1、鄭秀玉1、布朗運動布朗運動 1827年植物學家布朗在用顯微鏡觀察水中懸浮的極小年植物學家布朗在用顯微鏡觀察水中懸浮的極小的花粉微粒時，發現花粉微粒總是在不停地作無規則的運的花粉微粒時，發現花粉微粒總是在不停地作無規則的運動。后來人們就把這種運動叫做布朗運動。動。后來人們就把這種運動叫做布朗運動。Stokes-Einstein 方程：D ： 擴散系數 其中， d(H) ：顆粒粒徑；k ： 波茲曼常數；T ： 絕對溫度；h ： 粘度；d(H) = kT3 p h Dl 顆粒越大，布朗運動速度越慢顆粒越大，布朗運動速度越慢l 溫度越高，運動越快溫度越高，運動越快l 粘度越大，運動越慢粘度越大，運動越

2、慢布朗運動是指由于溶劑分子的轟擊使顆粒作隨機無規則的運動。布朗運動是指由于溶劑分子的轟擊使顆粒作隨機無規則的運動。2 2、光子相關光譜法（光子相關光譜法（PCS-Photon PCS-Photon Correlation SpectroscopyCorrelation Spectroscopy） 光子相關光譜法（光子相關光譜法（PCSPCS）：）：測量懸浮液中做布測量懸浮液中做布朗運動的粒子數和粒徑之間的關系。也稱作動朗運動的粒子數和粒徑之間的關系。也稱作動態光散射（態光散射（Dynamic Light Scattering ，DLS）。）。納米粒度分析儀測量的參數：納米粒度分析儀測量的參數：

3、 顆粒的平均粒徑顆粒的平均粒徑 粒徑分布的寬度粒徑分布的寬度光源（激光）照射顆粒，顆粒散射光。光源（激光）照射顆粒，顆粒散射光。Screen 兩個固定的顆粒、光束反向、散射光強度降低。 Screen兩個固定的顆粒、光束同向、散射光強度增加。 Screen 很多顆粒、很復雜的光強度模式。 Large ParticlesTimeIntensity作布朗運動的分散顆粒的散射光強度作布朗運動的分散顆粒的散射光強度I I（t t）沿時間軸而起伏沿時間軸而起伏漲落，提供分散顆粒的運動信息。漲落，提供分散顆粒的運動信息。 光信號變化慢，布朗運動速度慢光信號變化慢，布朗運動速度慢，顆粒大。顆粒大。 光信號變化

4、快，布朗運動速度快光信號變化快，布朗運動速度快，顆粒小；顆粒小； 信號改變平緩信號改變平緩：信號變化慢，布朗運動慢，顆粒大；信號變化慢，布朗運動慢，顆粒大； 信號改變陡信號改變陡：信號變化快，布朗運動快，顆粒小。信號變化快，布朗運動快，顆粒小。散射光強度的時間自相關函數散射光強度的時間自相關函數G G2 2（）：本質上是時間差本質上是時間差的的一個指數衰減函數。相關器能反映出光信號變化快慢情況。它一個指數衰減函數。相關器能反映出光信號變化快慢情況。它是把前面的信號測完后先保存下來，后面信號與前面信號相比是把前面的信號測完后先保存下來，后面信號與前面信號相比較。較。相關器相關器：能反映出光信號變

5、化快慢情況。能反映出光信號變化快慢情況。樣品是大顆粒的典型的相關關系圖：樣品是大顆粒的典型的相關關系圖：樣品是小顆粒的典型的相關關系圖：樣品是小顆粒的典型的相關關系圖： 00.10000.20000.30000.40000.50.60000.70000.80000.90000.100010.1000.1.e+51.e+71.e+9Correlation CoefficientTime (us)Raw Correlation Data大顆粒，中等分布寬度，存在非常大的顆粒大顆粒，中等分布寬度，存在非常大的顆粒00.10000.20000.30000.40000.50.60000.70000.10

6、0010.1000.1.e+51.e+71.e+9Correlation CoefficientTime (us)Raw Correlation Data非常小的顆粒，中等分布寬度，不存在大顆粒非常小的顆粒，中等分布寬度，不存在大顆粒00.10000.20000.30000.40000.50.60000.70000.80000.100010.1000.1.e+51.e+71.e+9Correlation CoefficientTime (us)Raw Correlation Data非常大的顆粒，高分布寬度，存在非常大的顆粒非常大的顆粒，高分布寬度，存在非常大的顆粒I a d6 0246810

7、110100100010000Intensity (%)Diameter (nm)Size Distribution by IntensityRecord 41: Hb in PBS根據米氏理論，知道顆粒的折射率與吸光率：根據米氏理論，知道顆粒的折射率與吸光率：體積與粒徑的關系體積與粒徑的關系數量與粒徑的關系數量與粒徑的關系光強度與粒徑的關系光強度與粒徑的關系V a d3 051015110100100010000Volume (%)Diameter (nm)Size Distribution by VolumeRecord 41: Hb in PBSNa d05101520251101001

8、00010000Number (%)Diameter (nm)Size Distribution by NumberRecord 41: Hb in PBSNUMBERVOLUME=pr343INTENSITY= d 6Diameter (nm)Relative % in class5101005011Diameter (nm)Relative % in class51010050110001Diameter (nm)Relative % in class5101005011,000,000二、二、PCSPCS儀器介紹儀器介紹 測量范圍：0.6nm6000nm1 1、激光：使用固、激光：使用固

9、定波長為定波長為632.8632.8nmnm的單色連續的氦的單色連續的氦氖激光作光源；氖激光作光源；2 2、樣品池；、樣品池；3 3、光學系統和檢、光學系統和檢測器測器4 4、主光束截止器；、主光束截止器；5 5、相關器；、相關器；6 6、計算單元、計算單元三、樣品的制備和檢查三、樣品的制備和檢查 （一）分散介質（一）分散介質樣品應在液體介質中有良好的分散性。分散介質應滿足下樣品應在液體介質中有良好的分散性。分散介質應滿足下列要求：列要求：a a）對激光波長應是透明（不吸收）的。對激光波長應是透明（不吸收）的。b b）與儀器所用的材料相容。與儀器所用的材料相容。c c）樣品顆粒在該液體介質中不

10、溶解、不膨脹、不團聚。樣品顆粒在該液體介質中不溶解、不膨脹、不團聚。d d）其折射率與顆粒的折射率不同。其折射率與顆粒的折射率不同。e e）已知其折射率數及粘度，準確度應優于已知其折射率數及粘度，準確度應優于0.5%0.5%。f f）應充分過濾。應充分過濾。無灰塵或污染的分散介質在儀器中不產生散射信號（或信無灰塵或污染的分散介質在儀器中不產生散射信號（或信號極低）。號極低）。（二）樣品顆粒的濃度（二）樣品顆粒的濃度 （三）樣品的溫度（三）樣品的溫度給定樣品準確的溫度，計算出樣品的粘度。給定樣品準確的溫度，計算出樣品的粘度。樣品的溫度必須穩定，溫度改變會使樣品池內產生對流從而使樣品的溫度必須穩定

11、，溫度改變會使樣品池內產生對流從而使峰變寬。峰變寬。（四）樣品的折射率（四）樣品的折射率顆粒散射光的產生是由于樣品與分散介質具有不同的折射率。顆粒散射光的產生是由于樣品與分散介質具有不同的折射率。折射率的差異越大，樣品發生散射的動力越大。折射率的差異越大，樣品發生散射的動力越大。（五）樣品的吸光度（五）樣品的吸光度光通過樣品后被吸收的程度。光通過樣品后被吸收的程度。（六）樣品的制備（六）樣品的制備 1 1、溶劑的凈化、溶劑的凈化 過濾（灰塵）、過濾（灰塵）、 0.2 0.2umum的一次性過濾器的一次性過濾器 金屬離子的影響（水純化系統來凈化水）金屬離子的影響（水純化系統來凈化水） 2 2、樣

12、品池的清潔、樣品池的清潔 3 3、溶液、溶液/ /懸浮液的制備懸浮液的制備溶液溶液/ /懸浮液的制備：懸浮液的制備：1 1、最重要的是用純化的和經過濾的液體沖洗每件東西（包括樣品池、最重要的是用純化的和經過濾的液體沖洗每件東西（包括樣品池和蓋子、稀釋瓶和蓋子、移液管或注射器、裝緩沖液和表面活性劑的和蓋子、稀釋瓶和蓋子、移液管或注射器、裝緩沖液和表面活性劑的玻璃器皿）。用純化的和經過濾的液體制備緩沖液和表面活性劑。玻璃器皿）。用純化的和經過濾的液體制備緩沖液和表面活性劑。2 2、在制備樣品的最后階段，為了減少再次引入灰塵的機會，要將液、在制備樣品的最后階段，為了減少再次引入灰塵的機會，要將液體與空氣的接觸減到最少。只要可能，使用直接的連接，避免接觸空體與空氣的接觸減到最少。只要可能，使用直接的連接，避免接觸空氣。氣。3 3、不要長時間貯存過濾水。細菌會在貯存水中生長，在測量中產生、不要長時間貯存過濾水。細菌會在貯存水中生長，在測量中產生散射光線。散射光線。4 4、若可能，避免將液體噴射入燒瓶或樣品池中，讓液體沿著清潔光、若可能，避免將液體噴射入燒瓶或樣品池中，讓液體沿著清潔光滑的一面注入，這樣可以減少再次引入灰塵。滑的一面注入，這樣可以減少再次引入灰塵。5 5、一旦樣品制備好后切勿劇烈振搖，否則溶液中會混入含有灰塵的、一旦樣品制備好后切勿