应入射电激励，该散射要素由此根据单独同相散射要素的叠加影响散射波的相位。

对于R-G近似的应用，存在两个要求。第一，

|m-1|<<1，(1)

其中m＝n/n₀，n是颗粒的折射率，并且n₀是周围介质的折射率，以及第二

2qa|m-1|<<1，(2)

其中并且n₀λ＝λ₀。方程(2)是向前散射波不明显偏离未散射波，并且对于非常小的角度，不偏离瑞利-甘斯理论方程(1)的“几乎不可见的”约束的事实的结果。

在该R-G近似中，可以获得许多关注的结果，尤其是在包括通过液体色谱方式将颗粒大小分馏物分离的能力时，所述方式涉及测量各种重要散射颗粒、分子和它们的聚集体的尺寸和结构。例如，最多使用和最熟悉的结果是针对其精确解可以从原先讨论的复杂LM理论获得的半径a的同质球体。强度I₀的入射垂直偏振光的每单位立体角的散射强度通过下式给出