ELSZ-2000ZS

界達電位粒徑分析儀ELSZ-2000ZS

◎稀溶液到濃溶液,奈米粒徑到固體表面電位評價
◎搭載業界最高功率半導體雷射及高感度APD
◎寬闊的粒徑量測範圍,完全不透光樣品也可不稀釋直接量測。
◎實測電滲流,具備高可靠性的界達電位量測
◎高塩濃度下的界達電位量測,真實符合人體緩衝夜環境
◎獨家固體表面電位量測,可研究固態與液態溶液的交互作用

量測項目

  • Zeta電位
  • 平均粒徑・粒徑分佈
  • 固體表面電位
  • 分子量

量測原理

粒徑量測原理:動態光散射(光子相關法)

動態光散射(DLS)原理概要說明

溶液中的粒子會依據粒徑大小產生不同程度的布朗運動。小粒子的布朗運動較快,大粒子則反之。
當光照射在這些粒子上會產生散射光,小粒子的散射光強會劇烈變動,大粒子則會緩慢變化。
利用這些變化波動,可量測溶液中粒子的大小。
布朗運動

動態光散射光子相關計種類與ISO方法

上面提到動態光散射是利用光強度的變化量來進行量測,具體的作法如下所示。
布朗運動
機台會將因為布朗運動產生的散射強度變化,轉換為自相關函數,之後再轉換成粒徑分佈。
此方法符合ISO 22412:2017(早期為ISO13321:1996 以及 ISO 22412:2008,後來兩種ISO方法合併為ISO22412:2017)。
光子相關計還分為線性以及Log兩種,早期機台以線性相關為主,後續機台皆陸續轉換成Log相關。採用Log相關可使自相關函數的數據處理範圍更寬,可以較好量測到大粒子(微米以上的粒徑)。
 

動態光散射與其他粒徑分析方法比較

DLS方法主要應用粒徑範圍為奈米等級~跨到一些微米等級的粒徑分析,量測簡便快速。
更多與其他方法比較可以參考本站文章。
📖粒徑分析基本觀念,現行6種粒徑量測原理及方法完整說明
 

動態光散射的粒徑分析結果

使用動態光散射後,會得到許多描述該結果的平均粒徑、粒徑分佈、D50...等等結果,每一種結果都有自己代表的意思。
如何看懂一份動態光散射量測結果報告,詳細看法可參考本站文章。
📖粒徑分佈圖怎麼看?完整解讀定義與曲線,明白技術運用在哪裡!

 

界達電位量測原理:電氣泳動光散射(Laser Doppler)

電氣泳動光散射法原理概要

對溶液中的粒子施加電場,  帶有電荷的粒子會產生電泳動,  藉由觀測此電泳動可以求得界達電位與電泳動遷移率。
此方法以粒子電泳時,產生的都卜勒效應使入射光的頻率產生改變,藉由分析頻差可求得粒子的泳動狀況,進一步得到界達電位結果。

  Zeta

界達電位量測中會產生的電氣滲透流

理想狀態下,我們可以直接量測粒子運動軌跡,直接求得zeta potential,實際上卻有一些技術需要克服。
在水或是溶劑中,除了我們要量測的粒子本身外,以水為例還有H+及OH-等離子存在。
因為管壁是帶負電材質的關係,H+等正離子會往管壁聚集。這些離子在通入電場後會產生自己的運動軌跡
實測Cell內數點的電氣泳動,以森・岡本公式實際解析電滲流,求得不受電滲流的靜止面的真正移動度。
因此樣品的吸附或沉澱等現象,造成非對稱電氣泳動結果,也可以得到高精度、高再現性的結果。
更多詳細說明請參考本站文章。
📖界達電位量測原理介紹,固態樣品表面電位(surface zeta potential)量測方法與實踐
電滲流

固體表面電位量測

固體表面電位概要-電滲流的延伸

固體表面電位是將平板樣本緊密接觸於盒型石英Cell上方而形成一體的構造。  
藉由實測在Cell深度方向上每個粒子泳動遷移率,  所得到的電滲流Profile可分析固體介面電滲流速度,進而求取平板樣本表面界達電位。

平板表面電位

電滲流法與流動電位法的不同

流動電位法也是一種常見的量測固體表面電性的方法,以通入特定電解液後加壓產生液-固相的電壓差,量測電壓差後進行換算。
電滲流法量測固體樣品的表面電位與液態樣品間的交互作用,與需要通入特定電解液的流動電位法不同,電滲流法並不限定液相樣品可以更好的發揮交互作用的研究性。
因為不限定液體種類,廣泛利用在晶圓、玻璃、高分子、纖維、皮膚、塗層、過濾膜..等等可使用電性產生作用的固態物體表面。
例如:研磨液/清潔劑⇔晶圓、染劑⇔纖維、塗布劑⇔玻璃、保護層⇔容器...等等
更多詳細資訊可參考上述界達電位原理的同一篇文章。
📖界達電位量測原理介紹,固態樣品表面電位(surface zeta potential)量測方法與實踐→

規格樣式

  粒徑 界達電位
量測原理 動態光散射法(光子計數法) 電氣泳動光散射法(Laser Doppler)
光源 高功率半導體雷射
感光元件 高感度APD
樣品容器/容量 矩形容器:0.9mL~
微量容器:20μL~
標準容器:0.7mL~
量測範圍 粒徑顯示範圍:0.1nm~1mm
信賴保證範圍:0.6nm~10μm
no limit
溫控系統 0~90℃(刻度:0.1℃、具梯度功能)
電源規格 100V ± 10% 250VA,50 / 60 Hz
尺寸 380(W) × 600(D) × 210(H)mm
重量 約22kg

標準配件

粒徑量測樣品容器

可使用市售的四角形比色槽。玻璃/石英/拋棄式/微量Y型皆可使用。

Zeta電位標準樣品容器

可量測透光樣品的Zeta電位泛用Cell。特殊小截面流道,大面積白金圓鼎電極,可直接量測1000mM NaCl以上的高鹽濃度樣品。獨家的長直型流道配上日本獨有高精度電滲流量測,讓您不必擔心電滲流影響,也可量測沉降性樣品。

應用範圍

半導體領域

  • 矽晶圓表面所附著之異物解析研磨劑、
  • 添加劑與晶圓表面之相互作用研究
  • CMP Slurry
半導體是台灣最蓬勃發展的產業之一,ELSZ在半導體產業發展過程也佔有一席之地。CMP研磨液量測,以粒徑及界達電位控制產品品質。獨家技術的固體表面電位也可以量測晶圓表面電位,藉由置換(研磨液、清潔劑)等不同配方之溶液,更可以研究其與晶圓表面之交互作用研究。

顏料、塗料、油墨領域

  • 無機溶膠表面改質、分散、凝聚控制
  • 顏料(黑碳、有機顏料)分散、凝聚控制
  • 彩色濾光片
顏料等需要維持穩定的配方,維持長時間不團聚以及產品的特性(顯色、耐用度等等)。ELSZ系列搭配自動載台及業界最高輸出的半導體雷射,可以不進行稀釋直接量測,避免產品因稀釋後產生的誤差。在我們的銷售經驗中,多有使用他牌產品稀釋後進行量測,因而看不出差異進而無法分辨產品品質的情況產生。
另外,獨家的固體表面電位量測也是觀察塗佈時一個重要參數。

醫藥、生物材料領域

  • 蛋白質機能性
  • 微脂體、液胞分散與凝聚控制
  • 奈米膠囊、網狀高分子聚合物、DDS、生物奈米粒子
 
正確的粒徑及界達電位的控管,有助於確保藥品的安全性及保存期限等等。ELSZ系列的大面積電極設計可有效量測人體緩衝環境下高塩濃度的界達電位,而不會有損傷硬體甚至無法確認數據的正確性的情況產生。因為高塩濃度時,環境離子強度也會不同,若無法量測當下的界達電位值是十分不安全的。

食品工業領域

  • 食品乳化劑、香料
  • 乳製飲品

食品安全一直是我們最重視的需求之一,不同的粒徑可能會影響保存期限、保存方法,甚至是口感等等。乳製飲品等等不乏有不透光的樣品,黏度也是量測上需要注意的點。
 

新機能材料領域

  • 奈米材料、奈米纖維、奈米碳材
  • 奈米金粒子、量子點
  • 電池能源材料、光觸媒
 
奈米材料百百種,用途特色等等更是包羅萬象。但不管是什麼材料,對奈米材料來說最重要的是穩定度。
不同的粒徑分佈、分散性等等都會直接影響到產品最後的各種性質,不好的分散可能無法得到最初設計這種材料的期待效果。
 

高分子領域

  • 塗料或黏著劑乳液、乳劑分散或凝聚狀態
  • 醫藥、工業用乳膠表面改質
  • 電解質高分子機能性研究(Polystyrene sulfonate、Poly carboxylic acids…等)

材料的表面改質是一直以來的研究課題,藉由改變產品的分散凝集狀態可以控制各種性質。ELSZ擁有各種配件可以符合當下的使用條件,得到最正確的數值。
 

選配配件

固體表面電位樣品容器

量測板狀樣品(玻璃、晶圓、薄膜、纖維...etc)專用固態表面電位量測Cell。
大塚電子獨家技術,使用電滲流多點量測固體表面電位。
除了標準觀測粒子以外,更可使用塗布液、研磨液、染料等等其他溶液,觀察固體跟液體的電荷交互關係。

微量拋棄式Zeta電位樣品容器

微量(130μL〜)起可量測Zeta potential的專用Cell。
實現微量樣品下的高精度電滲流量測。

高濃度Zeta電位樣品容器

大塚電子專利FST法,可量測不透光溶液的Zeta potential。
 

低導電率溶劑Zeta電位樣品容器

非極性溶劑用Zeta potential樣品容器,可量測不易導電的介電常數在10以下的非極性樣品。

pH滴定儀 ELSZ-PT

可自動化量測pH與添加劑濃度的粒徑、Zeta電位的變化。
可連結粒徑量測樣品容器、Zeta電位標準樣品容器、固體表面電位樣品容器。
pH範圍 pH 1~13
測定模式 滴定模式、添加劑模式、循環模式
循環流速 約10~40 mL / min
滴定溶液 3種類(酸/鹼/添加劑)
獨立注射控制
滴定解析度 0.1μL
樣品量 約25mL (最多50 mL)
pH電極 玻璃電極
尺寸重量 250 (W) X 310 (D) X 290 (H) mm 約 7.5 kg
電源 AC100V 50/60Hz 55VA
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