آنالیز DLS

در واقع، اساس کار تست DLS یا همان پراکندگی دینامیکی نور ، حرکت براونی ذرات معلق در فاز مایع است. به گونه ای که پس از برهمکنش نور لیزر با ذره، پراکندگی و تغییرات شدت نور بر حسب حرکت براونی ذرات مورد مطالعه قرار می گیرد و به کمک آن، توزیع ابعاد ذرات محاسبه می شود. لازم به ذکر است که در آنالیز DLS سرعت حرکت ذرات متناسب با اندازه و ابعاد آن ها متفاوت است.

در دستگاه های آنالیز DLS از روی تغییرات الگوی نقطه ای ، که به صورت کم نور و پر نور شدن نقاط تیره و روشن است، تغییرات شدت پرتوهای نور متفرق شده توسط ذرات محاسبه می شود. در واقع، تعیین شدت تفرق پرتوهای نور، به اندازه گیری حرکت بروانی ذرات مربوط می شود. به گونه ای که حرکت براونی ذرات بزرگ تر، آرام تر از حرکت براونی ذرات کوچک تر است. در نتیجه، هرچه ذرات مورد آزمایش بزرگ تر باشند، شدت نوسانات و تغییرات الگوی نقطه ای آرام تر است و شیب نمودار نزولی همبستگی در این ذرات با شیب کندتری کاهش پیدا می کند.

نتایج تست DLS بر اساس کوچک و یا بزرگ بودن ذرات

از آنالیز DLS بیشتر برای مطالعه و بررسی نانوذرات مانند تعیین انداره ذرات نانو طلا ، اندازه پروتئین، اندازه لاتکس و اندازه کلوئید استفاده می شود. این روش، برای ذرات زیر میکرون بهترین نتایج را ارائه می دهد.

دستگاه آنالیز DLS

در آنالیز DLS از یک منبع نور تک فام (معمولا لیزر) استفاده می شود. این نور بر اساس شتاب بسیار بالا، قطبیده می شود و سپس می تواند در نمونه نفوذ کند. نور بازتابیده شده از نمونه وارد پلارایزر ثانویه شده و در آنجا جمع آوری می شود. در نهایت، تصویر حاصل از نورهای بازتاب شده، وارد سیستم کامپیوتری می شوند و نتایج حاصل را روی صفحه ی نمایشگر نشان می دهد. شایان ذکر است که به این تصویر نهایی، الگوی نقطه ای گفته می شود.

اساس کار تست DLS

دستگاه تست DLS از اجزای مختلف زیر تشکیل شده است:

• منبع نور: از منبع نور لیزر برای تابش بر نمونه مورد آزمایش استفاده می شود که این نور قبل از رسیدن به نمونه باید از قسمتی به نام تضعیف کننده عبور کند.
• تضعیف کننده (attenuator): این بخش از دستگاه، میزان شدت نور تابیده شده از منبع را متناسب با نوع نمونه تضعیف می کند و شرایط لازم برای آنالیز DLS را در وضعیت ایده آل فراهم می کند.
• کووت (cuvette): کووت یا سل، اجزایی است که نمونه درون آن ریخته می شود و اکثر نور در اثر برخورد به آن، بدون تغییر جهت به طور مستقیم عبور می کند.
• شناساگر: آن بخشی از نور که در اثر برخورد با ذرات نمونه با زاویه 173 متفرق می شود، توسط شناساگر دریافت می شود. در واقع، وظیفه شناساگر اندازه گیری و ثبت شدت تفرق نور است که به کمک آن الگوی نقطه ای به دست می آید.
• ارتباط سنج: سیگنال شدت تفرق ثبت شده در شناساگر به ارتباط سنج ارسال می شود و ارتباط سنج، با مقایسه شدت تفرق در محدوده های مختلف زمانی، نرخ اختلاف شدت را در زمان ها مختلف به دست می آورد.
• رایانه: در نهایت، اطلاعات حاصل از ارتباط سنج، به رایانه منتقل می شود. سپس، رایانه به کمک نرم افزارهای مخصوص، داده های ارسالی را بررسی می کند و اطلاعات لازم را به صورت توزیع اندازه ذرات نمایش می دهد.

دستگاه تست DLS

نقش پتانسیل زتا در تست DLS

یکی از مواردی که با دستگاه های DLS قابل اندازه گیری است، تعیین پتانسیل زتای ذرات می باشد که از این اصطلاح برای اشاره به پتانسیل الکتریکی در معلق کلوئیدی استفاده می شود. در واقع، این پتانسیل نشان دهنده میزان مقاومت الکترواستاتیکی بین ذرات است. پتانسیل زتا یک ذره در آنالیز DLS برای بررسی پراکندگی نمونه به کار می رود.

مقادیر بالای نشان داده شده در پتانسیل زتا به این معناست که سوسپانسیون از نظر پایداری الکترواستاتیک در وضعیت مطلوبی قرار دارد. پارامتر پتانسیل زتا تابعی از pH است و به عنوان عاملی برای تغییر شیمیایی نمونه به کار می رود که منجر به ایجاد فرمولاسیون های جدید و موادی با پایداری بیشتر می شود. لازم به ذکر است که مشخص نمودن نقطه ای که پتانسیل زتا در آن صفر است (معروف به نقطه ایزوالکتریک)، شرایط بهینه برای جداسازی ذرات و یا ایجاد لخته فراهم می شود.

هزینه آنالیز DLS

به طور کلی، هزینه آنالیز DLS به نسبت پایین است. چراکه زمان آزمایش در این روش کوتاه است و آماده سازی نمونه به راحتی انجام می شود. قدرت انداره گیری ذرات با دقت بالا، تکرارپذیری و قابل اطمینان بودن آزمون، حجم بسیار کم نمونه و امکان اندازه گیری نمونه های رقیق سبب شده است که تست DLS مورد توجه قرار بگیرد. همچنین، علاوه بر اندازه گیری ذرات، برای اهداف دیگری مانند تمایز بین یک ملکول، ذره و حتی یک فاز مایع دوم (مانند امولسیون) مورد استفاده قرار می گیرد. اما باید توجه داشت که این روش برای محلول های با وزن ملکولی بسیار پایین و سیستم های با جذب بالا مناسب نمی باشد و ممکن است به دلیل کلوخه ای شدن ذرات، نتایج آزمایش تحت تاثیر قرار بگیرند.

تست DLS

نکات تکمیلی آنالیز DLS

دانستن نکات زیر در آنالیز DLS می تواند کمک شایانی به درک بهتر این آزمون کند:

• در تست DLS ، تداخل سازنده به صورت بخش های روشن و تداخل مخرب به صورت بخش های تیره در الگوی نقطه ای نشان داده می شود.
• حرکت تصادفی ذرات درون محلول بر اثر اعمال نیرو از سوی ملکول های محلول که به حرکت براونی شناخته می شود، به اندازه ذرات، دما و ویسکوزیته وابسته است. در نتیجه، ثابت نگه داشتن این عوامل تاثیرگذار امر بسیار مهمی است. چراکه در غیر این صورت نتایج نهایی دارای خطا خواهند بود.
• در دمای ثابت، ذرات با ابعاد بزرگ بسیار آهسته تر حرکت می کنند. هنگامی که اشعه لیزر با فرکانسی معین به ذرات محرک برخورد می کند، با فرکانسی متفاوت پراکنده می شود و در فاز نوری نوسان ایجاد می کند. به این پدیده اثر داپلر (Doppler effect) گفته می شود.
• در سرعت های متوسط بیشتر، ذرات کوچک تر تغییر بیشتری در فرکانس نور ایجاد می کنند. همچنین، لازم به ذکر است که رابطه بین اندازه ذرات و سرعت حرکت براونی آن، به ضریب نفوذ ذره نیز وابسته است.