马尔文公司Zetasizer Nano系列纳米粒度仪的Nano S/ S90，Nano ZS /ZS90是用于测量纳米级的颗粒粒径，其软件的标准报告中提供了多种粒度结果，包括Z-average，PDI，Intensity PSD，Volume PSD，Number PSD等。这些结果具体含义是什么？哪个比较准确？我们在报告实验数据时给哪个数据更有说服力呢？
首先我们从仪器的测量原理和计算方法来理解各种粒度结果的含义。Nano系列纳米粒度仪测量粒度大小采用的是动态光散射的原理，简单来说是通过监测纳米颗粒的布朗运动速度来计算粒度大小，监测布朗运动速度实际上是通过监测由于运动带来的颗粒散射光的波动来实现的，关系是：散射光波动快——布朗运动速度快——小颗粒；散射光波动慢——布朗运动速度慢——大颗粒。散射光的波动是通过仪器内的相关器记录的，从而得到随时间变化的相关方程，然后通过不同的方式来解析相关方程从而得到各项结果。Z-average是粒径平均值，PDI是多扩散系数（分布宽度参数），这两个值是通过累积量分析相关方程得到，Z-average是动态光散射技术中得到的最重要、最稳定的数据。而Intensity PSD（光强分布）则是通过另一种方式，即多指数分析得到的。Intensity PSD是由相关方程得到的基础粒径分布，通过Mie理论，可以将其转化为Volume PSD（体积分布），并可以进一步将这种体积分布转化为Number PSD（数量分布）。
根据以上的理论基础，我们可以推导出仪器测量和结果理解的一些结论。
一、动态光散射对样品的要求。由于仪器检测的直接信号是样品颗粒的散射光信号，散射光的强度遵循瑞利散射定律，与颗粒直径的六次方成正比，这就是说同样数量的大小相差10倍的两种颗粒，大颗粒的光信号是小颗粒的1000000倍。所以用动态光散射来测量粒径就要求所测样品的分布尽量窄，否则小颗粒的信号就极容易被大颗粒覆盖，这也是PDI参数那么重要的原因，理论上样品的PDI大于0.7时，软件就会提示说样品分布太宽，可能不适合用动态光散射的方法测量。
二、Z-average平均粒径与Intensity PSD，Volume PSD，Number PSD各类分布粒径的关系。可以说没有直接的关系，它们的唯一关系是都从同一相关方程计算的，但因为是两套完全独立的分析方法——一个是累积量分析，一个是多指数分析——而不像常规那样平均粒径由分布粒径计算出来，这也是为什么很多使用者有时候会发现Z-average和分布图上的峰值相差很远，尤其是PDI比较大的时候（0.3~1）。
三、哪种粒径更准确。如果样品符合动态光散射的要求，而且是单峰分布，那么多数情况下还是Z-average更有报道的价值，因为上面说过它是该技术最重要的数据，同时ISO13321(1996) 对动态光散射法的累积量法作了定义。但是，如果样品中有多个组分的颗粒，表现为Intensity PSD中有“稳定”的多峰分布，这种情况报道平均粒径就不能说明真实存在的颗粒的状态了，此时软件的质量报告也会提示说“样品多分散，累积距拟和误差大，建议看分布结果”，建议可以报道Intensity PSD中各个峰的峰值粒径。
四、Intensity PSD，Volume PSD，Number PSD哪个更准确。很多纳米材料的研究者会通过电镜观察样品的大小，然后与动态光散射的结果比较，常常会发现动态光散射的Z-average和Intensity PSD都大很多，只有Number PSD结果最小，所以喜欢采用Number PSD的结果，这样看数据有问题吗？从原理上我们已经了解，Intensity PSD才是仪器得到的原始的、基础的分布，Volume PSD，Number PSD都是以它为基础进一步计算而来的，而且计算需要用到所测颗粒的准确的光学参数，才能保证Volume和Number分布的准确性。而这三种分布为什么差异会那么大呢？举例来说，如果把60nm 和 220nm 聚苯乙烯乳液标样1:1 体积混合，那么在三种分布中各自的比例变化如下方图表。由此看出，如果样品的分布是非常窄的单峰，那么三种分布不会有非常大的差异；但是样品的分布宽或者是多峰，在转化过程中体积和数量分布会非常不同，小颗粒的比例会大大的增加。
当与电镜结果做比较时，我们必须认识到两种仪器的原理是完全不同的，电镜的测量是以数量为基础的，动态光散射则是以光强为基础，两者在大小颗粒贡献上的敏感度相差很大，在电镜的视野中就算只有极少量的大颗粒甚至是团聚颗粒，那这些极少的大颗粒在动态光散射中也会有很大的光强贡献。如果要把动态光散射的结果与电镜结果相比，确实要用Number PSD才有可比性，但也要意识到，在使用Number PSD时，分布本身就可能有较大的误差，只能做参考而已。尤其对于分布比较宽的样品，用动态光散射测量时Intensity PSD本身就有变化，这部分变化在转化为Volume PSD，Number PSD时会进一步夸大，造成Volume PSD，Number PSD的重复性很差。
Zetasizer Nano系列纳米粒度仪用动态光散射的原理测量纳米材料的粒径，具有准确、简便、快速等优点，同时提供了丰富的结果信息。充分了解这些结果的含义对于正确使用有重要的意义。一般而言，对于单峰的样品，通常用Z-average来报道样品结果；而多峰分布的样品，则要注意根据“质量报告”提示，有时提供Intensity PSD中的峰值大小更有意义。Volume PSD，Number PSD的准确性依赖于用户输入的光学参数，在多数情况下仅供参考。不管报道哪种结果，用户都要注意：每个样品取样后都需要进行3~5次的重复测量，以确保结果的可靠性。
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