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Dynamic Light Scattering & Backscattering Detection Technology |
| 1. Dynamic Light Scattering capable of measuring the smallest particles. |
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| Dynamic Light Scattering Technology 를 이용하는 BeNano Nanoparticle Size and Zeta Potential Analyzer 는 약 0.3nm 에서 15um 크기의 입자를 측정하여
입도분석을 할 수 있는 초미세 입자 입도 분석장비입니다. |
| 2. Dynamic Light Scattering |
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| 액체분자들의 thermal fluctuations 에 의해 액체내 입자들은 계속적으로 움직이는 브라운 운동을 하게 되는데 이 때 큰 입자의 운동 속도는 상대적으로 느리고
작은 입자의 운동 속도는 상대적으로 빠르므로 입자의 크기는 입자의 운동 속도에 반비례 한다. |
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| 샘플 cell 에 레이저 (입사광) 를 비추면 대부분의 빛은 투과를 하지만 입자와 충돌한 빛은 모든 방향으로 산란 (scattering) 되어 나아가는 산란광 (scattered light) 을 발생시킨다.
이 산란광은 입자의 크기에 따라 산란 강도 (intensity) 와 패턴이 달라지게 된다. |
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| 입자가 빨리 움직일수록 산란된 빛의 강도 (intensity) 변화가 더 자주 발생하고, 천천히 움직일수록 강도 변화가 느려진다.
이 intensity 변화를 바탕으로 여러가지 상관함수 (Auto Correlation Function) 와 공식을 이용하여 확산계수 (Diffusion Coefficient) 를 구하고
다시 알고리즘을 이용하여 입자크기로 계산하고 입도를 분석하게 된다. |
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| 입도를 구하는 가장 중요한 공식은 Stokes-Einstain 공식이다. Detector 를 통해 확인한 산란광의 intensity 와 그 패턴의 변화를 바탕으로
분석시스템은 브라운 운동을 통해 운동한 입자의 단위시간당 면적, 즉 확산계수 (D, Diffusion Coefficient) 를 구하고 Stokes-Einstain 공식에 D 값을 넣고
여기에 온도 (T) 와 용매의 점도 (η) 값을 입력하게 되면 입자의 수화반경 (r, Hydrodynamic Radius) 즉 입자의 크기를 계산할 수 있게 된다. |
| 3. Polydispersity Index (PDI) |
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| Range |
Comments |
| < 0.05 |
Monodispersed sample, such as standards dispersion |
| < 0.08 |
Near monodispersed sample, hard to distinguish to be separated peaks |
| 0.08 - 0.7 |
Moderate dispersed sample |
| > 0.7 |
Widely dispersed sample |
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| 입자크기를 구하는 공식을 응용하면 PDI (polydispersity index, 다분산성) 값을 구할 수 있습니다.
입자들의 다분산성이란 입자가 어느정도 크기로 다양하게 구성되어 있는가를 표시하는 값입니다.
PDI 값이 0 에 가까우면 동일한 크기로 구성된 물질 즉 Mododispersion 상태라는 것을 의미하고
PDI 값이 1 에 가까우면 가까울 수록 매우 다양한 크기의 입자로 구성된 Mododispersion 상태라는 것을 알 수 있습니다. |
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| 4. Multiple Scattering & DLS Backscattering Technology |
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입자에 의해 생성된 산란광이 샘플 cell 외부로 바로 나가는 것이 Single Scattering 이라고 한다면 입자에 의해 생성된 산란광이 다시 다른 입자에 충돌하여 새로운
산란광을 발생시키는 경우가 있는데 이런 현상을 다중산란 (Multiple Scattering) 이라고 한다. 다중산란이 발생하면 입자와 입자사이에서 발생한 새로운 산란광들이
입자에서 발생한 순수한 산란광의 intensity 에 영향을 주게 되어 정확한 산란광 측정이 어려워 진다.
이러한 다중산란은 입자의 농도가 높을 경우에 주로 발생하고 또한 입자 농도가 낮아도 측정하고자 하는 입자의 크기가 매우 미세하면 주위 입자에서 생성된 산란광에 의해
해당 입자의 산란광이 영향을 받게 되므로 정확한 산란광 세기 측정이 어려워 진다.
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DLS 방법에서는 주로 레이저 진행 방향과 90° 각도에 광검출기를 위치시켜 샘플 cell 의 중앙에서 생성되어 나오는 산란광을 측정한다.
그러나 Backscattering 방법에서는 레이저 진행 방향에서 후방 위치 즉 173° 각도에 광검출기를 위치시켜 샘플 cell 의 표면에서 생성되어 나오는 산란광을 측정한다.
이러한 Backscattering 방법을 이용하면 샘플의 입자 농도가 진하거나 또는 측정하고자 하는 입자의 크기가 수십나노 정도로 매우 미세한 경우에도 다중산란 걱정없이
정확하게 입자의 산란광 정보를 측정할 수 있다.
Bettersize 사의 BeNnao DLS & Zeta Potential Analyzer 에 장착된 Backscattering 을 위한 173° 각도 광검출기는 앞뒤 방향으로 미세 이동이 가능하여
Backscattered 산란광을 가장 정밀하게 측정할 수 있는 위치를 자동으로 조절하는 기능을 가지고 있습니다.
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