激光衍射基础知识 – 大师班第1部分的问答

感谢所有参加我们最近关于使用Mastersizer仪器系列进行激光衍射的网络研讨会系列的观众。你们的参与和投入真令人鼓舞，我们感谢您在整个课程中提出的优秀问题。在这一系列的博客中，我们将解决一些在基础知识网络研讨会中提出的关键主题，为您提供更深入的见解和澄清，以增强您的理解。让我们进入问答博客系列的第一部分！

揭示光学模型和属性

在本节中，我们深入探讨了光学模型和属性的迷人世界。您的问题突显了理解光与粒子在激光衍射中交互的复杂性和重要性。让我们进一步探索这些概念。

问 – 除了Mie或Fraunhofer之外，还有其他光学模型吗？
问 – 在软件中我们可以选择光学模型的地方在哪里？

答 – 在Mastersizer Xplorer软件中，您可以选择两种Mie理论的实现（球形或非球形）或Fraunhofer近似。您可以通过测量和SOP设置中的“粒子类型”部分选择光学模型，如下所示。

问 – 对于化学结构未知的粒子，你们是否有任何解决方案来确定它们的折射和吸收属性？

答 – 当分析一种新材料时，我们建议从所需光学特性、折射率（RI）和吸收指数（AI）的近似值开始。这一首次近似可以根据材料类型的大类来制定，如下表所示：

在使用这些近似光学属性进行一些测量后，您可以通过拟合报告、残差和粒径分布的视觉评估来评估选择参数的合适性。光学属性优化器工具允许用户快速测试RI和AI的不同组合，以评估结果对光学属性的敏感性。有关选择适当光学属性的更多指导，请参见此录制的大师班。

问 – 你认为接受一个结果为正确的残差值是多少？通常，残差和加权残差之间有差异。

答 – 通常，建议残差和加权残差低于1%，且两者（加权和非加权）之间通常应在0.4%以内。这反映了测量数据和使用光学模型拟合的数据之间的良好一致性。然而，在某些情况下，要达到或低于1%的值将是具有挑战性的。这通常发生在我们在内探测器上有噪声的情况下，可能是由于尺寸分布非常窄（小于十倍）和/或亚微米分布。获得小于1%的残差值在粒子高度着色的情况下也具有挑战性，因为它们复杂的光学属性。

问 – 在这个演示中你展示了圆形粒子，那不规则形状的粒子呢？

答 – Mastersizer 3000(+)中用于产生PSD的数学模型假设粒子要么是盘状的（Fraunhofer）要么是球形的（Mie）。而完全球形的粒子产生对称的散射模式，非球形粒子可能由于其方向和表面粗糙度导致非对称散射。为此，软件提供了一个在“粒子类型”设置中选择非球形粒子的选项，这是一种考虑到非球形粒子导致的光散射去极化的Mie理论实现。关于粒子类型选择的敏感性尤其在亚微米PSD中非常明显。

问 – 单模态粒子的测量可以通过Mie理论很好地描述，但如果粒径分布很宽（例如30-300 nm，甚至更大的聚集体），测量只是一个近似，确切的粒径很难解析。我说的对吗？

答 – Mie理论可以用于粒子群体的散射，也可以解析单个粒子的散射，因此，它可以为宽PSD提供完整的解决方案（Wriedt 2012，Mackowski 2012）。然而，您提到的尺寸范围30-300 nm接近Mastersizer 3000(+)动态范围的下限，亚微米PSD特别对选择的光学模型和光学属性敏感，因此当使用Mie理论解析PSD时可能会引入不确定性。

问 – 分析粒子吸附分散液如Pickering乳液时的散射考虑是什么？

答 – Pickering乳液的散射取决于光与表面粒子和核心液滴的相互作用。通常，不仅仅使用一种成分的光学属性作为分析的基础。通常，先从核心的光学属性开始，并评估所有探测器上的数据拟合。然后，比较使用吸附粒子的折射率（RI）和吸收指数（AI）的结果。如果差异可以忽略不计，光学模型是稳健的。如果差异显著，比较数据拟合以确定最合适的光学属性组合。没有完美的解决方案，但通过实验不同的组合并利用拟合报告，您可以有效地近似光学属性。

进一步的资源和网络研讨会录像

再次感谢您在Mastersizer大师班中的参与。如果您想重新观看网络研讨会，请在我们的网站上找到录像。有关激光衍射应用和方法开发的更多信息，请访问我们的知识中心，您可以在那里找到应用笔记、技术笔记和博客文章的资料库。如果您想提出更具体的问题，请通过我们的客户支持门户网站与我们联系，您的查询将被转交给相关的技术专家。请继续关注本系列的下一篇博客，我们将调查如何掌握分散方法和材料。

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