光電子和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展使得激光光散射已經(jīng)成為高分子體系和膠體科學研究中的一種常規(guī)的測試手段。現(xiàn)代的激光光散射包括靜態(tài)和動態(tài)兩個部分。

1. 在靜態(tài)光散射中，通過測定平均散射光強的角度和濃度的依賴性，可以得到高聚物的重均分子量Mw，均方根回旋半徑Rg和第二維利系數(shù)A2；

2. 在動態(tài)光散射中，利用快速數(shù)字相關(guān)器記錄散射光強隨時間的漲落，即時間相關(guān)函數(shù)，可得到散射光的特性弛豫時間τ，進而求得平動擴散系數(shù)D和與之對應(yīng)的流體力學半徑Rh。

在使用過程中，靜態(tài)和動態(tài)光散射有機地結(jié)合可被用來研究高分子以及膠體粒子在溶液中的許多涉及到質(zhì)量和流體力學體積變化的過程，如聚集和分散、結(jié)晶和溶解、吸附和解吸、高分子鏈的伸展和卷縮以及蛋白質(zhì)長鏈的折疊，并可得到許多*的分子量參數(shù)。

1. BI-DNDC 示差折光儀

2. TurboCorr 數(shù)字相關(guān)器
   

1. 靈活的激光器配置，可以測量粒徑更小、濃度更低的樣品。比如PAM樣品，特點是超高分子量、高粘度，通常配制的濃度需要在ppm級情況下才能進行樣品除塵和過濾。如此低的濃度，所提供的散射光信號很弱，如果使用低功率激光器，將很難得到高信噪比的數(shù)據(jù)。

2. 雙光路配置：可以對不同顏色樣品進行精確測定。

3. 標配包含匹配液過濾裝置。

4. 標配多種濾片輪，可以配置多種激光器，且可以有效過濾自發(fā)光樣品對測試的影響。

5. 多種測量模式可選：DLS/SLS分別測量或同步測量。

6. 強大的數(shù)字相關(guān)器是NASA太空項目與中國天宮太空實驗室項目的產(chǎn)品。

7. 擴展能力：可升級與Zeta電位分析儀聯(lián)用，組成完整的光散射系統(tǒng)。
   

1. 膠束的表征：

   兩親性分子(如磷脂、兩親性聚合物大分子)在溶液中能夠自發(fā)形成不同形態(tài)膠束(如: 球形、棒狀、層狀和囊胞等), 膠束結(jié)構(gòu)為其功能和應(yīng)用的實現(xiàn)奠定了物理基礎(chǔ). 膠束在生命體系中廣泛存在, 在保護細胞、存儲物資和輸運物資等方面扮演重要角色, 在人工釋放體系和高級材料模板等應(yīng)用領(lǐng)域有重要價值.
   不溶嵌段重復單元數(shù)較小的嵌段共聚物膠束可通過類似于表面活性劑膠束的制備方法直接把高分子溶解在某一溶劑體系中制得。而對于不溶嵌段重復單元數(shù)較大的嵌段共聚物，直接將其溶解在某一溶劑體系中，不可能制得穩(wěn)定的膠束。一般需要將高分子首先溶解在兩嵌段的共同良溶劑中，再通過加入另一溶劑組分改變?nèi)軇┬再|(zhì)，使其變?yōu)槟骋磺抖蔚牟涣既軇瑥亩玫椒€(wěn)定的膠束結(jié)構(gòu)（如下圖）。

   
   

   在濃度低于臨界膠束濃度(cmc)時，嵌段共聚物以單鏈的形式存在。當濃度達到cmc 附近時，嵌段開始締合成松散的聚集體，并保持著聚集體與單鏈之間的平衡關(guān)系，且有大量的溶劑存在于膠束核內(nèi)。隨著共聚物濃度的增加，平衡向著形成膠束的方向移動，溶劑分子被逐漸地從膠束核中排出，不溶性嵌段開始在膠束中進行重排以達到的構(gòu)象能。當溶液達到高濃度區(qū)域，膠束間相互作用變得尤為重要，膠束/單鏈平衡則由于長程超分子結(jié)構(gòu)的形成而受到影響。
   在膠束的應(yīng)用上，膠束的大小、結(jié)構(gòu)、溫敏性、pH值敏感度等決定著膠束的性能及應(yīng)用前景，而光散射法也成為表征這些參數(shù)的主要手段之一。利用動態(tài)光散射得到動態(tài)Zimm圖，進行濃度和角度外推，進而求得平動擴散系數(shù)D0，再依Stoke-Einstein公式求得流體力學半徑Rh及其分布；利用靜態(tài)光散射得到靜態(tài)Zimm圖，可以得到重均分子量Mww，均方根回旋半徑Rg和第二維里系數(shù)A2。通過以上參數(shù)再結(jié)合核-殼模型，我們還可以計算得出膠束的密度ρ、聚集度Nagg和特征參數(shù)Rg/Rh比值。特征參數(shù)Rg/Rh可用來表征高聚物鏈的構(gòu)想：通過理論計算，當Rg/Rh=0.775時，為
   硬球構(gòu)想，當Rg/Rh=1，為空心球構(gòu)想；Rg/Rh=0.775～4，為橢圓形構(gòu)想；Rg/Rh=1.505時，為柔性高聚物纏繞。
   同時，還可以利用示差折射儀測得膠束的dn/dc值。通過以上參數(shù)的表征，我們很容易得出膠束隨溫度、濃度、溶劑、pH值等因素變化信息，更好的了解和發(fā)揮膠束的性能。
   

2. 囊泡幾何形狀、大小和囊壁厚度的表征
   微膠囊是通過成膜物質(zhì)將囊內(nèi)空間和嚢外空間隔離開以形成特定幾何結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其內(nèi)部可以是可以填充的，也可以使中空的。微膠囊技術(shù)在現(xiàn)代科技與日常生活中有重要作用，如藥物、染料、納米微粒和活細胞等都可以被包埋形成多種不同功能的微膠囊。然而，傳統(tǒng)技術(shù)制備的中空微膠囊，其幾何形狀、大小和嚢壁厚度都無法精確控制，所得微膠囊的分散性和穩(wěn)定性不佳，限制了微膠囊基本物理性能如膜結(jié)構(gòu)、通透性、力學強度的研究。
   利用動靜態(tài)光散射技術(shù)再結(jié)合核‐殼模型，可以對微膠囊的幾何形狀、粒徑大小、分子量大小和囊壁厚度進行表征，進而人為對微膠囊的囊壁組成和結(jié)構(gòu)進行精確的控制與調(diào)控，從而調(diào)控微膠囊的各種性能和功能。

3. 3.脂質(zhì)體的表征
   脂質(zhì)體是一種定向藥物載體，屬于靶向給藥系統(tǒng)的一種新劑型。它可以將藥物粉末或溶液包埋在直徑為納

   米級的微粒中，這種微粒具有類細胞結(jié)構(gòu)，進入人體內(nèi)主要被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬而激活機體的自身免疫功能，并改變被包封藥物的體內(nèi)分布，使藥物主要在肝、脾、肺和骨髓等組織器官中積蓄，從而提高藥物的治療指數(shù)，減少藥物的治療劑量和降低藥物的毒性。
   脂質(zhì)體是由磷脂、*等為膜材包合而成。這兩種成分不但是形成脂質(zhì)體雙分子層的基礎(chǔ)物質(zhì)，而且本身也具有極為重要的生理功能。
   用磷脂與*作脂質(zhì)體的膜材時，必須先將類脂質(zhì)溶于有機溶劑中配成溶液，然后蒸發(fā)除去有機溶劑，在器壁上形成均勻的類脂質(zhì)薄膜，此薄膜是由磷脂與*混合分子相互間隔定向排列的雙分子層所組成。
   按結(jié)構(gòu)和粒徑，脂質(zhì)體可分為單室脂質(zhì)體、多室脂質(zhì)體、含有表面活性劑的脂質(zhì)體。按性能，脂質(zhì)體可分為一般脂質(zhì)體（包括上述單室脂質(zhì)體、多室脂質(zhì)體和多相脂質(zhì)體等）、特殊性能脂質(zhì)體、熱敏脂質(zhì)體、PH 敏感脂質(zhì)體、超聲波敏感脂質(zhì)體、光敏脂質(zhì)體和磁性脂質(zhì)體等。按荷電性，脂質(zhì)體可分為中性脂質(zhì)體、負電性脂質(zhì)體、正電性脂質(zhì)體。
   利用動靜態(tài)光散射技術(shù)再結(jié)合核‐殼模型，可以對脂質(zhì)體的分子層結(jié)構(gòu)進行表征，例如幾何形狀、大小和雙分子層厚度進行表征，進而人為對脂質(zhì)體的雙分子層組成和結(jié)構(gòu)進行精確的控制與調(diào)控，從而調(diào)控脂質(zhì)體的各種性能和功能。

4. 聚電解質(zhì)樣品的表征
   聚電解質(zhì)可用作食品、化妝品、藥物和涂料的增稠劑、分散劑、絮凝劑、乳化劑、懸浮穩(wěn)定劑、膠粘劑，皮革和紡織品的整理劑，土壤改良劑，油井鉆探用泥漿穩(wěn)定劑，紙張增強劑，織物抗靜電劑。近年來，聚電解質(zhì)在藥物載體研究方面有著諸多應(yīng)用。聚電解質(zhì)組裝體不但可以為藥物、基因、顯像診斷試劑及功能納米微粒提供負載場所，賦予組裝體藥物和基因傳輸和顯像診斷功能，而且由于組裝體的內(nèi)部及表面攜帶多種反應(yīng)性官能團（如—OH，—COOH 等），既可直接結(jié)合生物酶、細胞、抗體、

   

   藥物等，又可便于化學修飾以實現(xiàn)不同的功能與需求。同時，聚電解質(zhì)組裝體還具有對溶劑、離子環(huán)境、溫度和濃度敏感的特點。
   聚電解質(zhì)具有高分子溶液的特性，例如粘度、滲透壓和光散射等。由于它帶有電荷，并且這三方面的性質(zhì)又不同于一般的高分子，不能用上述溶液的特性與分子量的關(guān)系式來測算分子量。例如，在無鹽條件下聚電解質(zhì)溶液的Kc/R值與q2值不成線性關(guān)系，只有在適當濃度的鹽溶液中才呈線性關(guān)系（右圖）。在動態(tài)光散射表征方面，在無鹽條件下單分散的聚電解質(zhì)溶液在動態(tài)光散射粒度分布上會呈現(xiàn)多峰分布（通常有大峰存在），只有在加入適當?shù)柠}溶液的情況下，才會屏蔽掉這個大峰，粒度分布呈現(xiàn)出聚電解質(zhì)的真實分布情況。所以測定聚電解質(zhì)的分子量時，必須把聚電解質(zhì)溶解在一定濃度的鹽溶液中。另外，聚電解質(zhì)組裝體還具有對溶劑、離子環(huán)境、溫度和濃度敏感的特點，利用動靜態(tài)光散射儀可以表征聚電解質(zhì)的這些特點，例如，聚電解質(zhì)在不同溫度條件下的流體力學半徑 Rh、重均分子量 Mww，均方根回旋半徑 Rg、第二維里系數(shù) A2、密度ρ、聚集度 Nagg和Rg/Rh比值等，從而更好的了解聚電解質(zhì)的特性，為我們更好地使用聚電解質(zhì)提供參考。

5. 自組裝
   自組裝已經(jīng)成為納米科學領(lǐng)域一個重要的課題。它的主要研究內(nèi)容是高分子之間、高分子與小分子間、高分子與納米粒子之間通過非共價鍵的相互作用，進行自組裝而實現(xiàn)不同尺度上的規(guī)則結(jié)構(gòu)。如膠束、囊泡、聚電解質(zhì)、脂質(zhì)體、高分子與無機納米粒子共聚物等。目前研究較多的組裝方法有：化學吸附法、分子沉積法、接枝成膜法、慢蒸發(fā)溶劑法和旋涂法。
   影響組裝體系穩(wěn)定性的因素有：分子識別、組分、溶劑、溫度及熱力學平衡狀況。而通過測定組裝體系的擴散系數(shù)、粒徑、分子量、均方根回旋半徑，第二維利系數(shù)等變化，可以方便地表征自組裝體系的這些性能。

6. 體系聚集與生長--動力學特性研究
   由于體系的變化可以通過粒度、光強、擴散系數(shù)、相關(guān)曲線等的變化加以表征，所以通常我們可以用光散射的方法來表征，從而得到體系的聚集、解離以及生長等信息。 如在蛋白質(zhì)晶體生長過程中，連續(xù)采集其光散射信號，通過對其光強、粒度、擴散系數(shù)及相關(guān)曲線等變化數(shù)據(jù)進行對比與分析，了解蛋白質(zhì)晶體生長的情況及其性能變化的情況。如外加溫控設(shè)備可以進而研究體系的相變溫度等溶液行為。
   在一些復雜溶液體系的研究中，研究級光散射系統(tǒng)也是*的手段。例如對于油包水、水包油微乳液的“初始”狀態(tài)與膨脹行為，以及對于雙連續(xù)相微乳液的研究等。

7. .研究高聚物分子量與第二維利系數(shù)關(guān)系
   第二維利系數(shù)（A2）是直接表征溶液中高聚物與溶劑分子間相互作用程度的參數(shù)，當互相作用抵消時，A2=0，而且溶劑越優(yōu)良則 A2 越大。按照高分子溶液熱力學理論，A2一般為正值，但當高分子處于 Θ條件下，或發(fā)生聚集時，A2也可又能出現(xiàn)負值。

8. 超高分子量聚合物 PAM 的表征
   聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）簡稱 PAM，由丙烯酰胺單體聚合而成，是一種水溶性線型高分子物質(zhì)。PAM 具有絮凝性、粘合性、降阻性、 增稠性等特點，主要用于采油、制糖、洗煤、選礦、造紙、涂料、濕法冶金，紡織、石料切割、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥以及污水處理等等 在石油開采的過程中，油田開采作業(yè)中經(jīng)常需要加入一定量的 PAM 水溶液，起到增粘、降濾失、流變調(diào)節(jié)、膠凝、分流、剖面調(diào)整等作用，從而改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。而 PAM 的性能與其分子量大小、結(jié)構(gòu)、流體力學直徑等因素息息相關(guān)，所以對 PAM 分子量大小和結(jié)構(gòu)的準確表征是非常重要的。
   傳統(tǒng)上 PAM 是用粘度法進行表征的，通過 Mark Houwink 方程經(jīng)驗公式（K，a 值為固定常數(shù)）得出粘均分子量，但此結(jié)果對于有結(jié)構(gòu)變化的 PAM 來說存在較大誤差。目前，使用光散射法 以其測量的準確性和方便性成為表征 PAM 分子量成為主要方法。

9. 蛋白質(zhì)的表征
   蛋白質(zhì)的準確表征不僅嚴格而且必要，例如在生化工程應(yīng)用上，以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的產(chǎn)品必須很純而且無任何聚集存在。而測定蛋白質(zhì)的粒徑和分子量來判斷是否有聚集態(tài)存在，光散射法成為的工具之一。光散射主要可如下幾個方面：
   1）測定蛋白質(zhì)分子的均一性，蛋白質(zhì)樣品的均一性是生長晶體的前提條件

   2）測定蛋白質(zhì)分子的 pH 穩(wěn)定性
   

   3）測定蛋白質(zhì)分子的熱穩(wěn)定性

   4）蛋白質(zhì)變復性及折疊的研究

   5）臨界膠束濃度的測定，一定濃度的表面活性劑加到溶液中會形成微膠束
   

10. .多糖的表征
    多糖是由單糖縮合而成的鏈狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)，是自然界中廣泛存在的一類生物大分子。由于多糖分布的廣泛性結(jié)構(gòu)的復雜性和生物作用的多樣性，使人們對它的藥用研究越來越重視，它將作為一類高效、低毒、新型藥物廣泛應(yīng)用于人類疑難疾病的治療。

11. DNA 的表征
    目前測量 DNA 分子量主要采用凝膠電泳法，即將 DNA 片段和標準分子量（Maker）分別上樣到一定濃度的凝膠中，在一定電場強度作用下，將 DN段和 Maker 按分子量大小分離形成各個條帶，將目標 DNA 條帶跟 Maker條帶進行比較，從而得出相對分子量。該方法不僅操作較為復雜和緩慢，但所得的分子量為相對分子量，而且 DNA 分子電泳除了 DNA 分子大小外還受諸多因素的影響，如：DNA 分子構(gòu)型 、不同的膠濃度 、電場強度 、溴化乙錠（簡稱 EB，DNA 染色劑，為劇毒物質(zhì)）、電泳緩沖液、電泳上樣量、標準分子量（Maker）等，這些因素無不影響著 DNA 分子量計算的準確性。
    采用激光光散射法浸入式測量，不僅操作簡單快捷，受干擾的因素少，而且可準確測得 DNA 分子量和均方根回旋半徑。光散射法以其*的*性，成為 DNA 以及 DNA 復合物表征的理想工具之一。

12. 擴散波譜（通過 William Watts 方程）
    擴散波譜是一種測量和研究各種體系動態(tài)特性的多重散射技術(shù)，適用于觀察體積分數(shù)較大的不透明分散體系，是傳統(tǒng)光散射的發(fā)展，是一種快速有效測量不透明體系的技術(shù)；擴散波譜對埃量級顆粒的運動非常敏感，因此常被廣泛地應(yīng)用到電流變液、磁流變液、沙堆等高密度體系。我們通過對自相關(guān)函數(shù)的模擬計算，可得到電流變液體系結(jié)構(gòu)與動力學特性的信息，從而研究電流變液顆粒之間的相互作用。
    
    
    

    
    

主要技術(shù)規(guī)格及要求：

1. 動態(tài)光散射測量參數(shù): 流體力學直徑（Dh）及其分布，擴散系數(shù)（D），其他動力學參數(shù)；

2. 靜態(tài)光散射測量參數(shù): 重均分子量（Mw），均方根回旋半徑（Rg），第二維利系數(shù)（A2）；

3. 動靜態(tài)光散射聯(lián)用可完成以下測定：

- 通過Rg/Rh得到高分子聚合物的形態(tài)

- 動靜態(tài)結(jié)合可以得到膠束聚集度、膠束重量、膠束密度及其結(jié)構(gòu)

- 分形維數(shù)的值可用來表征樣品的松散程度

- 可對體系生長/聚集進行表征

4. Dh 測量范圍：>1nm - <6um；

5. Mw 測量范圍：>500 - 10⁹ Daltons；

6. Rg 測量范圍：10nm – 1μm；

7. 濃度范圍：0.1 mg/mL - 10mg/mL；

8. *測量角度范圍：8-162°之間任意角度（手動或計算機控制）；精度：0.01°；

9. 溫控范圍：-20 - 80°C，精度±0.1°C，數(shù)字溫度控制器，具有雙重熱交換溫度控制部件；

10. *激光器： 根據(jù)用戶需要配置激光器（633nm/532nm/488nm或其它選擇），可升級兩只不同波長激光器組成雙光路，括激光器支架；

11. *開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計，可升級雙激光器雙光路配置，不同光源任意切換使用，滿足不同樣品（特別是不同顏色樣品）的實際測量需求。

12. APD（雪崩型光電二極管）檢測器，帶有微處理器電子保護裝置

13. 數(shù)字相關(guān)器：

- 物理通道：超過10¹¹線性通道

- 采樣時間：可變采樣時間：25ns至40ms

- 延遲時間：可變延遲時間：25ns至13l0s

- 可選擇基線設(shè)置：1.測量基線；2.計算基線；3.最后通道基線；4. 斜率分析基線

- 多路輸入多路：支持4路同時輸入

- 互相關(guān)：支持2路互相關(guān)

14. *濾光片輪：532nm，488nm，514nm，633nm等多種，適用于多種不同波長的激光源，另有開放位置為弱散射體系所備用；

15. *孔徑片大?。?00μm/200μm/400μm/1mm/2mm/3mm，適應(yīng)不同的測量應(yīng)用要求，避免采用單一孔徑片帶來的測量誤差；

16. 光強調(diào)節(jié)方式：可變中密度濾光器與孔徑片大小組合調(diào)整方式；

17. *在線匹配液循環(huán)過濾系統(tǒng)：雙重濾膜過濾匹配液，保證匹配液澄清無灰塵；

18. 旋轉(zhuǎn)臺誤操作保護：設(shè)有限位器防止誤操作損壞檢測器

19. 軟件：系統(tǒng)準直軟件、動態(tài)光散射與靜態(tài)光散射的全套分析軟件

1. BI-DLight 雙光路套件：不同波長激光器拓展不同特征樣品的表征

2. BI-PA：基于Glan-Thompson棱鏡的偏振分析套件，用于對不同形狀樣品的測量

3. BI-SFS：樣品過濾裝置

4. BI-CrossCorr：互相關(guān)套件

5. BI-SVC：150uL 微量樣品池

6. BI-Align：準直輔助套件

7. BI-532La：532nm 激光器

8. BI-632HN：632.8nm 激光器