如何調(diào)和不同粒度測(cè)量技術(shù)所得結(jié)果之間的差異？
如果顆粒不是球形，那么不同的測(cè)量技術(shù)會(huì)強(qiáng)調(diào)粒度的不同表征方式，因此結(jié)果可能無(wú)法比較。以長(zhǎng)棒狀樣品在篩板上振動(dòng)為例，最終，長(zhǎng)棒體會(huì)垂直穿過(guò)篩板（直徑小于篩孔尺寸），因此粒度結(jié)果并未正確考慮長(zhǎng)棒體的長(zhǎng)度。而對(duì)于動(dòng)態(tài)光散射（DLS）、夫瑯禾費(fèi)衍射和一些其他技術(shù)，顆粒是隨機(jī)翻滾的，因此“粒度”將同時(shí)受長(zhǎng)度和直徑影響。即使對(duì)于球體，也需確認(rèn)不同測(cè)量技術(shù)的加權(quán)方式（數(shù)量、體積、質(zhì)量）是否相同。與體積或質(zhì)量加權(quán)相比，數(shù)量加權(quán)分布及其所有顆粒粒度都向較小值偏移。
了解不同測(cè)量技術(shù)的差異是很有必要的。例如，單顆粒計(jì)數(shù)器給出的是數(shù)量加權(quán)分布，如果少量的大顆粒在數(shù)量加權(quán)分布中得不到體現(xiàn)，在將數(shù)量加權(quán)分布轉(zhuǎn)換為體積加權(quán)分布時(shí)，會(huì)低估真實(shí)的體積加權(quán)分布。同樣，DLS 和衍射技術(shù)更側(cè)重于散射光權(quán)重更大的大顆粒，它們通常會(huì)低估或完全忽略小顆粒的存在，因此，當(dāng)將光強(qiáng)加權(quán)分布轉(zhuǎn)換為數(shù)量分布時(shí)，得到的結(jié)果通常是不準(zhǔn)確的。
如果兩種方法給出的結(jié)果不一致，需要判斷不同測(cè)量技術(shù)是否存在差異，此時(shí)，了解不同技術(shù)在表征不同大小顆粒時(shí)的差異性是必要的。最后，不要想當(dāng)然地認(rèn)為不同測(cè)量技術(shù)的采樣和樣品制備方法是相同的。事實(shí)上，結(jié)果更多地取決于采樣偏差和樣品制備差異，而非測(cè)量技術(shù)之間的差異。
與 DLS 相比，衍射法儀器有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
沒(méi)有一種技術(shù)能夠準(zhǔn)確可靠地應(yīng)用于所有顆粒的粒度分布，因此，是選擇 DLS 還是選擇衍射法儀器應(yīng)該以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向。主流衍射法儀器的測(cè)量范圍從約100+納米到數(shù)百微米。
將光強(qiáng)加權(quán)粒度分布轉(zhuǎn)換為數(shù)量加權(quán)粒度分布會(huì)扭曲實(shí)際的粒度分布（PSD）嗎？
是的，如果分布中的最小峰是假峰，則從光強(qiáng)加權(quán)轉(zhuǎn)換為數(shù)量加權(quán)會(huì)導(dǎo)致高度失真。
注意：無(wú)法使用 DLS 直接進(jìn)行顆粒計(jì)數(shù)，而且數(shù)量加權(quán)分布是一種相對(duì)分布，在所有 DLS 分布中，它最容易出錯(cuò)。然而，當(dāng)有其他信息來(lái)支持 DLS 數(shù)量加權(quán)結(jié)果時(shí)，它的結(jié)果還算合理。
當(dāng)將粒度的光強(qiáng)加權(quán)分布轉(zhuǎn)換為體積加權(quán)分布，且結(jié)果不同時(shí)，我們應(yīng)該選擇哪種表示方法？
除非是單峰的窄分布樣品，該轉(zhuǎn)換幾乎總是使粒度的光強(qiáng)加權(quán)分布結(jié)果向小粒徑方向偏移。這是因?yàn)樵谟?jì)算粒度的體積加權(quán)分布時(shí)，每個(gè)尺寸的光強(qiáng)貢獻(xiàn)都會(huì)除以 d3×P，然后重新歸一化，如果不考慮角散射因子 P 的影響，由于除以直徑的立方，小顆粒的貢獻(xiàn)被增強(qiáng)，而大顆粒的貢獻(xiàn)被減小。因此，從光強(qiáng)加權(quán)到體積加權(quán)時(shí)總是出現(xiàn)向小粒徑方向偏移，并且出于同樣的原因（除以另一個(gè)d3），從體積加權(quán)到數(shù)量加權(quán)也會(huì)出現(xiàn)向小粒徑方向偏移。
然而，在將光強(qiáng)加權(quán)轉(zhuǎn)換為體積加權(quán)之前，必須確保光強(qiáng)加權(quán)的 DLS 結(jié)果有意義。此時(shí)需要注意兩種情況：首先，最大的粒度峰超過(guò)5-7微米，幾乎毫無(wú)意義，DLS 不適合測(cè)量如此大顆粒的粒度。自相關(guān)函數(shù)（ACF）基線的誤差很可能是導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤的大粒度峰的原因，建議重新檢查 ACF，手動(dòng)將基線調(diào)高，但不要超過(guò)0.5-1%，然后觀察那個(gè)大峰是否消失。其次，在多個(gè)峰中，最小粒度峰（1-2納米）也很可能是由 ACF 噪聲產(chǎn)生的假峰。
事實(shí)上， DLS 測(cè)量產(chǎn)生的可靠多峰分布（四峰及以上）比較少見(jiàn)，只有三峰分布是經(jīng)過(guò)獨(dú)立驗(yàn)證的。如果最小粒度峰（1-2納米）是假峰，那么在進(jìn)行加權(quán)方式轉(zhuǎn)換時(shí)，它會(huì)變成一個(gè)其實(shí)并不存在的主峰，這就是數(shù)量加權(quán)分布僅顯示較小峰的原因。建議僅報(bào)告兩個(gè)中間峰的結(jié)果。如果能排除幾納米附近的峰，則可將其余部分轉(zhuǎn)換為體積加權(quán)，最大的峰在除以 d3×P 后將變?yōu)榱悖虼瞬粫?huì)扭曲體積加權(quán)的結(jié)果。另外，還可以嘗試輸出結(jié)果，并手動(dòng)剔除最小粒度峰后進(jìn)行計(jì)算。
兩個(gè)樣品的峰值中心分別位于-40 mV 和-25 mV 左右時(shí)，我們能說(shuō)它們的 Zeta 電位存在顯著差異嗎？
這兩個(gè)樣品之間確實(shí)存在明顯差異。第一個(gè)樣品在異丙醇（IPA）中的 Zeta 電位絕對(duì)值比第二個(gè)樣品更大，因此，樣品#1應(yīng)該比樣品#2更穩(wěn)定。如果您沒(méi)有使用相位分析光散射（PALS）技術(shù)，這種差異可能被低估。
顆粒在水和異丙醇中會(huì)顯示出相同的 Zeta 電位嗎？
不會(huì)。顆粒在水中的 Zeta 電位通常會(huì)更高。
是否可以在異丙醇（IPA）或其他非水溶劑中測(cè)量 Zeta 電位？
使用標(biāo)準(zhǔn)的激光多普勒電泳（即常規(guī)ELS）技術(shù)無(wú)法輕易測(cè)定這些體系中的 Zeta 電位，您需要使用 PALS 技術(shù)。因?yàn)楫惐嫉恼扯却蠹s是水的2.4倍，而介電常數(shù)大約比水低4.5倍，這意味著顆粒在異丙醇中的電泳遷移率要低得多。因此，ELS 很難獲得良好結(jié)果，但 PALS 可以輕松做到精確測(cè)量。如果所使用的是配備 PALS 功能的 Zeta 電位分析儀，請(qǐng)?jiān)凇皡?shù)”（或 SOP ）中查找溶劑參數(shù)。
雖然在溶劑下拉列表中有許多溶劑選項(xiàng)，但異丙醇并不在其中，在列表頂部選擇“未指定”，然后輸入設(shè)定溫度下異丙醇的粘度、折射率和介電常數(shù)。溫度每變化1℃，粘度會(huì)發(fā)生約2%的改變，因此請(qǐng)查找接近設(shè)定溫度的參考值。溫度每變化1℃，介電常數(shù)會(huì)發(fā)生約0.1-0.2%的改變，因此只要文獻(xiàn)值的溫度條件在設(shè)定溫度的幾度范圍以內(nèi)，就無(wú)需進(jìn)行更改。折射率隨溫度變化不大，但會(huì)隨波長(zhǎng)變化而變化。
根據(jù)所使用的儀器，可以查找激光波長(zhǎng)，如 640 nm（假設(shè)您使用的是 NanoBrook 配備的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體紅光激光器）。如果該波長(zhǎng)下的 n 值無(wú)法查詢，可以先查詢其它波長(zhǎng)下的折射率 n，由于n = A + B/(λ2)，如果有兩個(gè)波長(zhǎng)下的 n 值，就可以求出 A 和 B，并內(nèi)插得到儀器激光波長(zhǎng)下的 n 值。
對(duì)高度多分散樣品的表征采用什么方法最可靠？
表征這類樣品最好使用除動(dòng)態(tài)光散射（DLS）以外的其他方法，或者接受有效直徑（EFF. Dia.）、多分散指數(shù)（PDI）以及通過(guò)它們計(jì)算得出的對(duì)數(shù)正態(tài)分布，作為這類樣品粒度分布的表征方式。
如何改進(jìn)動(dòng)態(tài)光散射（DLS）測(cè)量？
所有布魯克海文公司的 DLS 儀器都具有 MSD 功能，在研究級(jí)軟件中，可以選擇指數(shù)采樣、非負(fù)最小二乘法（NNLS）或 CONTIN 算法。如果事先了解有關(guān)分布的信息，請(qǐng)加以利用。CONTIN更適用于寬單峰分布，對(duì)于間隔較近的雙峰分布則效果較差。NNLS更適用于雙峰分布，并且最多能分辨出峰值間距大于2:1的峰。動(dòng)態(tài)光散射（DLS）不是一種高分辨率的粒度測(cè)量技術(shù)，很難區(qū)分70納米和100納米或100納米和200納米的雙峰分布。
眾所周知，多峰粒度分布（MSD）算法可能會(huì)產(chǎn)生虛假的雙峰，甚至在光強(qiáng)加權(quán)分布中出現(xiàn)跨度很大的三峰，但這些峰并不準(zhǔn)確。盡管如此，有效直徑（EFF. Dia.）和多分散指數(shù)（PDI）仍具有參考價(jià)值。例如：通過(guò)大量的電子顯微鏡數(shù)據(jù)和其他技術(shù)，知道這些分布趨向于單峰，類似于對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
此時(shí)，根據(jù)這個(gè)信息，忽略 MSD 分布，重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)態(tài)光散射（DLS）得出的體積加權(quán)對(duì)數(shù)正態(tài)分布。如果在轉(zhuǎn)換為體積加權(quán)后，它與顯微鏡得到的結(jié)果近似，則說(shuō)明 DLS 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：使用顯微鏡測(cè)量耗時(shí)較長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)光散射（DLS）的速度要快得多，而且結(jié)果基本一致。
如果樣品不是典型的膠體，我們能信任多峰粒度分布結(jié)果嗎？
有效直徑和多分散指數(shù)（PDI）是通過(guò)累積量法而不是多峰算法計(jì)算的，幾乎所有商業(yè)化的 DLS 儀器都會(huì)提供這兩個(gè)參數(shù)。它們是 DLS 測(cè)量中得到的描述粒徑分布最可靠且可重復(fù)的值。
其他所有結(jié)果，如多峰粒度分布等，都具有較大的不確定性，因?yàn)閷⒆韵嚓P(guān)函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的計(jì)算涉及條件有限的拉普拉斯變換。在制備得當(dāng)?shù)那闆r下，許多樣品呈單峰窄分布，此時(shí)的 PDI 值大致小于0.03至0.04。這種情況下，最有效的表征方式通過(guò)有效直徑（Eff. Dia.）和多分散指數(shù)（PDI）來(lái)進(jìn)行，或者使用對(duì)數(shù)正態(tài)分布，它完全根據(jù)有效直徑（Eff. Dia.）和多分散指數(shù)（PDI）計(jì)算得出，并不包含更多信息。
布魯克海文儀器公司主要使用非負(fù)最小二乘法（NNLS）和 CONTIN 作為多峰粒度分布的算法。假設(shè)囊泡樣品為薄殼結(jié)構(gòu)，在參數(shù)對(duì)話框（或SOP）中，選擇薄殼模型，這樣在將光強(qiáng)加權(quán)分布轉(zhuǎn)換為體積加權(quán)分布時(shí)所用到的米氏散射系數(shù)就可完全確定。僅當(dāng)多分散性指數(shù)（PDI）足夠大，且光強(qiáng)加權(quán)分布產(chǎn)生峰值間距大于約2:1的雙峰分布，并多次得出大致相同的結(jié)果時(shí)，樣品可能確實(shí)是雙峰的。