ГОСТ ISO 13099-2—2016
Для гетеродинного детектирования используют устройства на основе малоуглового рассеяния из
лучения, так как в этом случае спектральное уширение из-за броуновского движения уменьшается.
В случае несферических частиц вращательная диффузия может увеличить спектральное уширение. В
устройстве имеется ячейка с диспергированным образцом. Ячейка может быть терморегулируемой или
термостатируемой, так как вязкость, проницаемость и показатель преломления зависят от темпе
ратуры. Напряжение прикладывается между электродами ячейки, расстояние между которыми точно
известно, для нахождения градиента потенциалов. В некоторых случаях используют дополнительные
контрольные электроды на определенном расстоянии для обеспечения прямого измерения градиента
потенциала. Излучение лазерного источника известной длины волны делится на падающий и опорный
лучи. Падающий луч непосредственно освещает частицы в образце. Опорный луч смешивается с рас
сеянным излучением через стандартную или волоконную оптику и регистрируется фотоэлектрическим
детектором. Лазерный луч проходит через оптический модулятор, смещая частоту излучения лазера
на несколько сотен герц, при этом падающий и опорный лучи будут иметь разные частоты. Это дает
возможность детектировать сигнал от источника доплеровского сдвига, вызванный отличной от нуля
скоростью частиц, и позволяет распознать направление движения частицы и минимизировать интер
ференцию излучения в области низких частот. Сигнал с выхода фотодетектора передается на модуль
обработки сигнала, которым может быть цифровой коррелятор или анализатор спектра. Напряжение,
прикладываемое к измерительной ячейке, может инвертироваться или быть импульсным. Управление
осуществляется посредством персонального компьютера (ПК), который вычисляет дзета-потенциал с
помощью установленного программного обеспечения (ПО).
6.3 Оптическое устройство с использованием кросс-корреляции излучения
Схема устройства с использованием кросс-корреляции излучения представлена на рисунке 4.
Основной луч разделяется на два луча равной интенсивности, частоты которых изменяются. Лучи пере
секаются и входят через одну стенку ячейки. Фотоэлектрический детектор
3
расположен за противопо
ложной стенкой ячейки, между двумя лучами. Рассеивание от каждой частицы является результатом
воздействия излучения под разными углами. Доплеровский сдвиг вследствие рассеяния света зависит
только от угла пересечения лучей. Так как эти два луча когерентны, они формируют интерференци
онную картину в ячейке. Расстояние между полосами зависит от длины волны и угла между двумя
лучами. Электрофоретический эффект наблюдается в виде изменений интерференционной картины,
вызванной движением частиц.
Оптический модулятор
4
используется для определения движения частицы через полосы интер
ференционной картины на определенной частоте и в определенном направлении. Движение интерфе
ренционной полосы с частотой, превышающей частоту модулятора, указывает на то, что направление
движения частиц противоположно движению полос. Если измеренная частота ниже частоты модуля
тора, то частица движется в одном направлении с полосами интерференционной картины. Скорость
движения полос всегда выше максимальной скорости частицы. Это позволяет определить скорость и
направление (знак заряда) движения частиц.
4
1— луч 1; 2— луч 2; 3 — фотоэлектрический детектор;
4 — оптический модулятор; а — рассеянный свет
Рисунок 4 — Оптическая схема устройства, реализующего метод измерения кросс-излучения