CN105842131B - 光学分析用单元和使用了其的粒径分布测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光学分析用单元和使用了其的粒径分布测定装置，其与以往的想法完全不同，着眼于试样的粘弹性，不使用垫片就能简单地使试样的厚度均匀并能简单地使一对透光板彼此平行。光学分析用单元(100)包括一对透光板(10)，一对透光板(10)用彼此相对的朝内的面(10a)夹入并保持具有规定的粘弹性的试样(X)，光学分析用单元(100)还包括具有以分开规定距离的方式设置的一对相对面(21a)、(22a)的距离决定构件(20)，各透光板(10)受到试样(X)的弹性力，由此各透光板(10)的朝内的面(10a)的相反侧的朝外的面(10b)被推压到各相对面(21a)、(22a)，朝内的面(10a)的分离距离被确定。

Description

光学分析用单元和使用了其的粒径分布测定装置
技术领域
本发明涉及光学分析用单元(セル)和使用了该光学分析用单元的粒径分布测定装置。
背景技术
以往，在使用了粒径分布测定装置的分析中，用溶媒把试样稀释并形成规定透射率的浓度后进行测定，但是有时由于试样的原因，因稀释会导致凝聚或溶解从而使状态改变，因此，希望在原液的原状下测定试样。
为了在原液的原状下测定试样，需要以使试样成为规定的透射率的方式使用光路长度短的单元，但是由于原液的试样大多浓度高且粘度高，不仅难以放入单元，而且单元的清洗也很困难。
因此，以往使垫片介于一对透光板之间，并且用所述的一对透光板夹入试样，由此使试样的厚度变得均匀。
例如，在专利文献1中公开了一种光学分析用单元，其具备一对玻璃板，将试样放入形成于一方的玻璃板的凹部中后，通过叠合另一方的玻璃板，由此构成所述光学分析用单元。
该光学分析用单元通过所述的结构，使试样的厚度成为与所述凹部的深度相等，乍一看会认为不使用垫片也能使试样厚度均匀，但是实际上与以往的想法完全相同。
这是因为如图1所示，试样的厚度由一方的玻璃板的凹部周围的厚度决定，可以将该凹部周围的部分视为垫片。
另外，在该结构中，在试样的量大于凹部的容积的情况下，当重叠两个玻璃板时，试样的一部分会从凹部溢出，溢出的试样进入两个玻璃板之间。于是，由于不能使两个玻璃板平行，光变得不能笔直通过，所以产生不能高精度地调整光轴的问题。
另一方面，在试样的量比凹部的容积小的情况下，凹部未被试样充满，不能使试样厚度均匀。
这样，所述的光学分析用单元，为了在使试样厚度均匀的同时使玻璃板彼此平行，需要将试样的量调整为与凹部的容积相等，完全不实用。
此外，除了所述的光学分析用单元以外，有下述结构的光学分析用单元：使具有弹性的垫片介于两个透光板之间，并且利用所述垫片的斥力，能够边用多个螺丝按压一方的透光板边调整透光板的分离距离和平行度。
可是，在该结构中，即使仅调整透光板的分离距离以使试样的厚度均匀就是非常精细的操作，而且将两个玻璃板调整为彼此平行也是非常困难的。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开平9-72841号
发明内容
对此，本发明的主要目的是提供一种光学分析用单元，其与以往的想法完全不同，着眼于试样的粘弹性，不使用垫片就能够简单地使试样的厚度均匀并且能够简单地使一对透光板彼此平行。
即，本发明提供一种光学分析用单元，其包括一对透光板，所述一对透光板用彼此相对的朝内的面夹入并保持具有规定的粘弹性的试样，所述光学分析用单元还包括距离决定构件，所述距离决定构件具有一对相对面，所述一对相对面以分开规定距离的方式设置，在所述一对透光板之间未设置与所述一对透光板各自的所述朝内的面双方接触的垫片，各所述透光板受到所述试样的弹性力，由此各所述透光板的所述朝内的面的相反侧的朝外的面分别被推压到各所述相对面，所述朝内的面的分离距离被确定。
按照如上所述构成的光学分析用单元，由于各透光板受到试样的弹性力，由此各朝外的面被分别推压到各相对面，朝内的面的分离距离被确定，所以与以往的想法完全不同，不使用垫片就能够简单地使试样厚度均匀并且能够简单地使一对透光板彼此平行。
此外，由于是用一对透光板单纯夹入试样的结构，所以无需调整试样量，通过在透光板之间对试样进行按压展开，就能够使试样的厚度均匀并且能够使一对透光板彼此平行，实用性好。
优选的是，在形成于所述朝内的面之间的试样保持空间的周围形成有试样逃避空间。
按照这种结构，当用透光板夹入试样时，即使试样的一部分从试样保持空间溢出，由于溢出的试样会流入试样逃避空间，所以能够防止试样从光学分析用单元意外流出，并且能够可靠地使试样厚度均匀。
在透光板容易受伤的情况下需要频繁更换，因此为了利用价格低的通用品作为透光板，优选的是，各所述透光板是平板。
为了可靠地使一对透光板彼此平行，优选的是，所述一对相对面以成为彼此平行的方式设置。
作为具体的实施方式，优选的是，所述距离决定构件包括：第一保持件，具有一方的所述相对面；第二保持件，具有另一方的所述相对面；以及连接构件，连接所述第一保持件和所述第二保持件。
按照所述的结构，由于一对相对面分别形成于分开的保持件，所以相比于一对相对面形成于单个的构件，可以使组装操作变得简单。
优选的是，所述第一保持件和所述第二保持件中的至少一方，具有将所述透光板的朝外的面向所述相对面引导的引导部。
按照所述的结构，当各透光板的朝外的面被推压到各相对面时，可以防止各透光板的平面方向上的偏移。
优选的是，所述第一保持件和所述第二保持件中的至少一方形成有锪孔部，所述锪孔部是通过使与另一方的所述第一保持件或所述第二保持件相对的面凹入而得到的。
按照所述的结构，通过将透光板嵌入形成于一方的保持件的锪孔部，并用另一方的保持件封闭所述锪孔部，可以简单地组装光学分析用单元。
此外，本发明的粒径分布测定装置包括所述的光学分析用单元。
按照这种粒径分布测定装置，可以得到与所述的光学分析用单元同样的作用效果。
按照如上所述地构成的本发明，与以往的想法完全不同，着眼于试样的粘弹性，不使用垫片，利用试样的粘弹性就能够简单地使试样的厚度均匀并且能够简单地使一对透光板彼此平行。
附图说明
图1是示意性地表示以往的光学分析用单元的结构的图。
图2是使用了本实施方式的光学分析用单元的粒径分布测定装置的简要结构图。
图3是示意性地表示同实施方式的光学分析用单元的结构的图。
图4是同实施方式的光学分析用单元的局部放大图。
图5是示意性地表示同实施方式的光学分析用单元的结构的立体图。
图6是示意性地表示变形实施方式的光学分析用单元的结构的图。
图7是示意性地表示变形实施方式的光学分析用单元的结构的图。
图8是示意性地表示变形实施方式的光学分析用单元的结构的图。
图9是示意性地表示变形实施方式的光学分析用单元的结构的图。
图10是示意性地表示变形实施方式的光学分析用单元的结构的图。
附图标记说明
100…光学分析用单元
X…试样
10…透光板
10a…朝内的面
10b…朝外的面
20…距离决定构件
21…第一保持件
21a…第一相对面
211…锪孔部
22…第二保持件
22a…第二相对面
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的光学分析用单元的一个实施方式。
例如，如图2所示，本实施方式的光学分析用单元100用于粒径分布测定装置1，所述粒径分布测定装置1利用根据MIE散射理论通过粒径确定与向颗粒照射光时产生的衍射/散射光的扩散角(拡がり角)对应的光强度分布，通过检测所述衍射/散射光，来测定粒径分布。
具体地说，如图2所示，所述粒径分布测定装置1包括：光学分析用单元100，放置在单元支座2上；激光装置4，是通过透镜3向光学分析用单元100内的试样X照射激光的光源；多个光检测器5，对应于扩散角检测通过激光的照射产生的衍射/散射光的光强度；以及计算装置6，接收从各光检测器5输出的光强度信号，计算试样X所含的颗粒的粒径分布。
以下，参照图3～图5说明本发明的作为特征部分的光学分析用单元100。
所述光学分析用单元100收容具有规定的粘弹性的试样X，在此，用于分析将磁铁矿等磁性颗粒混入硅油等具有粘弹性的溶媒中得到的试样、以及包含二氧化硅或钨的研磨剂等的浆料试样等例如具有10cP～1000cP的粘度的试样X。
具体地说，如图3所示，所述光学分析用单元100包括：一对透光板10，用彼此相对的朝内的面10a夹入并保持试样X；以及距离决定构件20，决定所述朝内的面10a的分离距离。
如图3和图4所示，所述各透光板10用于透过从所述光源照射的激光，用所述朝内的面10a中的、至少透过激光的未图示的透光区域夹入试样X，并且将所述试样X保持在形成于所述朝内的面10a之间的试样保持空间S1中。
具体地说，各透光板10是所述朝内的面10a和朝向与所述朝内的面10a相反的一侧的朝外的面10b彼此平行的平板，在此，例如为呈矩形的彼此形状相同的平板玻璃。
在本实施方式中，所述朝内的面10a是各透光板10的彼此相对的相对面，所述朝外的面10b是与所述相对面相反的一侧的外表面。
如图3～图5所示，距离决定构件20具有以分开规定距离的方式设置的一对相对面21a、22a，利用所述各相对面21a、22a的分离距离，将所述朝内的面10a的分离距离例如设置为50nm～500nm的规定的设定尺寸。
具体地说，所述距离决定构件20包括：第一保持件21，具有第一相对面21a；以及第二保持件22，具有第二相对面22a；以及连接构件23，连接第一保持件21和第二保持件22，由所述第一保持件21和所述第二保持件22从外侧夹入并保持一对透光板10。
第一保持件21例如呈块体形状，形成有使表面21b凹入得到的锪孔部211以及连通背面21c和所述锪孔部211的底面的光通过窗W1，在此，所述锪孔部211的底面形成为所述第一相对面21a。
所述锪孔部211中嵌入一对透光板10，所述锪孔部211的深度尺寸比把各透光板10的厚度加在一起的尺寸略大，具体地说，形成为将各透光板10的厚度和所述的设定尺寸加在一起的尺寸。
在本实施方式中，所述锪孔部211的内周面形成引导部212，所述引导部212在嵌入所述一对透光板10时引导各透光板10，由所述引导部212限制各透光板10的平面方向的移动。
第二保持件22是平板状的盖体，通过将背面22b与所述第一保持件21的表面21b重叠来密封所述锪孔部211，在第二保持件22上形成有在厚度方向上贯穿的光通过窗W2，并且所述背面22b的一部分形成为所述第二相对面22a。
另外，如上所述，如果是密封锪孔部211的结构，则当试样X的量过多时，存在不能封闭锪孔部211的问题，但是在本实施方式中，在形成于各透光板10的朝内的面10a之间的试样保持空间S1的周围形成有试样逃避空间S2。
在此，所述试样逃避空间S2是形成于所述锪孔部211的内周面的凹部，具体地说，所述凹部朝向所述试样保持空间S1开口并且与所述试样保持空间S1连通。
这样，在锪孔部211被密封的状态亦即第一保持件21的表面21b与第二保持件22的背面22b抵接的状态下，所述第一相对面21a和所述第二相对面22a成为彼此平行。在本实施方式中，在该状态下，所述第一保持件21和第二保持件22通过连接构件23连接。
所述连接构件23是与形成在第一保持件21和第二保持件22各保持件上的多个螺丝孔30螺纹连接的螺丝，在此，在第一保持件21和第二保持件22各保持件的角部分别形成有螺丝孔30，使得在将螺丝与螺丝孔螺纹连接时在第一保持件21和第二保持件22各保持件上施加有均等的力。
接着，说明所述光学分析用单元100的组装方法。
首先，将试样X涂在例如一方的透光板10上并且将所述透光板10嵌入锪孔部211，从其上重叠另一方的透光板10，由此用一对透光板10夹入试样X。另外，此时也可以在另一方的透光板10上涂抹试样X。
此时，只有试样X介于各透光板10之间，一对透光板10彼此不会接触，只有试样X与各透光板10的朝内的面10a双方接触。
另外，在该状态下，各透光板10的朝外的面10b的分离距离，比锪孔部211的深度更大，另一方的透光板10从锪孔部211稍微露出。
接着，将第二保持件22的背面22b重叠在第一保持件21的表面21b上来密封锪孔部211，并通过连接构件23连接第一保持件21和第二保持件22。
此外，在本实施方式中，如上所述地，如果第一保持件21和第二保持件22连接，则各透光板10的朝内的面10a受到来自试样X的弹性力，各透光板10被朝外按压，并且各透光板10的朝外的面10b分别被推压到第一保持件21和第二保持件22各保持件的相对面21a、22a。
由此，各朝外的面10b分别与各相对面21a、22a无间隙地贴紧，朝内的面10a的分离距离亦即试样X的厚度，成为从锪孔部211的深度尺寸减去各透光板10的厚度而得到的规定的设定尺寸。
按照如上所述构成的本实施方式的光学分析用单元100，与以往的使用了垫片的想法完全不同，由于利用试样X的弹性力，使各透光板10的朝外的面10b分别与相对面21a、22a抵接，所以仅通过如上所述地组装光学分析用单元100，就可以使各透光板10的朝内的面10a的分离距离成为规定的设定尺寸。
由此，能够不需要在使垫片介于透光板10之间的情况下所必需的精细操作，能够简单地使试样厚度均匀并且能够简单地使一对透光板10彼此平行。
此外，由于各相对面21a、22a以分开规定距离的方式设置，所以通过使各透光板10的朝外的面10b与所述各相对面21a、22a分别抵接，朝内的面10a的分离距离准确地成为从相对面21a、22a的分离距离减去各透光板10的厚度所得到的设定尺寸，由此能够高精度地再现试样厚度。
因此，例如能够使背景测定时的试样厚度和试样测定时的试样厚度相等，能够成为高精度的测定。
此外，由于是用一对透光板10单纯夹入试样X的结构，所以能够边将试样X在透光板10之间按压展开边使试样X的厚度变得均匀，并且能够使一对透光板10彼此平行，因此无需准确地调整试样量，实用性也好。
透光板10是容易受伤且频繁更换的部件，由于各透光板10为平板玻璃，所以可以使用价格低的通用品作为透光板10。
此外，因为锪孔部211被密封，所以能够防止试样X从光学分析用单元100意外漏出。
另外，由于在试样保持空间S1的周围形成有试样逃避空间S2，所以即使在试样X的量过多的情况下，通过使试样X的一部分流入试样逃避空间S2，也能够封闭锪孔部211并且能够可靠地使试样厚度均匀。
关于组装操作，由于锪孔部211的深度尺寸比把各透光板10的厚度加在一起的尺寸大，因此通过将一对透光板10嵌入锪孔部211并在其上重叠第二保持件22，可以简单地组装光学分析用单元100。
此外，由于通过使第一保持件21的表面21b和第二保持件22的背面22b抵接，由此使各相对面21a、22a成为彼此平行，因此仅通过组装光学分析用单元100就能够使各透光板10彼此平行。
另外，本发明不限于所述实施方式。
例如，在所述实施方式中，锪孔部211形成于第一保持件21，但是如图6所示，也可以在第一保持件21和第二保持件22双方上分别形成锪孔部211和锪孔部221。
具体地说，所述第二保持件22上形成有使背面22b凹入而得到的锪孔部221，所述锪孔部221的底面形成为第二相对面22a。
在该情况下，只要使把分别形成在第一保持件21和第二保持件22上的各锪孔部211、221的深度加在一起的尺寸，大于把各透光板10的厚度加在一起的尺寸即可。
此外，在所述实施方式中，各透光板10为平板，但是如图7所示，各透光板10也可以呈彼此相对的相对面的一部分突出的形状，其突出面形成为夹入试样X的朝内的面10a。
另外，在该结构中，在所述相对面中的、与所述突出面不同的面之间形成试样逃避空间S2。
此外，在所述实施方式中，各透光板10的朝外的面10b是各透光板10的外表面，但是如图8所示，也可以在透光板10的侧周面形成凹部，使所述凹部的内周面中的、朝向与试样X相反一侧的面作为朝外的面10b。
另外，所述实施方式的第二保持件22呈平板状，但是如图9所示，第二保持件22也可以在其背面22b形成有多个突起部222。在该情况下，所述各突起部222的前端部表面成为相对面22a。
另外，第一保持件21的表面21b也可以形成有突起部。
此外，在所述实施方式中，一对透光板10被第一保持件21和第二保持件22夹入，但是，如图10所示，也可以采用形成有通孔的例如树脂制的透光板10，并将所述透光板10通过连接构件23固定在第一保持件21上。利用该结构，能够不需要所述实施方式的第二保持件，可以使光学分析用单元100紧凑。另外，透光板10无需全部是树脂的，例如可以由金属形成外周部，并在所述外周部形成所述通孔，还可以用玻璃成型。
在该结构的情况下，一对相对面21a、22a分别成为形成于第一保持件21的锪孔部211的底面、以及连接构件23的固定透光板10的固定面，各透光板10朝外的面10b受到来自试样X的弹性力，由此分别被推压到所述底面和所述固定面。
另一方面，如果是如上所述的结构，则由于将透光板10直接固定在第一保持件21上，所以对透光板10要求一定的强度，强度不够时存在破裂的问题。因此，从不使透光板10破损、简单组装光学分析用单元的观点出发，像前述实施方式那样，用第一保持件21和第二保持件22夹入一对透光板10的结构更为有利。
此外，所述实施方式的粒径分布测定装置是所谓的衍射/散射式装置，但是也可以是所谓的动态光散射式装置，该动态光散射式装置通过对光学分析用单元内的试样照射激光，分析此时起因于试样中的颗粒的布朗运动产生的散射光的波动来测定粒径分布。
另外，本发明的光学分析用单元除了可以用于粒径分布测定装置以外，也可以用于利用了例如红外分光法等的光学分析装置。
此外，在所述实施方式中，把一方的透光板嵌入锪孔部并从其上重叠另一方的透光板，但是也可以用一对透光板夹入试样后，将所述一对透光板嵌入锪孔部。
此外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明技术思想的范围当然可以进行各种变形。
可以相互组合本发明的各个实施方式(实施例)中所记载的技术特征形成新的技术方案。

Claims (8)

1.一种光学分析用单元，其包括一对透光板，所述一对透光板用彼此相对的朝内的面夹入并保持具有规定的粘弹性的试样，所述光学分析用单元的特征在于，
所述光学分析用单元还包括距离决定构件，所述距离决定构件具有一对相对面，所述一对相对面以分开规定距离的方式设置，
在所述一对透光板之间未设置与所述一对透光板各自的所述朝内的面双方接触的垫片，
各所述透光板受到所述试样的弹性力，由此各所述透光板的所述朝内的面的相反侧的朝外的面分别被推压到各所述相对面，所述朝内的面的分离距离被确定。
2.根据权利要求1所述的光学分析用单元，其特征在于，在形成于所述朝内的面之间的试样保持空间的周围形成有试样逃避空间。
3.根据权利要求1所述的光学分析用单元，其特征在于，各所述透光板是平板。
4.根据权利要求1所述的光学分析用单元，其特征在于，所述一对相对面以成为彼此平行的方式设置。
5.根据权利要求1所述的光学分析用单元，其特征在于，
所述距离决定构件包括：
第一保持件，具有第一所述相对面；
第二保持件，具有第二所述相对面；以及
连接构件，连接所述第一保持件和所述第二保持件。
6.根据权利要求5所述的光学分析用单元，其特征在于，所述第一保持件和所述第二保持件中的至少一方，具有将所述透光板的朝外的面向所述相对面引导的引导部。
7.根据权利要求5所述的光学分析用单元，其特征在于，所述第一保持件和所述第二保持件中的至少一方形成有锪孔部，所述锪孔部是通过使与另一方的所述第一保持件或所述第二保持件相对的面凹入而得到的。
8.一种粒径分布测定装置，其特征在于，所述粒径分布测定装置包括权利要求1至7中任意一项所述的光学分析用单元。
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