《GB/T 29022—2021 粒度分析 动态光散射法》规范解读

摘要：《GB/T 29022—2021 粒度分析 动态光散射法》是关于动态光散射仪器（DLS）最 新的国标规范。此规范详细将设备的原理、装置、样品制备、测量过程、结果计算、系统确认进行了深入全面的介绍，值得所有使用者、管理者去认真学习研读。奥法美嘉的Nicomp 系列的DLS原理仪器，符合GB/T 29022、USP<729>、中国药典增补丙泊酚注射乳剂标准等相关规范，并性能优越，广受市场欢迎，值得有DLS类仪器购置需求的用户持续关注。

关键字：颗粒、平均流体动力学直径、多分散指数、动态光散射、标准物质、系统确认、Nicomp 系列

前言

动态光散射技术（DLS）由于其在亚微米尺度上，测量表现出来的高准确、高重复、高效快捷的优点，使得它近些年在各个行业得到了广泛应用。作为一种新型检测手段，它已经被美国药典USP<729>作为脂肪乳剂平均粒径检测的第 一方法，同时美国药典关于DLS的协调章节，也已经在2021年面世。除了在乳剂平均粒径检测，DLS在脂质体、疫苗佐剂、外泌体等医药产品的平均粒径检测上，也是广泛被使用。除开医药领域，半导体行业、化工行业、食品行业，DLS也正在被广泛使用起来。

随着对动态光散射技术的不断发展与成熟，相关的规范也在不断发展与完善。《GB/T 29022—2021 粒度分析 动态光散射法》是由国家市场监督管理总局2021年12月31号颁布，在2022年07月1号开始实施，他是国内最 新最全关于动态光散射技术的要求规范。

GB/T 29022对DLS技术讲解地非常详细与透彻，在我们对整个规范进行解读前，要先了解学习以下重 点术语：

颗粒 （又称粒子）：有明确物理边界的微小物质。

平均流体动力学粒径XDLS （又称平均粒径）：反映粒度分布中值的流体动力学直径。

多分散指数PI:用于描述粒度分布宽度的无量纲量.

DLS原理、测量装置和安装位置

一、原理：

悬浮于液体中的颗粒由于与悬浮介质分子的相互作用而持续做不规则的布朗运动。动态光散射技术（DLS）采用光学方法探测颗粒运动。悬浮颗粒被相干单色光源照射时，由于悬浮颗粒运动而造成散射位置随时间变化，使得散射光相位或者频率也随时间而变化。在测量时间内，颗粒随机运动形成了散射光相移分布或光谱频移分布。可通过比较所有的散射光（零差或自拍模式）或比较散射光与部分入射光（外差模式）来确定这些偏移。偏移与颗粒的扩散系数有关对应，可以因此求得颗粒的扩散系数。

在布朗运动的斯托克斯－爱因斯坦(Stokes-Einstein)理论中，极低浓度下光滑球形颗粒的运动是由悬浮液的黏度、温度以及颗粒大小决定的。因此，若悬浮液温度和黏度巳知，通过测量液体中的颗粒运动，即颗粒运动的扩散系数，可确定颗粒粒径。

颗粒的沉降（取决于颗粒密度）使得该技术有一定的粒径测最 上限，通常该上限远低于10 µm。

二、测量装置

DLS的典型测量装置包含：激光器、光学系统、样品池、光电检测器、信号处理单元、计算单元这些部件。

三、安装位置

仪器应置于洁净的环境中，避免强烈的电气干扰和机械震动，避免阳光直射。如果使用有机液体作为悬浮介质，应考虑当地的健康和安全要求，并配有良好的通风设施。为避免光学系统的频繁对焦，仪器应放置在坚固的工作台上。

DLS样品制备与测量步骤

一、样品制备：

样品中应包含在液体介质中有良好分散性的颗粒。分散过程如超声、过滤等可能会影响测量结果，因此在报告中需对分散过程予以说明。

介质应满足下列要求：

a) 足够透明（不产生吸收）且在使用激光的波长下无荧光；

b) 无颗粒污染物；

c) 不会造成样品颗粒的溶解、膨胀、团聚；

d) 具有已知的、且与颗粒具有较大差异的折射率；

e) 在测量温度范围内，黏度值在已知数值士2％偏差以内；

f) 符合低背景散射原则

样品浓度极限满足下要求：含颗粒样品所产生的散射光强度应至少比分散介质自身的散射光强度大10倍。粒径测量结果不受浓度影响条件下，分散颗粒的最 高浓度由颗粒间的相互作用和多重散射决定，该浓度极限凭经验通过稀释来确定。

二、测量步骤：

规范要求了测量过程，我们要按以下步骤进行测量：

a) 接通仪器电源并预热，通常需15 min到30min。激光强度稳定，测量池达到设定温度。

b) 检查盛有悬浮介质的样品池，光子计数率或信号水平宜较低且无剧烈波动，以确保无颗粒污染。

c) 目视检查样品中是否有可视颗粒物、絮状、纤维状和其他污染物，若有，需重新制备样品。

d) 向适宜且洁净的样品池中注入一定量的样品。

e) 若待测样品为非气泡样品，应确保样品中及样品池壁无附着的气泡。

f) 记录样品检测的相关信息，检查样品检测的平均散射光强。

g)  如果自相关函数不是单调递减或功率谱不是洛伦兹型，则宜停止测量。使用累积量法时，记录每一次测量的平均粒径与多分散性指数。

h) 若粒径测量值与浓度表现出显著的相关性，应以外推至无限稀释样品的粒径作为测量结果。

i) 测量结束后，可通过目测或对多次连续测量结果趋势进行检查，确定测量样品中有无显著颗粒沉降。若发现有沉降，则宜判定DLS是否适用于该样品，是沉降足够小、对测量精度的影响在允许范围内，还是该样品不适用DLS测量。

DLS结果计算

DLS的原始信号为光强加权光散射信号。不推荐将光强加权粒径分布转化为体积加权粒径分布，更不赞成将DLS结果转化为数量加权粒径分布，尤其是使用了光强加权粒径分布 Qint平滑处理的计算方法。与激光衍射（光衍射）或显微镜（透射电子）技术相比，DLS测得的粒径分布基于不同的物理特性，因此测得结果会不一致。

现在已经有几种不同的结果评价算法，主要是以下几类：

a) 相关分析:累积量法、粒径分布的算法、非负最 小二乘法、归一化算法、直方图法、其他算法。

b) 频率分析。

DLS系统确认

DLS 是基于第 一性原理的一种粒径测量绝 对方法，因此不需使用粒径校准品对仪器的粒径标尺进行校准。为获得可溯源至 SI 单位的结果，宜使用具有溯源性的设备对仪器或测试的众多参数进行测量（如用户对温度进行测量，制造厂商对激光波长和散射角进行测量）。除此之外，仪器的首次安装及在此后的时间间隔或有疑问时，宜使用具有标准值的悬浮颗粒标准物质对仪器性能进行检定。

一、系统确认所用标准物质：

推荐使用采用相同算法为DLS赋值的有证标准物质，理想情况下颗粒的化学组分、形态应与被测样品尽量一致。或者，可使用具有窄分布，如CV（标准偏差／平均粒径）值为5%、采用DLS 或电子显微镜对平均粒径定值的聚苯乙烯乳胶悬浮液标准物质。

二、系统确认所用标准：

推荐将CRM平均值的不确定度结合测量不确定度的允许误差，并乘以2 得到扩展不确定度。标准值和5次测量平均值的绝 对差值应小于该扩展不确定度。

对于100 nm的悬浮颗粒体系，测量值的允许误差为1.5%,5次重复测散的标准偏差应优于2%,且PI小于 0.1。

DLS动态光散射仪——Nicomp 系列

奥法美嘉的 Nicomp 系列的纳米粒度仪，作为DLS原理仪器，它符合GB/T 29022、USP<729>、中国药典增补丙泊酚注射乳剂标准等相关规范。典雅大气的外观、便捷的操作方式、高重复准确的数据、优越的性能，使得Nicomp 系列在市场广泛受到客户欢迎。因此有购置需求的科研院所和公司企业，可以着重关注下奥法美嘉的 Nicomp 系列。

此外，奥法美嘉拥有二十余年的专业粒度检测经验，致力于中国粒度知识的传播。感兴趣的读者与奥法美嘉进行粒度知识交流，实现互惠共赢，共同进步！

Nicomp 系列

结论

GB/T 29022—2021作为DLS原理仪器最 新的国标规范，它将设备的原理、装置、样品制备、测量过程、结果计算、系统确认这些都进行了深刻而全面的解释，除上文讲到这一些规范里还有很多其他内容可供阅读者去研究。总的来说新的这版规范，它是全面、详细、准确的。

奥法美嘉的Nicomp 系列的DLS类仪器，符合GB/T 29022、USP<729>、中国药典增补丙泊酚注射乳剂标准等相关规范，并性能优越，广受市场欢迎，值得有DLS类仪器购置需求的用户持续关注。