Name: 동적 광산란 현미경에 의한 혼탁 솔루션의 입자 크기 분포 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 16 s
Description: 배우세요 동적 광산란 현미경을 이용하여 혼탁한 용액에서 희석 없이 입자 크기 분포를 측정하는 방법을. 이 기술은 고농도 시료의 생물물리학적 특성 분석에 활용됩니다.

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1. 샘플 준비 <ol><li> 온도에 반응 단량체의 정제 <ol><li> 톨루엔 100 mL에 N의 이소 프로필 아크릴 아미드 20 g의 (NIPA)을 녹인다. </li><li> 먼지를 제거하기 위해 흡인 하에서 용액 필터. </li><li> 석유 에테르 500 ㎖로 여과 액을 혼합한다. </li><li> 빙수 욕에서 반응 용기를 배치했다. </li><li> 단량체가 (일반적으로 30 분) 침강 될 때까지 용액을 교반한다. </li><li> 침전 된 단량체를 수득 흡인 하에서 용액 필터. </li><li> 하룻밤 감압 (100 PA)에서 단량체를 건조. </li></ol></li><li> 온도 응답 성 폴리머 용액의 제조 <ol><li> 다이어프램 펌프를 이용하여 1.0 분 동안 탈 이온수 20 ㎖ 드가. </li><li> 탈기 및 탈 이온수 9.5 ml에 정제 NIPA의 780.8 mg의 녹인다. </li><li> 빙수 욕에서 반응 용기를 배치했다. </li><li> 의 반응을 방패알루미늄 호일로 덮고 장치에 의한 빛. </li><li> 조심스럽게 튜브를 가스 실린더에 부착 된 피펫 팁을 통해 Ar 가스의 완만 한 흐름을 도입하면서 10 분 동안 부드럽게 교반 용액. </li><li> N, N, N의 11.9 μL &#39;, N&#39;마이크로 피펫을 통해 솔루션 -tetramethylethylenediamine를 추가합니다. </li><li> Ar 가스를 도입하면서 단계 1.2.5에서 설명한 바와 같이, 1.0 분 동안 용액을 교반 하였다. </li><li> 샘플을 교반하면서 탈기시키고, 탈 이온수 0.5 ml에 황산 암모늄 4.0 mg을 용해. </li><li> 및 (단계 1.2.8)에서 황산 암모늄 용액 (단계 1.2.7)에서 시료 용액을 혼합한다. </li><li> 아르곤 가스를 도입하면서 단계 1.2.5에서 언급 한 바와 같이 30 초 동안 용액을 교반 하였다. </li><li> 알루미늄 호일로 솔루션을 덮고 하룻밤 냉장고 (4 ℃)에 보관합니다. </li></ol></li><li> 샘플 마운트의 준비 <ol><li> 에서 (검액 60 μL를 놓습니다공동 슬라이드 단계 1.2.11). </li><li> 원형 커버 유리 솔루션을 커버. 트랩 공기 방울에주의하지 말라. </li><li> 마이크로 피펫 및 실험실 와이프를 사용하여 초과 솔루션을 제거합니다. </li><li> 접착제와 샘플을 밀봉합니다. 실내 온도 (일반적으로 6 시간)에 접착제를 건조하게 할 수 있습니다. </li><li> 단계 1.3.1-1.3.4에 따라 0.1 중량 %의 폴리스티렌 라텍스 (100 나노 입자 직경) 서스펜션 가득 다른 슬라이드를 준비합니다. 이 슬라이드는 표준으로서 사용된다. </li></ol></li></ol> 동적 광산란 현미경 2. 입자 크기 측정 <ol><li> 장비의 최적화 <ol><li> 거꾸로 현미경의 무대에 (단계 1.3.5에서) 폴리스티렌 라텍스 서스펜션 슬라이드를 놓습니다. 커버 유리 측 하방으로 직면한다. </li><li> 검출기의 앞에 빔 댐퍼 (눈사태 포토 다이오드 및 상관기)를 놓습니다. </li><li> 레이저 빔 (고체 레이저, λ = 488 nm의 30 mW의 적용 연속대물 렌즈를 통해 샘플에 파) (10 ×). 반사 된 빛의 일부는 현미경 발사 미러를 통과하고, CCD 카메라에 의해 관찰 현미경 (도 1)의 양측 포트에 장착된다. </li><li> 로우 - 하이 위치로부터 대물 렌즈의 높이를 변화하여 샘플 현탁액에 초점을 설정하는 대물 렌즈의 높이를 조정한다. 커버 유리 샘플 사이의 계면에서, 상기 커버 유리의 표면에, 샘플 및 홀 슬라이드 글라스 사이의 계면에서이 절차 동안에, 반사 이미지가 세 번 초점을 맞추고있다. 두 번째 및 세 번째 지점 사이의 중심점을 설정한다. </li><li> 레이저 파워를 변경하여 산란 광 강도를 감쇠. </li><li> 검출기 앞에 빔 댐퍼를 제거하여 검출기에 산란광을 소개한다. 이 장치는 빛의 세기의 시간 상관 관계를 측정한다. </li><li> betw 핀홀 (φ = 50 μm의)를 설정공 초점 효과를 달성하기 위해 현미경 및 검출기 EEN. 검출기에서의 광 강도를 최대화하기 위해 핀 홀의 위치를 ​​조정한다. </li><li> 컴퓨터를 통해 상관기의 동작을 개시하여 30 초 동안 광 산란 강도의 시간 상관 함수를 측정한다. 1, t는 시간 상관 (4)와 인 - 측정 된 상관 함수는 종종 g (2) (t)로 표현되는 <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq1.jpg" /> . 여기서, I (t)는 시간 t와 (•••) T 시간 평균이다에서 산란 된 광 강도이다. 감쇠 시간은 약 0.1 밀리 것이다. </li><li> 시간 상관 함수의 초기 진폭 넓은 범위를 획득하기 위해 초점을 조정 (g (2) (t = 0) - 1). 참고 : 초기 진폭이 강하게 반사되는 빛의 양에 의해 영향을 받는다. 초점 토우를 이동하여커버 유리 시료, 반사광 량이 증가 사이의 인터페이스를 ARD. 폴리스티렌 라텍스 강한 광 산란의 경우, 초기 진폭 그러나 0에서 1로 변경 될 수 있고, 이는 반사 된 광의 강도는보다 더 높기 때문에 더 일반적인 중합체 용액 1에 가까운 초기 크기를 설정하는 것은 어렵다 산란 된 빛의. </li><li> 역 라플라스 변환 크기 분포 함수를 획득하는 획득 된 시간 상관 함수 (제한된 정규화 CONTIN 프로그램 (13, 14)을 사용)을 적용한다. 초기 진폭이 0.2 미만으로 설정된 경우, 유체 역학적 반경의 분포 함수를 두 번 실제 반경 (자세한 설명을 참조)은 100 나노 미터 주위에 날카로운 피크를 표시한다. </li></ol></li><li> 시료 측정 <ol><li> 25 ° C의 단계 온도를 설정합니다. </li><li> 폴리 NIPA (PNIPA) 오디오 솔루션을 준비 슬라이드를 배치이온 현미경의 무대에 (단계 1.3.4). </li><li> 단계 2.1.4-2.1.8 따라 산란 된 광 강도의 시간 상관 함수를 측정한다. 초기 진폭이 0.2보다 큰 경우, 단계 2.1.9에 따라 시간 상관 함수의 초기 진폭 있도록 0.2 미만인 초점을 조정한다. 작은 초기 진폭은 분석을 단순화합니다. </li><li> 35 ° C의 단계 온도 설정 및 용액이 혼탁 될 때까지 기다립니다. PNIPA 용액의 낮은 임계 용액 온도 (LCST)를 C 15 - 32 °이다. </li><li> 다음 단계에서 시간 상관 함수를 측정 2.1.4-2.1.8. 가능하면, 시간 상관 함수 0.2 미만의 초기 진폭 있도록 초점의 위치를 ​​조정한다. 탁한 용액 들어, 초기 진폭 반사광 즉 일정하게 유지하면서 산란광의 강도가 증가하기 때문에, 증가하는 경향이있다. </li><li> 역 라플라스 transformati 적용얻어진 시간 상관 함수의 크기 분포 함수를 얻었다. 실제 크기가 초기 진폭이 0.2 미만인 경우에는 반 얻어진 값이 있습니다. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Hiroi, T., Shibayama, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+Light+Scattering+Microscope%3A+Accessing+Opaque+Samples+with+High+Spatial+Resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Dynamic Light Scattering Microscope: Accessing Opaque Samples with High Spatial Resolution.</a> Opt. Express. 21, 20260-20267 (2013).</li>
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</ol>

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시간 상관 함수의 초기 크기는 주로도 2에 도시 된 바와 같이, 중심점에 따라 (a). 이 겉보기 용액 (계면에서 박막 제외) 균질하다는 사실을 8 모순. 초기 진폭이 변화는 반사 광량의 변화에 ​​기인한다. 일부 헤테로 다인 이론 (16)는 초기 진폭 A, 산란광 강도, I S, 반사광 강도, I는 R, 다음 식을 만족하는 것으로 예상 한 <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq2.jpg" /> 이 방정식은 내가 r에 큰이되고 있음을 보여주고, 작은 A는된다. 따라서, 인터페이스에 가까운 초점 위치를 설정함으로써 감소된다. 겉보기 확산 상수 D A는 캘리포니아N 단 분산 용액의 경우에는 시간 상관 함수 피팅에 의해 획득 될 : <img alt="식 (3)" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq3.jpg" /> 어디에 <img alt="식 (4)" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq4.jpg" /> . 여기서, n은 용매 (물, 1.33)의 굴절률이며, θ는 산란 각 (180)은이고, λ는 빛 (514.5 ㎚)의 파장이다. 우리는 후방 산란 기하학을 적용하기 때문에, Q의 값은 고정된다. 그러나,이 점은 상이한 파장의 광을 이용하여 해결된다. 연속파 레이저 소스의 종류는 DLS 현미경을 구성하는 데 사용할 수 있습니다. 작은 부피 조사 덕분에, 코 히어 런스 팩터 (17)보다 0.99로 추정 무시할 수있다. 다 분산 용액의 경우, D (A)의 분포 함수는 상기 역 라플라스 변환함으로써 얻어진다. 부분 헤테로 다인 일eory 또한 D, A는 실제의 확산 정수 D와 동일한 아니라는 것을 예측한다. 이러한 두 확산 상수는 다음 방정식을 만족 <img alt="식 (5)" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq5.jpg" /> 확산 상수 D는 아인슈타인 스톡스 식 4를 이용하여 유체 역학적 반경 R에서 H로 변환된다. A = 1이 관계의 A = D D이되면. 이 경우에, 데이터 변환 처리는 일반적인 동적 광산란에 대한 것과 동일하다. 도 2 (b)에 도시 된 적색 라인이 경우에 해당한다. 반대로, 이러한 관계는 한계에서 D의 A = 0.5 D된다 → 0 A가 작은 (실제적으로 0.2 미만)을 때 같이 따라서, 크기는 실제 크기보다 두 배 큰 것으로 추정된다 도 2 (b)의 청색 라인 </strong&gt;. 우리는 상당히 작다는 것을 알고있는 경우도 2 (c)에 나타낸 바와 같이, 횡축은, 이동 될 수있다. 원칙적으로, 우리는 어떤 값을 D로 D A를 변환 할 수 있습니다. 간단한 근사화 D A를 0.5 ~ D가 성립 때문에 그러나 실제로는 0.2 초기 진폭을 작게 설정하는 것이 좋다. 동적 광 산란 현미경 기술의 두드러진 특징으로는 PNIPA 용액을 사용하여 입증되었다. 아래 및 LCST 상기 PNIPA의 형태 광범위 15,18 산란 소각 중성자를 이용하여 연구되었다. 반면, 동적 광산란 때문에 탁도 (19)의 LCST 상기 PNIPA 분석에 활용되지 않았다. 도 3에 도시 된 바와 같이,이 문제는, 동적 광 산란 현미경에 의해 해결된다 (a) 및 (b). 이러한 집합체의 크기는 여러 가지입니다 &amp;# 181; m, 소각 X 선 / 중성자 산란 또는 종래의 광 산란 기법 중 하나에 의해 얻어 질 수있다. 이 시스템을 사용하여 시간 - 분해 측정 온도 변화시 응집 공정에 관한 정보를 제공한다. 동적 광 산란 현미경의 단점은도 3에 도시되어있다. LCST 아래의 결과를, 시간 상관 함수 강하게 먼지 존재하는 미량 (도 3의 검은 선)에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 시간 상관 함수도 1.0의 순서에 상관 회 완전히 소멸하지 않는다. 이 장치는 (약 1.0 μm의) 조사 볼륨 통상 동적 광산란 장치 (약 100 μm의)과 그 조사보다 훨씬 작기 때문이다. 산란광의 강도가 약한 경우에는, 그러한 신호들에 의해 야기 된 것과 같은 잡음에 의해 가려솔루션에 먼지 쇼핑몰 양. 크기의 일반적인 순서를 의미하지만 따라서,도 3의 (b)에 도시 된 세 개의 피크는 정량적 중요성을 가질 수 없다. 그런 약한 산란이 종래의 동적 광산란 장치에 의해 측정 할 수있다. 우리는 동적 광산란 현미경은 우리가 같은 설정으로 투명하고 혼탁 모두 샘플을 측정 할 수 있음을 증명하고있다. 샘플에서의 광로 길이가 짧기 때문에,이 기술은 탄소 나노 튜브 현탁액 (20)와 같은 강한 빛 흡수의 샘플에 적용될 수있다. 또한, 그 때문에 높은 공간 해상도로,이 기술은 생물 세포에 적용 할 수있다. 생물에의 응용의 경우,이 방법은 또한 형광 및 라만 이미징과 같은 다른 이미징 기술과 결합 될 수있다. 따라서, 우리는 동적 광산란 현미경 연구 분야의 넓은 범위에 대한 강력한 도구 믿는다.

입자 크기는 콜로이드 및 고분자 용액의 가장 기본적인 특성 중 하나입니다. 입자 크기를 측정하기 위해 수많은 기술이 사용됩니다. 1.0μm 이상의 입자 크기는 광학 현미경을 사용하여 직접 측정할 수 있습니다. 더 작은 입자의 경우, 레이저 회절, 전자 현미경 또는 원자력 현미경과 같은 대체 기술이 사용됩니다2,3. 동적 광 산란은 솔루션4에서 입자 크기 분포를 측정하는 데 일반적으로 사용되는 기술입니다. 이 기술을 사용하여 얻은 결과는 입자의 이미지가 아니라 산란광 강도의 변동이 특징적인 시간에서 파생됩니다. 이러한 변동은 확산 상수를 특징으로 하는 브라운 운동에서 비롯됩니다. 크기 분포는 Einstein-Stokes 방정식을 사용한 확산 상수의 분포에서 구합니다. 단순성으로 인해 동적 광 산란은 페인트 및 식품 콜로이드와 같은 용액의 일상적인 평가에 널리 사용됩니다.
전처리는 용액 샘플의 입자 크기 측정에 사용되는 대부분의 기술에 필요합니다. 전자 현미경 및 원자력 현미경의 경우 진공 상태에서 샘플을 분석해야 합니다. 따라서 샘플을 원래 형태로 관찰하기가 어렵습니다. 또한 레이저 회절 및 동적 광 산란의 경우 다중 산란 및 광 흡수가 없는 희석된 샘플만 측정할 수 있습니다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 교차 상관 분광법5,6, 저간섭 동적 광 산란7,8, 확산파 분광법9,10 및 차동 동적 현미경11,12와 같은 희석되지 않은 농축 용액에서 동적 광 산란을 측정하기 위한 몇 가지 새로운 기술이 제안되었습니다.
우리는 동적 광 산란 현미경1이라는 새로운 장치를 개발했습니다. 이 장치를 사용하면 핀홀을 사용하여 다중 산란을 제거하는 컨포칼 광학 시스템을 통해 희석 없이 탁한 샘플을 측정할 수 있습니다. 그러나 측정 절차 및 데이터 분석은 시중에서 판매되는 기기보다 약간 더 복잡합니다. 이 동영상은 온도 반응형 폴리머인 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)의 분석을 예로 들어 측정 절차와 데이터 분석을 자세히 설명합니다.

<table><tbody><tr><td>N-이소프로필아크릴아미드, 98%</td><td>도쿄화학공업주식회사</td><td>I0401</td><td></td></tr><tr><td>톨루엔, 99%</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>201-01876</td><td></td></tr><tr><td>석유 에테르, 증류 온도 30 ~ 60 &deg; C</td><td>Wako 순수 화학 산업, Ltd.</td><td>169-22565</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 99%</td><td>시그마</td><td>T9281</td><td></td></tr><tr><td>과황산암모늄, 98%</td><td>시그마</td><td>248614</td><td></td></tr><tr><td>폴리스티렌 라텍스 현탁액, 1중량%</td><td>듀크 사이언티픽 코퍼레이션</td><td>3500A</td><td></td></tr><tr><td>아르곤</td><td>코이케산소코교 주식회사</td><td></td><td>순도 > 99.999 vol.%</td></tr><tr><td>캐비티 슬라이드</td><td>Matsunami Glass Ind.,Ltd.</td><td>83-0336</td><td></td></tr><tr><td>도립 현미경</td><td>니콘 인스 텍 (주)</td><td>ECLIPSE Ti-U</td><td></td></tr><tr><td>Thermo Plate</td><td>Tokai Hit CO., Ltd</td><td>TP-108R-C</td><td></td></tr><tr><td>솔리드 스테이트 레이저</td><td>코히런트</td><td>OBIS 488LX</td><td></td></tr><tr><td>애벌랜치 포토다이오드</td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-High Q.E. 애벌랜치 포토다이오드</td><td></td></tr><tr><td>상관기</td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-5000/EPP</td><td></td></tr></tbody></table>

동적 광산란 현미경에 의한 혼탁 솔루션의 입자 크기 분포 측정

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

동적 광 산란을 사용하여 농축 고분자 용액의 다분산성을 측정하기 위한 프로토콜에 대해 설명합니다. 동적 광 산란은 고분자 용액 또는 콜로이드 입자의 크기 분포를 측정하는 데 사용되는 기술입니다. 이 기술은 고분자 용액의 평가에 널리 사용되지만 다중 산란 효과나 강한 광 흡수로 인해 농축 용액의 입자 크기를 측정하기 어렵습니다. 따라서 농축 용액은 측정 전에 희석해야 합니다. 동적 광 산란 현미경1에서 컨포칼 광학 구성 요소를 구현하면 이 장벽을 극복하는 데 도움이 됩니다. 이러한 미시적 시스템을 사용하면 투명 시스템과 탁도 시스템을 모두 희석 없이 동일한 실험 설정에서 분석할 수 있습니다. 대표적인 예로, 온도에 민감한 고분자 용액의 크기 분포 측정을 수행했습니다. 수용액에서 고분자 사슬의 크기는 저 임계 용액 온도 (LCST)보다 낮은 온도에서 수십 나노 미터였습니다. 대조적으로, 크기는 LCST보다 높을 때 1.0μm 이상으로 증가했습니다. 이 결과는 용액이 LCST 위에서 탁하게 변했다는 관찰과 일치합니다.

폴리스티렌 라텍스 현탁액에 대한 산란 광량의 시간 상관 함수 (입자 반경이 50 nm 인)은도 2에 도시 된 바와 같이, 다양한 초점 지점에서 측정 하였다 (a). 이 상관 함수는 상기 역 라플라스 변환에 의해 유체 역학적 반경의 분포 함수로 변환하고 (도 2 참조 (b) 및 (c)). 동일한 절차를 사용하여, PNIPA 용액의 유체 역학적 반경의 시간 상관 함수와 분포 함수는 각각, 25 ° C에서 얻어진 35 ° C 하였다. 도 3 (a) 및 (b) 산란 광 강도의 시간 상관 함수와 상기 PNIPA의 아래 수용액 (25 ° C) 및 (35 ° C)에 LCST의 대응 크기 분포 함수를 나타낸다. 크기 분포 함수는 다음 역 라플라스 변환에 의해 얻어졌다부분 헤테로 다인의 보정. LCST 아래 평균 역학적 반경이 중합체 용액에 대한 전형적인 수십 나노 미터이다. 대조적으로, 전술 한 LCST 유체 역학적 반경은 약 1.0 μm의 것이다. 이러한 결과는, 용액이 혼탁 LCST 상기 사실과 일치한다. 도 3의 적색 및 청색 라인 직후, 용액을 20 분 후에 각각 PNIPA 혼탁 된 용액의 입도 분포를 나타낸다. 도 3 (b)에 명확하게 통합의 성장을 나타낸다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig1.jpg" /> 도 동적 광산란 현미경 1. 회로도. 핀홀 (PH), 빔 스플리터 (BS), 편광판 (POL) 및 애벌랜치 포토 다이오드 (APD). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig1large.jpg" target="_blank">보려면 여기를 클릭하십시오</a>이 그림의 더 큰 버전. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig2.jpg" /> 폴리스티렌 라텍스 서스펜션 2. 대표 결과 그림. (a) 폴리스티렌 라텍스 현탁액에 대한 산란 광량의 시간 상관 함수. 공칭 반경은 50 ㎚이다 및 농도 0.1 중량 %이다. 두 개의 데이터 셋이 서로 다른 산란 점에서 얻어졌다. (b)의 역 라플라스 변환에 의해 얻어진 폴리스티렌 라텍스 서스펜션 (c) 대응 사이즈 분포 함수 (a). 적색 선은 그 초기 진폭을 약 1.0 시간 상관 함수에 대응하고, 청색 라인은 약 0.2 초기 진폭에 상응. 횡축은 헤테로 부분 (PHD)의 효과를 고려하여 (b)없이 (c)로 계산되었을 때 &lt;&lt;<html> ; 1. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig3.jpg" /> 그림 A PNIPA 솔루션 3. 대표 결과. (a)에 PNIPA 솔루션 산란광 강도의 시간 상관 함수. (b) (a)의 역 라플라스 변환에 의해 얻어진 PNIPA 솔루션 대응 사이즈 분포 함수. 횡축은 각 데이터 세트에 대한 부분적 헤테로의 영향을 고려하여 계산 하였다. 검은 선은 25 ° C에서 얻은 데이터를 나타낸다. 빨간색 선은 용액이 혼탁 온 직후 얻은 데이터 (35 °에 C)를 나타냅니다. 파란색 라인은 레드 라인의 20 분의 측정 후에 얻어진 데이터를 나타냅니다./54885/54885fig3large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

동적 광산란 현미경을 사용하여 진한 용액의 입도 분포를 직접 측정하기위한 프로토콜이 제시된다.

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

이 실험의 전반적인 목표는 동적 광 산란 및 컨포칼 현미경을 사용하여 희석 없이 탁한 용액의 입자 크기 분포를 측정할 수 있음을 입증하는 것입니다. 이것은 동적 광 산란 현미경을 위한 설정입니다. 488나노미터에서 30밀리와트 연속파 작동이 가능한 고체 레이저가 있습니다.측정을 위해 컴퓨터에 연결된 자동 상관기인 눈사태 광다이오드도 있습니다. 설정의 도립 현미경에는 온도 조절기가 있는 스테이지가 있습니다. 상자에는 실험에 필요한 나머지 광학 요소가 들어 있습니다.이 회로도는 설정에 대한 레이아웃에 대한 보다 완전한 보기를 제공합니다. 빔 프로파일을 형성한 후 빔을 현미경에 도입합니다. 광 산란은 후방 산란 형상으로 얻어지고 검출기로 유도됩니다.런치 미러를 사용하면 CCD 카메라를 통해 일부 반사광을 관찰할 수 있습니다. 실험을 위한 샘플은 하루 전에 준비해야 합니다. 시료 전처리에는 20ml의 탈기, 탈이온수와 정제된 NIPA가 필요합니다.또한 소량의 TMEDA와 과황산암모늄이 필요합니다. 준비 단계는 또한 교반기의 얼음물 수조, 두 개의 반응 용기, 알루미늄 호일 및 아르곤 가스 흐름 소스를 사용합니다. 먼저 9.5ml의 탈기 및 탈이온수를 반응 용기에 측정합니다.NIPA를 물에 첨가하십시오. 다음으로, 반응 용기를 교반기의 얼음물 수조로 옮기고 교반 막대를 추가합니다. 알루미늄 호일을 사용하여 수조를 덮고 용기를 덮어 빛으로부터 반응을 보호하십시오.아르곤 소스에 연결된 피펫 팁을 사용하여 용액으로의 적당한 아르곤 흐름을 준비합니다. 교반기를 켜서 용액을 10분 동안 부드럽게 저어줍니다. 다음으로, 마이크로피펫을 사용하여 11.9마이크로리터의 TMEDA를 측정합니다.간단히 호일을 당겨 TMEDA를 용액에 첨가한 다음 아르곤 가스 아래에서 1분 더 계속 교반합니다. 샘플이 교반되는 동안 두 번째 반응 용기로 작업합니다. 과황산암모늄 4mg을 용기에 넣습니다.그런 다음 0.5ml의 탈기 및 탈이온수를 추가합니다. 과황산암모늄이 용해되면 용액을 샘플 용액에 첨가하고 아르곤 흐름에서 30초 동안 계속 교반합니다. 30초 후 얼음 수조와 교반기에서 반응 용기를 제거합니다.보관을 준비하기 위해 용기를 알루미늄 호일로 덮고 용액을 냉장고로 옮겨 사용하기 전에 밤새 섭씨 4도에서 보관하십시오. 샘플 용액을 회수한 후 현미경과 함께 사용할 수 있도록 준비합니다. 샘플과 표준 참조 슬라이드를 만들기 위해 두 개의 캐비티 슬라이드, 두 개의 원형 유리 덮개 및 적절한 접착제를 준비하십시오.샘플 슬라이드의 경우 샘플 용액의 60마이크로리터를 측정합니다. 캐비티 슬라이드 중 하나에 용액을 놓습니다. 용액을 원형 덮개로 덮고 기포가 갇히지 않도록 주의하십시오.마이크로피펫과 실험실용 물티슈로 과도한 용액을 제거합니다. 그런 다음 용액 슬라이드를 밀봉하기 위해 덮개 둘레에 접착제를 바르십시오. 다음으로 표준 참조를 만듭니다.이를 위해 0.1 중량 퍼센트의 폴리스티렌 라텍스 용액을 사용하십시오. 두 번째 캐비티 슬라이드에서 폴리스티렌 라텍스 용액 60마이크로리터를 추가하고 유리 덮개로 덮고 기포가 갇히지 않도록 합니다. 과도한 용액을 제거한 후 접착제를 바르고 슬라이드에서 용액을 밀봉합니다.두 슬라이드 모두 접착제를 실온에서 건조시킵니다. 이 시점에서 참조 슬라이드를 10배 대물 렌즈가 장착된 도립 현미경으로 가져와 현미경 스테이지에 놓습니다. 커버 유리는 아래를 향해야 합니다.빔 댐퍼를 배치하여 계속합니다.amp감지기 앞에. 다음으로, 대물 렌즈를 통해 샘플에 레이저 빔을 적용합니다. 대물 렌즈로 작업을 계속합니다.렌즈의 높이를 조정하여 초점을 설정합니다. CCD로 볼 때 대물렌즈가 가장 낮은 위치에서 올라갈 때 반사된 이미지는 먼저 커버 유리 표면에 초점을 맞춥니다. 그런 다음 커버 유리와 샘플 사이의 계면에 초점을 맞춥니다.샘플과 슬라이드 유리 사이의 계면에 세 번째로 초점을 맞춥니다. 커버 사이의 초점을 설정합니다.ample 인터페이스와 sample 슬라이드 인터페이스. 레이저 출력을 줄여 산란된 빛을 감쇠합니다.그런 다음 빔 블록을 제거하여 산란된 빛을 검출기에 도입합니다. 준비가 되면 제어 컴퓨터를 통해 30초 시간 상관 관계 측정을 시작합니다. 다음으로, 측정을 반복하기 전에 현미경의 초점을 조정하십시오.여러 초점을 사용하여 시간 상관 함수의 초기 진폭에 대한 넓은 범위를 구합니다. 충분한 데이터가 수집되면 빔 d를 놓습니다.amp감지기 앞에 있습니다. 현미경에서 표준 참조 슬라이드를 제거합니다.빈 현미경 스테이지로 샘플 측정 프로세스를 시작하고 온도를 섭씨 25도로 설정합니다. 그런 다음 준비된 샘플 슬라이드를 덮개 면이 아래로 향하게 하여 스테이지에 놓습니다. 커버 s를 식별하기 위해 대물 렌즈의 높이를 조정하십시오.amp르 인터페이스.샘플 슬라이드 인터페이스를 찾기 위해 추가로 조정하십시오. 측정을 위해 이 두 위치 사이의 초점을 설정하십시오. 빔 d를 제거하십시오.amp감지기 앞에서.컴퓨터에서 30초 시간 상관 관계 측정을 수행합니다. 다음으로 스테이지 온도를 섭씨 35도로 설정합니다. 이 온화한 온도는 낮은 임계 용액 온도보다 높기 때문에 용액은 맑은 것에서 탁한 것으로 바뀝니다.시간 상관 함수를 다시 측정합니다. 다음은 두 개의 서로 다른 초점에서 폴리스티렌 라텍스 현탁액 표준에 대한 시간 상관 함수입니다. 빨간색 곡선은 초기 진폭이 약 1인 시간 상관 함수에 해당합니다.파란색 곡선은 약 0.2의 초기 진폭에 해당합니다. 이것은 초기 진폭이 0.2인 데이터의 역 라플라스 변환으로 얻은 크기 분포입니다. 계산은 부분 헤테로다인화의 효과를 고려합니다.공칭 입자 반경은 50나노미터입니다. 이러한 시간 상관 함수는 낮은 임계 용액 온도보다 낮거나 높은 폴리(NIPA)에 대한 것입니다. 검은색 곡선은 섭씨 25도에서의 측정에 해당합니다.빨간색 곡선은 섭씨 35도에서 측정한 것과 용액이 탁해진 직후의 측정에 해당합니다. 파란색 곡선은 용액이 탁해진 후 20분 후인 섭씨 35도에서 측정하기 위한 것입니다. 다음은 각 측정 조건과 관련된 크기 분포입니다.낮은 임계 용액 온도 이하에서 평균 유체역학적 반경은 나노미터의 수십 분의 1입니다. 임계 온도 이상에서는 약 1마이크로미터의 크기입니다. 온화와 시간에 따른 곡선의 변화는 집합의 성장을 암시합니다.

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Research

연구

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Chemistry

화학

Dynamic Light Scattering Microscopy에 의한 탁한 용액의 입자 크기 분포 측정

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동적 광산란 현미경에 의한 혼탁 솔루션의 입자 크기 분포 측정

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