CN1421686A - 使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法 - Google Patents

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CN1421686A
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孙祉伟
李银妹
戴国亮
楼立人
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Abstract

一种使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法，该方法包括如下步骤：1.打开微观诊断装置光镊激光源，预热，以使光镊激光源达到稳定的工作状态；2.在样品池中放置欲判断稳定性的分散体系溶液，将样品池放置在样品平台上；3.打开照明光源，CCD录像头，录像机和计算机，以利观察记录样品池中粒子的图像；4.在计算机中通过运行相关软件，通过三维调节架对样品平台进行精细调节；5.用光镊在样品池溶液中随机捕获一个粒子，然后再用光镊随机捕获另外一个粒子；6.过一定时间间隔后，将这对粒子从光镊中放开；7.从计算机中观察它们是否继续粘在一起。

Description

使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法
技术领域
本发明提供一种使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法，其是应用于分散体系稳定程度判断，如胶体，分散体系。
背景技术
胶体或分散体系稳定性问题在胶体科学中占有及其重要的地位。在工业应用中，如陶瓷制造业，药品生产等，如何控制分散体系稳定度是决定最终产品性能的关键因素。分散体系稳定性问题至今仍在很大程度上靠尝试和经验来解决。最常用的方法是通过测量带电粒子Zeta电位的值来判断分散体系的稳定性。Zeta电位是分散体系中粒子与粒子间静电相互作用强弱的量度。通常认为当粒子的Zeta电位绝对值大于20mV(也有认为大于30mV甚至50mV的)时，粒子间排斥力足以克服吸引力，体系处于稳定状态。然而，这种对稳定性的判断并非十分准确，首先，Zeta电位的测量并非特别准确，且重复性不好，尤其体系处于其等电点附近时更是如此；其次，对于单纯的空间稳定性而非静电稳定性粒子体系来说，Zeta电位法无法对其稳定性作出判断。
由于分散体系稳定程度从根本上说是由分散粒子相互作用的性质来决定的，因而从微观粒子相互作用的层出发考察体系稳定程度是更根本的办法。我们称之为微观诊断法。而一般来说检测个别粒子相互作用是很困难的，我们提出了解决办法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用微观诊断装置的分散体系稳定性微观诊断法，其可提高准确判断分散体系稳定性的精度。
实现该发明所采用的技术方案为：
一种使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：打开微观诊断装置光镊激光源，预热，以使光镊激光源达到稳定的工作状态；
步骤2：在样品池中放置欲判断稳定性的分散体系溶液，将样品池放置在样品平台上；
步骤3：打开照明光源1，CCD录像头，录像机和计算机，以利观察记录样品池中粒子的图像；
步骤4：在计算机中通过运行相关软件，通过三维调节架对样品平台进行精细调节；
步骤5：用光镊在样品池溶液中随机捕获一个粒子，然后再用光镊随机捕获另外一个粒子；
步骤6：过一定时间间隔后，将这对粒子从光镊中放开；
步骤7：从计算机中观察它们是否继续粘在一起。
其中步骤1中所述的预热为10分钟。
其中步骤6中所述的过一定时间间隔的时间是1-3秒。
其中步骤1到步骤7至少应重复10次。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图对本发明作一详细的描述，其中：
图1是实现本方法的装置示意图。
具体实施方式
请结合图1所示，该微观诊断装置为已有技术，其具体结构不详细描述。首先打开光镊激光源5，预热10分钟，以使光镊激光源5达到稳定的工作状态。在样品池2中放置欲判断稳定性的分散体系溶液，将样品池2放置在样品平台3上。打开照明光源1，CCD录像头7，录像机8和计算机6。在计算机6中通过运行相关软件，通过三维调节架9对样品平台3进行精细调节，最终在计算机中清晰地观察到样品池2中粒子的图像。用光镊(也可称为光阱)在样品池2溶液中随机捕获一个粒子，然后再用光镊随机捕获另外一个粒子。过一定时间间隔(1秒到3秒)后，将这对粒子从光镊中放开(即取消光阱束缚)。从计算机6中观察它们是否继续粘在一起。由于粒子在运动(粒子的布朗运动和很小的扰动均会引起粒子的运动)的关系，可能需要微调节物镜4的焦距，以便清楚地判断粒子是否粘在一起。为使判断可靠起见，将上述过程重复进行至少10次(所选取的粒子对均是任意的)。通过计算粒子对分开的次数占总测量次数的比例来判断分散体系的稳定程度。分开粒子对所占比例从小到大的变化对应于粒子间从相互排斥，到较松散的连接，直至很紧密的连接。该比例介于0和1之间时表明粒子间维持较松散的连接。该比例越接近1，说明体系稳定度越差，该比例越接近0，说明体系稳定度越好。如果该比例为1，即粒子对全部分开，说明粒子所处的胶体体系处于最稳定的分散状态。如果该比例为0，即粒子对全部粘在一起，说明粒子所处的体系处于不稳定的聚集态。
本发明的优点：
由于分散体系的稳定性取决于粒子之间是排斥还是吸引，粒子在碰撞接触之后是分开，还是继续粘结在一起，就决定了该体系是聚集还是分散。即便对于聚集态体系来说，聚集程度也有很大区别：粒子间从较松散的连接到很紧密的连接。胶体体系处于什么状态直接与粒子相互作用的特征有关。最直接的办法就是从微观上设法直接把粒子进行接触，然后看它们是分开还是能粘在一起。粒子之间的结合程度也可以通过微观实验来确定。实现这一设想的关键是如何操控微观粒子。光镊提供了实现这一目标的可能途径。本发明就是用光镊来操控微观胶体粒子，使本来处于分离状态的任意两个粒子人为处于接触状态，实现在个别粒子层次上的观察、实验。本发明可对不同电解质浓度，不同pH值条件的分散体系稳定性进行测试，另外也适用于不同稳定机制(包括静电排斥引起的稳定和空间排斥引起的稳定)的分散体系。
实施例1
配制体积浓度为1×10-4的聚苯乙烯粒子水溶液和0.1mol/L NaCl溶液。打开光镊激光源5，预热10分钟，以使光镊激光源5达到稳定的工作状态。将体积浓度为1×10-4的聚苯乙烯粒子水溶液和0.1mol/L NaCl溶液等体积混合，并取混合后的溶液于样品池2中。将样品池2放置在样品平台3上。打开照明光源1，CCD录像头7，录像机8和计算机6。在计算机6中通过运行相关软件，通过三维调节架9对样品平台3进行精细调节，最终在计算机中清晰地观察到样品池2中粒子的图像。用光镊(也可称为光阱)在样品池2溶液中随机捕获一个粒子，然后再用光镊随机捕获另外一个粒子。过一定时间间隔(2秒)后，将这对粒子从光镊中放开(即取消光阱束缚)。从计算机6中观察它们是否继续粘在一起。由于粒子在运动(粒子的布朗运动和很小的扰动均会引起粒子的运动)的关系，可能需要微调节物镜4的焦距，以便清楚地判断粒子是否粘在一起。为使判断可靠起见，将上述过程重复进行至少10次(所选取的粒子对均是任意的)。通过计算粒子对分开的次数占总测量次数的比例来判断分散体系的稳定程度。分开粒子对所占比例从小到大的变化对应于粒子间从相互排斥，到较松散的连接，直至很紧密的连接。该比例介于0和1之间时表明粒子间维持较松散的连接。该比例越接近1，说明体系稳定度越差，该比例越接近0，说明体系稳定度越好。如果该比例为1，即粒子对全部分开，说明粒子所处的胶体体系处于最稳定的分散状态。如果该比例为0，即粒子对全部粘在一起，说明粒子所处的体系处于不稳定的聚集态。
实施例2
配制体积浓度为1×10-4的聚苯乙烯粒子水溶液和0.1mol/L NaCl溶液。打开光镊激光源5，预热10分钟，以使光镊激光源5达到稳定的工作状态。将体积浓度为1×10-4的聚苯乙烯粒子水溶液和0.1mol/L NaCl溶液等体积混合，并取混合后的溶液于样品池2中。将样品池2放置在样品平台3上。打开照明光源1，CCD录像头7，录像机8和计算机6。在计算机6中通过运行相关软件，通过三维调节架9对样品平台3进行精细调节，最终在计算机中清晰地观察到样品池2中粒子的图像。用光镊(也可称为光阱)在样品池2溶液中随机捕获一个粒子，然后再用光镊随机捕获另外一个粒子。过一定时间间隔(3秒)后，将这对粒子从光镊中放开(即取消光阱束缚)。从计算机6中观察它们是否继续粘在一起。由于粒子在运动(粒子的布朗运动和很小的扰动均会引起粒子的运动)的关系，可能需要微调节物镜4的焦距，以便清楚地判断粒子是否粘在一起。为使判断可靠起见，将上述过程重复进行至少10次(所选取的粒子对均是任意的)。通过计算粒子对分开的次数占总测量次数的比例来判断分散体系的稳定程度。分开粒子对所占比例从小到大的变化对应于粒子间从相互排斥，到较松散的连接，直至很紧密的连接。该比例介于0和1之间时表明粒子间维持较松散的连接。该比例越接近1，说明体系稳定度越差，该比例越接近0，说明体系稳定度越好。如果该比例为1，即粒子对全部分开，说明粒子所处的胶体体系处于最稳定的分散状态。如果该比例为0，即粒子对全部粘在一起，说明粒子所处的体系处于不稳定的聚集态。
实施例3
配制体积浓度为1×10-4的聚苯乙烯粒子水溶液和0.1mol/L NaCl溶液。打开光镊激光源5，预热10分钟，以使光镊激光源5达到稳定的工作状态。将体积浓度为1×10-4的聚苯乙烯粒子水溶液和0.1mol/L NaCl溶液等体积混合，并取混合后的溶液于样品池2中。将样品池2放置在样品平台3上。打开照明光源1，CCD录像头7，录像机8和计算机6。在计算机6中通过运行相关软件，通过三维调节架9对样品平台3进行精细调节，最终在计算机中清晰地观察到样品池2中粒子的图像。用光镊(也可称为光阱)在样品池2溶液中随机捕获一个粒子，然后再用光镊随机捕获另外一个粒子。过一定时间间隔(1秒)后，将这对粒子从光镊中放开(即取消光阱束缚)。从计算机6中观察它们是否继续粘在一起。由于粒子在运动(粒子的布朗运动和很小的扰动均会引起粒子的运动)的关系，可能需要微调节物镜4的焦距，以便清楚地判断粒子是否粘在一起。为使判断可靠起见，将上述过程重复进行至少10次(所选取的粒子对均是任意的)。通过计算粒子对分开的次数占总测量次数的比例来判断分散体系的稳定程度。分开粒子对所占比例从小到大的变化对应于粒子间从相互排斥，到较松散的连接，直至很紧密的连接。该比例介于0和1之间时表明粒子间维持较松散的连接。该比例越接近1，说明体系稳定度越差，该比例越接近0，说明体系稳定度越好。如果该比例为1，即粒子对全部分开，说明粒子所处的胶体体系处于最稳定的分散状态。如果该比例为0，即粒子对全部粘在一起，说明粒子所处的体系处于不稳定的聚集态。

Claims (4)

1、一种使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：打开微观诊断装置光镊激光源，预热，以使光镊激光源达到稳定的工作状态；
步骤2：在样品池中放置欲判断稳定性的分散体系溶液，将样品池放置在样品平台上；
步骤3：打开照明光源，CCD录像头，录像机和计算机，以利观察记录样品池中粒子的图像；
步骤4：在计算机中通过运行相关软件，通过三维调节架对样品平台进行精细调节；
步骤5：用光镊在样品池溶液中随机捕获一个粒子，然后再用光镊随机捕获另外一个粒子；
步骤6：过一定时间间隔后，将这对粒子从光镊中放开；
步骤7：从计算机中观察它们是否继续粘在一起。
2、根据权利要求1所述的使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法，其特征在于，其中步骤1中所述的预热为10分钟。
3、根据权利要求1所述的使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法，其特征在于，其中步骤6中所述的过一定时间间隔的时间是1-3秒。
4、根据权利要求1所述的使用微观诊断装置的分散体系稳定程度的微观诊断法，其特征在于，其中步骤1到步骤7至少应重复10次。
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