動的光散乱法の測定原理

2. 光子相関法とは

動的光散乱法はブラウン運動中の粒子に、レーザ光を粒子群に当てその散乱光を光電子増倍管(PMT)で検出することにより測定します。粒子により散乱された光は、互いに重なり合い干渉パターンを形成します。PMTで検出される光の強度は、その干渉パターンにより決まります。溶液中を粒子が、ブラウン運動によりランダムに移動して粒子同士の相対的な位置が変わることで、干渉パターンの時間的な変化をもたらし、検出器の光強度が時間的に変動します。

ブラウン粒子により生じる時間的な散乱強度の変化、つまり散乱強度の揺らぎは、マイクロ秒からミリ秒オーダーにわたり続きます。大きい粒子は動きが相対的に遅く、位置がゆっくりと変わるので、検出器における強度の揺らぎも緩やかなものとなります。これとは反対に、小さい粒子は動きが速いので強度の揺らぎも急激に変化します。光子相関法では、この散乱光強度の時間的な揺らぎ(散乱光の光子数の揺らぎ)を測定します。つまり、拡散する粒子のパターンが変化することから生じるランダムな強度の揺らぎを、正確な時間尺度で把握すること(自己相関関数)で、拡散係数を求め、アインシュタイン・ストークスの式により粒子径を導き出します。