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揭秘光散射检测器:结构之美与科学奥秘

更新时间:2026-01-26浏览:16次
  光散射检测器是一种用于高分子、蛋白质、纳米颗粒及胶体体系绝对分子量、尺寸和构型分析的精密分析仪器,广泛应用于凝胶渗透色谱(GPC/SEC)、场流分离(FFF)及溶液表征等研究领域。其核心原理基于光与粒子相互作用产生的散射现象,无需依赖标准品即可直接测定样品的绝对分子量(Mw)、均方回转半径(Rg)及第二维里系数(A₂),是高分子科学和生物制药中不可少的表征工具。
  光散射检测器采用高稳定性激光光源(如660 nm或532 nm)、高灵敏度光电倍增管或雪崩二极管阵列,并集成温控系统(±0.1℃)以消除热漂移影响。配合专业软件(如ASTRA、OmniSEC),可自动校正溶剂折射率、浓度及散射角度,输出分子量分布、构象图(log Rg vs log Mw)及聚集状态分析。
  光散射检测器的结构特点:
  1、光源系统
  激光器:作为核心部件,提供单色、相干且准直性良好的激光束。常见类型包括HeNe激光器(波长632.8纳米)、Nd:YAG激光器(波长532纳米)以及GaAs激光器等。不同波长的激光器适用于不同分子量范围的物质探测,例如658nm线偏振激光广泛应用于多角度激光光散射检测器。
  光学元件:包括透镜、光阑等,用于对激光束进行整形、扩束、聚焦等操作,确保激光束能够准确照射到样品上,并满足不同测量角度和测量范围的要求。
  2、检测模块
  光电探测器:是检测散射光的关键部件。多角度激光光散射检测器通常采用光电二极管阵列,由多个光电二极管组成,能够同时检测多个角度的散射光。蒸发光散射检测器则使用光电二极管检测气溶胶散射的光。
  检测角度:根据检测需求,检测模块可配置不同的检测角度。多角度激光光散射检测器检测角度范围通常覆盖10度至170度,部分型号配备18个检测模块,可实现高精度测量。蒸发光散射检测器则采用固定散射角度设计,如60°散射角度,适用于非挥发性和半挥发性样品组分。
  3、样品处理系统
  样品池:通常采用透明材料制成,如石英或玻璃,以便激光能够顺利通过且不会对散射光产生干扰。样品池的形状和尺寸设计需考虑样品的特性和测量需求,一般具有较小的体积以减少样品用量和避免信号衰减。
  流动系统:对于需要连续测量或与色谱等分离技术联用的检测器,样品池会配备流动系统,确保样品能够稳定地流经检测区域,实现在线监测。流动系统通常包括进样口、出样口、连接管道和阀门等部件,能够精确控制样品的流量和流速。
  雾化器与漂移管:在蒸发光散射检测器中,雾化器将色谱柱流出液与通入的气体混合后喷雾形成均匀的细小雾滴,漂移管则通过加热使溶剂蒸发,溶质形成细小尘粒,便于后续的光散射检测。
  4、温控装置
  集成式柱温箱:控制精度可达±0.1℃,支持常温至50℃操作,确保样品在恒温条件下进行测量,提高测量精度和稳定性。
  样品池保温套:在动态光散射粒度仪中,样品池四周加有保温套,保持温度恒定,减少外部因素对颗粒布朗运动的影响,确保测量的准确性。
  5、信号处理系统
  信号处理电路:对光电探测器输出的电信号进行放大、滤波、采集和处理,去除噪声信号,提高信号的信噪比,并将电信号转换为数字信号以便后续的数据分析和处理。
  计算机软件:是数据处理系统的核心,负责接收、存储和管理光探测器传来的数字信号,并根据预设的算法和模型对数据进行分析和处理。计算机软件能够计算样品的分子量、粒径、分子构象等参数,并生成相应的报告和图表。
 

光散射检测器

 

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