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  • 發布時間:2018-08-30 18:30 原文鏈接: 激光散射儀的DLS樣品制備

    ① 樣品

    動態光散射(DLS)的測量原理是基于粒子的布朗運動。這就限制了可以使用該方法測量的樣品的范圍。

    動態光散射可以測量膠體,如:

      ——分散在溶劑中的固體粒子、聚合物、蛋白質……

      ——乳液

    但是,動態光散射方法不能測量:

      ——干粉(可以在溶劑中均勻分散后進行測量)

    ② 溶劑

    可供DLS測量的樣品在一般情況下應該是分散在液相中的。如果是在一個研究實驗室中準備樣品,在生產或合成并經過純化后,在大多數情況下,樣品應該已經處于一種分散的形式。如果待測樣品是干燥的(粉末),在測量之前比如加入溶劑。最常見的溶劑包括:

      ——去離子水或超純水;

      ——甲苯;

      ——甲醇;

      ——乙醇;

      ——甘油……

    在選擇溶劑時,有兩個要素應當考慮。首先,溶劑應該讓顆粒分散良好。在某些情況下可能需要使用分散劑,如位阻或離子表面活性劑。確保所選的溶劑,與分散劑一起,在DLS測試整個測試過程中,提供足夠的膠體穩定性。其次,溶劑應該不改變樣品的性質,比如溶劑應該不溶解顆粒。

    如果有多個溶劑能夠滿足上述兩個條件,那么應該選擇讓樣品產生最大折光指數增量的溶劑。樣品濃度給定,樣品和溶劑的折光指數差值最大,那么所產生的信號最強。如果樣品不能濃縮,且信號弱到不足以保證可靠的測量,用戶需要更換功率更高的激光。

    需要確保所使用的溶劑純度足夠高,且不包含大分子量的雜質,比如灰塵。如果粒子小,散射很弱,去除大分子量雜質是非常必要的,因為這些雜質的信號甚至會屏蔽掉待測粒子的信號。大摩爾質量的成分可以選擇合適的濾器通過多重過濾的方法去除。如果可能的話,請選用0.1μm孔徑的濾膜。其他的方法還包括蒸餾和離心。在使用之前,瓶子和容器也需要使用高純度溶劑進行沖洗。

    對于懸浮液樣品,可能會采取過濾的方法去除那些“不受歡迎”的大分子量成分。但是在這種情況下,有效的待測組分也可能會被濾除,這就意味著樣品的整體性質可能會發生改變。選擇具有適當孔徑的過濾器,確保待測粒子不會被濾掉。需要注意的是,在過濾過程中,由于粒子可能被濾膜吸附,樣品的濃度可能會發生改變。排除雜質的另外一種選擇是讓他們沉積或者“溫和”離心。

    一個優秀的實驗室會提供非常干凈的工作環境(最好是潔凈室、層流罩或者通風良好的通風櫥)。將溶劑、移液管、小瓶和樣品密封,來最大程度的降低被灰塵污染的風險。另外,帶手套是值得鼓勵的,這不僅可以降低樣品污染的風險,還能保證安全。至于樣品濃度,濃度越低,受大分子量雜質影響會越大。

    ③ 濃度

    待測樣品的濃度主要取決于具體所采用的DLS技術。濃度過高的樣品需使用相同的溶劑進行稀釋,過稀的樣品則可以通過離心、去除溶劑和隨后再分散的方法進行濃縮。

    傳統的DLS是在標準的2D模式下進行測試的,需要高度稀釋的懸浮液,這是為了避免多重散射效應,此外還為了減少顆粒間的相互作用,這都會使DLS測試數據無效。濃度過高,會導致流體動力學半徑測量的系統誤差。但另一方面,樣品過稀,可能導致信號過弱。從視覺效果來看,比較理想的懸浮液是透明的或微弱的乳光。比較好的辦法是配置幾個不同濃度的樣品進行測試,來確定最佳濃度。

    通常,1-10mg/mL范圍之間的濃度是比較適當的樣品濃度的起點。流體力學半徑對濃度作圖,最佳的濃度顯示在“高位”流體力學半徑所對應的區間。濃度過高,流體力學半徑會被“低估”。換而言之,如果不同濃度的樣品提供不同的測試結果,則意味著樣品需要進一步稀釋。但是,濃度過低的樣品得到的結果性噪比會非常差。

    在三維測量模式下,由于多重散射信號被抑制,高濃度(透明、幾乎乳白色)的樣品可以被直接測量。但是需要指出的是,盡管三維光散射技術提高了測試濃度的上限,但是卻犧牲了一定的“信噪比”,這意味著,盡管沒有系統誤差,但是非常濃的樣品實際上可能也無法測定,在這種情況下,調制三維互相關技術是更好的選擇,因為它極大的提高了性噪比,大大拓展了測試濃度范圍。

    ④ 均勻

    待測樣品應該足夠分散,且懸浮液是均勻的。我們可以通過超聲波(最高功率15分鐘)來處理,對于比較脆弱的樣品,可以通過吸管多次重懸。

    如果粒子帶電,大范圍的靜電雙電層作用會開始起到作用。加入少量的鹽或者通過鹽溶液進行稀釋可以抑制這種相互作用,同時還能保持樣品的穩定性。通常能有效屏蔽電荷作用的鹽濃度在0.1mM到10mM之間。鹽的選擇,一般取決于所使用的溶劑:

      ——水溶液:溴化鉀、溴化鈉、氯化鈉、硝酸鉀;

      ——非鹵化溶劑(THF、DMF、DMA):溴化鋰;

      ——鹵化溶劑(氯仿、二氯甲烷、鄰二氯苯):NBut4Br……

    ⑤ 樣品瓶

    請確保測量用的樣品瓶是清潔無塵的。可以使用丙酮浴樣品瓶清洗器來清洗它們。為了快速干燥,可以采用真空環境下60℃的烘箱烘烤或者氮氣吹掃方法。在這種情況下,樣品瓶需保持倒置以避免任何污染。

    將懸浮液倒入瓶中的時候,需確保沒有氣泡產生。如果有氣泡產生,可以采用超聲處理或者用吸管重懸。為了避免氣泡產生,一個比較好的辦法是“杯壁下流”。

    樣品瓶中的樣品量也需要“優化”。樣品太少,激光不會穿過樣品,而樣品太多,樣品瓶中的一部分樣品將露在適配液液面(適配液為甲苯或十氫萘)之上,而樣品的溫控是通過適配液“油浴”提供的,這樣將會導致溫度梯度,形成的溶劑對流運動會影響顆粒的布朗運動。

    根據不同的儀器配置,可以使用不同規格的樣品瓶。通常光散射儀都使用圓柱形的樣品瓶,而三維光散射儀在某些特殊情況下會使用方形樣品瓶。

    不要再樣品瓶上做標記(即樣品瓶上不能有墨水),墨水能在適配液中溶解,污染循環水浴,這將改變適配液的光學性質并影響測量。

    當使用NanoLab 3D三維粒度儀進行測量時,有三種規格的方形樣品瓶可選(3×3毫米,5×5毫米以及10×10毫米)。此外,在某些不能使用玻璃樣品瓶的情況下,可以使用一次性塑料樣品瓶(10×10mm)作為替代。由于NanoLab采用半導體控溫,所以,樣品瓶上可以做標記,但僅限于光不通過的瓶壁。

    在把樣品瓶插入儀器測試之前,需要用紙再一次清潔樣品瓶,請使用實驗室玻璃器皿清潔專用的低纖維、無磨砂紙張。不要再試管表面留下指紋,并確保試管外壁干燥。

    ⑥ 平衡

    將樣品瓶插入樣品瓶支架后,需等待10-15分鐘,使樣品的溫度和熱浴相同。

    現在,樣品準備好了。接下來,選擇測試參數,測量并進行數據分析。


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