آنالیز DLS

آنالیز DLS

آنالیز DLS یا پراکندگی نور پویا یا تفرق نور پویا dynamic light scattering روشی است که به وسیله آن می توان توزیع اندازه ذرات را مایعات حتی در ابعاد بسیار کوچک یک نانومتری بدست آورد. در نمونه‌های پودری و کلوئیدی تعیین اندازه ذرات قدم اول برای بررسی خواص ماده است. برای بررسی اندازه ذرات روش‌های مختلفی وجود دارد ولی روش پراکندگی نوری دینامیکی (DLS) و روش پراکندگی نوری استاتیکی (SLS) دو روش سریع و ارزان برای بررسی توزیع اندازه ذرات هستند. در هر دو روش DLS و SLS بر پایه پراکندگی نور توسط ذرات، اندازه ذرات را مشخص می‌کنند. به طور معمول روش DLS برای اندازه گیری توزیع اندازه ذرات بین یک نانومتر تا ۱۰ میکرومتر استفاده می‌شود و از روش SLS برای اندازه‌گیری اندازه ذرات بزرگ‌تر یک میکرومتر استفاده می‌شود. این دو روش توانایی بررسی نمونه‌های کلوییدی را دارند. از این رو نمونه‌های پودری باید قبل از آنالیز درون یک مایع (معمولا آب یا الکل) دیسپرس شوند تا کلوئیدی یکنواخت بدست آید.

اساس روش تفرق دینامیکی نور

روش تفرق دینامیک نور که گاهی طیف سنجی ارتباط فوتونی (PCS) برای اندازه گیری اندازه ذرات در محدوده چند نانومتر تا میکرون و بار سطحی آنها در محیط مایع مورد استفاده قرار می گیرد. در یک محلول برخورد ذرات و مولکول های کوچک با مولکول های حلال منجر به حرکت تصادفی مولکول ها می شود که اصطلاحا به این حرکات، حرکات براونی اطلاق می شود. سرعت حرکت ذرات وابسته به اندازه و ابعاد آنها متفاوت است. ذرات بزرگ تر و سنگین تر آهسته تر حرکت می کنند. ذرات قادرند پرتوی نور را  (که طول موج آن کوچک تر از اندازه ذره است) پارکنده سازند. هنگامی که پرتوی نور لیزر با ذرات متحرک برخورد می نمایند، نور با فرکانس متفاوتی پراکنش می یابد. میزان تغییر  در فرکانسی نور تابشی و پراکنده شده به اندازه ذرات  ارتباط دارد. به این وسیله با اندازه گیری مقدار تغییر در فرکانس می توان سایز متوسط ذرات را به دست آورد. قطری که از این روش قابل محاسبه است، قطر هیدرودینامیک ذرات است. قطر به دست آمده مربوط به کره ای با ضریب نفوذ معادل ذره مورد بررسی است که ضریب انتقالی نیز وابسته به اندازه ذره، ساختار سطحی آن، غلظت و نوع یون های موجود در محیط ذره است. معمولا اندازه ذره به دست آمده از این روش بزرگتر از روش هایی مانند میکروسکوپ الکترونی چون TEM است. این تفاوت و شعاع هیدرودینامیکی در شکل زیر نشان داده شده است.

معادله ای که اندازه ذره را به سرعت حرکت براونی مرتبط می نماید، معادله استوکس - انیشتین است.

D_h=KT/f=KT/3πD

در این معادله D_h قطر هیدرودینامکی ذره، K ضریب بولتزمان، f ضریب اصطکاکی ذره و محیط اطرفش، T دمای مطلق، D ضریب نفوذ است. لازم به ذکر است که حرکت براونی ذرات به پارامترهای دیگری غیر از اندازه ذرات نیز بستگی دارد که می توان از بین آنها به دما و ویسکوزیته مایع اشاره کرد. پس توجه به این نکته لازم و ضروری است که پارامترهای تاثیر گذار در انجام آزمون باید ثابت و معلوم باشند. در غیر این صورت  آزمون می توان با خطا همراه باشد.

مزایای آنالیز DLS: قدرت اندازه گیری ذرات بالای یک نانومتر. دقت بالا. زمان کوتاه آزمایش. آنالیز تکرار پذیر و قابل اطمینان. عدم نیاز به آماده سازی نمونه. حجم نمونه بسیار کم. اندازه گیری نمونه های رقیق و عموما قیمت مناسب.

معایب آنالیز DLS: مناسب نبودن برای محلول های با وزن مولکولی بسیار پایین و سیستم های با جذب بالا. تحت تاثیر قرار گرفتن نتایج به دلیل کلوخه ای شدن ذرات. خطا در نتیجه پراکندگی های چندگانه.

توانایی‌های روش آنالیز DLS و SLS

• اندازه‌گیری توزیع اندازه نانو ذرات با استاندارد INSO16247
• بررسی نتایج با استفاده از روش‌های NNLS ،Pade-Laplace ،CONTIN و Cumulants
• از بین بردن اثر آگلومراسیون در نتایج با استفاده از روش محاسباتی SBL
• بررسی توزیع اندازه، حجم و شدت ذرات
• بررسی توزیع اندازه ذرات معدنی
• بررسی توزیع اندازه ذرات پودرهای شیمیایی
• بررسی توزیع اندازه ذرات سرامیکی
• بررسی توزیع اندازه ذرات لعاب
• بررسی توزیع اندازه ذرات دوغاب‌ها
• اندازه‌گیری پتانسیل زتا

برای دریافت اطلاعات بیشتر در رابطه با روش‌های محاسباتی و تحلیل نتایج DLS به مقاله “نتایج DLS را چگونه تحلیل کنیم؟” در بخش مقالات مراجعه فرمایید.