颗粒可对光进行散射,这是一个基本常识,也是我们每天都会看到的现象,例如蓝色的天空。 这是因为大气颗粒对蓝色光的散射要强于红色光。 物体表面是否呈现光泽,也是由表面的颗粒造成的。 

散射的角度、散射光的频率以及上述散射的强度都可以测量,以确定材料的粒度、电荷和分子量。 这是我们众多技术的核心原理。

对于激光衍射和 x 光衍射(小角 x 光衍射 (SAX)、广角 x 光衍射 (WAX)),我们利用了不同粒度的颗粒具有独特散射特征的原理,可以极高灵敏度、极快速度地准确测量大范围角度内的散射,从而确定粉剂、乳剂、喷剂和悬液剂的粒度/滴液粒度。 但是,由于颗粒越来越呈现纳米级的趋势,颗粒的光散射也大幅下降。 10 nm 的颗粒散射比 100nm 的颗粒要少 100 万倍,因此有理由认为即使是减小光源的波光(可增加散射量),也最好还是通过其他方式来分析光散射。 有多种理论可以确定粒度分布所产生的光散射(Mie 散射理论、Fraunhofer 散射理论、Rayleigh 散射理论),并且可以通过一种反演算法将散射换算成精度分布。

我们可以看看与激光成直角的纳米材料并跟踪颗粒扩散(小颗粒的移动速度大于大颗粒),由此确定平移扩散系数并进而确定粒度(此方法称为纳米颗粒跟踪分析 (NTA)),或者查看颗粒穿过时的散射光变化。 如果快速变化,则可以确定存在细颗粒,变化缓慢则表示颗粒较大。 这一点形成了光子相关光谱法/动态光散射的基础。

电泳光散射需要将一个电场穿过造成颗粒移动的液体。 颗粒的电荷越大,移动就越快。 我们将激光穿过颗粒,然后将散射光与同一束激光中未经过散射的部分重组。 生成的干涉图样允许极其准确测量颗粒的速度。

如果我们从不同的角度将光散射作为聚合物或生物聚合物浓度的一个函数进行测量,就能获得允许确定目标材料分子量或分子结构的信息。