4.1 Dinamično sipanje svetlobe - DLS
4.1.3 Analiza in rezultati
4.1.3.1 Analiza prvega sklopa vzorcev
Najprej si poglejmo rezultate za prvi vzorec S1_264, ki ustreza sekvenci d(G2AG6AG4).
Za začetek obdelajmo primera meritev, ki sta prikazana na slikah 4.3a in 4.3b. Re-zultata njune analize vidimo na slikah 4.7. Vsi pripadajoči kvantitativni podatki pa so prikazani v tabeli 4.1.
(a) (b)
Slika 4.7: Analiza meritev vzorca S1_264. (a) Prileganje premice k dobljenim po-datkom iz VV načina merjenja. Razbrati je moč rezultata zaDt in⟨Dt⟩pri 23,4°C.
(b) Prileganje konstante k izračunom 6Dr = fV H(q2)−Dtq2 pri 23,4°C. Zadnjih treh podatkov pri velikihq2 nismo upoštevali.
Kot vidimo, prilegajoča konstanta poteka praktično skozi vse dane negotovosti podatkov, kljub temu pa z rezultatom nismo zadovoljni, saj dobimo vsekakor pre-malo oceno napake konstante, pri tem pa so napake podatkov velike. Situacija je še slabša pri analizi VH meritev na prenosni napravi, kar lahko vidimo na slikah 4.8. Kot vidimo so meritve zelo zašumljene, rezultat tega pa so precej nezanesljivi rezultati.
(a) Meritve. (b) Analiza.
Slika 4.8: Meritve in analiza frekvencefV H vzorca S1_264 s prenosne DLS naprave iz dne 28. januarja 2021. Pri analizi smo uporabili rezultat Dr polariziranih - VV meritev 28. januarja 2021.
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
Pri vzorcu S1_264 je prisoten še počasen relaksacijski način pri polariziranem - VV načinu meritev (slika 4.3a). Analizo tega načina lahko vidimo na slikah 4.9.
Nakazuje se trend, da vrednost počasne relaksacijske frekvence pri majhnih kotih narašča z odvisnostjo q4, doseže vrh in pade nazaj na nizko vrednost ali pa ostane na platoju. Rezultati zaenkrat niso najbolj reprezentabilni, da bi lahko z gotovostjo govorili o takšnem obnašanju počasne relaksacijske frekvence, saj imajo dobljene vrednosti precej velike negotovosti. Bo pa “tipično” obnašanje bolj razvidno pri prihodnjih vzorcih. Na desni sliki 4.9 opazimo, da se počasen relaksacijski način bolje opazi pri manjših kotih - manjših vrednostih q, pri večjih pa postane slabše zaznaven oz. sploh nezaznaven. Zelo podobno velja tudi pri ostalih vzorcih. Primer nezaznavnosti lahko vidimo na sliki 4.10a za vzorec merjen 28. junija 2021.
(a) (b)
Slika 4.9: Počasni relaksacijski način pri meritvah 4.3a. (a) Počasna relaksacij-ska frekvenca. (b) Delež hitrega relaksacijskega načina. Pri večjih kotih počasen relaksacijski način postane manj zaznaven.
Tabela 4.1: Primerjava med rezultati stacionarne in prenosne DLS naprave za vzorec S1_264.
naprava količina σi količina σi
stac.
Dt [m2/s]1,85·10−110,035·10−11⟨Dt⟩ [m2/s]1,64·10−110,03·10−11
Rh [nm] 12,7 0,4 ⟨Rh⟩ [nm] 14,3 0,4
Dr [kHz] 17,3 5,1 ⟨Dr⟩ [kHz] 10,4 3,4
L [nm] 102 – 71 ⟨L⟩ [nm] 127 – 88
d [nm] 2,5 – 6,4 ⟨d⟩ [nm] 1,9 – 5,9
pren.
Dt [m2/s]1,98·10−11 0,03·10−11 ⟨Dt⟩ [m2/s]1,74·10−110,03·10−11
Rh [nm] 11,5 0,3 ⟨Rh⟩ [nm] 13,1 0,3
Dr [kHz] 46 180 ⟨Dr⟩ [kHz] 21 86
L [nm] 136 – 46 ⟨L⟩ [nm] 160 – 69
d [nm] 0,5 – 9,6 ⟨d⟩ [nm] 0,5 – 7,2
Preverimo lahko tudi ponovljivost meritev. Na slikah 4.10 vidimo analizo hitrega in počasnega relaksacijskega načina ob različnih časih in različnih pogojih. Meritve
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS
28. januarja in 28. junija 2021 so bile pomerjene na prenosni DLS napravi, ostale meritve pa na stacionarni DLS napravi. Na voljo imamo tudi rezultate, kjer smo povprečili frekvenco ⟨f⟩ s pomočjo enačbe 3.52, vendar s tem ne pridobimo več informacij glede ponovljivosti. Kvantitativni rezultati k analizi 4.10 so predstavljeni v tabeli 4.2. Vrh vrednosti počasne relaksacijske frekvence ocenjujemoθ ∼95°−105°.
(a) Hiter relaksacijski način. (b) Počasen relaksacijski način.
Slika 4.10: Vse meritve vzorca S1_264 v VV načinu. (a) Hitri relaksacijski način in (b) počasni relaksacijski način.
Tabela 4.2: Kvantitativni rezultati pri preverjanju ponovljivosti meritev za vzorec S1_264.
datum naprava temp Dt [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
28. jan 2021 pren 22,3°C (1,98±0,03)·10−11 (2,13±0,03)·10−1111,5±0,2 7. maj 2021 stac 23,4°C(1,85±0,035)·10−11(1,93±0,04)·10−1112,7±0,2 28. jun 2021 pren 25,9°C (1,85±0,02)·10−11 (1,81±0,02)·10−1113,6±0,2 29. jun 2021 stac 25,9°C (2,23±0,03)·10−11 (2,18±0,03)·10−1111,3±0,2
VzorecS1_363 - d(G3AG6AG3):
Sledi pregled vzorca S1_363, ki ustreza sekvenci d(G3AG6AG3). Najprej si poglejmo analizo meritev na slikah 4.3c in 4.3d. Njihova analiza je prikazana na slikah 4.11.
Pri polariziranem - VV načinu smo prilegali premico k nekaj začetnim podatkom.
Naklon premice znaša ∂f /∂q2 ≈ 1,1·10−12m2/ s in je v rangu počasnega rela-ksacijskega načina. Vidimo tudi, da vrednost frekvence f(q2) ne narašča linearno v odvisnosti od q2, kar je še drugi pokazatelj, da gre za počasni relaksacijski način.
Zelo podobno se obnaša f(q2) pri depolariziranem - VH načinu, kjer gre ponovno za počasen difuzijski način. Oba načina se obnašata zelo podobno kot že opisan počasen relaksacijski način pri vzorcu S1_264. Vzorec je tudi zelo anizotropen, saj dobimo veliko signala tudi v VH načinu merjenja. Frekvenčne vrednosti f(q2)so si tako v VV načinu, kot v VH načinu zelo podobne.
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
(a) Polariziran - VV način. (b) Depolariziran - VH način.
Slika 4.11: Analiza meritev vzorca S1_363 iz 9. julija 2021 na stacionarni DLS napravi. Prisoten je le počasen relaksacijski način. (a) Polariziran - VV način in (b) depolariziran - VH način.
Izvedli smo seveda več meritev. Njihove analize lahko vidimo na slikah. Meritve 9. julija, 24. junija in 11. maja 2021 so bile narejene na stacionarni DLS napravi.
Ostale meritve so bile narejene na prenosni DLS napravi. V vzorcu se je tvorila bela oborina, ki smo jo prvič opazili 27. avgusta 2020. Edine meritve vzorca, kjer ni bila prisotna oborina, so bile izvedene 29. julija 2020. Rezultati teh meritev precej odstopajo od ostalih, še vedno pa mislimo, da gre za počasen relaksacijski način. Navsezadnje je vrednost naklona premice skozi vse dobljene podatke analize meritev 29. julija 2020: ∂f /∂q2 ≈ 2,7·10−12 m2/s. Obstaja možnost, da tvorba oborine vpliva na lastnosti vzorca. Vse ostale meritve - ob prisotnosti oborine - so bile seveda izvedene skozi prozoren vrhnji del vzorca.
Iz analize vseh meritev ocenimo še, kje počasna relaksacijska frekvenca doseže vrh. Pri polariziranem - VV načinu ocenjujemo, da vrednost doseže vrh med θ ∼ 95°−105°. Pri depolariziranem - VH načinu je ocena kotaθ ∼80°−100°.
(a) Polariziran - VV način. (b) Depolariziran - VH način.
Slika 4.12: Analiza vseh meritev vzorca S1_363 ob različnih časih in pogojih. (a) Polariziran - VV način in (b) depolariziran - VH način.
Posebno obravnavo pa si zaslužijo meritve izvedene 11. maja 2021 v polarizira-nem - VV načinu, kjer smo edinokrat opazili poleg počasnega še hiter relaksacijski
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS
način. Pri velikih kotih se je pojavil še treji zelo počasen relaksacijski način, kate-remu pa ne bomo posvečali pozornosti. Meritve in analiza hitrega relaksacijskega načina so prikazane na slikah 4.13. Rezultati so prikazani v tabeli 4.3.
(a) VV meritve 11. maj 2021. (b) Hiter relaksacijski način.
Slika 4.13: Hiter relaksacijski način vzorca S1_363 pomerjenega 11. maja 2021 na stacioanri DLS napravi.
Tabela 4.3: Rezultati hitrega relaksacijskega načina za vzorec S1_363.
Dt(28°C) [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
(5,49±0,08)·10−11(5,09±0,08)·10−11 4,8±0,1
⟨Dt⟩(25°C) [m2/s] ⟨Dt⟩(25°C) [m2/s] ⟨Rh⟩ [nm]
(5,3±0,1)·10−11 (4,9±0,1)·10−11 4,9±0,1
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
Vzorec S1_t363 - d(G3AG6TG3):
Zadnji vzorec 1. sklopa je S1_t363 - d(G3AG6TG3). Najprej si poglejmo analizo hitrih relaksacijskih načinov s slik 4.3e in 4.3f. Analiza je prikazan na slikah 4.14.
(a) (b)
Slika 4.14: Analiza hitrega relaksacijskega načina meritev vzorca S1_t363 dne 10.
maja 2021 na stacionarni DLS napravi. (a) Prileganje premice k dobljenim podat-kom iz VV načina merjenja. Razbrati je moč rezultata zaDtin⟨Dt⟩pri temperaturi 23,3°C. (b) Prileganje konstante k izračunom6Dr =fV H(q2)−Dtq2 pri temperaturi 23,7°C.
Podobno analizo lahko naredimo tudi na prenosni DLS napravi, kjer smo kombi-nirali rezultat analize meritev 12. januarja 2021 v VV načinu in 22. januarja 2021 v VH načinu. Sliki meritev v VH načinu in njihova analiza sta prikazani na sliki 4.15.
Tudi tukaj vidimo, da so meritve prenosne DLS naprave veliko bolj zašumljene in natančne, kot meritve na stacionarni DLS napravi (slika 4.3f), o čemer pričajo tudi dobljene negotovosti pri sami analizi, kakor tudi “razpršenost” podatkov. Kvantita-tivna primerjava rezultatov pa je vidna v tabeli 4.4.
(a) (b)
Slika 4.15: Meritve in analiza meritev vzorca S1_t363 dne 22. januarja 2021 pre-nosne DLS naprave. a) Meritve in b) prileganje konstante k izračunom 6Dr = fV H(q2)−Dtq2 pri temperaturi 23,5°C.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS Tabela 4.4: Primerjava rezultatov vzorca S1_t363 med podatki, pridobljeni s staci-onarno in prenosno DLS napravo.
naprava količina σi količina σi
stac.
Dt [m2/s]4,27·10−110,02·10−11⟨Dt⟩ [m2/s]4,22·10−110,03·10−11
Rh [nm] 5,5 0,1 ⟨Rh⟩ [nm] 5,6 0,1
Dr [kHz] 203 275 ⟨Dr⟩ [kHz] 121 198
L [nm] 55 – 21 ⟨L⟩ [nm] 56 – 27
d [nm] 0,5 – 5,0 ⟨d⟩ [nm] 0,5 – 3,5
pren.
Dt [m2/s]4,13·10−110,06·10−11⟨Dt⟩ [m2/s]4,04·10−110,06·10−11
Rh [nm] 5,4 0,15 ⟨Rh⟩ [nm] 5,55 0,14
Dr [kHz] 168 526 ⟨Dr⟩ [kHz] 135 366
L [nm] 54 – 18 ⟨L⟩ [nm] 56 – 19
d [nm] 0,5 – 5,6 ⟨d⟩ [nm] 0,5 – 5,5
Poglejmo si še analizo počasnega relaksacijskega načina meritev s slik 4.3e in 4.3f. Analiza počasnega relaksacijskega načina v VV načinu merjenja je prikazana na slikah 4.16, kjer ponovno opazimo že opisan trend obnašanja počasne relaksacijske frekvence, ki pa po kotu θ > 100° (q2 > 6 ·1014), kjer opazimo skok v njenih vrednostih, postane slabše zaznavna. Sumimo, da so vrednosti počasne relaksacijske frekvence, od kota 100° dalje, vprašljive in bi morebiti bilo bolj smiselno k tem meritvam prilegati g(2)−1krivuljo s samo enim relaksacijskim načinom.
(a) (b)
Slika 4.16: Analiza počasnega relaksacijskega načina VV meritev vzorca S1_t363.
(a) Vsi rezultati in (b) približan del rezultatov.
Podobno obnašanje počasne relaksacijske frekvence opazimo pri analizi poča-snega relaksacijskega načina VH meritev, ki je prikazana na sliki 4.17. Zanimivo je, da je počasen relaksacijski način - proti pričakovanjem - bolj viden pri večjih kotih, kar vidimo na sliki 4.17b. Prisotne so tudi velike negotovosti, ki pa so stalnica pri VH rezultatih analize. Koristno bi bilo preveriti ponovljivost meritev, v VH načinu, vzorca S1_t363, česar pa nismo storili.
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
(a) Počasna relaksacijska frekvenca.
(b) Delež a1 hitrega relaksacijskega na-čina.
Slika 4.17: Analiza počasnega relaksacijskega načina VH meritev na stacionarni napravi vzorca S1_t363.
Tudi za ta vzorec smo izvedli več meritev v VV načinu, s čimer lahko preverimo nekakšno ponovljovost meritev. Analizo meritev lahko vidimo na sliki 4.18, rezultate pa v tabeli 4.5. Vrh počasne relaksacijske frekvence tudi tukaj ocenjujemo pri kotu θ ∼95°−105°.
(a) (b)
Slika 4.18: Vse analize meritev vzorca S1_t363 v VV načinu. (a) Hitri relaksacijski način in (b) počasni relaksacijski način.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS Tabela 4.5: Kvantitativni rezultati pri preverjanju ponovljivosti meritev za vzorec S1_t363.
datum naprava temp Dt [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
29. jun 2021 stac. 25,8°C (4,5±0,1)·10−11 (4,4±0,15)·10−11 5,6±0,2 28. jun 2021 pren. 26,2°C(4,15±0,06)·10−11(4,02±0,08)·10−116,1±0,2 10. maj 2021 stac. 23,3°C(4,27±0,02)·10−11(4,47±0,06)·10−115,5±0,1 12. jan 2021 pren. 21,6°C(4,13±0,06)·10−11(4,52±0,09)·10−115,4±0,2 24. avg 2020 pren. 27,5°C(5,14±0,04)·10−11(4,82±0,08)·10−115,1±0,1 28. jul 2020 pren. 27,0°C (4,7±0,2)·10−11 (4,5±0,3)·10−11 5,5±0,3