05Jan.2026
粒徑界達電位
多分散指數PDI是什麼？5大必知實務解讀，掌握品管調整目標！
你是否曾在進行粒徑分析或樣品檢測時，看見報表中出現「多分散指數 PDI」這個數值，卻不太確定它代表什麼？事實上，PDI是用來評估樣品中粒子大小分布是否均勻的重要指標，對於奈米粒子、膠體、乳液、藥物傳遞系統等領域來說，都是重要的參數。接下來，本文將說明PDI與平均粒徑Z-average的定義與限制，並結合粒徑分佈概念，協助正確解讀DLS量測結果。
「多分散指數PDI」是什麼？計算概念觀點有哪些？
所謂的「動態光散射（DLS）」，是利用顆粒在液體中進行「布朗運動」時所造成的散射光強度變化，推算顆粒的擴散係數，並轉換為等效球形的水合粒徑。由於DLS的量測結果，是高度依賴顆粒的分散狀態、形狀假設與樣品條件，粒徑分佈的解讀必須同時考量量測原理與數據模型的適用範圍。其中又以- 平均粒徑（Z-average）及多分散指數（Polydispersity Index, PDI）為最直觀的一次數據：平均粒徑：又稱「Cumulant平均粒徑」，將粒徑假設為單分佈狀態下直接描述平均值的一次數據
- 多分散指數 : 又稱「PDI值」描述樣品分佈峰值的寬度，此數值越大代表peak分佈越廣或越多。相反此數值越小，代表peak越集中越接近於單分佈。
📖延伸閱讀：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！
PDI的計算概念與解讀核心觀點
在動態光散射量測中，PDI並非由粒徑分佈圖直接計算，而是透過散射光強度自相關函數的累積量分析取得。在早期尚未普遍提供分佈圖的情況下，PDI經常被用來輔助判斷樣品的分佈寬度。
在累積量分析中，一次累積量對應平均擴散係數，並換算為Z-average粒徑；二次累積量則反映擴散係數分佈的寬度，進而計算出PDI。
一般而言，PDI越小代表樣品越接近單分散，反之則顯示粒徑分佈較寬。
這邊需要特別注意的是，當樣品高度多分散或呈現多峰結構時，PDI與Z-average的物理意義需審慎解讀，並應搭配粒徑分佈圖一併判斷。
「多分散指數PDI區間」的5個實務解讀
在實務應用中，多分散指數PDI常被用作快速判斷粒徑分佈狀態的參考指標，其常見解讀方式如下：- PDI接近0：代表高度單分散，且常見於粒徑本身就較小的樣品。
- PDI小於0.2：代表樣品接近單分散狀態，常見於粒徑一致性高的奈米材料，如粒徑標準品、精密研磨液、分子藥物等。
- PDI介於0.2～0.5：屬於可接受的分散範圍，可能是單分散也有可能是多分散，多數實際應用樣品落在此區間。
- PDI大於0.5：代表樣品的PDI大於或等於0.5，通常屬於多分散狀態，需審慎解讀量測結果。
- PDI大於1：雖不常見但偶爾會看到，可能該樣品有很多沉降、非均質狀態，需要著手改善分散手法。
圖.小粒徑的單分佈樣品，PDI會接近於0。
圖.標準品的多分散指數，一般小於0.2。
圖.多分佈樣品的多分散指數，一般接近或大於0.5，此時可能已經有沉降現象產生。
圖.多分佈樣品的多分散指數，一般接近或大於0.5，此時可能已經有沉降現象產生。
如何將「多分散指數PDI」與「粒徑分佈圖」一起解讀？
在動態光散射（DLS）分析中，單獨依賴PDI或Z-average來評估樣品性質，容易忽略樣品中少量大顆粒或多粒徑族群對整體分佈的潛在影響。因此，實務上建議搭配粒徑分佈圖與相關統計指標（如 D10 / D50 / D90）一起判讀，才能更全面掌握樣品的分散狀態。
為什麼PDI與粒徑分佈圖必須搭配判讀？
DLS所呈現的粒徑分佈圖，多以強度分佈為主，部分系統亦可轉換為體積分佈或數量分佈，因此在判讀時應考量其模型限制與假設條件。透過觀察分佈圖的單峰或多峰形態，可進一步判斷Z-average是否偏離主要粒徑族群，並佐證PDI值是否合理。
D10、D50、D90、D99 的輔助判讀
DLS報告中，經常會提供 D10、D50、D90 （部分機型亦提供D99）作為累積分佈的百分位指標是工業中品質管理上常用依據標準，分別描述第n%的粒徑數據。D50代表中位粒徑，而D90與D10之間的差距，則有助於評估粒徑分佈的寬窄程度。
D90與D99也是一些生產品管中較常用到的管理參數，之所以重要是因為管理粒徑分佈就是為了避免凝集的大粒子影響最終成品的品質，也就是說這兩個數值是卡控產品品質的重要參數。
當PDI偏高時，通常可觀察到D90與D10之間的差距顯著放大，PDI值有時會與D值搭配使用，作為品管卡控的輔助依據。
需要注意的是，DLS 提供的D值為模型轉換後的統計結果，不宜直接與雷射繞射等其他量測技術的結果等同比較。
D90與D99也是一些生產品管中較常用到的管理參數，之所以重要是因為管理粒徑分佈就是為了避免凝集的大粒子影響最終成品的品質，也就是說這兩個數值是卡控產品品質的重要參數。
當PDI偏高時，通常可觀察到D90與D10之間的差距顯著放大，PDI值有時會與D值搭配使用，作為品管卡控的輔助依據。
需要注意的是，DLS 提供的D值為模型轉換後的統計結果，不宜直接與雷射繞射等其他量測技術的結果等同比較。
多分散指數PDI應用情境有哪些？
在配方開發、奈米乳液或材料分散製程中，PDI常用來評估樣品在分散或均質處理下的穩定性，作為製程調整與條件優化的參考，並在品質管理中監控批次間的一致性。對於非球形顆粒或高度多分散樣品，PDI更適合作為相對比較工具，而非單一的合格與否判斷標準。
PDI在研發優化與品管中的典型應用有：
PDI在研發優化與品管中的典型應用有：
👉奈米乳液與分散製程優化
在化妝品、食品或塗料等配方研發中，透過比較不同乳化或均質條件下的PDI數值，可快速判斷粒徑分佈是否趨於穩定。PDI趨近穩定代表分散條件較佳，有助於調整製程參數、加速開發流程。
👉奈米藥物載體的配方篩選
在脂質體、高分子奈米粒子等藥物遞送系統開發中，PDI常被用來評估粒徑一致性與製備穩定性。當PDI過高時，通常代表粒子組裝條件不穩定，可能存在多分散或凝集現象，此時需重新檢視配方設計或製備流程。
👉材料品質管制中的批次監控
於量產階段或例行品管流程中，PDI是常見的快速監控指標。當同一產品批次的PDI偏離既定規範時，可能意味著分散狀態異常或製程參數發生偏移，有助於提早發現問題並作為進一步檢查與品質決策的依據。
如何取得可靠的多分散指數PDI數據？
若要獲得可信且具重現性的多分散指數PDI數據，實務操作中需同時關注多項關鍵因素：
- 量測條件是否設定正確：量測前應確認儀器溫度與樣品黏度設定無誤，並避免氣泡、雜質等干擾。
- 樣品濃度與狀態穩定性：過高或過低的濃度皆可能影響數據解析，應依照樣品特性調整濃度條件。
- 同時觀察Z-average、PDI與粒徑分佈圖：PDI不應單獨解讀，而應搭配Z-average與粒徑分佈圖整體評估其合理性與樣品趨勢。
- 理解PDI數據的變異性與重現性：PDI在同一樣品多次量測中，通常會出現一定範圍內的變化，並非固定值，因此實務上建議設定PDI的最大容許值，作為品管與趨勢監控的基準。
選擇具備穩定光學系統與成熟分析演算法的粒徑量測設備，是提升數據重現性與可靠性的關鍵環節。
大塚科技所提供的粒徑與界達電位量測解決方案，可協助在配方開發與品管作業中，取得高品質的Z-average與多分散指數PDI數據，並進一步掌握樣品的分散性與穩定性！
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