什么是靜態(tài)光散射？

靜態(tài)光散射（SLS）是一種利用高精度光子計數(shù)來測量粒徑、分子量和其他結構參數(shù)的技術。常見的樣品包括合成聚合物、納米顆粒、生物分子和其他大分子。靜態(tài)光散射使用外推法，通常對散射角度、濃度進行外推，在 Zimm 圖中，同時對二者進行外推。

靜態(tài)光散射與動態(tài)光散射（DLS）有何不同？

光子計數(shù)與自相關

使用這兩種技術進行測量時，分子都處于運動狀態(tài)，但 DLS 側重于布朗運動引起的光強快速波動，而 SLS 則側重于光子計數(shù)，從而實現(xiàn)對散射光時間平均強度的精確測量。DLS 和 SLS 提供的信息互為補充，但它們所依賴的基本原理截然不同。DLS 本質上是對運動或擴散速度的測量，然后通過斯托克斯-愛因斯坦方程將平移擴散系數(shù)D_T與流體動力學直徑d_h相關聯(lián)。相比之下，SLS 本質上是一種結構分析技術。

散射角

角度依賴性是靜態(tài)光散射的核心特征。散射光的強度可以繪制為散射角 θ 或散射矢量 q 的函數(shù)。散射矢量（在小角散射文獻中有時稱為動量傳遞矢量）是 θ、光在真空中的波長 λ_o 和介質的折射率 n_i 的函數(shù)。

特定顆粒或聚合物的形態(tài)會產生一個描述其形狀的幾何函數(shù)。此函數(shù)（有時寫作 P(θ) ）描述了散射光的角依賴性。對于純液體和非常小的顆粒，在基于測角儀的靜態(tài)光散射（SLS）實驗的典型角度范圍內，該函數(shù)項表現(xiàn)為常數(shù)。

靜態(tài)光散射（SLS）的常規(guī)應用：

Zimm 圖

Zimm 圖是用于擬合 SLS 數(shù)據(jù)的最著名模型之一，也是測量聚合物分子量的經(jīng)典方法。Zimm 方程要求進行角度和濃度依賴性的測量。這些數(shù)據(jù)可以通過廣角激光光散射儀或多角度光散射儀獲得。當樣品大到表現(xiàn)出角度依賴性時，必須使用此方法。

Debye 圖

對于較小的顆粒和低分子量聚合物，其角度依賴性極小，此時可將 Zimm 方程簡化，僅需在單一散射角下進行測量。注意當旋轉半徑（R_g）大于約 20 納米時，這種簡化不再適用，因此應謹慎使用。

優(yōu)點：Debye 圖不需要多角度儀器。

缺點：隨著分子量（M_W）或旋轉半徑（R_g）的增加，這種近似處理的誤差會越來越大。