设为首页 | 加入收藏 | ENGLISH
首页关于我们科研机构科研团队科研平台研究项目人才培养技术转化招聘公告
当前位置: 首页>>研究资源>>正文

DWS RheoLab扩散波普仪

时间:[2018-12-28]  来源:

生产厂家:瑞士光散射仪器公司 型号:DWS RheoLab

(1)仪器简介

扩散波谱仪( Diffusing Wave Spectroscopy, 简称DWS)是一项可用于表征光学浑浊介质的现代化光散射技术,能直接对浑浊或高浓度的样品体系进行直接测试而无需稀释。另外,DWS还能满足其他软物质体系表征的需求,可以与传统的光散射、流变等仪器形成良好的互补。具有测试速度快,测量频率高,样品需求量少,结果重现性佳的特点。

(2)工作原理

当光源透过含有粒子的样品时,粒子会以“布朗运动”的方式呈现随机漫步(random walk)的移动状态,如图1所示。测量布朗运动下散射光强涨落的情况,可以计算出强度相关函数(intensity correlation function , ICF)与粒子的均方位移(mean square displacement, MSD)。如图所示,透射光强度随时间变动,呈现斑点图案,这是散射粒子在样品中的运动与相干的光源共同作用的结果。粒子在样品中所进行的布朗运动对其局部所处的流变环境非常敏感。因此,观察粒子的运动可以有效表征介质的流变学特性。


图1 扩散波光谱法的实验示意图

光被粒子连续地散射时可形成“扩散”现象。如果散射粒子处于运动状态,将会形成“沸腾状散斑图案”(boiling speckle pattern)。从其波动的强度中可以计算出均方位移,进一步可得到储存模量G'(ω)和损耗模量G''(ω)。

DWS量测与分析散射光强度随时间变动的方式与动态光散射法(dynamic light scattering, DLS )相似:先计算光强度相关函数,再得到粒子的均方位移。但是扩散波谱检测的是多重散射,而在动态光散射法中,光子只被散射一次。因此,比较而言,扩散波光谱法对于小粒子的位移更加灵敏。而且动态光散射法通常量测几个纳米的位移,扩散波光谱法则可以量测亚纳米的位移。结果显示,扩散波光谱法是研究慢动力学(slow dynamics )和非遍历体系(non-ergodic)样品,如凝胶、泡沫,和高浓缩悬浮液的绝佳工具。此外,结合高效率的光电探测器,扩散波光谱法可以量测粒子在高达106 Hz频率下的位移。这样的频率范围是其它技术无法达到的。

(3)仪器主要参数

  • 两种模式:背散射和前散射

  • 光源:半导体激光光源(685nm,40mW,单模TEM00,相干长度>10m,安全等级为1级)

  • 计数检测器:两个高检测效率(65% @ 685 nm)的单光子

  • 线性相关器:双通道快速多tau

  • 测试温度范围:4℃-110℃,在实验室温度不高于23℃时,温控精度+/-0.02℃

  • 测试储存模量G’和损耗模量G’’范围:1Hz-10MHz

  • 弹性范围:1 Pa-50kPa

  • 样品粘度:>1mPas

  • 样品池支架光程范围:1-10 mm,可使用标准的光学池

  • 样品量:在使用1 mm样品池时样品需求量降至150μL

(4)应用领域

DWS RheoLab主要应用于微流变学(microrheology)和粒径分析(particle sizing)。两者均是应用扩散波光谱法,测量背散射光或前散射光(透射光)随时间的涨落,得到溶剂中分散粒子的均方位移。

1)激光微流变

DWS RheoLab采用双池技术,用于非遍历性样品表征;几乎适用于任何>1%的样品浓度(和粒径有关),透明样品需加入示踪粒子;可以测量稳定性,老化性以及凝胶点等。

2)粒径分析

DWS RheoLab可以测量平均粒径,测量范围为50 nm-1 μm;适用于颗粒浓度最高为20%的牛顿流体体系,能获得高分散性样品的平均粒径。

(5)参考文献

[1] J. Liu,V. Boyko,Z. Yi,Y. Men, Temperature-Dependent Gelation Process in Colloidal Dispersions by Diffusing Wave Spectroscopy, Langmuir, 2013, 29 (46), pp 14044-14049.

[2] Francesco Del Giudice, Manlio Tassieri, Claude Oelschlaeger, and Amy Q. Shen, When Microrheology, Bulk Rheology, and Microfluidics Meet: Broadband Rheology of Hydroxyethyl Cellulose Water Solutions, Macromolecules, 2017, 50 (7), pp 2951-2963.

[3] Yuanfeng Li, Yong Liu, Rujiang Ma, Yanling Xu, Yunliang Zhang, Baoxin Li, Yingli An, and Linqi Shi, AG‑Quadruplex Hydrogel via Multicomponent Self-Assembly: Formation and Zero-Order Controlled Release, ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 15, pp 13056-13067.

上一条:PHENOM(飞纳)台式扫描电镜

下一条:拉伸流变测试平台-CaBER1