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Zeta電位是反映懸液中顆粒表面帶電性質(zhì)的重要參數(shù)，對乳液,、凝膠,、懸液等體系穩(wěn)定性研究有重要指導(dǎo)意義。那如何測量懸液中顆粒的Zeta電位呢,？現(xiàn)在市面上有很多種技術(shù)都可以實現(xiàn)電位測試,，比如動態(tài)圖像電泳法、超聲波電泳技術(shù)等,，但相對最為成熟的方法還是電泳光散射技術(shù),，其主要測試原理如下：

圖1. 顆粒的電泳和Henry方程

      我們知道，對于一個帶電的顆粒,，如果我們將其置于一個已知強(qiáng)度的電場中,，由于電場力的存在，帶電粒子就會在電場中進(jìn)行電泳運動,，其中正電荷往負(fù)極走,，負(fù)電荷往正極走。根據(jù)Henry方程,，在單位電場條件下,，顆粒的電泳遷移率將會直接正比于顆粒的Zeta電位。換句話說,，只要能夠準(zhǔn)確測量帶電粒子在電場中移動的速度,，就可以通過Henry方程得到顆粒的Zeta電位。但對于微觀顆粒其尺寸非常小,，移動速度又相對較慢,，因此常規(guī)的測試方法要想準(zhǔn)確測得顆粒的移動速度將會面臨較大挑戰(zhàn)，而電泳+光散射的方式，則恰恰可以較好地解決這個問題,。根據(jù)光學(xué)多普勒效應(yīng),，一束光照射到一個移動的物體上，散射光的頻率將會發(fā)生變化,，物體移動越快,，則反射波頻率變化越大，通過測量散射光頻率的變化,，即可得到顆粒的移動速度,，從而計算出顆粒的Zeta電位。

圖2. 多普勒效應(yīng)

      雖然其理論上已經(jīng)相對成熟,，但要真正實現(xiàn)Zeta電位的準(zhǔn)確測試還是會面臨很多實際問題和挑戰(zhàn),。比如由于顆粒移動速度相對較慢，顆粒移動引起的光波頻率變化只有幾十到幾百赫茲,，而本身一束激光的頻率在10¹⁴赫茲左右,，這就意味著這個頻率變化非常小，很難準(zhǔn)確測到,。還有待測顆粒非常小,，很多都在納米級別，這也就意味著散射光信號非常弱,，而弱信號對噪音和擾動非常敏感等等,。應(yīng)對于這些難點和測試需求，丹東百特儀器有限公司在BeNano系列儀器中采取了一系列新的技術(shù)和設(shè)計,，比如采用現(xiàn)在最先進(jìn)的拍頻+相位分析技術(shù),，就是來解決頻率變化很小這個難題的。通過使用高靈敏度的APD雪崩光電二極管代替常規(guī)的PMT檢測器來增加弱信號的靈敏度,，同時各種光纖和光路補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用極大的優(yōu)化了光路穩(wěn)定性,，大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域和效果。

圖3. 電泳光散射光路示意圖

      這樣,，一臺技術(shù)先進(jìn),、結(jié)果準(zhǔn)確的Zeta電位儀器就研發(fā)出來了，但是要想真正讓其發(fā)揮大的作用,，實驗過程和條件也缺一不可,。畢竟顆粒可能懸浮在不同的液體環(huán)境中,，其本身電位會受多種環(huán)境因素,，比如溶液pH值、電導(dǎo)率,、組成成分及濃度等影響,，究竟有何影響,，我們將在《Zeta電位的前世今生三》中揭曉。