納(na)米(mi)粒(li)度(du)及電位(wei)分(fen)析(xi)儀是壹種(zhong)用於(yu)表(biao)征(zheng)納(na)米(mi)級顆粒(li)(或(huo)膠(jiao)體(ti)粒(li)子(zi))的(de)關(guan)鍵(jian)特性(xing)(如粒(li)度(du)分(fen)布、zeta 電位(wei)等)的精(jing)密(mi)儀器，廣泛應(ying)用於(yu)材(cai)料科(ke)學(xue)、生物醫藥、化工、環境科(ke)學(xue)等領域(yu)。以下從(cong)核(he)心功能(neng)、工作原(yuan)理、應(ying)用場(chang)景(jing)等方面進行(xing)詳(xiang)細介紹(shao)：
壹、核心功能(neng)
該儀器主要用於分(fen)析(xi)兩類(lei)關(guan)鍵(jian)參(can)數，這(zhe)也是其名稱的(de)由(you)來(lai)：
納(na)米(mi)粒(li)度(du)分(fen)析(xi)
測定顆粒(li)的(de)尺(chi)寸(cun)大小(xiao)及分(fen)布範(fan)圍(通(tong)常針(zhen)對 1nm~10μm 的(de)顆粒(li))，包括平均粒(li)徑(jing)、粒(li)徑(jing)分(fen)布寬度(du)、多分(fen)散(san)指數(PDI)等，幫助(zhu)判(pan)斷(duan)顆粒(li)的(de)均(jun)勻性。
zeta 電位(wei)分(fen)析(xi)
測定顆粒(li)表(biao)面的 zeta 電(dian)位(wei)(又(you)稱動電(dian)電位(wei))，反映(ying)顆粒(li)在(zai)分(fen)散(san)體(ti)系中的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)：zeta 電(dian)位(wei)絕(jue)對值(zhi)越(yue)高(通(tong)常 > 30mV)，顆粒(li)間排(pai)斥力越(yue)強(qiang)，分(fen)散(san)體(ti)系越(yue)穩(wen)定(ding)；反之(zhi)則易團聚(ju)沈降。
二(er)、工作原(yuan)理
儀器通(tong)過兩種(zhong)經(jing)典(dian)物理方法分(fen)別(bie)實現粒(li)度(du)和 zeta 電位(wei)的(de)測量：
1. 納(na)米(mi)粒(li)度(du)測量：動態(tai)光(guang)散(san)射(she)法(DLS)
原(yuan)理(li)：當激(ji)光(guang)照(zhao)射(she)到(dao)納(na)米(mi)顆粒(li)時，顆粒(li)因(yin)布朗運(yun)動(熱(re)運(yun)動)會(hui)散(san)射(she)光(guang)，散(san)射(she)光(guang)的(de)強(qiang)度(du)會(hui)隨(sui)時間波(bo)動。顆粒(li)越(yue)小(xiao)，布朗運(yun)動越(yue)劇烈(lie)，光(guang)強(qiang)波(bo)動頻(pin)率(lv)越(yue)高；反之(zhi)則波(bo)動頻(pin)率(lv)越(yue)低。
過程：儀器通(tong)過探測器捕(bu)捉散(san)射(she)光(guang)的(de)波(bo)動信(xin)號，利用(yong)相(xiang)關算法(如(ru)光(guang)子(zi)相(xiang)關(guan)光(guang)譜(pu)法)分(fen)析(xi)波(bo)動頻(pin)率(lv)，計算出(chu)顆粒(li)的(de)擴散(san)系數，再(zai)結(jie)合(he)斯(si)托(tuo)克(ke)斯(si) - 愛因(yin)斯(si)坦(tan)方程，最終得(de)到顆粒(li)的(de)粒(li)徑(jing)及分(fen)布。
2. zeta 電位(wei)測量：電泳(yong)光(guang)散(san)射(she)法(ELS)
原(yuan)理(li)：納(na)米(mi)顆粒(li)在(zai)分(fen)散(san)介(jie)質中會(hui)因(yin)表(biao)面電荷(he)形(xing)成(cheng)雙電(dian)層(ceng)，在(zai)外(wai)加電場(chang)作用下會(hui)發(fa)生定向(xiang)移動(電(dian)泳現象(xiang))。顆粒(li)表(biao)面電荷(he)越(yue)多，zeta 電位(wei)越(yue)高，電泳速(su)度(du)越(yue)快(kuai)。
過程：儀器通(tong)過激(ji)光(guang)照(zhao)射(she)電(dian)泳中的(de)顆粒(li)，利用(yong)多普(pu)勒效應(ying)檢測散(san)射(she)光(guang)的(de)頻(pin)率(lv)變(bian)化，計算出(chu)顆粒(li)的(de)電(dian)泳(yong)遷移率(lv)，再(zai)結(jie)合(he)亨(heng)利方程，換算得(de)到 zeta 電(dian)位(wei)值(zhi)。
三(san)、儀器組成
光(guang)源(yuan)系統(tong)：通(tong)常采(cai)用(yong)氦(hai)氖(nai)激(ji)光(guang)器(qi)(633nm)或(huo)半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)，提(ti)供(gong)穩(wen)定(ding)的(de)單(dan)色光(guang)源(yuan)，確保散(san)射(she)信(xin)號(hao)的(de)可(ke)靠性。
樣(yang)品(pin)池：用於(yu)盛放待測分(fen)散(san)體(ti)系(如(ru)膠體(ti)溶(rong)液、懸浮(fu)液(ye))，材(cai)質多為石英(ying)或(huo)特(te)殊(shu)玻(bo)璃，減(jian)少(shao)對光(guang)的(de)吸(xi)收或(huo)散(san)射(she)幹(gan)擾(rao)。
光(guang)學(xue)檢(jian)測系統(tong)：包括透鏡、偏振片(pian)、光(guang)電(dian)倍(bei)增管(PMT)或(huo)雪(xue)崩(beng)光(guang)電(dian)二(er)極管(APD)，用於聚焦(jiao)散(san)射(she)光(guang)並(bing)將光(guang)信(xin)號(hao)轉(zhuan)化為(wei)電(dian)信號。
電(dian)學控(kong)制系統(tong)：用(yong)於 zeta 電位(wei)測量時提供穩(wen)定(ding)的(de)外(wai)加電場，並(bing)控制電場強度(du)。
數據處理(li)系統(tong)：通(tong)過專(zhuan)用(yong)軟件對電(dian)信(xin)號進行(xing)分(fen)析(xi)，計算並(bing)輸出(chu)粒(li)度(du)分(fen)布曲線(xian)、平(ping)均粒(li)徑(jing)、zeta 電(dian)位(wei)值(zhi)等結(jie)果。
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