布朗运动检测

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检测范围

布朗运动检测主要应用于液体或气体介质中悬浮微粒（如胶体颗粒、聚合物分子、生物大分子等）的无规则热运动分析，适用于环境监测、纳米材料表征、生物医学研究（如蛋白质扩散、细胞膜动力学）以及工业流体质量控制等领域。检测对象粒径通常为1 nm至10 μm，温度范围覆盖-20°C至150°C，介质需满足牛顿流体特性。

检测项目

1. 微粒位移统计：记录微粒在单位时间内的位移轨迹，计算均方位移（Mean Squared Displacement, MSD）。
2. 扩散系数测定：通过斯托克斯-爱因斯坦方程（Stokes-Einstein Equation）推算微粒的扩散系数（D）。
3. 粒径分布分析：基于扩散系数与粒径的负相关关系，反演微粒的粒径分布。
4. 温度与粘度影响：探究介质温度、粘度变化对布朗运动速率的影响规律。
5. 浓度相关性研究：分析微粒浓度对集体扩散行为的干扰效应。

检测仪器

1. 暗场光学显微镜：搭配高灵敏度CCD相机，实时追踪亚微米级微粒的运动轨迹。
2. 动态光散射仪（DLS）：通过激光散射信号的时间相关性分析粒径分布。
3. 纳米粒子追踪分析仪（NTA）：结合激光照明与光学显微技术，实现单颗粒运动轨迹捕捉。
4. 原子力显微镜（AFM）：用于表面吸附微粒的纳米尺度运动观测。
5. 高精度温控系统：确保实验过程中介质温度的稳定性（精度±0.1°C）。

检测方法

1. 样品制备：将待测微粒均匀分散于选定介质（如水、乙醇、缓冲溶液），超声处理消除团聚，浓度控制在0.001-0.1% (w/v)。
2. 运动观测：
   • 光学显微法：取10 μL样品置于载玻片，覆盖盖玻片后置于显微镜载物台，以60 fps帧率拍摄5分钟视频。
   • 动态光散射法：将样品注入石英比色皿，激光波长632.8 nm，散射角90°，采集光强波动信号至少3次，每次120秒。
3. 数据处理：
   • 提取微粒坐标序列，计算MSD与时间（t）的线性关系，拟合公式：MSD = 4Dt（二维运动）。
   • 通过斯托克斯-爱因斯坦方程：D = k_BT/(6πηr)，结合已知温度（T）、介质粘度（η）求解粒径（r），其中k_B为玻尔兹曼常数。
4. 误差控制：剔除异常轨迹（如碰撞干扰），重复实验至少5次取均值，校准仪器光学畸变与热漂移。

注意：因业务调整，暂不接受个人委托测试望见谅。