【DWS】如何利用擴散波光譜法進行粒徑分析

Particle Sizing with DWS

擴散波光譜法（Diffusing Wave Spectroscopy，簡稱DWS），為一先進的光散射技術，能應用於如濃縮乳液或粒子懸浮液等具高度光散射系統。藉由分析光被連續散射後有如擴散現象的波動強度，除了可以量測樣品的微流變特性之外，還可以準確地判定粒子在分散劑中的平均粒徑。特別的是，即使樣品濁度接近大部分先進的動態光散射法技術（Dynamic Light Scattering，DLS）所能測試到的濁度限制時，這項精巧的方法也能分析樣品的粒徑。

由於擴散波光譜法是一種快速且非侵入式的技術，這項顯著的優勢使它遠勝於需要樣品前處理的傳統粒徑分析技術（例如利用掃描式或穿透式電子顯微鏡），同時，有利於進行與時間相依現象有關（例如聚合動力學）的現場研究。

LS Instruments所生產的DWS RheoLab II是唯一能利用先進光散射技術進行粒徑分析的儀器，更特別的是，DWS RheoLab II能在幾分鐘之內，準確且可靠地量測不同濃度、不同材質下各種範圍的粒徑大小。

利用濁度（turbidity）的函數來分析用擴散波光譜法分析粒徑的準確度。（此濁度單位是用傳輸平均自由徑（transport mean free path, l*）的倒數來表示。）

該量測方式是將半徑分別為111nm（用■表示），220nm（用●表示），280nm（用▲表示），385nm（用▼表示），960nm（用◆表示）的聚苯乙烯球狀粒子，以及半徑分別為296nm（用□表示）和516nm（用○表示）的三聚氰胺粒子，分別溶於1％、1.5%、2%不同重量百分比濃度的懸浮液體中（圖右下方用黑色表示1%，紅色表示1.5%，藍色表示2%的重量百分比濃度）。在這些粒徑大小的範圍內，濁度的準確度都可以達到±5%。

左方濁度小於1mm-1的樣品表示不適用於用擴散波光譜法分析粒徑（l*＜1mm-1），右邊表示適用於擴散波光譜法分析粒徑（l*~3 mm-1）。然而，特別注意左邊樣品雖然無法用擴散波光譜法分析粒徑，但是，可以利用可調變3D相互關聯式動態光散射法（Modulated 3D Cross-Correlation DLS）來量測，而右邊的則無法利用該方法來測量。

資料來源：http://www.lsinstruments.ch/technology/diffusing_wave_spectroscopy_dws/dws_particle_sizing/

關鍵字詞中英對照：

DWS, Diffusing Wave Spectroscopy︰擴散波光譜法。

DLS, Dynamic Light Scattering︰動態光散射法。

Particle sizing︰粒徑分析。

Turbidity︰濁度。

Aggregation Kinetics︰聚合動力學。

Time dependent︰時間相依性。

Mean Diameter︰平均粒徑。

Transport mean free path︰傳輸平均自由徑。

Modulated 3D Cross-Correlation DLS︰可調變3D相互關聯式動態光散射法。