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Performing Refractive Index Measurement of Liquids with the BeNano 180 Zeta Max |
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Introduction
동적광산란 (DLS), 전기영동 광산란(ELS) 등의 측정에서 분산용액의 굴절률 (RI) 은 중요한 요소입니다.
일반적으로 사용되는 분산용액의 RI 값은 화학과 물리학의 CRC Handbook 과 같은 참고 자료에서 쉽게 찾을 수 있습니다.
Salt 를 포함하는 수용액 시스템에서는 순수한 물의 RI 값 만으로도 측정 정확도에 큰 영향을 주지 않으며 충분한 경우가 많습니다.
그러나 대다수의 분산용액 또는 물과 유기용매의 혼합물 같은 경우, 신뢰할 수 있는 Light Scattering 결과를 보장하기 위해
정확한 RI 값의 측정이 필수적입니다. 일반적으로 RI 값 1% 편차는 DLS 를 통해 얻은 입자크기 결과 값에서 2% 의 편차를 야기할 수 있습니다.
이 Application Note 에서는 Bettersize 사가 개발한 나노입자 크기 및 제타전위 분석 장비인 BeNano 180 Zeta Max 를 사용하여
다양한 액체 샘플에 대한 굴절률 측정하는 것을 소개하고자 합니다.
Figure 1. Schematic of RI measurement based on transmission optics
BeNano 180 Zeta Max 는 투과도 광학장치와 굴절 원리를 이용해 액체의 굴절률을 측정합니다.
측정 과정에서는 이미 굴절률이 알려져 있는 두 개의 액체가 필요합니다.
측정할 샘플용액을 쐐기 모양의 큐벳에 담기고, 레이저를 통과시키면 굴절이 일어납니다.
0° 위치에 있는 CMOS 검출기는 굴절된 빛의 위치를 포착하게 됩니다.
Figure 2. Liquid refractive index vs light spot center position
이미 굴절률을 알고 있는 두 가지 기준 용액 (n1, n2) 의 light spot 위치를 측정하여, 액체의 굴절률과 light spot 위치 사이의 관계를 보여주는 calibration curve 를 그립니다.
이 곡선은 1.20 에서 1.60 사이의 굴절률 범위에서 강한 linearity 를 보입니다.
그런 다음, 측정하고자 하는 샘플용액의 light spot 위치를 측정하고, 준비된 calibration curve 를 사용하여 측정한 샘플용액의 굴절률을 결정합니다.
Experiment
| Sample |
Refractive Index @ 25°C (Measured by Abbe Refractometer) |
| Water |
1.3326 |
| Toluene |
1.4928 |
Table 1. Reference standards for calibration
이 연구에서는 측정 전 calibration 을 위해 물과 toluene 을 기준 용액으로 사용했습니다.
분석에 사용된 샘플용액은 아세톤, 에탄올 그리고 물에 희석한 30% DMSO, 50% DMSO, 70% DMSO, 그리고 순수한 DMSO 를 사용하였습니다.
Results and Discussion
| Sample |
Nominal RI
(Abbe Refractometer) |
Measured RI
(BeNano) |
Absolute Deviation |
Relative Deviation |
| Water |
1.3326 |
N/A |
N/A |
N/A |
| Acetone |
1.3555 |
1.3554 |
0.0001 |
0.0073 |
| Ethanol |
1.3591 |
1.3587 |
0.0004 |
0.0290 |
| 30% DMSO |
1.3865 |
1.3870 |
-0.0005 |
0.0360 |
| 50% DMSO |
1.4109 |
1.4103 |
0.0006 |
0.0420 |
| 70% DMSO |
1.4284 |
1.4279 |
0.0005 |
0.0350 |
| DMSO |
1.4761 |
1.4760 |
0.0001 |
0.0067 |
| Toluene |
1.4928 |
N/A |
N/A |
N/A |
Table 2. Refractive index measurement results and deviation
Figure 3. Refractive index measurement results and deviation curve
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