NS-180Z Pro纳米粒度及电位分析仪

NS-180Z Pro 纳米粒度及电位分析仪

产品概述

NS-180Z Pro 是专为前沿科研与考究工业质检打造的旗舰级纳米粒度及zeta电位分析仪。它不仅仅是一台精密测量仪器，更是您实验室中值得信赖的“纳米数据专家"。

在纳米材料、生物制药及精细化工领域，样品的复杂性日益增加——从极低浓度的蛋白质单体到高浓度的锂电池浆料，从易聚集的胶体到强荧光的量子点，本产品旨在解决您的测量挑战：

高浓度样品无需稀释：直接测量原液，避免因稀释改变样品双电层结构或破坏团聚状态，还原真实的粒径分布。

复杂体系精准解析：无论是多分散体系中的微量大颗粒团聚体，还是低信噪比的生物大分子，都能提供高分辨率的粒径数据。

非常条件下的稳定性评估：在宽pH值范围、高离子强度及温度变化下，依然能输出符合药典（USP/EP/ChP）、ISO相关国际标准和GB 相关中国国家标准的合规数据。

NS-180Z Pro纳米粒度及电位分析仪是珠海欧美克仪器有限公司汲取了国际前沿技术理念，基于马尔文帕纳科高效核心技术平台打造的新一代纳米颗粒表征系统，集成了动态光散射（DLS）、电泳光散射（ELS）和静态光散射（SLS）三大核心技术，采用优化的非侵入背散射（NIBS）光学设计以及恒流模式的M3-PALS技术，实现了对纳米颗粒的粒径、zeta电位、分子量等关键参数的精准测量，系统集成了自相关智能算法与机器学习算法，提供数据质量评估系统，让每一次测量都快速、可重现且令人信服。该仪器专为生物医药、纳米材料、新能源、化工等领域的研发与质量控制而设计，通过高精度、高重现性和智能化数据分析，为用户提供可靠、高效的纳米颗粒表征解决方案。

NS-180Z Plus/Pro纳米粒度及电位分析仪延续了马尔文帕纳科的技术优势，同时针对中国市场的应用需求进行了本土化改进，符合中国用户操作习惯和科研环境的考究配置，满足从基础研究到产业应用的全面需求。它是高校科研探索未知机理的利器，也是企业QC部门确保批次一致性的坚实防线。

工作原理

NS-180Z Pro纳米粒度及电位分析仪在一种紧凑型仪器中集成了三种测试技术：

动态光散射技术（Dynamic Light Scattering/DLS）

测量分子/颗粒的粒度。该技术利用光电检测器测量样品中颗粒由布朗运动所产生的散射光强涨落信号，通过数字相关器计算得到相关函数（Correlation Function）以分析颗粒的扩散速率，再以斯托克斯-爱因斯坦（Stokes-Einstein）方程计算出颗粒的粒径与分布。本技术所测量的粒径为流体动力学等效直径，通过相同扩散速率的硬球进行等效直径计算而得。动态光散射法也称为光子相关光谱法（Photon Correlation Spectroscopy/PCS）。

其中，NS-180Z Plus采用了173° NIBS 非侵入背散射光路设计，而NS-180Z Pro在此基础上，实现了173°背散射与经典90°侧散射的自由切换，结合前向13°散射角度，可在三个不同角度下进行粒径测量。

经典90°和NIBS两种动态光散射光路图

电泳光散射技术（Electrophoretic Light Scattering/ELS）

测量颗粒滑移层的zeta电位。颗粒在人为施加的电场作用下做电泳运动，其电泳运动速率和zeta电位直接相关，以亨利方程进行表述。仪器使用恒流模式的快慢场混合激光多普勒相位分析法（Mixed Mode Measurement, Phase Analysis Light Scattering/M3-PALS），成功解决了毛细管电渗对测试的影响，并且在一次测试过程中同时得到zeta电位平均值和电位分布曲线。电泳光散射技术可测量上限粒径至100μm左右的样品的zeta电位（取决于样品属性及制备）。

Zeta电位的概念图                                                     电泳光散射光路图

静态光散射技术（Static Light Scattering/SLS）

以非侵入式表征溶液及胶体中的蛋白质单体、聚集体或聚合物等颗粒的摩尔质量，即分子量。在德拜法分子量计算的描述中，颗粒产生的散射光强度正比于重均分子量的平方以及颗粒浓度。通过使用德拜法测量一组浓度梯度的样品静态散射光强度，可以计算蛋白质与聚合物的分子量。与动态光散射技术不同的是，静态光散射技术是测量一段时间内散射光的平均强度。分子量单位为Da（Dalton）或g/mol。

广泛的应用领域与行业适应性

     NS-180Z Pro的设计初衷即为“通用性"。它不仅仅是一台物理实验室的仪器，更是跨行业解决方案的核心设备。凭借其优异的性能，广泛应用于生命科学、新能源、新材料、化工等多个前沿领域，成为推动行业技术进步的关键工具。

·       学术与科研： 在高校和研究所，NS-180Z Pro 是纳米材料、胶体化学及生物物理研究的基础工具 。其高灵敏度允许研究人员探测极微量的样品，这对于合成初期珍贵的纳米材料至关重要。

·       生命科学与制药：

蛋白质稳定性研究：在抗体药物（mAb）研发中，NS-180Z Plus/Pro 可监测不同pH值、离子强度、温度条件下的粒径变化，早期发现聚集风险，辅助处方筛选与工艺优化。其高灵敏度可检测出微小的构象变化。

病毒载体表征：针对腺相关病毒（AAV）、慢病毒等基因治疗载体，测定病毒滴度、空实壳比例与粒度的关联性，评估纯化工艺效果，确保基因药物的有效性。

脂质体与mRNA疫苗：在mRNA疫苗研发中，脂质纳米颗粒（LNP）的粒径均一性与zeta电位直接决定包封率与体内递送效率。NS-180Z Pro 可直接测量原液，真实反映LNP状态，助力疫苗快速上市。

辅料与添加剂质控：对表面活性剂、聚合物辅料进行分子量与粒径筛查，确保原料质量一致。

·       纳米材料与精细化工：

碳纳米材料：评估石墨烯、碳纳米管的剥离效果、粒径分布及功能化改性程度，优化制备工艺。

纳米乳液与化妆品：预测乳液、面霜、精华液的货架期稳定性。通过zeta电位快速筛选乳化剂配方，防止分层、絮凝，提升产品质感。

颜料与油墨：控制喷墨打印墨水、汽车漆中颜料颗粒的粒径分布，确保打印流畅性、色彩饱和度与涂层光泽度。

环境科学：监测水体中纳米污染物（如微塑料、金属氧化物纳米颗粒）的迁移转化行为，评估生态风险。

·       新能源与锂电池材料：

正负极浆料原位分析：直接测量高固含量（>30%）的锂电浆料，无需稀释，真实反映颗粒分散状态与团聚情况，指导分散剂选型与研磨工艺，提升电池倍率性能与循环寿命。

陶瓷隔膜涂层：监控氧化铝、勃姆石等陶瓷颗粒的粒径分布与zeta电位，防止团聚导致的涂层不均，消除电池针刺隐患，提升安全性。

电解液添加剂研究：在高电导率电解液环境中，利用恒流模式准确测量添加剂颗粒的zeta电位，优化配方稳定性。

成熟应用汇总：

• 胶体和乳液表征

• 药物分散体系、乳液和疫苗等制剂配方和工艺开发

• 脂质体和囊泡的开发

•  蛋白质及其聚集体的评价

• 电极浆料及助剂的粒径、分散和稳定性表征

• 涂覆材料分散性能预测

• 纳米金等高电导率溶胶的改性

• 墨水、碳粉、染料和颜料性能改进

• 优化水处理中絮凝剂的使用

• 胶体、乳液、浆料稳定性评价

•  确定多种复杂制剂的混合、均质等加工工艺参数

•  精细化⼯⾏业纳⽶材料、表活、低聚物等的开发和⽣产质控

•  矿物堆浸及浮选

•  钻井泥浆及陶瓷浆料

•  涂覆材料稳定性能预测

性能特点

Ø                      样品浓度适应性：高灵敏度与宽动态范围

测量范围的宽窄和灵敏度的高低是评价光散射仪器性能的核心指标，也是难以兼顾的难题。传统检测技术在面对高浓度或不透明样品时，常因多重散射效应导致数据失真，迫使实验人员进行繁琐且可能引入误差的稀释操作。稀释过程可能会破坏颗粒原有的分散状态或双电层结构。

NS-180Z Pro引入了马尔文帕纳科创新研发的NIBS非侵入背散射光学技术，检测角度固定在173°大角度背散射位置。它在不影响性能的情况下较大程度地扩大动态范围，提高仪器灵活性，从而在确保高灵敏度的同时达到样品处理浓度、颗粒大小测量的极限。即使是处理高浓缩样品，也能实现高灵敏度。

背散射即在与入射光方向相反的背向散射角检测散射光的信号。背散射的光路设置又分为三种模式：

                    将检测点固定在样品池中间

                    将检测点固定在靠近样品池边缘位置

                    创新研发非侵入背散射（NIBS）核心技术，检测点可以在样品池中间到边缘的任意位置移动

图中阴影部分为有效检测结果                    

将检测点固定在样品池中间，此时，背散射具有较大的检测体积，可以尽可能多地接收颗粒的散射信号，增加仪器的检测灵敏度。对于尺寸比较小、散射能力较弱、浓度比较稀的样品，具有较好的检测效果。但如果样品的浓度过高、浊度过高或者多重光散射效应较强，则无法进行正常检测。

图中阴影部分为有效检测结果                      

将检测点固定在靠近样品池边缘位置，此时，激光不需要穿透进入样品内部，可有效避免高浓度样品的多重光散射效应，在更高浓度范围内也能保持粒径数据结果的正确性与一致性。适合检测高浓度，散射较强，易产生多重光散射效应的样品。但由于散射体积较小，会降低仪器的灵敏度，对于小颗粒、弱散射、浓度极稀样品检测效果不好。

根据样品散射光自动优化检测点位置                       图中阴影部分为有效检测结果

NIBS中设置了以高精度马达驱动，可以沿轴方向移动的透镜。透镜焦点移动，可以将检测点设置在样品池中心到边缘的任意位置。因此可以较大程度上兼顾不同种类、不同浓度样品的检测需求。对于样品浓度、大小、散射能力都是未知时，每个特定样品其检测位置和激光的强度通过程序智能计算，达到精准的测试。

创新研发NIBS技术使仪器更灵敏

                    在背向173º检测样品散射光，样品散射体积是传统90º下的8倍，在有效避免池壁反射的同时能够得到更多散射光强。

                    更高的灵敏度使仪器能够检测极低浓度至0.2 mg/mL的样品。

                    智能化样品测量定位系统，极大降低了多重光散射效应，可以有效检测浓度高至40% w/v的样品。

Ø                      复杂介质中的zeta电位金标准：M3-PALS + 恒流模式

Zeta电位是表征胶体分散体系稳定性的关键指标。在实际应用中，许多样品处于高盐浓度（如生理盐水缓冲液、细胞培养液）或低介电常数溶剂（如某些有机合成体系）中。传统PALS相位分析光散射恒压模式（Constant Voltage）技术在高盐环境下易受电极极化影响，导致测量误差增大。高电导率会导致电流过大，产生焦耳热效应，引起样品对流，干扰电泳迁移率的测量；或者为了限制电流而降低电压，导致电场强度不足，颗粒迁移速度过慢，信噪比极差，无法获得有效数据。

NS-180Z Pro搭载了马尔文帕纳科创新研发的 M3-PALS，混合模式相位分析光散射 技术与恒流模式（Constant Current Mode），充分解决了电泳光散射测量的难题：

M3-PALS 技术

传统PALS技术通过测量散射光相位的变化来推导颗粒迁移速度，具有很高的灵敏度，但是毛细管电渗对测试的影响显著。M3-PALS则结合了高频快场与低频慢场频移技术与多周期测量策略，能够分辨出极慢速的颗粒运动。即使在电场强度很低的情况下，也能通过延长采样时间和优化算法，提取出准确的相位变化信息，而且不受电渗效应的影响。

传统PALS电泳的电渗效应                           M3-PALS电泳不受电渗影响

恒流模式

设定恒定电流而非恒定电压。系统会根据样品的实时电导率自动调节施加的电压，以维持设定的电流值。

恒流模式下的电压变化

抑制焦耳热

在高电导率样品中，恒流模式能有效限制电流大小，防止因过热引起的对流干扰，确保测量环境的稳定性。支持电导率高达 260 mS/cm 的样品测量，适配生理盐水、高盐废水、电池电解液等非常环境。

减少电极极化

恒流模式结合特殊的折叠毛细管池设计，显著降低了电极极化效应，提升了数据的重复性和准确性，尤其是在测量低迁移率的大分子或中性颗粒时表现优异。

微量样品支持

配合专用的折叠毛细管池，使用扩散障碍法仅需 20 μL 样品即可完成高精度的zeta电位测试，对于珍贵的生物药中间体或合成材料，极大降低了样品成本。

硬件架构与光学系统

NS-180Z Pro 的优异性能源于其精密的硬件与光学系统设计。

Ø                      激光光源

激光是光散射仪器的心脏。本产品采用了高性能的 氦氖（He-Ne）气体激光器 。

波长与功率：波长为 633 nm（红光），功率为 4 mW。633 nm 是光散射测量的标准波长，具有良好的穿透性和较低的样品吸收率。4 mW功率提供了足够的信号强度，同时避免了高功率激光可能引起的样品热效应或光降解，特别是对于敏感的生物样品。

稳定性： He-Ne 激光器以其长期功率稳定性和光束质量著称。稳定的光源是保证测量重现性的基础，消除了因光源波动导致的信号噪声 。 He-Ne激光器的光束发散角、单色性、温度电压波动稳定性、相干性皆远优于半导体固体激光器。

激光衰减功能： 仪器具备激光衰减功能，允许用户根据样品散射强度调整入射光强 。对于强散射样品，降低光强可防止检测器饱和；对于弱散射样品，全功率输出有效提升信噪比。

Ø                      光学检测器

雪崩光电二极管（APD）

检测器的灵敏度直接决定了仪器的检测下限。

本产品使用国际优质厂商的高成本APD作为检测器。与传统的 PMT（光电倍增管）相比，APD 具有更高的量子效率（QE≥80%）和更低的暗电流。

APD 工作在光子计数模式下，能够检测单个光子事件。这使得仪器能够捕捉极微弱的散射信号，是实现 0.3 nm 小分子测量和高浓度样品测量的硬件基础 。

Ø                      电子学与信号处理

研究级数字相关器

相关器用于处理 APD 输出的光子脉冲信号，计算自相关函数。相关器的性能决定了时间分辨率和信号处理能力，是 DLS 算法的核心硬件。本产品使用的高速数字相关器，信号处理＞4000通道数，达到10¹¹动态线性范围，采样时间间隔可低至25ns。动态光散射的核心在于对光强的自相关函数计算，高性能相关器是保证仪器高分辨能力和获得高质量数据的基础。

Ø                      电控与温控

高精度智能电源

用于 zeta 电位测量的电泳模块需要高压电源来施加电场。传统的电源采用固定电压的模式，在电泳过程中存在电流电场波动和电解过热的问题。本产品创新研发的恒流模式采用的智能电源系统不仅能够稳定输出高电压，同时具备电流监测功能，高精度调节电压输出，保证稳定的电场。避免了电解过热，电极极化，电泳漂移导致的数据失真，从而获得真实的平均电位值和高分辨的电位分布。

帕尔贴温控

温度控制通过帕尔贴（Peltier）元件实现，具有加热和制冷双向能力。温控模块紧密包裹样品池，确保样品温度与设定温度快速平衡。0.1°C 的精度依赖于高精度的温度传感器和反馈控制算法。

Ø                      光学设计与测量角度

高信噪比光纤系统

系统使用高效光纤技术集成各个光学部件形成封闭的光路，极大减少背景杂散光的噪声，提高样品散射光的信噪比。

可变测量位置背散射

NIBS非侵入背散射创新研发技术，检测器在 173°角收集背散射光 。光学系统支持可变测量位置，结合智能算法，可定位采集样品池内部任意位置的散射光。不同浓度样品的散射光信号都能高效采集，无论是散射光极弱的稀溶液，还是产生多重光散射的浓溶液都能轻松应对。

荧光滤光片

背散射光路支持荧光滤光片分析 。这一硬件扩展使得仪器能够处理具有荧光特性的样品（如某些染料标记的纳米颗粒），通过滤光片阻挡荧光背景，仅保留散射信号，从而提高数据质量。

多角度支持

NS-180Z Pro型号支持多角度测量，仪器集成了173°、90°、13°三个检测角度模块。无需调整光学组件即可实现切换不同角度测量。多角度数据提供更丰富的颗粒散射光行为，有助于研究颗粒的不同组分信息。

软件生态与数据智能

仪器软件的重要性在于充分发挥硬件的性能。本产品搭载的Dylisizer软件不仅是控制界面，更是数据质量的保证。

Ø                      Dylisizer软件基础功能

软件的设计理念是“简化复杂"。

以样品为中心的工作流： 软件界面以样品为核心，用户首先定义样品属性（如溶剂粘度、折射率），然后选择测量类型。这种逻辑符合实验人员的思维习惯。

指导性操作： 对于不熟悉光散射原理的用户，软件提供指导式使用。它会根据用户输入的样品信息，自动推荐优选的测量参数（如衰减、测量时间、电压）。这大大降低了人为设置错误导致数据失败的概率。支持SOP标准化操作程序，并可一键保存随时调用，保证参数设置的一致，提高数据的重现性。

软件简洁的工作界面

自动方法优化： 软件能够根据预扫描结果优化方法。例如，如果预扫描发现信号过强，软件会自动建议增加衰减；如果信号波动大，会建议延长测量时间。

Ø                      智能算法与数据分析

自相关智能算法及动态采样：

动态光散射的数据质量取决于对光强的采集和自相关计算。

传统方法往往采用固定的采样时间策略，可能导致时间不足（数据噪声大），或为了获得高质量数据而时间过长（效率低），且难以平衡“快速筛查"与“精细分析"的需求。此外，样品中若存在微量大颗粒（如灰尘、团聚体），往往会掩盖主峰信号，导致结果偏差。

NS-180Z Pro搭载的自相关智能算法引擎采用动态采样策略。系统实时分析光子计数统计特性，动态调整相关器的采样时间窗口和累积次数。对于单分散性好的样品，自动缩短测量时间，最短子测量时间可缩短至1.68s；对于多分散或弱信号样品，自动延长采集时间以确保信噪比。这种“因样而异"的策略，使整体测试效率提升 50% 以上。实现了速度与质量的平衡 。

软件自动优化测量过程

微量团聚体检出：

自相关智能算法具有出色的灵敏度和分辨率，能够敏锐地捕捉到主峰背景下含量极低（0.1%）的大颗粒团聚体。在生物制药中，这意味着可以早期发现蛋白质的聚集倾向，预警注射剂的安全性风险；在纳米材料研究中，可精确评估分散工艺的效果。

去噪与容错：

自相关智能算法的数字滤波与异常值剔除，对轻微的环境震动、温度波动、气泡或灰尘干扰具有更强的鲁棒性，降低了对实验室环境的苛刻要求，让数据更可靠。

多峰分布分析：

支持多种算法模型（如累积量法、分布法）来解析多分散样品 。对于复杂的混合体系，软件能够稳定分辨不同的粒径峰。

多峰分辨能力

数据导出与报告：

支持一键生成 PDF/CSV数据导出 。报告模板可自定义，包含仪器参数、环境条件及原始数据图表，满足不同客户的需求。

方便的数据导出

Ø                      智能数据质量系统

软件内置了基于百万次实测数据训练的机器学习模型进行深度学习，不仅给出测量结果，更会对数据质量进行全面“体检"。这是软件具前瞻性的功能之一。

数据质量反馈：

软件提供实时数据质量反馈和结果优化指导 。测量结束后，系统会给出一个质量评分或状态指示（如绿色表示数据质量良好）。

数据质量评价

深度学习驱动：

该模型基于深度学习构建数据质量系统。它通过学习海量历史测量数据，识别出导致数据异常的典型模式（如灰尘尖峰、沉降趋势、气泡干扰）。

故障诊断：

当数据质量不佳时，软件会自动分析原因（如“存在大颗粒污染"、“温度未平衡"），并给出具体的优化建议（如“建议过滤"、“信号过弱，建议增加浓度"）。

这种智能诊断功能相当于在仪器旁配备了一位虚拟专家，极大地提升了新手用户的数据产出能力。让缺乏经验的操作员也能像专家一样获得高质量数据，大幅降低培训成本。

数据质量诊断建议

Ø                      合规性与数据完整性

合规支持：

提供完善的用户权限管理（不同级别的用户有不同的操作权限）、电子签名、不可篡改的审计追踪（记录所有操作和修改历史）功能，符合CFDA GMP《计算机化系统》对制药企业实验室数据完整性的严格要求。兼容21 CFR Part 11 法规要求。

用户权限管理设置

开放数据接口：

支持导出多种格式数据（PDF、CSV），并提供API接口，可轻松对接LIMS（实验室信息管理系统），便于数据自动上传和管理，符合现代化实验室的数字化趋势。

典型测试案例

良好的重现性——60nm标号乳胶微球标样（Thermal，标称值：62±3nm）

优秀的分辨力——60nm、200nm双标样混合样品

极限小分子粒径测试及稳定的团聚体检出——25%蔗糖溶液

Zeta电位和电位分布的测量—ZTS1240电位标样

样品池与配件

标配：

12mm方形聚苯乙烯样品池（DTS0012）

（通用粒度、分子量测量）

可替换型，无污染

最少样品量1mL

适用于水或乙醇作为分散介质的粒度测试

可搭配通用“插入式"样品池套件（ZEN1002）用于zeta电位测试

折叠毛细管样品池（DTS1070）

（通用zeta电位，适用背向和前向粒度测量）

可替换型，无污染

使用扩散障碍法可实现最少样品量20μL的测试

适用于水或乙醇作为分散介质

可用鲁尔接头搭配MPT-3自动滴定仪（ZSU1001）使用

可用于数百次低导电率样品的测量

12mm方形玻璃样品池（PCS8501）

（通用粒度、分子量测量）

最少样品量1mL

玻璃材质，适用于绝大多数水性或非水性溶剂/介质的测试

选配：

微毛细管样品池（ZSU1002）

（适用侧向粒度测量）

由样品池基座和可替换型方形微毛细管组成

最少样品量3μL

可更准确地测试1μm以上的颗粒

粒径测量上限最高可拓展至15μm

通用“插入式"样品池套件（ZEN1002）

（通用zeta电位测量

最少样品量0.7mL

可搭配12mm方形聚苯乙烯样品池（DTS0012）用于水性样品的测试

可搭配12mm玻璃样品池（PCS1115）用于水性或非水性样品的测试

便于多样品同时制样，加快测试流程

12mm玻璃样品池（PCS1115）

（通用粒度、分子量测量）

最少样品量1mL

玻璃材质，适用于绝大多数的水性和非水性的溶剂或介质的测试

可搭配通用“插入式"样品池套件（ZEN1002）进行zeta电位的测试

高浓度zeta电位样品池套件（ZEN1010）

（通用zeta电位测量）

可用于无法稀释或高浓度的水性样品的测试

可搭配MPT-3自动滴定仪（ZSU1001）使用

微量石英样品池（ZEN2112）

（通用粒度测量）

可以装下12 μL至45 μL的样品

石英材质，适用于绝大多数的水性和非水性的溶剂或介质的测试

微量样品池（ZEN0040）

（适用背向粒度测量）

可替换型，无污染

最大样品容积为40 μL

适用于水和乙醇作为溶剂和分散剂

MPT-3自动滴定仪（ZSU1001）

最少样品量5mL

滴定剂精度0.28μL

适用于水性样品的测试

可自动滴定pH值，并测试随pH值变化的粒度和zeta电位

可测定等电位，用于评价分散体系的稳定性

技术参数