Zeta電位與粒徑分析儀是一種集納米顆粒粒徑分布和表面Zeta電位測量于一體的高精度分析儀器,廣泛應用于制藥、生物技術、納米材料、化妝品、食品及化工等領域,用于評估膠體體系的穩定性、分散性及界面特性。
該儀器主要基于兩種核心技術:動態光散射(DLS)和激光多普勒電泳光散射(ELS)。在粒徑測量中,激光照射懸浮于液體中的納米顆粒,因布朗運動導致散射光強度隨時間波動,通過相關算法計算擴散系數,并依據斯托克斯-愛因斯坦方程反推出粒徑分布,典型檢測范圍為0.6 nm至10μm。而在Zeta電位測定中,儀器對樣品施加電場,帶電顆粒在電場作用下發生定向遷移(電泳),通過激光多普勒技術檢測其遷移速度,進而計算出滑動面上的電勢——即Zeta電位。Zeta電位的絕對值越高(通常>±30 mV),顆粒間靜電斥力越強,體系越穩定;反之則易發生聚集或沉降。
一、光學系統(核心檢測單元)
激光光源
常用半導體激光器(633nm/532nm),單色性好、穩定性高,提供入射光源。
光路準直組件
透鏡、狹縫、偏振片、衰減片,把激光準直、勻光后射入樣品池。
散射光檢測器
光電倍增管PMT/雪崩光電二極管APD,多角度散射接收(常用90°、173°后向散射),捕捉顆粒布朗運動散射光信號。
電泳光路模塊
專門用于Zeta電位測試,配套相位分析光散射PALS檢測光路,微弱電泳位移信號高精度采集。
二、樣品測量系統
樣品池/比色皿
石英流通池、一次性塑料樣品池、折疊毛細管電泳池;耐酸堿、透光性好。
電極組件
鍍金/鉑電極、平行板電極,給樣品施加交變電場,讓帶電顆粒產生電泳運動,是測Zeta電位關鍵部件。
樣品恒溫腔體
帕爾貼溫控模塊,精準控溫(一般0~90℃),消除溫度對粒徑、電泳遷移率的影響。
自動進樣/稀釋單元(高配機型)
自動稀釋、微量進樣、循環進樣,適合高濃度樣品、批量樣品測試。
三、電路與硬件控制系統
高壓/變頻電場驅動模塊
為電極提供穩定可調電壓、交變電場,控制顆粒電泳速度。
信號放大與相關器
把微弱散射光電信號放大,數字相關器實時計算光強自相關函數,換算顆粒粒徑分布。
主控與采集電路板
整機時序控制、信號采集、AD模數轉換、各模塊通訊聯動。
運動調節機構
光路微調電機、樣品池定位機構,自動校準光路位置,保證重復性。
四、軟件與數據處理系統
上位機控制軟件
參數設置:測試時間、溫度、角度、電場強度、循環次數。
算法解析模塊
粒徑:DLS反演算法(CONTIN、NNLS),計算平均粒徑、PDI多分散系數
Zeta電位:由電泳遷移率→亨利公式→換算Zeta電位、電位分布
數據輸出與報表
原始曲線、粒徑分布圖、Zeta電位分布圖、數據保存、導出Excel/Word、校準記錄管理。
五、輔助配套系統
防塵防震機架
整機減震底座、光學平臺,隔絕外界震動干擾(DLS對震動極敏感)。
屏蔽與防干擾結構
電磁屏蔽腔體,避免外界電場、磁場干擾微弱電泳和光散射信號。
清洗與廢液收集單元
管路清洗、廢液回收,防止交叉污染,適配多批次樣品連續測試。
