什么是靜態(tài)光散射？

靜態(tài)光散射（SLS）是一種利用高精度光子計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量粒徑、分子量和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的技術(shù)。常見(jiàn)的樣品包括合成聚合物、納米顆粒、生物分子和其他大分子。靜態(tài)光散射使用外推法，通常對(duì)散射角度、濃度進(jìn)行外推，在 Zimm 圖中，同時(shí)對(duì)二者進(jìn)行外推。

靜態(tài)光散射與動(dòng)態(tài)光散射（DLS）有何不同？

光子計(jì)數(shù)與自相關(guān)

使用這兩種技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，分子都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但 DLS 側(cè)重于布朗運(yùn)動(dòng)引起的光強(qiáng)快速波動(dòng)，而 SLS 則側(cè)重于光子計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)散射光時(shí)間平均強(qiáng)度的精確測(cè)量。DLS 和 SLS 提供的信息互為補(bǔ)充，但它們所依賴的基本原理截然不同。DLS 本質(zhì)上是對(duì)運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散速度的測(cè)量，然后通過(guò)斯托克斯-愛(ài)因斯坦方程將平移擴(kuò)散系數(shù)D_T與流體動(dòng)力學(xué)直徑d_h相關(guān)聯(lián)。相比之下，SLS 本質(zhì)上是一種結(jié)構(gòu)分析技術(shù)。

散射角

角度依賴性是靜態(tài)光散射的核心特征。散射光的強(qiáng)度可以繪制為散射角 θ 或散射矢量 q 的函數(shù)。散射矢量（在小角散射文獻(xiàn)中有時(shí)稱為動(dòng)量傳遞矢量）是 θ、光在真空中的波長(zhǎng) λ_o 和介質(zhì)的折射率 n_i 的函數(shù)。

特定顆粒或聚合物的形態(tài)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)描述其形狀的幾何函數(shù)。此函數(shù)（有時(shí)寫(xiě)作 P(θ) ）描述了散射光的角依賴性。對(duì)于純液體和非常小的顆粒，在基于測(cè)角儀的靜態(tài)光散射（SLS）實(shí)驗(yàn)的典型角度范圍內(nèi)，該函數(shù)項(xiàng)表現(xiàn)為常數(shù)。

靜態(tài)光散射（SLS）的常規(guī)應(yīng)用：

Zimm 圖

Zimm 圖是用于擬合 SLS 數(shù)據(jù)的最著名模型之一，也是測(cè)量聚合物分子量的經(jīng)典方法。Zimm 方程要求進(jìn)行角度和濃度依賴性的測(cè)量。這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)廣角激光光散射儀或多角度光散射儀獲得。當(dāng)樣品大到表現(xiàn)出角度依賴性時(shí)，必須使用此方法。

Debye 圖

對(duì)于較小的顆粒和低分子量聚合物，其角度依賴性極小，此時(shí)可將 Zimm 方程簡(jiǎn)化，僅需在單一散射角下進(jìn)行測(cè)量。注意當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑（R_g）大于約 20 納米時(shí)，這種簡(jiǎn)化不再適用，因此應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

優(yōu)點(diǎn)：Debye 圖不需要多角度儀器。

缺點(diǎn)：隨著分子量（M_W）或旋轉(zhuǎn)半徑（R_g）的增加，這種近似處理的誤差會(huì)越來(lái)越大。