水雾包裹沙尘颗粒核壳结构的散射特性研究

基于离散偶极子近似法(DDA),对水雾包裹沙尘颗粒的核壳结构光学特性进行研究,计算了长短轴比例为2∶1的椭球形粒子的核壳结构内、外层厚度及散射角度变化对光散射特性的影响。结果表明,内核大小不变,外层厚度由1.2 μm增大到4.8 μm,核壳双层颗粒散射系数和消光系数由3.4和3.43降低到2.543和2.545,且散射相对强度也明显增大。外层厚度不变,内核厚度由0.6 μm增加到2.4 μm,散射系数和消光系数由3.105和3.111变化为2.76和2.9;可见外层厚度对核壳双层颗粒散射特性的影响更大,这是由于散射光主要与外层物质相互作用引起的。散射相对强度随波长的增加而降低,随核壳结构尺度的增加呈现递增的规律。该结果对大气中气溶胶和水雾共同作用时的散射特性,激光在其中的传输特性等研究有参考价值。     

CS-QT-TPP纳米颗粒的动态光散射分析

本文利用CS与TPP的交联作用包覆QT制备CS-QT-TPP纳米颗粒,并以动态光散射研究QT浓度、CS分子量及CS/TPP重量比对所得纳米颗粒粒径与Zeta电位的影响。结果表明,QT浓度由0.15mg/mL升至0.45mg/mL时粒径增大,而继续升至0.75mg/mL时粒径稍微减小;CS分子量越高,粒径越小;而CS/TPP重量比对粒径则无明显影响。CS-QT-TPP纳米颗粒粒径介于711~759nm之间。CS分子量较低时表面电位较小,而QT浓度与CS/TPP重量比则对Zeta电位无明显影响,CS-QT-TPP纳米颗粒表面均带正电,介于25.7~39.8mV之间。因此,QT浓度为0.75mg/mL、CS高分子量为380kDa及CS/TPP重量比为3/1时制备CS-QT-TPP纳米颗粒最佳。     

动态光散射及电子显微镜纳米颗粒测量方法的比较研究

本文以聚苯乙烯纳米颗粒作为测量对象,分别采用最为常见的扫描电子显微镜法(SEM)和动态光散射法(DLS)测量其粒径。结果表明:电子显微镜法可观察颗粒形貌及结构,但测量误差偏大;动态光散射法可精确测量颗粒粒径及其分布状态。分析讨论了这两种测量方法的优缺点,对纳米颗粒测量具有重要的指导作用。     

基于偏振门的动态光散射颗粒测量法的研究

为了解决动态光散射纳米颗粒测量技术无法测量高浓度颗粒粒径的难题,提出了一种基于偏振门的动态光散射测量法。从动态光散射和Mie理论出发,理论分析了在高浓度溶液下多重散射效应对散射光偏振态和颗粒粒度测量结果的影响。根据散射光偏振特点,结合偏振门检测技术,改进了传统的动态光散射光学系统。实验研究了在低浓度和高浓度溶液时,不同偏振角度下的散射光强和粒度测量值,完善了散射光的偏振理论。采用90°偏振门检偏,通过各种浓度下的实验,证明了方法的可行性。该方法较之目前同类方法具有原理和结构简单,系统易于维护的特点。     

壳层纳米颗粒的光散射行为研究

本文主要研究了Au-Si球型壳层纳米颗粒在电磁波作用下的散射行为,并将其与实心Au球、空心Au球、实心Si球和空心Si球的光散射行为进行了对比。利用Mie散射理论计算得出Au-Si球型壳层纳米颗粒在外加电磁波作用下的各阶电响应和磁响应,观察壳层结构的几何参数对电偶和磁偶共振峰位置的影响,并进一步研究Au材料中的电偶响应与Si材料中的电偶(磁偶)响应之间的耦合关系,找到其中的耦合规律。通过对单个球型壳层纳米颗粒散射行为的研究,为利用该颗粒周期性排列制备具有特殊电磁性质的人工特异材料提供理论指导。     

一种动-静态光散射颗粒折射率测量法

提出一种动静态光散射颗粒折射率测量方法.该方法分为三部分,一部分是用动态光散射技术测得颗粒样品的线宽分布函数,然后将此线宽分布连同一组折射率值代入静态光散射公式推算出不同折射率值下的散射光强空间分布;第二部分是用光电探测器测出实际的散射光空间分布;第三部分是将不同折射率下的推算值与实测值做均方偏差运算以做比较,取均方偏差最小时所对应的代入折射率值作为颗粒折射率的最终测量值.此方法对样品的分散度无要求,适用于微米到亚微米级的颗粒物.     

基于图像动态光散射的二维纳米颗粒粒度测量

提出了一种基于图像动态光散射原理测量二维纳米颗粒粒度的新方法,称为平移转动-图像动态光散射(TR-IDLS)法。采用会聚的偏振高斯光束照射样品池中处于布朗运动的二维纳米粒子,分别采集纳米粒子的水平偏振散射光信号和垂直偏振散射光信号。根据两个偏振方向上散射光光强波动的时间相关函数,计算出纳米颗粒的平移和转动扩散系数的分布,进而从扩散系数中获得颗粒的长宽比、等效直径和厚度的分布。采用该方法测量了球形标准纳米颗粒和片状云母颗粒的粒径。采用电镜获得了片状云母颗粒的形状和等效直径,并与TR-IDLS方法的实验结果进行比较,验证了TR-IDLS方法的可行性。     

一种扩大动态光散射颗粒法可测溶液浓度的改进方法

针对传统动态光散射颗粒测量法测量溶液浓度范围较小的问题，通过模型和实验研究了传统DLS系统双孔结构中测量区大小对测量结果的影响，发现可通过改变测量区大小控制散射体体积，从而扩大测量溶液浓度的范围。并基于传统DLS系统双孔结构光路，通过使用可调狭缝，并增加透镜，扩大了DLS测量溶液浓度范围，实验结果表明了该方法的有效性。     

银/二氧化钛核壳纳米颗粒对碲化镉纳米晶的荧光增强研究

利用新合成的复合纳米结构银/二氧化钛核壳纳米颗粒,研究了金属银纳米颗粒对碲化镉纳米晶层荧光的增强情况.结果表明,这种新型复合金属纳米结构能极大地增强发光纳米晶层的荧光强度.银/二氧化钛核壳纳米颗粒是以水合肼、硝酸银和四异丙氧基钛为原材料,利用胶体化学法在水溶液中合成.透射电子显微镜图片表明这种新合成的银/二氧化钛纳米材料基本上呈球形,有较为明显的核壳结构,中间黑色的核是银纳米颗粒,外层颜色较浅部分是二氧化钛壳层.另外,包裹二氧化钛壳层后,银纳米颗粒的表面等离子吸收带从409 nm红移至430 nm,也证实了这种新型核壳纳米材料的形成.将此合成方法得到的银/二氧化钛纳米颗粒和碲化镉纳米晶用旋转涂覆方法进行直接组合后,得到了银纳米颗粒对碲化镉纳米晶荧光的明显增强,并对其增强的物理过程进行了讨论.这种能够增强荧光团发光的新型复合银纳米结构将在发光器件、荧光成像、生物探测等方面具有一定的应用价值.     

光源的偏振态对动态光散射颗粒测量结果的影响

研究了在动态光散射纳米颗粒测量中,光源的偏振态对测量结果的影响。采用了粒径为100nm、体积浓度为0.5%的标准颗粒作为样品,使He-Ne激光通过起偏器得到0°～180°方向的偏振光,测量了散射光强、偏振度和粒径测量值的变化,计算了相应的粒径均值偏差和标准差,并将这一结果与无偏振He-Ne激光入射进行了比较。结果表明,当入射光为线偏振光时,偏振方向垂直于散射面时测量效果最好;另一方面,由于颗粒系散射迭加造成的散射光偏振度降低,使线偏振光源与无偏振光源产生的散射光偏振度无明显差别,证明在测量中可以使用无偏振He-Ne激光代替。     

Small-angle neutron and dynamic light scattering study of gelatin coacervates

The state of intermolecular aggregates and that of folded gelatin molecules could be characterized by dynamic laser light and small-angle neutron scattering experiments, which implied spontaneous segregation of particle sizes preceding coacervation, which is a liquid-liquid phase transition phenomenon. Dynamic light scattering (DLS) data analysis revealed two particle sizes until precipitation was reached. The smaller particles having a diameter of ～50 nm (stable nanoparticles prepared by coacervation method) were detected in the supernatant, whereas the inter-molecular aggregates having a diameter of ～400 nm gave rise to coacervation. Small-angle neutron scattering (SANS) experiments revealed that typical mesh size of the networks exist in polymer dense phase (coacervates) [1]. Analysis of the SANS structure factor showed the presence of two length scales associated with this system that were identified as the correlation length or mesh size, ξ = 10.6 Å of the network and the other is the size of inhomogeneities = 21.4 Å. Observations were discussed based on the results obtained from SANS experiments performed in 5% (w/v) gelatin solution at 60°C (ξ = 50 Å, ζ = 113 Å) and 5% (w/v) gel at 28°C (ξ = 47 Å, ζ = 115 Å) in aqueous phase [2] indicating smaller length scales in coacervate as compared to sol and gel.     

Measuring sub nanometre sizes using dynamic light scattering

Dynamic light scattering (DLS) measures time-dependent fluctuations in the scattering intensity arising from particles undergoing random Brownian motion. Diffusion coefficient and particle size information can be obtained from the analysis of these fluctuations. This paper discusses the factors which will influence the lower size limit of DLS and reports the use of sucrose as a test sample to probe this lower limit of the technique. Hydrodynamic diameter values of less than 1 nm are obtained by the use of 173° backscatter detection that is applied to increase the sensitivity of DLS. The peak means (with standard deviations) obtained for the intensity and volume data from a series of sucrose concentrations, ranging from 5 to 35% w/v, were measured as D_I,Mean = 0.82 nm (0.11 nm) and D_V,Mean = 0.62 nm (0.05 nm), respectively. These sucrose results suggest that sub nanometer measurements are achievable with a precision of 0.1 nm. Evidence to support these size results for sucrose is discussed.     

DNA平衡离子凝聚的动态光散射分析

利用动态光散射技术系统地研究了不同化合价的平衡离子氯化钠 (Na⁺)、氯化镁 (Mg²⁺)、三氯六氨络合钴 ([Co(NH₃)₆]³⁺) 和精胺 ([C₁₀N₄H₃₀]⁴⁺) 与DNA之间的相互作用. 实验结果显示, 当缓冲液中只包含Na⁺ 或Mg²⁺, 且浓度c≥ 5 mM时, DNA电泳迁移率之比约为2:1; 当缓冲液单独包含Na⁺或[Co(NH₃)₆]³⁺, 且浓度c≥ 5 mM时, DNA 的电泳迁移率之比约为4.5:1. 而当平衡离子的化合价为4时, 观察到DNA的电泳迁移率由负变正, 意味着发生了电荷反转. 在平衡离子浓度c<5 mM时, 随着离子浓度的增大, 迁移率之比逐渐增大. 对于一价或二价平衡离子情形, 实验结果与Manning的平衡离子凝聚理论的预言相符. 对于三价平衡离子, 实验结果与理论值有明显偏离. 而对于四价离子, 由于发生了DNA电荷逆转, 基于平均场的平衡离子凝聚理论失效. 另外, 通过原子力显微镜观察到当平衡离子的化合价大于等于3 时, DNA分子的构型发生变化. 因此, 自由溶液中的聚电解质的构型和离子关联效应在聚电解质迁移过程中起重要作用. 关键词： 电泳迁移率 平衡离子 动态光散射 DNA     

冰水混合云对可见光的吸收和散射特性

根据Mie理论，分别计算了由纯水、纯冰和冰-水同心球形粒子构成的云层在可见光波段的单次散射特性. 根据辐射传输理论，利用叠加法数值计算了这三种不同构成的云层的反射函数，以及它们的平面反照率、透过率和吸收率. 结果表明，冰云和冰_水云的反射函数和平面反照率在大部分散射角下要略小于水云，而透过率却比水云的大. 通过具体的数值计算结果和理论分析，研究了水云的异常吸收现象. 关键词： 冰_水粒子 Mie理论 叠加法 光散射     

用蒙特卡罗方法计算光通过薄层随机分布粒子的散射

本文利用蒙特卡罗方法计算准直光束通过薄层随机分布粒子散射的透射和反射光强,并和输运理论的扩散近似结果做了比较。当散射接近各向同性时两者符合良好。当散射明显地成为各向异性时,蒙特卡罗方法的结果是合理的,而输运理论的扩散近似失效。     

Small-angle polarized neutron scattering study of spherical Fe16N2 nano-particles for magnetic recording tape

We have performed small-angle polarized neutron scattering experiments of spherical Fe₁₆N₂ nano-particles, which are potential candidate materials for high density magnetic recording tape. The results were analyzed based on a core-shell model, and we evaluated the magnetic structure of the particles. The correlation between the magnetic structure and magnetic stability of the particles were discussed in terms of high density recordings.     

Light scattering by groups of spherical particles

Light scattering by groups of spherical particles is considered. It is shown that the structure of the groups and their orientational distribution can be judged from the spectrum and polarization of the scattered light. Syktyvkar State University, 55, Oktyabr'skii Ave., Syktyvkar, 167001, Russia. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 64, No. 2, pp. 228–231, March–April, 1997.     

椭圆截面非球形颗粒群的多重光散射

尽管非球形下一些特殊形状颗粒的单散射已被得到,球形多颗粒系（颗粒群）的多重散射也被研究,但至今仍未得到非球形颗粒群的多重散射.文中建立了一类椭圆截面非球形颗粒模型,求得其散射相位函数,借助于辐射传播方程,考虑形状及大小分布,得到了该类颗粒群的多重光散射.在两种特例情况下的结果能与已有的结果符合较好,说明了方法的可靠性.计算分析表明：非球形颗粒群的多重散射光强角分布要比球形颗粒平坦.椭圆截面颗粒的粒度或形状参数越大,多重散射光越集中于小的散射角;粒度分布或形状分布越宽,多重散射光强的角分布越平坦.随着光学厚 关键词： 多重光散射 颗粒 非球形 椭圆截面     

Co/Ti金属磁性多层膜的激光布里渊散射研究(英文)

在室温下利用直流磁控溅射法制备出了具有不同Co层厚度的 [Co(dConm) /Ti(dTinm) ]n 金属磁性多层膜 (其中dCoanddTi是Co和Ti的厚度 ,n薄膜调制周期数 )。在 30 0K下用X射线衍射法 (XRD)和布里渊散射方法研究了Co层厚度分别为dCo=1 ,2 ,2 5 ,3 5nm ,Ti层厚度为dTi=2 5nm的Co/Ti多层膜。XRD的结果所示在Co/Ti多层膜中Co层厚度超过 2 5nm ,其结构类似块材Co的多晶结构。对比之下 ,Co/Ti多层膜中Co层厚度低于 2 5nm ,其XRD衍射峰随Co层厚度减少变的峰形加宽 ,衍射峰的强度减少 ,峰位移动和消失。在Co/Ti多层膜中自旋波的布里渊散射结果表明 :在Co/Ti多层膜中 ,对于dCo>2 5nm磁性呈铁磁性耦合 ,在dCo≤ 2 5nm时 ,其呈反铁磁性耦合。除表面自旋波外 ,在呈反铁磁性耦合的材料中观测到了两个有体特征的自旋波 ,而在呈铁磁耦合的材料中只观测到一个有体特征的自旋波。     

Measurement of optical constants for dense media by low-coherence dynamic light scattering

We perform the optical constants measurements for different absorption dense media by low-coherence dynamic light scattering (DLS) technique. The estimated particle size is used to calculate the scattering coefficient of particles suspended in dense media. The path-length resolved intensity distributions of light backscattered from the absorbing dense media are investigated experimentally by virtue of path-length resolved performance in low-coherence DLS measurements. The absorption coefficient can be obtained by applying the measured path-length resolved intensity distributions to the modified Lambert-Beer law. As a result, we proposed a new low-coherence DLS technique in simultaneous measurement of the scattering and absorption coefficients of absorbing dense media.