Экзамен / Доп. вопросы / К последней лекции / 3, 5, 6 (динамическое и статическое светорассеяние)

Методы определения размера частиц

Статическое светорассеяние

Угол рассеяния обратно пропорционален размеру частицы. Малые частицы рассеивают на больший угол чем большие Количество квантов рассеянного света прямо пропорционально размеру частиц.

Большие частицы рассеивают большее количество квантов чем маленькие частицы

Взаимодействие луча лазера с частицей

Теория МИ описывает феномены взаимодействия излучения с частицей

Знание коэффициента преломления

Знание коэффициента адсорбции

Сбор информации идет со всех возможных углов отражения углов

Значения параметров менее заметны для больших частиц

Дифракция пучка на малой и большой частице

Большая частица		Малая частица
Рассеяние на больших углах		Рассеяние на больших углах
Интенсивный сигнал		Слабоинтенсивный сигнал

Теория МИ

Ключевым вопросом теории рассеяния является площадь поперечного сечения рассеивающего объекта, фоновое излучения на некотором удалении от объекта – результат рассеяния совокупности облученных частиц.

Теория МИ (Mie) строгое описание рассеяния сферической, гомогенной, изотропной и немагнитной частицы в непоглощающей среде

		Где параметры аk и bk являются функциями α =
	Рассеяние на сферической частице	πd0/λ0 β = πdm1/λ0 и m=m1/n0=n-ik – комплексный
		коэффициент преломления частицы, а πк τк -
		функции косинуса угла рассеяния к прошедшему
	Рассеяние на несферической частице -?	пучку.
	Математические методы описания рассеяния

Типы рассеяния на частице

λ - Длина волны лазерного излучения

d – диаметр частицы

Если частицы меньше или сопоставимы по размерам с длинной волны то оптические свойства частицы определяются исходя из того, что рассеяние света возникает не только за счет дифракции. Возможна поляризация частицы за счет излучения, это приводит к изменению распределения рассеянного света.

Рассеяние света – оптический инструмент измерения. Обязательным условием измерений является определение коэффициента преломления измеряемого материала

Для больших частиц, т.е. частиц от 5до 10 микрон для описания рассеивающей способности подходит приближение дифракции Фраунтгофера и влияние преломления материала снижается, т.е. коэффициент преломления уже не так важен при расчетах размера частиц

Когда диаметр частиц сопоставим с длиной волны излучения то применяется комплексная теория, известная как теория рассеяния Ми. Коэффициент преломления в данном случае оказывается заметно вариативным комплексным параметром

Динамическое светорассеяние

Синоним:	Спектроскопия фотонной корреляции
Измерение:	скорость диффузии частиц как характеристику их
	размеров, гидродинамический радиус
Пределы
измерения:	от 1 нм до 6 мкм

Броуновское движение

Частицы в дисперсии двигаются хаотично, Броуновское движение. Причина этого во взаимодействии с молекулами растворителя

Скорость движения тесно связана с коэффициентом диффузии D который может быть вычислен по уравнению Стокса-Эйнштейна

D: Коэффициент диффузии k: Константа больцмана

T: Температура Η: Вязкость

dp: Гидродинамический диаметр частицы

Броуновское движение

Уравнение Стокса-Эйнштейна

Размер частиц

Очень маленькие частицы бомбардируются молекулами растворителя и выталкиваются в случайном направлении. Частицы меньшего размера выталкиваются молекулами растворителя сильнее и двигаются быстрее Верхний предел обнаружения определяется условиями седиментации

Температура

Более высокая температура приводит к более быстрому движению частиц, и большей кинетической энергией соударений.

Вязкость растворителя

Движение частиц и молекул в дисперсии зависит от вязкости системы, чем выше вязкость тем движение частиц медленнее, Броуновское движение замедляется