用动态光散射时间相干度法测量纳米颗粒粒径.pdfVIP

第 19卷 第 7期 光学 精密工程 VoI．19 No．7 2011年 7月 0pticsandPrecisionEngineering Ju1．2011 文章编号 1004—924X(2011)07—1546—06 用动态光散射时间相干度法测量纳米颗粒粒径 杨 晖 ，郑 冈0，张仁杰 (上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海200093) 摘要：针对传统动态光散射法测量纳米颗粒粒径算法复杂、速度慢、成本高等问题 ，提 出了一种通过改变动态散射光信号 时间相干度来测量纳米颗粒粒径 的方法 ，并对其所采用 的算法和测量系统进行研究。首先，介绍 了动态光散射测量法的 基本原理，并引出系统相干度 的概念(包括时间相干 因子和空间相干 因子)。接着 ，从光电探测器 的统计特性 出发，通过 对光子计数方差的分析得到散射光强波动的方差 。然后 ，建立光强波动的方差与时间相干度的方程 ，并由该方程得到动 态光散射信号的衰减线宽。最后，根据Stokes—Einstein公式计算出纳米颗粒的粒径。对粒径为 3O，50，100nm，溶液透光 率为 96 的乳胶球标准颗粒溶液进行了实验，结果表明：本文提出的测量法其测量均值误差和重复性误差的平均值分 别为 1．84 和 1．76％，满足均值误差和重复性误差小于 2 的国标要求。 关 键 词 ：纳米颗粒粒径测量；动态光散射 ；时间相干 中图分类号 ：TH741．4；TB92 文献标识码 ：A doi：10．3788／OPE1546 M easurementofnanoparticlesizesbyvarianceof temporalcoherenceofdynamiclightscattering YANG Hui ，ZHENGGang，ZHANGRen-jie (SchoolofOpticalElectronicalandComputerEngineering， UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China) *C0rrPs0 gauthor，E-mail：yanghui@usst．edu．cn Abstract：A measurementmethod ofnanoparticlesizesbythevarianceoftemporalcoherenceofdy- namiclightscatteringwaspresentedtoresolveproblemsofcomplexalgorithms，slow operation，and highcostsoftraditionaldynamiclightscatteringnano—particlemeasurementsystemsanditsalgorithm andmeasurementsystem werestudied，respectively．Firstly，the photon correlation spectroscopic theoryofdynamiclightscatteringmeasurementwasintroduced，andtheconceptofcoherencedegree whichincludesatemporalcoherencefactorandaspatia1coherencefactorwasdeduced．Then，based onthestatistica1propertiesofphotoelectricdetectors，thevarianceofthefluctuationofscatteringin— tensitywasdeducedthroughanalysisofthevarianceofphotoncounting．Theequationsofthevariance ofintensityfluctuationsandthetemporalcoherencedegreewerees