纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料。由于它的尺寸很小，会产生很多特殊的效应，比如小尺寸效应、隧道效应以及大的比表面积效应等，因此使得纳米材料表现出不同的物理化学特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，因而现在纳米材料被广泛应用于医药、化工、冶金、电子、机械、轻工、建筑及环保等行业。但由于其颗粒非常小，因此颗粒大小的检测也就成为了挑战，国际上对于超细颗粒的粒度测试一般有三种方法，即电子显微镜、动态光散射以及激光衍射。
一、电子显微镜技术
电子显微镜技术的应用是建立在光学显微镜基础之上的，它是利用电子束照射在颗粒上，然后通过电子透镜放大得到的图片。电镜的优点是结果直观，能够直接“观察”到所测颗粒，而且分辨率极高，但由于其放大倍数较高，因此采集的颗粒有限，取样代表性风险较高，同时高能的电子束可能破坏某些样品比如蛋白、颜料的结构。
上述图片就是二氧化钛粉体的场发射扫描电镜图片。可以看到它的晶体比较均匀，颗粒直径在20-30nm或更小。但当我们把镜头拉远，则看到完全不同的下面的场景
可以看出，该二氧化钛颗粒是由大量“原始”颗粒聚集而成，而前面第一张图片只是在方框内的局部放大照片而已。
随着测试镜头进一步拉远，我们可以发现，实际上二氧化钛存在大量“团聚体”结构，而且这些团聚体可能才是我们二氧化钛真实存在的状态，而激光粒度仪检测的正是这些团聚的颗粒，结果如下。这也就是有些超细无机颜料用激光粒度仪所测的粒度结果，与电镜所看到的颗粒大小相差巨大的原因。电镜看微观粒子的形态和原始单晶很有效，激光粒度仪则是测到“团聚”颗粒的粒度分布。由于超细无机颜料颗粒的团聚体具有一定的刚性，超声波分散、搅拌剪切和分散剂等常规的分散手段无法彻底分散，因此粒度仪所测的粒度结果可作为常规指标进行工艺控制，要了解原始颗粒的大小和形状，还要通过场发射扫描电镜来判断。
在溶液中悬浮的颗粒由于无规则运动会发生布朗运动，一般颗粒越小，运动速度越快。动态光散射技术利用悬浮颗粒在溶剂体系中做布朗运动的原理，通过检测颗粒的扩散速度，从而利用斯托克斯-爱因斯坦方程计算出颗粒的大小和粒度分布。
该技术优点是测试下限较低，对于极小的窄分布颗粒测试效果较好，同时所需样品较少，可以在悬液状态下直接测试样品并给出分布，测试速度较快。但由于该技术基于颗粒的布朗运动，一旦有大的颗粒在体系中，这些大的颗粒可能就会发生沉降从而导致测试结果错误，同时该技术是基于统计的光强变化来做数据处理，对于宽分布的样品测试结果有风险。
激光衍射技术主要利用的是光照射到颗粒后产生的衍射现象，不同大小的颗粒将会在空间形成不同的衍射条纹，一般来说，颗粒越小散射角越大，因此通过放置一系列检测器，检测不同角度的光散射强度，从而通过米氏理论反演计算出颗粒的粒度分布，该技术的优点是测试范围宽，速度较快，取样代表性好，尤其是对于宽分布样品有比较好的测试效果。而恰恰很多纳米颗粒由于粒径很小，很容易产生二次团聚结构，这样就会形成小颗粒和团聚体大颗粒共存的情况，这恰恰是激光衍射技术擅长的地方。但其缺点是小颗粒散射光强非常弱，信噪比较低，同时颗粒越小，对其折射率等光学参数准确性要求越高，这就会给小颗粒测试带来风险。
有机颜料的颗粒具有特殊性，在扫描电镜高能电子束照射下，颗粒都可能被“融化”甚至被破坏，并且所述颜料颗粒都为亚微米甚至纳米级，因此非接触式的测试方法——动态光散射和激光衍射法成为有机颜料粒度测试的主要手段。下面以酞青颜料为例来说明有机颜料的粒度测试过程。现有A和B两种酞青颜料产品，从性能来看B为不合格品，表现为B中有较大的颗粒，为了进一步验证，我们采用动态光散射测试结果如下：
可以看到，A、B两个样品的粒度都是亚微米级的，中值粒径在200纳米左右，粒径结果非常接近，并没有展现出明显差异。为了进一步考察，我们采用高性能激光粒度仪进行验证，结果如下：
从上面的结果可以看到，激光衍射测试下A和B在小颗粒端非常接近，但在大颗粒端则展现出不同的状态，B中在微米级别有少量大颗粒。为了进一步考察，我们对两个悬液进行光学显微镜成像：
由于光学显微镜对于1微米以下的颗粒无法成像，所以在样品A的光学显微图像中看不到颗粒，说明其中没有粗颗粒。样品B的显微图像中就能看到一些颗粒，说明样品B确实有一定量的大颗粒，跟激光粒度仪的结果是一致的。
从上述两个样品的三种粒度分析方法能看出一些差别，这正是对超细颗粒粒度测试的挑战所在。动态光散射取样量少，光斑直径小，因此其取样代表性风险较高，导致少量大颗粒取不到。激光粒度仪取样量多，又有循环分散系统，大颗粒不容易沉降，因此能检测出来。显微图像是一种直接的粒度测量方法，可以用来作为其他方法的验证。
综上所述，对超细颗粒粒度测试时，可通过不同方法的对照验证来得出符合实际的粒度结果。
