納米粒度及電位分析儀是一種用于表征納米級(jí)顆粒(或膠體粒子)的關(guān)鍵特性(如粒度分布、zeta 電位等)的精密儀器，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)藥、化工、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。以下從核心功能、工作原理、應(yīng)用場(chǎng)景等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹：
一、核心功能
該儀器主要用于分析兩類關(guān)鍵參數(shù)，這也是其名稱的由來(lái)：
納米粒度分析
測(cè)定顆粒的尺寸大小及分布范圍(通常針對(duì) 1nm~10μm 的顆粒)，包括平均粒徑、粒徑分布寬度、多分散指數(shù)(PDI)等，幫助判斷顆粒的均勻性。
zeta 電位分析
測(cè)定顆粒表面的 zeta 電位(又稱動(dòng)電電位)，反映顆粒在分散體系中的穩(wěn)定性：zeta 電位絕對(duì)值越高(通常 > 30mV)，顆粒間排斥力越強(qiáng)，分散體系越穩(wěn)定；反之則易團(tuán)聚沉降。
二、工作原理
儀器通過(guò)兩種經(jīng)典物理方法分別實(shí)現(xiàn)粒度和 zeta 電位的測(cè)量：
1. 納米粒度測(cè)量：動(dòng)態(tài)光散射法(DLS)
原理：當(dāng)激光照射到納米顆粒時(shí)，顆粒因布朗運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))會(huì)散射光，散射光的強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間波動(dòng)。顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，光強(qiáng)波動(dòng)頻率越高；反之則波動(dòng)頻率越低。
過(guò)程：儀器通過(guò)探測(cè)器捕捉散射光的波動(dòng)信號(hào)，利用相關(guān)算法(如光子相關(guān)光譜法)分析波動(dòng)頻率，計(jì)算出顆粒的擴(kuò)散系數(shù)，再結(jié)合斯托克斯 - 愛(ài)因斯坦方程，最終得到顆粒的粒徑及分布。
2. zeta 電位測(cè)量：電泳光散射法(ELS)
原理：納米顆粒在分散介質(zhì)中會(huì)因表面電荷形成雙電層，在外加電場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)(電泳現(xiàn)象)。顆粒表面電荷越多，zeta 電位越高，電泳速度越快。
過(guò)程：儀器通過(guò)激光照射電泳中的顆粒，利用多普勒效應(yīng)檢測(cè)散射光的頻率變化，計(jì)算出顆粒的電泳遷移率，再結(jié)合亨利方程，換算得到 zeta 電位值。
三、儀器組成
光源系統(tǒng)：通常采用氦氖激光器(633nm)或半導(dǎo)體激光器，提供穩(wěn)定的單色光源，確保散射信號(hào)的可靠性。
樣品池：用于盛放待測(cè)分散體系(如膠體溶液、懸浮液)，材質(zhì)多為石英或特殊玻璃，減少對(duì)光的吸收或散射干擾。
光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)：包括透鏡、偏振片、光電倍增管(PMT)或雪崩光電二極管(APD)，用于聚焦散射光并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
電學(xué)控制系統(tǒng)：用于 zeta 電位測(cè)量時(shí)提供穩(wěn)定的外加電場(chǎng)，并控制電場(chǎng)強(qiáng)度。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：通過(guò)專用軟件對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析，計(jì)算并輸出粒度分布曲線、平均粒徑、zeta 電位值等結(jié)果。
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