DLS Troubleshooting是什麼？5大DLS方法開發必學技巧大公開！

目錄 1.DLS方法開發基本原理解析 2.DLS Troubleshooting是什麼？常見7大問題全解析！ 3.標準的DLS方法開發SOP如何撰寫？ 4.DLS Troubleshooting數據檢查步驟如何？ 5.如何從DLS Troubleshooting報告數據判斷配方穩定性？ 6.DLS Troubleshooting儀器推薦

當進行DLS方法開發時，常見如樣品濃度設定不當、溫控未穩定、多重散射干擾等問題，皆可能影響粒徑量測結果的準確性與再現性。故具備系統化的DLS Troubleshooting能力，已成為研發與品保流程中不可或缺的技術之一。接下來，本文將深入說明DLS Troubleshooting是什麼，並從方法開發的角度出發，協助技術人員優化量測參數、提升報告品質，進而建立可標準化的分析流程！

DLS方法開發基本原理解析

在奈米材料與膠體科學的研發過程中，動態光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）是最常用的粒徑分析技術之一。然而，許多研究人員經常面臨「數據變異過大」、「量測結果與預期不符」或「無法有效優化測試條件」等挑戰。
一套嚴謹的DLS方法開發（Method Development）流程，不僅有助於提升實驗效率，更是確保數據結果符合國際ISO規範（如：ISO 22412）的重點。接下來，將從基礎物理架構出發，逐步解析DLS方法中的原理：

👉布朗運動（Brownian Motion）

DLS所量測的是懸浮粒子靜止狀態下在溶劑中的隨機運動。顆粒越小，運動速度越快；反之顆粒越大，則運動愈慢。

👉光子相關法（Photon Correlation Spectroscopy, PCS）

當雷射光照射在運動的粒子上時，因粒子持續移動，導致散射光強度隨時間產生波動。

👉自相關函數（Autocorrelation Function, ACF）

此為DLS方法開發的核心參數，系統透過計算光強度變化的自相關性，來推算粒子擴散行為。

👉衰減速度

粒徑越小，光強自相關函數的衰減速度越快；粒徑越大，衰減則越慢。

👉數據擬合

常用的演算法包括：Cumulants與NNLS，用於將衰減曲線轉換為擴散係數。

👉斯托克斯-愛因斯坦方程（Stokes-Einstein equation）

此方程式為計算粒子的水合動力學直徑（Hydrodynamic Diameter）的理論基礎。

👉ISO規範關聯

依據ISO 22412標準，在方法開發過程中應特別留意信噪比（S/N Ratio）與基線穩定性，這些是判定數據有效性與重現性的國際準則。
 

DLS Troubleshooting是什麼？常見7大問題全解析！

在進行DLS（動態光散射）量測時，若出現粒徑異常、分佈偏離、數據波動大等情況，往往與樣品前處理、儀器設定或操作細節有關。
以下彙整實驗室常見的DLS Troubleshooting問題，從症狀判斷、可能成因到排除建議，協助使用者迅速診斷並優化方法開發流程：

狀況	可能原因	排除方法與建議
粒徑隨濃度增加而變大	樣品因濃度高的狀態下粒子間距較近，而影響擴散係數 原濃度下溶液黏度較高，影響粒子擴散行為	大塚科技的DLS可以反映當下濃度的粒徑大小，也可以稀釋後量測； 注意稀釋手法，分散劑濃度與黏度差異
出現極大的不明峰值	樣品含有塵埃、纖維或氣泡	雜質干擾散射光，建議量測前先過濾（Filter）或短時間離心，並確保Cuvette清潔
溫度不穩定	溫控平衡不足	變溫量測樣品與儀器溫差過大；量測前應設定60秒(或以上)的溫度平衡時間
PDI 過高 （>0.7）	樣品嚴重凝聚或粒徑分佈極廣	檢查樣品穩定性，或確認是否超出DLS的量測範圍
數據與預期差異甚大	參數設定錯誤（黏度、折射率）	DLS極度依賴溶劑黏度；若為複合溶劑，務必確認該溫度下的實際黏度
相關曲線ACF末端下墜或跳動	Sample Cell（比色皿）汙染	壁面有刮痕或指紋；建議更換拋棄式Cell或使用高純度洗液清洗
數據再現性極差	濃度過低導致散射光不足 粒子團聚嚴重	樣品過稀，光量（cps）低於背景雜訊；請適度調高濃度 改善樣品分散狀態，確認是否超出DLS量測範圍
數據與想像中有一些落差	量測位置不正確	檢查機台量測中心位置，不同濃度量測位置不相同
分佈圖平貼右側且不正常截斷	粒徑分析範圍設定錯誤	更改分析範圍，增大或縮小確保分佈圖不被截斷

標準的DLS方法開發SOP如何撰寫？

在進行DLS方法開發（Dynamic Light Scattering Method Development）時，一套可被驗證、具再現性的SOP（Standard Operating Procedure）對確保量測品質很重要。以下列出3大步驟，協助您從樣品前處理、量測條件設定到報告審查，系統性建立標準流程：
 

STEP1. 樣品前處理（Sample Preparation）

• 溶劑選擇：若有需要經過過濾。
• 稀釋倍數：執行「濃度獨立性測試」，確認樣品在該濃度區間無多重散射且無凝聚趨勢，稀釋時需特別注意分散劑的濃度配比。

STEP2. 量測條件設定（Measurement Settings）

• 溫度：恆定（通常為25°C），若有變溫適度增加量測前溫度平衡時間。
• 量測次數：建議單次量測包含25次量測點數，並重複量測3次以計算標準差。若樣品穩定性較差，則需增加量測點數。。
• 分析模型：窄分佈用NNLS；寬分佈或多峰樣品用分佈分析（Contin/Marquardt）。

STEP3. 報告檢查重點（Data Quality Audit）

• 光量（cps）：是否穩定且處於儀器最佳範圍。
• Residual Error：擬合誤差是否在許可範圍內。
• 平均粒徑vs. Peak 1：兩者若差異過大，代表樣品含有少量大顆粒。

DLS Troubleshooting數據檢查步驟如何？

Check 1. 檢查自相關函數圖ACF

• 左端出現雜訊：累積量測點數太少 ➡️ 增加量測次數。
• ACF數值高於2或低於1：是否存在沉降性大顆粒 ➡️ 去除大顆粒，重新分散後量測。或減少量測點數，在沉降前量測完。

Check 2. 平均殘差值

殘差值為NG：變更解析範圍重新解析。

Check 3. 檢查強度分布圖

• 出現side peak：重複確認是否是凝集體或雜訊，若確認為雜訊可使用noise cut功能
• 出現原本不存在的細小粒子分佈：檢查量測位置中心，手動校正量測中心後再次量測。

Check 4. 檢查光強度

當溶液中不存在粒子時，自相關函數會呈現平坦狀態:建議在量測低濃度樣品時要特別注意容器清潔，光量強度是否在儀器最佳範圍。建議樣品與溶劑的散射強度差異至少需達到溶劑的10倍以上。
 

如何從DLS Troubleshooting報告數據判斷配方穩定性？

在解讀DLS（動態光散射）報告時，僅查看單一數值往往不足以全面掌握配方的穩定性。
建議從以下3項關鍵指標進行交叉分析，進一步提升方法開發與品管監控的準確性：

平均粒徑（有效直徑）

平均粒徑是最常用於品質控管（QC）與趨勢觀察的穩定性指標，若在不同批次或時序量測中觀察到明顯偏移，可能反映配方在製程或儲存過程中產生變化。常配合D10、D50、D90等品管指標。

PDI（多分散指數）

PDI可用來判斷粒徑分佈的均勻程度，數值越低表示樣品越單一。對於穩定配方而言，PDI < 0.2為理想範圍；若PDI數值隨時間上升，常為樣品聚集或穩定性下降的早期預警信號。

與界達電位（Zeta Potential）交叉比對

粒徑變大未必代表沉降風險高，但當粒徑持續上升且Zeta Potential絕對值較低時，極可能代表該配方電性排斥力不足，易發生凝聚，可以改善分散。

📖 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！
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！
 

DLS Troubleshooting儀器推薦

針對各類DLS方法開發與數據優化需求，大塚科技提供具備高穩定性與高靈敏度的粒徑分析設備，協助使用者從研發階段到品管應用，全面提升DLS Troubleshooting效率與可靠度：
 

1. 界達電位粒徑分析儀ELSZneo系列（旗艦型）

具備高靈敏度光學系統，支援極低濃度與極小粒徑量測，也可以直接量測不透光的原液。除了DLS，亦整合了Zeta Potential量測功能，並可擴充獨家的固體樣品表面界達電位量測模組，是方法開發最完整的平台。針對複雜的「方法開發」，其可以直接量測各濃度樣品與高溫控精度能大幅減少人為誤差，是高階研發中心的首選。此機型適用對象為： 研究單位研究中心、半導體 CMP 漿料、新型材料研發、藥物開發 …。
 

2. 多檢體奈米粒徑分析儀nanoSAQLA(DLS品管好手幫)

nanoSAQLA 承襲了大塚科技卓越的光學基因，但在操作流程上更趨向「極簡化」。其獨創的 快速量測流程 與 直覺式軟體介面，讓使用者即使沒有深厚的物理背景，也能快速上手並產出高品質數據。其機身輕巧且耐用，特別適合用於重複性的「教育訓練」與「品管端」的快速篩檢。此機型適用對象為：產線品管（QC）、大專院校教學實驗室、常規化學品檢測。

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