Zetasizer_Nano_系列培训课程

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1、1会计学Zetasizer_Nano_系列培训课程系列培训课程q微小粒子在悬浮溶液中的随意运动q布朗运动的速度依赖于q 离子的大小q 媒体的粘度动态光散射测量依赖于时间的散射光强波动。由动态光散射可以得到粒子扩散速度的信息, 进而从Stokes-Einstein方程得到流体力学半径 hydrodynamic diameter (DH) k ： 波尔兹曼常数, T ： 绝对温度, ： 粘度kT3DHD =散射光强依赖于粒子的大小散射光强的信息被传输到光子相关器相关器连续加和处理从广散射信号中得到的很短时间的波动信息进而得到相关曲线Time (s)Intensity (kcps)Small Par

2、ticlesTime (s)Intensity (kcps)Large ParticlesTimeIntensityTimeIntensity0TimeCorrelationCoefficient10 = 0TimeIntensity01Time10 = 1CorrelationCoefficientTimeIntensityTime10012 = 2CorrelationCoefficient = 3TimeIntensityTime100123CorrelationCoefficientTimeIntensityTime100 = 123CorrelationCoefficient衰减的过

3、程与粒子尺衰减的过程与粒子尺寸的分布相关寸的分布相关基线基线初始斜率依赖于粒子大小初始斜率依赖于粒子大小截距截距 D-2q2e ABGnPDI = 2ZD2分布系数值Comments0.05单分散体系，如一些乳液的标样。0.7尺寸分布非常宽的体系。Peak 1Peak 2Mean (nm)%Mean (nm)%Intensity23186.365.813.7Volume 23250.361.849.7Number1842.658.297.460nm 和 220nm 聚苯乙烯乳液标样1:1 体积混合z-均直径 = 168nm分散指数 = 0.215PeakDI (nm)% Int% Wt1592

4、16722207933检测器检测器激光激光凸透镜凸透镜样品池样品池高浓度溶液减小散射光体积降低多次散射影响检测器检测器激光激光凸透镜凸透镜样品池样品池小粒子/ 稀溶液较大的散射提体积样品池中心样品池中心衰减器编号衰减率(% 正常)透射率 (% 正常)199.99970.0003299.9970.003399.990.01499.970.03599.90.1699.70.37991897399010107030110100移动到4.65mm调整衰减器使得检测到的光强小于500kcps相关运算 10 秒钟计算 CPF 和 intercept移动到 0.85mm调整衰减器使得检测到的光强小于500k

5、cps相关运算 10 秒钟计算 CPF 和 interceptpt比较在 0.85 and 4.65mm处的 CPF and intercept 值计算测试时间在 4.65mm测试测试位置向样品池边缘优化 (1.25, 1.05, 0.65 和 0.45mm)在优化位置测试判断样品是否光学洁净（意味着没有多次光散射）?计算测试时间YesNoThe lower size limit is typically 2nmNano S90/ZS90Nano S/ZSLower Size Limit (nm)10.6Upper Size Limit (nm)30006000不同的浓度下检测样品尺寸The

6、lower size limit is typically 2nm可测量浓度可测量浓度表观表观 z-Average 直径直径 (nm)样品浓度样品浓度低低高高多次光散射多次光散射Nano S90Nano S可测量浓度可测量浓度多次光散射多次光散射粒子尺寸粒子尺寸最小推荐浓度最小推荐浓度最大推荐浓度最大推荐浓度Nano S90/ZS90Nano S/ZSNano S90/ZS90Nano S/ZS 1m1mg/ml0.1mg/ml0.1% w/v1% w/v (assuming a density of 1gcm-3)q小粒子q中等分散指数q存在大的粒子/缔合 (基线不平)q大粒子q高分散指数q

7、很大的粒子/缔合物 (基线不平)q截距 1.0 (number fluctuations? causing baseline definition problems)q双峰分布 q高分布指数q无大粒子/缔合物 (基线平)q双分布样品的相关曲线和光强分布q尺寸质量报告给出的对于累积距法的拟和误差说明测得的z-均直径 (301nm) 并不可靠 q由于双分布累积距拟和的结果很不好，然而分布拟和的结果非常好q因此，尽管这个测试的z-均半径不可靠，但是光强尺寸分布是很准确地Cumulants fit Distribution fit 检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息警告信息的可能原因警告

8、信息的可能原因可以采取的措施可以采取的措施1 研究软件使用适合的低尺寸分析限度检查分布分析中的结果z-average is smaller than lower size analysis limit在分布分析过程中应用错误的低尺寸分析限度在研究软件中编辑低尺寸分析的设置2研究软件使用适合的高尺寸分析限度检查分布分析中的结果z-average is larger than upper size analysis limit在分布分析过程中应用错误的高尺寸分析限度在研究软件中编辑高尺寸分析的设置3检测适当的显示尺寸下限z-average is smaller than lower display

9、 limit使用错误的的显示尺寸下限编辑显示尺寸下限4检测适当的显示尺寸上限z-average is larger the upper display limit使用错误的的显示尺寸上限编辑显示尺寸上限检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息警告信息的可能原因警告信息的可能原因可以采取的措施可以采取的措施5检测分散系数数值(分散系数 1 ?) Polydispersity index is very high样品分散度很大，可能不适合DLS测试DLS技术可能不适用于 此样品样品中有灰尘或是大的缔合物通过过滤和离心除去灰尘大的缔合物错误的测试位置 (只应用于 Nano S/ZS)优化测试

10、位置检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息警告信息的可能原因警告信息的可能原因可以采取的措施可以采取的措施6检查相关曲线的截距(截距 1.0 ?) Correlation function intercept out of range样品浓度太高 (多次散射)稀释样品样品浓度太低增加样品浓度重新检测样品荧光使用窄波长滤波片使用不同波长的激光样品吸收光强使用不同波长的激光错误的测试位置 (只应用于 Nano S/ZS)优化测试位置样品中有非常大的粒子 (基线不回零)，可能不适用于动态光散射方法通过过滤和离心除去灰尘大的缔合物检测步骤检测步骤检测描述检测描述Warning Message

11、Possible Reasons For Warning MessagePossible Actions6检查相关曲线的截距(截距 1.0 ?) Correlation function intercept out of rangeSample concentration too high (multiple scattering)Dilute sample and re-measure Sample concentration too lowIncrease sample concentration and re-measureSample fluorescenceUse narrow ba

12、nd filter optionUser different laser wavelengthSample absorbance (coloured sample)User different laser wavelengthWrong measurement position selected (Nano S/ZS only)Allow instrument to seek for optimum measurement positionSample contains very large particles (baseline definition problems) and may no

13、t be suitable for DLS measurements Remove large particles/ aggregates/ dust by filtration or centrifugationq发射荧光的样品的相关曲线q注意到截距值为0.011 q在Nano 系列中可使用窄波长的滤波片来提高信号质量q如果以上办法不能显著提高信号质量，那么就要使用不同波长的激光作为光源检测步骤检测步骤检测描述检测描述Warning MessagePossible Reasons For Warning MessagePossible Actions6检查相关曲线的截距(截距 1.0 ?)

14、Correlation function intercept out of rangeSample concentration too high (multiple scattering)Dilute sample and re-measure Sample concentration too lowIncrease sample concentration and re-measureSample fluorescenceUse narrow band filter optionUser different laser wavelengthSample absorbance (coloure

15、d sample)User different laser wavelengthWrong measurement position selected (Nano S/ZS only)Allow instrument to seek for optimum measurement positionSample contains very large particles (baseline definition problems) and may not be suitable for DLS measurements Remove large particles/ aggregates/ du

16、st by filtration or centrifugationq由一个有很大，且沉淀的粒子的溶液测得的相关曲线。数量波动引起相干效应。q大粒子的存在导致了基线定义问题，并且导致截距值大于1.0检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息警告信息的可能原因警告信息的可能原因可以采取的措施可以采取的措施7研究软件检查相关曲线前几个点针对与多指数模型的选择(第一个相关测试点 3并且 z-均直径 5nm ?)Check first correlation point selection for multimodal analysis仅应用于研究模式的软件。检测相关曲线前几个点的选择是否适合粒

17、子池村的分布范围编辑在分布分析中第一个点的时间位置，重新分析原始数据检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息警告信息的可能原因警告信息的可能原因可以采取的措施可以采取的措施8检测在范围内的值( 90% ?)The in range figure is low大粒子或者粒子沉淀通过过滤和离心除去灰尘大的缔合物样品产生荧光使用窄波长滤波片使用不同波长的激光样品吸收照射光使用不同波长的激光检测步骤检测步骤检测描述检测描述Warning MessagePossible Reasons For Warning MessagePossible Actions8检测在范围内的值( 90% ?)The

18、 in range figure is lowPresence of large or sedimenting particlesRemove large particles/ aggregates/ dust by filtration or centrifugationSample fluorescence Use narrow band filter optionUser different laser wavelengthSample absorbance (coloured sample)User different laser wavelengthq由一个有很大，且沉淀的粒子的溶液

19、测得的相关曲线。数量波动引起相干效应q样品不适合DLS测试，除非通过过滤离心将大尺寸粒子除去检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息警告信息的可能原因警告信息的可能原因可以采取的措施可以采取的措施9a检查平均光强(平均光强 1000 kcps ?) Count rate is out of range衰减器没有设置为自动状态设置为自动状态样品中有大的粒子/缔合物/灰尘通过过滤和离心除去灰尘大的缔合物样品在测试过程中不稳定样品不适用于DLS技术检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息警告信息的可能原因警告信息的可能原因可以采取的措施可以采取的措施10检测是否积累了足够的数据(累积

20、的光子数0.005?) Cumulant fit error high相关曲线质量不好样品不适合 DLS 技术样品分布太宽样品更适合分布分析在研究软件中的对于累积距拟和方法不恰当的设置编辑设置12检测分布拟和误差(误差 0.005?)Multimodal fit error high相关曲线质量不好样品不适合 DLS 技术样品分布太宽样品不适合 DLS 技术在研究软件中的对于分布拟和方法不恰当的设置编辑设置检测步骤检测步骤检测描述检测描述警告信息警告信息Possible Reasons For Warning MessagePossible Actions11检测累积距拟和误差(误差 0.00

21、5?) Cumulant fit error highData quality too poor for cumulant analysisSample may not be suitable for DLS techniqueSample too polydisperse for cumulant analysisSample more suitable for distribution analysis Inappropriate cumulant analysis settings in research softwareEdit cumulant settings in researc

22、h software12检测分布拟和误差(误差 0.005?)Multimodal fit error highData quality too poor for distribution analysisSample may not be suitable for DLS techniqueSample too polydisperse for distribution analysisSample may not be suitable for DLS techniqueInappropriate distribution analysis settings in research sof

23、twareEdit distribution settings in research softwareq由于样品的多分散性，累积距拟和结果很差，然而分布拟和的结果很好q因此，尽管这个测试的z-均半径不可靠，但是光强尺寸分布是很准确地Cumulants fit Distribution fit analysisSymbolMeaningPossible Tip DescriptionAcceptable measurementFirst measurement is representative of remainderPoor MeasurementMean size is trending

24、 by 19%Count rate varies significantly sample not stable or cleanCount rate and size are both decreasing sample may be sedimenting or dissolving建议类型的例子包括稳定体系稳定体系絮凝絮凝凝聚凝聚沉淀沉淀凝聚凝聚絮凝絮凝沉淀沉淀相分离相分离（位阻效应）（位阻效应）STERICSimple, but limited optionsIrreversibleAn extra component静电力排斥（静电力排斥（ELECTROSTATIC）Easy to

25、measure the controlling parameter (zeta potential)ReversibleMay only require change in pH or ion concentrationZeta电位是在滑移层的电势 (剪切的流体动力学平面)9234567811011121314pHZeta Potential (mV)0+30-30等电点（IEP）带电粒子以特定的速度运动，运动的速度取决于: 电场强度 媒体的介电常数 媒体的粘度 Zeta电位+- UE = 2 e z f(k a)3 z ：zeta电势UE ：电泳淌度e ：介电常数H：粘度f(k a) ： H

26、enrys 方程非极性溶剂非极性溶剂Huckel 近似近似F(ka) = 1.0Smoluchowski 近似近似F(ka) = 1.5a1/K极性溶剂极性溶剂a1/K f = 2 sin( /2)/ 粒子速度粒子速度 V=0散射光与入射光有相散射光与入射光有相同频率同频率F1F1粒子速度粒子速度 V0v散射光品率高于入射光散射光品率高于入射光F2F1F1参考光 F1F1F2参考光 F1 和和散射光散射光 F2F1F2将两束光结合参考光 F1 和和散射光散射光 F2F2F1参考光 F1 和和散射光散射光 F2F2F1参考光 F1 和和散射光散射光 F2F1 = -fF2F2F1参考光 F1 和

27、和散射光散射光 F2这两束光在A 相干加强，在 B 相干减弱BAAF1 = -fF2F2F1参考光 F1 和和散射光散射光 F2这两束光在A 相干加强，在 B 相干减弱BAA相干的结果产生一个频率小得多的调制光源，这束光的频率等于参考光和散射光频率的差F1 = -fF2检测器检测的是光强随时间的波动，进而得到拍频q参考光不通过样品池q衰减镜片调整入射光的光强q这样仪器可以检测很宽浓度范围内的样品Electrophoresis in a Closed Capillary Cell 移动性Phase Difference DemonstrationConductivity (mS/cm)Volta

28、ge Selected (V)3010 (100次子测试) Attenuator IndexTransmission (% Nominal)10.000320.00330.0140.0350.160.37183910103011100FFRPALS only to obtain mean (Ep)FFRPALS only to obtain mean (Ep)SFRPALS to obtain mean (Eo+ Ep) + FT to obtain distribution (width)FFRFFRSFRPALS only to obtain mean (Ep) no distributi

29、on or widthFFR onlyFFR only测试项测试描述警告信息可能原因可采取的措施1检测相曲线的质量Check the quality of the phase plot data 相数据不好-信躁比太低Phase data poor signal to noise ratio low 样品浓度过低增加子测试数量增加样品浓度，重新测试样品浓度过高增加子测试数量稀释样品，重新测试 高导电率导致样品变质/电极退化 用 Monomodal模式测试手动降低电压 测试项测试描述警告信息可能原因可采取的措施2检测分布曲线的质量Check the quality of the distribu

30、tion plot data Distribution data poor样品浓度太低增加子测试数量增加样品浓度，重新测试样品浓度太高增加子测试数量稀释样品，重新测试 高导电率导致样品变质/电极退化用 Monomodal模式测试手动降低电压 测试项测试描述警告信息可能原因可采取的措施3检测zeta电位分布的范围是否在科分析范围之内Check the limits of the zeta potential distribution are within the analyzed range Increase zeta potential analysis range 样品的zeta电位分布很宽

31、编辑 zeta potential 分析范围重新测试较高的导电率导致施加的电压自动降低编辑 zeta potential 分析范围重新测试样品的介电常数太低或粘度太高编辑 zeta potential 分析范围重新测试Mean zeta = +63mV Wall zeta = +61mV Voltage = 150V Voltage = 100V 测试项测试描述警告信息可能原因可采取的措施4检测是否对导电率大于10mS/cm的样品使用单项模式Checks that the Monomodal analysis has been used for samples with conductivit

32、ies greater than 10mS/cm Suggest use of Monomodal analysis as conductivity is 10 mS/cm 样品电导率太高 设置较低减压用 General Purpose重新测试 (可能会需要新鲜样品) 使用Monomodal analysis测试样品，减小样品变质速度测试项测试描述警告信息可能原因可采取的措施5检查样品池中的闪光源Check for flare originating from the cell wall Flare from cell wall check for bubbles, increase samp

33、le concentration 样品浓度太低增加样品浓度重新测试气泡存在于光路中检查样品中的气泡，清除气泡，重新测试测试项测试描述警告信息可能原因可采取的措施6检查衰减镜片的位置是否为11Check if the attenuator used was position 11 Sample concentration may be inappropriate (too high or low) 样品浓度太低增加样品浓度重新测试 样品浓度太高稀释样品重新测试0.0001%1%A = 0.0001% w/vB = 0.001% w/v C = 0.005% w/v D = 0.01% w/v E

34、 = 0.05% w/v F = 0.1% w/vG = 0.5% w/v H = 0.75% w/v I = 1% w/v J = 2% w/v K = 10% w/v (neat sample)0.0001%0.01%0.05%0.5%1%Phase plot from Intralipid 1% w/v samplePhase plot from Intralipid 2% w/v samplePhase plots from Intralipid 1 and 2% w/v samples overplottedanalysisFFRPhase plot from Intralipid 2% w/v sample