Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
К сожалению, исследования интегральной индикатрисы для сферически неоднородных частиц не проводились. Целью настоящего раздела является исследование интегральной индикатрисы для сферически неоднородных частиц.
Исходя из сути механизма светорассеяния РЩ, большой разницы между светорассеивающими свойствами частиц с показателем преломления, изменяющимся непрерывно от центра к внешней оболочке, и ПС не должно быть. Действительно, в рамках модели конформаци-онных изменений клеток — «мешка идеального раствора», структура интегральной индикатрисы светорассеяния в координатах рво остаётся постоянной. Таким образом, равномерное изменение дислокации рассевающих диполей не приводит к изменениям F(pOo). Учитывая это, можно предположить, что неравномерность распределения диполей может оказать влияние на F(pOo) лишь в первом приближении [350]. Для проверки этого вывода использовался профиль т, рассмотренный
В [134] приведено выражение для индикатрисы и фактора эффективности светорассеяния частиц с профилем объёмной поляризуемости, подчиняющемся гауссову распределению с наибольшим значением в центре:
в [134].
21
(4.1)
(4.2)
где р — по-прежнему ка, но с учётом обозначений (4.1).
Исходя из выражения (4.2), F(pQo) имеет следующий вид:
exp [—р2(1 — cos Oq)}
Для р > 1, в0 < 1
F(pe0)= 1-ехр
(4.4)
Как видно из формулы (4.4), главную роль в формировании структуры интегральной индикатрисы играет эффективный размер частицы а, который определяет радиус плотности вещества частицы, в е раз меньшей по сравнению с плотностью вещества в её центре.
Решение обратной задачи светорассеяния обычно находят в рамках отработанной технологии дешифрирования оптических данных для однородных сферических частиц [151]. В этом случае (4.4) необходимо представить в неких эффективных координатах z, выражения для которых получаются, исходя из требования равенства F(z) однородного шара и структурированной частицы. Таковыми координатами для (4.4) являются z = ОШрв®. Как видно из рис. 4.1, зависимости
Рис. 4.1. Зависимость интенсивности интегральной индикатрисы однородной
частицы от z = рво и (4.4) от г = О.ббрво. Линия соответствует однородной сферической частице, а маркеры соответствуют (4.4)
1.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
z
интегральной индикатрисы рассеяния света для однородной частицы в координатах г = рво и (4.4) в координатах г = О.ббрво практически совпадают. Относительная погрешность определения г, соответствующего половинному уровню ослабления, не превосходит 2.5%. При этом определяется эффективный радиус частицы, в котором заключено 80% рассеивающего вещества.
4.4. Анализ влияния адсорбированного вещества на характеристики светорассеяния различных частиц
взвеси
4.4.1. Латексные частицы. Латексные частицы являются калибровочным материалом для анализа различных микрочастиц и удобным объектом для исследования. Продемонстрируем возможность определения размера и показателя преломления латексных частицах со средним размером 2.5 мкм методами «пролётной» индикатрисы и интегральной индикатрисы рассеяния. На рис. 4.2 представлена серия типичных экспериментальных «пролётных» индикатрис для исследуемых микро-
К
к
I 1-
о
S
0-
-2-
10 20 30 40 50 60
0, град.
Рис. 4.2. Типичные экспериментальные индикатрисы полистирольных частиц со средним размером 2.5 мкм, измеренные на сканирующем проточном цитометре
частиц в интервале углов в от 15 до 60 градусов. Размер и показатель преломления микрочастиц был определён с помощью метода «про-
лётной» индикатрисы и параллельно с помощью подгонки, при этом к экспериментальной индикатрисе подгоняется индикатриса, рассчитанная по теории Ми для гомогенной сферической частицы. Результаты измерения индикатрисы на сканирующем проточном цитометре (СПЦ) представлены на рис. 4.3. Использование метода FLSI дало следующие параметры исследуемых частиц (размер и показатель преломления) — d = 2.499 мкм, т = 1.607, а подгонки по теории Ми — d = 2.511 мкм, т = 1.610 соответственно. Для определения распределения по размерам и разброса показателя преломления исследуемых микрочастиц с использованием СПЦ, были измерены индикатрисы 500 микрочастиц. Результаты представлены в виде карты распределения по размеру и показателю преломления анализируемых частиц (рис. 4.4), где каждая точка соответствует определённой частице. Средний размер и показатель преломления исследуемых частиц — dcp = 2.498 db 0.004 мкм, тср = 1.626 ±0.001. Полученное значение среднего размера частиц хорошо согласуется с паспортными данными. Возможность получения в реальном масштабе времени распределение частиц по показателю преломления является уникальной, её нельзя измерить другими методами.
