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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 高分子 » 测试表征 » 关于动态和静态光散射的一些问题。
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kexixian

木虫 (正式写手)

二逼青年欢乐多

[求助] 关于动态和静态光散射的一些问题。

1、关于动态光散射。对于胶束体系或是聚合物的亚浓溶液，做动态光散射时，如果衰减曲线出现明显的台阶（见附件），那么在拟合曲线时不能直接用单指数衰减模式来拟合，要用到伸展指数衰减模式，即the fast mode和the slow mode。公式为: g1(t)=Afast*exp(-t/tfast)+Aslow*exp[-(t/tslow)^r]
这是个模型，很多人都在套用。
question 1：对于the fast mode和the slow mode的归属，虽然大家在文章中说明归属问题是都引用了参考文献，但其实除了公式一样，其他的根本没有任何关系，有的甚至不提！！是否只要归属能符合你的数据就可以了？？可以这样理解么？
2、关于静态光散射。我看了下BIC Static Lighit Scattering Software软件的graphs菜单下有这几种选择：guinier plot 、zimm plot、berry plot等。
question 2：不同的plot，对应的公式假设不一样，应用范围不一样，有谁知道具体不一样在哪么？
question 3：这些plot如果做出来后是直线能代表什么，不是直线又能说明什么问题？
question 4：（见附件）看到一篇文章，做胶束，粒径分布较大，形貌有小的球型囊泡和棒状囊泡及很大的囊泡，作者先用散射光强"I”对角度“q”作图，再用lnI^-1对q^2作图（guinier plot），都不是直线。不知道作者想表达什么意思。

论坛里我也查了好久了，大家勿黏贴别人的帖子给我。个人感觉，胶束光散射测试表征这块很不靠谱，曲线拟合什么的真的很不靠谱，但是没有办法，太理论了。
关于动态和静态光散射的一些问题。
SLS作图.jpg


关于动态和静态光散射的一些问题。-1
DLS衰减曲线.jpg


关于动态和静态光散射的一些问题。-2
拟合公式.jpg
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盐是咸的~
1楼 2013-07-23 17:59:35
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kexixian

木虫 (正式写手)

二逼青年欢乐多
引用回帖:
12楼: Originally posted by huyangfei at 2013-07-24 08:00:02
DLS不是直接可以得到粒径和分布，需要这么复杂？

光散射作为一种表征手段，深着呢
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盐是咸的~
19楼2013-07-24 19:43:14
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查看全部 28 个回答

mrzhang77

金虫 (正式写手)
LZ是不是附件没贴上呀？
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2楼2013-07-23 18:54:36
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kexixian

木虫 (正式写手)

二逼青年欢乐多
引用回帖:
2楼: Originally posted by mrzhang77 at 2013-07-23 18:54:36
LZ是不是附件没贴上呀？

就是图片，直接显示了，呵呵
赞一下 回复此楼
盐是咸的~
3楼2013-07-23 19:00:44
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很好很求是

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
紫百合LYL: 金币+3, 感谢应助 2013-07-23 21:04:25
kexixian: 金币+5, ★★★很有帮助 2013-07-24 19:26:05
kexixian: 金币+5, ★有帮助 2013-07-25 00:29:13
我是冲着30个金币来的，回复不一定有道理，仅供参考。

1. 动态光散射实际上是测量一段时间内散射光强的波动，而这个散射光强随时间的波动其实就是一个随机过程，接下来就是一个完全数学的处理，任何一本概率论与数理统计的教材都能查到的，对随机过程的相关函数计算，而从相关函数的时间依赖性上可以求出这个随机过程的特征弛豫时间（或者叫衰减速率？ decay time or decay rate），而不同的decay rate对应的肯定是不同的运动，可能是同样的运动模式也可能是不同的，至于是什么运动模式要自己根据自己的体系去判断，如果运动模式不同的话应该会体现出对散射矢量不同的依赖性，常见的运动模式是平动扩散运动，对q的依赖性是2次方。因此只要你觉得你的体系存在两种运动，都可以用双指数去拟合，如果是两个平动的话（两种大小不同的粒子）一般都可以用双指数拟合，对于两种不同的运动模式（比如一种扩散一种内运动）我见过用双指数，也有用衰减指数的，据wikipedia上说，衰减指数模式一般用来拟合无序体系的松弛。但是说句实话，个人觉得用衰减指数拟合的时候数据不会那么理想，很难从其中拟合的参数得到什么有价值的物理含义。

2.就我个人知道的而言，zimm plot、guinier plot实际上都是用光强对散射矢量作图，只是通过不同的近似处理让曲线的某些参数和模型的物理参数吻合。最典型的就是能从zimm plot或者guinier plot得出粒子的均方根回转半径Rg。zimm plot一般是用光强的倒数（或者瑞利因子）对散射矢量平方作图，而guinier plot是用光强的对数对散射矢量平方作图，当满足近似条件时，会从图中得到一条直线，而直线的斜率就和均方根回转半径的平方成正比。而这个近似条件对于zimm plot 来讲一半要求1/q>>Rg,而对于guinier plot来讲呢1/q>1.也就是说随着观测尺度的变小，zimm plot会先偏离直线。不知我记错没有，有人比较过这两种作图法，一般来讲zimm plot 给的值会偏大，而guinier plot 的值会偏小。顺带回答第三个问题，当是直线的时候就可以通过直线的斜率关联颗粒的尺寸，当偏离直线的时候就说明观测尺度（1/q）太小了，不能从这部分直接获得物理参数。

4.就像前面所说静态光散射最实质的其实就是做散射光强的分析，典型的就是角度（q）依赖性分析，浓度依赖性分析。而从角度依赖性分析（不同散射角度的光强测量）就能关联颗粒的尺寸（Rg）. 其实对于各种常见的模型其散射光强随角度的变化大家早就计算出来了(这就是小角散射中大名鼎鼎的形状因子 form factor)。之所以用zimm plot 或者guinier plot 去作图拟合，个人觉得是因为在有限的实验数据内对直线的拟合误差很小，准确度高。但是如前面所说这两种作图法要求1/q>Rg，那么不满足这个要求就不行了吗？当然不是，如果我们知道测量粒子的形状，直接用形状因子拟合即可，如楼主给出的这个图，都能观察到散射光强的一个极小值了，自然用形状因子拟合即可，这个极小值和Rg有关。比如典型的空心球壳的形状因子就是：P（q）=[[sin(qR)]/(qR)]^2, 当qR=4.5左右就会出现第一个极小值，因此求得此时的q就能计算出R了。当然如果没有观察到极小值或者只是检测到形状因子前面很短的一部分，这个时候直接拟合误差应该会大很多，所以会用zimm plot 或者guinier plot处理。不知道这个问题回答清楚了没有。

之所以回答这么多，不完全是想赚楼主的金币，主要是想纠正楼主的一个观点：“胶束光散射测试表征这块很不靠谱”，诚然对于不熟悉的来讲（不是针对楼主，很多文章中就能看出很多研究者也是人云亦云，漏洞百出），因为光散射不仅仅强调实验的测量，有的时候对数据的处理分析更加重要，不熟悉的人来讲经常可以根据自己的意愿得到想要的结果而不是一个更加接近真是情况的结果。但是我想告诉楼主的是胶束光散射测试表征这块是相当靠谱的，只要你愿意去了解它，it is powerful。
当然楼主说的不靠谱的一个或许合理的原因是，绝大部分的理论分析其实是单粒子体系，对于多组分不均匀体系来讲，任何散射其实处理数据都很棘手，相对而言我个人觉得动态光散射会好点，但是分析数据时完全忽略体系的多分散性绝对是致命的错误。像楼主所说的体系，如果是一个多分散的体系，两种运动完全有可能是大小不同的两个例子而不一定是两种运动模式。

以上仅个人观点，供参考。
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kexixian
4楼2013-07-23 20:57:01
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