纳米颗粒跟踪分析仪是一种基于纳米颗粒跟踪分析（NTA）技术的物理性能测试仪器，通过追踪纳米颗粒的布朗运动和光散射特性，实现粒径、浓度及Zeta电位等多参数测量。该仪器利用激光散射视频显微镜和高灵敏度CMOS传感器，捕捉纳米颗粒在液体中的布朗运动轨迹。通过分析颗粒的扩散系数，结合斯托克斯-爱因斯坦方程，计算其流体力学直径，精度可达4nm。同时，支持荧光检测功能，可识别荧光标记颗粒，实现多参数同步分析。
一、高精度光学系统：实现单颗粒可视化
光学系统是NTA的核心，需满足“清晰观察纳米级颗粒”并“避免多重散射干扰”的需求，特点如下：
光源：窄光束、低相干性
通常采用半导体激光器（如488 nm、640 nm），输出光束经聚焦后形成极细的圆柱形激光束（直径约50-100μm），仅照亮样品池中的薄层区域（减少背景干扰和多重散射）。
低相干性光源可降低颗粒散射光的干涉效应，使单个颗粒呈现为清晰的“亮点”，便于识别和追踪。
成像物镜：高数值孔径（NA）
配备高倍显微物镜（如40×、60×），且数值孔径（NA）较高（通常0.8-1.2），以增强对纳米颗粒散射光的收集能力，确保小至10 nm的颗粒仍能被清晰成像。
物镜与激光束同轴或呈特定角度（如90°散射角），避免直射光干扰，仅接收颗粒的侧向散射光。
二、样品池：适配微量样品，减少颗粒沉降与团聚
样品池设计需满足“低体积需求”“减少颗粒运动干扰”和“便于清洁”的特点：
微量样品容量
样品池体积通常为10-200μL，适用于珍贵或低浓度样品（如生物纳米颗粒、外泌体），且可通过注射器或移液枪快速更换。
低扰动流场
池体多为石英或玻璃材质，内壁光滑，减少颗粒吸附；部分设计包含搅拌装置（如磁力搅拌子）或轻微流动系统，避免颗粒因重力沉降导致的分布不均，但需保证扰动强度不影响颗粒的布朗运动（NTA的核心测量依据）。
温控功能（可选）
部分高d型号配备温控模块（如20-40℃），可维持样品温度稳定，避免温度变化导致的液体粘度改变（粘度影响颗粒布朗运动速度，进而影响尺寸计算）。
三、成像与追踪系统：捕捉颗粒动态轨迹
该系统负责将光学信号转化为数字图像，并实时追踪单个颗粒的运动，特点如下：
高速相机：高帧率、低噪声
采用电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）相机，帧率通常为25-100帧/秒，可捕捉纳米颗粒因布朗运动产生的快速位移（颗粒越小，运动越剧烈，需更高帧率）。
低噪声传感器确保在弱散射光下（小颗粒信号弱）仍能区分颗粒与背景噪声。
同步控制模块
激光、相机与数据采集单元同步工作，确保每帧图像的时间间隔精确（如10 ms/帧），为后续计算颗粒扩散系数（进而推导尺寸）提供准确的时间基准。
四、数据处理单元：从轨迹到颗粒特性的量化
硬件上通常为连接相机的计算机，核心是专用NTA分析软件，其功能体现结构与算法的结合：
颗粒识别与轨迹追踪
软件通过图像分析算法（如阈值分割、边缘检测）识别单帧图像中的颗粒亮点，再通过多帧匹配（如基于距离和运动连续性）追踪同一颗粒在不同时间点的位置，生成运动轨迹。
统计分析与结果输出
对数百至数千个颗粒的尺寸进行统计，生成粒径分布直方图、浓度（颗粒数/体积）等结果，并可通过软件校准（如使用标准颗粒验证尺寸准确性）。
五、整体结构的集成性：兼顾操作性与稳定性
光学模块、样品池和成像系统通常集成在一个紧凑的主机内，减少外界振动和光线干扰；部分型号设计为开放式样品台，便于观察和调整。
操作界面简洁，支持自动化参数优化（如曝光时间、增益），降低人为操作误差，同时允许高级用户手动调整参数以适应复杂样品（如高浓度、多分散体系）。
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