【摘 要】
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动态光散射已经成为稀溶液内超细颗粒表征的标准手段,是普遍应用的纳米颗粒粒度测量方法,但对于高浓度纳米颗粒粒度的测量,由于多次散射效应的影响,传统的动态光散射法不能准确测量。本文在传统动态光散射测量原理的基础上,研究了高浓度下的纳米颗粒粒度测量方法,提出了基于背散射的高浓度纳米颗粒粒度测量方法,实现了高浓度纳米颗粒粒度的自适应测量。本论文的主要研究内容包括:(1)对目前解决高浓度纳米颗粒粒度测量问题
【基金项目】
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山东省自然科学基金(No.ZR2017LF026);
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动态光散射已经成为稀溶液内超细颗粒表征的标准手段,是普遍应用的纳米颗粒粒度测量方法,但对于高浓度纳米颗粒粒度的测量,由于多次散射效应的影响,传统的动态光散射法不能准确测量。本文在传统动态光散射测量原理的基础上,研究了高浓度下的纳米颗粒粒度测量方法,提出了基于背散射的高浓度纳米颗粒粒度测量方法,实现了高浓度纳米颗粒粒度的自适应测量。本论文的主要研究内容包括:(1)对目前解决高浓度纳米颗粒粒度测量问题的方法进行了研究和分析,确认多次散射效应是影响传统动态光散射法对高浓度纳米颗粒测量结果准确度的主要原因,并在此基础上对影响多次散射效应的因素进行了深入研究。(2)通过分析动态光散射的基本原理,可根据光学厚度来表征多次散射效应的强弱。进一步分析光学厚度的影响因素,可通过背散射的方法,减小散射光光程来降低光学厚度,进而达到削弱多次散射效应的目的。(3)根据分析设计并搭建了基于背散射的高浓度纳米颗粒粒度测量实验装置。该装置通过调节透镜位置改变散射中心位置,以寻找最优散射光程,有效抑制或削弱多次散射效应的影响,从而实现对高浓度纳米颗粒粒度的测量。(4)进行了不同浓度样品颗粒粒度测量实验,综合考虑被测样品的光学厚度与相关函数截距的大小,提出背散射最佳光程的判断准则,根据样品浓度自适应调节透镜位置,从而选取最佳散射光程。本文通过侧向散射实验结果发现,随着待测样品浓度增加,光学厚度也不断增加,多次散射效应也越强,致使相关函数截距不断下降,当光学厚度大于0.3,相关函数截距低于0.8时,测得的颗粒粒径远小于标称值,测量结果不可接受,因此确定了最优散射光程的判断准则为:光学厚度为0.3时的光程作为后向散射的最佳光程,相关函数截距作为辅助判断标准。根据调节步距控制散射光光程以及光程范围,实现了颗粒粒度的光程自适应测量,能够有效测量得到高浓度的纳米颗粒粒度。
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