纳米级金颗粒粒度标准物质

纳米颗粒因尺度效应而具有传统大颗粒所不具备的独特性能，被广泛应用于生物医药、化工、日用品、润滑产品、新能源等领域。而纳米颗粒的粒度形状分布，直接关系到相应产品的性能质量及安全性，需要进行准确的测量表征。扫描电子显微镜（SEM）作为最直观、准确的显微测量仪器之一，在纳米颗粒测量表征中不可或缺。本标准等同采用ISO 19749：2021《Nanotechnologies — Measurements of particle size and shape distributions by scanning electron microscopy》，从很大程度上完善和补充国内现有标准的不足，给出较为完整的颗粒粒径测量的分析评价方法，对于采用不同扫描电子显微镜（SEM）得到的颗粒测量结果一致性评判，具有重要的参考价值。视具体需求以及仪器性能而定，本标准中涉及到的方法，也适用于更大尺寸的颗粒测量。一、背景纳米颗粒形态多种多样，很多情况下也会存在聚集、团聚的现象，这为SEM的观测与分析带来了较大的挑战。由于不同设备、不同人员的操作习惯以及采用不同分析策略所引起的粒度粒形测量结果的一致性问题也十分值得探讨。现行的相关国家标准大多关注采用SEM手段对特定被测对象的特征进行测量、表征、区分、定义等，具有较强的针对性，但缺乏系统性，特别是对设备性能的计量评定、样品处理及制样过程、图像处理的依据、测量结果的准确性与统计性等技术内容并未给出更为充分的、本质的、系统的说明。二、规范性引用文件本标准在制定过程中，在符合等同采用国际标准的要求的基础上，充分参照了现行相关国家标准中的相关术语及技术内容的表述，包括计量学、粒度分析、数理统计、微束分析、颗粒表征、纳米科技等各个专业领域；同时，在一些习惯性表达上，也充分征求了行业专家、资深从业者、用户的意见和建议，力求做到专业、通俗、易懂。三、制定过程本标准涉及的专业领域较为广泛，因此集合了国内相关领域的一批权威代表性机构和企业合作完成。牵头单位为中国计量科学研究院，主要参加单位包括国家纳米科学中心、北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京理化分析测试中心）、山东省计量科学研究院、卡尔蔡司（上海）管理有限公司、北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司、中国检验检疫科学研究院、北京粉体技术协会等。对于标准中的重要技术内容，如SEM性能验证方法、典型样品（宽窄分布颗粒样品）制样方法、比对报告中涉及的颗粒测试及统计方法（算法）等均进行了方法学验证，验证了标准中相关技术操作的可行性。修正了ISO 19749：2021中的一些编辑性错误。四、适用范围本标准适用于各类纳米颗粒及其团聚、聚集体，甚至更大尺寸颗粒的粒度及形状分布测量。前提应将SEM作为一个测量系统进行评定，以确定所用SEM的性能范围，这包括设备自身的扫描分辨力、漂移、洁净度等特性。同时，也取决于观测者所需要的测量准确性。高的测量准确性需要高性能的SEM设备+高精度校准+洁净的样品前处理+匹配的测试参数+足够多的被测颗粒数量+合适的阈值算法，其中每一步都会影响最终的测试结果。因此，根据实际工作中对测试结果准确性、重复性和一致性的需求，可对上述环节进行不同程度的限定。五、主要内容本标准涉及的主要内容覆盖SEM测量颗粒粒度及形状分布的全流程，从一般原理到设备校准，样品制备到测试参数选用，图像采集到数据处理，均给出了较为详细的阐述，并在附录中给出了实用的案例。术语及定义：包括纳米技术的通用术语，图像分析、统计学和计量学专业核心术语、SEM核心术语等。一般原理：概括性地介绍了SEM成像原理及粒度、粒形测量原理。样品制备：较为系统地介绍了典型的粉末及悬浮液从取样、制样到分散的过程，并重点阐述了颗粒在硅基底和TEM栅网上的沉积方法。可根据需求，采用几种不同层次的硅片清洗与处理方法，一方面确保硅片的洁净，另一方面可使其表面带有正电或负电的捕获分子层，以确保颗粒在硅片上的有效分散。必要时采用TEM栅网，可提高颗粒与背底的对比度。考虑样本颗粒数量时，一般而言假设颗粒是对数正态分布的，本标准给出了一个颗粒数与误差和置信区间的计算公式可供参考。SEM设备的评价方法：给出了SEM成像能力的影响因素，包括空间分辨率、漂移、污染、水平垂直范围及线性度、噪声等，具体的验证方法在附件中有较为详细的描述，此外也可依照其他相关的技术规范或标准定期进行校准。图像采集：重点给出了不同粒度测量时放大倍率和像素分辨率的选择策略，取决于实际的测量需求。测量者需要充分考虑要求的误差和放大倍率来计算所需的像素分辨率，当颗粒分布较宽时可能有必要在不同放大倍率下进行拍摄，以兼顾颗粒的测量效率及测量精度。颗粒分析方法：手动分析可能准确率很高，能较好地界定测量区域以及筛选合格的颗粒（例如单分散颗粒体系中去除黏连颗粒），但采用软件自动处理往往更为高效。采用软件处理时，阈值的设定会对颗粒的筛选、粒度的大小产生较为关键的影响，必要的时候可以采用自动处理与手动处理相结合的方式。数据分析：给出了筛选数据可采用的统计学方法（方差分析、成对方差分析、双变量分析等方法）、模型拟合方法的参考，重点讲解了不确定度的来源与计算。结合60 nm颗粒测量结果，阐述了典型的不确定度来源。在上述基础上，给出了测量报告的信息及内容。本文作者： 黄鹭 副研究员； 中国计量科学研究院 前沿计量科学中心 Email:huangl@nim.ac.cn常怀秋 高级工程师； 国家纳米科学中心 技术发展部 Email：changhq@nanoctr.cn

根据行业需求，我司参与了“中国合格评定国家认可委员会（CNAS）”与北京粉体技术协会联合组织开展的“纳米颗粒的粒度分析”能力认证项目，我司在全国及国外各大实验室中脱颖而出，在颗粒的粒度分析检测项目中获得中国合格评定国家认可委员会（CNAS）的能力认证。 这次能力认证的成功，证明了我司在纳米颗粒粒度检测方面达到国际先进水平。

透射电子显微镜（TEM）具有原子水平的分辨能力，它不仅可以在观察样品微观形态，还可以对所观察区域的内部结构进行表征，成为纳米技术研究与发展不可或缺的工具。特别是TEM配合图像分析技术对多相体系中纳米颗粒粒度进行分析具有一定的优势。本文将对已实施的GB/T 42208-2022 《纳米技术 多相体系中纳米颗粒粒径测量透射电镜图像法》进行解读。多相体系是指体系内部不均匀的体系，在物理化学中也称为非均相体系、混相体系或者复相体系。而纳米颗粒受尺寸限制往往存在于材料基体中，形成多相体系来增加整个材料特性，这可能关系到后续产品的性能和安全性，因此对多相体系中纳米颗粒的评价尤为重要。透射电镜能作为最直观、准确的设备能够对样品内部进行评价，在多相体系中的纳米颗粒粒径表征中不可或缺。本标准从很大程度上完善和补充国内现有标准的不足，给出较为完整的多相体系中纳米颗粒粒径分析评价方法，不仅对于多相体系中纳米颗粒的粒径这种需要探讨体系内部的颗粒测量给出了方案，而且对于不同TEM的颗粒测量结果一致性评判具有重要的参考价值。本文件适用于固相多相体系中的粒径测量。考虑到多相体系的多样性，胶体和生物组织中的纳米颗粒，只要样品制备满足透射电子显微镜观察的要求，也适用本文件.一、背景纳米材料由于表面效应、量子尺寸效应、体积效应和量子隧道效应等，使材料表现出传统固体不具有的化学、电学、磁学、光学等特异性能。同时，受到尺寸的限制，纳米材料单独使用的场合有限，往往存在于材料基体中，形成多相体系来增加整个材料特性。但是由于纳米颗粒粒径较小、比表面积较大、表面能较大，极易团聚，致使其在多相体系中很难表征和评价。研究多相体系中纳米颗粒的粒度测量，对优化材料结构，改善材料的性能有着极大的促进作用，对推动纳米材料的应用和发展具有重要的意义。多相体系中纳米颗粒不同于单一的纳米颗粒，它对检测方法、样品处理及样品制备都有较高的要求。扫描电子显微镜和原子力显微镜由于成像原理的问题，不利于多相体系中纳米颗粒的测量。因此在本标准发布之前，国内该内容处于空白，本标准聚焦透射电镜的成像原理，对样品制备、图像获取、图像分析、结果表示、测量不确定度等技术内容给出了充分的、系统的说明。二、规范性引用文件和参考资料本标准在制定过程中，在符合GB/T1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》国家标准编写要求的基础上，充分参照了现行相关国家标准中的相关术语及技术内容的表述，包括颗粒系统术语、纳米材料术语、微束分析、粒度分析、纳米技术等各个专业领域；同时，在规范表达上，也充分征求了行业专家、资深从业者、用户的意见和建议，力求做到专业、通俗、易懂。 三、制定过程本标准涉及的领域较为专业，因此集合了国内相关领域的一批权威代表性机构合作完成。牵头单位为国家纳米科学中心，主要参加单位包括国标（北京）检验认证有限公司、北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）、深圳市德方纳米科技股份有限公司、中国计量大学、北京粉体技术协会等。对于标准中的重要技术内容，如实验步骤、不同多相体系样品的制备方法、图像获取方式、图像分析、数据处理等均进行了实验验证，确定了标准中相关技术的操作可行性。四、适用范围本文件适用于固相多相体系中纳米颗粒的粒径测量和粒径分布。胶体和生物组织中的纳米颗粒，只要样品制备满足透射电子显微镜观察的要求，也适用本文件。 五、主要内容本标准描述了利用透射电子显微镜图像处理和分析技术进行纳米颗粒在多相体系中分散的粒径测量方法的全流程，包含了标准所涉及的术语和定义，TEM的成像原理，不同类型样品的制备方法，详尽的实验步骤，结果表示以及测量不确定度的来源，并在附录中针对不同的样品类型给出了实用案例。术语及定义：即包括了纳米颗粒、分散的术语定义，还包括了TEM中明场相、暗场像、扫描透射电子显微图像和高角环形暗场像等几种成像方式的定义。一般原理：利用透射电镜图像评估纳米颗粒在多相体系中的粒径测量，主要基于透射电子显微镜中电子束穿透样品成像的原理，并对图像进行处理，通常需要借助粒径分析软件进行粒径测量，以避免人为因素的干扰。样品制备：纳米颗粒在多相体系中的分散，由于多相体系材料不同，样品制备方法不同，系统的介绍了纳米复合材料的制备、多相固态金属材料的制备以及多相生物材料的制备方法，这包含了超薄切片技术、离子减薄技术、生物染色技术等。实验步骤：包含了装样、仪器准备、图像获取的全过程。需要注意的是根据多相体系材料及其中纳米颗粒的种类和状态的不同，在测试过程中要明确选用明场、暗场、高角环形暗场等合适的成像技术，并保证有足够清晰度和对比度的透射图像，能够准确识别到图像中的纳米颗粒。除此之外，为了使拍摄所得的图像中包含有足够的样品数量进行粒径测量，需要在不同的位置多次拍摄。具体的过程，本标准在附录A中以镍基高温合金多相体系中纳米颗粒为例，给出了详细过程。粒径测量：多相体系中的纳米颗粒的透射电子显微镜图像通常存在背景亮度不均匀、分散相边界与图像背景灰度差小的特点，因此需要图像处理将样品图像从背景中区分出来。总体目标是将数字显微照片从灰度图像转化为由离散颗粒和背景组成的二值化图像。重点采用阈值算法进行单个颗粒的测量。同时，颗粒粒径测量时测量颗粒数量对测量不确定的影响较大，因此需要确认最少测量颗粒数，这也取决于实际的测量需求。在结果表示方面，实验室可以根据实际需求，只评价纳米颗粒粒径的大小，也可以以纳米颗粒的分布范围为评价目标。在标准的附录中给出了两种分布范围方式。不确定度：对多相体系中纳米颗粒的粒径测量的测量不确定度主要来源包含了样品均匀性、样品制备、图像处理和测量所需的颗粒数不足等。在上述基础上，给出了测量报告的信息及内容。本文作者：常怀秋 高级工程师；国家纳米科学中心 技术发展部Email：changhq@nanoctr.c

自然界中很多物质属于颗粒，例如黏土、沙子和灰尘；人类的食物也往往是颗粒，例如谷粒、豆子、盐和蔗糖；很多加工物，例如煤炭、催化剂、水泥、化肥、颜料、药物和炸药也大多属于粉体或颗粒。颗粒学是一门多交叉学科，由多基础科学和大量相关的应用技术组成，涉及化学、物理、数学、生物、医学、材料等若干基础科学，与工艺、工程应用技术密切相关。颗粒（包括固体颗粒、液滴、气泡）与能源、 动力、环境、机械、医药、化工、轻工、冶金、材料、食品、集成电路、气象等行业密切相关，同时也会影响到人们的日常生活。据文献介绍，70% 以上的工业产品都涉及颗粒，近年来经常出现的沙尘暴、冬季大范围的浓雾等都与空气中的颗粒物有关。颗粒粒径和形貌是颗粒的最重要参数。上海理工大学颗粒与两相流测量研究所所长蔡小舒教授及课题组成员长期从事颗粒粒度测量方面的研究和教学工作，先后得到国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家 863计划项目、国家 973计划项目、上海市“科技创新行动计划”纳米科技项目等多个项目的支持，开展光散射理论、基于光散射原理的多种颗粒测量方法、基于超声的多种颗粒测量方法、纳米颗粒测量方法、图像法、颗粒在线测量等方面的研究，在颗粒测量基础理论和测量方法及技术方面取得多项成果。《颗粒粒度测量技术及应用》（第一版）左图：蔡小舒教授；右图：《颗粒粒度测量技术及应用》（第一版）《颗粒粒度测量技术及应用》（第一版）是蔡小舒教授等从 20 世纪 80 年代到 2010 年二十多年在颗粒测量理论、方法、技术和应用研究的总结，反映了我国和国际上当时颗粒测量的技术水平。第一版系统介绍了颗粒的基础知识以及颗粒粒径分布的表征方法，全面系统地讨论了有关光散射颗粒粒径测量方面的基础知识，归纳总结基于散射光能测量和透射光能测量的多种颗粒测量方法、纳米颗粒粒度的测量方法以及蔡小舒教授等开展在线颗粒测量应用研究的具体例子。成为从事颗粒测量技术研究和仪器开发的研究人员和工程技术人员的最主要参考书，也是众多涉及颗粒制备与应用的科技人员的重要参考书。时任中国颗粒学会名誉理事长的郭慕孙院士对该书的出版表示肯定，并为该书作序，推荐给从事颗粒研究、加工、应用的科技人员。随着科技的发展，颗粒测量技术也在不断迎来新的挑战、迈向新的高度。颗粒测量方法、技术和仪器有了很大的发展进步，出现了不少新的技术和仪器，远心镜头、液体变焦镜头、各种新型激光光源和发光二极管（LED）光源等光电子技术和计算机技术等硬件技术的发展，以及金属氧化物半导体器件（CMOS）技术的发展推动了各种数字相机技术的飞速发展。颗粒粒度涉及的范围也越来越广泛：▪ 大气环境污染，雾霾使得 PM2.5 成为家喻户晓的名词，新冠病毒的传播更使气溶胶这样的专业词汇得到普及。▪ 纳米颗粒、生物颗粒、微泡、药物颗粒、能源颗粒等新的颗粒应用以及越来越广泛的在线测试需求促进了颗粒测试技术的快速发展。高浓度纳米颗粒粒度测量探针▪ 大数据分析、人工智能算法等手段被引入到测量数据的处理中。众多领域对颗粒测试的需求、软硬件技术的发展等诸多因素，催生出许多新的颗粒测量方法和技术手段。例如，图像测量方法不再局限于对微米级以上颗粒的成像测量，也应用于纳米颗粒的粒度测试；又如，将图像测量方法与光散射等其他方法融合，形成了多种包括气溶胶等在内的在线颗粒测量新方法。纳米颗粒粒度仪 很显然，颗粒测量技术的飞速发展使得 2010 年出版的《颗粒粒度测量技术及应用》一书已不能满足当前颗粒研究者的需要，内容亟需更新。经典再版 全面更新为此，在化学工业出版社的支持下和国家科学技术学术著作出版基金的再次资助下，第二版图书于2023年1月正式出版了。第二版图书在保持上一版结构框架的基础上，对图书内容进行了重新撰写，主要体现在以下几方面：▪ 对部分章节结构作了调整，如将原第 7 章“纳米颗粒的测量”中，有关动态光散射原理的纳米颗粒测量内容并入第 5 章“动态光散射法纳米颗粒测量技术”，有关超声纳米颗粒测量的内容并入第 6 章“超声法颗粒测量技术”，将第 7 章改写成“图像法颗粒粒度测量技术”。▪ 补充了作者团队自第一版出版后 12 年来在光散射理论及测量、超声理论及测量、图像法测量、纳米颗粒测量、多方法融合测量、在线测量等技术及应用的研究成果。▪ 补充修订了与颗粒测量相关的国际标准和国家标准目录等内容。▪ 本书不仅可作为从事颗粒相关研究和应用的科研与工程技术人员的主要参考书，也可供相关专业研究生学习和参考。本书作者深深感谢郭慕孙先生生前的支持和鼓励，谨以本书第二版出版纪念郭慕孙先生逝世10周年。《颗粒粒度测量技术及应用》（第二版）「聚焦颗粒测量技术」「注重技术发展与应用」蔡小舒 苏明旭 沈建琪 等著责任编辑：李晓红书号:978-7-122-42009-1定价：198.00元▲ 长按识别 即可优惠购买本书图书分为四部分。第一部分介绍了颗粒粒度的基本知识；第二部分系统介绍了光散射理论、超声散射理论和图像处理理论等，以及基于上述理论发展的各种颗粒测量技术，其粒度测量范围覆盖了在科学研究及各领域和行业应用涉及的从纳米到毫米粒度范围；第三部分介绍了颗粒粒度测量仪器和应用，并引入其它颗粒测量技术作为补充；第四部分为作者多年来收集的大量物质的折射率和其它物性参数，以及国际和国内有关颗粒测量的标准等资料。本书适合从事颗粒科学研究与应用的科研人员和工程技术人员参考，也可作为高等学校相关学科教师和研究生的教材或参考书。# 目录预览 #第1章　颗粒基本知识　/ 0011.1　概述　/ 0011.2　颗粒的几何特性　/ 0021.2.1　颗粒的形状　/ 0021.2.2　颗粒的比表面积　/ 0031.2.3　颗粒的密度　/ 0031.3　颗粒粒度及粒度分布　/ 0041.3.1　单个颗粒的粒度　/ 0041.3.2　颗粒群的粒径分布　/ 0061.3.3　颗粒群的平均粒度　/ 0111.4　标准颗粒和颗粒测量标准　/ 0131.4.1　标准颗粒　/ 0131.4.2　颗粒测量标准　/ 0171.5　颗粒测量中的样品分散与制备　/ 0171.5.1　颗粒分散方法　/ 0171.5.2　颗粒样品制备　/ 0191.5.3　常见测量问题讨论　/ 020参考文献　/ 022第2章　光散射理论基础　/ 0232.1　衍射散射基本理论　/ 0232.1.1　惠更斯-菲涅耳原理　/ 0232.1.2　巴比涅原理　/ 0252.1.3　衍射的分类　/ 0262.1.4　夫琅和费单缝衍射　/ 0262.1.5　夫琅和费圆孔衍射　/ 0282.2　光散射基本理论　/ 0302.2.1　光散射概述　/ 0302.2.2　光散射基本知识　/ 0322.2.3　经典Mie光散射理论　/ 0352.2.4　Mie散射的德拜级数展开　/ 0522.3　几何光学对散射的描述　/ 0562.3.1　概述　/ 0562.3.2　几何光学近似方法　/ 0572.4　非平面波的散射理论　/ 0642.4.1　广义Mie理论　/ 0642.4.2　波束因子的区域近似计算　/ 0692.4.3　高斯波束照射　/ 0702.4.4　角谱展开法　/ 071参考文献　/ 076第3章　散射光能颗粒测量技术　/ 0813.1　概述　/ 0813.2　基于衍射理论的激光粒度仪　/ 0843.2.1　衍射散射式激光粒度仪的基本原理　/ 0843.2.2　多元光电探测器各环的光能分布　/ 0863.2.3　衍射散射法的数据处理方法　/ 0893.3　基于Mie散射理论的激光粒度仪　/ 0933.3.1　基于Mie理论激光粒度仪的基本原理　/ 0933.3.2　粒径与光能变化关系的反常现象　/ 0963.4　影响激光粒度仪测量精度的几个因素　/ 0993.4.1　接收透镜焦距的合理选择　/ 0993.4.2　被测试样的浓度　/ 1003.4.3　被测试样轴向位置的影响　/ 1023.4.4　被测试样折射率的影响　/ 1043.4.5　光电探测器对中不良的影响　/ 1043.4.6　非球形颗粒的测量　/ 1063.4.7　仪器的检验　/ 1063.5　激光粒度仪测量下限的延伸　/ 1063.5.1　倒置傅里叶变换光学系统　/ 1083.5.2　双镜头技术　/ 1093.5.3　双光源技术　/ 1103.5.4　偏振光散射强度差（PIDS）技术　/ 1113.5.5　全方位多角度技术　/ 1123.5.6　激光粒度仪的测量上限　/ 1143.5.7　国产激光粒度仪的新发展　/ 1153.6　角散射颗粒测量技术　/ 1203.6.1　角散射式颗粒计数器的工作原理　/ 1213.6.2　角散射式颗粒计数器的散射光能与粒径曲线　/ 1223.6.3　角散射式颗粒计数器F-D曲线的讨论　/ 1243.6.4　角散射式颗粒计数器的测量区及其定义　/ 1283.6.5　角散射式颗粒计数器的计数效率　/ 1323.6.6　角散射式颗粒计数器的主要技术性能指标　/ 1323.7　彩虹测量技术　/ 1353.7.1　彩虹技术的原理　/ 1363.7.2　彩虹法液滴测量　/ 1373.8　干涉粒子成像技术　/ 1413.8.1　干涉粒子成像技术介绍　/ 1413.8.2　干涉粒子成像法颗粒测量　/ 1423.9　数字全息技术及其应用　/ 1443.9.1　数字全息技术介绍　/ 1443.9.2　数字全息技术的应用　/ 146参考文献　/ 151第4章　透射光能颗粒测量技术　/ 1584.1　消光法　/ 1584.1.1　概述　/ 1584.1.2　消光法测量原理　/ 1584.1.3　消光系数　/ 1604.1.4　消光法数据处理方法　/ 1634.1.5　消光法颗粒浓度测量　/ 1704.1.6　消光法粒径测量范围及影响测量精度的因素　/ 1704.1.7　消光法颗粒测量装置和仪器　/ 1724.2　光脉动法颗粒测量技术　/ 1744.2.1　光脉动法的基本原理　/ 1754.2.2　光脉动法测量颗粒粒径分布　/ 1784.2.3　光脉动法测量的影响因素　/ 1834.3　消光起伏频谱法　/ 1854.3.1　数学模型　/ 1854.3.2　测量方法和测量原理　/ 1884.3.3　消光起伏频谱法的发展现状　/ 197参考文献　/ 198第5章　动态光散射法纳米颗粒测量技术　/ 2025.1　概述　/ 2025.2　纳米颗粒动态光散射测量基本原理　/ 2045.2.1　动态光散射基本原理　/ 2045.2.2　动态光散射纳米颗粒粒度测量技术的基本概念和关系式　/ 2075.2.3　动态光散射纳米颗粒测量典型装置　/ 2115.2.4　数据处理方法　/ 2135.3　图像动态光散射测量　/ 2205.3.1　图像动态光散射测量方法（IDLS）　/ 2205.3.2　超快图像动态光散射测量方法（UIDLS）　/ 2225.3.3　偏振图像动态光散射法测量非球形纳米颗粒　/ 2245.4　纳米颗粒跟踪测量法（PTA）　/ 2295.5　高浓度纳米颗粒测量　/ 231参考文献　/ 234第6章　超声法颗粒测量技术　/ 2376.1　声和超声　/ 2376.1.1　声和超声的产生　/ 2376.1.2　超声波特征量　/ 2386.2　超声法颗粒测量基本概念　/ 2426.2.1　声衰减、声速及声阻抗测量　/ 2446.2.2　能量损失机理　/ 2486.3　超声法颗粒测量理论　/ 2506.3.1　ECAH 理论模型　/ 2516.3.2　ECAH理论模型的拓展和简化　/ 2626.3.3　耦合相模型　/ 2776.3.4　蒙特卡罗方法　/ 2836.4　超声法颗粒测量过程和应用　/ 2886.4.1　颗粒粒径及分布测量过程　/ 2886.4.2　在线测量　/ 2986.4.3　基于电声学理论的Zeta电势测量　/ 2996.5　超声法颗粒检测技术注意事项　/ 3006.6　总结　/ 301参考文献　/ 301第7章　图像法颗粒粒度测量技术　/ 3047.1　图像法概述　/ 3047.2　成像系统　/ 3057.2.1　光学镜头　/ 3057.2.2　图像传感器　/ 3087.2.3　照明光源　/ 3107.3　显微镜　/ 3117.4　动态颗粒图像测量　/ 3177.5　颗粒图像处理与分析　/ 3187.5.1　图像类型及转换　/ 3187.5.2　常用的几种图像处理方法　/ 3207.5.3　颗粒图像分析处理流程　/ 3237.5.4　颗粒粒径分析结果表示　/ 3237.6　图像法与光散射结合的颗粒测量技术　/ 3277.6.1　侧向散射成像法颗粒测量　/ 3277.6.2　后向散射成像法颗粒测量　/ 3307.6.3　多波段消光成像法颗粒测量　/ 3317.7　彩色颗粒图像的识别　/3347.7.1　彩色图像的色彩空间及变换　/ 3347.7.2　彩色颗粒图像的分割　/ 3367.8　总结　/ 338参考文献　/ 339第8章　反演算法　/ 3418.1　反演问题的积分方程离散化　/ 3418.2　约束算法　/ 3438.2.1　颗粒粒径求解的一般讨论　/ 3438.2.2　约束算法在光散射颗粒测量中的应用　/ 3458.2.3　约束算法在超声颗粒测量中的应用　/ 3548.3　非约束算法　/ 3628.3.1　非约束算法的一般讨论　/ 3628.3.2　Chahine算法及其改进　/ 3658.3.3　投影算法　/ 3678.3.4　松弛算法　/ 3688.3.5　Chahine算法和松弛算法计算实例　/ 371参考文献　/ 372第9章　电感应法（库尔特法）和沉降法颗粒测量技术　/ 3759.1　电感应法（库尔特法）　/ 3759.1.1　电感应法的基本原理　/ 3769.1.2　仪器的配置与使用　/ 3779.1.3　测量误差　/ 3809.1.4　小结　/ 3839.2　沉降法　/ 3849.2.1　颗粒在液体中沉降的Stokes公式　/ 3849.2.2　颗粒达到最终沉降速度所需的时间　/ 3869.2.3　临界直径及测量上限　/ 3879.2.4　布朗运动及测量下限　/ 3889.2.5　Stokes公式的其它影响因素　/ 3899.2.6　测量方法及仪器类型　/ 3919.2.7　沉降天平　/ 3949.2.8　光透沉降法　/ 396参考文献　/ 399第10章　工业应用及在线测量　/ 40110.1　喷雾液滴在线测量　/ 40110.1.1　激光前向散射法测量　/ 40210.1.2　消光起伏频谱法测量　/ 40410.1.3　图像法测量　/ 40510.1.4　彩虹法测量　/ 40610.1.5　其它散射法测量　/ 40810.2　乳浊液中液体颗粒大小的测量　/ 41010.3　汽轮机湿蒸汽在线测量　/ 41110.4　烟气轮机入口颗粒在线测量　/ 41410.5　烟雾在线测量探针　/ 41510.6　动态图像法测量快速流动颗粒　/ 41710.7　粉体颗粒粒度、浓度和速度在线测量　/ 41910.7.1　电厂气力输送煤粉粒径、浓度和速度在线测量　/ 41910.7.2　水泥在线测量　/ 42110.8　超细颗粒折射率测量　/ 42310.9　超声测量高浓度水煤浆　/ 42410.10　结晶过程颗粒超声在线测量　/ 42510.11　含气泡气液两相流超声测量　/ 42610.12　排放和环境颗粒测量　/ 42810.12.1　PM2.5测量　/ 42810.12.2　图像后向散射法无组织排放烟尘浓度遥测　/ 43010.12.3　图像侧向散射法餐饮油烟排放监测　/ 43210.13　图像动态光散射测量纳米颗粒　/ 43510.13.1　纳米颗粒合成制备过程原位在线测量　/ 43510.13.2　非球形纳米颗粒形貌拟球形度Ω测量　/ 43810.13.3　纳米气泡测量　/ 439参考文献　/ 440附录　/ 443附录1　国内外主要颗粒仪器生产厂商　/ 443附录2　颗粒表征国家标准和国际标准　/ 445附录3　国内外标准颗粒主要生产厂商　/ 453附录4　液体的黏度和折射率　/ 455附录5　固体化合物的折射率　/ 458附录6　分散剂类别　/ 473

2024年7月24日，由国家纳米科学中心牵头，中国计量科学研究院 、北京信立方科技发展股份有限公司等单位参与起草的国家标准GB/T 44223-2024《纳米技术 动态光散射法粒度分析仪技术要求》正式发布，并于2025年2月1日起实施。该标准由TC279（全国纳米技术标准化技术委员会）归口 ，主管部门为中国科学院。随着纳米科技的迅速发展，纳米材料的粒度表征已经成为评估材料特性的关键指标之一。动态光散射法粒度分析仪凭借其卓越的测量能力，成为亚微米及纳米级颗粒粒度分析的常用仪器。然而，现有的标准和技术规范体系尚未覆盖该类仪器的技术要求指标，中国颗粒学会颗粒测试专业委员会、北京粉体技术协会相关专家在组织多次粒度仪量值比对活动的基础上，倡议提出制定针对动态光散射法粒度分析仪设备性能要求和评价的国家标准，以推动颗粒技术的标准化发展。该标准主要介绍了动态光散射法粒度分析仪的主要技术要求，以及仪器准确性、重复性的试验方法。标准主要起草单位包括国家纳米科学中心 、中国计量科学研究院 、北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心） 、珠海真理光学仪器有限公司 、丹东百特仪器有限公司 、华南师范大学 、济南微纳颗粒仪器股份有限公司 、珠海欧美克仪器有限公司 、合肥鸿蒙标准技术研究院有限公司 、广州特种承压设备检测研究院 、上海思百吉仪器系统有限公司 、冷能（广东）科技有限公司 、中国计量大学 、山东理工大学 、北京信立方科技发展股份有限公司 、成都精新粉体测试设备有限公司 、安泰科技股份有限公司 、安东帕（上海）商贸有限公司 、中国合格评定国家认可中心 、北京粉体技术协会 、中国颗粒学会 。为了帮助业内人士深刻理解这一重要标准，以标准规范纳米粒度仪的技术指标，接下来，本网将邀请标准主要起草人——国家纳米科学中心高级工程师朱晓阳对该标准进行深入解读，敬请期待。

在现代工业和科学研究中，颗粒的粒度是影响材料性能的关键因素之一。颗粒标准物质作为确保粒度测量准确性的关键工具，在多个行业中发挥着至关重要的作用。一、制药行业：粒度决定药效在制药行业中，颗粒的粒度对药物的溶解速率、释放特性和生物利用度起着决定性作用。例如，海岸鸿蒙提供的粒度标准物质可以帮助制药企业校准粒度分析仪器，确保药物颗粒大小的一致性，从而提高药物的疗效和安全性。此外，粒度的精确控制还有助于减少副作用，提高药物的稳定性和保质期。二、化工行业：粒度优化性能化工产品的性能很大程度上取决于其颗粒的粒度。例如，催化剂的粒度会影响化学反应的速率和选择性；涂料和塑料的粒度则影响其流动性、干燥时间和最终产品的机械性能。海岸鸿蒙的粒度标准物质用于校准粒度分析仪器，帮助科学家和工程师优化化学反应条件，提高产品性能和生产效率。三、材料科学：粒度塑造特性在材料科学领域，颗粒的粒度决定了材料的机械强度、热导率、电导率等关键性质。海岸鸿蒙的粒度标准物质使研究人员能够精确测量和控制颗粒大小，从而设计和开发具有特定性能的新材料。例如，在金属加工中，通过控制粉末的粒度，可以制造出具有优异机械性能的金属零件。四、环境科学：粒度影响空气质量环境科学中，大气颗粒物的粒度分布对空气质量和人类健康有着重要影响。细颗粒物（PM2.5）等微小颗粒可以深入肺部，对健康造成严重影响。海岸鸿蒙的粒度标准物质用于校准大气颗粒物监测设备，确保空气质量数据的准确性，为制定环境保护政策提供科学依据。五、食品工业：粒度提升食品品质在食品工业，颗粒的粒度影响食品的口感、颜色、保质期和营养成分的释放。例如，面粉的粒度影响面包的质地和口感；巧克力的粒度则关系到口感的细腻程度。海岸鸿蒙的粒度标准物质确保食品加工过程中粒度的一致性，提升食品的品质和消费者的食用体验。六、电子行业：粒度保障显示质量在电子行业，颗粒标准物质用于制造液晶显示器（LCD）的衬垫和光电子器件。精确控制微球的粒度对于保证显示图像的均匀性和精确性至关重要。此外，电子封装材料的粒度也会影响电子器件的散热性能和可靠性。七、纳米技术：粒度激发创新潜力纳米材料的粒度对其光学、磁学和催化性能有着决定性的影响。海岸鸿蒙的粒度标准物质在纳米材料的合成、表征和应用开发中发挥着关键作用。例如，在催化剂设计中，通过精确控制催化剂颗粒的粒度，可以提高其催化活性和选择性。在光学材料中，通过控制颗粒的粒度，可以制造出具有特定光学性质的材料，如光学涂层和光子晶体。海岸鸿蒙颗粒标准物质的研发已经达到国内领先、国际前沿水平，目前共有200余种颗粒标准物质，其中PM2.5、可见异物等百余种标准物质的研制成功填补了国内的空白，被国家市场监督管理总局批准为国家一级、二级标准物质。其颗粒产品包括颗粒标准物质和功能微粒两大类，共有3000多种产品，涵盖颗粒尺寸从30纳米到2000微米，涉及聚苯乙烯、二氧化硅、金属、胶体金和多元琼脂糖、等不同材质以及彩色微粒、荧光微粒、磁性微粒等不同功能的微粒产品。

动态光散射纳米粒度仪是测量纳米材料粒度的主要手段。很多人会认为进口品牌准确性更好。而事实到底是怎样呢？在2017年11月17日广州“第十一届全国颗粒测试学术会议暨2017年全国粉体测试技术应用研讨会”上传来消息，在中国合格评定国家认可委员会和北京粉体技术协会联合举办的纳米颗粒粒度分析能力验证活动中，丹东百特BT-90纳米粒度仪与国内外19个品牌纳米粒度仪同台竞技，所测结果与标准样品的标准值相差极小，评价结果为“满意”。近些年来，中国合格评定国家认可委员会和北京粉体技术协会举办多多次粒度仪器分析能力验证活动，丹东百特都全部参加并一直取得很好的成绩。本次活动是主办方邮寄对比样品到各个比对实验室自主测试，然后由主办方对测试及结果进行统计分析，最终得出各个品牌的测试值与指定值之间的偏差和结论。百特BT-90的测试值为107nm，对比样品的指定值（标称值）为107,9nm，绝对偏差仅为-0.9nm，是所有参赛仪器偏差最小之一。这说明国产纳米粒度仪已经摆脱了以往模仿跟踪阶段，通过自主创新达到了新的高度。BT-90是丹东百特与华南师范大学联合研制的一款高性能的纳米激光粒度仪，它采用动态光散射原理，通过高灵敏度的光子计数器PMT实时接收纳动态光散射信号，通过具高性能的自相关器对信号进行甄别和处理，再通过精确反演计算就得到了纳米颗粒的粒度分布。除此之外，BT-90具有有效的恒温系统和保温措施，温控范围小于0.5℃，为得到准确的测试结果提供了稳定的外部环境。通过纳米粒度测试能力验证活动和百特BT-90准确的测试结果，我们可以看到国产纳米粒度仪的准确性已经达到甚至超越国外同类产品水平。BT-90将为中国纳米材料研究和产业化提供有力的保障。 （本文作者：百特公司研发中心主任 范继来）

1. 什么是光散射现象？光线通过不均一环境时，发生的部分光线改变了传播方向的现象被称作光散射，这部分改变了传播方向的光称作散射光。宏观上，从阳光被大气中空气分子和液滴散射而来的蓝天和红霞到被水分子散射的蔚蓝色海洋，光散射现象本质都是光与物质的相互作用。2. 颗粒与光的相互作用微观上，当一束光照在颗粒上，除部分光发生了散射，还有部分发生了反射、折射和吸收，对于少数特别的物质还可能产生荧光、磷光等。当入射光为具有相干性的单色光时，这些散射光相干后形成了特定的衍射图样，米氏散射理论是对此现象的科学表述。如果颗粒是球形，在入射光垂直的平面上观察到称为艾里斑的衍射图样。颗粒散射激光形成艾里斑3. 激光粒度仪原理-光散射的空间分布探测分析艾里斑与光能分布曲线当我们观察不同尺寸的颗粒形成的艾里斑时，会发现颗粒的尺寸大小与中间的明亮区域大小一般成反相关。现代的激光粒度仪设计中，通过在垂直入射光的平面距中心点不同角度处依次放置光电检测器进行粒子在空间中的光能分布进行探测，将采集到的光能通过相关米氏散射理论反演计算，就可以得出待分析颗粒的尺寸了。这种以空间角度光能分布的测量分析样品颗粒分散粒径的仪器即是静态光散射激光粒度仪，由于测试范围宽、测试简便、数据重现性好等优点，该方法仪器使用最广泛，通常被简称为激光粒度仪。根据激光波长（可见光激光波长在几百纳米）和颗粒尺寸的关系有以下三种情况：a) 当颗粒尺寸远大于激光波长时，艾里斑中心尺寸与颗粒尺寸的关系符合米氏散射理论在此种情况下的近似解，即夫琅和费衍射理论，老式激光粒度仪亦可以通过夫琅和费衍射理论快速准确地计算粒径分布。b) 当颗粒尺寸与激光波长接近时，颗粒的折射、透射和反射光线会较明显地与散射光线叠加，可能表现出艾里斑的反常规变化，此时的散射光能分布符合考虑到这些影响的米氏散射理论规则。通过准确的设定被检测颗粒的折射率和吸收率参数，由米氏散射理论对空间光能分布进行反演计算即可得出准确的粒径分布。c) 当颗粒尺寸远小于激光波长时，颗粒散射光在空间中的分布呈接近均匀的状态（称作瑞利散射），且随粒径变化不明显，使得传统的空间角度分布测量的激光粒度仪不再适用。总的来说，激光粒度仪一般最适于亚微米至毫米级颗粒的分析。静态光散射原理Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度仪的测试范围达0.01-3600μm，根据所搭配附件的不同，既可测量在液体中分散的样品，也可测量须在气体中分散的粉体材料。4. 纳米粒度仪原理-光散射的时域涨落探测（动态光散射）分析 对于小于激光波长的悬浮体系纳米颗粒的测量，一般通过对一定区域中测量纳米颗粒的不定向地布朗运动速率来表征，动态光散射技术被用于此时的布朗运动速率评价，即通过散射光能涨落快慢的测量来计算。颗粒越小，颗粒在介质中的布朗运动速率越快，仪器监测的小区域中颗粒散射光光强的涨落变化也越快。然而，当颗粒大至微米极后，颗粒的布朗运动速率显著降低，同时重力导致的颗粒沉降和容器中介质的紊流导致的颗粒对流运动等均变得无法忽视，限制了该粒径测试方法的上限。基于以上原因，动态光散射的纳米粒度仪适宜测试零点几个纳米至几个微米的颗粒。5.Zeta电位仪原理-电泳中颗粒光散射的相位探测分析纳米颗粒大多有较活泼的电化学特性，纳米颗粒在介质中滑动平面所带的电位被称为Zeta电位。当在样品上加载电场后，带电颗粒被驱动做定向地电泳运动，运动速度与其Zeta电位的高低和正负有关。与测量布朗运动类似，纳米粒度仪可以测量电场中带电颗粒的电泳运动速度表征颗粒的带电特性。通常Zeta电位的绝对值越高，体系内颗粒互相排斥，更倾向与稳定的分散。由于大颗粒带电更多，电泳光散射方法适合测量2nm-100um范围内的颗粒Zeta电位。NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪在一个紧凑型装置仪器中集成了三种技术进行液相环境颗粒表征，包括：利用动态光散射测量纳米粒径，利用电泳光散射测量Zeta电位，利用静态光散射测量分子量。6. 如何根据应用需求选择合适的仪器为了区分两种光散射粒度仪，激光粒度仪有时候又被称作静态光散射粒度仪，而纳米粒度仪有时候也被称作动态光散射粒度仪。需要说明的是，由于这两类粒度仪测量的是颗粒的散射光，而非对颗粒成像。如果多个颗粒互相沾粘在一起通过检测区间时，会被当作一个更大的颗粒看待。因此这两种光散射粒度仪分析结果都反映的是颗粒的分散粒径，即当颗粒不完全分散于水、有机介质或空气中而形成团聚、粘连、絮凝体时，它们测量的结果是不完全分散的聚集颗粒的粒径。综上所述，在选购粒度分析仪时，基于测量的原理宜根据以下要点进行取舍：a) 样品的整体颗粒尺寸。根据具体质量分析需要选择对所测量尺寸变化更灵敏的技术。通常情况下，激光粒度仪适宜亚微米到几个毫米范围内的粒径分析；纳米粒度仪适宜全纳米亚微米尺寸的粒径分析，这两种技术测试能力在亚微米附近有所重叠。颗粒的尺寸动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试胶体金颗粒直径，Z-average 34.15nmb) 样品的颗粒离散程度。一般情况下两种仪器对于单分散和窄分布的颗粒粒径测试都是可以轻易满足的。对于颗粒分布较宽，即离散度高/颗粒中大小尺寸粒子差异较大的样品，可以根据质量评价的需求选择合适的仪器，例如要对纳米钙的分散性能进行评价，关注其微米级团聚颗粒的含量与纳米颗粒的含量比例，有些工艺不良的情况下团聚的颗粒可能达到十微米的量级，激光粒度仪对这部分尺寸和含量的评价真实性更高一些。如果需要对纳米钙的沉淀工艺进行优化，则需要关注的是未团聚前的一般为几十纳米的原生颗粒，可以通过将团聚大颗粒过滤或离心沉淀后，用纳米粒度仪测试，结果可能具有更好的指导性，当然条件允许的情况下也可以选用沉淀浆料直接测量分析。有些时候样品中有少量几微米的大颗粒，如果只是定性判断，纳米粒度仪对这部分颗粒产生的光能更敏感，如果需要定量分析，则激光粒度仪的真实性更高。对于跨越纳米和微米的样品，我们经常需要合适的进行样品前处理，根据质量目标选用最佳质控性能的仪器。颗粒的离散程度静态光散射法Topsizer激光粒度仪测试两个不同配方工艺的疫苗制剂动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试疫苗制剂直径激光粒度仪测试结果和下图和纳米粒度仪的结果是来自同一个样品，从分布图和数据重现程度上看，1um以下，纳米粒度仪分辨能力优于激光粒度仪；1um以上颗粒的量的测试，激光粒度仪测试重现性优于纳米粒度仪；同时对于这样的少量较大颗粒，动态光散射纳米粒度仪在技术上更敏感（测试的光能数据百分比更高）。在此案例的测试仪器选择时，最好根据质控目标来进行，例如需要控制制剂中大颗粒含量批次之间的一致性可以选用激光粒度仪；如果是控制制剂纳米颗粒的尺寸，或要优化工艺避免微米极颗粒的存在，则选用动态光散射纳米粒度仪更适合。c) 测试样品的状态。激光粒度仪适合粉末、乳液、浆料、雾滴、气溶胶等多种颗粒的测试，纳米粒度仪适宜胶体、乳液、蛋白/核酸/聚合物大分子等液相样品的测试。通常激光粒度仪在样品浓度较低的状态下测试，对于颗粒物含量较高的样品及粉末，需要在测试介质中稀释并分散后测试。对于在低浓度下容易团聚或凝集的样品，通常使用内置或外置超声辅助将颗粒分散，分散剂和稳定剂的使用往往能帮助我们更好的分离松散团聚的颗粒并避免颗粒再次团聚。纳米粒度仪允许的样品浓度范围相对比较广，多数样品皆可在原生状态下测试。对于稀释可能产生不稳定的样品，如果测试尺寸在两者都许可的范围内，优先推荐使用纳米粒度仪，通常他的测试许可浓度范围更广得多。如果颗粒测试不稳定，通常需要根据颗粒在介质体系的状况，例如是否微溶，是否亲和，静电力相互作用等，进行测试方法的开发，例如，通过在介质中加入一定的助剂/分散剂/稳定剂或改变介质的类别或采用饱和溶液加样法等，使得颗粒不易发生聚集且保持稳定，大多数情况下也是可以准确评价样品粒径信息的。当然，在对颗粒进行分散的同时，宜根据质量分析的目的进行恰当的分散，过度的分散有时候可能会得到更小的直径或更好重现性的数据，但不一定能很好地指导产品质量。例如对脂质体的样品，超声可能破坏颗粒结构，使得粒径测试结果失去质控意义。d) 制剂稳定性相关的表征。颗粒制剂的稳定性与颗粒的尺寸、表面电位、空间位阻、介质体系等有关。一般来说，颗粒分散粒径越细越不容易沉降，因此颗粒间的相互作用和团聚特性是对制剂稳定性考察的重要一环。当颗粒体系不稳定时，则需要选用颗粒聚集/分散状态粒径测量相适宜的仪器。此外，选用带电位测量的纳米粒度仪可以分析从几个纳米到100um的颗粒的表面Zeta电位，是评估颗粒体系的稳定性及优化制剂配方、pH值等工艺条件的有力工具。颗粒的分散状态e) 颗粒的综合表征。颗粒的理化性质与多种因素有关，任何表征方法都是对颗粒的某一方面的特性进行的测试分析，要准确且更系统地把控颗粒产品的应用质量，可以将多种分析方法的结果进行综合分析，也可以辅助解答某一方法在测试中出现的一些不确定疑问。例如结合图像仪了解激光粒度仪测试时样品分散是否充分，结合粒径、电位、第二维利系数等的分析综合判断蛋白制剂不稳定的可能原因等。

近日，国家计量认证中国科学院评审组发布了《关于开展 2024 年度中国科学院检验检测实验室能力验证/实验室间比对工作的通知》（以下简称通知）通知提到：根据国家市场局《检验检测机构资质认定管理办法》《实验室能力验证实施办法》等相关要求及提升中国科学院检验检测实验室整体技术支撑能力和水平，保障检验检测机构资质认定工作的有效性，国家计量认证中国科学院评审组拟开展2024年度实验室能力验证/实验室间比对工作。北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司将承担本年度“亚微米颗粒粒度测量”比对项目。中国科学院检验检测实验室能力验证/实验室间比对工作是证明技术机构检测能力的一种科学有效的技术手段，是保障检验检测机构资质认定工作有效性、验证和提升所级中心及检验检测机构技术能力水平的重要活动。海岸鸿蒙能够承担此次工作，不仅是对我司在颗粒领域长期深耕的积极肯定，也是对今后研发与创新的激励。海岸鸿蒙将积极发挥自身资源和技术优势，做好组织和实施工作，确保承担项目科学、高效完成，同时以此次承担能力验证项目实施工作为契机，继续夯实技术基础，提升创新能力，为检验检测行业的规范化、标准化和高质量发展提供有力的技术支撑。 海岸鸿蒙标准物质北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司创办于1996年，总部位于北京，2020年在合肥建立鸿蒙标准技术研究院，是一家集国家标准物质研制、生产和销售于一体的高科技企业，是国家及中关村认定的双高新技术企业。公司拥有核心知识产权30余项，参与制定20余项国家标准，先后通过了CNAS标准物质生产者、ISO9001、ISO14001、OHSAS18001认证。公司自主研制生产的产品万余种，产品涵盖颗粒控制、单元素、容量分析、临床分析、保健品成分分析、食品添加剂及限量物质、农药残留、油液污染、环境检测等系列，有800多种产品被国家市场监督管理总局批准为国家标准物质。其中PM2.5、三聚氰胺、可见异物等百余种标准物质的研制，成功填补了国内的空白，微米、纳米系列粒度标准物质达到国际前沿水平。2022年获批设立博士后科研工作站，拥有高精尖的研究队伍，包含CNAS专家库A级专家、BIPM/CCL及APMP/TCL代表、全国标准化技术委员会委员、国家标准物质专家库专家，硕士、中高级技术职称人员占比50%，为高质量发展提供了强有力的组织与人力资源保障。

本文摘要本文将通过对马尔文帕纳科两款纳米颗粒表征设备NTA和DLS在测量颗粒粒径上的相同点和区别点，为您选择符合技术标准的不同技术用于纳米药物质量控制研究中的颗粒表征提供有意义的指导。相关技术标准中的粒度表征技术为规范和指导纳米药物研究与评价，在国家药品监督管理局的部署下，药审中心组织制定了《纳米药物质量控制研究技术指导原则（试行）》等三项关于纳米药物研究、质控、评价的技术指导原则。其中《纳米药物质量控制研究技术指导原则》主要内容是围绕着纳米药物的安全性、有效性以及质量可控性展开的。在这三个方面，质量的可控性显得尤为重要，它一定程度上决定了药物的安全性和有效性。在粒径表征方面，该指导意见关于粒径表征的相关表述如下：“应选择适当的测定方法对纳米药物的粒径及分布进行研究，并进行完整的方法学验证及优化。粒径及分布通常采用动态光散射法（Dynamic light scattering，DLS）进行测定……粒径分布一般采用多分散系数（Polydispersity index，PDI）表示。除此之外，显微成像技术（如透射电镜（Transmission electron microscopy，TEM）、扫描电镜（Scanning electron microscopy，SEM）和原子力显微镜（Atomic force microscopy，AFM）、纳米颗粒跟踪分析系统（Nanoparticle tracking analysis, NTA)、小角X射线散射（Small-angle X-ray scattering，SAXS）和小角中子散射（Small-angle neutron scattering，SANS）等也可提供纳米药物粒径大小的信息。”注：本文介绍的两种纳米颗粒表征技术如何选择合适的颗粒表征技术呢？那么，测量纳米级颗粒粒径该如何选择合适的技术呢？本文将着重给大家讲一下NTA和DLS在测量颗粒粒径上的相同点和区别点，方便大家更好的去选择不同的技术。DLS技术利用分散在溶液中的纳米颗粒的布朗运动测量颗粒粒径，其粒径检测范围在0.3nm-10μm之间。NTA技术利用激光照射溶液中的悬浮纳米颗粒，后者产生的散射光被高灵敏度的相机捕获并成像。由于该技术是单颗粒跟踪技术，所以能提供极高精度的颗粒粒度的数量分布，既适合分析粒度分布较窄，也适合分析粒度分布较宽的样本，其粒径检测范围在10-1000nm之间。我们以100nm和200nm的聚苯乙烯颗粒（PS）标准品为考察对象。研究NTA 和 DLS两种技术分别在粒径窄分布和宽分布的样品上的测量差异。图1 NTA和DLS测量窄分布样品合并图（上）和宽分布样品合并图（下）从图上可以看出，DLS和NTA都能很好的表征粒径窄分布的样品，且其平均值及主峰值都十分接近，但是NTA得到的粒径分布峰更窄，这也和其采用的单颗粒跟踪技术相符合。右图明显可以看到DLS对体系中的大颗粒更敏感，而NTA对体系中大、小颗粒的敏感程度较为接近。总体来说，NTA的粒径分辨率能达到1:1.3，而DLS的粒径分辨率最低只能到1:3。MADLS (多角度动态光散射)技术是马尔文帕纳科专为Zetasizer Ultra系列产品开发的新技术。MADLS可从多个光散射角度对样品进行自动全面分析，提供更高的分辨率，为样品提供更完整的视角。下图以脂质体为例，分别用NTA和MADLS技术测量样品粒度，可以看到二者测得的粒径均值及主峰值都十分接近，MADLS得到的粒径分布峰也和NTA同样窄。图2 脂质体样品的粒度分布，上图为马尔文帕纳科NanoSight的测量结果,下图为马尔文帕纳科Zetasizer 的测量结果。MADLS和NTA两种技术互补：MADLS可在较宽范围内快速获得包括粒径、颗粒浓度等信息，几乎不需要样品的前处理；NTA则可用于获得粒径分布更多的细节，用于颗粒浓度分析时，测量下限也更低。在两种技术重叠的测量范围内，获得的结果也高度一致。马尔文帕纳科MADLS和NTA技术今年又再添新品，Zetasizer 智能样品助手，可实现无人值守过夜测量，解放研究人员的双手；NanoSight Pro新一代纳米颗粒跟踪分析仪，通过神经网络人工智能算法加持，实现对脂质体（LNP）、外泌体和细胞外囊泡（EV）等样品的高分辨率的粒径和浓度检测。感兴趣的老师可观看新品发布回放，了解更多内容。 关注马尔文帕纳科微信公众号观看回放视频

Hot政策解读纳米药物质量控制研究技术指导原则#本文由马尔文帕纳科应用专家张鹏博士供稿#2022 为规范和指导纳米药物研究与评价，在国家药品监督管理局的部署下，药审中心组织制定了《纳米药物质量控制研究技术指导原则（试行）》、《纳米药物非临床药代动力学研究技术指导原则（试行）》《纳米药物非临床安全性评价研究技术指导原则（试行）》三项关于纳米药物研究、质控、评价的技术指导原则。并由经国家药品监督管理局审查同意，8月27日予以发布通告，三项技术指导原则自发布之日起开始施行。其中《纳米药物质量控制研究技术指导原则》主要内容是围绕着纳米药物的安全性、有效性以及质量可控性展开的。在这三个方面，质量的可控性显得尤为重要，它一定程度上决定了药物的安全性和有效性。在粒径表征方面，该指导意见原文如下：原文关于粒径表征的相关表述“应选择适当的测定方法对纳米药物的粒径及分布进行研究，并进行完整的方法学验证及优化。粒径及分布通常采用动态光散射法（Dynamic light scattering，DLS）进行测定，需要使用经过认证的标准物质（Certified reference material，CRM）进行校验，测定结果为流体动力学粒径（Rh），粒径分布一般采用多分散系数（Polydispersity index，PDI）表示。除此之外，显微成像技术（如透射电镜（Transmission electron microscopy，TEM）、扫描电镜（Scanning electron microscopy，SEM）和原子力显微镜（Atomic force microscopy，AFM）、纳米颗粒跟踪分析系统(Nanoparticle tracking analysis, NTA)、小角X射线散射（Small-angle X-ray scattering，SAXS）和小角中子散射（Small-angle neutron scattering，SANS）等也可提供纳米药物粒径大小的信息。对于非单分散的样品，可考虑将粒径测定技术与其它分散/分离技术联用”上一期我们已经和大家介绍了基于DLS技术的粒径测量，这一期我们准备和大家讲一讲纳米颗粒跟踪分析技术（NTA）测量颗粒粒径。纳米颗粒跟踪分析技术原理是如何进行颗粒粒径测量的呢？激光照射溶液中的悬浮纳米颗粒，后者产生的散射光被高灵敏度的相机捕获并成像。为了得到观测区域每个颗粒的粒径大小，相机通过拍照的方式记录下每个颗粒的运动轨迹，并分析得到每个颗粒的运动速率，最终这些单个颗粒的运动速率通过斯托克斯-爱因斯坦方程转化为粒径值，整个样本的粒径分布就是由这些颗粒的粒径汇集而成（图1）。图1. 利用纳米颗粒跟踪分析技术（NTA）对纳米颗粒进行粒径分析（红色线条表示颗粒的布朗运动轨迹）由于该技术是单颗粒跟踪技术，所以能提供极高精度的颗粒粒度的数量分布，既适合分析粒度分布较窄，也适合分析粒度分布较宽的样本，其粒径检测范围大致在10-2000nm之间。此外，如果样品本身具有荧光，或者能够标记上荧光素，可以单独采集其荧光信号，进而对荧光颗粒进行粒度分析，不受溶液复杂体系的影响。NTA 和 DLS 对比实验测量纳米级颗粒粒径该如何选择？接下来通过粒径宽窄分布不同的样品的测量实例，着重给大家讲一下NTA和DLS在测量颗粒粒径上的相同点和区别点，方便大家更好的去选择不同的技术。 NTA & DLS 粒径窄分布样品NTA 和 DLS两种技术在粒径窄分布样品上的差异，我们以200nm的聚苯乙烯颗粒（PS）为考察对象。DLS:Z average: 217.7 nm PDI: 0.04827NTA: Mean: 199.7nm Mode: 196.2nm图2 DLS、NTA表征200 nm聚苯乙烯颗粒（PS）的粒径分布我们再将两种技术表征的结果合并到一块，看看有没有差异。图3 NTA和DLS测量窄分布样品合并图从图3中我们能够看到，NTA和DLS技术都能很好的表征粒径窄分布的样品，但是NTA得到的粒径分布图比DLS的更窄。通过图2、3我们得出如下结论：DLS和NTA都能很好的表征粒径窄分布的样品，且其平均值及主峰值都十分接近，但是NTA得到的粒径分布峰更窄，这也和其采用的单颗粒跟踪技术相符合。 NTA & DLS 粒径宽分布样品再来看看宽分布的样品。我们将100 nm和200 nm的PS标准品混合后，获得粒径宽分布样品，将其做为考察对象。分别利用NTA和DLS对他们进行粒径表征：DLS: Z average: 206.7 nm PDI: 0.002214NTA: Mean: 171.4 nm Mode: 194.8 nm图4 DLS、NTA表征100、200 nm聚苯乙烯颗粒（PS）混合体的粒径分布从图4我们可以看出来，DLS仍旧显示出一个单峰，其Z均值为206.7 nm；NTA成功将100 nm和200 nm的PS颗粒区分开来，在粒径分布图上呈现出两个明显的单峰（109 nm、195 nm），这说明NTA的粒径分辨率是要高于DLS的。 实际案例 NTA适用：细胞外囊泡（EV）

全国纳米技术标准化技术委员会纳标委字〔2022〕15 号关于联合开展 KLCS-2201“动态光散射法颗粒粒度检测”比对实验的通知各有关单位：经国家标准化管理委员会批准，国家标准制定项目《纳米技术 动态光散射法粒度分析仪技术要求》于 2021 年正式立项，项目批准号 20212956-T-491。为了对标准制定过程中的相关技术参数进行验证，全国纳米技术标准化技术委员会秘书处与中国颗粒学会颗粒测试专业委员会、北京粉体技术协会联合组织开展 “动态光散射法颗粒粒度检测”比对实验，计划编号为“KLCS-2201”，现将具体要求通知如下：一、检测项目本次比对要求使用动态光散射法粒度分析仪测定颗粒的粒度。二、参加单位以能提供颗粒的粒度分析检测项目的单位为主，欢迎各实验室积极参加。三、组织实施本次比对由全国纳米技术标准化技术委员会、中国颗粒学会颗粒测试专委会和北京粉体技术协会联合组织，国家标准项目起草组负责比对实验的具体运作，包括编制作业指导书，制备、分发样品，回收和分析结果，起草结果报告等。四、时间安排2022 年 4 月正式启动；2022 年 5 月分发样品及作业指导书；2022 年 6 月结果回收分析；2022 年 8 月前完成实验结果报告。各参加单位应正确认识比对的目的和意义，客观真实反映检验能力和水平，确保计划取得实效。五、联系信息秘书处联系人：高洁，010-82545672，通信地址：北京市海淀区中关村北一条 11 号国家纳米科学中心；项目组联系人：朱晓阳，电话：13601393948，通信地址：北京市海淀区中关村北一条 11 号国家纳米科学中心；刘俊杰，电话：13661221655，通信地址：北京市朝阳区北三环东路 18 号中国计量科学研究院；高原，电话：13910812410，通信地址：海淀区西三环北路 27 号北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）。全国纳米技术标准化技术委员会中国颗粒学会颗粒测试专业委员会北京粉体技术协会二Ｏ二二年四月十八日

VASCO颗粒粒度分析仪是基于增强型动态光散射（DLS）技术的纳米级悬浮和胶体特性的独特仪器。得益于与法国Institute of Petroleum（IFP）合作开发的技术， VASCOTM是浓缩和不透明悬浮液样品最有效的解决方案。主要特征• 基于增强型动态光散射原理（DLS）• 带有DTC系统的嵌入式样品池• 粒度范围（直径）：0.5nm-10μm • 样品浓度：0.1ppm-40％w / wt • 专有产品软件NanoQ，专用于颗粒粒度• 在线样品池选项 • 改善荧光样品的测量技术与创新VASCO：独特的颗粒粒度分析仪• 由二氧化硅棱镜制成的嵌入式样品池 • 双厚度控制器（DTC）系统，可实现精确的样品厚度控制 • 测量原油等深色/浓缩样品，不需要稀释。创新的样品池设计：简单、自动、无耗材简单：DTC样品池的设计简化了样品制备，并防止任何过度稀释带来的危害。它与有机溶剂相容，可以测试微量样品。并可以在线测量，实现动力学研究（选项）。自动： DTC的简单调整足以将样品层从2mm减小到200μm（超薄层样品的体积）。这种用于降低测量体积的双厚度控制器可以防止由于多次扫描和局部热量导致的问题，并确保可靠地测量黑色介质或高浓度样品。与常规样品池相比，样品无需稀释！VASCO提供极宽的样品浓度测试范围，从非常稀的样品或差的对比度到高浓度和不透明的样品。Cordouan技术独特的专利设计，使得范围测量的实际浓度范围达到40％。这使其能够广泛应用于样品不能稀释而需要测试的行业。主要优势• 可测量黑色样品和原浓悬浮液，在不透明介质中具有更高的检测效率 • 直接测量无法进行后处理的样品• 耐溶剂嵌入式样品池：无消耗品 • 用于多模态样品分析的专有算法 • 即测样品 • 与传统DLS相比，样品检测浓度高于传统DLS 20多倍。应用领域：农业化学药品：牛奶、巧克力、咖啡、啤酒、乳胶等药品：悬浮液、粉末、糖浆剂、血管注射剂、微胶囊等化学品：聚合物、分散剂、杀虫剂等环境：自来水、污水、絮凝物和膜过滤等化妆品：香水、膏霜、乳剂等石油化学品：燃料、原油、沥青添加剂等创新点：VASCO 颗粒粒度分析仪是基于增强型动态光散射（DLS）技术的纳米级悬浮和胶体特性的独特表征仪器。得益于与法国Instute ofPetroleum（IFP）合作开发的专利技术，VASCO 是浓缩和不透明悬浮液样品的最有效解决方案。 创新的样品池设计：简单、自动、无耗材 由二氧化硅棱镜制成的嵌入式样品池 专利双厚度控制器（DTC）系统，可实现精确的样品厚度控制 测量原油等深色/浓缩样品，不需要稀释 产品优势 可测量黑色样品和原浓悬浮液，在不透明介质中具有更高的检测效率 直接测量无法进行后处理的样品 耐溶剂嵌入式样品池：无消耗品 用于多模态样品分析的专有算法 即测样品 与传统DLS相比，样品检测浓度高于传统DLS 20多倍 Vasco纳米粒度分析仪

作为全球先进的科学仪器供应商之一，德国LUM自创立之初就秉着持续开拓创新精神，用科学技术为社会做贡献，公司依托创始人Lerche教授在流体力学、流变学及胶体领域的知识与经验，研发了STEP-Technology® 工艺，为不同产品的分析表征提供了技术平台，致力于为化工，材料，食品，制药等不同领域提供分散体稳定性分析及颗粒表征等应用分析。公司产品不断升级迭代，为用户和市场提供与时俱进的产品。2023年8月18日，LUM与上海奥法美嘉共同举办了一场纳米制剂颗粒控制与稳定性解决方案的研讨会。通过此次平台活动，德国LUM公司的颗粒计数仪LUMiSpoc® 首次在中国亮相，会上，LUM的创始人Dr.Lerche和LUM中国区总经理邓世宁博士为仪器揭幕。紧接着，Dr.Lerche对LUMiSpoc® 颗粒计数和粒度表征原理以及其在制药行业的应用进行经验分享.“LUMiSpoc® -前向和侧向单颗粒散射分析仪”荣获柏林勃兰登堡创新奖提名。LUMiSpoc® 是一款高端的单颗粒分析系统，类似于流式细胞仪，它以绝佳的分辨率和动态范围测量悬浊液和乳浊液中纳米和微米颗粒的粒度分布和颗粒浓度。此项目由柏林LUM有限公司与Physikalisch Technisch Bundesanstalt（PTB）联合开发。此款仪器基于单颗粒光散射技术SPLS Technology® (Single-Particle-Light-Scattering), 通过集成微光学的创新激光模块可产生微小的非球形焦点,颗粒通过微流体分离，并一个个地通过检测点，不同方向的散射光通过光学元件聚焦在高传感器上。通过专门开发的云服务以及基于网页版的SEPView® 软件，实时检测测量数据，分析存储的数据。第一批设备已经交付给欧盟的一家全球知名的制药公司，用于新冠疫苗的研发；以及两家著名的国家学术机构。

近日，西安交通大学材料学院单智伟教授团队与材料创新设计中心团队合作，研究发现数十、甚至百纳米级别的金刚石颗粒可以在远低于钢铁熔点的温度下，以颗粒而非单个原子的形式，自驱动地进入钢铁晶体内部并且持续向内“行走”，最大行程可达数毫米且主体部分始终保持金刚石晶体结构。关于这一发现及其背后的物理机制的文章，以《纳米金刚石颗粒在铁晶体内部中的运动》（“Inward motion of diamond nanoparticles inside an iron crystal”）为题发表在《自然通讯》杂志上。西安交通大学为该工作的第一作者单位和唯一通讯单位，西安交通大学王悦存副教授、王旭东博士、丁俊教授为共同第一作者；西安交通大学单智伟教授和马恩教授为本文通讯作者；为该研究作出重要贡献的还有美国麻省理工学院李巨教授、西安交通大学张伟教授、沈阳理工大学段占强教授、贾春德教授和西安交通大学的梁倍铭硕士、黄龙超博士，范传伟工程师及博士研究生徐伟、刘章、郑芮，硕士研究生左玲玲等。该研究得到了国家自然科学基金委、西安交大青年拔尖人才计划、西安交通大学王宽诚青年学者等项目的支持。钢铁渗碳的历史可以追溯到两千年多年前，其主要过程是：外界碳源（固/液/气）在高温下分解为活性碳原子并逐渐渗入进钢铁，从而使低碳钢工件拥有高碳表面，再经淬火、回火处理，获得高硬度、高耐磨的表面。传统认知中，渗碳所用的碳源必须要先分解成活性碳原子，然后才能在浓度梯度驱动下，以单个原子的形式扩散进入铁晶格并间隙固溶其中，过饱和后以碳化物或石墨的形式析出。然而，进入的碳无法以最理想的强化相——金刚石出现。由此引发了一个科学上的创新思考：金刚石小颗粒有没有可能整体进入钢铁晶体中，并且保留金刚石结构。为验证这一大胆设想，研究团队以金刚石纳米颗粒和高纯铁及低碳钢为对象（图1a, b），利用原位透射电子显微镜对加热过程中金刚石纳米颗粒的运动过程进行实时观察：当表面附着有金刚石颗粒的钢铁被加热到一定温度后，其表面氧化膜首先发生分解，暴露出新鲜的铁原子。然后这些铁原子迅速向上扩散覆盖金刚石颗粒的表面，金刚石颗粒在毛细应力驱动下被快速“吞没”进钢铁基底中。冷却至室温后观察发现：金刚石颗粒不仅能够大量进入到钢铁内部（图1c），并且沉入深度可达到纳米金刚石颗粒自身尺寸的数千倍以上（毫米级）。图1d示意了整个进入过程。结合第一性原理计算、蒙特卡洛模拟及多维度表征，进一步揭示了纳米金刚石颗粒在钢铁晶体内部运动的微观机制：在铁的催化作用下，金刚石颗粒表面发生石墨化并部分溶解，在钢铁基底中及纳米金刚石颗粒周围分别形成长程和局部的碳浓度暨化学势梯度。在与此伴生的铁化学势梯度驱动下，金刚石周围的铁沿着金刚石和铁基底的界面不断上涌并形成一个向下局部应力，“推动”着金刚石向下前进。铁原子在金刚石颗粒表面的石墨层内的界面扩散，恰好为其远程迁移提供了快速通道（铁原子沿此通道向上迁移的速率得以高于铁晶格中碳原子向下运动的速率）。图1 （a）研究中所用的纳米金刚石粉的透射电镜表征；（b）纳米金刚石颗粒进入纯铁基底中的原位扫描观察；（c）纳米金刚石颗粒在铁内部的透射表征；（d）纳米金刚石自驱动进入钢铁基底的全过程及原理示意。由于纳米金刚石具有超高强度、热导率、化学稳定性与低热膨胀系数、低摩擦系数、超高等特点，是一种理想的金属强化粒子。基于上述发现，将纳米金刚石渗入进钢铁材料中，形成钢铁和金刚石的梯度复合材料，有可能大幅改善钢铁的表面性能，如硬度、导热性和耐磨性等。中国是最大的人造金刚石制造国，生产了世界上90%以上的人造金刚石，其中作为副产品的纳米金刚石粉的价格仅为~2000元/公斤。初步估算显示1公斤纳米金刚石粉能处理10吨的钢材（形成mm级的硬化层）。中国的钢铁年产量超过10亿吨，占世界总产量的一半以上，同时，中国也是钢铁的最大使用国，应用需求非常旺盛。该研究为钢铁材料的表面强化提供了新的思路和方法。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48692-5#citeas

p style=" text-indent: 2em " 编者按：纳米粉体堪称纳米科学技术的奠基石，是介于原子、分子等微观物质与宏观物体之间的一种固体颗粒，又称超微粒子。作为一种亚稳态中间物质，纳米粉体的粒度指标对其性能影响巨大，表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应等无不受粒度的影响。从粒度划分的角度，纳米粉体一般在1-100nm之间。测量其粒径的方法也多种多样，透射电镜观察法、Ｘ射线衍射法、BET比表面测试法，动态光散射法等都很是常见。那么哪种方法才是测量纳米粉体粒度的最优选择呢？国家特种矿物材料材料工工程技术研究中心的秦海青老师等专家对此进行了探讨。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 专家观点： /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在观测纳米粉体粒度的几种方法中，透射电镜透射电镜观察法的缺点主要是由于观察用的粉末极少 ，使得测量结果缺乏统计性，不能全面的表征样品的粒度及分布；而沉降法由于目前技术上的原因而无法准确测量到纳米尺度。因此这里仅通过纳米硅粉的粒度表征，对Ｘ射线衍射法、BET比表面测试法，动态光散射法三种方法进行探讨。 /p p style=" text-indent: 2em " 动态光散射法是一种激光粒度仪法，是利用光子相关谱法以及ＰＣＳ的基本原理，由激光器发出的激光经透镜聚焦后照射到颗粒样品上，在某一固定的散射角下，颗粒的散射光经透镜聚焦后进入光探测器（一般用光电倍增管）。光探测器输出的光子信号经放大和甄别后成为等幅的串行脉冲，再经随后的数字相关器做相关运算，求出光强的自相关函数。根据自相关函数中所包含的颗粒粒度信息，微机即可算出粒度分布。用这种方法测得的粒度值比较接近实际值。 /p p style=" text-indent: 2em " ＢＥＴ法是通过测定单位质量粉体的表面积并根据相应公式计算出纳米粉体颗粒的平均粒径，用这种方法测量的粒度值与激光粒度仪法所测得的粒度相比略小，这是由于ＢＥＴ法是根据吸附的气体量来表征比表面积的，测量结果与颗粒的的表面状态有关，颗粒的表面缺陷越多吸附的气体越多，从而测量值要小于实际值，由于纳米颗粒表面都不太完整，所以测量值都偏小一些。 /p p style=" text-indent: 2em " Ｘ射线衍射法测量纳米硅粉颗粒尺寸主要是根据谢乐公式。用 Ｘ 射线衍射法测量的晶粒尺寸得到的结果是粉体样品中颗粒尺寸最小且不可分的粒子，其平均尺寸的大小即为晶粒度 （以化学键结合的最小粒子），当颗粒为单晶时，测量结果就是颗粒粒度，当颗粒为多晶时，测量结果是组成颗粒的单个晶粒的平均粒度，此时，测量值小于实际值。 /p p style=" text-indent: 2em " 综上所述，ＢＥＴ法与Ｘ射线衍射法测试的粒径比激光粒度仪法测试的粒径要偏小。不过每种测试方法都有优缺点，针对不同类型的纳米粉体的种类，要选择与之适合的测试方法，使测试结果更加接近粉体的实际粒度值。 /p

炎炎夏日，酷暑难当，出门在外， 最需要注意的就是防晒。其中最常用的就是方式就是涂防晒霜。防晒霜为什么能防晒？里面有哪些高科技？请跟随我们一起了解下。日光中含有紫外线，按照波长的不同，紫外线分为四类：01 UVA：波长320～400nm，这是紫外线中波长最长的一种紫外线，具有非常强的穿透力，可以穿透真皮层，能够深入皮肤，加速黑色素的合成，使皮肤变黑，并且会使皮肤中的胶原蛋白受损从而加速皮肤的老化，所以UVA会造成皮肤老化和变黑，这种作用虽然进展缓慢却是不可逆转的，而且这种紫外线无法被臭氧层吸收。02 UVB：波长275～320nm，大部分可以被臭氧层吸收，也可被玻璃、遮阳伞、衣服等阻隔。虽然如此，剩余的紫外线可到达真皮层，导致皮肤日光灼伤，红斑、晒黑等现象，UVB对皮肤作用迅速，是皮肤晒伤的根源。03 UVC：波长200～275nm，只到皮肤的角质层，且绝大部分被大气阻留，所以不会对人体皮肤产生很大的危害。04 UVD：波长100~200nm。又称真空紫外，无法穿过臭氧层。所以，防晒产品的目的是减少UVA和UVB照射到皮肤，按照作用原理的不同，分为物理性防晒剂和化学性防晒剂。物理性防晒主要使用纳米级TiO2。纳米级TiO2的抗紫外线能力及其机理与其粒径有关：当粒径较大时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主，且对UVA和UVB紫外线均有效，但防晒能力较弱。随着粒径的减小，对UVB紫外线的吸收性明显增强，对UVA的阻隔以散射为主。最近随着对环境的更加关注，防晒产品中的纳米颗粒对环境的影响引起了人们的重视，TiO2颗粒集中在水环境中，对鱼类和其他生物有害。因此，了解防晒产品中TiO2的粒径和数量，对评估其防紫外线性能和对环境的潜在危害，都非常有意义。长期以来，纳米粒子的粒度表征方法主要有场流分级法（FFF），动态光散射法，和显微镜等。最近，单颗粒-电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS）作为一种能同时测量和表征纳米粒子的方法越来越受到重视，其优势在于更快的分析速度和更详尽的分析结果。本次实验中，我们使用SP-ICP-MS技术，分析不同防晒产品中的纳米级TiO2的颗粒浓度和粒径分布。样品及前处理防晒霜样品购自本地一家商店。对于每个防晒霜样品，称取15mL加入到50mL的容器中，混合3分钟形成均匀的样品。称取均匀的样品0.2克，加入1%的Triton-X溶液200mL，超声至无明显聚状物（5-10分钟）。超声处理后，用去离子水稀释至100,000–200,000颗粒/毫升。仪器条件所有的分析都在PerkinElmer NexION 350D ICP-MS上使用Syngistix Nano应用软件模块进行，下标分别为仪器设置和方法参数。实验结果在不含TiO2颗粒防晒乳液中添加了浓度为6.65μg/L的40nm TiO2颗粒，产生的信号下图所示。由于每个峰代表一个粒子，显而易见的TiO2粒子可以很容易地在防晒霜基质中检出。软件可以将这些脉冲信号换算成颗粒的粒径，下图是这个样品中TiO2粒径分布信息。下图为标签TiO2含量浓度为5.1%的样品，稀释20000倍后测试的粒径分布结果。下表分别为实验中5个防晒霜样品的标签信息和SP-ICP-MS测试的TiO2纳米颗粒粒径和数量信息。其中3号样品没有检出TiO2纳米颗粒，同其标签信息一致。结论利用NexION系列ICP-MS和Syngistix Nano应用软件模块，使用本实验的测试方法，可以简便快速测定防晒产品中的TiO2纳米颗粒含量和粒径分布。了解更多应用资料和产品信息，扫描下方二维码，下载珀金埃尔默单颗粒-电感耦合等离子体质谱法测定防晒霜中二氧化钛纳米粒子相关资料。

随着纳米科技的迅猛发展，超微及纳米颗粒在材料科学、生物医学、环境科学等领域展现出巨大的应用潜力。然而，要充分发挥超微及纳米颗粒的潜能，离不开对其精准、高效的分析表征技术的支持。这些技术能够帮助科研人员深入理解纳米颗粒的结构、形貌、成分及性能，为纳米材料的设计、合成及优化提供坚实的科学依据。为促进超微及纳米颗粒领域的研究与应用交流，推动纳米科技的创新与发展，仪器信息网联合中国颗粒学会将于2024年7月23-24日举办第五届“颗粒研究应用与检测分析”网络会议，特设“超微及纳米颗粒分析表征”专场。点击图片直达报名页面 会议特邀上海理工大学蔡小舒教授，国家纳米科学中心高级工程师郭玉婷、刘忍肖，以及HORIBA、丹东百特、安捷伦资深工程师，分享颗粒粒度、形貌、浓度、成分、Zeta电位等多元化表征技术及相关国家标准。上海理工大学教授 蔡小舒《纳米颗粒和微纳气泡的粒度、形貌和浓度测量新方法》（点击报名）蔡小舒教授研究领域涉及到颗粒测量、两相流在线测量、燃烧检测诊断、排放和环境监测、生命科学等测量方法、技术和应用的研究。先后负责了两机重大专项项目、973、863、国家自然科学基金重点项目、仪器重大专项项目和面上项目、科技部等纵向项目，欧共体项目、通用电气全球研发中心、日立估算研究中心、美国电力研究院和德国、捷克、波兰等大学的国际合作项目以及企业委托项目。发表论文200多篇，获发明专利20多项。 曾任中国颗粒学会、中国计量测试学会、中国工程热物理学会、中国动力工程学会、上海颗粒学会等副理事长、常务理事、理事、理事长等，担任4个SCI刊物副主编、编委和多个国内学术刊物编委，多个国内外学术会议的名誉主席，主席等。纳米颗粒的粒度和形貌是表征纳米颗粒的最重要参数，也是纳米颗粒应用的最主要参数。对于不同的应用，对纳米颗粒的粒度和形貌有不同的要求。而对于微纳气泡，其粒度和数量浓度以及随时间变化等参数是最重要参数。在纳米颗粒的制备中，一些纳米颗粒的浓度非常高，对其进行稀释可能会影响体系的平衡，破坏了纳米颗粒的结构。为满足对纳米颗粒粒度和形貌表征，微纳气气泡的粒度和数量浓度测量的需要，以及直接测量高浓度纳米颗粒的要求，蔡小舒团队发展了图像动态光散射纳米颗粒粒度快速测量方法，偏振图像动态光散射纳米颗粒形貌及形貌分布测量方法，后向动态光散射高浓度纳米颗粒粒度测量方法和多波长消光法微纳米气泡粒度和数量浓度测量方法等。根据这些方法研制的仪器都采用笔记本电脑供电，可以方便携带到任何需要测量的场合进行测量。本报告将介绍这些测量新方法的原理，以及应用实例。HORIBA（中国）应用工程师 李倩《颗粒表征关键技术新进展》（点击报名）李倩现任HORIBA粒度产品应用工程师。主要负责粒度仪的方法开发以及技术支持，熟练掌握仪器特性及使用维护，为不同应用领域的粒径测试用户开发和优化粒径测试方法、提供解决方案，在半导体、能源、材料、环境、生命科学等多个领域积累了丰富的经验。颗粒表征对产品的研究开发和质量控制发挥着越来越重要的作用，如何根据需求和应用场景选择最合适的测量工具显得尤为重要。为了更好地帮助客户用颗粒表征结果指导自己的研究或生产，本次报告为大家介绍 HORIBA 颗粒表征技术以及相关产品的最新进展。丹东百特仪器有限公司产品总监 宁辉《动态光散射测试功能的延伸》（点击报名）宁辉博士为全国纳米技术标准化技术委员会委员，现任丹东百特仪器有限公司产品总监，具有十几年产品研发和产品应用的研究经历，是一位具有丰富实践经验的颗粒表征技术专家。对于纳米材料的相关应用具有较为深刻的理解。动态光散射技术是一种基于检测颗粒的布朗运动来获取样品的粒径信息的颗粒表征手段。基于传统的动态光散射技术，结合更多的光学和分离手段，可以拓展动态光散射的应用领域和检测能力。在这个报告中，宁辉将介绍动态光散射流动模式，进行高分辨率的粒径测试；窄带滤光片的应用及其对于荧光样品的测试，及其VV和VH模式对于各向异性样品的测试。国家纳米科学中心高级工程师 郭玉婷《单颗粒电感耦合等离子体质谱法检测纳米颗粒国家标准制定及应用研究》（点击报名）郭玉婷为中国科学院纳米标准与检测重点实验室高级工程师，全国标准化教育标准化工作组 (SAC/SWG27)委员，国际标准化组织纳米技术委员会（ISO/TC229）WG2和WG3工作组专家，从事纳米技术标准化及电感耦合等离子体质谱检测研究工作，主持制定六项国家标准，参编《纳米技术标准》书籍，发表多篇科技论文，参与两项国家重点研发计划和一项中科院战略性先导科技专项项目。随着纳米材料和纳米技术产品的广泛使用，纳米颗粒的检测成为纳米技术应用和潜在风险评估的重要环节。单颗粒电感耦合等离子体质谱法使用高时间分辨模式检测、分析速度快、所需样品少、颗粒浓度检出限低，可同时测量稀溶液中纳米颗粒的成分、粒径、粒径分布、数量浓度及溶解离子浓度等。郭玉婷所在实验室牵头制定了单颗粒ICP-MS检测水相中无机纳米颗粒的国家标准，开展了纳米产品和生物组织等复杂基质中纳米颗粒的检测研究。本报告将介绍国家标准内容，交流相关研究进展，以推广该方法在更多领域的应用。安捷伦科技（中国）有限公司工程师 董硕飞《应用单颗粒(sp)ICP-MS法对环境样品中的颗粒物进行定量检测》（点击报名）董硕飞为安捷伦资深原子光谱应用开发工程师，于2012年获得英国帝国理工学院地球化学博士学位，之后分别在美国和法国做博士后研究员。主要研究金属元素的生物地球化学循环，以及其作为环境污染物的分布和传输机制。在2017年加入安捷伦全球市场开发团队后，主要从事ICP-MS新应用方法开发工作，以合作研究的形式开展颗粒物在复杂基体中的分离、检测方法研究，以及应用元素指纹图谱法和同位素示踪法进行源解析等方面的研究，并在相关领域发表论文30多篇。应用单颗粒(sp)ICP-MS技术对纳米颗粒物进行定量分析的方法在近些年趋于成熟，特别是在环境研究领域被更多的研究人员接受。本报告概述(sp)ICP-MS技术对降尘、海水、底泥和土壤中的纳米颗粒物进行分析的研究方案，同时拓展该方法对单细胞中的元素进行定量分析，以及对微塑料颗粒进行分析的应用案例。国家纳米科学中心教授级高级工程师 刘忍肖《量子点材料及产品特性测试方法开发与标准化》（点击报名）刘忍肖主要从事典型纳米材料（量子点、石墨烯、碳纳米管等）特性参数测试方法开发，针对产业应用的国际标准、国家标准的研制，迄今作为负责人/技术骨干共研制国际标准7项、国家标准18项、国家标准物质6项、主导2项VAMAS国际比对、发表学术论文18篇、参编专著3部。作为项目/课题负责人承担十三五、十四五科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金青年基金项目标准研制项目等。担任国家标准委审评中心标准审核专家、国际标准化组织纳米专业领域ISO/TC 229、IEC/TC113技术专家，担任全国纳米标委会（SAC/TC279）委员观察员、全国颗粒分委会（SAC/TC168/SC1）委员观察员、全国纳米光电显示技术标准工作组（SAC/TC279/WG10）委员兼秘书长等。量子点作为一类最典型的代表性纳米材料，具有独特的量子尺寸效应并展现出优异的光学特性，现已广泛应用在生物医学、信息显示等产业领域，尤其促生了纳米光电新型显示技术产业的革新升级。本报告针对量子点材料关键特性参数测试分析方法开发、纳米光电显示技术产业应用所关注的量子点部品应用性能评测技术开发、体系性技术标准研制等进行介绍。以上仅是部分报告嘉宾的分享预告，更多精彩内容请查看会议页面：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/particuology2024/

纳米科技在为现代生活提供各种高性能产品的同时，也对环境造成了严重的负担。之前的文章中，我们一起学习了饮用水、湖泊水、废水等水体中的纳米颗粒的单颗粒ICP-MS的测定过程，了解到纳米颗粒的无处不在。那么“大海啊，全是水”的海水中，是不是也一定存在着纳米颗粒呢但是，海水和其他水体不一样，含有更多的“盐分”，也就是基体不同。通常，在ICP-MS 分析中，分析之前需要稀释具有较高基体的样品，以免对仪器产生影响。然而，纳米颗粒在环境样品中的溶解和聚合取决于基体，且样品基体组成和浓度（例如溶解有机质（DOM）和离子强度）对其具有极大影响。因此在处理纳米颗粒时，稀释可能触发转化，这意味着获得的结果可能无法准确反映样品中纳米颗粒的初始状态。为降低环境样品或其他高溶解固体含量样品在分析前稀释的必要性，PerkenElmer提供了适用于NexION系列ICP-MS(5000/2000/1000/350/300)的全基体进样系统（AMS）。这套系统包含一个耐高盐雾化器和一个带有氩气稀释气接口的雾室。稀释气的流速由独立的氩气通道控制，气流方向与雾化气流向垂直，以获得最佳的混合效果。可获得高达200倍的稀释比，避免了离线手工稀释的繁琐操作和随之而来的污染和误差。对于不需稀释的样品，只需将稀释气关掉，无需取下稀释气管路。借助AMS系统，对无需稀释的样品和需要稀释200倍以内的样品分别进行分析之间，无需对仪器再次进行参数优化。本文中，我们将探索模拟海水样品中金纳米颗粒的分析，并利用AMS 功能避免人为稀释，并讨论仪器配置条件对单颗粒ICP-MS进行精确和准确颗粒分析的影响。样品在超高纯（UHP）水中以1，2 和3 ppb 浓度制备离子金（Au+）标准品，并且在超高纯水中按60000 颗/mL制备60 nm 的金纳米颗粒标准品（NIST 8013）。使用标准参考物质（CASS-6，加拿大国家研究委员会）制备海水样品，并掺入60000 颗/mL的60 nm NIST 金纳米颗粒。在分析之前不进行进一步的样品稀释。实验所有分析均在NexION 2000 ICP-MS 上进行，并使用表1 中所示的进样附件和参数。全基体进样系统（AMS）的气流量设定为0.4 L/ 分钟，即10 倍稀释，可在未经任何人为稀释的情况下分析未稀释的海水，从而简化样品制备，并确保样品基体中纳米颗粒的完整性。实验结果如下图所示，在几种不同的AMS 气流量下精确确定NIST 60 nm 金颗粒的粒径，证明如果使用相应的离子校准，AMS 不会影响粒径测量的准确度。AMS 气体流量对NIST 8013 60 nm 金纳米颗粒测量粒径的影响。AMS 气体流量对NIST 8013 60 nm 金纳米颗粒测量粒径的影响将金纳米颗粒分别添加到海水和去离子水样品中并进行测量。下图显示了添加到海水和去离子水中的60 nm纳米颗粒的粒径分布，两者基本没有差异。结果表明，适当的仪器参数设置和AMS降低了基体效应，从而能够在复杂的环境基体（如海水）中进行准确精准的纳米颗粒测量，而无需与离子校准标液进行基体匹配。这种能力简化了流程，增加了可用性，最重要的是，由于消除了液体稀释的需要，可在分析样品中获得纳米颗粒的准确结果。未稀释的海水（a）和去离子水（b）中的NIST 8013 60 nm金纳米颗粒的粒径分布未稀释的海水（a）和去离子水（b）中的NIST 8013 60 nm金纳米颗粒的粒径分布结论使用配备了全基体进样系统（AMS）的PerkinElmer的NexION 2000 ICP-MS，可以无需考虑用水稀释导致的纳米颗粒状态的转化对于测量结果的影响，精确测量海水（典型的复杂基体）中纳米颗粒粒径大小和浓度，无需手工稀释样品。想要了解更多详情请扫描二维码《使用全基体进样系统和单颗粒ICP-MS快速测定海水中纳米颗粒》

纳米粒度仪是应用很广泛的一种科学仪器，使用多角度动态光散射技术测量颗粒粒度分布 。动态光散射(DLS)法原理 ：当激光照射到分散于液体介质中的微小颗粒时，由于颗粒的布朗 运动引起散射光的频率偏移，导致散射光信号随时间发生动态变化，该变化的大小与颗粒的布朗运动速度有关，而颗粒的布朗运动速度又取决于颗粒粒径的大小，颗粒大布朗运动速度低，反之颗粒小布朗运动速度高，因此动态光散射技术是分析样品颗粒的散射光强随时间的涨落规律，使用光子探测器在固定的角度采集散射光，通过相关器进行自相关运算得到相关函数，再经过数学反演获得颗粒粒径信息。纳米粒度仪的应用领域： 纳米材料：用于研究纳米金属氧化物、纳米金属粉、纳米陶瓷材料的粒度对材料性能的影响。 生物医药：分析蛋白质、DNA、RNA、病毒，以及各种抗原抗体的粒度。 精细化工: 用于寻找纳米催化剂的最佳粒度分布，以降低化学反应温度，提高反应速度。 油漆涂料:用于测量油漆、涂料、硅胶、聚合物胶乳、颜料、 油墨、水/油乳液、调色剂、化妆品等材料中纳米颗粒物的粒径。 食品药品：药物表面包覆纳米微粒可使其高效缓释，并可以制成靶向药物，可用来测量包覆物粒度的大小，以便更好地发挥药物的疗效。 航空航天 纳米金属粉添加到火箭固体推进剂中，可以显著改进推进剂的燃烧性能，可用于研究金属粉的最佳粒度分布。 国防科技：纳米材料增加电磁能转化为热能的效率，从而提高对电磁波的吸收性能，可以制成电磁波吸波材料。不同粒径纳米材料具有不同的光学特性，可用于研究吸波材料的性能。

Nicomp 380 系列纳米激光粒度仪 专为复杂体系提供高精度粒度解析方案基本信息仪器型号：N3000 Plus工作原理：动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）检测范围： 0.3nm-10.0μm Nicomp 380 N3000系列纳米激光粒度仪是在原有的经典型号380DLS基础上升级配套而来，采用动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）原理检测分析颗粒的粒度分布，粒径检测范围 0.3nm – 10μm。其配套粒度分析软件复合采用了高斯（ Gaussian）单峰算法和拥有专利技术的 Nicomp 多峰算法，对于多组分、粒径分布不均匀分散体系的分析具有独特优势。技术优势1、APD（LDC）超高灵敏度检测器；2、多角度检测（multi angle）模块；3、可搭配不同功率光源；4、精确度高，最接近样品真实值；5、快速检测，可以追溯历史数据；6、结果数据以多种形式和格式呈现；7、符合USP,CP等个多药典要求；8、无需校准；9、复合型算法：（1）高斯（Gaussion）单峰算法与专利的Nicomp多峰算法自由切换10、模块化设计便于维护和升级；（1）可自动稀释模块专利；（2）搭配多角度检测器；（3）自动进样系统（选配）；Nicomp多峰分布概念 基线调整自动补偿功能和高分辨率多峰算法是Nicomp 380系列仪器所独有的两个主要特点，Nicomp创始人Dave Nicole很早就认识到传统的动态光散射理论仅给出高斯模式的粒度分布，这和实践生产生活中不相符，因为现实中很多样本是多分散体系，非单分散体系，而且高斯分布灵敏性不足，分辨率不高，这些特点都制约了纳米粒度仪在实际生产生活中的使用。其开创性的开创了Nicomp多峰分布理论，大大提高了动态光散射理论的分辨率和灵敏性。图一：Nicomp多分分布数据呈现 如图一：此数据为Nicomp创始人Dave Nicole亲测其血液所得的真实案例。其检测项目为：高密度脂蛋白，低密度脂蛋白和超低密度脂蛋白，由图中可以看出，其血液中三个组分的平均粒径分别显示在7.0nm；29.3nm和217.5nm。由此可见，Nicomp分布模式可以有效反应多组分体系的粒径分布。Nicomp多峰分布优势 Nicomp系列仪器均可以自由在Gaussian分布模式和Nicomp多峰分布模式中切换。其不仅可以给出传统的DLS系统的结果，更可以通过Nicomp多峰分布模式体现样品的真实情况。依托于Nicomp系列仪器一系列优异的算法和高灵敏性的硬件设计，Nicomp纳米激光粒度仪可以有效区分1:2的多分散体系。图二：高斯分布及Nicomp多峰分布对比图 如图二：此数据为检测93nm和150nm的标粒按照1:2的比例混合后所测得的数据。左边为高斯分布（Gaussian）结果，右图为Nicomp多峰分布算法结果，两者都为光强径数据。从高斯分布可以得到此混合标粒的平均粒径为110nm-120nm之间，却无法得到实际的多组分体系结构。从右侧的Nicomp多峰分布可以得到结果为双峰，即如数据呈现，体系中的粒子主要分布于98.2nm以及190nm附近，这和实际情况相符。 为满足不同客户的实际检测需求，我司的Nicomp 380 N3000会配备相应的配置，旨在为客户们在控制成本的基础上，得到需求的解决方案，达到收益最大化。产品优势模块化设计 Nicomp 380纳米激光粒度仪是全球率先在应用动态光散射技术上的基础上加入多模块方法的先进粒度仪。随着模块的升级和增加，Nicomp 380的功能体系越来越强大，可以用于各种复杂体系的检测分析。自动稀释模块 带有专利的自动稀释模块消除了人工稀释高浓度样品带来的误差，且不需要人工不断试错来获得合适的测试浓度，这大大缩短了测试者宝贵时间，且无需培训，测试结果重现性好，误差率＜1%。380/HPLD大功率激光器 美国PSS粒度仪公司在开发仪器的过程中，考虑到在各种极端实验测试条件中不同的需求，对不同使用条件和环境配置了不同功率的激光发生器。大功率的激光器可以对极小的粒子也能搜集到足够的散射信号，使得仪器能够得到极小粒子的粒径分布。同样，大功率激光器在测试大粒子的时候同样也很有帮助，比如在检测右旋糖酐大分子时，折射率的特性会引起光散射强度不足。 因为大功率激光器的特性，会弥补散射光强的不足和衰减，测试极其微小的微乳、表面活性剂胶束、蛋白质以及其他大分子不再是一个苛刻的难题。即使没有色谱分离，Nicomp 380纳米粒径分析仪甚至也可以轻易估算出生物高分子的聚集程度。雪崩二极管 (APD-LDC)超高灵敏度检测器 Nicomp 380纳米粒径分析仪可以装配各种大功率的激光发生器和军品级别的雪崩二极管检测器（相比较传统的光电倍增管有7-10倍放大增益效果）。 APD通常被用于散射发生不明显的体系里来增加信噪比和敏感度，如蛋白质、不溶性胶束、浓度极低的体系以及大分子基团，他们的颗粒的一般浓度为1mg/mL甚至更低，这些颗粒是由对光的散射不敏感的原子组成。APD外置了一个大功率激光发生器模块，在非常短的时间内就能检测分析纳米级颗粒的分布情况。380/MA多角度检测器 粒径大于100 nm的颗粒在激光的照射下不会朝着各个方向散射。多角度检测角器通过调节检测角度来增加粒子对光的敏感性来测试某些特殊级别粒子。Nicomp 380可以配备范围在10°-175，步长0.7°的多角度测角器，从而使得单一90°检测角测试不了的样品，通过调节角度进行检测，改善对大粒子多分散系粒径分析的精确度。工作原理目录结构： 1.前言 2.动态光散射原理 3.动态光散射理论：光的干涉 小知识：光电倍增管（PMT) 小知识：光电二极管（APD) 5.粒子的扩散效应 6.Stoke-Einstein方程式 7.自相关函数原理 前言 近十几年来，动态光散射技术（Dynamic Light scattering, DLS），也被称为准弹性光散射（quasi-elastic light scattering, QELS）或光子相关光谱法（photon correlation spectroscopy， PCS）,已经被证明是表征液体中分散体系的粒径分布（PSD）的极有用的分析工具。DLS技术的有效检测粒径范围——从5am（0.005微米）到10几个微米。DLS技术的优势相当明显，尤其是当检测到300nm以下亚微米的粒径范围时，在此区间，其他的技术手段大部分都已经失效或者无法得到准确的结果。因此，基于DLS理论的设备仪器被广泛采用用以表征特定体系的粒度分布，包括合成的高分子聚合物(如乳胶，PVCs等)，水包油和油包水的乳剂，囊泡，胶团，微粒，生物大分子，颜料，燃料，硅土，金属晶体，陶瓷和其他的胶体类混悬剂和分散体系。动态光散射原理 下图所示为DLS系统的简单的示意图。激光照射到盛有稀释的颗粒混悬液的玻璃试管中。此玻璃试管温度恒定，每一个粒子被入射光击发后向各个方向散射。散射光的光强值和粒径的分子量或体积（在特定浓度下）成比例关系，再带入其他影响参数比如折射率，这就是经典光散射（Classic light scattering)的理论基础。 图1：DLS系统示意图最新的动态光散射方法（DLS）从传统的光散射理论中分离，不再关注于光散射的光强值，而关注于光强随着时间的波动行为。简单来说，我们在一定角度（一般使用90°角）检测分散溶剂中的混悬颗粒的总体散射光信息。由于粒度的扩散，光强值不断波动，理论上存在有非常理想化的波动时间周期，此波动时间和粒子的扩散速度呈反比例关系。我们通过光强值的波动自相关函数的计算来获得随时间变化的衰减指数曲线。从衰减时间常量τ，我们可以获得粒子的扩散速度D。使用Stokes-Einstein 方程式，我们最终可以计算得出颗粒的半径（假定其是一个圆球形状）。动态光散射理论：光的干涉 为了容易理解什么叫做强度随时间波动，我们必须先理解相干叠加（coherent addition）或线性叠加（superposition）的概念,进一步要知道检测区域内的不同的粒子产生了很多独立散射光，这些独立的散射光相干叠加或互相叠加的最终结果就是光强。这种物理现场被称为“干涉”。下图是光干涉图样。 每一束独立的散射光波到达检测器和入射激光波长有相位关系，这主要取决于悬浮液中颗粒的精确定位。所有的光波在PMT检测器的表面的狭缝中混合在一起，或者叫干涉在一起，最终在特定的角度可以检测得到“净”散射光强值，在DLS系统中，绝大部分都使用90度角。 小知识——光电倍增管（PMT) 光电倍增管（Photomultiplier，简称PMT），是一种对紫外光、可见光和近红外光极其敏感的特殊真空管。它能使进入的微弱光信号增强至原本的108倍，使光信号能被测量。光电倍增管示意图小知识——光电二极管（APD) 光电倍增管是由玻璃封装的真空装置，其内包含光电阴极 (photocathode)，几个二次发射极 (dynode)和一个阳极。入射光子撞击光电阴极，产生光电效应，产生的光电子被聚焦到二次发射极。其后的工作原理如同电子倍增管，电子被加速到二次发射极产生多个二次电子，通常每个二次发射极的电位差在 100 到 200 伏特。二次电子流像瀑布一般，经过一连串的二次发射极使得电子倍增，最后到达阳极。一般光电倍增管的二次发射极是分离式的，而电子倍增管的二次发射极是连续式的。 应用 光电倍增管集高增益，低干扰，对高频信号有高灵敏度的优点，因此被广泛应用于高能物理、天文等领域的研究工作，与及流体流速计算、医学影像和连续镜头的剪辑。雪崩光电二极管（Avalanche photodiodes，简称APDs）为光电倍增管的替代品。然而，后者仍在大部份的应用情况下被采用。 动态光散射理论： 粒子的扩散效应 悬浮的粒子并不是静止不动的，相反，他们以布朗运动（Brownian motion)的方式无规则的运动，布朗运动主要是由于临近的溶剂分子冲撞而引起的。因此，到达PMT检测区的每一束散射光随时间也呈无规则波动，这是由于产生散射光的粒子的位置不同而导致的无规则波动。因为这些光互相干涉在一起，在检测器中检测到的光强值就会随时间而不断波动。粒子很小的位移需要在相位上产生很大的变化，进而产生有实际意义的波动，最终这些波动在净光强值上反应出来。 DLS测量粒径技术的关键物理概念是基于粒子的波动时间周期是随着粒子的粒径大小而变化的。为了简化这个概念，我们现在假定粒子是均一大小的，具有相同的扩散系数（diffusion coefficient)。分散体系中的小粒子运动的快，将会导致光强波动信号变化很快；而相反地，大粒子扩散地毕竟慢，导致了光强值的变化比较慢。 图示4使用相同的时间周期来观测不同大小（小，中，大）的粒子产生的散射光强变化,请注意，横坐标是时间t。 我们需要再次强调，光强的波动并不是因为检测区域内粒子的增减引起的 而是大量的粒子的位置变动（位移）而引起的。 Stokes Einstein Equation DLS技术的目标是从原始数据（raw data)中确定粒子的扩散系数“D”。原始数据主要是指光强信号的波动，比如上述图4中所示。通过扩散系数D我们可以很容易的计算出粒子的半径，这时候就是广为人知的Stokes-Einstein方程式：D=kT/6πηR （2）这里k 指的是玻尔兹曼常数1.38 x 10-16 erg K-1；T是绝对温度；η是分散溶剂的额剪切粘度，比如20℃的水的η=1.002×10-2 泊； 从上述公式2中我们可以看到，通常情况下，粒子的扩散系数D会随着温度T的上升而增加。温度进而也会影响溶剂粘度η。例如，纯水的粘度在25℃下会落到0.890×10-2泊，和20℃下相比会有10%的改变。毫无疑问，溶剂的粘度越小，粒子的无规则扩散速度会越大，从而导致光强的波动也越快。因此，温度T的变化和粒径的变化是完全分不开的，因为他们都影响到了扩散系数D。正因为这个原因，样本的温度必须保持恒定，而且必须非常精确，这样才能获得有实际意义的扩散系数D。 从图4的“噪声”信号中无法直接提取出扩散系数。但是可以清楚地看到，信号b比信号c波动地快，但是比信号a波动地慢，因为，信号b地粒径一定在a和c之间，这只是很直观地得到一个结论而已。然而，量化此种散射信号是一个很专业地课题。幸而，我们有数学方法来解决这个问题，这就是自相关函数（auto-correlation)。自相关函数原理 现在让我们设定散射光强的自相关函数为IS(t)，在上述图4中可以看到其随时间而波动。我们用C(t’)来标识自相关函数。C(t’)可以通过如下方程式3来表达：C(t’)= (3)括号表示有很多个t和对应的Is值。也就是说，一次计算就是运行很多Is(t)*Is(t-t’) 的加和，所有都具有相同的间隔时间段t’。 图5是典型的Is(t)的波形图，通过这张图，我们可以认为C(t’)和Is(t)之间有简单的比例关系，这张图的意义在于通过C(t’)函数可以通过散射光强Is(t)的波动变化“萃取”出非常有用的信息。 自相关函数C(t’)其实是表征的不同大小的粒子随时间而衰变的规律。 点击下载工作原理仪器参数粒径检测范围0.3 nm - 10 μm分析方法动态光散射，Gaussian单峰算法和 Nicomp多峰算法pH值范围1-14温度范围0℃-90 ℃（±0.1℃控温精度，无冷凝）浓度40%w/v激光光源至少35mW激光光源检测角度多角度（10°- 175°，包含90°，步进0.7°）检测器APD-LDC(雪崩二极光电倍增管，可7-10倍增益放大)可用溶剂水相,绝大多数有机相样品池标准4 mL样品池（1cm×4cm，高透光，石英玻璃或塑料）1mL样品池（玻璃，高透光率微量样品池，微量进样10μL）分析软件必配科研级软件符合 21 CFR Part 11 规范分析软件（可选）验证文件有电压220 – 240 VAC，50Hz 或100 – 120 VAC，60Hz计算机配置要求Windows 7及以上版本windows操作系统，40Gb硬盘，1G内存，光驱，USB接口，串口（COM口）外形尺寸56 cm * 41 cm * 24cm辅助增益模块自动稀释模块自动进样器（选配）重量约26kg（与配置有关）配件大功率激光光源PSS使用一系列大功率激光二极管来满足更多更苛刻的要求。使用大功率激光照射，以便从小粒子出货的足够的入射光。15mW, 35mW, 50mW, 100mW — 波长为635nm 的红色二极管。20 mW 50 mW 和 100 mW 波长为 514.4nm的绿色二极管。雪崩光电二极管检测器（APD Detector）提供比普通光电倍增管(PMT)高7-10倍的灵敏度。自动稀释系统模块将初始浓度较高的样本自动稀释至可检测的的浓度，可稀释初始固含量为50%的原始样品，本模块收专利保护，其可免除人工稀释样品带来的外界环境的干扰和数据上的误差，此技术被用于批量进样和在线检测的过程中。多角度检测系统模块提供多角度的检测能力。使用高精度的步进电机和针孔光纤技术可对散射光的接收角度进行调整，可为微粒粒径分布提供可高分辨率的多角度检测。对高浓度样品（≤40%）以及大粒子多分散系的粒径提供了提供15至175度之间不同角度上散射光的采集和检测自动滴定模块（选配）样品的浓度及PH值是Zeta电位的重要参数，搭配瑞士万通的滴定仪进行检测，真正实现了自动滴定，自动调节PH值，自动检测Zeta电位值。免除外界的干扰和数据上的误差，精确分析出样品Zeta电位的趋势。样品池标准4 mL样品池（1cm×4cm，高透光，石英玻璃或塑料）；1mL样品池（玻璃，高透光率微量样品池，最小进样量10μL）。自动进样器（选配）批量自动进样器能实现60个连续样本的分析而无需操作人员的干预。因此它是一个非常好的质量控制工具，能增大样品的处理量。大大节省了宝贵的时间。应用领域 纳米载药纳米药物研究近些年主要着重在药物的传递方向并发展迅猛，纳米粒的大小可以有效减少毒性和副作用。所以，控制这些纳米粒的粒径大小是非常必要的。 磨料磨料既有天然的也有合成的，用于研磨、切削、钻孔、成形以及抛光。磨料是在力的作用下实现对硬度较低材料的磨削。磨料的质量取决于磨料的粗糙度和颗粒的均匀性。化学机械抛光液(CMP SLURRY)化学机械抛光是半导体制造加工过程中的重要步骤。化学机械抛光液是由腐蚀性的化学组分和磨料(通常是氧化铝、二氧化硅或氧化铈)两部分组成。抛光过程很大程度上取决于晶片表面构型。晶片的加工误差通常以埃计，对晶片质量至关重要。抛光液粒度越均匀、不聚集成胶则越有利于化学机械抛光加工过程的顺利进行。 陶瓷陶瓷在工业中的应用非常广泛，从砖瓦到生物医用材料及半导体领域。在生产加工过程中监测陶瓷颗粒的粒度及其粒度分布可以有效地控制产品的性能和质量。 粘土粘土是一种含水细小颗粒矿物质天然材料。粉砂与粘土类似，但粉沙的颗粒比粘土大。粘土中易于混杂粉砂从而降低粘土的等级和使用性能。ISO14688定义粘土的颗粒小于63μm。 涂料涂料种类繁多，用途广泛。涂料的颗粒大小及粒度分布直接影响涂料的质量和性能。污染物监测粒度检测分析在产品的污染监测方面起着重要作用，产品的污染对产品的质量影响巨大。绝大多数行业都有相应的标准、规程或规范，必须严格遵守和执行，以保证产品满足质量要求。化妆品无论是普通化妆品还是保湿剂、止汗剂，它们的性能都直接与粒度的大小和分布有关。化妆品的颗粒大小会影响其在皮肤表面的涂抹性能、分布均匀性能以及反光性能。保湿乳液(一种乳剂)的粒度小于200纳米时才能被皮肤良好吸收，而止汗剂的粒度只有足够大时才能阻塞毛孔起到止汗的作用。 乳剂乳剂是两种互不相溶的液体经乳化制成的非均匀分散体系，通常是水和油的混合物。乳剂有两种类型，一种是水分散在油中，另一种是油分散在水中。常见的乳剂制品有牛奶（水包油型）和黄油（油包水型），加工过程中它们均需均质化处理到所需的粒径大小以期延长保质期。 乳剂乳剂是两种互不相溶的液体经乳化制成的非均匀分散体系，通常是水和油的混合物。乳剂有两种类型，一种是水分散在油中，另一种是油分散在水中。常见的乳剂制品有牛奶（水包油型）和黄油（油包水型），加工过程中它们均需均质化处理到所需的粒径大小以期延长保质期。 食品食品的原料（粉末及液体）通常来源于不同的加工厂，不同来源的原料必须满足某些特定的标准以使制品的质量均一稳定。原料性质的任何波动都会对食品的口味和口感产生影响。用原料的粒度分布作为食品质量保证和质量控制（QA/QC）的一个指标可确保生产出质量均以稳定的食品制品。液体工作介质/油液体工作介质（如：油）越来越昂贵，延长液体介质的寿命是目前普遍关心的问题。机械设备运转过程中会产生金属屑或颗粒落入工作介质中（如：油浴润滑介质或液力传递介质），因此需要一种方法来确定介质（油）的更换周期。通过监测工作介质（油）中颗粒的分布和变化可以确定更换工作介质的周期以及延长其使用寿命。墨水随着打印机技术的不断发展，打印机用的墨水变得越来越重要。喷墨打印机墨水的粒度应当控制在一定的尺度以下，且分布均匀，大的颗粒易于堵塞打印头并影响打印质量。墨水是通过研磨方法制得的，可用粒度检测分析仪器设备监测其研磨加工过程，以保证墨水的颗粒粒度分布均匀，避免产生聚集的大颗粒。

本文摘要本文通过介绍马尔文帕纳科纳米粒度及电位仪Zetasizer Ultra用于慢病毒载体颗粒粒径及载体滴度表征的实验设置及检测结果。让您快速实现慢病毒载体（LV）关键质量属性的评估。慢病毒载体（Lentiviral vector, LV）是在HIV-1病毒基础上改造而成的病毒载体系统，可以将外源基因或外源的shRNA有效地整合到宿主染色体上，从而达到持久性表达目的序列的效果。可有效地感染神经元细胞、肝细胞、心肌细胞、肿瘤细胞、内皮细胞、干细胞等多种类型的细胞，从而达到良好的的基因治疗效果。对于一些较难转染的细胞， 如原代细胞、干细胞、不分化的细胞等，使用慢病毒载体，能大大提高目的基因或目的shRNA的转导效率，且目的基因或目的shRNA整合到宿主细胞基因组的几率大大增加，能够比较方便快捷地实现目的基因或目的shRNA的长期、稳定表达。（部分内容来自百度百科）所以，在体外实验及体内实验的研究中慢病毒载体（LV）与腺病毒（Ad）和腺相关病毒（AAV）同为主流的病毒载体系统。其颗粒粒径约为90-120nm。在慢病毒载体（LV）的生产工艺中，有无团聚体 （aggregate），以及载体滴度（titer）的高低是重点考察的关键质量属性（CQAs）。Zetasizer Ultra纳米粒度仪通过对LV颗粒的粒径及载体滴度的表征，快速实现CQAs的测量。Zetasizer Ultra 纳米粒度电位仪实验方法设定使用Zetasizer Ultra-Red以及小体积石英比色皿（ZEN2112）进行相应的粒径和滴度测定。样品测试体积为20µ L，LV折射率、吸收率分别设置为1.45和0.001。分析结果通过多角度动态光散射（multi-angle DLS, MADLS）技术，我们对LV粒度大小及分布进行表征（图1） 。图中有两个粒径分布峰，分别位于106.4以及430.6nm，这说明体系中除了LV单体，还有团聚体产生。图1 LV样品的光强粒径分布图图2 LV样品的载体滴度此外，除了基于MADLS技术得到的颗粒的准确粒径分布图，我们还得到对应尺寸的载体滴度信息（图2）。可以看到LV单体的颗粒浓度约1x1012个颗粒/mL，团聚体颗粒浓度约为1x1010个颗粒/mL，仅为单体的1%。单体和聚集体浓度相差较大的情况下，Zetasizer仍可很好的区分单体和聚集体。点击拓展阅读：Zetasizer用于rAAV颗粒粒径及衣壳滴度

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 说起图像法，大家很自然会联想到相机。对，图像法就是用相机作为传感器测量颗粒粒度。其实，图像法并不是一种新的测量方法，这是一种已有很多年历史的测量方法。早期的相机采用胶片作为传感器，记录被测物体的影像，然后将影像投影到工具投影仪上，在投影仪上用标尺或后期发展的坐标传感器量出被测物体的大小。下图是一种显微投影仪的照片，显微物镜把胶片上的图像投影到屏幕上，在屏幕上量出物体图像的尺寸。对于颗粒样品，则可以直接在显微镜下进行观测测量。很显然，在用胶片作为传感器的时期，图像法是不可能用于在线测量的。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/21f18409-d7be-4568-a7cb-255a0d29561b.jpg" title=" 图片1.jpg" alt=" 图片1.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 显微投影仪 /strong /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " （友情提示：移动端用户下方点击阅读全文， /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 再点击取消即可阅读全文，也欢迎下载APP体验阅读新感受） /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法作为颗粒粒度测量，尤其是颗粒粒度在线测量的新方法再次出现并得到日益广泛的应用，得益于CCD和CMOS的发明，数码相机的飞速发展，以及光学镜头、光源、计算机技术以及图像处理算法的飞速发展。数码相机的核心是CCD/CMOS传感器，尤其是近年来CMOS技术的发展使其性能得到很大提高，几乎占据了绝大部分的数字传感器。下图是CMOS传感器的照片。在CCD/CMOS传感器中，代替胶片中感光粒子的是按矩阵排列的像素。如果在每个像素前按规律设置红（R），绿（G）和蓝（B）三色滤色片，则可以得到彩色图像。这样CCD/CMOS就将图像自然分解成了成可以用计算机处理的离散信号。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/fc747ae3-b89b-426c-8014-114e41854faa.jpg" title=" 图像2.png" alt=" 图像2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法在线测量装置主要包括：相机、镜头、光源、取样装置等。其中相机是最关键的设备。为得到清晰的被测颗粒的影像边缘，一般在在线测量中采用逆光（背光）照明方式，相机在测量区一侧，光源在测量区另一侧，如图所示。 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 由于光的穿透能力不强，因此图像法不能用于高浓度颗粒的直接在线测量(in-line)。对于高浓度颗粒，必须采用取样方式测量(on-line) /strong /span 。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/fc188c81-6aa1-4737-96b1-bf330735261e.jpg" title=" 图片3.jpg" alt=" 图片3.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 图像法在线测量原理示意图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 与图像法静态测量要求不同，在图像法在线测量中，被测颗粒不是静止不动的，而是在运动的，甚至运动速度很高。为得到清晰的颗粒图像，就要“冻结”运动颗粒的影像，这就要求图像的曝光时间要与被测颗粒的运动速度相匹配。对于高速运动的颗粒，要求的曝光时间要短，低速的可以稍长。 曝光时间还与拍摄图像时所用镜头的放大倍率有关，放大倍率大，要求的曝光时间就短，放大倍率小，曝光时间就可以长一些。& nbsp 曝光时间可以由相机的快门控制，也可以由光源的脉冲宽度控制。目前工业相机的电子快门时间最短可以到1微秒，而作为照明光源的脉冲激光的脉冲宽度可以达到几个纳秒。曝光时间越短，需要的光源强度就越大，这就给光源提出了高的要求。工业相机的电子快门分成滚动快门（rolling& nbsp shutter）和全局快门（global& nbsp shutter）2类。 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 为保证曝光时运动颗粒图像不发生畸变，在图像法在线测量中必须采用全局快门 /span 。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 作为在线测量，图像法装置不能像显微镜那样通过更换不同放大倍率的显微物镜来适应不同大小颗粒的测量，这就希望像素尺寸尽量小，以得到高的图像分辨率。通常，滚动快门的CMOS的像素小于全局快门，目前滚动快门的CMOS的最小像素已达到1.5微米，而全局快门的最小的像素是3.8微米。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在图像法测量中，相机镜头是关键的设备。图像法能进行在线颗粒测量，很大程度上是依赖于 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 远心镜头 /span /strong 的发明和发展。用相机拍摄物体，通常图像存在远小近大的现象。而在线测量不能控制被测颗粒一定会处于镜头的焦平面位置，这就会造成颗粒的影像大小与颗粒的真实尺寸不同。远心镜头的出现，很好解决了这个问题。被测颗粒处于不同位置时，远心镜头获得的颗粒图像大小并不会随位置变化而变化。这就使得图像法可以用于颗粒的在线测量。远心镜头有定倍率和工作距离，以及可变放大倍率和工作距离2类，可以根据需要采用其中一种。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在图像法在线测量中最大问题是被测颗粒不仅存在于测量区中，有些还处于离焦位置，颗粒图像是不清晰的。下图中就同时存在清晰颗粒、离焦程度不大和离焦尺度大的模糊颗粒影像。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 对于离焦颗粒图像，可以有2种处理方法 /span /strong ，对于离焦程度大的模糊影像，直接剔除，不予处理。对于离焦程度不大的模糊图像，可以采用图像处理算法来恢复，得到颗粒的粒度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 在图像法在线测量中，一般都需要用取样装置将被测粉体样品从生产工业管路中去出，在取样时，必须采取措施防止颗粒样品发生团聚，如用无油无水的压缩空气分散样品颗粒。下面3个图给出了在在线测量取样中没有对颗粒采取分散措施，分散不足和充分分散后的颗粒图像。可以明显看出充分分散的重要性。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/59590f06-6860-4880-955a-367e24cc5746.jpg" title=" 图像4.png" alt=" 图像4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法在线测量不仅可以给出被测颗粒的粒度，还可以得到被测颗粒的形貌参数，这是其它颗粒测量方法不能做到的。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 图像法与RGB三波段消光法融合在线测量 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 受光学原理和硬件的限制， strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图像法在线测量下限一般在2-3微米 /span /strong 。但在工业过程中存在着大量亚微米颗粒中同时存在有少量较大颗粒，并都需要测量其粒度的情况。这时可以 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 将图像法与多波长消光法相结合，用图像法测量较大颗粒的粒度，而用多波长消光法测量亚微米颗粒的粒度 /span /strong 。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 彩色相机中的CMOS传感器可以认为是RGB三个波段光探测器件，当采用白光作为光源，对获得的图像可以分别用图像处理算法处理其中的大颗粒影像，用多波长消光法处理背景图像中的RGB信息来分别获得大颗粒和亚微米颗粒的粒度。如下图是用彩色相机获得的高速流动中的湿蒸汽两相流图像，其中高速流动的较大水滴的轨迹宽度对应其粒度，而长度对应其速度，背景是较高浓度的小水滴，无法用图像识别。此时，可以分别对如圆圈中的大水滴影像用图像处理算法处理，得到其粒度和速度，而对矩形框内的亚微米颗粒用RGB三波段消光法进行数据处理，得到小水滴的粒度及分布。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/009bf84a-9554-447d-945d-c6bdbe8cb4f2.jpg" title=" 图片5.jpg" alt=" 图片5.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 同时存在大小颗粒的图像 /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 图像法与后向光散射融合测量大气颗粒和排放烟尘浓度 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图像法不仅可以测量成像的颗粒的粒度，还可以 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 与光散射结合测量无法成像的大气中气溶胶颗粒的浓度和排放烟尘的浓度 /span /strong 。气溶胶是空气中悬浮颗粒与大气构成的体系，悬浮颗粒包括固体颗粒，液体颗粒，生物颗粒等。由于气溶胶颗粒粒度很小，受气流和布朗运动的作用，会在大气中长时间扩散传播，PM2.5就属于气溶胶范畴。下图分别是室内和大空间悬浮的气溶胶颗粒在激光照射下的散射光。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 该散射光强与悬浮颗粒的粒度、浓度和测量散射角度有关 /span /strong 。用相机作为传感器，将相机聚焦于激光照射的要测量区域，得到气溶胶后向散射强度后，用米散射理论和相关数学模型进行数据处理，可以得到空间的气溶胶浓度。该方法可以用于烟囱排放烟尘浓度的远距离遥测。如果同时用多个波长的激光进行测量，还可能可以得到悬浮颗粒的平均粒度和分布。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/2f6469fd-9884-41c8-9b57-af11b16bc8b0.jpg" title=" 图像6.png" alt=" 图像6.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 125px height: 125px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/01e065bd-c5ef-4e1a-9570-1808f883e70a.jpg" title=" 蔡小舒_.jpg" alt=" 蔡小舒_.jpg" width=" 125" height=" 125" border=" 0" vspace=" 0" / span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 作 /span span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 者简介： /span /strong 曾任中国颗粒学会、中国计量测试学会、中国工程热物理学会、中国动力工程学会、上海颗粒学会等学术组织的副理事长、常务理事、理事、理事长等，是《Proceedings of IMechE Part A: Journal of Power and Energy》、《Particuology》、《KONA Powder and Particle Journal》、《Frontiers in Energy》等SCI刊物和一些国内学术刊物的编委，多个国际学术会议的名誉主席，主席等。 /p

单颗粒电感耦合等离子质谱法（spICP-MS）是一种在非常低的浓度中检测单个纳米颗粒的方法。与传统表征金属纳米颗粒技术相比，使用单台ICP-MS，不需联用设备就可以同时完成纳米颗粒的成分、浓度、粒径、粒度分布和颗粒团聚的检测，这是透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）等纳米粒径表征技术无法完成的，并且此方法可将样品中溶解的纳米颗粒离子与固体纳米颗粒区分开来。近期，国家纳米科学中心牵头制定了国内首项单颗粒电感耦合等离子体质谱法（spICP-MS）国家标准《GB/T 42732-2023 纳米技术 水相中无机纳米颗粒的尺寸分布和浓度测量 单颗粒电感耦合等离子体质谱法》。本文特邀国家纳米科学中心葛广路研究员、郭玉婷高级工程师对该标准进行解读。一、背景 目前，基于纳米技术或含有工程纳米颗粒的产品已广泛使用，并开始影响有关的行业和市场。因此，消费者可能直接或间接地接触到（除天然纳米颗粒外的）工程纳米颗粒。在食品、消费品、毒理学和暴露研究中，工程纳米颗粒的检测成为纳米颗粒应用潜在效益和潜在风险评估的必要部分，迫切需要建立产品、试验样品和环境等复杂基质中痕量纳米颗粒检测方法标准。二、标准概述本标准包括范围、规范性引用文件、术语和定义、缩略语、适用性、步骤、结果、测试报告8章内容和1个资料性附录。本标准描述了使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）在时间分辨模式下测定单个纳米颗粒的质量和悬浮液中离子浓度，检测水相悬浮液中纳米颗粒，并表征颗粒数量与质量浓度、颗粒尺寸及数均尺寸分布的方法。三、适用性本方法仅限用于纯纳米颗粒的水相悬浮液、材料或消费品的水相提取液、食品或组织样品的水相消解液、水相毒理学样品或环境水样品。非水相样品处理见标准参考文献。水相环境样品经过过滤和稀释，食品和毒理学样品经过化学或酶消解和稀释。将水相悬浮液中的颗粒数量或质量浓度与原始样品中的浓度联系起来需样品相关提取、效率和基质效应等信息，并由用户进行额外验证。四、主要技术内容本文选取原理、重要参数传输效率和响应值及线性的确定、结果计算方面部分重点内容进行讲解，详细内容及仪器设置、试样制备等相关内容与注意的事项参见标准原文。1 原理单颗粒电感耦合等离子体质谱(spICP-MS)是一种能够在非常低的浓度下检测单个纳米颗粒的方法，此方法适用于水相悬浮液中无机纳米颗粒的尺寸及数均尺寸分布、颗粒数量浓度与质量浓度，悬浮液中离子浓度的测定。将常规的ICP-MS系统设置为以高时间分辨率模式采集数据。水相样品连续进入ICP-MS中，雾化后，一部分纳米颗粒进入等离子体并被原子化和电离。每个原子化的颗粒相对应的离子团为一个信号脉冲。使用合适的驻留时间和适当稀释的纳米颗粒悬浮液，质谱仪可实现单个纳米颗粒检测，称为“单颗粒”ICP-MS。对纳米颗粒悬浮液进行稀释，以避免违反“单颗粒规则”（即在一个驻留时间内有一个以上的颗粒到达检测器）。由于离子团中的离子密度很高，其产生的脉冲信号远高于背景（或基线）信号。脉冲强度、脉冲面积与纳米颗粒中被测元素的质量，也即纳米颗粒直径的立方成正比（假定纳米颗粒的几何形状是球形）。单位时间检测到的脉冲数与待测水相悬浮液中纳米颗粒的数量成正比。2 确定传输效率引入的样品只有一部分到达等离子体，结果的计算需要知道传输效率。使用已知的纳米颗粒标准样品测定传输效率。如果没有可用的纳米颗粒标准样品，可以使用任何其他良好表征过的纳米颗粒悬浮液，重新计算稀释倍数和浓度。纳米颗粒尺寸已知，颗粒浓度未知时，结合分析一系列与纳米颗粒相同元素的离子标准溶液，确定传输效率。3 确定响应值及线性随着纳米颗粒的直径增大，信号响应值将按三次方增加，所以需要对纳米颗粒每种组成每种尺寸范围的响应进行验证。校准最好使用纳米颗粒标准样品，无法获得这样的标准样品时，在相同的样品分析条件下，使用被测元素的离子标准溶液进行此步骤中的校准。分析离子溶液的标准工作液，用线性回归法确定校准曲线的相关系数，校准函数的斜率，即为ICP-MS响应值。4 结果计算4.1 检出限的计算由空白对照样品中的颗粒数量确定颗粒数量浓度检出限，结合平均颗粒质量，计算质量浓度检出限。由刚好能从背景中区分出来的脉冲信号强度决定颗粒尺寸检出限。4.2 颗粒浓度和尺寸、离子浓度的计算由时间扫描中检测到的脉冲数、传输效率、样品流速计算水相样品中的颗粒数量浓度；样品中颗粒信号强度、离子标准溶液的ICP- MS响应值、传输效率、驻留时间、样品流速、纳米颗粒材料的摩尔质量和被测物的摩尔质量计算单个颗粒的质量，假设颗粒为球形，计算得到颗粒的直径。由离子产生的连续基线信号估算样品中的离子浓度。通常，可以用商用软件或将测试数据导入定制的电子表格程序进行处理，以计算纳米颗粒的数量、质量浓度、尺寸（等效球直径）和相应数均尺寸分布，并同时确定样品中存在的离子质量浓度。本标准的资料性附录A给出了定制的电子表格程序处理数据的示例。五、结语本标准等同采用ISO/TS19590:2017 Nanotechnologies—Size distribution and concentration of inorganic nanoparticles in aqueous media via single particle inductively coupled plasma mass spectrometry，于2023年8月6日发布，将于2024年3月1日实施，是国内首项使用单颗粒电感耦合等离子体质谱方法表征纳米颗粒的国家标准，支撑spICP-MS作为一种普适性方法的推广与应用。本标准由国家纳米科学中心、珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司、赛默飞世尔科技(中国)有限公司、岛津企业管理(中国)有限公司、清华大学、中国计量科学研究院、杭州谱育科技发展有限公司，安捷伦科技（中国）有限公司制定。在起草阶段，标准起草工作组选用金纳米颗粒，在国家纳米科学中心、赛默飞世尔科技(中国)有限公司、岛津企业管理(中国)有限公司、安捷伦科技（中国）有限公司、杭州谱育科技发展有限公司，利用不同仪器进行了测试，使用仪器所带软件对颗粒尺寸和颗粒数量浓度进行了处理计算。在征求意见阶段，向四川大学、中国地质大学、武汉大学、清华大学深圳国际研究生院、东北大学、华东师范大学、中山大学、厦门大学、中国科学院过程工程研究所、中国科学院南京土壤研究所、中国科学院生态环境研究中心、上海市食品药品检验研究院、生态环境部南京环境科学研究所、中国科学院高能物理研究所、山东英盛生物技术有限公司等高校、科研院所和企业发送了标准征求意见材料，征求意见专家多为分析化学、纳米科学等领域专家，给本标准提出了具有代表性的意见，在此感谢他们对本项标准制定工作的支持。本文作者： 葛广路 研究员；郭玉婷 高级工程师 国家纳米科学中心 中国科学院纳米标准与检测重点实验室 Email：gegl@nanoctr.cn guoyt@nanoctr.cn

中国，上海 —— 2018年10月讯 ——贝克曼库尔特生命科学事业部推出新一代激光衍射粒度分析仪LS 13 320 XR，以满足制药和工业领域质量控制和研究应用的严苛要求。贝克曼库尔特公司已有数十年颗粒表征分析的历史。作为颗粒产品的重要一员，多波长PIDS专利技术（专利号：4953978；5104221）的激光衍射粒度分析仪LS系列一直是业内的翘楚。新一代LS 13 320 XR是一款全自动、高准确性、高分辨率、高重现性以及操作极简的干湿两用粒度分析仪。其采用专利设计的X型对数排布的检测器阵列，可准确记录散射光强信号，获得真实准确的粒度分布。而132枚检测器更能清晰地区分不同粒度等级间散射光强谱图的差异，无需预估样品峰型，无需选择分析模型，便可轻松准确分析多峰样品，粒径测量范围从10 纳米至3,500 微米。在亚微米范围，为了从根本上解决传统方法对亚微米颗粒光强谱图差异区分差的难点，LS 13 320 XR采用偏振光强度差散射（PIDS）专利技术来分析多波长和多偏振下的样品，不仅可以真正实现小至10纳米的颗粒测量，而且还可以直接检测亚微米范围内的多峰分布，获得亚微米范围内更高的分辨率和准确性。ADAPT操作软件，不仅界面更加直观，而且增加了触摸屏技术，非常易于使用，无需操作经验，简单三步轻松获得准确的数据。醒目的导航轮，仅需一步便可完成数据的显示和导出。而为了更迅速的了解样品质量情况，软件可自动对测量结果标注绿色或红色，实现自动合格/不合格管理，直接质控。新一代激光衍射粒度分析仪LS 13 320 XR满足对于粒度测试的需求，适用于各种应用环境，从食品饮料质量控制、工业制造到小分子和生物制药应用领域。贝克曼库尔特生命科学事业部颗粒特性高级市场经理Dave Dunham表示：“在各种严苛环境下，LS 13 320 XR都能为客户提供灵活且优异的性能，我们对其检测结果的准确性和再现性以及最终产品的一致性信心十足！”*本产品仅用于科研，不用于临床诊断。关于贝克曼库尔特生命科学事业部贝克曼库尔特生命科学事业部一直致力于改善全世界人类的健康。贝克曼库尔特公司为广大科研、商业实验室的生命科学研究工作者们提供先进的仪器系统、试剂和完善的技术服务与支持，不断促进生物学科研的新技术发展。贝克曼库尔特公司不仅在离心机和流式细胞仪的行业位于前列，而且长期以来一直是生命科学仪器和解决方案的创新者，其产品主要用于前沿的重要研究领域，包括基因组学、蛋白质组学等。欲了解更多信息，敬请访问贝克曼库尔特全球网站www.BeckmanCoulter.com和中文官方网站www.beckmancoulter.cn。© 2018 Beckman Coulter, Inc. 保留所有权利。贝克曼库尔特、个性化标识和贝克曼库尔特产品以及服务标记均系贝克曼库尔特公司在美国和其他国家的商标或注册商标。

11月8日，珠海欧美克仪器有限公司（以下简称“欧美克”）隆重推出新产品NS-90Z纳米粒度及电位分析仪。新品成功引进和吸收了马尔文帕纳科纳米颗粒表征技术，在NS-90纳米粒度分析仪基础上进一步增加了zeta电位测试功能。NS-90Z纳米粒度及电位分析仪NS-90Z在一种紧凑型装置仪器中集成了动态光散射技术、静态光散射技术、电泳光散射技术三种技术，具有优越的粒度和电位分析功能，能满足广大纳米材料、制剂开发和生产用户的颗粒粒度和表面电位的测试需求。NS-90Z融合马尔文帕纳科M3-PALS相位分析检测技术，并广泛采用全球化供应链的优质光电部件，例如进口雪崩式光电二极管（APD）检测器和He-Ne气体激光器等，加上精确的内部温控技术、密闭光纤光路以及先进软件算法，保障了数据的高重复性、准确性和灵敏度，使该型号仪器可以分析宽广的粒径、浓度及电位范围的样品。NS-90Z同时支持SOP标准操作，以及测量数据智能评估，方便用户使用。技术指标【粒径】测量范围：0.3nm – 5000nm（以样品为准）测量原理：动态光散射法重复性误差：＜1%（NIST可追溯胶乳标样）最小样品容积：20µL最小样品浓度：0.1mg/mL （以样品为准）【分子量】分子量测量范围：342 Da – 2×107 Da , 由流体动力学直径估算（动态光散射）分子量测量范围：9800 Da – 2×107 Da , 由德拜图计算 （静态光散射）测量原理：动态光散射，静态光散射最小样品容积：20µL（需要3-5种样品浓度）【Zeta电位】测量原理：电泳光散射灵敏度：10mg/mL 66kDa 蛋白质Zeta 电位范围：＞+500mV / ＜-500mV电泳速度范围：＞+20μ.cm/V.s / ＜-20μ.cm/V.s最高样品浓度：40% w/v (以样品为准)最小样品容积：20μL最高电导率：200mS/cm检测技术：M3-PALS【系统参数】检测角度：90。+13。激光光源：高稳定He-Ne 激光器，波长633nm，功率 4mW。激光安全：1类，符合CDRH 和 CE 标准检测器：雪崩式光电二极管（APD）检测器，QE50%相关器：采样时间25ns – 8000s，4000通道，1011动态线性范围冷凝控制方法：干燥空气吹扫（需外接气源）温度控制范围：0° – 90°C温度控制精度：± 0.1°C电源：AC 90 – 240V, 50 – 60Hz功率：50W典型应用胶体和乳液表征药物分散体和乳液脂质体和囊泡粒子和表面的 Zeta 电位墨水、碳粉和颜料性能改进优化水处理中絮凝剂的用量以降低水处理成本缩短稳定分散体和蛋白质溶液的开发时间了解产品稳定或不稳定的原因，提高产品保质期防止形成蛋白质聚集体增加蛋白质浓度时保持稳定性

一、颗粒标准物质的概述颗粒标准物质，顾名思义，是一种具有特定粒径、形状、化学成分和物理性质的颗粒状物质。它作为一种重要的计量标准，广泛应用于科研、生产、环保、医药等多个领域。颗粒标准物质在我国计量体系中占有举足轻重的地位，为各行各业提供了准确、可靠的颗粒特性数据。二、颗粒标准物质的重要性保障产品质量在制造业，颗粒标准物质起着至关重要的作用。以下是一些具体的应用案例：案例一：半导体制造业 在半导体制造过程中，颗粒标准物质用于校准高分辨率成像设备，确保能够精确检测到硅片表面的微小颗粒污染物，保障电子器件的性能和可靠性。案例二：化妆品行业 颗粒标准物质在化妆品质量控制中用于校准粒度分析仪，确保原料颗粒的大小和分布符合规格要求，保证产品的质量和安全。提高检测准确性颗粒标准物质是实验室检测工作的基石。以下是一个具体的应用案例：案例三：食品安全与质量控制 在食品加工行业，颗粒标准物质用于校准色度计和粒度分析仪，监测食品中的颗粒大小和分布，确保产品的均一性和质量。促进技术创新颗粒标准物质为我国颗粒技术研究提供了有力支持。以下是一个具体的应用案例：案例四：石油化工 颗粒标准物质在石油化工行业用于分析催化剂的粒度分布，优化化学反应效率，推动行业技术创新。保障国家安全颗粒标准物质在国防、航空航天等领域具有重要应用。以下是一个具体的应用案例：案例五：粉末冶金 在粉末冶金领域，颗粒标准物质用于校准粒度分析仪器，确保金属粉末的质量，生产出具有一致性和可靠性的金属部件。支持国际贸易颗粒标准物质在国际贸易中发挥着重要作用，以下是一个具体的应用案例：案例六：药品质量控制 在制药行业，颗粒标准物质用于确保原料药和制剂的粒度分布符合药典规定，支持药品的国际贸易。三、颗粒标准物质的应用实例环保领域：颗粒标准物质可用于大气颗粒物采样、分析，为我国大气污染防治提供数据支持。医药领域：颗粒标准物质可用于药物制剂的粒度分析，确保药品质量和疗效。材料科学：颗粒标准物质可用于纳米材料、复合材料等新型材料的研发和性能评价。颗粒标准物质作为一种重要工具，其在多个行业中的应用具有无限可能。随着科学技术的不断发展，颗粒标准物质将在我国国民经济和科技创新中发挥越来越重要的作用。通过上述实际应用案例，我们可以更深刻地理解颗粒标准物质在不同行业中的关键作用，以及它如何推动科技进步和保障产品质量。海岸鸿蒙颗粒标准物质的研发已经达到国内领先、国际前沿水平，目前共有200余种颗粒标准物质，其中PM2.5、可见异物等百余种标准物质的研制成功填补了国内的空白，被国家市场监督管理总局批准为国家一级、二级标准物质。其颗粒产品包括颗粒标准物质和功能微粒两大类，共有3000多种产品，涵盖颗粒尺寸从30纳米到2000微米，涉及聚苯乙烯、二氧化硅、金属、胶体金和多元琼脂糖、等不同材质以及彩色微粒、荧光微粒、磁性微粒等不同功能的微粒产品。

#本文由马尔文帕纳科应用专家张鹏博士供稿# 为规范和指导纳米药物研究与评价，在国家药品监督管理局的部署下，药审中心组织制定了《纳米药物质量控制研究技术指导原则（试行）》、《纳米药物非临床药代动力学研究技术指导原则（试行）》《纳米药物非临床安全性评价研究技术指导原则（试行）》三项关于纳米药物研究、质控、评价的技术指导原则。并由经国家药品监督管理局审查同意，8月27日予以发布通告，三项技术指导原则自发布之日起开始施行。 其中《纳米药物质量控制研究技术指导原则》主要内容是围绕着纳米药物的安全性、有效性以及质量可控性展开的。在这3方面，质量的可控性显得尤为重要，它一定程度上决定了药物的安全性和有效性。 该指导原则进一步将纳米药物细分为三类：药物纳米粒、载体类纳米药物以及其他类纳米药物，前两类药物适用于该指导原则。 在研发过程中，纳米药物的质量控制指标又可以分为纳米相关特性和制剂基本特性两大类。其中纳米相关特性是可能与药物在体内行为息息相关的重要质量指标。又包括例如平均粒径及其分布、纳米粒结构特征、微观形态、表面性质（电荷、比表面积等）包封率、载药量、纳米粒浓度、纳米粒稳定性等等。 质量控制指标涉及方面较多，本文重点关注以下三个方面的指标： 1. 粒径（平均粒径及其分布）2. 表面电荷3. 纳米粒浓度 在粒径表征方面，该指导意见原文如下：“应选择适当的测定方法对纳米药物的粒径及分布进行研究，并进行完整的方法学验证及优化。粒径及分布通常采用动态光散射法（Dynamic light scattering，DLS）进行测定，需要使用经过认证的标准物质（Certified reference material，CRM）进行校验，测定结果为流体动力学粒径（Rh），粒径分布一般采用多分散系数（Polydispersity index，PDI）表示。除此之外，显微成像技术（如透射电镜（Transmission electron microscopy，TEM）、扫描电镜（Scanning electron microscopy，SEM）和原子力显微镜（Atomic force microscopy，AFM）、纳米颗粒跟踪分析系统(Nanoparticle tracking analysis, NTA)、小角X射线散射（Small-angle X-ray scattering，SAXS）和小角中子散射（Small-angle neutron scattering，SANS）等也可提供纳米药物粒径大小的信息。对于非单分散的样品，可考虑将粒径测定技术与其它分散/分离技术联用。” 在了解动态光散射技术（DLS）之前，我们先来讲一讲粒径测量时的“等效球体”的概念。 想象一下，当我们完成颗粒粒径测试后，该如何用准确的数值来描述这些三维颗粒的大小呢？当颗粒是规则的形状时，比如说正方体、球体，我们可以用一个数值，例如：边长、直径，来表示这个颗粒的大小；但是，当颗粒呈现的形貌是无规则的话，我们就无法用一个数值来描述这个颗粒大小了，那有人会说，用一系列数值来描述这些颗粒不就行了吗，这个方法确实可行，但是随之带来了数据呈现的复杂度以及颗粒粒径大小比较的困难度。这个时候我们就必须引入“等效球体”概念了。 什么叫做等效球体呢？ 当我们通过某种技术测量颗粒在某一方面的性质，并得到了一个具体的数值，如果一个刚性球体在该性质方面的数值和前者一样，那么我们就认为待测物的颗粒大小和这个刚性球的大小一致。 等效球体概念在粒径上的应用既能满足准确表示待测颗粒的粒径大小，又能使得这些数值能够被用来进行大小比较（单个数值）。 如图1所示，我们可以得知，当一个不规则的颗粒采用不同的测量技术（沉降法、电阻法、体积法等等）去进行测量时，往往会得到不同的粒径值。 而我们说的动态光散射技术测量的是颗粒的扩散速度，所以，具有同样大小扩散速度的刚性球体的直径就是待测颗粒的粒径大小，我们一般称之为流体力学直径。 动态光散射 接着我们进一步来了解一下什么是DLS技术： 分散在溶液相的纳米颗粒由于受到溶剂分子的撞击，呈现出无规则的运动，我们称之为布朗运动（Brownian motion），如果我们将一束激光照射至含有该纳米颗粒的溶液中，溶液相中的颗粒会产生散射光，随后在一定的角度收集相关的散射光，我们就能得到如图2所示的散射光强随时间的变化曲线，可以看出大颗粒布朗运动较为缓慢，散射光强的变化频率较慢（图2，上）。小颗粒则相反，由于其布朗运动剧烈，接收到的散射光强的变化频率较快（图2，下）。 而动态光散射技术则可以捕获上述散射光变化的频率，进而获得颗粒的布朗运动速率大小，最后通过反演算法获得颗粒的粒径和分布。 根据斯托克斯-爱因斯坦方程（Stokes-Einstein）的定义，我们可以看出，颗粒的运动速率是和它的粒径成反比的，运动速率越快，粒径越小，运动速率越慢，粒径越大。 该方程式：DH=KT/3πηD K：玻尔兹曼常数T：整个体系的绝对温度值η：溶剂粘度值D：颗粒平动扩散系数 那具体如何获得颗粒的布朗运动速率(D)呢？ 接下来我们要引入“相关性”这个概念，如图3所示，如果我们将t时刻的散射光强度和其后较长时间的散射光强相比较，显然，他们没有什么相关性。但是，当我们将时间缩短至极短时间范围内，也就是将t和t+δt时刻的光强值进行比较，就能得到很强的相关性，随着时间的增加（δt, 2δt, 3δt, 等等)，其散射光强值和t时刻的相关性不断衰减，最后接近0值，相关性通常用数值来描述（1→0），数值越靠近“1”代表相关性非常高，越接近“0”代表相关性很低。δt的时间非常短，一般在纳秒（nanosecond，ns）或者微秒（microsecond，μs）。 散射光强在不同时间点的相关性我们用G (τ)来表示：G (τ)=A[1+Bexp (-2Γτ)] τ代表着信号采集滞后时间Γ=Dq2，q=(4πn/λ0) sin(θ/2)，散射矢量D：颗粒平动扩散系数n：溶液的折光指数λ0：入射光波长θ：散射光接收角度 最后，我们用相关方程来描述这种相关性随时间的变化（图4），大颗粒的散射光强的相关性随时间变化慢，信号衰减慢（左），小颗粒的散射光强的相关性随时间变化快，信号衰减快（右）。 聊完了DLS的基本原理，我们再来看看大家比较关注的几个问题： 1. 什么是Z-average size（平均粒径）、PI（polydispersity index，多分散指数）？ Z-average size表示样品中颗粒的平均粒径大小，根据ISO 13321:1996，我们可以知道，该数据是通过累计分析法得到的。 PI代表着样品的粒径分布宽度，数值越小，说明体系里的粒径大小越一致，数值越大，说明体系里的粒径分布群体越多，粒径分布较宽，一般我们认为当PI值大于0.7时，表示这个体系不再适合用DLS这种技术进行表征了。 除了平均粒径和PI，我们还能得到颗粒的光强粒径分布图，在这个分布图里，我们能得到不同粒径下对应的散射光强占比数据，这些分布图是根据分布算法得到的。 2. 如何看待不同测量角度下得到的粒径数据？ 市面上主要存在两种测量角度的纳米粒度仪，分别是90°和173°，前者我们称之为侧向角，后者我们称之为背向角。 当测试的样品为粒径窄分布时，例如聚苯乙烯标准样品，两种测量角度都能得到很好的粒径分布图，结果也非常一致（图5）。 当测试的样品为粒径宽分布时，比如一些生物样品，两种测量角度得到的粒径分布图就会有区别（见图6）。 这是为什么呢？ 这其实是和颗粒的散射性质有关系的，当颗粒的粒径大小小于入射波段的1/10时，颗粒在各个方向上的散射光强度都一样，我们称之为各向同性，那么在这两个角度上进行测量，都能得到正确的数值。但是随着颗粒粒径的增加，颗粒在各个方向上的散射光强开始变得不一致，越靠近0度角，其散射光强增加越强烈，我们称之为各向异性。在绝大多数情况下，不同粒径的颗粒其散射强度在90°要比在173°要强一些，当体系中大颗粒开始变多时，来自于大颗粒的散射光强贡献度在90°角下就会比在173°角下要更多，因为粒径分布的数据是根据不同粒径的散射光强在整个体系的占比中得到的，所以在90°角下会使得颗粒的粒径分布更容易倾向于体系中存在的大颗粒。

时间：2018年12月12日 14:00 - 15:00内容简介：作为应用领域最广的粒度分析设备，激光衍射粒度仪有着其它粒度分析设备没有的更宽的测量范围，更高的重复性，更快的测量速度以及更简便的操作。但我们所测样品种类繁多，粒度分布极广，所以如何确保仪器上下限粒度的极限测量？如何确保快速准确区分单峰、多峰样品？如何简化并规范操作流程？这些都是我们关注的焦点。 本讲座将通过对样品的前处理探讨，以及测试过程中对激光粒度仪LS 13 320 XR软硬件设计的详细剖析，为您快速获知任何所测样品的准确粒度分布提供有力保障。主讲人简介：史艳轻产品应用技术专家 贝克曼库尔特生命科学市场部 在粉体制备、颗粒表征以及颗粒特性产品应用领域工作多年，有着丰富的样品颗粒分析和检测经验，现为贝克曼库尔特公司颗粒特性和计数产品专员，负责颗粒产品的技术和应用开发等相关工作。美国贝克曼库尔特公司于1997年由贝克曼公司和库尔特公司合并成立，现已成为世界著名的颗粒分析仪器公司。作为颗粒特性分析领域的先驱和领导者，贝克曼库尔特专注于为全球用户创造卓越的价值。众多应用领域如食品、制药、化工等和国际组织如美国ASTM，国家航空航天局 （NASA）等均将贝克曼库尔特的技术和产品定为标准方法或质量控制的专用仪器。秉承“为全球客户提供富于创新和值得信赖的科学解决方案”的使命，贝克曼库尔特不忘初心，不断创新，致力于为客户提供完整领先的颗粒表征及粒度分析解决方案。

(2014年6月30日，中国上海)作为全球材料表征领域创新企业，英国马尔文仪器公司最新一代纳米颗粒跟踪分析仪NanoSight NS300自面世以来深受好评。该多功能仪器采用杰出的纳米颗粒跟踪分析(Nanoparticle Tracking Analysis，即NTA)技术，配备全新的增强型荧光检测能力，为从事纳米颗粒表征的科研人员提供更加丰富便捷的解决方案。迄今，在全球已有超过700个用户贡献了1000篇以上第三方NanoSight应用文献。 　　英国马尔文仪器公司始终致力于以国际领先的技术和多元化的产品系列满足快速变化的市场需求。而最新款NanoSight NS300纳米颗粒跟踪分析仪基于出色的纳米颗粒跟踪分析技术，在分辨能力、检测能力、操作便捷性以及纳米颗粒计数分析等方面整合了独特的创新设计，可对宽分布体系纳米颗粒进行快速实时动态检测。其独特的检测能力在蛋白质聚集、药物传输、外泌体和微泡、纳米颗粒毒理、病毒和疫苗等研究领域具有广泛应用。 　　&diams 超高分辨率 　　马尔文NanoSight NS300纳米颗粒分析仪所采用的NTA技术具有独特的高分辨率，提供动态纳米颗粒检测技术，能对悬浮液中粒径范围10nm-2000nm范围颗粒进行粒径、散射光强、计数及荧光检测。相较于传统技术，马尔文NanoSight系列产品的检测分辨率提高了1-2倍。同时，由于对大、小颗粒的敏感程度相同，马尔文NanoSight NS300可帮助科研人员轻松区分出100nm、200nm、400nm、600nm混合体系中不同颗粒粒径分布，结合颗粒的散射强度，绘制出粒径、对应数量分布强度和散射强度的三维图谱，清晰区分粒径相同但材质不同的样品。 图：NanoSight超高分辨率 　　&diams 直观可视 　　马尔文NanoSight NS300所采用的NTA技术利用激光光源照射纳米颗粒悬浮液，配以全黑背景增强信号对比度，用户通过显微镜就能直接清晰地观察到带有散射光颗粒的布朗运动，并及时获得布朗运动下移动颗粒的视频文件，为未来的进一步研究留存第一手资料。 　　&diams 荧光识别检测 　　马尔文NanoSight NS300的另一项优势在于其增强型荧光检测技术，对颗粒进行整体分析。在复杂的检测环境体系中，科研人员可通过荧光过滤片选择性地标记特定颗粒，并利用NTA技术单独对这些颗粒进行定向检测和分析，而不受复杂组分溶液环境影响。此外，完全由软件控制的6位滤光轮自动分析多个荧光标记物，从而节省科研人员的宝贵时间，提升工作效率。 　　&diams 系统高度集成 　　除将软硬件设备、摄像头及显微镜等多项设备集于一体外，马尔文NanoSight NS300还整合强大的颗粒检测功能与纳米颗粒分析技术，为纳米颗粒表征提供易于使用的可重复平台。在40cm x 25cm的设备主机内集成了超高灵敏度科研级sCMOS光电传感器、温控单元以及一个四种可选波长的激光。样品池和激光模块也是一个整体，便于移动、清洁，适合高通量检测。 　　英国马尔文仪器中国区总经理秦和义先生谈及马尔文的核心竞争力时说：&ldquo 马尔文始终坚持以用户为中心，脚踏实地不断探索市场、深入了解客户需求，持续将具有革新意义的各项创新技术带到中国，让客户买到的不只是一个硬件，而是一整套解决方案。&rdquo 　　马尔文和马尔文仪器是马尔文仪器有限公司的注册商标。 　　---完--- 　　关于马尔文仪器 　　马尔文仪器提供材料表征技术和专业知识，使得科学家和工程师们能够了解和控制分散体系的性质，这些体系包括蛋白质和聚合物溶液、微粒和纳米粒子悬浮液和乳液，以及喷雾和气溶胶、工业散装粉末和高浓度浆料等。马尔文的材料表征仪器用于研究、开发和制造的所有阶段，提供帮助加快研究和产品开发、改善和保证产品品质以及优化过程效率的关键信息。 　　马尔文的产品体现了最新技术创新的动力以及充分利用现有技术的承诺，应用领域从医药和生物医药到化学品、水泥、塑料和聚合物、能源及环境等。 　　马尔文的产品和系统被用于检测颗粒大小、颗粒形状、Zeta电位、蛋白质电荷、分子量、分子大小和构象、流变性能和化学组分测定。 　　马尔文仪器公司总部位于英国马尔文，在欧洲、北美、中国、日本和韩国等主要市场都设有分支机构，在印度设有合资企业，拥有遍布全球的经销网络和应用实验中心。 　　更多信息，请访问www.malvern.com.cn。