[发明专利]一种基于对称电场的颗粒zeta电位测量方法及装置

摘要

一种基于对称电场的颗粒zeta电位测量装置，其包括电泳电压源、U型透明管的样品池、光学相干模块、光电信号处理模块、数据处理器；电泳电压源的正极设在U型透明管的左端内，电泳电压源的负极设在U型透明管的右端内；光电信号处理模块包括光电探测器和自相关运算模块，光电探测器和自相关运算模块的数量都为两个，第一光电探测器的输出端与第一自相关运算模块的输入端电连接，第二光电探测器的输出端与第二自相关运算模块的输入端电连接；数据处理器的输入端分别与第一自相关运算模块、第二自相关运算模块的输出端电连接；光学相干模块包括激光光源和光学频移器。本发明能够剔除杂散光与电噪声引入的频谱成分，提高Zeta电位测量的准确性与稳定性。

主权项

1.一种基于对称电场的颗粒zeta电位测量方法，其特征在于包括：步骤1.设有第一样品池和第二样品池，在第一样品池中设有第一探测点，在第二样品池中设有第二探测点，向第一样品池和第二样品池通入电泳电压，使得第一探测点和第二探测点的电场强度大小相同、且方向相反；步骤2.通过激光光源产生属性相同的第一光束和第二光束，基于前向小角度散射光探测的原理，第一光束以一定角度入射到第一探测点后得到第一散射光，第二光束以相同角度入射第二探测点后得到第二散射光；步骤3.将第一光束的分束经过光学频移器移频后与第一散射光相干涉形成第一干涉光，通过第一光电探测器获得第一干涉光的一组光子数的时间序列信号，将第二光束的分束经过光学频移器移频后与第二散射光相干涉形成第二干涉光，通过第二光电探测器获得第二干涉光的一组光子数的时间序列信号；步骤4.对第一干涉光的一组光子数的时间序列信号进行自相关运算得到第一组时域信号，对第二干涉光的一组光子数的时间序列信号进行自相关运算得到第二组时域信号；步骤5.对第一组时域信号和第二组时域信号分别进行傅里叶变换，从而得到第一组频域信号和第二组频域信号，将两组频域信号进行差分处理，并获得两个探测点之间多普勒频移量Δf，再将Δf代入到式(1)得到颗粒的zeta电位ξ：其中ξ是Zeta电位，η是溶液的粘滞系数，λ₀是入射的激光光波长，ε是溶液的介电常数，E是电场强度，n是溶液折射率，f(kr)是亨利函数，r为球形颗粒的半径，k为常数，θ′是入射光与散射光夹角；所述第一样品池和第二样品池设在同一U型透明管中，U型透明管的左竖段为第一样品池、右竖段为第二样品池，U型透明管的左端内设有电泳电压的正极、右端内设有电泳电压的负极，第一探测点设在U型透明管的左竖段内、且与正极相距d的位置，第二探测点设在U型透明管的右竖段内、且与负极相距d的位置，此时第一探测点和第二探测点的电场强度大小相同、且方向相反。