动态光散射粒度仪,又称光子相关光谱仪,是专为测量纳米及亚微米级颗粒粒径分布而设计的高精度分析仪器。其核心应用领域涵盖制药、化工、材料科学及生物技术,主要用于表征胶体、蛋白质、聚合物、乳液及纳米悬浮液等体系中微粒的尺寸大小及其分布宽度。
该仪器的基本原理基于布朗运动与光散射的相互作用。当一束激光穿过含有微小颗粒的样品时,颗粒会因热运动而产生无规则的布朗运动。这种运动导致散射光的强度随时间发生随机涨落。DLS通过检测散射光强度的自相关函数,利用斯托克斯-爱因斯坦方程计算出颗粒的扩散系数,进而推导出颗粒的流体力学直径。由于该方法对微小尺寸变化极为敏感,因此特别适用于测量1纳米至几微米范围内的颗粒,且无需复杂的样品预处理。
动态光散射粒度仪的操作流程详解:
一、开机预热
检查仪器样品舱清洁,无残留液体、粉尘;关好样品舱盖。
开启仪器主机电源,仪器执行自检;再打开电脑,启动测试软件,建立软件与仪器通讯,确认状态正常。
激光预热30 min,使激光、温控模块达到稳定;设置测试温度(常用25.0℃)。
必要时用标准聚苯乙烯微球做仪器性能核查。
二、样品制备(关键步骤)
分散介质(水、缓冲液等)必须经过0.22μm滤膜过滤,除去灰尘杂质;蛋白样品可选用0.1μm滤膜,易聚集样品谨慎过滤,避免颗粒被滤除。
样品梯度稀释:浓度过高产生多重散射,粒径虚高;浓度过低信噪比不足。一般控制计数率200‑1000 kcps;未知样品做稀释验证,确认粒径不随稀释变化再正式测试。
样品充分分散:涡旋、温和超声(避免过热打碎颗粒),不得有肉眼可见大团聚;易沉降样品测试前轻轻颠倒混匀,禁止剧烈震荡产生气泡。
向比色皿(石英/一次性塑料皿)移取样品,液面达到比色皿刻度区间;严禁带入气泡;外壁用无尘擦镜纸擦拭干净,不能留有指纹、水渍,光束通路位置不得有标记划痕。
禁止:用手触碰比色皿透光面;气泡、灰尘会造成PDI显著偏高、数据失真。
三、装样与温度平衡
将比色皿按标记方向放入样品池,推到底,关闭样品舱盖。
设置温度平衡时间≥120 s,待样品与仪器温控达到热平衡,消除内部对流干扰;冷藏取出样品适当延长平衡时间,壁面不能出现冷凝水珠。
四、软件参数设置
新建测量任务,填写样品名称,设置关键参数:
测量类型:Size(粒度);散射角常用173°背散射,高浊度样品优先背散射模式。
温度:与实际测试温度保持一致。
介质参数:输入分散介质的折射率、粘度(按测试温度取值)。
样品参数:输入颗粒折射率、吸收系数。
测量运行参数:单次运行时长10‑30 s,每组样品至少重复3次平行测试;可开启自动衰减;分析模型一般选用Cumulants,多分散样品可选用CONTIN算法。
五、开始测量
点击启动测量,仪器自动采集散射光信号、生成自相关函数,计算Z‑average粒径、PDI及粒度分布。
观察计数率、相关函数曲线;相关函数曲线异常、基线漂移,说明存在气泡、灰尘、团聚,需要重新制样。
同一样品完成3次平行测试;平行样Z‑average偏差建议≤2‑3%,否则重新制备样品。
更换样品:取出比色皿;石英比色皿用过滤后介质润洗2‑3次,再装入下一样品,防止交叉污染。
六、测试结束,清洗比色皿
一次性比色皿测试后直接废弃,不可重复使用。
石英比色皿:用合适溶剂冲洗,必要时低浓度清洗剂清洗;再用超纯水充分冲洗;倒置晾干;禁止硬质毛刷刮擦透光面。
样品舱内如有溅出液体,用无尘纸擦拭干净,保持舱内干燥洁净。
七、关机流程
全部样品测试完成,退出测量软件。
关闭仪器主机电源,关闭计算机。
导出、保存测试数据,记录原始条件:样品浓度、介质、温度、平衡时间、散射角、平行次数。