納米粒度分析儀的測量原理與操作指南

來源：美國布魯克海文儀器公司 2025年05月08日 07:33

　　在材料科學、生物制藥和納米技術等領域，顆粒粒徑的精確測量對研發和生產至關重要。納米粒度分析儀通過的物理光學技術，能夠快速、準確地測定亞微米至納米級顆粒的尺寸分布，為納米材料的表征和應用提供可靠數據支持。本文將詳解其測量原理與標準化操作流程。

　　一、測量原理：光散射技術的奧秘

　　1.動態光散射法（DLS）

　　當激光束照射到納米顆粒懸浮液時，顆粒布朗運動引起散射光相位波動。儀器通過自相關函數算法解析散射光的波動頻率，計算顆粒的擴散系數，再利用斯托克斯-愛因斯坦方程反推出顆粒直徑。該方法特別適用于粒徑范圍1nm-1μm的膠體、乳液和蛋白質分子。

　　2.靜態光散射法（SLS）

　　基于瑞利散射理論，通過測量不同角度的散射光強分布，應用米氏散射理論計算顆粒尺寸。結合多角度檢測技術（如90°-175°掃描），可提高多分散體系的測量準確性，適合粒徑＞100nm的顆粒分析。

　　3.納米顆粒跟蹤分析（NTA）

　　利用高速攝像機逐幀跟蹤單個顆粒布朗運動軌跡，通過斯托克斯-愛因斯坦方程得出粒徑。該技術可直觀顯示粒徑分布直方圖，便于觀察聚集或破損顆粒。

　　二、標準化操作流程

　　1.樣品準備

　　①稀釋控制：根據儀器要求配制懸浮液，確保顆粒濃度在測量范圍內（通常0.1-1mg/mL）；

　　②超聲分散：使用專用探頭式超聲儀處理1-3分鐘，確保團聚顆粒解離；

　　③背景測量：使用與樣品溶劑相同液體進行基線校準，去除系統噪聲。

　　2.儀器設置

　　①參數配置：選擇對應測量模式（DLS/SLS/NTA）；

　　②溫度控制：維持恒定檢測溫度（如25±0.1℃），配備循環水浴系統；

　　③光路校準：執行自動調焦和激光功率校準，確保散射信號穩定。

　　3.數據采集與分析

　　①多次測量：連續采集5-10組數據以確保重復性；

　　②圖譜解析：通過Z均直徑(Dz)、多分散指數(PDI)和粒徑分布曲線評估樣品均一性；

　　③報告生成：自動生成符合ISO 13321標準的測試報告。

　　三、操作注意事項

　　1.光學元件清潔：使用無塵擦拭布和專用清潔液維護激光窗口，避免劃痕影響檢測靈敏度。

　　2.樣品特性匹配：高濃度樣品需稀釋至透光率＞90%；熒光性顆粒選擇長波長激光器減少干擾。

　　3.異常數據處理：剔除受污染或設備故障導致的離群值，確保結果符合統計分布規律。

　　四、應用拓展

　　1.生物制藥：檢測mRNA疫苗脂質納米顆粒尺寸。

　　2.新能源：監控鋰電池正極材料的粒徑一致性。

　　3.環境監測：分析PM2.5中納米級污染物的組成。

　　五、納米粒度分析儀外觀示意圖

　　六、結語

　　納米粒度分析儀將光散射理論與現代光學技術結合，為微觀顆粒表征提供了可靠工具。掌握規范操作與數據解析方法，不僅能提升檢測效率，更能保障科研成果的可靠性。隨著納米科技的進步，該儀器將在精準醫療、新材料等領域發揮更大作用。

　　關鍵提示：定期使用標準粒子（如NIST認證乳膠球）校驗儀器，是確保測量準確性的重要措施。

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