一、仪器功能与科学意义
纳米粒度及Zeta电位分析仪是一种用于同步或分别测量纳米颗粒流体动力学粒径分布和表面Zeta电位的综合表征系统。粒径和表面电荷是决定纳米材料胶体稳定性、界面行为及生物相容性的两个核心参数。该仪器通过光散射技术与电泳原理的结合，实现了对纳米体系“尺寸-表面特性”的双重精准表征，为纳米材料研发、药物递送系统优化、胶体科学基础研究及工业过程质量控制提供了分析手段。
二、纳米粒度测量原理：动态光散射技术
动态光散射(DynamicLightScattering，DLS)是测量纳米粒子和生物大分子流体动力学直径的核心技术。其物理基础是布朗运动理论。悬浮于液体中的纳米颗粒因受到溶剂分子的无规则碰撞而进行随机运动，这种运动速率与颗粒尺寸成反比：小颗粒运动快，大颗粒运动慢。
仪器通过高稳定激光器发射单色相干光照射样品，运动中的颗粒会使散射光频率产生多普勒频移(即光谱展宽)。由于颗粒运动随机，这些频移形成随时间波动的散射光强信号。高速光子探测器采集此涨落信号，通过数字自相关器计算其自相关函数。该函数的衰减速率直接反映颗粒的扩散系数，进而通过斯托克斯-爱因斯坦方程计算出颗粒的流体动力学直径。
现代仪器结合非侵入式背散射检测技术，显著降低了多重散射干扰，可将测量浓度上限提升数个数量级。多角度检测系统则能更准确地解析多分散体系及复杂形状颗粒的尺寸分布。
三、Zeta电位测量原理：电泳光散射技术
Zeta电位(ζ电位)是表征胶体分散体系稳定性的关键指标，指颗粒滑动面与溶液本体之间的电势差。其测量基于电泳光散射技术。
仪器在样品池两侧施加精确控制的电场，使带电颗粒产生定向电泳运动，其迁移速度(电泳迁移率)与Zeta电位成正比。此时，运动颗粒散射的光信号将产生与电泳速度成正比的频移。然而，此频移极小，极易被颗粒布朗运动产生的频移噪声淹没。因此，现代仪器采用“相位分析光散射”技术，通过测量散射光与参考光之间的相位差变化来解析电泳运动信号，其灵敏度比传统频谱分析法高两个数量级。
精确测量需在特定电场强度、温度及合适离子强度的缓冲液中进行。仪器内置的自动滴定模块可连续改变样品pH值或滴定剂浓度，从而绘制Zeta电位随pH或浓度变化的趋势图，用于测定颗粒的等电点及研究其表面化学性质。
四、系统集成与关键技术
光学平台：高稳定激光光源、光纤耦合系统、温控样品池及高灵敏度雪崩光电二极管探测器。
电泳池与电场控制系统：采用折叠毛细管电泳池以消除电渗流干扰；高精度电极提供可编程的交替电场，防止电极极化。
温控系统：精度达±0.1摄氏度的帕尔贴温控单元，确保扩散系数测量的准确性。
数据处理系统：基于多重算法(累积量法、CONTIN算法、NNLS算法)的智能软件，可反演宽分布、多模态样品的粒度分布及Zeta电位结果。
纳米粒度及Zeta电位分析仪
