光电子和计算机技术的飞速发展使得激光光散射已经成为高分子体系和胶体科学研究中的一种常规的测试手段。现代的激光光散射包括静态和动态两个部分。

        1. 在静态光散射中，通过测定平均散射光强的角度和浓度的依赖性，可以得到高聚物的重均分子量Mw，均方根回旋半径Rg和第二维利系数A2；

        2. 在动态光散射中，利用快速数字相关器记录散射光强随时间的涨落，即时间相关函数，可得到散射光的特性弛豫时间τ，进而求得平动扩散系数D和与之对应的流体力学半径Rh。

       在使用过程中，静态和动态光散射有机地结合可被用来研究高分子以及胶体粒子在溶液中的许多涉及到质量和流体力学体积变化的过程，如聚集和分散、结晶和溶解、吸附和解吸、高分子链的伸展和卷缩以及蛋白质长链的折叠，并可得到许多独特的分子量参数。

1. BI-DNDC 示差折光仪

2. TurboCorr 数字相关器
   

1. 灵活的激光器配置，可以测量粒径更小、浓度更低的样品。比如PAM样品，特点是超高分子量、高粘度，通常配制的浓度需要在ppm级情况下才能进行样品除尘和过滤。如此低的浓度，所提供的散射光信号很弱，如果使用低功率激光器，将很难得到高信噪比的数据。

2. 双光路配置：可以对不同颜色样品进行精确测定。

3. 标配包含匹配液过滤装置。

4. 标配多种滤片轮，可以配置多种激光器，且可以有效过滤自发光样品对测试的影响。

5. 多种测量模式可选：DLS/SLS分别测量或同步测量。

6. 扩展能力：可升级与Zeta电位分析仪联用，组成完整的光散射系统。
   

1. 胶束的表征：

   两亲性分子(如磷脂、两亲性聚合物大分子)在溶液中能够自发形成不同形态胶束(如: 球形、棒状、层状和囊胞等), 胶束结构为其功能和应用的实现奠定了物理基础. 胶束在生命体系中广泛存在, 在保护细胞、存储物资和输运物资等方面扮演重要角色, 在人工释放体系和高级材料模板等应用领域有重要价值.
   不溶嵌段重复单元数较小的嵌段共聚物胶束可通过类似于表面活性剂胶束的制备方法直接把高分子溶解在某一溶剂体系中制得。而对于不溶嵌段重复单元数较大的嵌段共聚物，直接将其溶解在某一溶剂体系中，不可能制得稳定的胶束。一般需要将高分子首先溶解在两嵌段的共同良溶剂中，再通过加入另一溶剂组分改变溶剂性质，使其变为某一嵌段的不良溶剂，从而得到稳定的胶束结构（如下图）。

   
   

   在浓度低于临界胶束浓度(cmc)时，嵌段共聚物以单链的形式存在。当浓度达到cmc 附近时，嵌段开始缔合成松散的聚集体，并保持着聚集体与单链之间的平衡关系，且有大量的溶剂存在于胶束核内。随着共聚物浓度的增加，平衡向着形成胶束的方向移动，溶剂分子被逐渐地从胶束核中排出，不溶性嵌段开始在胶束中进行重排以达到最低的构象能。当溶液达到高浓度区域，胶束间相互作用变得尤为重要，胶束/单链平衡则由于长程超分子结构的形成而受到影响。
   在胶束的应用上，胶束的大小、结构、温敏性、pH值敏感度等决定着胶束的性能及应用前景，而光散射法也成为表征这些参数的主要手段之一。利用动态光散射得到动态Zimm图，进行浓度和角度外推，进而求得平动扩散系数D0，再依Stoke-Einstein公式求得流体力学半径Rh及其分布；利用静态光散射得到静态Zimm图，可以得到绝对重均分子量Mww，均方根回旋半径Rg和第二维里系数A2。通过以上参数再结合核-壳模型，我们还可以计算得出胶束的密度ρ、聚集度Nagg和特征参数Rg/Rh比值。特征参数Rg/Rh可用来表征高聚物链的构想：通过理论计算，当Rg/Rh=0.775时，为
   硬球构想，当Rg/Rh=1，为空心球构想；Rg/Rh=0.775～4，为椭圆形构想；Rg/Rh=1.505时，为柔性高聚物缠绕。
   同时，还可以利用示差折射仪测得胶束的dn/dc值。通过以上参数的表征，我们很容易得出胶束随温度、浓度、溶剂、pH值等因素变化信息，更好的了解和发挥胶束的性能。
   

2. 囊泡几何形状、大小和囊壁厚度的表征 
      微胶囊是通过成膜物质将囊内空间和嚢外空间隔离开以形成特定几何结构的物质，其内部可以是可以填充的，也可以使中空的。微胶囊技术在现代科技与日常生活中有重要作用，如药物、染料、纳米微粒和活细胞等都可以被包埋形成多种不同功能的微胶囊。然而，传统技术制备的中空微胶囊，其几何形状、大小和嚢壁厚度都无法精确控制，所得微胶囊的分散性和稳定性不佳，限制了微胶囊基本物理性能如膜结构、通透性、力学强度的研究。 
   利用动静态光散射技术再结合核‐壳模型，可以对微胶囊的几何形状、粒径大小、分子量大小和囊壁厚度进行表征，进而人为对微胶囊的囊壁组成和结构进行精确的控制与调控，从而调控微胶囊的各种性能和功能。 

3. 3.脂质体的表征
           脂质体是一种定向药物载体，属于靶向给药系统的一种新剂型。它可以将药物粉末或溶液包埋在直径为纳

   米级的微粒中，这种微粒具有类细胞结构，进入人体内主要被网状内皮系统吞噬而激活机体的自身免疫功能，并改变被包封药物的体内分布，使药物主要在肝、脾、肺和骨髓等组织器官中积蓄，从而提高药物的治疗指数，减少药物的治疗剂量和降低药物的毒性。
   脂质体是由磷脂、胆固醇等为膜材包合而成。这两种成分不但是形成脂质体双分子层的基础物质，而且本身也具有极为重要的生理功能。
   用磷脂与胆固醇作脂质体的膜材时，必须先将类脂质溶于有机溶剂中配成溶液，然后蒸发除去有机溶剂，在器壁上形成均匀的类脂质薄膜，此薄膜是由磷脂与胆固醇混合分子相互间隔定向排列的双分子层所组成。   
   按结构和粒径，脂质体可分为单室脂质体、多室脂质体、含有表面活性剂的脂质体。按性能，脂质体可分为一般脂质体（包括上述单室脂质体、多室脂质体和多相脂质体等）、特殊性能脂质体、热敏脂质体、PH 敏感脂质体、超声波敏感脂质体、光敏脂质体和磁性脂质体等。按荷电性，脂质体可分为中性脂质体、负电性脂质体、正电性脂质体。
   利用动静态光散射技术再结合核‐壳模型，可以对脂质体的分子层结构进行表征，例如几何形状、大小和双分子层厚度进行表征，进而人为对脂质体的双分子层组成和结构进行精确的控制与调控，从而调控脂质体的各种性能和功能。

4. 聚电解质样品的表征 
           聚电解质可用作食品、化妆品、药物和涂料的增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂，皮革和纺织品的整理剂，土壤改良剂，油井钻探用泥浆稳定剂，纸张增强剂，织物抗静电剂。近年来，聚电解质在药物载体研究方面有着诸多应用。聚电解质组装体不但可以为药物、基因、显像诊断试剂及功能纳米微粒提供负载场所，赋予组装体药物和基因传输和显像诊断功能，而且由于组装体的内部及表面携带多种反应性官能团（如—OH，—COOH 等），既可直接结合生物酶、细胞、抗体、

   

   药物等，又可便于化学修饰以实现不同的功能与需求。同时，聚电解质组装体还具有对溶剂、离子环境、温度和浓度敏感的特点。 
           聚电解质具有高分子溶液的特性，例如粘度、渗透压和光散射等。由于它带有电荷，并且这三方面的性质又不同于一般的高分子，不能用上述溶液的特性与分子量的关系式来测算分子量。例如，在无盐条件下聚电解质溶液的Kc/R值与q2值不成线性关系，只有在适当浓度的盐溶液中才呈线性关系（右图）。在动态光散射表征方面，在无盐条件下单分散的聚电解质溶液在动态光散射粒度分布上会呈现多峰分布（通常有大峰存在），只有在加入适当的盐溶液的情况下，才会屏蔽掉这个大峰，粒度分布呈现出聚电解质的真实分布情况。所以测定聚电解质的分子量时，必须把聚电解质溶解在一定浓度的盐溶液中。另外，聚电解质组装体还具有对溶剂、离子环境、温度和浓度敏感的特点，利用动静态光散射仪可以表征聚电解质的这些特点，例如，聚电解质在不同温度条件下的流体力学半径 Rh、绝对重均分子量 Mww，均方根回旋半径 Rg、第二维里系数 A2、密度ρ、聚集度 Nagg和Rg/Rh比值等，从而更好的了解聚电解质的特性，为我们更好地使用聚电解质提供参考。

5. 自组装
           自组装已经成为纳米科学领域一个重要的课题。它的主要研究内容是高分子之间、高分子与小分子间、高分子与纳米粒子之间通过非共价键的相互作用，进行自组装而实现不同尺度上的规则结构。如胶束、囊泡、聚电解质、脂质体、高分子与无机纳米粒子共聚物等。目前研究较多的组装方法有：化学吸附法、分子沉积法、接枝成膜法、慢蒸发溶剂法和旋涂法。 
           影响组装体系稳定性的因素有：分子识别、组分、溶剂、温度及热力学平衡状况。而通过测定组装体系的扩散系数、粒径、分子量、均方根回旋半径，第二维利系数等变化，可以方便地表征自组装体系的这些性能。 

6. 体系聚集与生长--动力学特性研究
           由于体系的变化可以通过粒度、光强、扩散系数、相关曲线等的变化加以表征，所以通常我们可以用光散射的方法来表征，从而得到体系的聚集、解离以及生长等信息。 如在蛋白质晶体生长过程中，连续采集其光散射信号，通过对其光强、粒度、扩散系数及相关曲线等变化数据进行对比与分析，了解蛋白质晶体生长的情况及其性能变化的情况。如外加温控设备可以进而研究体系的相变温度等溶液行为。
           在一些复杂溶液体系的研究中，研究级光散射系统也是不可或缺的手段。例如对于油包水、水包油微乳液的“初始”状态与膨胀行为，以及对于双连续相微乳液的研究等。

7. .研究高聚物分子量与第二维利系数关系
           第二维利系数（A2）是直接表征溶液中高聚物与溶剂分子间相互作用程度的参数，当互相作用抵消时，A2=0，而且溶剂越优良则 A2 越大。按照高分子溶液热力学理论，A2一般为正值，但当高分子处于 Θ条件下，或发生聚集时，A2也可又能出现负值。

8. 超高分子量聚合物 PAM 的表征
           聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）简称 PAM，由丙烯酰胺单体聚合而成，是一种水溶性线型高分子物质。PAM 具有絮凝性、粘合性、降阻性、 增稠性等特点，主要用于采油、制糖、洗煤、选矿、造纸、涂料、湿法冶金，纺织、石料切割、化工、农药、医药以及污水处理等等 在石油开采的过程中，油田开采作业中经常需要加入一定量的 PAM 水溶液，起到增粘、降滤失、流变调节、胶凝、分流、剖面调整等作用，从而改善油水流速比，使采出物中原油含量提高。而 PAM 的性能与其分子量大小、结构、流体力学直径等因素息息相关，所以对 PAM 分子量大小和结构的准确表征是非常重要的。
           传统上 PAM 是用粘度法进行表征的，通过 Mark Houwink 方程经验公式（K，a 值为固定常数）得出粘均分子量，但此结果对于有结构变化的 PAM 来说存在较大误差。目前，使用光散射法 以其测量的准确性和方便性成为表征 PAM 分子量成为主要方法。

9. 蛋白质的表征
           蛋白质的准确表征不仅严格而且必要，例如在生化工程应用上，以蛋白质为基质的产品必须很纯而且无任何聚集存在。而测定蛋白质的粒径和分子量来判断是否有聚集态存在，光散射法成为最理想的工具之一。光散射主要可如下几个方面：
   1）测定蛋白质分子的均一性，蛋白质样品的均一性是生长晶体的前提条件

   2）测定蛋白质分子的 pH 稳定性
   

   3）测定蛋白质分子的热稳定性

   4）蛋白质变复性及折叠的研究

   5）临界胶束浓度的测定，一定浓度的表面活性剂加到溶液中会形成微胶束
   

10. .多糖的表征
            多糖是由单糖缩合而成的链状结构物质，是自然界中广泛存在的一类生物大分子。由于多糖分布的广泛性结构的复杂性和生物作用的多样性，使人们对它的药用研究越来越重视，它将作为一类高效、低毒、新型药物广泛应用于人类疑难疾病的治疗。

11.  DNA 的表征
            目前测量 DNA 分子量主要采用凝胶电泳法，即将 DNA 片段和标准分子量（Maker）分别上样到一定浓度的凝胶中，在一定电场强度作用下，将 DNA片段和 Maker 按分子量大小分离形成各个条带，将目标 DNA 条带跟 Maker条带进行比较，从而得出相对分子量。该方法不仅操作较为复杂和缓慢，但所得的分子量为相对分子量，而且 DNA 分子电泳除了 DNA 分子大小外还受诸多因素的影响，如：DNA 分子构型 、不同的胶浓度 、电场强度 、溴化乙锭（简称 EB，DNA 染色剂，为剧毒物质）、电泳缓冲液、电泳上样量、标准分子量（Maker）等，这些因素无不影响着 DNA 分子量计算的准确性。
            采用激光光散射法浸入式测量，不仅操作简单快捷，受干扰的因素少，而且可准确测得 DNA 绝对分子量和均方根回旋半径。光散射法以其独特的优越性，成为 DNA 以及 DNA 复合物表征的理想工具之一。

12. 扩散波谱（通过 William Watts 方程）
             扩散波谱是一种测量和研究各种体系动态特性的多重散射技术，适用于观察体积分数较大的不透明分散体系，是传统光散射的发展，是一种快速有效测量不透明体系的技术；扩散波谱对埃量级颗粒的运动非常敏感，因此常被广泛地应用到电流变液、磁流变液、沙堆等高密度体系。我们通过对自相关函数的模拟计算，可得到电流变液体系结构与动力学特性的信息，从而研究电流变液颗粒之间的相互作用。
     
     
    

    
    

主要技术规格及要求：

     1.   动态光散射测量参数: 流体力学直径（Dh）及其分布，扩散系数（D），其他动力学参数；

      2.   静态光散射测量参数: 绝对重均分子量（Mw），均方根回旋半径（Rg），第二维利系数（A2）；

      3.   动静态光散射联用可完成以下测定：

                - 通过Rg/Rh得到高分子聚合物的形态

                - 动静态结合可以得到胶束聚集度、胶束重量、胶束密度及其结构

                - 分形维数的值可用来表征样品的松散程度

                - 可对体系生长/聚集进行表征

      4.   Dh  测量范围：>1nm - <6um；

      5.   Mw 测量范围：>500 - 10⁹ Daltons；

6.   Rg  测量范围：10nm – 1μm；

7.   浓度范围：0.1 mg/mL - 10mg/mL；

      8.   *测量角度范围：8-162°之间任意角度（手动或计算机控制）；精度：0.01°；

      9.   温控范围：-20 - 80°C，精度±0.1°C，数字温度控制器，具有双重热交换温度控制部件；

      10.  *激光器： 根据用户需要配置激光器（633nm/532nm/488nm或其它选择），可升级两只不同波长激光器组成双光路，括激光器支架；

11.  *开放式结构设计，可升级双激光器双光路配置，不同光源任意切换使用，满足不同样品（特别是不同颜色样品）的实际测量需求。

12.  APD（雪崩型光电二极管）检测器，带有微处理器电子保护装置

13.  数字相关器：

                - 物理通道：超过10¹¹线性通道

                - 采样时间：可变采样时间：25ns至40ms

                - 延迟时间：可变延迟时间：25ns至13l0s

                - 可选择基线设置：1.测量基线；2.计算基线；3.最后通道基线；4. 斜率分析基线

                - 多路输入多路：支持4路同时输入

                - 互相关：支持2路互相关

14.  *滤光片轮：532nm，488nm，514nm，633nm等多种，适用于多种不同波长的激光源，另有开放位置为弱散射体系所备用；

15.  *孔径片大小：100μm/200μm/400μm/1mm/2mm/3mm，适应不同的测量应用要求，避免采用单一孔径片带来的测量误差；

16.  光强调节方式：可变中密度滤光器与孔径片大小组合调整方式；

17.  *在线匹配液循环过滤系统：双重滤膜过滤匹配液，保证匹配液澄清无灰尘；

18.  旋转台误操作保护：设有限位器防止误操作损坏检测器

19.  软件：系统准直软件、动态光散射与静态光散射的全套分析软件

1. BI-DLight 双光路套件：不同波长激光器拓展不同特征样品的表征

2. BI-PA：基于Glan-Thompson棱镜的偏振分析套件，用于对不同形状样品的测量

3. BI-SFS：样品过滤装置

4. BI-CrossCorr：互相关套件

5. BI-SVC：150uL 微量样品池

6. BI-Align：准直辅助套件

7. BI-532La：532nm 激光器

8. BI-632HN：632.8nm 激光器