6.3.5. Оптические методы (светорассеяние]

Хороший обзор теории светорассеяния применительно к размеру частиц сделан Керкером [69], а общие методы, используемые для измерения размеров частиц, обсуждены Коллинзом и др. [70].

1 Причиной рассеяния света является его повторное излучение благодаря колебанию диполей в поляризуемых частицах, полученных при воздействии осциллирующего электрического поля луча света. Поляризуемость на единицу объема в любой момент времени в каждой точке может быть выражена как сумма постоянного (возрастающего с рефракцией) и переменного слагаемого, которое дает рассеяние.

Если мы ограничимся сферическими, неадсорбирующими и невзаимодействующими частицами, то светорассеяние в основном определяется двумя факторами: отношением размера частиц к длине волны падающего света в среде (d/X) и относительным показателем преломления, m = n1/n2, где n1\ и n2— показатели преломления частиц и дисперсионной среды соответственно. На практике разбавленная дисперсия облучается узким интенсивным лучом монохроматического света, и измеряется интенсивность рассеянного света под некоторым углом 0 от падающего луча.

Существует три наиболее общих подхода к измерению размера частиц:

1) по мутности (пропусканию), где 0=180° и измеряется интенсивность света;

2) интенсивность света измеряется под некоторым фиксированным углом (обычно 90°);

3) интенсивность рассеянного света измеряется как функция

Рис. 6.15. Схематическое представление измерения размеров по методу дифракции фраунхофера (интенсивность на каждом элементе детектора равна сумме интен-сивиостей от частиц данного размера):

1 — большая частица; 2 - лазерный луч; 3 - малая частица; 4 — многоэлементпый кольцевой детектор (вид сбоку); частицы А и В одинакового размера (следовательно, их углы дифракции равны)

обычных измерений светорассеяния, но дает возможность измерить кажущийся размер частиц при высоких концентрациях. Также интересны измерения показателя преломления дисперсии, из которых можно получить диаметр частицы [74].

Дифракция Фраунхофера. По мере увеличения размера частицы и приближения его к длине волны источника света X, количество света, рассеянного в направлении падающего луча, увеличивается и становится намного больше, чем количество света, рассеянного в других направлениях. Когда размер частицы d много больше X, теория дифракции Фраунхофера (FD) описывает свойства частицы в отношении рассеяния света в направлении падающего луча, что можно рассматривать как предельный случай теории Лоренца-Мая. Теория FD показывает, что интенсивность рассеяния (дифракционная картина) пропорциональна, а величина угла рассеяния обратно пропорциональна размеру частицы (рис. 6.15). При этом используется Фурье-преобразованная линза (линза, расположенная между частицами и детектором таким образом, что детектор находится в фокальной плоскости линзы).

Типичный прибор FD показан на рис. 6.16.

Поскольку геометрия и расположение линзы в приборе удовлетворяют требованиям теории FD [75], дифракционная картина движущейся частицы будет стационарной.


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒