FAQ:在DLS中选择峰值大小还是Z均值大小?

Z-average-and-peak-comparison-DLS (由Ulf Nobbmann创建的图片)

分布的峰值大小还是总体平均大小更好?在动态光散射(DLS)中,我们测量散射光的强度自相关函数。然后我们拟合此函数以获得一个大小。两种主要的拟合算法结果可能会让用户感到困惑:

  • Cumulant(或Z均值)大小和多分散性(或多分散指数PDI)具有一个整体平均大小和一个整体平均多分散性。{参数“PDI宽度”单位为纳米,是PDI乘以Z均值的平方根。}
  • 峰值大小(或分布大小),在分布的每个独立大小峰中具有一个平均大小和宽度。

这两种算法之间的关键区别是什么?

Z均值是依据ISO方法确定的大小 [ISO13321:1996 或其更新版ISO22412:2008] 。在这里,我们仅将相关函数的初始部分强制拟合为单指数衰减。(拟合到相关函数点的截距为10%。)

衰减率与整体平均大小或Z均值大小直接相关。下一个拟合项与高斯大小分布的多分散性相关,如果假设为基础粒子分布。

对于分布分析,我们将相关函数拟合至更长时间。更多的原始数据被拟合,通常到截距的1% 。拟合涉及正则化技术,如非负最小二乘法 NNLS, 或 CONTIN)。结果是不同贡献的分布,来自大小类别或大小箱的。可以用特定峰的统计平均值和标准偏差定义该分布的峰。

为什么这两个不一样,趋势也不同?

对于一个完全单分散的样品,这两个结果应该是一致的。即Z均值应该与分布中(唯一的)峰的平均值相同。在实际应用中,即使对于单分散样品,这通常不会是这种情况,可能会有细微的差异。

对于多分散样品,这两个结果不可能相同。Z均值仍然只是一个数值,而分布将显示两个或更多个峰。每个峰都有其对应的平均值和宽度。

对于这三种潜在情况的解释是:

  1. Z均值小于峰值大小:Cumulant拟合仅适用于相关函数的初始部分,因此在某种程度上稍微过度强调了分布中较小部分的初始衰减。如果由于添加剂或缓冲成分(有时称为”溶剂峰“)在小尺寸时存在附加峰,这可能是平均大小低于预期峰值的原因。
  2. Z均值与峰值大小相同:理想情况,可能为单分散样品。在极少数情况下,可能是非常多分散的样品,其中某个峰恰好与整体平均大小匹配。
  3. Z均值大于峰值大小:分布显示一个小和一个大成分,这两者的平均值介于两者之间。在特殊情况下,当较小的峰小于最低显示切除值(缓冲成分或添加剂)且最大峰大于大切除值(非常大的聚集体或灰尘)时,可能实际上没有较小或较大峰。

如何解释结果?

幸运的是,Zetasizer DTS软件中的质量报告会检查这些情况并指向遇到结果的正确解释。在分布中,解释的进一步选择涉及强度-体积-数量分布。

{{在还有一种情况,即有Z均值但没有峰值:这种情况通常发生在Z均值非常大,以致分布分析中发现的任何峰都不在默认显示范围内。例如,如果Z均值为20µm,而分布分析发现一个宽峰在15-25µm范围内,则不会显示。这只是在分布图上显示出一条平直的线。DLS不是对如此大粒子进行分析的理想技术,因此合理的显示切除是必须的。}}

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