納米顆粒跟蹤分析儀是一種基于納米顆粒跟蹤分析(NTA)技術(shù)的物理性能測(cè)試儀器,通過(guò)追蹤納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)和光散射特性,實(shí)現(xiàn)粒徑、濃度及Zeta電位等多參數(shù)測(cè)量。
該儀器核心光學(xué)系統(tǒng)包含激光散射視頻顯微鏡和高靈敏度CMOS傳感器,支持10-2000nm粒徑檢測(cè)范圍,并具備熒光檢測(cè)功能。其工作原理是通過(guò)激光束照射納米顆粒懸浮液,利用顯微鏡捕捉顆粒散射光形成的移動(dòng)光點(diǎn),相機(jī)以每秒約30幀的速度記錄顆粒布朗運(yùn)動(dòng)軌跡,專用軟件通過(guò)斯托克斯-愛因斯坦方程推算粒徑分布,精度可達(dá)4nm,同時(shí)提供顆粒濃度(10?-10?個(gè)/mL精度)和Zeta電位(±200mV范圍)測(cè)量。
納米顆粒跟蹤分析儀和顆粒跟蹤分析儀均基于顆粒布朗運(yùn)動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)粒度分析,但二者在測(cè)量范圍、技術(shù)細(xì)節(jié)等方面存在顯著差異,核心區(qū)別在于對(duì)“納米級(jí)”顆粒的特異性檢測(cè)能力。以下從多個(gè)維度詳細(xì)對(duì)比:
一、測(cè)量粒徑范圍的核心差異
顆粒跟蹤分析儀(PTA):
主要針對(duì)微米級(jí)及以上顆粒(通常測(cè)量范圍為0.5μm-100μm),適用于較大顆粒的跟蹤和分析。其光學(xué)系統(tǒng)(如普通光學(xué)顯微鏡)的分辨率有限,難以捕捉納米級(jí)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)軌跡。
納米顆粒跟蹤分析儀(NTA):
專門針對(duì)納米級(jí)顆粒(典型測(cè)量范圍為10nm-1μm),通過(guò)優(yōu)化光學(xué)設(shè)計(jì)(如采用激光光源、高靈敏度相機(jī))和算法,可識(shí)別并跟蹤納米顆粒的快速布朗運(yùn)動(dòng)(納米顆粒因尺寸小,布朗運(yùn)動(dòng)更劇烈)。
二、技術(shù)原理的細(xì)節(jié)差異
兩者均基于斯托克斯-愛因斯坦方程(通過(guò)顆粒擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算粒徑),但實(shí)現(xiàn)方式不同:
光學(xué)系統(tǒng):
PTA:多采用普通白光光源和常規(guī)顯微鏡,相機(jī)幀率較低(通常<30fps),適用于運(yùn)動(dòng)速度較慢的大顆粒。
NTA:采用激光光源(如488nm藍(lán)色激光)聚焦于樣品池,使納米顆粒產(chǎn)生散射光;搭配高幀率CCD/CMOS相機(jī)(通常>30fps,甚至達(dá)100fps以上),可捕捉納米顆粒的快速位移。
跟蹤算法:
PTA:算法相對(duì)簡(jiǎn)單,主要通過(guò)顆粒的位移距離和時(shí)間計(jì)算擴(kuò)散系數(shù),對(duì)顆粒濃度要求較低(避免顆粒重疊)。
NTA:需處理納米顆粒的高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng),算法更復(fù)雜(如采用粒子追蹤velocimetry技術(shù)),同時(shí)可通過(guò)散射光強(qiáng)度估算顆粒濃度(需校準(zhǔn)),但對(duì)樣品濃度敏感(過(guò)濃會(huì)導(dǎo)致顆粒軌跡重疊,影響分析)。
三、核心區(qū)別總結(jié)
粒徑敏感性:NTA專為納米級(jí)(10nm-1μm)設(shè)計(jì),PTA聚焦微米級(jí)(0.5μm以上)。
光學(xué)與算法:NTA依賴激光+高幀率相機(jī)+復(fù)雜跟蹤算法,PTA采用常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)和簡(jiǎn)單算法。
功能擴(kuò)展:NTA通??赏瑫r(shí)提供粒徑分布和顆粒濃度數(shù)據(jù),PTA更側(cè)重粒徑分析,濃度測(cè)量精度較低。
