在线粒度测试仪

p style="line-height: 1.5em " 2020年10月24-25日，中国颗粒学会第十一届学术年会在福建省厦门市召开。济南微纳颗粒仪器股份有限公司作为“金牌赞助单位”精彩亮相，携Winner802光子相关纳米激光粒度仪进行现场测试，并荣膺中国颗粒学会颁发的“优秀团体会员”。会议期间，仪器信息网特别采访了济南微纳颗粒仪器股份有限公司董事长任飞，探秘济南微纳今年的业绩表现及未来战略布局。/pp style="line-height: 1.5em margin-top: 10px " 与大多数同行情况类似，济南微纳第一季度受疫情影响业绩同比去年略低，任飞表示，从第二季度开始市场逐步回暖，尤其是随着一系列利好政策的出台，销售额稳定增长，第四季度进入全面冲刺阶段，业务量出现持续增长。公司持续优化结构，确保为客户提供高质量的产品与服务。/pp style="line-height: 1.5em margin-top: 10px " 当前颗粒表征与测试领域竞争日趋激烈，各大仪器厂商都在积极寻求新机遇。任飞认为，未来的市场发展机遇有两方面：一是工业产品的粒度检测会向在线测试的方向发展，二是高校科研院机构所对高精度的颗粒测试仪器需求旺盛。济南微纳以高等院校为依托，拥有30多年的技术研发团队，任飞说到：“公司将进一步加大在线测试粒度仪的研发投入，加强高精度测量技术的深入研究，以期达到国际领先水平。”/pp style="line-height: 1.5em margin-top: 10px " 更多精彩内容，请点击视频查看：/pscript src="https://p.bokecc.com/player?vid=7E6906B01689E1EB9C33DC5901307461&siteid=D9180EE599D5BD46&autoStart=false&width=600&height=350&playerid=621F7722C6B7BD4E&playertype=1" type="text/javascript"/script

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。

激光粒度仪　　目前，激光粒度仪核心技术发展已相当成熟，且国内外暂无突破性的激光粒度仪新技术问世，因此，近年来激光粒度仪生产商推向市场的新品多为升级产品，追求测量范围更宽、精度更高。LA-960激光粒度仪（详细性能参数）　　例如，HORIBA在BCEIA 2013期间推出了LA950激光粒度仪的升级版LA960。LA960特别为大颗粒样品单独设置了进样系统，因此配有两个单独的干法进样器，这使得LA960拥有超宽的颗粒粒径测量范围(0.01-5000&mu m)，测量精度可达到± 0.6%。EliteZizer多角度粒度分析仪（详细性能参数）　　2013年7月，美国布鲁克海文推出的EliteZizer多角度粒度分析仪结合了背向光散射技术与传统动态光散射技术，具备15° 、90° 与173° 三个散射角度，可同时兼顾大、小颗粒的散射光信号。该新品的另一大特点是高浓度粒度分析，浓度测量上限可达到40%w/v。　　除新品策略外，激光粒度仪生产商的关注重点开始转向&ldquo 捆绑式&rdquo 合作。　　例如，2013年5月，占据市场份额最大的激光粒度仪生产商马尔文，与耐驰研磨与分散事业部达成市场合作协议。借此协议，马尔文的Mastersizer 3000激光粒度仪将作为耐驰研磨机输出颗粒的常规粒径检测仪器，在耐驰全球主要的市场(包括中国在内)的测试实验室推广使用。　　作为颗粒测试仪器市场中的主流产品，当前市场中激光粒度仪产品的质量成熟度较高，用户更换仪器的周期较长，因此，激光粒度仪在国内部分传统应用行业的市场饱和度不断增高。有业内专家表示，受我国光伏行业持续低迷的影响，激光粒度仪在国内磨料行业的销量不断缩减。2013年中国激光粒度仪的市场销量基本与去年持平，未有明显增长。　　不过，该专家还表示，激光粒度仪的应用非常广泛，光伏行业的不景气并不影响中国激光粒度仪市场的大环境。随着我国医药、涂料、石油化工等行业的需求不断提升，国内激光粒度仪市场将有希望进一步打开，激光粒度仪生产商应该注重这些领域的开发应用工作。　　纳米粒度仪　　相比激光粒度仪市场的&ldquo 冷清&rdquo ，2013年的纳米粒度仪市场活跃度比较高。业内专家表示，纳米粒度仪的价格较高，其用户主要集中在仪器采购经费充足的科研院所和高校。借助于纳米技术、生命科学的研究热潮，近年来，中国纳米粒度仪市场销量不断提升，已成为各大颗粒测试仪器生产商关注的焦点。　　2013年9月，马尔文以1500万英镑成功收购NanoSight，通过获取NanoSight的独特纳米颗粒跟踪分析技术，实现了与自身纳米粒度仪zetasizer系列的互补。借此交易，马尔文即将推出NanoSight系列纳米颗粒测量系统，继续巩固其在中国乃至全球的市场地位。DelsaMax Pro纳米粒度及Zeta电位仪（详细性能参数）　　贝克曼库尔特在Pittcon 2013推出DelsaMax系列纳米粒度及Zeta电位仪，DelsaMax系列拥有一个光源和两个独立检测系统，可以实现并行测量，即一次加样可同步进行纳米粒径测量与Zeta电位分析，且测量时间仅需1秒钟，属于世界首创。SALD-7500nano纳米粒度仪（详细性能参数）　　2013年8月，岛津在中国市场推出了一款纳米粒度仪SALD-7500nano，并在此基础上打造出了一款Aggregates Sizer凝集性评价系统。该评价系统是专门针对生物医药品推出的，特别适用于SVP(0.1～10&mu m)区域聚合体的粒度及浓度分析测定，能够在最短的1秒间隔定量监测聚合过程。Winner801光子相关纳米粒度仪（详细性能参数）　　相对于国外厂商的活跃，今年国内的纳米粒度仪生产商也有很大突破。2013年年底，济南微纳承担的&ldquo 基于动态光散射原理的光子相关纳米粒度仪&rdquo 项目通过专家验收。据了解，该项目研制出了国内首款采用数字相关器的纳米粒度仪Winner801，据业内专家表示，这款Winner801光子相关纳米粒度仪还是经得起市场考验的。另据消息，济南微纳目前正准备上市前的最后工作 若济南微纳成功上市，其将成为国内第一家上市的颗粒测试仪器厂商。　　颗粒图像分析仪　　对于不规则形状的颗粒样品，单一地测试其粒度分布，并不能完全体现其物理特性，颗粒的形状特征对样品的物理特性也有很大影响。颗粒图像分析仪就是这样一种兼备粒度粒形测试功能的颗粒测试仪器。随着动态图像处理技术的引入，颗粒图像分析仪近些年有了快速的发展。BT-2800动态图像粒度粒形分析系统（详细性能参数）　　不规则形状的颗粒测试过程容易出现离焦现象，而丹东百特2013年推出的BT-2800动态图像粒度粒形分析系统则选择采用了鞘流技术(流体聚焦技术)，该技术使颗粒队列正好位于镜头的焦平面上，避免了离焦现象。同时采用高速CCD、精密柱塞泵和快速颗粒图像识别技术，BT-2800每分钟能拍摄并处理1-5万个颗粒，特别适用于针状颗粒样品的长径比分析。BT-2900干法图像粒度粒形分析系统（详细性能参数）　　丹东百特同期推出的BT-2900干法图像粒度粒形分析系统可以说是BT-2800的互补型产品，属于干法进样系统。该产品是在在颗粒自由下落过程中随机拍摄通过镜头的颗粒图像，并进行快速识别和处理，丹东百特对此形容为&ldquo 瀑布&rdquo 分散技术，适用于粗的、粒状材料的粒度粒形分析。　　还值得一提的是，一直专注于颗粒测试仪器&ldquo 精耕细作&rdquo 的丹东百特，2013年还&ldquo 跨行&rdquo 研发了PM2.5监测仪器，目前第一版PM2.5样机已在多个监测单位安装试用。或许是看中了目前环境空气监测仪器市场的大好商机，抑或是基于自身多年累积的颗粒测试技术研发经验，丹东百特&ldquo 冒险&rdquo 挤进这个早已高手云集的中国环境监测仪器市场。丹东百特的PM2.5监测仪器能否经得起时间和市场的考验?不妨让我们拭目以待!　　颗粒计数器Multisizer4库尔特颗粒计数及粒度分析仪（详细性能参数）　　2013年4月，贝克曼库尔特还推出了一款Multisizer4库尔特颗粒计数及粒度分析仪。Multisizer4是其经典产品Multisizer3的升级版，继续沿用库尔特原理，还引入了数码脉冲处理器(DPP)技术，提高了Multisizer4灵敏度，可广泛应用在生物技术、细胞生物学、石油化工等行业。　　2013年年底，丹纳赫集团(贝克曼库尔特母公司)决定重新定义颗粒特性业务，将贝克曼库尔特的颗粒特性业务与哈希公司的颗粒计数业务进行合并，哈希公司颗粒计数业务员工将逐渐整合进贝克曼库尔特的颗粒特性团队，此举将有助于进一步扩大颗粒计数与分析市场份额。pld-0201液压油污染度检测仪（详细性能参数）　　油液中颗粒物质是液压系统发生故障及液压元件过早磨损或损坏的主要原因，因此，油液中颗粒污染物质控制与检测是现代液压系统及润滑系统式工况检测和故障诊断的必备手段。2013年3月，英国普洛帝推出了一款pld-0201液压油污染度检测仪。其采用光阻法(遮光式)原理，可以对液压油、润滑油等油液进行固体颗粒污染度检测，及对有机液体、聚合物溶液进行不溶性微粒的检测。　　在线粒度测试仪　　此前，曾有业内人士预测，在线颗粒测试的需求量将远远大于实验室，未来在线颗粒测试技术将成为颗粒行业竞争的焦点。 APAS在线粒度分析仪（详细性能参数）　　随着技术的进步，在线测量颗粒的大小分布变的相对简单。但是对于不规则的结晶颗粒，基于衍射方法或某些反射法原理的仪器测量精度有时并不能满足用户需求。2013年开始在中国上市德国sequip的APAS在线粒度分析仪采用了高速扫描办法,测量出颗粒的投影面积,并由此准确得到了不规则颗粒的大小和分布，检测下限可达到120nm。（编辑：刘玉兰）