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光散射技术在高分子溶液特性参数检测中的应用研究

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光散射技术在高分子溶液特性参数检测中的应用研究

作者：王超中北大学

学位级别：硕士

近年来,高分子材料因一些特殊的性能而备受关注,在化工、医药、环保等多个领域都得到了广泛的应用。为了制备出性能优越高分子材料,必须利用微粒检测技术监测其合成过程,可见微粒检测技术十分重要。我国非常重视高分子材料的研究,但是... 详细信息

近年来,高分子材料因一些特殊的性能而备受关注,在化工、医药、环保等多个领域都得到了广泛的应用。为了制备出性能优越高分子材料,必须利用微粒检测技术监测其合成过程,可见微粒检测技术十分重要。我国非常重视高分子材料的研究,但是由于检测技术落后,仪器匮乏,使得科学研究和生产都受到了制约,对相关检测技术的研究十分迫切。光散射技术具有测量精度高、重复性好、测量速度快等优点,是高分子溶液特性参数检测的热门技术。本文研究目的是利用光散射技术完成对高分子溶液的重均分子量wM、均方旋转半径gR、第二维里系数2A等参数的检测。通过研究光散射技术,提出了解决方案并搭建了测试系统。主要研究内容如下:1、介绍了光散射现象的本质,调研了光散射技术的发展现状。详细阐述了Mie理论,根据理论公式分析了Mie散射规律。随后引出了Mie理论的近似,即夫琅禾费衍射理论和瑞利散射理论,并对两个近似理论的适用条件进行了分析说明。2、调研了多种检测高分子溶液特性的光散射技术,在此基础上给出了本课题的解决方案。确定了系统的工作原理基于瑞利散射理论,为后续测试系统设计提供了理论支持。随后给出了测试系统的设计方案。3、对系统设计方案进行了分析验证。使用PSpice软件对光电转换电路进行了仿真分析,包括直流偏置点分析、带宽分析和电路噪声分析,结果表明:电路特征频率超过60Hz时,输出噪声增大速度明显加快。对光电转换电路做了静态标定实验,算得迟滞误差为1.76%,重复性误差为2.81%。检验了系统的采样率,其最大值可达到11KHz。通过以上工作,确保了系统中各个模块能够正常工作。4、最后完成了测试系统各个模块的联试实验,成功测定了高分子稀溶液的重均分子量wM、均方旋转半径gR、第二维里系数2A等参数。

关键词：光散射技术静态光散射 Mie理论微粒检测技术

光散射技术在4．5％高效氯氰菊酯水乳剂物理稳定性研究中的应用

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农药学学报 2010年第1期12卷 79-84页

作者：郭勇飞尹明明陈福良农业部农药化学与应用重点开放实验室中国农业科学院植物保护研究所北京100193

证明了将光散射技术用于评价水乳剂稳定性的可行性。通过4.5%高效氯氰菊酯水乳剂配方的研制,证明了来自Turbiscan Lab分散稳定性分析仪的稳定性参数(SI)可以作为水乳剂稳定性判定的量化指标,其结果与传统的热贮稳定性和冻融稳定性试验... 详细信息

证明了将光散射技术用于评价水乳剂稳定性的可行性。通过4.5%高效氯氰菊酯水乳剂配方的研制,证明了来自Turbiscan Lab分散稳定性分析仪的稳定性参数(SI)可以作为水乳剂稳定性判定的量化指标,其结果与传统的热贮稳定性和冻融稳定性试验结果一致,SI<4.0的4.5%高效氯氰菊酯水乳体系具有稳定性。此外,正交试验结果表明,乳化剂配比对体系的稳定性影响最大,水质和共乳化剂用量的影响相对较小且差异不显著。选定乳化剂配比后,水质和共乳化剂对体系物理稳定性的影响是协同作用的结果,水质可以在较宽的范围内选择,因而可用自来水配制合格的4.5%高效氯氰菊酯水乳剂。

关键词：水乳剂物理稳定性光散射技术 Turbiscan Lab分散稳定性分析仪正交试验

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草舍油田区块原油沥青质初始沉淀压力研究

科技和产业 2023年第23期23卷 270-275页

作者：程云龙蒋子扬杨子腾王杰沈忱中国石化华东油气分公司泰州采油厂江苏泰州225300 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

原油中的沥青质会随温度和压力变化发生沉淀,从而导致孔吼及油流通道堵塞,流动阻力增大,造成不可逆的储层伤害。为了在开发过程中预防沥青质严重沉积影响原油生产,采用近红外光散射技术和过滤法对沥青质初始沉淀压力进行研究。选取草舍... 详细信息

原油中的沥青质会随温度和压力变化发生沉淀,从而导致孔吼及油流通道堵塞,流动阻力增大,造成不可逆的储层伤害。为了在开发过程中预防沥青质严重沉积影响原油生产,采用近红外光散射技术和过滤法对沥青质初始沉淀压力进行研究。选取草舍油田区块典型井原油样品,采用近红外光散射技术测定油样在井口温度、井筒中部温度以及油藏温度下的沥青质初始沉淀压力,确定沥青质发生沉淀的热力学条件,并对热力学曲线拟合得到三项式回归方程;采用过滤法测定多组压力下的四组分含量,绘制胶质与沥青质比率曲线。结果表明:油样在实验温度为35、50、61、70、84℃时的沥青质沉淀初始压力分别为17.57、17.14、16.52、15.84、14.94 MPa,泡点压力分别为8.51、9.86、10.56、11.14、11.65 MPa;原油沥青质初始沉淀压力在井筒温度范围内呈线性反比例关系,且压力变化时胶质和沥青质呈相反的变化趋势。结合三项式回归方程和井筒温度压力曲线可预测开始出现沥青质沉淀的深度,对于地层防堵、井筒防沥青质沉淀具有参考意义。

关键词：草舍油田光散射技术过滤法沥青质沉淀初始沉淀压力

光散射技术在蛋白质晶体生长研究中的应用和进展

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化学通报 2005年第2期68卷 94-99页

作者：解莹戴国亮中国科学院力学研究所国家微重力实验室北京100080

光散射技术广泛应用于生物大分子的晶体生长研究中 ,它包括静态光散射和动态光散射两种。利用静态光散射可以测定蛋白质溶液渗透的第二维里系数 ;利用动态光散射可以测定蛋白质溶液的平动扩散系数 ,获得溶液中蛋白质粒子的流体力学半径... 详细信息

光散射技术广泛应用于生物大分子的晶体生长研究中 ,它包括静态光散射和动态光散射两种。利用静态光散射可以测定蛋白质溶液渗透的第二维里系数 ;利用动态光散射可以测定蛋白质溶液的平动扩散系数 ,获得溶液中蛋白质粒子的流体力学半径及分布情况 ,分离蛋白质结晶的成核与生长过程 ,研究大分子的聚集行为和晶体生长的动力学。借助光散射技术可以实现蛋白质晶体生长过程的动态控制。近些年光散射仪器向着小型化、轻便化的方向发展 ,光散射技术不断得到改进 ,日益完善 ,不仅用于地面实验 ,也应用于空间领域蛋白质晶体生长的研究中。

关键词：光散射技术晶体生长动态光散射聚集行为溶液流体力学第二维里系数蛋白质质粒分布情况

基于光散射技术的高分子溶液特性参数测量系统的设计

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电子器件 2018年第4期41卷 1016-1020页

作者：李慧郭涛中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 电子测试技术国家重点实验室太原030051

为了完成对高分子稀溶液的重均分子量Mω、均方旋转半径Rg第2维里系数A2参数的测量,设计了具有高信噪比的测量系统。该系统以重均分子量Mω为6.10×105g/mol的丁苯共聚物为样本,通过静态光散射实验,完成了对一种高分子溶液的特性参数检... 详细信息

为了完成对高分子稀溶液的重均分子量Mω、均方旋转半径Rg第2维里系数A2参数的测量,设计了具有高信噪比的测量系统。该系统以重均分子量Mω为6.10×105g/mol的丁苯共聚物为样本,通过静态光散射实验,完成了对一种高分子溶液的特性参数检测,并经由上位机对测量结果进行计算与显示。最后将高分子溶液测量结果与样本溶液进行比对,得出实验误差ΔM=6.72%,证明本测量系统满足测试要求。

关键词：光电信号检测微粒检测光散射技术光电转换电路高分子溶液

Real-Time Measurements and Modelling on Dynamic Behaviour of SonoVue Bubbles Based on Light Scattering Technology

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Chinese Physics Letters 2008年第1期25卷 172-175页

作者：屠娟 GUANJ.F. MATULA T.J. Crum L.A. 魏荣爵 Key Laboratory of Modern Acoustics (Ministry of Education) Nanjing University Nanjing 210093 Center for Industrial and Medical Ultrasound Applied Physics Laboratory University of Washington Seattle WA 98105 USA

SonoVue 微水泡的动态行为，一个新一代超声对比代理人，与轻散布在实时被调查方法。高度冲淡的 SonoVue 微水泡被注入用 xanthan 口香糖和水做的冲淡的胶化。到驾驶超声脉搏的单个 SonoVue 水泡的回答被测量。线性、非线性的水泡摆动... 详细信息

SonoVue 微水泡的动态行为，一个新一代超声对比代理人，与轻散布在实时被调查方法。高度冲淡的 SonoVue 微水泡被注入用 xanthan 口香糖和水做的冲淡的胶化。到驾驶超声脉搏的单个 SonoVue 水泡的回答被测量。线性、非线性的水泡摆动被观察，结果建议 SonoVue 微水泡能产生强壮的非线性的回答。由与 Sarkar 的模型一起适合单个水泡回答的试验性的数据，水泡和 dilatational 粘性的壳涂层参数被估计是 7.0 nm.s.Pa。

关键词：实时测量光散射技术泡沫动态性能

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光散射技术在聚合物结晶研究中的应用

高分子材料科学与工程 2002年第5期18卷 45-49页

作者：杨其李光宪雷彩红四川大学高分子材料科学与工程系四川成都610065

较为详细地综述了光散射在聚合物结晶研究中的应用 ,并着重介绍了光散射在聚合物结晶形态及变形、结晶动力学、含结晶的聚合物共混体系、液晶等领域的研究中的发展历史和研究现状。

关键词：光散射技术聚合物结晶研究应用

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光散射分析仪器的昨天、今天和明天

光散射分析仪器的昨天、今天和明天

基于光散射技术测定环境中全氟辛烷磺酸的研究

中国化学会第十三届全国分析化学年会

作者：王健詹蕾黄承志发光与实时分析化学教育部重点实验室西南大学药学院

光散射现象广泛存在,是光子与不均匀介质发生诸如碰撞等作用时偏离原来的传播方向而向四面八方散开的自然现象。基于光散射信号的检测设备的诞生、更新和升级,人们发展了从低级、到高级、到智慧化的光散射分析检测技术,广泛应用于日常... 详细信息

光散射现象广泛存在,是光子与不均匀介质发生诸如碰撞等作用时偏离原来的传播方向而向四面八方散开的自然现象。基于光散射信号的检测设备的诞生、更新和升级,人们发展了从低级、到高级、到智慧化的光散射分析检测技术,广泛应用于日常生活、工农业生产和科学研究中[1]。19世纪60年代,丁达尔发现人眼就能观察到太阳光穿过窗帘缝隙而照亮暗室里空气的飘尘,以此研发了能见度测定表、浊度仪,并制成了超显微镜。丁达尔是光散射类仪器的创始人。后人利用丁达尔散射,已经研发出了很多功能新颖、灵敏度高的超显微镜和浊度计等商品化仪器,在高分子科学、药物研发、水环境、大气环境等行业的生产和技术研发中得到了广泛应用。1993年美国学者R. F. Pasternack使用普通荧光光度计测定光散射信号研究分子聚集体,发现分子聚集体的形成与光散射信号增强密切相关[2]。刘绍璞、童沈阳等利用荧光光谱仪测定的光散射信号,建立了高灵敏的溶液光散射分析方法 [1,3]。我们对普通荧光光度计改变仪器光路,发展了全内反射-光散射技术、光散射偏振光技术、后向光散射技术、固相样品的光散射技术等[1]。Qun课题组利用动态光散射仪检测到DNA诱导的金纳米颗粒的"粒径"增加与DNA浓度成线性关系,由此建立了基于动态光散射的生物大分子定量分析方法 [4]。这些方法都是建立在溶液中各散射颗粒的平均散射性质基础之上的。为了更好地反映单个颗粒的散射特性,利用光学显微镜将颗粒或分子的光散射信号以图像的形式展现出来,通过对光散射图像进行数据分析,用于物质的定量或定性分析,产生了光散射显微成像技术[5]。该技术实现了对微观世界,特别是生物组织及细胞骨架的形貌、特性的光散射表征。其中暗场显微成像著降低了背景,可以方便观察单颗粒、分子聚集体的光散射成像。我们利用暗场散射技术监控多种化学反应[4]。发展高灵敏的仪器用于单颗粒的计数能够有效地降低检测限,甚至低至单分子水平。上海交大任吉存教授课题组[5]、厦门大学颜晓梅课题组[6]和清华大学何彦教授课题组[7]开展了一系列优秀的研究工作,通过引入相干光谱技术检测散射光信号、搭建超灵敏的流式细胞仪、暗场散射技术实现了高单灵敏分析。未来,通过引入计算机技术、图像处理技术和物理光学技术,结合纳米光学探针的开发,人们会开发智能化、智慧化的超高灵敏的光散射信号检测仪器。结合超高灵敏度的光散射颗粒计数器,光散射技术在环境和临床生物颗粒中将拥有更广泛的应用。

关键词：光散射技术丁达尔现象瑞利散射动态光散射显微镜单颗粒分析

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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基于光散射技术测定环境中全氟辛烷磺酸的研究

作者：吴飞西南大学

学位级别：硕士

本文对全氟辛烷磺酸(Perfluorooctanesulfonate, PFOS)的性质及其分析技术进行了简介;同时也对光散射(Light scattering, LS)分析技术及其应用进行了阐述。本文基于酸性条件下,带负电荷的全氟辛烷磺酸根阴离子与质子化的染料、药物、生... 详细信息

本文对全氟辛烷磺酸(Perfluorooctanesulfonate, PFOS)的性质及其分析技术进行了简介;同时也对光散射(Light scattering, LS)分析技术及其应用进行了阐述。本文基于酸性条件下,带负电荷的全氟辛烷磺酸根阴离子与质子化的染料、药物、生物大分子能通过静电引力和疏水作用形成离子缔合物,导致LS信号增强,且增强的LS信号与PFOS浓度呈线性关系,从而建立了测定环境样品中PFOS的LS方法,为PFOS的分析检测提供了一种简单、快速的方法。主要研究内容如下： (1)报道了一种基于罗丹明6G (Rhodamine6G, Rh6G)检测PFOS的共振光散射(Resonance light scattering, RLS)分析方法,该方法具有简单、超速、低成本的优点。在pH3.29的伯瑞坦-罗比森(Britton-Robinson, BR)缓冲介质中,PFOS可通过静电引力及疏水作用与质子化的Rh6G形成离子缔合物,从而导致共振光散射强度(IRLS)增强,最大散射强度位于313nm处,且增强的散射强度(△IRLS)与PFOS浓度在0.10-30.0μmol/L呈线性关系,未经样品富集的检出限为9.95nmol/L。PFOS与Rh6G之间的反应非常迅速。对最佳反应条件进行了优化,同时讨论了外来物质的干扰。通过吸收光谱、荧光光谱、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)和结合比探讨了反应机理。此方法成功用于自来水和嘉陵江水样中PFOS的测定,RSD技术和气相色谱-质谱联用技术相比,本方法具有超速、简单和低成本的优点。 (2)研究了盐酸奎宁(Quinine dihydrochloride,简称Quinine)与PFOS相互作用的RLS光谱,并建立了PFOS的RLS分析方法。在pH值为2.87的BR缓冲溶液中,全氟辛烷磺酸根阴离子与质子化的Quinine通过静电引力和疏水作用形成2：1的离子缔合物,引起IRLS显著增强,最大散射波长位于283nm处,增强的IRLS与PFOS浓度在0.10-50.0μmol/L范围内呈线性关系,据此建立了测定PFOS的RLS分析方法,检出限为9.88nmol/L。讨论了体系的最佳反应条件及外来物质的干扰,同时研究了体系的吸收光谱及荧光光谱,并探讨了反应机理。本方法用于水样及人体血清样品中PFOS的测定,RSD≤4.2%. (3)研究了牛血清白蛋白(Bovine serum albumin, BSA)与PFOS相互作用的RLS光谱,据此建立了PFOS的RLS分析方法。在pH值为4.10的BR缓冲溶液中,PFOS-与质子化的BSA通过静电引力和疏水作用形成离子缔合物,引起IRLS显著增强,最大散射波长位于285.0nm处,增强的散射信号强度与PFOS浓度在0.20-25.0μmol/L范围内呈线性关系,据此建立了测定PFOS的RLS分析方法,检出限为20.0nmol/L。讨论了体系的最佳反应条件及外来物质的干扰,并探讨了反应机理。建立的RLS分析法用于环境水样中PFOS的测定,RSD≤4.4%。 (4)在pH1.81BR缓冲溶液中,PFOS与罗丹明B (Rhodamine B, RhB)通过静电引力和疏水作用使RhB的光散射信号增强,荧光发生猝灭。利用在普通荧光光度计上单次扫描同时获得的340nm处的光散射强度(I340)与596nm处的荧光强度(F596)之比,建立了测定PFOS的光散射/荧光比率法,检出限为17.0nmol/L,线性范围为0.17-10.0μmol/L。方法用于环境水样中PFOS的测定,RSD≤4.2%。

关键词：光散射技术共振光散射光散射/荧光比率法全氟辛烷磺酸罗丹明6G