背向散射DLS如何進行高濃度粒徑分析？原液粒徑量測4大案例分享！

目錄 1.高濃度樣品為何需稀釋才能進行粒徑分析？   a.傳統DLS的軟肋：為什麼「稀釋」反而可能誤導你的研發方向？ 2.背向散射DLS是什麼？如何提升粒徑量測的解析力？   a.減少多重散射干擾   b.多角度量測的優勢與侷限（前方、90度、背向） 3.原液粒徑量測案例分享   a.半導體CMP漿料：抓出「刮傷晶圓」的元兇   b.電子級彩色光阻與噴墨：解決「噴頭堵塞」與「色偏」   c.電池材料（碳材/導電漿料）：掌握「導電網路」的品質   d.陶瓷與高分子乳膠：預防「剪切增稠」與「凝膠化」 4.高濃度粒徑分析步驟與報告解讀重點有哪些？ 5.背向散射DLS儀器推薦｜大塚科技高濃度粒徑量測設備

當你面對高濃度、深色或不透光的樣品時，是不是發現傳統的DLS（動態光散射）或雷射繞射很容易失準，甚至常常需要高倍稀釋才能進行粒徑分析？但其實，一旦稀釋，就很可能悄悄改變原本的粒徑分布與分散狀態，測得的數據也未必能代表樣品原液的真實情況。
這時，背向散射DLS就成了解方！它可以直接針對原液進行粒徑量測，特別適合用於如油墨、碳材、彩色光阻等高濃度、異色系的複雜樣品。想知道怎麼透過背向散射DLS有效完成高濃度粒徑分析？有哪些操作細節不能忽略？那就一起看下去吧！
 

高濃度樣品為何需稀釋才能進行粒徑分析？

在膠體與材料科學領域中，粒徑分布往往是決定產品穩定性、顯色力與加工性能的核心指標。
然而，許多研發人員在面對油墨、碳材或半導體漿料時，常會遇到一個共同的瓶頸：「為什麼樣品一稀釋，量出來的數據就跟原液表現完全對不起來？」

這種情況其實不一定是量測誤差，而是來自傳統粒徑量測技術的先天限制。
也正因如此，「原液量測」才成為掌握產品真實狀態的重點。接下來，將替大家說明為什麼高濃度樣品在分析上特別困難，以及大塚科技如何透過背向散射DLS技術，突破這些限制。
 

傳統DLS的軟肋：為什麼「稀釋」反而可能誤導你的研發方向？

傳統的動態光散射（DLS）與雷射繞射技術，大多建立在「單一散射」理論上。
也就是說，雷射光必須順利穿透樣品，並且光子在到達偵測器前，只與顆粒發生一次散射行為，才能進行正確的粒徑計算。
當樣品屬於高濃度、深色或不透光系統（例如：黑色碳材、彩色光阻）時，雷射光難以穿透，實務上往往只能透過高倍稀釋（100倍甚至1,000倍）來勉強量測。但這樣的做法，往往會帶來3大隱憂：

• 改變化學平衡：稀釋會改變溶劑的離子強度與表面活性劑濃度，導致原本處於絮凝狀態的顆粒解聚，量到的數據比真實情況更小。
• 掩蓋不穩定性：許多沉降或團聚現象僅在高濃度下發生，稀釋後樣品變得穩定，導致開發者錯失關鍵的品質警訊。
• 多重散射干擾：若不稀釋，高濃度樣品會產生「多重散射」（Multiple Scattering），光子在顆粒間多次反彈，導致計算出的粒徑偏離事實。

背向散射DLS是什麼？如何提升粒徑量測的解析力？

為了解決高濃度、不透光樣品難以準確量測的問題，背向散射（Backscattering）技術應運而生。
其重點在於將偵測角度設置在接近反射的角度(160°到180°)，避開樣品深處的多重散射干擾，讓DLS在原液狀態下也能穩定執行粒徑分析與粒徑量測。

✅減少多重散射干擾

背向散射DLS偵測的光訊號，主要來自樣品池表層的粒子，光子穿透深度極淺，極大地降低了多次碰撞（即「多重散射」）的可能性。這樣的機制讓系統能準確地分析高濃度、深色甚至不透光的原液樣品，不需稀釋也能得到可信的粒徑結果。值得一提的是，大塚電子在2000年時率先將背向散射導入DLS量測機台，並成功量產商業化。

✅補充多角度量測的優勢與侷限（前方、90度、背向）

多角度量測指的是透過不同偵測角度（如前向、90度與背向散射），取得樣品在不同尺度上的粒徑資訊，進而提升粒徑分析的解析力。特定粒徑範圍對特定角度有極高靈敏度，當單一角度無法清楚區分多重粒徑分布（如雙峰粒徑樣品）時，透過多角度資料整合，往往能成功拆解出原本隱藏的顆粒結構。不過，這樣的優勢仍有其限制：

• 光學穿透性為前提：前向與90度角度的偵測需依賴光能穿透樣品，故僅適用於透光樣品。當樣品為不透光或高濃度時，只能進行背向散射偵測。
• 數據擬合需謹慎：若將三個角度所得的資料擬合成單一結果，在不適合的樣品條件下反而可能造成數據失真、誤差放大，降低整體可信度。

原液粒徑量測案例分享

背向散射DLS技術在多種高濃度原液樣品的實務應用中，展現了難以取代的價值。
這邊整理出4個產業關鍵案例，帶你了解在不同材料系統中，原液粒徑量測如何協助研發與品管精準掌握顆粒變化、避免關鍵缺陷發生。
 

1. 半導體CMP漿料：抓出「刮傷晶圓」的元兇

• 產業痛點：CMP漿料（研磨液）顆粒極細，但只要存在一點點的「大型團聚顆粒」，就會在拋光過程中造成晶圓表面刮傷。

*補充說明：現在也有控制研磨液分散，有意的增加凝集大顆粒進而增加研磨效率的作法

• 原液量測的價值：稀釋後，原本微弱的團聚訊號往往會被背景值掩蓋。透過背向散射技術，我們能直接在原液中靈敏地捕捉到分布曲線末端的微小變化，在量產前就篩選出不合格的批次。

2. 電子級彩色光阻與噴墨：解決「噴頭堵塞」與「色偏」

• 產業痛點：彩色光阻含有高濃度的顏料，稀釋後量測的粒徑可能看似正常，但實際上在原液狀態下，顏料顆粒可能因交互作用（Inter-particle interaction）而產生結構性聚集。
• 原液量測的價值：背向散射能模擬樣品在塗佈、噴墨時的真實稠度。研發人員可以藉此觀察不同分散劑對「原液穩定性」的影響，確保產品長時間靜置後不會產生沈澱或顆粒感，延長噴頭壽命。

3. 電池材料（碳材/導電漿料）：掌握「導電網路」的品質

• 產業痛點：碳奈米管（CNT）或石墨烯漿料是深黑、完全不透光的。傳統DLS根本無法測量。
• 原液量測的價值：透過縮短光程的背向散射技術，即便是黑如墨水般的漿料，也能直接進行上樣。這能幫助製程工程師判斷是否過頭（導致斷鍊）或不足（導致團聚），精準控制導電網路的成型。

4. 陶瓷與高分子乳膠：預防「剪切增稠」與「凝膠化」

• 產業痛點：高濃度懸浮液在泵浦輸送時，若粒徑分布不均，容易發生流變性質改變導致設備損壞。
• 原液量測的價值：能在不破壞樣品原始環境的情況下，進行動態光散射訊號的量測。透過分析互相關函數（Correlation Function）的衰減趨勢，可以預測漿料在儲存過程中的穩定性趨勢，避免整桶藥水凝膠化而作廢。

高濃度粒徑分析步驟與報告解讀重點有哪些？

想讓高濃度樣品的粒徑分析更精準穩定，不只靠設備本身，操作過程中的每一個小細節也至關重要。以下是針對原液粒徑量測時的建議步驟與報告解讀重點，協助你在高濃度條件下取得可靠數據：

• Cell（樣品槽）選擇：針對極高濃度或高黏度樣品，建議使用拋棄式樣品池，降低清洗難度。但若是以有機溶劑為主，則還是建議以玻璃／石英樣品池，避免樣品溶劑與樣品池材料產生反應。
• 量測位置掃描（Positioning）：大塚的DLS可調整雷射聚焦位置。對於超高濃度，應將焦點移至樣品池邊緣（靠近入射光側），以最小化光程。在針對不同濃度、不同顏色的樣品，大塚的DLS在量測前都會進行聚焦掃描，確保每次量測都是在最佳位置。

• 稀釋方法：若樣品黏度過高影響布朗運動，建議採取以維持等比例添加劑的分散媒稀釋，而非盲目使用純溶劑稀釋。

• 「最小稀釋」策略：若黏度來源是添加劑無法避免的話，也可以做不同稀釋比例下的粒徑表現研究。

• 報告解讀：觀察PDI（多分散指數）。若PDI過高，代表樣品分布極不均勻，此時背向散射提供的強度分布（Intensity Distribution）比數量分布更具參考價值。

📖延伸閱讀：DLS Troubleshooting是什麼？5大DLS方法開發必學技巧大公開！

• 高濃度下的界達電位量測

在量測高濃度粒徑時，可以採用背向散射量測接近壁面的地方以減低多重散射光。但是在量測界達電位時無法直接使用背向散射，其原因是因為界達電位要觀察都普勒位移，粒子光譜本身的半幅寬會隨觀測角度不同而不同，若使用背向散射會使都普勒位移的頻率變量無法得到有效的S/N比。大塚獨家專利使用FST法，將單邊電極設計為透明電極可有效實現高濃度樣品的界達電位量測。

背向散射DLS儀器推薦｜大塚科技高濃度粒徑量測設備

在研發與品管現場，當你面對高濃度、深色或不透光樣品時，傳統DLS顯然已無法應對。
大塚科技針對不同使用場景與樣品性質，推出整合背向散射DLS技術的專業儀器方案，協助您在原液粒徑量測中掌握關鍵微粒資訊、突破稀釋帶來的誤差風險。
 

👉奈米粒徑分析儀ELSZ-neo：全能型研發首選

ELSZ-neo是大塚科技最具代表性的高階研發用奈米粒徑分析儀，專為處理極具挑戰性的膠體與分散系統設計：

• 多角度自動優化：具備前方、側方（90度）及背向散射（165度）偵測位點，系統可依樣品濃度，自動切換至最佳量測角度。
• 高濃度原液量測：透過背向散射光程極短的特性，可量測濃度高達40%的樣品，並有效抑制深色樣品（如：碳黑、顏料）的多重散射。
• Zeta電位整合：可在同一台機器完成粒徑與Zeta電位分析，深入探討高濃度下的顆粒帶電性與分散穩定性。

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👉奈米粒徑分析儀nanoSAQLA：高效率品管利器

若你重視快速、大量且一致的樣品篩選，nanoSAQLA是專為品管與量產而設計的高通量儀器：

• 搭載背向散射光學系統：同樣具備背向散射技術，確保在不稀釋或微稀釋的情況下，依然能獲得與原液狀態高度相關的精準數據。
• 極致的「省時」與「自動化」：內建自動進樣與清洗系統，支援多孔位連續量測，大幅降低人為操作誤差並提升檢測通量。
• 直覺式操作介面：專為現場品管優化，即使是非技術背景的操作員，也能透過簡易流程快速判別樣品是否符合規格。

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如何選擇適合你的設備？

需求特性	建議型號	核心優勢
深度研發／複雜樣品	ELSZ-neo	多角度補償、Zeta電位分析、極致濃度範圍
高通量篩選／生產品管	nanoSAQLA	自動化程度高、操作簡便、快速產出一致性報告

 

如同上文提到的油墨實測案例，樣品A與B的真實差異，只有在原液狀態下透過背向散射技術才能被精準檢出。若僅依賴傳統DLS進行稀釋後量測，這些關鍵訊號很可能就此被忽略，錯失改善良率的機會。選擇大塚科技，不僅是選擇一台儀器，而是選擇以真實數據為基礎的產品決策依據，讓品質管理更具說服力，研發流程也更加前瞻！