Флуктуации, связанные с термическим возбуждением, могут быть разложены на различные частоты, и при любом угле рассеяния, обусловленного данной флуктуацией.

Масса сферической частицы пропорциональна d.3, следовательно, параметр М2 в уравнении (6.4) приведет к параметру dG при рассеянии. Фактор формы частицы, Р(0), известен для простых форм и для размеров, меньших К. Однако, в пределе, при стремлении к нулю, факторы формы частиц стремятся к единице. Следовательно, угловые PCS-измерения с экстраполяцией к нулевому углу требуются для полидисперсных образцов с крупными частицами. Если частицы являются макромолекулами и находятся в растворе, уравнение (6.4) можно использовать для определения молекулярного веса.

Как было найдено, методика PCS очень надежна и эквивалентна электронной микроскопии для определения размера монодисперсных частиц [77]. Однако, для полидисперсных систем метод гораздо более проблематичен, так как информация о распределении, получается из анализа сумм показательных функций, которые вносят вклад в измеряемую автокорреляционную функцию. Существуют различные математические подходы к решению этой задачи. Наиболее распространенный из них — это «накопительный анализ», который дает два параметра размеров: средний диаметр и фактор полидисперсности [78]. Если измерения не экстраполированы к нулевому углу и концентрации, кажущийся размер зависит от угла и концентрации.

В настоящее время PCS-измерения, за исключением монодисперсных систем, относительно нечувствительны к распределению по размерам. Показано, что разделение на два пика возможно, если соотношение размеров больше, чем примерно 2:1, хотя в этом отношении постоянно делаются усовершенствования.

Часто приборы изображают гистограммы, которые дают классификацию размеров вдоль оси абсцисс; однако, показатель вдоль оси ординат не называют обычно «процент количества частиц данного размера», а используют термины: «процент относительного светорассеяния» или «распределение частиц по размерам (в произвольных единицах)».

Распределение частиц по размерам зависит от величины параметра прибора, который весьма чувствителен к присутствию пыли. В некоторых приборах влияние частиц пыли уменьшено за счет процесса вычитания этого эффекта, основанного на использовании подхода с задержкой базовой линии, что эффективно исключает вклад в рассеяние частиц, размер которых больше заранее установленного.

В основе PCS лежит предположение (как и вообще для светорассеяния), что все частицы гомогенны по составу, так что не требуется даже знать их показатель преломления (т. е. требуется знать последний только для непрерывной фазы). Это на практике означает, что нельзя измерить средний размер частиц смеси двух различных латексов разных полимеров, например, смеси поли-стирольного и акрилового латексов.

Существует много промышленных приборов для PCS с использованием фиксированного угла (обычно 90°), например Coulter Electronics Nanosizer [79] или более новые модели серии N4, которые могут измерять при различных углах. Brookharen Instruments Corp. (США) производит прибор В1—90 с фиксированным углом и противопыльным фильтром и прибор «автоматический гониометр» В1—200 SM с диапазоном углов от 15 до 160°, который можно использовать совместно с коррелятором В1—2020. фирма Malvern Instruments производит систему «4600» — фотон-корреляционный анализатор частиц с переменным углом и прибор с фиксированным углом («Autosizer»), а фирма Nicomp Instruments (сейчас фирма является филиалом HIAC/Royco Instruments) также выпускает много моделей приборов, например лазерный измеритель частиц — модель 220. Все эти приборы дают «средний» диаметр частиц и показатель распределения по 'размерам.


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒