粒子尺寸測量技術：為您的應用選擇合適的方法

精確的粒子尺寸分析在眾多行業的研究、開發和製造中至關重要。從製藥到油漆和塗料，粒子尺寸影響著關鍵性質如溶解速度、穩定性、顏色、質感和流動性。選擇正確的測量技術，不僅確保了產品質量，也符合了監管要求。

選擇粒子尺寸測量技術時，首先要明確目標。您想達到什麼目的？無論是檢測聚集體還是控制細顆粒部分，您的目標會指導您選擇具有必要靈敏度的合適技術。

即使受限於可用技術，了解它們的優劣勢可以確保獲得現實且可靠的結果。需要考量的關鍵因素包括儀器可測量的尺寸範圍、可處理的樣本類型（乾粉、懸浮液、乳液和噴霧），以及技術的靈敏度（基於數量或體積）。還需要考慮您可以期待的準確性和精確性。

實際考量同樣重要。您每天需要進行多少次測量？每次測量需要多長時間？需要多少樣本稀釋？以及您是否需要其他信息，例如粒子形狀？

本指南探討了最常用的粒子尺寸測量方法，並提供了如何為您的材料和目標選擇最佳方法的見解。

常用的粒子尺寸測量技術

1. 激光衍射

激光衍射因其廣泛的動態範圍和易用性成為最常用的技術之一。

• 工作原理： 測量激光束通過分散的粒子樣本時散射光強度的角度變化。
• 典型尺寸範圍： ~0.01 µm 至 3500 µm
• 樣本類型： 粉末、乳液、懸浮液、噴霧
• 優勢：
  • 快速分析，具有高度可重複性
  • 適用於多種樣本類型和尺寸
  • 適合於生產中的實時監控（PAT應用）
• 局限性：
  • 假設粒子為球形進行計算
  • 限於分辨緊密排列的尺寸分佈

應用案例： 製藥、塗料和顏料、食品、建材、高分子材料

2. 動態光散射（DLS）

DLS是測量納米粒子和膠體懸浮液的首選技術。

• 工作原理： 分析因布朗運動導致的懸浮液中粒子散射光強度的波動。
• 典型尺寸範圍： ~0.3 nm 至 10 µm
• 樣本類型： 納米粒子、蛋白質、脂質體、溶液中的聚合物
• 優勢：
  • 對於粒子尺寸的小變化高度敏感
  • 快速且非破壞性
  • 非常適合穩定性研究和配方開發
• 局限性：
  • 對於多分散或非球形系統，效果較差
  • 需要稀釋和乾淨的樣品準備

應用案例： 生物製藥、藥物輸送系統、化妝品乳狀液、高分子分散液

3. 成像技術

成像技術提供關於粒子尺寸和形狀的視覺和定量信息。

• 工作原理： 捕捉粒子的高分辨率圖像，然後使用軟件分析以確定尺寸、形狀和其他形態參數。
• 典型尺寸範圍： ~1 µm 至數毫米
• 樣本類型： 形狀不規則的顆粒、纖維、聚集體
• 優勢：
  • 提供詳細的形狀信息（例如，長寬比、圓度）
  • 基於形態在相似尺寸的粒子間進行區分
  • 對於故障排除或產品開發非常有用
• 局限性：
  • 速度慢於其他方法
  • 需要更複雜的分析和解釋

應用案例： 製藥粉末、研磨材、食品成分、礦物樣品

其他粒子尺寸測量方法

除了上述主要技術外，根據應用的不同，其他方法可能也有相關性：

• 篩分：對於粗顆粒來說簡單且成本效益高，常用於大批量材料處理。
• 沉降法：基於斯托克斯定律，適用於較大、較密的顆粒。
• 電區感測（庫爾特原理）：對粒子通過小孔時的電阻變化進行測量——常用於細胞計數。

選擇技術時要考慮的因素

選擇合適的技術取決於多個變量：

在粒子尺寸測量方面，沒有一種方法適合所有情況。每種技術都提供獨特的見解。通常，多種方法的結合能清晰地描繪材料性能。理解每種技術不僅如何運行，還了解何時和為什麼使用它們是獲得可靠結果和作出明智流程決策的關鍵。

結論

無論是在制備製藥片劑、開發塗層，還是控制食品產品的一致性，選擇合適的粒子尺寸測量技術可能決定結果的好壞。通過將方法與您的材料特性、目標和流程需求對齊，您可以確保精確性、一致性和符合法規要求。

馬爾文帕納科提供全套的粒子尺寸測量解決方案，從激光衍射到納米粒子追蹤，並提供專家諮詢和持續培訓支持。

進一步閱讀

• 粒子尺寸測量技術：為您的應用選擇合適的方法
• 選擇正確的影像分析選項
• 粒子形狀參數的意義及其應用

來自馬爾文帕納科的粒子尺寸分析儀