關(guān)鍵詞：聚苯乙烯球、粒徑、濃度

顆粒物的粒徑檢測(cè)和濃度檢測(cè)需求一直存在，且與研究物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)問題密切相關(guān)，在環(huán)境檢測(cè)保護(hù)、工業(yè)和醫(yī)藥生產(chǎn)質(zhì)控、醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的疾病診斷以及食品行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。

檢測(cè)顆粒物濃度可以通過多種手段進(jìn)行，例如散射法、光阻法、電阻法等。百特最新推出的BeNano 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位分析儀通過一種結(jié)合消光法、米理論和動(dòng)態(tài)光散射的方法LEDLS，可以檢測(cè)一個(gè)寬泛的粒徑范圍內(nèi)的顆粒物的體積分?jǐn)?shù)和數(shù)量濃度信息。LEDLS作為百特的專利濃度測(cè)試技術(shù)，不需要甲苯進(jìn)行出廠前的校正，使用簡(jiǎn)便，支持單角度檢測(cè)濃度能力，不受光源衰減的限制。

在這篇應(yīng)用報(bào)告中，使用丹東百特儀器公司的BeNano 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位分析儀檢測(cè)了分散在水中的多個(gè)不同粒徑的聚苯乙烯微球的粒徑和濃度信息。

樣品制備和測(cè)試條件

該報(bào)告中檢測(cè)了粒徑為20nm、50nm、100nm、300nm、500nm的窄分布聚苯乙烯球，在濃度范圍0.00025% - 2.5%內(nèi)，稀釋過程采用稱量法進(jìn)行，最大程度地保證稀釋的準(zhǔn)確性。驗(yàn)證過程中聚苯乙烯球折射率1.59，吸收率0.001。每個(gè)樣品測(cè)試三次，取三次結(jié)果的平均值。此外，我們還配置了濃度為0.1%的60nmPS球和濃度為0.01%的200nmPS球的混合液用于濃度測(cè)試。 

測(cè)試過程中需要輸入樣品的折射率和吸收率。

測(cè)試結(jié)果和討論

圖1. 0.01%濃度200nm PS球的數(shù)量濃度分布（上圖）、粒徑分布（中圖）和結(jié)果列表（下圖）

圖1為一個(gè)窄分布的濃度為0.01%的200nmPS球的檢測(cè)結(jié)果，其理論數(shù)量濃度為2.39E10個(gè)/mL。通過圖1的檢測(cè)結(jié)果可以看出，樣品為單峰，峰值粒徑202nm，測(cè)試得到其體積分?jǐn)?shù)為0.0091%，數(shù)量濃度為2.6E10，這與理論值一致性較好。

圖2. 不同粒徑不同濃度PS球的濃度結(jié)果與理論濃度對(duì)比曲線

圖2為不同濃度下，20-500nmPS球通過測(cè)試得到的濃度值與理論濃度值對(duì)比曲線。其中橫坐標(biāo)為每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的理論濃度值，縱坐標(biāo)為BeNano 180 Zeta Max得到的數(shù)量濃度值，直線為y=x坐標(biāo)線。通過對(duì)比可以看出在濃度范圍1E+7個(gè)/mL至1E+16個(gè)/mL范圍內(nèi)測(cè)試結(jié)果與理論濃度值一致性較好。

適合顆粒物濃度測(cè)試的粒徑和濃度范圍依賴于樣品粒徑以及其對(duì)光的散射和吸收能力。通常來說，小粒徑、弱散射樣品（幾十納米范圍）在較高濃度下會(huì)具有較好的測(cè)試效果；適中粒徑樣品（100-400nm）具有較寬泛的適合濃度測(cè)試的濃度范圍；較大粒徑樣品（500nm）僅僅在較窄的濃度范圍內(nèi)適合進(jìn)行濃度測(cè)試，這是因?yàn)榇箢w粒濃度過高會(huì)有較強(qiáng)的多重光散射行為，濃度過低又會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的數(shù)量波動(dòng)行為，這對(duì)于測(cè)試的準(zhǔn)確性都會(huì)造成較大的影響。

圖3. 0.1%60nm和0.01%200nmPS球混合樣品濃度（上圖）、粒徑分布曲線（中圖）和結(jié)果列表（下圖）

      我們對(duì)一個(gè)混合樣品進(jìn)行了濃度測(cè)試，通過圖3可以看出，得到兩個(gè)樣品的粒徑峰，峰值分別是64nm和198nm，其中粒徑分布采用高分辨率算法，因此峰的分布看起來較窄。60nm和200nm樣品的配置體積分?jǐn)?shù)為0.1%和0.01%，數(shù)量濃度為8.84E+12和 2.39E+10。從檢測(cè)結(jié)果可以看出，對(duì)應(yīng)60nm和200nmPS球的的體積分?jǐn)?shù)分別為0.101%和0.0034%，數(shù)量濃度分別為9.62E+12和1.10E+10，其中200nm的濃度與理論值有一定偏離，這是由于200nm的PS球在混合物中含量很低造成的。

結(jié)論

在這個(gè)應(yīng)用報(bào)告中，我們展示了BeNano 180 Zeta Max利用LEDLS方法對(duì)顆粒物濃度的檢測(cè)。通過檢測(cè)結(jié)果可以看出，在粒徑范圍20 – 500nm范圍內(nèi)，適合的濃度范圍下，對(duì)于顆粒物濃度檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)稱值一致性較好。我們對(duì)一個(gè)雙組分樣品的濃度進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果顯示濃度較高的組分的濃度結(jié)果與理論值一致性較好，濃度較低的組分在數(shù)量級(jí)上與理論值一致。