DLS 분석기의 상세 원리 FFT vs PCS & SPA vs ELS

FFT & SPA   vs   PCS & ELS 나노 입자 분석법

  

이번 포스팅에서는 나노 입자의 크기(입도)를 측정할 수 있는 DLS(Dynamic Light Scattering) 원리 중 상세 원리인 

FFT(Fast Fourier Transformation)와 PCS(Photon Correlation Spectroscopy)의 차이점과, Zeta Potential(제타전위, 제타포텐셜)을 측정할 수 있는 두 가지 원리 SPA(Streaming Potential Analysis)와 ELS(Electrophoresis)의 차이점에 대해 살펴보겠습니다.

 

DLS 분석기는 나노 입자의 입도 및 제타 전위(Zeta Potential, 제타포텐셜)를 분석할 수 있는 장비입니다.

 

옵션에 따라 입도(DLS, Dynamic Light Scattering)만 분석할 수 있는 모델과 입도와 제타 전위(Electrophoresis, 

전기 영동법)를 모두 분석할 수 있는 모델로 나눌 수 있습니다.

Dynamic Light Scattering(DLS)이라는 원리는 액상 샘플 내 나노 입자가 스스로 브라운 운동(Brownian Motion)

을 하고 있는 현상을 이용한 방법으로 브라운 운동을 하고 있는 나노 입자에 레이저와 같은 빛을 나노 입자에 

조사할 때 발생하는 산란광의 다양한 강도를 입자 크기로 계산하는 원리입니다.

 

DLS 원리도 세분화하면 FFT(Fast Fourier Transformation)원리와 PCS(Photon Correlation Spectroscopy)로 나눌 

수 있습니다.

 

Colloid Metrix(CMX)사의 NANO-flex®II 모델의 DLS 분석기는 FFT원리를 사용하여 산란광의 강도를 주파수로 

변환함으로써 입자의 브라운 운동 속도에 따른 진동수와 파장의 변화를 입자 크기로 환산합니다.

 

                                   

<NANO-flex ® II>

 

 

이와 달리, 일반적인 DLS 분석기는 PCS원리를 사용하여 Stokes-Einstein 공식에 의해 확산 계수에 의해 계산된 

입자 크기를 결과로 도출합니다.

 

일반 DLS분석기의 경우 ELS(Electrophoresis, 전기영동법)를 결합하여 Zeta Potential(제타전위, 제타포텐셜)도 함께 분석할 수 있는 모델도 있으며, 대부분 Cuvette 샘플 셀을 사용하여 샘플을 Cuvette에 주입한 후 기기에 장착하여 측정을 합니다.

 

반면, CMX NANO-flex®II 모델은 Flexible External Probe 방식을 채용하여 Cuvette Sample Cell이 필요 없이 샘

플이 담긴 Tube, Well plate, beaker 등 어떠한 용기에 담긴 샘플이더라도 Laser Probe가 샘플에 닿게만 고정하거

나 Probe를 뒤집은 채 샘플을 한 방울만 떨어뜨려도 입도 분석이 가능하며 분석 후 Probe를 닦기만 하면 되어 세

척이 매우 간편할 뿐더러, IPAS(Inline Particle Analysis System)를 결합하여 인라인 입도 분석도 가능합니다.

 

CMX Stabino®II 모델은 SPA(Streaming Potential Analysis)원리를 사용하여 일반적인 ELS 제타 전위 분석 범위

보다 적어도 6배 이상 넓은 -3000mV ~ +3000mV 범위의 전위값을 분석함으로써 일반적인 ELS원리를 사용하는 

장비보다 훨씬 정밀하게 Zeta Potential(제타전위, 제타포텐셜)을 분석할 수 있으며, 1회 샘플링 후 초고속 적정(pH Titration, Polyelectrolyte Titration, 첨가제 투여 등)을 통해 실시간으로 Zeta Potential(제타전위, 제타포텐셜)을 모니터링할 수 있습니다.

                                            

<Stabino ® II>

 

 

 

ColloidMetrix Stabino®II와 NANO-flex®II를 결합한 Stabisizer® 모델은 초고속 적정을 통해 Zeta Potential(제타전위, 제타포텐셜)과 동시에 입도(입자 크기 분포, Particle Size Distribution)까지 실시간으로 확인할 수 있어 pH 조절, 분산제 양의 조절 등의 실험을 통해 샘플의 최적 조성을 매우 빠르고(Titration 및 분석 포함 시간 : 약 10분) 편리하게 분석할 수 있습니다.

                         

<Stabisizer ®>