[发明专利]全光纤光路电泳光散射Zeta电位测量装置及测量方法

说明书

全光纤光路电泳光散射Zeta电位测量装置及测量方法，属于Zeta电位测量技术领域。其特征在于：激光器(15)的输出端连接分路器(13)的输入端，分路器(13)的两个输出端分别输出入射光信号和参考光信号，入射光信号和参考光信号分别接入入射光路和参考光路中，入射光信号经过样品池(3)形成散射光信号，散射光信号与参考光信号同时接入耦合器(6)，耦合器(6)连接光电转换装置，光电转换装置的输出端连接计数器(10)。在本全光纤光路电泳光散射Zeta电位测量装置及测量方法中，利用光纤将入射光路和参考光路集成在一起，替代了传统电泳光散射装置的光路，不易受灰尘和外界杂散光的干扰，可以有效地提高信噪比，并且布局更为灵活。

技术领域

全光纤光路电泳光散射Zeta电位测量装置及测量方法，属于Zeta电位测量技术领域。

背景技术

电泳光散射法(ELS)是目前测量胶体颗粒Zeta电位最主要的方法。在电泳光散射实验中，相干的入射光信号照射到悬浮在稀释液中的颗粒上，当施加电场时，带电颗粒朝着阳极或阴极运动。由于多普勒效应，胶体颗粒散射光信号的频率发生偏移，根据散射光信号的频移，即可确定颗粒的电泳速度，进而计算出颗粒的Zeta电位。

由于颗粒电泳运动造成散射光信号的频移在几百赫兹范围内，远低于入射光信号频率，为了测量散射光信号的频移，不得不使用光拍技术，使部分入射光信号与散射光信号混合产生拍频，拍频模式包括零差和外差模式。

在零差模式下，部分入射光信号(称为参考光信号)与散射光信号混合，参考光信号的频率与入射光信号频率相同。散射光信号的频移从零赫兹变化到与电泳运动相应的频率。使用零差模式时会遇到很多困难。因为“拍频”接近零赫兹，建筑或桌子的振动、电气噪声等干扰测量。此外，交流耦合信号会使低频信息丢失。最后，因为该方法使用的频率中心在零赫兹，难以确定颗粒的移动方向，移动方向对应于颗粒电荷的正负和电场极性，但光拍只检测频率的变化，而不是变化的正负。

为了克服这些困难，所有的电泳光散射实验均采用外差模式，即不同频率的参考光信号与散射光信号的混合。差拍模式下，即使对静止的颗粒，在散射光信号和参考光信号之间也有固定的频率差，通常在200～300Hz之间，使频率参考点从零赫兹移动到预设的频率。当颗粒移动时，散射光信号的多普勒频移会增加或减少，根据电场的极性即可分辨颗粒所带电荷的正负。此外，由于现在的起点不是零赫兹，所以抗环境干扰能力更强。

在外差模式下，需改变参考光信号的频率。在光的传播过程中，以恒定速率改变光路的长度，可以改变它的频率。在参考光信号的传播路径中插入两面反射镜，改变反射镜之间的距离，使参考光路的长度随之改变，从而改变了参考光信号的频率。使用反射镜改变参考光信号的频率存在很多缺陷。由于需要高精度的机械结构，所以对外部震动非常敏感，另外反射镜移频器的体积大、成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用光纤将入射光路和参考光路集成在一起，替代了传统电泳光散射装置的光路，不易受灰尘和外界杂散光的干扰，可以有效地提高信噪比，并且布局更为灵活的全光纤光路电泳光散射Zeta电位测量装置及测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括激光器，激光器的输出端通过发射光纤连接分路器的输入端，分路器的两个输出端分别输出入射光信号和参考光信号，入射光信号和参考光信号分别通过入射光纤和参考光纤接入入射光路和参考光路中，在入射光路中设置有样品池，带电颗粒位于样品池内的待测样品中，入射光信号经过被测样品形成散射光信号，散射光信号与参考光信号分别通过接收光纤和参考光纤接入耦合器的两个输入端，耦合器的输出端连接光电转换装置，光电转换装置的输出端连接计数器的输入端。

优选的，在所述的参考光路中设置有径向膨胀的压电陶瓷，参考光纤紧密缠绕在压电陶瓷上。

优选的，还设置有计算机，所述计数器的输出端连接计算机。

优选的，所述的光电转换装置为光电倍增管。