纳米粒度仪是一种基于动态光散射原理(DLS),用于测量纳米及亚微米颗粒粒径分布的精密仪器。它通过分析颗粒在液体中布朗运动引起的散射光强波动,结合斯托克斯-爱因斯坦方程,计算出颗粒的流体力学直径及分布。以下是对纳米粒度仪的详细介绍:
1.测量快速:能够实时监测颗粒的布朗运动,快速得出粒径分布结果。
2.样品需求量少:最小样品量可低至2微升,适用于珍贵或微量样品。
3.分辨率高:采用高性能光电倍增管(PMT)或雪崩式光电二极管(APD)作为探测器,对光子信号具有较高的灵敏度和信噪比,能够分辨纳秒级信号起伏。
4.功能集成度高:部分型号可同步测量Zeta电位与分子量,以评估体系的稳定性。
二、纳米粒度仪分类
1.按测量原理:
①动态光散射(DLS)纳米粒度仪:基于溶液中纳米颗粒的布朗运动引起散射光强度涨落的原理,通过光子相关光谱技术计算颗粒的流体力学直径。代表型号包括英国马尔文帕纳科的Zetasizer Nano ZS90、珠海欧美克的NS-90、济南微纳的Winner802/803以及广州贝拓科学的DLS 90等。
②动态光背散射纳米粒度仪:采用180°背向散射光路,能有效抑制多重散射,适合高浓度样品测量。代表型号为美国Microtrac的NANOTRAC FLEX。
③离心沉降式纳米粒度仪:基于颗粒在离心力场下的沉降速度测定粒径,具有高分辨率的特点。代表产品为CPS系列(如DC12000、DC18000、DC24000UHR型)。
④超声法纳米粒度及Zeta电位分析仪:基于电声效应,无需稀释即可直接测量高浓度样品(可达40%V/V)的粒径和Zeta电位。代表型号为Colloidal Dynamics的AcoustoSizer II。
2.按功能集成度:
①单一粒度分析仪:功能专注于粒度分布分析,如部分早期或基础型号的DLS仪器。
②粒度与Zeta电位一体机:可同时测量颗粒粒径和表面Zeta电位,用于评估体系稳定性。代表型号包括英国马尔文帕纳科的Zetasizer Nano系列、丹东百特的BeNano以及美国布鲁克海文的90Plus Zeta型。
③可视纳米粒度仪:集成显微成像与光散射技术,可对单个颗粒进行观察和追踪。代表型号为德国Particle Metrix的Zetaview。
三、应用领域
纳米粒度仪广泛应用于纳米材料、生物医药、高分子化学、涂料油墨及食品科学等领域,是表征胶体、乳液、蛋白质等体系粒度的重要工具。具体应用包括:
1.纳米材料合成优化:通过实时监测纳米颗粒的粒径分布,优化合成条件,提高产品质量。
2.生物医药领域:用于蛋白质、抗体、病毒、脂质体、疫苗、纳米药物载体等生物大分子及纳米制剂的粒径、Zeta电位及稳定性表征。
3.食品工业:评估乳浊液稳定性,优化食品配方。
4.环境监测:测定水中纳米污染物的表面电荷特性,追溯PM2.5的来源特征。
