|
廣角動靜態(tài)激光光散射儀是一種研究級的光散射儀器，以動態(tài)和靜態(tài)光散射兩種理論為基礎，能給出多方面的信息。以動態(tài)光散射原理為基礎，進行動力學特性研究，測量粒度及其分布、擴散系數(shù)、體系聚集與生長、擴散波譜、規(guī)則樣品的形貌分析等。以靜態(tài)光散射為理論基礎，進行高聚物特性研究。測量分子量、均方根回轉半徑、第二維里系數(shù)、聚合物分子在溶液中的形狀等。由于儀器的角度是連續(xù)變化的，研究范圍比普通的固定角度的靜態(tài)光散射儀更廣，可以根據(jù)樣品和體系的特殊性進行角度的調整與設定。
將靜態(tài)和動態(tài)光散射有機地結合在一起，研究高聚物以及膠體粒子在溶液中的許多涉及質量和流體力學體積變化的過程，如聚集與分散、結晶與溶解、吸附與解吸、高分子鏈的伸展與蜷縮等過程。此外還可用于聚合反應動力學研究、聚合物締合、團聚現(xiàn)象等。
廣角動靜態(tài)激光光散射儀的測量原理：
一束光通過介質時，在入射光方向以外的各個方向也能觀察到光強的現(xiàn)象稱為光散射現(xiàn)象。光波的電場振動頻率很高，約為1015/s數(shù)量級，而原子核的質量大，無法跟著電場進行振動，這樣被迫振動的電子就成為二次波源，向各個方向發(fā)射電磁波，也就是散射光。因此，散射光是二次發(fā)射光波。介質的散射光強應是各個散射質點的散射光波幅的加和。光散射法研究高聚物的溶液性質時，溶液濃度比較稀，分子間距離較大，一般情況下不產(chǎn)生分子之間的散射光的外干涉。若從分子中某一部分發(fā)出的散射光與從同一分子的另一部分發(fā)出的散射光相互干涉，稱為內干涉。假若溶質分子尺寸比光波波長小得多時（即≤1/20λ，λ是光波在介質里的波長），溶質分子之間的距離比較大，各個散射質點所產(chǎn)生的散射光波是不相干的；假如溶質分子的尺寸與入射光在介質里的波長處于同一個數(shù)量級時，那末同一溶質分子內各散射質點所產(chǎn)生的散射光波就有相互干涉，這種內干涉現(xiàn)象是研究大分子尺寸的基礎。
動態(tài)光散射：
動態(tài)光散射又稱為準彈性光散射，主要原理為：聚合物高分子在溶液中進行布朗運動，入射光通過高分子鏈時發(fā)生散射，散射光產(chǎn)生多普勒位移，通過測定散射光頻率與入射光頻率之差，得到高分子布朗運動產(chǎn)生的平移擴散系數(shù)和旋轉擴散系數(shù)，擴散系數(shù)有濃度依賴和分子量依賴性，從而獲得分子尺寸。
采用動態(tài)光散射方法，可以研究不同濃度、不同礦化度聚合物溶液中水動力學半徑的變化規(guī)律。將高分子線團看作一個直徑為Dh的等效圓球，即假設高分子鏈團為微球模型。微球主體是一個結構獨立但相對松散的線團，這個線團在布朗運動中還會帶走一部分溶劑，微球中含有n個高分子鏈相互纏結在一起，密度比較大，周圍是溶劑化雙電子層，這個線團及周圍水化雙電層的尺寸即為高分子水動力學尺寸。
靜態(tài)光散射：
如果將溶液中的聚合物分子看作一個個各向同性的粒子，以一定頻率的入射光照射這些粒子，它們不吸收入射光能量，而僅作為二次波源向各個方向發(fā)射與入射光頻率相同的球面散射光，這種沒有頻率位移（即無能量變化）的散射稱為彈性光散射，也常稱為靜態(tài)光散射。
在靜態(tài)光散射情況下，通常用瑞利比來表征一個體系的散射能力和角度依賴性。對于同一臺廣角動靜態(tài)激光光散射儀，通過已知瑞利比的溶劑（如苯）在某一角度（通常為90°）對儀器進行校正后，再利用低聚物在不同角度散射光強度相同的原理，對儀器不同角度檢測器信號進行校正后得到的檢測器電信號即為聚合物溶液散射光強大小，因而可測出聚合物溶液的瑞利比。
通過靜態(tài)光散射測量可以Rg，聚合物均方根旋轉半徑，即鏈質量中心至各個鏈段距離平方的平均值的平方根（nm）。大分子的散射強度不僅與重均分子量和樣品溶液濃度有關，還與散射角和分子半徑有關，即有角度依賴性。
|
