NS-180Z Pro 納米粒度及電位分析儀

產品概述

NS-180Z Pro 是專為前沿科研與考究工業質檢打造的旗艦級納米粒度及zeta電位分析儀。它不僅僅是一臺精密測量儀器，更是您實驗室中值得信賴的“納米數據專家"。

在納米材料、生物制藥及精細化工領域，樣品的復雜性日益增加——從極低濃度的蛋白質單體到高濃度的鋰電池漿料，從易聚集的膠體到強熒光的量子點，本產品旨在解決您的測量挑戰：

高濃度樣品無需稀釋：直接測量原液，避免因稀釋改變樣品雙電層結構或破壞團聚狀態，還原真實的粒徑分布。

復雜體系精準解析：無論是多分散體系中的微量大顆粒團聚體，還是低信噪比的生物大分子，都能提供高分辨率的粒徑數據。

非常條件下的穩定性評估：在寬pH值范圍、高離子強度及溫度變化下，依然能輸出符合藥典（USP/EP/ChP）、ISO相關國際標準和GB 相關中國國家標準的合規數據。

NS-180Z Pro納米粒度及電位分析儀是珠海歐美克儀器有限公司汲取了國際前沿技術理念，基于馬爾文帕納科高效核心技術平臺打造的新一代納米顆粒表征系統，集成了動態光散射（DLS）、電泳光散射（ELS）和靜態光散射（SLS）三大核心技術，采用優化的非侵入背散射（NIBS）光學設計以及恒流模式的M3-PALS技術，實現了對納米顆粒的粒徑、zeta電位、分子量等關鍵參數的精準測量，系統集成了自相關智能算法與機器學習算法，提供數據質量評估系統，讓每一次測量都快速、可重現且令人信服。該儀器專為生物醫藥、納米材料、新能源、化工等領域的研發與質量控制而設計，通過高精度、高重現性和智能化數據分析，為用戶提供可靠、高效的納米顆粒表征解決方案。

NS-180Z Plus/Pro納米粒度及電位分析儀延續了馬爾文帕納科的技術優勢，同時針對中國市場的應用需求進行了本土化改進，符合中國用戶操作習慣和科研環境的考究配置，滿足從基礎研究到產業應用的全面需求。它是高校科研探索未知機理的利器，也是企業QC部門確保批次一致性的堅實防線。

工作原理

NS-180Z Pro納米粒度及電位分析儀在一種緊湊型儀器中集成了三種測試技術：

動態光散射技術（Dynamic Light Scattering/DLS）

測量分子/顆粒的粒度。該技術利用光電檢測器測量樣品中顆粒由布朗運動所產生的散射光強漲落信號，通過數字相關器計算得到相關函數（Correlation Function）以分析顆粒的擴散速率，再以斯托克斯-愛因斯坦（Stokes-Einstein）方程計算出顆粒的粒徑與分布。本技術所測量的粒徑為流體動力學等效直徑，通過相同擴散速率的硬球進行等效直徑計算而得。動態光散射法也稱為光子相關光譜法（Photon Correlation Spectroscopy/PCS）。

其中，NS-180Z Plus采用了173° NIBS 非侵入背散射光路設計，而NS-180Z Pro在此基礎上，實現了173°背散射與經典90°側散射的自由切換，結合前向13°散射角度，可在三個不同角度下進行粒徑測量。

經典90°和NIBS兩種動態光散射光路圖

電泳光散射技術（Electrophoretic Light Scattering/ELS）

測量顆粒滑移層的zeta電位。顆粒在人為施加的電場作用下做電泳運動，其電泳運動速率和zeta電位直接相關，以亨利方程進行表述。儀器使用恒流模式的快慢場混合激光多普勒相位分析法（Mixed Mode Measurement, Phase Analysis Light Scattering/M3-PALS），成功解決了毛細管電滲對測試的影響，并且在一次測試過程中同時得到zeta電位平均值和電位分布曲線。電泳光散射技術可測量上限粒徑至100μm左右的樣品的zeta電位（取決于樣品屬性及制備）。

Zeta電位的概念圖                                                     電泳光散射光路圖

靜態光散射技術（Static Light Scattering/SLS）

以非侵入式表征溶液及膠體中的蛋白質單體、聚集體或聚合物等顆粒的摩爾質量，即分子量。在德拜法分子量計算的描述中，顆粒產生的散射光強度正比于重均分子量的平方以及顆粒濃度。通過使用德拜法測量一組濃度梯度的樣品靜態散射光強度，可以計算蛋白質與聚合物的分子量。與動態光散射技術不同的是，靜態光散射技術是測量一段時間內散射光的平均強度。分子量單位為Da（Dalton）或g/mol。

廣泛的應用領域與行業適應性

     NS-180Z Pro的設計初衷即為“通用性"。它不僅僅是一臺物理實驗室的儀器，更是跨行業解決方案的核心設備。憑借其優異的性能，廣泛應用于生命科學、新能源、新材料、化工等多個前沿領域，成為推動行業技術進步的關鍵工具。

·       學術與科研： 在高校和研究所，NS-180Z Pro 是納米材料、膠體化學及生物物理研究的基礎工具 。其高靈敏度允許研究人員探測極微量的樣品，這對于合成初期珍貴的納米材料至關重要。

·       生命科學與制藥：

蛋白質穩定性研究：在抗體藥物（mAb）研發中，NS-180Z Plus/Pro 可監測不同pH值、離子強度、溫度條件下的粒徑變化，早期發現聚集風險，輔助處方篩選與工藝優化。其高靈敏度可檢測出微小的構象變化。

病毒載體表征：針對腺相關病毒（AAV）、慢病毒等基因治療載體，測定病毒滴度、空實殼比例與粒度的關聯性，評估純化工藝效果，確保基因藥物的有效性。

脂質體與mRNA疫苗：在mRNA疫苗研發中，脂質納米顆粒（LNP）的粒徑均一性與zeta電位直接決定包封率與體內遞送效率。NS-180Z Pro 可直接測量原液，真實反映LNP狀態，助力疫苗快速上市。

輔料與添加劑質控：對表面活性劑、聚合物輔料進行分子量與粒徑篩查，確保原料質量一致。

·       納米材料與精細化工：

碳納米材料：評估石墨烯、碳納米管的剝離效果、粒徑分布及功能化改性程度，優化制備工藝。

納米乳液與化妝品：預測乳液、面霜、精華液的貨架期穩定性。通過zeta電位快速篩選乳化劑配方，防止分層、絮凝，提升產品質感。

顏料與油墨：控制噴墨打印墨水、汽車漆中顏料顆粒的粒徑分布，確保打印流暢性、色彩飽和度與涂層光澤度。

環境科學：監測水體中納米污染物（如微塑料、金屬氧化物納米顆粒）的遷移轉化行為，評估生態風險。

·       新能源與鋰電池材料：

正負極漿料原位分析：直接測量高固含量（>30%）的鋰電漿料，無需稀釋，真實反映顆粒分散狀態與團聚情況，指導分散劑選型與研磨工藝，提升電池倍率性能與循環壽命。

陶瓷隔膜涂層：監控氧化鋁、勃姆石等陶瓷顆粒的粒徑分布與zeta電位，防止團聚導致的涂層不均，消除電池針刺隱患，提升安全性。

電解液添加劑研究：在高電導率電解液環境中，利用恒流模式準確測量添加劑顆粒的zeta電位，優化配方穩定性。

成熟應用匯總：

• 膠體和乳液表征

• 藥物分散體系、乳液和疫苗等制劑配方和工藝開發

• 脂質體和囊泡的開發

•  蛋白質及其聚集體的評價

• 電極漿料及助劑的粒徑、分散和穩定性表征

• 涂覆材料分散性能預測

• 納米金等高電導率溶膠的改性

• 墨水、碳粉、染料和顏料性能改進

• 優化水處理中絮凝劑的使用

• 膠體、乳液、漿料穩定性評價

•  確定多種復雜制劑的混合、均質等加工工藝參數

•  精細化??業納?材料、表活、低聚物等的開發和?產質控

•  礦物堆浸及浮選

•  鉆井泥漿及陶瓷漿料

•  涂覆材料穩定性能預測

性能特點

?                      樣品濃度適應性：高靈敏度與寬動態范圍

測量范圍的寬窄和靈敏度的高低是評價光散射儀器性能的核心指標，也是難以兼顧的難題。傳統檢測技術在面對高濃度或不透明樣品時，常因多重散射效應導致數據失真，迫使實驗人員進行繁瑣且可能引入誤差的稀釋操作。稀釋過程可能會破壞顆粒原有的分散狀態或雙電層結構。

NS-180Z Pro引入了馬爾文帕納科創新研發的NIBS非侵入背散射光學技術，檢測角度固定在173°大角度背散射位置。它在不影響性能的情況下較大程度地擴大動態范圍，提高儀器靈活性，從而在確保高靈敏度的同時達到樣品處理濃度、顆粒大小測量的極限。即使是處理高濃縮樣品，也能實現高靈敏度。

背散射即在與入射光方向相反的背向散射角檢測散射光的信號。背散射的光路設置又分為三種模式：

                    將檢測點固定在樣品池中間

                    將檢測點固定在靠近樣品池邊緣位置

                    創新研發非侵入背散射（NIBS）核心技術，檢測點可以在樣品池中間到邊緣的任意位置移動

圖中陰影部分為有效檢測結果                    

將檢測點固定在樣品池中間，此時，背散射具有較大的檢測體積，可以盡可能多地接收顆粒的散射信號，增加儀器的檢測靈敏度。對于尺寸比較小、散射能力較弱、濃度比較稀的樣品，具有較好的檢測效果。但如果樣品的濃度過高、濁度過高或者多重光散射效應較強，則無法進行正常檢測。

圖中陰影部分為有效檢測結果                      

將檢測點固定在靠近樣品池邊緣位置，此時，激光不需要穿透進入樣品內部，可有效避免高濃度樣品的多重光散射效應，在更高濃度范圍內也能保持粒徑數據結果的正確性與一致性。適合檢測高濃度，散射較強，易產生多重光散射效應的樣品。但由于散射體積較小，會降低儀器的靈敏度，對于小顆粒、弱散射、濃度極稀樣品檢測效果不好。

根據樣品散射光自動優化檢測點位置                       圖中陰影部分為有效檢測結果

NIBS中設置了以高精度馬達驅動，可以沿軸方向移動的透鏡。透鏡焦點移動，可以將檢測點設置在樣品池中心到邊緣的任意位置。因此可以較大程度上兼顧不同種類、不同濃度樣品的檢測需求。對于樣品濃度、大小、散射能力都是未知時，每個特定樣品其檢測位置和激光的強度通過程序智能計算，達到精準的測試。

創新研發NIBS技術使儀器更靈敏

                    在背向173o檢測樣品散射光，樣品散射體積是傳統90o下的8倍，在有效避免池壁反射的同時能夠得到更多散射光強。

                    更高的靈敏度使儀器能夠檢測極低濃度至0.2 mg/mL的樣品。

                    智能化樣品測量定位系統，極大降低了多重光散射效應，可以有效檢測濃度高至40% w/v的樣品。

?                      復雜介質中的zeta電位金標準：M3-PALS + 恒流模式

Zeta電位是表征膠體分散體系穩定性的關鍵指標。在實際應用中，許多樣品處于高鹽濃度（如生理鹽水緩沖液、細胞培養液）或低介電常數溶劑（如某些有機合成體系）中。傳統PALS相位分析光散射恒壓模式（Constant Voltage）技術在高鹽環境下易受電極極化影響，導致測量誤差增大。高電導率會導致電流過大，產生焦耳熱效應，引起樣品對流，干擾電泳遷移率的測量；或者為了限制電流而降低電壓，導致電場強度不足，顆粒遷移速度過慢，信噪比極差，無法獲得有效數據。

NS-180Z Pro搭載了馬爾文帕納科創新研發的 M3-PALS，混合模式相位分析光散射 技術與恒流模式（Constant Current Mode），充分解決了電泳光散射測量的難題：

M3-PALS 技術

傳統PALS技術通過測量散射光相位的變化來推導顆粒遷移速度，具有很高的靈敏度，但是毛細管電滲對測試的影響顯著。M3-PALS則結合了高頻快場與低頻慢場頻移技術與多周期測量策略，能夠分辨出極慢速的顆粒運動。即使在電場強度很低的情況下，也能通過延長采樣時間和優化算法，提取出準確的相位變化信息，而且不受電滲效應的影響。

傳統PALS電泳的電滲效應                           M3-PALS電泳不受電滲影響

恒流模式

設定恒定電流而非恒定電壓。系統會根據樣品的實時電導率自動調節施加的電壓，以維持設定的電流值。

恒流模式下的電壓變化

抑制焦耳熱

在高電導率樣品中，恒流模式能有效限制電流大小，防止因過熱引起的對流干擾，確保測量環境的穩定性。支持電導率高達 260 mS/cm 的樣品測量，適配生理鹽水、高鹽廢水、電池電解液等非常環境。

減少電極極化

恒流模式結合特殊的折疊毛細管池設計，顯著降低了電極極化效應，提升了數據的重復性和準確性，尤其是在測量低遷移率的大分子或中性顆粒時表現優異。

微量樣品支持

配合專用的折疊毛細管池，使用擴散障礙法僅需 20 μL 樣品即可完成高精度的zeta電位測試，對于珍貴的生物藥中間體或合成材料，極大降低了樣品成本。

硬件架構與光學系統

NS-180Z Pro 的優異性能源于其精密的硬件與光學系統設計。

?                      激光光源

激光是光散射儀器的心臟。本產品采用了高性能的 氦氖（He-Ne）氣體激光器 。

波長與功率：波長為 633 nm（紅光），功率為 4 mW。633 nm 是光散射測量的標準波長，具有良好的穿透性和較低的樣品吸收率。4 mW功率提供了足夠的信號強度，同時避免了高功率激光可能引起的樣品熱效應或光降解，特別是對于敏感的生物樣品。

穩定性： He-Ne 激光器以其長期功率穩定性和光束質量著稱。穩定的光源是保證測量重現性的基礎，消除了因光源波動導致的信號噪聲 。 He-Ne激光器的光束發散角、單色性、溫度電壓波動穩定性、相干性皆遠優于半導體固體激光器。

激光衰減功能： 儀器具備激光衰減功能，允許用戶根據樣品散射強度調整入射光強 。對于強散射樣品，降低光強可防止檢測器飽和；對于弱散射樣品，全功率輸出有效提升信噪比。

?                      光學檢測器

雪崩光電二極管（APD）

檢測器的靈敏度直接決定了儀器的檢測下限。

本產品使用國際優質廠商的高成本APD作為檢測器。與傳統的 PMT（光電倍增管）相比，APD 具有更高的量子效率（QE≥80%）和更低的暗電流。

APD 工作在光子計數模式下，能夠檢測單個光子事件。這使得儀器能夠捕捉極微弱的散射信號，是實現 0.3 nm 小分子測量和高濃度樣品測量的硬件基礎 。

?                      電子學與信號處理

研究級數字相關器

相關器用于處理 APD 輸出的光子脈沖信號，計算自相關函數。相關器的性能決定了時間分辨率和信號處理能力，是 DLS 算法的核心硬件。本產品使用的高速數字相關器，信號處理＞4000通道數，達到1011動態線性范圍，采樣時間間隔可低至25ns。動態光散射的核心在于對光強的自相關函數計算，高性能相關器是保證儀器高分辨能力和獲得高質量數據的基礎。

?                      電控與溫控

高精度智能電源

用于 zeta 電位測量的電泳模塊需要高壓電源來施加電場。傳統的電源采用固定電壓的模式，在電泳過程中存在電流電場波動和電解過熱的問題。本產品創新研發的恒流模式采用的智能電源系統不僅能夠穩定輸出高電壓，同時具備電流監測功能，高精度調節電壓輸出，保證穩定的電場。避免了電解過熱，電極極化，電泳漂移導致的數據失真，從而獲得真實的平均電位值和高分辨的電位分布。

帕爾貼溫控

溫度控制通過帕爾貼（Peltier）元件實現，具有加熱和制冷雙向能力。溫控模塊緊密包裹樣品池，確保樣品溫度與設定溫度快速平衡。0.1°C 的精度依賴于高精度的溫度傳感器和反饋控制算法。

?                      光學設計與測量角度

高信噪比光纖系統

系統使用高效光纖技術集成各個光學部件形成封閉的光路，極大減少背景雜散光的噪聲，提高樣品散射光的信噪比。

可變測量位置背散射

NIBS非侵入背散射創新研發技術，檢測器在 173°角收集背散射光 。光學系統支持可變測量位置，結合智能算法，可定位采集樣品池內部任意位置的散射光。不同濃度樣品的散射光信號都能高效采集，無論是散射光極弱的稀溶液，還是產生多重光散射的濃溶液都能輕松應對。

熒光濾光片

背散射光路支持熒光濾光片分析 。這一硬件擴展使得儀器能夠處理具有熒光特性的樣品（如某些染料標記的納米顆粒），通過濾光片阻擋熒光背景，僅保留散射信號，從而提高數據質量。

多角度支持

NS-180Z Pro型號支持多角度測量，儀器集成了173°、90°、13°三個檢測角度模塊。無需調整光學組件即可實現切換不同角度測量。多角度數據提供更豐富的顆粒散射光行為，有助于研究顆粒的不同組分信息。

軟件生態與數據智能

儀器軟件的重要性在于充分發揮硬件的性能。本產品搭載的Dylisizer軟件不僅是控制界面，更是數據質量的保證。

?                      Dylisizer軟件基礎功能

軟件的設計理念是“簡化復雜"。

以樣品為中心的工作流： 軟件界面以樣品為核心，用戶首先定義樣品屬性（如溶劑粘度、折射率），然后選擇測量類型。這種邏輯符合實驗人員的思維習慣。

指導性操作： 對于不熟悉光散射原理的用戶，軟件提供指導式使用。它會根據用戶輸入的樣品信息，自動推薦優選的測量參數（如衰減、測量時間、電壓）。這大大降低了人為設置錯誤導致數據失敗的概率。支持SOP標準化操作程序，并可一鍵保存隨時調用，保證參數設置的一致，提高數據的重現性。

軟件簡潔的工作界面

自動方法優化： 軟件能夠根據預掃描結果優化方法。例如，如果預掃描發現信號過強，軟件會自動建議增加衰減；如果信號波動大，會建議延長測量時間。

?                      智能算法與數據分析

自相關智能算法及動態采樣：

動態光散射的數據質量取決于對光強的采集和自相關計算。

傳統方法往往采用固定的采樣時間策略，可能導致時間不足（數據噪聲大），或為了獲得高質量數據而時間過長（效率低），且難以平衡“快速篩查"與“精細分析"的需求。此外，樣品中若存在微量大顆粒（如灰塵、團聚體），往往會掩蓋主峰信號，導致結果偏差。

NS-180Z Pro搭載的自相關智能算法引擎采用動態采樣策略。系統實時分析光子計數統計特性，動態調整相關器的采樣時間窗口和累積次數。對于單分散性好的樣品，自動縮短測量時間，最短子測量時間可縮短至1.68s；對于多分散或弱信號樣品，自動延長采集時間以確保信噪比。這種“因樣而異"的策略，使整體測試效率提升 50% 以上。實現了速度與質量的平衡 。

軟件自動優化測量過程

微量團聚體檢出：

自相關智能算法具有出色的靈敏度和分辨率，能夠敏銳地捕捉到主峰背景下含量極低（0.1%）的大顆粒團聚體。在生物制藥中，這意味著可以早期發現蛋白質的聚集傾向，預警注射劑的安全性風險；在納米材料研究中，可精確評估分散工藝的效果。

去噪與容錯：

自相關智能算法的數字濾波與異常值剔除，對輕微的環境震動、溫度波動、氣泡或灰塵干擾具有更強的魯棒性，降低了對實驗室環境的苛刻要求，讓數據更可靠。

多峰分布分析：

支持多種算法模型（如累積量法、分布法）來解析多分散樣品 。對于復雜的混合體系，軟件能夠穩定分辨不同的粒徑峰。

多峰分辨能力

數據導出與報告：

支持一鍵生成 PDF/CSV數據導出 。報告模板可自定義，包含儀器參數、環境條件及原始數據圖表，滿足不同客戶的需求。

方便的數據導出

?                      智能數據質量系統

軟件內置了基于百萬次實測數據訓練的機器學習模型進行深度學習，不僅給出測量結果，更會對數據質量進行全面“體檢"。這是軟件具前瞻性的功能之一。

數據質量反饋：

軟件提供實時數據質量反饋和結果優化指導 。測量結束后，系統會給出一個質量評分或狀態指示（如綠色表示數據質量良好）。

數據質量評價

深度學習驅動：

該模型基于深度學習構建數據質量系統。它通過學習海量歷史測量數據，識別出導致數據異常的典型模式（如灰塵尖峰、沉降趨勢、氣泡干擾）。

故障診斷：

當數據質量不佳時，軟件會自動分析原因（如“存在大顆粒污染"、“溫度未平衡"），并給出具體的優化建議（如“建議過濾"、“信號過弱，建議增加濃度"）。

這種智能診斷功能相當于在儀器旁配備了一位虛擬專家，極大地提升了新手用戶的數據產出能力。讓缺乏經驗的操作員也能像專家一樣獲得高質量數據，大幅降低培訓成本。

數據質量診斷建議

?                      合規性與數據完整性

合規支持：

提供*的用戶權限管理（不同級別的用戶有不同的操作權限）、電子簽名、不可篡改的審計追蹤（記錄所有操作和修改歷史）功能，符合CFDA GMP《計算機化系統》對制藥企業實驗室數據完整性的嚴格要求。兼容21 CFR Part 11 法規要求。

用戶權限管理設置

開放數據接口：

支持導出多種格式數據（PDF、CSV），并提供API接口，可輕松對接LIMS（實驗室信息管理系統），便于數據自動上傳和管理，符合現代化實驗室的數字化趨勢。

典型測試案例

良好的重現性——60nm標號乳膠微球標樣（Thermal，標稱值：62±3nm）

優秀的分辨力——60nm、200nm雙標樣混合樣品

極限小分子粒徑測試及穩定的團聚體檢出——25%蔗糖溶液

Zeta電位和電位分布的測量—ZTS1240電位標樣

樣品池與配件

標配：

12mm方形聚苯乙烯樣品池（DTS0012）

（通用粒度、分子量測量）

可替換型，無污染

最少樣品量1mL

適用于水或乙醇作為分散介質的粒度測試

可搭配通用“插入式"樣品池套件（ZEN1002）用于zeta電位測試

折疊毛細管樣品池（DTS1070）

（通用zeta電位，適用背向和前向粒度測量）

可替換型，無污染

使用擴散障礙法可實現最少樣品量20μL的測試

適用于水或乙醇作為分散介質

可用魯爾接頭搭配MPT-3自動滴定儀（ZSU1001）使用

可用于數百次低導電率樣品的測量

12mm方形玻璃樣品池（PCS8501）

（通用粒度、分子量測量）

最少樣品量1mL

玻璃材質，適用于絕大多數水性或非水性溶劑/介質的測試

選配：

微毛細管樣品池（ZSU1002）

（適用側向粒度測量）

由樣品池基座和可替換型方形微毛細管組成

最少樣品量3μL

可更準確地測試1μm以上的顆粒

粒徑測量上限最高可拓展至15μm

通用“插入式"樣品池套件（ZEN1002）

（通用zeta電位測量

最少樣品量0.7mL

可搭配12mm方形聚苯乙烯樣品池（DTS0012）用于水性樣品的測試

可搭配12mm玻璃樣品池（PCS1115）用于水性或非水性樣品的測試

便于多樣品同時制樣，加快測試流程

12mm玻璃樣品池（PCS1115）

（通用粒度、分子量測量）

最少樣品量1mL

玻璃材質，適用于絕大多數的水性和非水性的溶劑或介質的測試

可搭配通用“插入式"樣品池套件（ZEN1002）進行zeta電位的測試

高濃度zeta電位樣品池套件（ZEN1010）

（通用zeta電位測量）

可用于無法稀釋或高濃度的水性樣品的測試

可搭配MPT-3自動滴定儀（ZSU1001）使用

微量石英樣品池（ZEN2112）

（通用粒度測量）

可以裝下12 μL至45 μL的樣品

石英材質，適用于絕大多數的水性和非水性的溶劑或介質的測試

微量樣品池（ZEN0040）

（適用背向粒度測量）

可替換型，無污染

最大樣品容積為40 μL

適用于水和乙醇作為溶劑和分散劑

MPT-3自動滴定儀（ZSU1001）

最少樣品量5mL

滴定劑精度0.28μL

適用于水性樣品的測試

可自動滴定pH值，并測試隨pH值變化的粒度和zeta電位

可測定等電位，用于評價分散體系的穩定性

技術參數