Logo mit Schriftzug von Brave Analytics in Türkis

Dynamic Light Scattering
Partikelanalyse für die Qualitätskontrolle

Die dynamische Lichtstreuung (DLS) ist eine etablierte Messtechnik im Messbereich von Nanometern und Submikrometern. Dabei werden durch die Nutzung eines Lasers Partikelgrößen und deren Verteilungen in Suspensionen und Emulsionen charakterisiert und so der hydrodynamische Radius der Moleküle bestimmt. Im folgenden Artikel erklären wir, was dynamische Lichtstreuung und ihre Variationen sind, erläutern das theoretische Prinzip dahinter, greifen häufige Anwendungsbeispiele auf und zeigen, wo DLS als Partikelmessmethode ihre Grenzen erreicht und welche Alternativen es dazu gibt.
Inhaltsverzeichnis

Was ist die dynamische Lichtstreuung? Die Grundlagen von Dynamic Light Scattering

Der Botaniker Robert Brown konnte 1827 seinen Augen kaum trauen, als er mithilfe seines Mikroskops kleinste Pollenteilchen von Nachtkerzengewächsen in Flüssigkeiten und Gasen beobachtete. Als erster Mensch wurde er Zeuge der später nach ihm benannten Brownschen Bewegung; was er sah, war die ruckartige Wärmebewegung der Organellen. Genau diesen Umstand macht sich die dynamische Lichtstreuung zu nutze. DLS misst mittels Laser die zufällige Bewegung der Teilchen, die entsteht, wenn Makromoleküle mit den Molekülen eines Lösungsmittels interagieren. Diese Messung durch optische Detektion gibt Aufschluss zu den im Nano- bis Submikrometerbereich liegenden Partikelgrößen und der Partikelgrößenverteilung innerhalb von Suspensionen und Emulsionen. Kleinere Partikel bewegen sich dabei schneller innerhalb einer Flüssigkeit als größere Partikel. Auch Veränderungen der Partikelgrößen über die Zeit können mittels der Dynamic Light Scattering Methode beobachtet werden.

Wie funktioniert Dynamic Light Scattering?

Bei der DLS-Methode wird ein einfarbiger Laserstrahl durch einen so genannten Polarisator geleitet. Ist die Phasenlage des Lasers exakt genug ist kein Polarisator notwendig. Der Laser trifft im Anschluss auf die zu vermessende Probe. Diese befindet sich meist in einer Küvette, beziehungsweise in einer Durchflussküvette. Sobald der Laserstrahl auf kleine Partikel innerhalb der Probe trifft, wird er gebeugt und in alle Richtungen gestreut. Durch die Wechselwirkung zwischen Partikel und Laserlicht bilden sich Streuwellen und wenn diese sich überlagern entstehen Interferenzen die durch einen weiteren Polarisator gelenkt werden (falls einer vorhanden ist) und anschließend von einem Fotoelektronenvervielfacher (spezielle Messdioden – meist Avalanche-Photodioden aufgrund ihres lichtverstärkenden Effektes) in einem bestimmten Winkel eingefangen werden. Dieser Vorgang wird beim Dynamic Light Scattering mehrmals über eine Zeitspanne wiederholt. Die Intensität des gestreuten Lichtes schwankt jedoch, so dass kleinere Partikel schnellere Schwankungen vorweisen als größere Partikel, während größere Partikel höhere Amplituden zwischen dem Minimum und Maximum zeigen. In diesen Schwankungen steckt das Messergebnis, das mittels Autokorrelationsberechnung in Partikelgrößen und Partikelgrößenverteilungen umgerechnet wird. Bei der Dynamic Light Scattering-Methode verläuft die Autokorrelationsfunktion anfangs linear und fällt dann exponentiell ab. Dies bedeutet, dass sich ein Partikel bewegt. In diesem exponentiellen Abfall der Autokorrelationsfunktion befinden sich die Informationen zur Partikelgröße. Bei kleinen Partikeln fällt die Kurve schnell ab, bei größeren langsamer.

Dynamic Light Scattering Illustration des Aufbaus Setup
Dynamic Light Scattering Illustration des Aufbaus Setup

Das theoretische Prinzip der dynamischen Lichtstreuung

Das Prinzip der dynamischen Lichtstreuung basiert auf der Brownschen Bewegung. Dank diesem physikalischen Modell aus dem 19. Jahrhundert wissen wir, dass sich Partikel in einem viskosen Medium zufällig in alle Richtungen bewegen und mit den Partikeln der Flüssigkeit kollidieren. Diese Molekülkollisionen leiten Energie weiter, die wiederum Partikelbewegungen verursacht. Da dieser Energietransfer relativ konstant ist hat er eine größere Wirkung auf kleine Teilchen, wodurch sich kleinere Partikel deutlich schneller bewegen als größere. Die zuvor beschriebene Autokorrelationsfunktion dient als mathematische Beschreibung der Schwankungen des gestreuten Lichtes und wird verwendet, um den Diffusionskoeffizienten zu bestimmen. Dafür vergleicht man die Intensität des gestreuten Lichtes zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten auf derselben Intensitätsspur und erhält eine Korrelationsfunktion. Misst man nun durch Dynamic Light Scattering die Geschwindigkeit der Partikel, kann man mithilfe von weiteren Faktoren, die die Molekularbewegung ebenfalls beeinflussen, den hydrodynamischen Radius bestimmen. Zu den benötigten Faktoren zählen unter anderem die Viskosität des Dispergiermediums sowie dessen Temperatur. Die Stokes-Einstein-Beziehung stellt dann die Relation zwischen der Partikelgeschwindigkeit und der Partikelgröße her und erlaubt es den hydrodynamischen Radius zu bestimmen. Die Ergebnisse können durch Sedimentbildung beeinträchtigt werden.

D = kBT / 6πηRH

Methoden der dynamischen Lichtstreuung

Es gibt unterschiedliche Methoden, um ein DLS-Signal auszuwerten und auch unterschiedliche Arten der Detektion von Lichtsignalen. Während bei der homodynen Detektion das Streulicht selbst als Referenz dient, um die Frequenzverschiebung zu ermitteln, verwendet das heterodyne Detektionsprinzip die Überlagerung eines direkt aus der Probe zurückgeworfenen Lichts mit einer kontrollierten Referenz. Bei der Auswertung eines DLS-Signals kann man auf eine zeitabhängige Autokorrelationsfunktion zurückgreifen (meist bei homodynen Messungen), wie es bei der Photonenkorrelationsspektroskopie oder der Photonenkreuzkorrelationsspektroskopie der Fall ist oder man greift auf die Methode des Frequenz-Powerspektrums zurück, dessen Messergebnisse genauer sind.

Photonenkorrelations-Spektroskopie (PCS):
Die technische Grundlage der DLS-Messtechnik

Beim Dynamic Light Scattering-Messverfahren werden Partikel mit einem Laser bestrahlt. Grobe und feine Partikel streuen dabei das Licht des Lasers in einer Wechselwirkung. Dadurch entstehen so genannte Streuwellen, die man mittels Photonenkorrelationsspektroskopie (PCS) messen kann. Da sich die Teilchen zufällig bewegen, verändern sie ihren Abstand zueinander, wodurch Interferenzen entstehen (die einzelnen Streuwellen überlagen sich). Aus sämtlichen Teilwellen entsteht so durch optische Interferenz eine Gesamtstreuwelle. Die Intensität dieser Gesamtstreuwelle schwankt zwischen der konstruktiven Interferenz (Maximalwert) und der destruktiven Interferenz (Minimalwert). Das Streulichtsignal wird optisch mittels Photondetektor aus einem festgelegten Winkel über eine bestimmte Zeit aufgezeichnet und autokorreliert, um die Partikelgrößenverteilung zu ermitteln. Dabei wird beim Dynamic Light Scattering innerhalb der Autokorrelation das aufgezeichnete Streusignal mit Messungen eines früheren Zeitpunktes korreliert. Aus den Fluktuationen des aufgezeichneten Streulichtsignals (Frequenzverschiebungen) erhält man Informationen über die Partikelbewegung und Partikelgrößenverteilung.
Dynamic Light Scattering Illustration des Aufbaus von PCS - Photonenkorrelationsspektroskopie
Dynamic Light Scattering Illustration des Aufbaus von PCCS - Photonenkreuzkorrelationsspektroskopie

Das Messen von Mehrfachstreuung in hochkonzentrierten Proben mittels Photonenkreuzkorrelations-Spektroskopie (PCCS)

Nutzt man bei der Partikelgrößenanalyse eine herkömmliche Photonenkorrelationsspektroskopie, so stößt sie spätestens bei hoch konzentrierten Proben an ihre Grenzen. Denn wird der Laserstrahl beim Dynamic Light Scattering-Messverfahren mehr als einmal von den Partikeln gestreut, hat das auch Auswirkungen auf die Streuwelle und beeinflusst die Messergebnisse des Detektors. Man kann diesen Umstand zwar abschwächen indem man die Proben, die mit der dynamischen Lichtstreuung gemessen werden, stark verdünnt, doch dies beeinträchtig wiederum die Eigenschaften der Partikel. Um solche Verzerrungen bei der Partikelanalyse zu vermeiden wird bei der Messung von hochkonzentrierten Proben mithilfe des Dynamic Light Scattering eine Photonenkreuzkorrelationsspektroskopie verwendet. Um das einfach gestreute Licht bei der Messung von der Mehrfachstreuung zu trennen wird der Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, die exakt dieselbe Intensität besitzen und danach in einer Probe überlagert. Zwei Photodetektoren messen anschließend die beiden Streuwellen und ermöglichen es, hochkonzentrierte Proben mit der dynamischen Lichtstreuung zu messen, ohne diese verdünnen zu müssen. Die negativen Effekte der Mehrfachstreuung werden dadurch eliminiert und es ist möglich die Stabilität von Dispersionen in trüben Emulsionen und Suspensionen zu errechnen. 

Die DLS-Methode des Frequenz-Powerspektrums (FPS)

Will man bei der Partikelcharakterisierung exaktere Messungen vornehmen als dies mittels PCS oder PCCS möglich ist, so kann man das DLS-Signal auch anhand der Fast Fourier-Transformation in ein Frequenz-Powerspektrum umwandeln. Durch diese Methode zur Auswertung eines Dynamic Light Scattering-Signals ist es möglich, eine direkte Angabe zur Partikelgrößenverteilung zu erlangen, die deutlich genauer ist. Das FPS wird in Form einer Lorentzschen Funktion ausgegeben

Entdecke die Vorteile von OF2i

Der Unterschied zwischen statischer Lichtstreuung und dynamischer Lichtstreuung

Neben der dynamischen Lichtstreuung (DLS) wird für die Qualitätskontrolle oft auch die statische Lichtstreuung zur Charakterisierung von Polymeren, Nanopartikeln, Biopolymeren oder Proteinen genutzt. SLS hat als Laserstreutechnologie sowohl Vorteile als auch Nachteile gegenüber dem Dynamic Light Scattering. Grundsätzlich ergibt sich statische Lichtstreuung aus der Wechselwirkung zwischen Licht und Partikeln. Dabei wird ein Laserstrahl durch eine Dispersion geschickt und von den Partikeln im Gemenge gestreut. Beim Static Light Scattering wird dieses gestreute Licht gleich von mehreren Detektoren (Multi Angle Light Scattering, MALS) über einen möglichst großen Winkelbereich gemessen. Zu guter Letzt kann aus dem Streulichtmuster, das sich daraus ergibt, die Partikelgrößenverteilung errechnet werden. Für diese Berechnung ist das Einwirken der Partikelgröße auf die Lichtstreuung ausschlaggebend. So vergrößert sich der Streuwinkel je kleiner die Partikel in der Dispersion sind, da das Streulicht in alle Richtungen gestreut wird. Außerdem verringert sich mit abnehmender Partikelgröße auch die Streuintensität und das ausgeprägte Maxima.

Die Theorie hinter der statischen Lichtstreuung

Die Lichtstreu-Partikelgrößenanalyse basiert auf der Fraunhofer-Beugung beziehungsweise auf der Mie-Theorie. Während die Fraunhofer-Beugung die Beziehung zwischen einem Partikel und der Vorwärtsstreuung erklärt und Anwendung bei der Partikelgrößenmessung im Mikrometer-Bereich findet, wird die Mie-Theorie bei der Messung von Partikeln eingesetzt, deren Durchmesser grob der Wellenlänge des Lichtstrahls entsprechen. So werden Proben mit größeren Partikeln (meist über einem Mikrometer) anhand der Fraunhofer-Beugung ausgewertet und die statische Lichtstreuung für Proben mit feineren Partikeln anhand der Mie-Theorie berechnet. Dafür werden jedoch der Brechungsindex und der Absorptionsindex des Materials benötigt. Die Fraunhofer-Näherung hingegen misst lediglich den Beugungsanteil. Die Absorption des Materials wird dabei nicht berücksichtigt. Für den Fall, dass der Partikeldurchmesser um ein Vielfaches kleiner ist als die Lichtwellenlänge, kann die Rayleigh-Streuung bei der Berechnung aushelfen. Sie kann sich jedoch nur an die Mie-Theorie annähern und verliert ihre Genauigkeit und später ihre Gültigkeit, wenn der Durchmesser des Partikels zunimmt. Zu guter Letzt kann der Partikeldurchmesser natürlich auch deutlich größer als die Wellenlänge des Lichtes sein, so dass man sich anhand der physikalischen Lichtbrechung der Mie-Theorie annähern kann.

Molekulargewicht mit Multi Angle Light Scattering (MALS) bestimmen

Mit einem Mehrwinkel-Lichtstreuungsdetektor ist es möglich den Trägheitsradius und das Molekulargewicht einer Probe zu bestimmen. Diese Messmethode ist dem Bereich der statischen Lichtstreuung zuzuordnen und wird meistens als Durchflusstechnik eingesetzt, seltener mit Goniometer-Systemen. MALS misst dabei die Intensität gestreuten Lichtes als Funktion der Streuwinkel. Die Anzahl der Streuwinkel innerhalb eines MALS-Detektors variiert zwischen 2 und 21. Dabei gilt: je mehr Messwinkel, desto höher ist die Qualität der Messergebnisse. Angewendet wird MALS (oft auch MALLS genannt) zum Beispiel in der Polymerchemie, um das absolute Molekulargewicht der Polymerproben sowie deren Trägheitsradien zu bestimmen. Im pharmazeutischen Bereich werden MALS-Detektoren in Kombination mit der Size Exclusion Chromotography-Technologie genutzt, ebenfalls um die molare Masse zu messen. Außerdem kann ein MALS-Detektor dazu genutzt werden, um die Größe von Nanopartikeln mit Hilfe einer Feld-Fluss-Fraktionierungsanlage zu eruieren. Somit eignet sich ein Mehrwinkel Lichtstreuungs-Detektor auch zur Vermessung von Aggregaten und Nanopartikeln.

Vorteile und Nachteile von DLS und SLS: Vergleich von Dynamic Light Scattering und Static Light Scattering

Obwohl die statische Laserstreulichtanalyse einen sehr breiten Messbereich abdeckt, liefert sie vor allem im Messspektrum zwischen 100 nm und 1 mm gute Ergebnisse. Für die Messung feinerer Partikel eignet sich die dynamische Lichtstreuung als Analysemethode hingegen besser, da die Streulichtintensität und die Winkelabhängigkeit stark abnehmen. Mithilfe von kurzwelligen Lichtquellen können zwar auch feinere Proben analysiert werden, jedoch nicht so exakt wie dies mit DLS möglich wäre. So zeichnet sich die statische Lichtstreuung zwar durch große Flexibilität aus, hat jedoch bei metallischen Nanopartikeln Probleme aufgrund schwingender Elektronen, die eine Verschiebung des Streulichtes (größere Wellenlängen) verursachen und so das Messergebnis verfälschen. Analysiert man Partikelgrößen und Verteilungen hingegen mittels DLS, beeinflusst dieses Phänomen die Messergebnisse nicht. Dafür müssen Proben bei der Messung durch Dynamic Light Scattering aufwändiger durch Verdünnung, Filtration der Medien oder dem Einsatz von Dispergiehilfen vorbereitet werden. Auch bei der Ausgabe der Größenverteilung unterscheiden sich SLS und DLS maßgeblich.

Dynamische Lichtstreuung (DLS) Statische Lichtstreuung (SLS)
Messbereich
0,3 nm bis 10 µm
10 nm bis 100 nm
Optimaler Messbereich
kleiner als 100 nm
größer als 30 nm
Typische Proben
Proteine, Liposome, Metalloxide, kolloidale Metalle, Viren, Nanopartikel, Polymere, Hydrogele, Aggregate
Suspensionen, Emulsionen, Granulate und feine Pulver
Messergebnisse
Hydrodynamischer Durchmesser wird bestimmt
Trägheitsradius wird bestimmt
Ausgabe der Größenverteilung
Intensitätsbasiert
Volumenbezogen
Analysezeit
ca. zwei Minuten
ca. eine Minute
Erfassung der Messdaten
Im Mikrosekundenbereich
5-10 Messdaten pro Sekunde

DLS

SLS

Anwendungsgebiete
von Dynamic Light Scattering

DLS eignet sich gut für die Bestimmung einer geringen Anzahl großer Moleküle inmitten einer großen Anzahl kleiner Teilchen. Vor allem im Bereich pharmazeutischer Technologien wird die DLS-Methode häufig angewendet, um zu überprüfen, ob ein Protein innerhalb einer Lösung als reines Monomer vorliegt. Ist das nicht der Fall, so können Verträglichkeit und Wirksamkeit der Pharmazeutika darunter leiden. Auch in anderen Branchen wie der Biochemie oder der Biotechnologie ist Dynamic Light Scattering trotz seiner Einschränkungen immer noch die Standardmethode, um die Größe und Größenverteilung von Nanopartikeln zu bestimmen. Dazu zählen Peptide, Proteine, Liposomen, Viren, Genvektoren, Nukleinsäure, Polymere, synthetische Partikel, Mizellen, Hydrogele und mehr. Dynamic Light Scattering hilft dabei Impfstoffe, Gentherapien und monoklonale Antikörper zu entwickeln. Molekularbiologen untersuchen mittels DLS Liposome und extrazelluläre Vesikel. Aber auch in der analytischen Chemie und in Umweltwissenschaften werden mittels dynamischer Lichtstreuung Polymere charakterisiert und Nanokunststoffe sowie toxische Partikel in der Umwelt und so genannte Tracer-Partikel untersucht oder auch Wasserverschmutzung eruiert. Mittels Zeta-Potential-Messung kann auch die Qualität einer Dispersion beurteilt werden.

Die Zetapotentialmessung bei Dynamic Light Scattering

Einige DLS-Geräte bieten zusätzlich noch die Möglichkeit das Zeta-Potential einer Probe zu messen. Dafür wird anhand des Laser-Doppler-Elektrophorese-Verfahrens die Mobilität geladener Teilchen eruiert, indem ein geladener Partikel durch ein elektrisches Feld gelenkt und die dabei entstehende Teilchengeschwindigkeit gemessen wird. Möglich ist diese Messung, wenn sich geladene Teilchen (Partikel, Kolloide, Tröpfchen) in Suspensionen befinden. In diesem Fall lagern sich Ionen des Suspensionsmediums an der Partikeloberfläche ab und bilden eine elektrische Doppelschicht. Die Oberflächenladung der Partikel wirkt anziehend auf die Ionen des Mediums, so dass sich die Doppelschicht immer im Einklang mit dem Partikel, um den es sich gebildet hat, bewegt; und zwar entlang der so genannten Scherebene. Dieses elektrische Potential wird Zeta-Potential genannt und wird in der Einheit Millivolt angegeben. Ist das Zeta-Potential stark positiv oder negativ, entsteht eine starke elektrostatische Wechselwirkung (es können sich keine Agglomerate bilden), ist das Zetapotential hingegen nahe null, entsteht kaum abstoßende Wirkung (eine Koagulation ist möglich). Anhand dieser Daten kann mithilfe der dynamischen Lichtstreuung die Stabilität einer Dispersion recht gut vorhergesagt werden.

Die Grenzen von Dynamic Light Scattering: das spricht bei gewissen Anwendungen gegen DLS

Wie bereits erwähnt, gilt DLS als Standardmethode für die Bestimmung von Nanopartikelgrößen und Größenverteilungen, obwohl diese Analysemethode an viele unüberwindbare Grenzen stößt. So muss ein DLS-Messverfahren stets unter statischen Bedingungen durchgeführt werden, so dass die Partikelbewegung garantiert ausschließlich von der Brownschen Bewegung verursacht wird. Somit eignet sich DLS nicht für Messungen während des Fertigungsprozesses, da die zu vermessenden Flüssigkeiten ständig in Bewegung sind. Die Messergebnisse mittels Dynamic Light Scattering liefern keine exakten D-Values, sondern einen Z-average (Durchschnittswert), der die individuellen Partikelpopulationen nicht exakt darstellen kann. Verstecken sich kleinere Partikel hinter größeren, können sie mittels DLS nicht erfasst werden. Sobald eine Probe trüb ist oder zu stark verdünnt wird, sind DLS-Messergebnisse nicht mehr aussagekräftig. Ein weiteres Problem entsteht bei polydispersen Proben, da eine präzise Charakterisierung hier nicht möglich ist. Extrem niedrige Partikel-Konzentrationen sind mit DLS nicht messbar. Es gilt auch zu bedenken, dass selbst kleinste Temperaturveränderungen oder Veränderungen der Viskosität die DLS-Ergebnisse verfälschen.

Nachteile & Grenzen von Dynamic Light Scattering im Überblick

Dynamic Light Scattering - Frau mit Schutzmaske, Laborkittel und Handschuhen schaut in Mikroskop

Wo die patentierte OF2i-Messmethode gegenüber Dynamic Light Scattering einen Vorteil bietet

Obwohl Dynamic Light Scattering eine gut etablierte Messmethode für das Labor ist, besitzt sie auch einige Einschränkungen bei der Analyse polydisperser Flüssigkeiten und niedriger Partikelkonzentrationen. Gerade im Bereich Forschung und Entwicklung sowie in der Online-Prozesskontrolle bietet OF2i jedoch deutliche Vorteile. Sie liefert viel schnellere Messergebnisse und analysiert lückenlos in Echtzeit während Live-Messdaten bereitgestellt werden. Dabei kann OF2i mittel BRAVE B-Continuous sogar direkt in den Herstellungsprozess integriert werden. Für die Anwendung direkt in der Produktionslinie ist die DLS-Methode nicht gut geeignet.

DLS OF2i
Geschwindigkeit der Messung
Messungen hängen von der Brownschen bewegung ab und benötigen deshalb Zeit (bis zu 2 Minuten)
Messergebisse sind sofort verfügbar und sind nicht von der Brownschen Bewegung abhängig
Probenvorbereitung und Reinigung
Wässrige Proben können direkt vermessen werden, sonst muss man die Probe verdünnen. Manuelle Reinigung der Messzellen ist aufwändig.
Wässrige Proben können direkt vermessen werden, sonst muss man die Probe verdünnen. Jedoch können bis zu neun Proben vermessen werden, bis es zu einer automatischen Zwischenreinigung der Messzelle kommt. Ist die Probenmenge ausreichend, kann über mehrere Stunden kontinuierlich gemessen werden. Für eine 24/7-Produktionskontrolle ist OF2i auch als Online-PAT-Sensor verfügbar.
Vollständigkeit der Messergebnisse
Kann nur Momentaufnahmen einer Probe machen und liefert Mittelwerte der vorhandenen Partikelpopulationen. Zetapotential und der Polydispersitätsindex werden ebenfalls gemessen.
Liefert eine dreidimensionale Ergebniskurve die Sekunde für Sekunde zeigt, was in der Probe oder der Produktion vor sich geht. Ergebnisse beruhen auf einer statistisch-relevanten, gemessenen Anzahl einzelner Partikel und sind als Größenhistogramm (D-Values) verfügbar. Das Zetapotential kann nicht vermessen werden.
Kontinuierliche Messungen
DLS ist für Online-Messungen ungeeignet
Kann in Echtzeit zeitaufgelöste Messdaten liefern
Genauigkeit
Liefert einen Mittelwert für Partikelgrößen verdünnter Dispersionen, wenn die Polydispersität gering ist und reproduzierbare Ergebnisse für sphärische Partikel, sofern die Größenverteilungsbereich eng ist.
Messwerte sind repräsentativ für die enthaltenen Partikelpopulationen, da sie auf Einzelpartikelgenauigkeit basieren. Liefert auch gute Ergebnisse bei polydispersen Substanzen.
Grenzen der Messbarkeit
Liefert keine zuverlässigen Ergebnisse bei niedrigen Partikelkonzentrationen oder bei Polydispersität. Trübe oder sedimentierende Proben können nicht exakt vermessen werden.
Misst zuverlässig selbst Proben mit hoher Polydispersität, bei extrem niedrigen Partikelkonzentrationen und ultraniedrigem Probenvolumina.
Integration in den Herstellungsprozess
Nicht für Einsatz in fließenden Medien geeignet, da DLS-Messungen auf der Brownschen Bewegung basieren.
Einfache Integration in den Herstellungsprozess als Online-PAT-Sensor

Sechs Gründe, warum OF2i eine bessere Alternative zur DLS-Methode ist

I.

OF2i ist in der Lage jedes Partikel zu messen, so auch kleine Partikel, die sich hinter größeren verstecken und mithilfe von Dynamic Light Scattering nicht erkannt werden. Dabei werden bis zu 4.000 Partikel pro Minute gemessen.

II.

Während man bei der Anwendung der DLS-Methode einen Durchschnittswert (Z-average) erhält, der keine exakten Daten zu den individuellen Partikelpopulationen in der Probe liefert, misst OF2i mit Einzelpartikelgenauigkeit und liefert statistisch relevante Ergebnisse und tatsächliche D-Values. So erhältst du ein genaueres Verständnis deiner Proben.

III.

OF2i erlaubt noch nie dagewesene Einblicke in dein Probenverhalten über eine Zeitspanne hinweg, egal ob Sekunden, Minuten oder viele Stunden. Alle Messergebnisse sind auf einem Messreport zu finden.

IV.

Die Polydispersität von Proben beeinflusst die Messergebnisse mit der OF2i-Methode kaum.

V.

OF2i lässt dich selbst ultraniedrige Partikelkonzentrationen (bis zu wenigen Partikeln pro Milliliter) messen und auch sehr niedrige Probenvolumina von 20 µL.

VI.

Mit OF2i ist es möglich das Probenverhalten bei Aggregation oder Auflösung zu beobachten und zwar live.

Referenzen

Berne, B.J.; Pecora, R. Dynamic Light Scattering. Courier Dover Publications (2000) ISBN 0-486-41155-9

Block, I.; Scheffold, F. (2010). „Modulated 3D cross-correlation light scattering: Improving turbid sample characterization“. Review of Scientific Instruments. 81 (12): 123107–123107–7. arXiv:1008.0615. Bibcode:2010RScI…81l3107B. doi:10.1063/1.3518961. PMID 21198014. S2CID 9240166.

Chu, B. (1 January 1970). „Laser Light Scattering“. Annual Review of Physical Chemistry. 21 (1): 145–174. Bibcode:1970ARPC…21..145C. doi:10.1146/annurev.pc.21.100170.001045.

Goodman, J (1976). „Some fundamental properties of speckle“. J. Opt. Soc. Am. 66 (11): 1145–1150. Bibcode:1976JOSA…66.1145G. doi:10.1364/josa.66.001145.

Graciani, Guillaume; King, John T.; Amblard, François (30 August 2022). „Cavity-Amplified Scattering Spectroscopy Reveals the Dynamics of Proteins and Nanoparticles in Quasi-transparent and Miniature Samples“. ACS Nano. 16 (10): 16796–16805. arXiv:2111.09616. doi:10.1021/acsnano.2c06471. ISSN 1936-0851. PMID 36039927. S2CID 244345602.

ISO 22412:2017. Particle Size Analysis – Dynamic Light Scattering (DLS). International Organization for Standardization.

Pecora., R. (1964). „Doppler Shifts in Light Scattering from Pure Liquids and Polymer Solutions“. The Journal of Chemical Physics. 40 (6): 1604. Bibcode:1964JChPh..40.1604P. doi:10.1063/1.1725368.

Schaetzel, K. (1991). „Suppression of multiple-scattering by photon cross-correlation techniques“ (PDF). J. Mod. Opt. 38: 1849. Bibcode:1990JPCM….2..393S. doi:10.1088/0953-8984/2/S/062. S2CID 250745836. Retrieved 7 April 2014.

Urban, C.; Schurtenberger, P. (1998). „Characterization of turbid colloidal suspensions using light scattering techniques combined with cross-correlation methods“. J. Colloid Interface Sci. 207 (1): 150–158. Bibcode:1998JCIS..207..150U. doi:10.1006/jcis.1998.5769. PMID 9778402.

OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 1; Test No. 125: Nanomaterial Particle Size and Size Distribution of Nanomaterials