DLS 動態光散射粒徑分析儀

Dynamic Light Scattering, DLS

動態光散射粒徑分析儀(Dynamic Light Scattering, DLS)是一種常用於奈米至微米尺度粒子尺寸分析的技術。

其原理是利用雷射光照射含有待測粒子的溶液或懸浮液,使粒子產生散射光訊號。

 

由於溶液中的粒子會受到**布朗運動(Brownian Motion)的影響而持續隨機移動,因此散射光強度會隨時間產生微小變化。

儀器透過偵測器記錄這些散射光訊號的變化,並利用自相關函數(Correlation Function)**分析散射光強度的時間相關性。

 

透過相關函數計算可得到粒子的擴散係數(Diffusion Coefficient)

再依據 Stokes–Einstein 方程式計算出粒子的水合直徑(Hydrodynamic Diameter),即粒子在溶液中的有效粒徑大小。

 

此外,DLS 不僅可提供粒徑平均值,也可分析粒徑分布(Particle Size Distribution)

並可評估粒子是否存在聚集或團聚現象

技術原理
奈米碳酸鈣於水溶液中的粒徑分佈分析

此圖為利用 動態光散射粒徑分析儀 (DLS) 量測奈米碳酸鈣(Nano CaCO₃)在水溶液中的粒徑分佈結果。橫軸表示粒子的直徑大小(Diameter, nm),縱軸表示該粒徑在樣品中的數量比例(Number, %)由圖中可觀察到:

主要粒徑分佈區域

在約 100–120 nm 附近出現明顯的主要分佈峰值,代表樣品中大部分奈米碳酸鈣粒子集中於此粒徑範圍,顯示該溶液中主要粒子尺寸約為 ~110 nm

 

粒子聚集現象
300–350 nm 區域可觀察到另一個較小的分佈峰,顯示部分奈米碳酸鈣粒子在水溶液中可能發生聚集或團聚 (aggregation/agglomeration),形成較大的粒子團。

 

分散狀態評估
整體粒徑分佈呈現雙峰分佈(bimodal distribution),代表系統中同時存在:

  • 單顆奈米粒子(約 100 nm)

  • 聚集形成的較大粒子(約 300 nm)

此結果顯示樣品在水溶液中分散性尚可,但仍存在部分粒子聚集現象,可能與粒子表面電性、溶液 pH、離子強度或分散劑條件有關。

技術特色
可評估粒子分散與聚集狀態
透過粒徑分布資訊,可判斷粒子是否存在**聚集(Aggregation)或團聚(Agglomeration)**現象,並評估分散系統的穩定性。
快速粒徑分析
量測時間通常僅需數分鐘即可得到粒徑平均值與粒徑分布結果,適合快速材料評估與製程監控。
適用奈米至微米粒徑範圍
DLS 特別適用於 1 nm 至數微米範圍的粒子分析,對奈米材料、膠體或生物分子等粒子具有良好的量測能力。
非破壞性量測
量測過程不會改變樣品性質,樣品通常只需分散於溶液中即可進行分析,前處理簡單且樣品需求量少。
分析應用
材料與製程品質控制
在材料開發與製程中,可利用 DLS 監控粒徑變化,確保產品品質與穩定性。
粒子聚集與分散穩定性評估
可觀察粒子在不同條件(如 pH、溫度、濃度)下的粒徑變化,評估粒子聚集與分散行為。
生物分子尺寸分析
適用於蛋白質、DNA、脂質體或奈米載體等生物分子系統的尺寸分析。
膠體與懸浮液分析
可用於分析膠體溶液、乳化系統或懸浮液中的粒子尺寸,了解其分散性與穩定性。
奈米材料粒徑分析
廣泛應用於奈米材料研究,如奈米金屬、奈米氧化物或量子點等材料之粒徑與粒徑分布分析。
機台種類

Malvern Nano-ZS

Malvern Nano-ZS 為一套結合動態光散射 (Dynamic Light Scattering, DLS)Zeta 電位分析的高精度粒子分析儀器,可用於量測奈米至微米尺度粒子的粒徑分佈、分散狀態及表面電性

此儀器利用雷射光散射原理量測粒子在溶液中的布朗運動 (Brownian motion),透過散射光強度變化計算粒子的水合粒徑 (Hydrodynamic Diameter);同時可透過電泳光散射 (Electrophoretic Light Scattering, ELS) 技術量測粒子在電場中的移動速度,進而計算其 Zeta 電位,用以評估粒子的分散穩定性。

Nano-ZS 具有高靈敏度與高解析度,可快速分析奈米材料、膠體系統、生物分子及各類分散體系,是材料研究、奈米科技、生醫與化學產業常用的分析設備。

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台灣實驗室

鍾先生

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