多角度激光光散射檢測器是一種高精度的分析儀器,是利用激光作為光源,通過測量物質(zhì)微粒(包括分子)對光的散射作用來進(jìn)行分析的檢測器。它廣泛應(yīng)用于化學(xué)工程、生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、食品科學(xué)技術(shù)以及材料科學(xué)等領(lǐng)域,用于對高分子聚合物、生物大分子等樣品進(jìn)行表征和分析。
其原理是是基于激光散射原理工作的分析儀器。當(dāng)激光束照射到溶液中的分子上時,光線會與分子中的電子云發(fā)生相互作用,產(chǎn)生散射現(xiàn)象。散射角度與分子大小、分子量、分子構(gòu)象等因素有關(guān)。通過多個角度同時測定散射光強(qiáng)隨角度和濃度的變化,從而確定絕對分子量。
一、樣品準(zhǔn)備
選擇合適的溶劑
確保樣品在所選溶劑中具有良好的溶解性或分散性。如果樣品在溶劑中形成團(tuán)聚或沉淀,會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
對于不同的樣品體系,需要通過試驗來選擇最佳的溶劑。例如,對于蛋白質(zhì)樣品,常用的溶劑有水、緩沖鹽溶液等;對于聚合物樣品,可能需要選擇有機(jī)溶劑。
控制樣品濃度
樣品濃度應(yīng)適中,過高或過低的濃度都可能導(dǎo)致測量誤差。濃度過高時,樣品粒子之間的相互作用增強(qiáng),可能會引起多次散射,影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;濃度過低時,散射信號較弱,難以準(zhǔn)確檢測。
一般來說,樣品的濃度應(yīng)根據(jù)樣品的特性和檢測器的靈敏度進(jìn)行調(diào)整??梢酝ㄟ^預(yù)實驗來確定合適的樣品濃度范圍。
過濾樣品
在測量前,必須對樣品進(jìn)行過濾,以去除其中的雜質(zhì)和較大的顆粒。這些雜質(zhì)和大顆粒會對散射光產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾,影響測量結(jié)果。
通常使用孔徑為0.45微米或0.22微米的濾膜進(jìn)行過濾。過濾時要注意操作規(guī)范,避免濾膜對樣品造成污染或吸附。
二、儀器參數(shù)設(shè)置
激光波長選擇
根據(jù)樣品的特性和測量需求選擇合適的激光波長。不同波長的激光對不同大小的粒子有不同的敏感性。
例如,對于較小的粒子,短波長的激光(如325nm)可能更合適,因為它能產(chǎn)生更強(qiáng)的散射信號;而對于較大的粒子,長波長的激光(如633nm)可能更能準(zhǔn)確地反映粒子的大小。
散射角度選擇
多角度激光光散射檢測器可以在多個角度檢測散射光。選擇合適的散射角度范圍對于準(zhǔn)確測量粒子的大小和分布至關(guān)重要。
一般來說,較小的散射角度可以提供關(guān)于較大粒子的信息,而較大的散射角度則對較小粒子更敏感。在測量時,可以根據(jù)樣品的預(yù)計粒徑范圍選擇合適的散射角度區(qū)間。
調(diào)整檢測器靈敏度
合理調(diào)整檢測器的靈敏度,以確保能夠準(zhǔn)確檢測到散射光信號。如果靈敏度過高,可能會檢測到過多的噪聲信號;如果靈敏度過低,可能會丟失部分真實的散射信號。
可以通過測試標(biāo)準(zhǔn)樣品或調(diào)整檢測器的增益來實現(xiàn)靈敏度的優(yōu)化。
三、測量過程
溫度控制
在測量過程中,要保持樣品的溫度穩(wěn)定。溫度的變化可能會導(dǎo)致樣品粒子的大小、形狀和折射率發(fā)生變化,從而影響散射光的強(qiáng)度和角度分布。
可以使用恒溫水浴或空調(diào)設(shè)備來控制樣品的溫度。對于對溫度敏感的樣品,如生物大分子,溫度的控制尤為重要。
測量時間設(shè)定
根據(jù)樣品的特性和測量要求,合理設(shè)定測量時間。測量時間過短,可能無法獲得足夠的散射信號;測量時間過長,可能會導(dǎo)致樣品發(fā)生變化或產(chǎn)生噪聲干擾。
一般來說,對于穩(wěn)定的樣品體系,測量時間可以在幾分鐘到幾十分鐘之間。在測量過程中,可以實時觀察散射信號的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,根據(jù)實際情況調(diào)整測量時間。
重復(fù)測量
為了提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,應(yīng)進(jìn)行多次重復(fù)測量。每次測量后,要對樣品池進(jìn)行清洗和重新裝樣,以避免殘留的樣品對后續(xù)測量產(chǎn)生影響。
通過對多次測量結(jié)果進(jìn)行平均處理,可以減少誤差,得到更準(zhǔn)確的粒子大小分布數(shù)據(jù)。
四、數(shù)據(jù)處理與分析
選擇合適的模型
在處理多角度激光光散射數(shù)據(jù)時,需要選擇合適的數(shù)學(xué)模型來解釋散射數(shù)據(jù)。常用的模型有瑞利-金斯方程、米氏理論等。
選擇合適的模型取決于樣品粒子的大小、形狀、折射率等因素。對于球形粒子,瑞利-金斯方程通常適用于較小的粒子,而米氏理論則適用于較大的粒子。
校正因素應(yīng)用
在數(shù)據(jù)處理過程中,需要考慮一些校正因素,如溶劑的散射、檢測器的校準(zhǔn)常數(shù)等。這些校正因素可以通過測量已知特性的標(biāo)準(zhǔn)樣品來確定。
例如,首先測量純?nèi)軇┑纳⑸涔鈴?qiáng)度,然后在測量樣品時扣除溶劑的散射貢獻(xiàn)。同時,定期對檢測器進(jìn)行校準(zhǔn),以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
數(shù)據(jù)分析軟件使用
熟練使用數(shù)據(jù)分析軟件是準(zhǔn)確獲取粒子信息的關(guān)鍵。這些軟件可以對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合、分析,提供粒子的大小分布、平均粒徑、多分散系數(shù)等信息。
在使用軟件時,要正確輸入測量參數(shù)和數(shù)據(jù),根據(jù)軟件的提示進(jìn)行操作。同時,要對軟件的分析結(jié)果進(jìn)行合理的解讀和驗證。
