DE10149917A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen einer Teilchengrößeverteilung auf Basis eines Lichtstreuungsverfahrens - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung, bei dem eine Probe (8) mit aus einer Lichtquelle (1) stammendem Licht bestrahlt und das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor (10) erfasst wird, und bei dem die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetektor (10) detektierten Streulicht-Intensitätsmusters ermittelt wird, wird mittels eines Nachführmechanismus (21, 22, 27, 30, 31, 32, 35) eine optische Achse der Lichtquelle (1) und/oder eine optische Achse einer optischen Vorrichtung(6, 9, 26, 33, 34) zwischen der Lichtquelle (1) und dem Fotodetektor (10) mit einer optischen Achse des Fotodetektors (10) in Übereinstimmung gebracht. Vorteil hierbei ist, dass Einstellungen von Hand überflüssig werden und eine hohe Messgenauigkeit erzielbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen einer Teilchengrößeverteilung, die auf Basis eines Lichtstreuungsverfahrens arbeiten, wobei aus einer Lichtquelle stammendes Licht eine Probe bestrahlt, und das an der Probe gestreute Licht mittels einer Kondensatorlinse auf einen Fotodetektor gelenkt wird, so dass die Größeverteilung von Teilchen der Probe auf der Basis eines durch den Fotodetektor detektierten Streulicht-Intensitätsmusters erhal­ ten wird.

Fig. 7 zeigt den schematischen Aufbau einer bekannten Vorrichtung zur Mes­ sung der Teilchengrößeverteilung, die ein Streulichtverfahren benutzt (im Fol­ genden als Messvorrichtung bezeichnet), wobei Bezugszeichen 71 eine Lichtquel­ le bezeichnet, die Laserlicht 72 emittiert, und Bezugszeichen 73 einen Shutter zum Blockieren oder Durchlassen des Laserlichts 72 bezeichnet, wobei der Shut­ ter 73 ein Shutter-Teil 73a und ein Shutter-Ansteuerteil 73b aufweist. Bezugs­ zeichen 74 bezeichnet einen Strahlaufweiter, der das Laserlicht 72 in geeigneter Art und Weise aufweitet. Bezugszeichen 75 bezeichnet eine Durchflusszelle, der eine Probe 76 zuführbar ist, Bezugszeichen 77 bezeichnet eine Kondensorlinse, die hinter der Durchflusszelle 75 angeordnet ist, und Bezugszeichen 78 einen Fotodetektor zum Detektieren von Streulicht und transmittiertem Licht, das die Kondensorlinse 77 passiert hat. Auch wenn nicht im Detail gezeigt, so ist eine Vielzahl von bogenförmigen Streulicht-Empfangsvorrichtungen in einem geeigne­ tem Abstand um eine Transmissionslicht-Empfangsvorrichtung angeordnet, die in einem Zentrum einer optischen Achse angeordnet ist. Bezugszeichen 79 be­ zeichnet einen Multiplexer zum Aufnehmen eines Signals des Fotodetektors 78 und Bezugszeichen 80 bezeichnet eine CPU (Zentraleinheit), der ein Signal von dem Multiplexer 79 zugeführt wird, und die die Teilchengrößeverteilung auf Basis arithmetischer Berechnungen unter Verwendung des Streulicht-Intensi­ tätsmusters ermittelt. Bezugszeichen 81 bezeichnet einen Personal Computer (PC) zum Steuern einer Gesamtmessvorrichtung, der ein Display 82 zum Anzei­ gen der Berechnungsergebnisse, beispielsweise ein Farbdisplay, aufweist.

Wird in dem Lichtstreuungsverfahren der beschriebenen Messvorrichtung beim Bestrahlen der Zelle 75 mit Laserlicht 72 der Zelle 75 eine Probe 76 zugeführt, so trifft ein Teil des Laserlichts 72 auf Partikel der Probe 76 in der Zelle 75, und es entsteht Streulicht. Der Rest des Lichts geht zwischen den Partikeln als Transmissionslicht hindurch. Das Streulicht und das Transmissionslicht durch­ setzen die Kondensorlinse 77 und gelangen jeweils in die Streulicht-Empfangs­ vorrichtung und die Transmissionslicht-Empfangsvorrichtung des Fotodetektors 78.

In der Messvorrichtung muss eine Lichtachse bzw. eine optische Achse des Foto­ detektors 78 exakt mit der der Lichtquelle 71 zusammenfallen, und ein Licht­ achsenzentrum des von der Lichtquelle 71 emittierten Laserlichts 72 muss mit einem Zentrum der Streulicht-Empfangsvorrichtung in dem Fotodetektor 78 zu­ sammenfallen (in diesem Beispiel). Jedoch kommt es des Öfteren vor, dass die optischen Achsen gegeneinander verschoben sind. Grund hierfür können eine thermische Deformation der Lichtquelle 71, eine thermische Deformation eines Gerüsts bzw. Halterung (nicht gezeigt), in dem die Zelle 75, die Kondensorlinse 77 und der Fotodetektor 78 vorgesehen sind, oder Unterschiede zwischen der Zelle 75 und einer Ersatzzelle der Zelle 75 sein.

Wie in Fig. 7 gezeigt, ist in einer bekannten Messvorrichtung eine X-Y-Bühne bzw. Hebebühne 83 vorgesehen, mit der der Fotodetektor 78 parallel zu einer X-Y-Fläche verschiebbar ist. Damit kann eine gegenseitige Versetzung der opti­ schen Achsen korrigiert werden durch Bewegen der Bühne 83 entweder in X-Richtung (die Richtung, die sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt) und/oder in Y-Richtung (einer Richtung parallel zur Zeichenebene). Die Ausrichtung der optischen Achsen erfolgt entweder auf Basis einer manuellen Einstellung durch eine Person oder durch einen direkt agierenden Aktuator 84, 85, wie bei­ spielsweise eine piezoelektrische Vorrichtung oder einen Schrittmotor, die jeweils durch eine Steuersoftware des PCs 81 gesteuert werden können.

Nachteilig ist jedoch, dass die gegenseitige Ausrichtung der oben beschriebenen optischen Achsen bei jeder Messung erfolgen muss, und dies einige Minuten Zeit in Anspruch nimmt, was für das Bedienpersonal ein hoher Zeit- und Konzentra­ tionsaufwand ist. Wenn zwischen der Einstellung der optischen Achsen und dem Messvorgang eine gewisse Zeitspanne vergeht, oder Vibrationen und Tempera­ turschwankungen auf die Messvorrichtung wirken, was Teile der Messvorrich­ tung, die eine optische Richtplatte aufweisen, beeinflusst, kann außerdem nicht davon ausgegangen werden, dass eine Messung unter optimalen Bedingungen erfolgt.

Die Erfindung ist vor dem Hintergrund oben geschilderter Probleme entstanden. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine Messvorrichtung bereit­ zustellen, mit der die aufwendige Einstellung der optischen Achsen gegeneinan­ der vermieden werden kann, und die immer in einem optimalen Messzustand haltbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe stellt die Erfindung Vorrichtungen zum Messen einer Teilchengrößeverteilung gemäß den jeweiligen Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 5 bereit. Desweiteren stellt die Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Teilchengrößeverteilung gemäß Patentanspruch 11 bereit. Vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen der Erfindung finden sich in abhängigen Pa­ tentansprüchen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung bereitgestellt, die eine Lichtquelle und einen Photodetektor aufweist, und bei der eine Probe mit aus der Lichtquelle stammendem Licht bestrahlbar, und das entstehende Streu­ licht durch den Fotodetektor erfassbar ist, wobei die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetektor detektierten Streulicht-Intensitätsmu­ sters ermittelbar ist, und mittels eines automatischen Einstellmechanismus dauerhaft eine Zentralposition des Fotodetektors mit einer Zentralposition der Lichtquelle in Übereinstimmung bringbar ist.

Gemäß einem zweitem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung bereitgestellt, die eine Lichtquelle und einen Photodetektor aufweist, und bei der eine Probe mit aus einer Lichtquelle stammendem Licht bestrahlbar, und das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor erfassbar ist, wobei die Teilchengrößevertei­ lung auf Basis eines durch den Fotodetektor detektierten Streulicht-Intensitäts­ musters ermittelbar ist, und mittels eines Mechanismus automatisch die Zen­ tralpositionen der Lichtquelle und des Fotodetektors in einen Zustand einstell­ bar sind, der zur Messung am geeignetsten ist, indem dauerhaft eine Lichtmen­ ge vor Bestrahlung der Probe und eine Lichtmenge auf dem Fotodetektor nach Bestrahlung der Probe beobachtet wird, und eine Position der Lichtquelle, des Fotodetektors und/oder einer optischen Vorrichtung zwischen der Lichtquelle und dem Fotodetektor eingestellt wird.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung bereitgestellt, die eine Lichtquelle und einen Photodetektor aufweist, und bei der eine Probe mit aus einer Lichtquelle stammendem Licht bestrahlbar ist, und das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor erfassbar ist, wobei die Teilchengrößevertei­ lung auf Basis eines durch den Fotodetektor detektierten Streulicht-Intensitäts­ musters ermittelbar ist, und die Vorrichtung eine Funktion zum Halten von Steuerdaten vor dem Abfall der Lichtmenge aufweist, wenn sich die Lichtmenge auf dem Fotodetektor signifikant verringert im Vergleich zu der Lichtmenge vor Bestrahlung der Probe, indem dauerhaft die Lichtmenge vor Bestrahlung der Probe und die Lichtmenge auf dem Fotodetektor beobachtet wird.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung bereitgestellt, die eine Lichtquelle und einen Photodetektor aufweist, und bei der eine Probe mit aus einer Lichtquelle stammendem Licht bestrahlbar, und das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor erfassbar ist, wobei die Teilchengrößevertei­ lung auf Basis eines durch den Fotodetektor detektierten Streulicht-Intensitäts­ musters ermittelbar ist, und die Vorrichtung eine Funktion aufweist, mittels der die optimale Position in einem Bereich, der automatisch gesteuert werden kann, wiederaufgefunden wird, wenn sich die Lichtmenge auf dem Fotodetektor signifi­ kant verringert, womit es unmöglich wird, automatisch zu steuern.

Die Erfindung lässt sich auch wie folgt darstellen: Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Licht­ streuung, die eine Lichtquelle und einen Photodetektor aufweist, ist eine Probe mit aus einer Lichtquelle stammendem Licht bestrahlbar, wobei das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor erfassbar ist. Die Teilchengrößeverteilung ist auf Basis eines durch den Fotodetektor detektierten Streulicht-Intensitäts­ musters ermittelbar. Wesentlich ist, dass ein Nachführmechanismus vorgesehen ist, durch den eine optische Achse der Lichtquelle und/oder eine optische Achse einer optischen Vorrichtung zwischen der Lichtquelle und dem Fotodetektor mit einer optischen Achse des Fotodetektors in Übereinstimmung bringbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Einrichtung auf, mit der eine Lichtmenge des auf die Probe auftreffenden Lichts bzw. eine Lichtmenge des von der Lichtquelle emittierten Lichts an einer Stelle zwischen der Lichtquelle und der Probe gemessen wird. Des Weiteren weist die Vorrich­ tung eine Einrichtung auf, mit der eine auf den Fotodetektor auftreffende Licht­ menge gemessen wird, wobei die optischen Achsen der Lichtquelle und/oder der optischen Vorrichtung und des Fotodetektors derart gegeneinander ausgerichtet werden, dass ein Soll-Zusammenhang zwischen der auf die Probe auftreffenden Lichtmenge und der auf den Fotodetektor auftreffenden Lichtmenge erfüllt ist oder erhalten bleibt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vor­ richtung eine Funktion auf, die bei Überschreiten eines Schwellenwertes der Ab­ weichung zwischen der auf die Probe auftreffenden Lichtmenge und der auf den Fotodetektor auftreffenden Lichtmenge den Prozess der gegenseitigen Ausrich­ tung der optischen Achsen der Lichtquelle, der optischen Vorrichtung und des Fotodetektors für eine bestimmte Zeitdauer ausgesetzt und/oder den Soll-Zu­ sammenhang derart modifiziert, dass der Soll-Zusammenhang durch die Licht­ mengen, die aktuell auf die Probe und den Fotodetektor auftreffen, erfüllt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Funktion vorgesehen, mit der eine einzelne Initial-Ausrichtung der optischen Achsen ausführbar ist, die die optischen Achsen der Lichtquelle, der optischen Vorrichtung und des Fo­ todetektors soweit in Übereinstimmung bringt, dass eine nachfolgende, kontinu­ ierlich wiederholte Fein-Ausrichtung der optischen Achsen mittels des Nachführ­ mechanismus erfolgen kann. Dabei erfolgt die Initial-Ausrichtung vorzugsweise durch Hin- und Herbewegen des Fotodetektors, bis das durch die Lichtquelle emittierte Licht auf eine gegebene Art und Weise auf den Fotodetektor trifft. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Fotodetektor vollständig durch das durch die Lichtquelle emittierte Licht "abgedeckt" wird.

Der Nachführmechanismus ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass das gegensei­ tige Ausrichten der optischen Achsen durch Ausrichten jeweiliger Zentren der optischen Achsen und/oder Zentralpositionen der Lichtquelle, der optischen Vorrichtung und des Fotodetektors (Lichtachsenzentrum) gegeneinander erfolgt.

Die Erfindung stellt desweiteren ein Verfahren zur Messung einer Teilchengröße­ verteilung auf Basis von Lichtstreuung bereit, bei dem eine zu vermessende Probe mit aus einer Lichtquelle stammendem Licht bestrahlt, und dabei entste­ hendes Streulicht durch den Fotodetektor erfasst wird, und die Teilchengröße­ verteilung auf Basis eines durch den Fotodetektor detektierten Streulicht-Inten­ sitätsmusters ermittelt wird. Wesentlich ist, dass mittels eines Nachführmecha­ nismus eine optische Achse der Lichtquelle und/oder eine optische Achse einer optischen Vorrichtung zwischen der Lichtquelle und dem Fotodetektor mit einer optischen Achse des Fotodetektors in Übereinstimmung gebracht wird.

In der oben beschriebenen Messvorrichtung richtet ein automatischer Ausrich­ tungsmechanismus permanent eine Zentralposition des Fotodetektors mit einer Zentralposition der Lichtquelle und/oder eine Zentralposition einer optischen Vorrichtung aus, womit ein Einstellungsprozess der optischen Achsen, der bis­ her zwingend vor der Teilchengröße-Messung durch eine Person oder durch eine Steuersoftware eines PCs durchgeführt werden musste, unnötig wird. Damit ist es möglich, die Zeit zum Vorbereiten der Messung deutlich zu reduzieren. Weiterhin ist es möglich, immer bei optimalen Bedingungen zu messen, womit eine hohe Messgenauigkeit erzielbar ist.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine sechste Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 7 eine Illustration des Standes der Technik.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Lichtquelle, die Laserlicht 2 emittiert. Die Menge an Licht, die von der Licht­ quelle 1 emittiert wird, wird mittels einer CPU 15, die später beschrieben wird, gesteuert. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Shutter zum Abblocken oder Durch­ lassen des Laserlichts 2, und umfasst ein Shutter-Teil 4 und ein Shutter- Ansteuerteil 5. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Strahlaufweiter zum geeigne­ ten Aufweiten von Laserlicht 2, das von der Lichtquelle 1 emittiert wird, und Bezugszeichen 7 eine Durchflusszelle, der eine Probe 8 zugeführt wird. Bezugs­ zeichen 9 bezeichnet eine Kondensorlinse, die hinter der Durchflusszelle 7 vorge­ sehen ist. Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Fotodetektor zum Detektieren des Streulichts und des Transmissionslichts, das die Kondensorlinse 9 jeweils pas­ siert. Eine Mehrzahl von bogenförmigen Streulicht-Lichtempfangsvorrichtungen 12 sind in geeignetem Abstand um eine Transmissionslicht-Lichtempfangsvor­ richtung 11, die in einem Zentrum einer optischen Achse angeordnet ist, ange­ ordnet. Die Lichtempfangsvorrichtungen 11, 12 weisen z. B. Fotodioden auf und sind an einer vorbestimmten Position auf einem Basisteil 13 lokalisiert.

Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Multiplexer zum Aufnehmen eines Signals von dem Fotodetektor 10, und Bezugszeichen 15 bezeichnet eine CPU, der ein Signal von dem Multiplexer 14 zugeführt wird, und die die Teilchengrößevertei­ lung mittels Ausführung arithmetischer Berechnungen auf der Basis eines Streulicht-Intensitätsmusters ermittelt. Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Per­ sonal Computer (PC), der die arithmetischen Berechnungen und die Gesamt­ messvorrichtung steuert, die eine Funktion zum Verarbeitung von Bildern umfasst. Bezugszeichen 17 bezeichnet ein Display, das mit dem PC 16 verbun­ den ist und das die Berechnungsergebnisse anzeigt, beispielsweise ein Farb­ display.

Der bisher beschriebene Aufbau weicht nicht von dem einer herkömmlichen Messvorrichtung ab. Jedoch unterscheidet sich die in Fig. 1 gezeigte Ausfüh­ rungsform der Erfindung von der herkömmlichen Messvorrichtung dahingehend, dass eine Einrichtung zum Erzeugen von Beugungslicht 18, die zum Einstellen optischer Achsen verwendet wird, in einem optischen Pfad zwischen der Licht­ quelle 1 und dem Fotodetektor 10 vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein Mechanis­ mus zum Einstellen der optischen Achse bzw. Achsen an dem Fotodetektor 10 vorgesehen. Dies wird im Folgenden näher erläutert.

Die Einrichtung zum Erzeugen von Beugungslicht 18 wird ausgebildet durch Öff­ nen eines Stiftlochs 21 in einem Zentrum eines Plattenglieds 20, das Licht- Extinktionsmaterial enthält. Die Einrichtung zum Erzeugen von Beugungslicht 18 (im Folgenden Beugungseinrichtung genannt) kann in den optischen Pfad manuell oder mittels eines geeigneten Mechanismus automatisch ein- und aus­ geführt werden. Als Beugungsvorrichtung 18 kann auch ein Plattenglied aus transparentem Material dienen, in dessen Zentrum ein kugelförmiges Teilchen aus lichtabsorbierendem Material vorgesehen ist.

Der Mechanismus zum Einstellen der optischen Achsen umfasst beispielsweise eine X-Y-Bühne bzw. Hebebühne 19, die in zwei Richtungen, die orthogonal zu­ einander sind, nämlich X und Y, bewegbar ist, wobei der Fotodetektor 10 auf der X-Y-Bühne 19 vorgesehen ist. Bezugszeichen 22 und 23 bezeichnen Aktuatoren, die die X-Y-Bühne 19 in der X-Richtung (die Richtung, die durch einen Pfeil 24 angedeutet ist) und der Y-Richtung (die Richtung, die durch einen Pfeil 25 ange­ deutet ist) bewegen, wobei die Aktuatoren einen direkt agierenden Aktuator, wie beispielsweise eine piezoelektrische Vorrichtung, oder einen Schrittmotor aufwei­ sen können. Die Aktuatoren 22 und 23 werden durch ein von dem PC 16 erzeug­ tes Signal gesteuert.

Beim Aktivieren der Messvorrichtung wird die Beugungsvorrichtung 18 bei offe­ nem Shutter 3 in den optischen Pfad eingeführt, und das durch die Beugungs­ einrichtung erzeugte Beugungslicht wird zum Wiederauffinden der optischen Achse benutzt. Nachdem die optische. Achse wieder aufgefunden und die Beu­ gungseinrichtung 18 aus dem optischen Pfad herausgenommen wurde, schickt der Fotodetektor 10 kontinuierlich Information bezüglich einer Zentralposition der optischen Achse an die CPU 15. Die CPU 15 steuert den Mechanismus 19 zum Einstellen der optischen Achse auf Basis der erhaltenen Information an. Damit wird der Fotodetektor 10 derart nachgeführt, dass immer optimale Mess­ bedingungen vorherrschen. Bei Durchführung der eigentlichen Messung wird, wie bereits erwähnt, der Shutter 3 geöffnet, und die Beugungsvorrichtung 18 aus dem optischen Pfad herausgenommen.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Einstellung der optischen Achsen mittels der Beugungseinrichtung 18 und des Mechanismus 19 bei dem Fotodetektor 10 durchgeführt. Alternativ kann, wenn das Lichtempfangsgebiet des Fotodetektors 10 klein ist, die optische Achse wieder aufgefunden werden, indem der Fotodetektor so lange hin- und herbewegt wird, bis das Licht wieder auf den Fotodetektor auftrifft, bzw. bis das Lichtempfangsgebiet wieder auf eine gegebene Art und Weise mit Licht bestrahlt wird. Die Beugungseinrichtung 18 kann also weggelassen werden, wenn in der CPU 15 ein Applikationssteuerpro­ gramm ausgeführt wird, das das Auffinden der optischen Achse mittels wieder­ holtem Auftreffen von Licht auf das Lichtempfangsgebiet des Fotodetektors (Hin- und Herbewegen des Fotodetektors) steuert.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Mechanismus 19 zum Ein­ stellen der optischen Achsen an dem Fotodetektor 10 vorgesehen, und durch Steuern des Einstellmechanismus 19 mittels eines von der CPU 15 erhaltenen Signals und Nachführen der Position des Fotodetektors 10 wird eine automati­ sche Einstellung durchgeführt, bei der die Zentralposition des Fotodetektors 10 immer auf die Zentralposition der Lichtquelle 1 ausgerichtet wird. Es ist jedoch auch möglich, einen Einstellmechanismus für die optischen Achsen an einer optischen Vorrichtung vorzusehen, die in bzw. an dem optischen Pfad angeord­ net ist, der die Lichtquelle 1 und den Fotodetektor 10 verbindet, wobei das Steu­ ern des Einstellmechanismus für die optischen Achsen durch ein von der CPU 15 erhaltenes Signal erfolgt, und das Einstellen der Position der optischen Vor­ richtung automatisch durchführbar ist. Durch die Einstellung wird die Zentral­ position des Fotodetektors 10 immer auf die Zentralposition der Lichtquelle 1 ausgerichtet. Im Folgenden werden derartige Ausführungsformen unter Bezug­ nahme auf die Fig. 2 bis 6 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der an einem Spiegel 26 ein Mecha­ nismus 27 zum Einstellen der optischen Achse bzw. Achsen vorgesehen ist, wobei der Spiegel 26 Laserlicht 2, das von der Lichtquelle 1 emittiert wird, um einen Winkel von 90° ablenkt und in eine Richtung des Strahlaufweiters 6 reflektiert. Der Einstellmechanismus 27 dieser Ausführungsform wird durch die CPU 15 gesteuert und ist so ausgelegt, dass dadurch der Spiegel 24 in Richtun­ gen bewegbar ist, die durch die Pfeile 28 und 29 angedeutet sind.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der ein Mechanismus 30 zum Ein­ stellen der optischen Achsen an der Kondensorlinse 9 vorgesehen ist, wobei der Einstellmechanismus 30 dieser Ausführungform durch die CPU 15 gesteuert wird und so ausgelegt ist, dass die Kondensorlinse 9 in einer X-Richtung und/oder einer Y-Richtung, die jeweils durch die Pfeile 24 und 25 angedeutet sind, bewegbar ist.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei der ein Mechanismus 31 zum Ein­ stellen der optischen Achsen an dem Strahlaufweiter 6 vorgesehen ist, wobei der Einstellmechanismus 31 dieser Ausführungsform durch die CPU 15 gesteuert wird und so ausgelegt ist, dass dadurch der Strahlaufweiter 6 in einer X-Rich­ tung und/oder in einer Y-Richtung, die jeweils durch die Pfeile 24 und 26 ange­ deutet sind, bewegbar ist.

Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform, bei der ein Mechanismus 32 zum Ein­ stellen der optischen Achsen an der Lichtquelle 1 vorgesehen ist, wobei der Ein­ stellmechanismus 32 dieser Ausführungsform durch die CPU 15 gesteuert wird, und so ausgelegt ist, dass die Lichtquelle 1 in einer X-Richtung und/oder in einer Y-Richtung, die jeweils durch die Pfeile 24 und 25 angedeutet sind, beweg­ bar ist.

Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsform, in der Prismen 33, 34 an einer geeig­ neten Position in dem optischen Pfad angeordnet. sind, der die Lichtquelle 1 und den Fotodetektor 10 verbindet, wie beispielsweise die Position zwischen dem Strahlaufweiter 6 und der Zelle 7. Weiterhin ist ein Mechanismus 35 zum Ein­ stellen der optischen Achsen an den Prismen 33, 34 vorgesehen, und der Ein­ stellmechanismus 35 dieser Ausführungsform wird durch die CPU 15 gesteuert und ist so ausgelegt, dass dadurch das ein Prisma 33 in der X-Richtung, und das andere Prisma 34 in einer Y-Richtung bewegbar ist, wobei die X-Richtung und die Y-Richtung jeweils durch die Pfeile 24 und 25 angedeutet sind.

Da die Einstellvorgänge der optischen Achsen in den durch Fig. 2 bis 6 gezeigten Ausführungsformen ähnlich denen der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 sind, wird von einer diesbezüglichen Beschreibung abgesehen.

In den beschriebenen Ausführungsformen werden die Zentralpositionen der Lichtquelle 1 und des Fotodetektors 10 automatisch eingestellt, um optimale Messbedingungen zu garantieren. Dazu wird in regelmäßigen Zeitabständen bzw. dauerhaft die Lichtmenge vor Auftreffen auf die Probe 8 und die auf dem Fotode­ tektor 10 auftreffende Menge an Licht beobachtet und miteinander verglichen. Jeweilige Positionen der Lichtquelle 1, des Fotodetektors 10 oder der optischen Vorrichtung zwischen der Lichtquelle 1 und dem Fotodetektor 10 werden so ein­ gestellt, dass ein gegebener Zusammenhang zwischen der auf die Probe 8 auf­ treffenden Lichtmenge erfüllt ist bzw. erhalten bleibt. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.

Beispielsweise kann die Messvorrichtung auch so aufgebaut sein kann, dass die CPU 15 eine Funktion zum Halten bzw. Speichern von Steuerdaten, insbesonde­ re Positionsdaten und Positionssteuerdaten, vor dem Abfall der Lichtmenge um­ fasst, wenn die auf den Fotodetektor 10 auftreffende Lichtmenge im Vergleich mit der von der Lichtquelle 1 emittierten Lichtmenge signifikant abfällt. Ein der­ artiger Abfall der Lichtmenge kann beispielsweise verursacht werden durch eine Verunreinigung der Probe 8 mit Blasen, ein Schließen des Shutters aufgrund ei­ ner Fehloperation oder durch einen sonstigen Einfluss auf die Messvorrichtung. Damit kann sich die Messvorrichtung sich ändernden "Lichtverhältnissen" an­ passen bzw. temporäre Lichtschwankungen können ausgeglichen werden. Bei­ spielsweise kann durch Halten der Positionsdaten des Detektors verhindert wer­ den, dass der Nachführungsmechanismus aufgrund temporärer Lichtschwan­ kungen (z. B. Blasen in der Probe) "irrtümlicherweise" versucht, eine Verschie­ bung der Lichtachsen auszugleichen, die gar nicht existiert.

Die Messvorrichtung kann auch so aufgebaut sein, dass die CPU 15 eine Funk­ tion zum Ermitteln einer optimalen Steuerposition umfasst, um zu bewirken, dass die Lichtmenge innerhalb eines steuerbaren Bereichs liegt, wenn die Licht­ menge auf dem Fotodetektor 10 signifikant niedriger ist als die Lichtmenge, die von der Lichtquelle 1 emittiert wird (bei Vorliegen eines äußeren Einflusses). Die CPU 15 kann auch das Wiederauffinden einer optimalen Position innerhalb eines Bereichs ermöglichen, der automatisch kontrolliert bzw. gesteuert werden kann, was beim Start der Messvorrichtung der Fall ist, wo es unmöglich ist, das Wie­ derauffinden einer optischen Achse automatisch mittels Feedback-Steuerung durchzuführen.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde eine Kondensorlinse 9 in dem optischen Pfad hinter der Zelle 7 vorgesehen, jedoch kann anstelle davon die Kondensorlinse 9 in einem optischen Pfad vor der Zelle 7 vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ermög­ lichen es, den aufwendigen Einstellungsprozess der optischen Achsen, der bisher bei jeder Messung durch eine Person vorgenommen werden musste, zu vermei­ den. Des Weiteren ist es möglich, die Messvorrichtung stets in einem Zustand zu halten, der optimale Messbedingungen aufweist. Damit lässt sich eine hohe Messgenauigkeit erzielen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung, bei der
eine Probe (8) mit aus einer Lichtquelle (1) stammendem Licht bestrahl­ bar, und
das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor (10) erfassbar ist,
wobei die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetek­ tor (10) detektierten Streulicht-Intensitätsmusters ermittelbar ist, gekennzeichnet durch einen automatischen Einstellmechanismus (22, 23, 27, 30, 31, 32, 35), mit dem dauerhaft eine Zentralposition des Fotodetektors (10) mit einer Zentralposition der Lichtquelle (1) in Übereinstimmung bringbar ist.

2. Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung, bei der
eine Probe (8) mit aus einer Lichtquelle (1) stammendem Licht bestrahl­ bar, und
das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor (10) erfassbar ist,
wobei die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetek­ tor (10) detektierten Streulicht-Intensitätsmusters ermittelbar ist, gekennzeichnet durch einen Mechanismus (22, 23, 27, 30, 31, 32, 35), mit dem die Zentralpositionen der Lichtquelle (1) und des Fotodetektors (10) auto­ matisch in einen Zustand einstellbar ist, der zur Messung am geeignetsten ist, indem dauerhaft eine Lichtmenge vor Bestrahlung der Probe (8), und eine Licht­ menge auf dem Fotodetektor (10) nach Bestrahlung der Probe beobachtet wird, und eine Position der Lichtquelle (1), des Fotodetektors (10) oder einer opti­ schen Vorrichtung (6, 9, 26, 33, 34) zwischen der Lichtquelle (1) und dem Foto­ detektor (10) eingestellt wird.

3. Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung, bei der
eine Probe (8) mit aus einer Lichtquelle (1) stammendem Licht bestrahl­ bar, und
das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor (10) erfassbar ist,
wobei die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetek­ tor (10) detektierten Streulicht-Intensitätsmusters ermittelbar ist, gekennzeichnet durch eine Funktion zum Halten von Steuerdaten vor dem Ab­ fall der Lichtmenge, wenn die Lichtmenge auf dem Fotodetektor (10) sich signifi­ kant verringert im Vergleich zu der Lichtmenge vor Bestrahlung der Probe, in­ dem dauerhaft die Lichtmenge vor Bestrahlung der Probe (8) und die Lichtmenge auf dem Fotodetektor (10) beobachtet wird.

4. Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung, bei der
eine Probe (8) mit aus einer Lichtquelle (1) stammendem Licht bestrahl­ bar, und
das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor (10) erfassbar ist,
wobei die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetek­ tor (10) detektierten Streulicht-Intensitätsmusters ermittelbar ist, gekennzeichnet durch eine Funktion zum Wiederauffinden der optimalen Posi­ tion in einem Bereich, der automatisch gesteuert werden kann, wenn sich die Lichtmenge auf dem Fotodetektor (10) signifikant verringert, womit es unmög­ lich wird, automatisch zu steuern.

5. Vorrichtung zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Lichtstreuung, bei der
eine Probe (8) mit aus einer Lichtquelle (1) stammendem Licht bestrahl­ bar, und
das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor (10) erfassbar ist,
wobei die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetek­ tor (10) detektierten Streulicht-Intensitätsmusters ermittelbar ist, gekennzeichnet durch einen Nachführmechanismus (22, 23, 27, 30, 31, 32, 35), durch den eine optische Achse der Lichtquelle (1) und/oder eine optische Achse einer optischen Vorrichtung (6, 9, 26, 33, 34) zwischen der Lichtquelle (1) und dem Fotodetektor (10) mit einer optischen Achse des Fotodetektors (10) in Übereinstimmung bringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Messen einer Lichtmenge des auf die Probe (8) auftreffenden Lichts, und
eine Einrichtung zum Messen einer auf den Fotodetektor auftreffenden Lichtmenge, wobei die optischen Achsen der Lichtquelle (1) und/oder der opti­ schen Vorrichtung (6, 9, 26, 33, 34) und des Fotodetektors (10) derart gegenein­ ander ausrichtbar sind, dass ein Soll-Zusammenhang zwischen der auf die Pro­ be (8) auftreffenden Lichtmenge und der auf den Fotodetektor (10) auftreffenden Lichtmenge erfüllt ist oder erhalten bleibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Funktion, die bei Überschreiten eines Schwellenwertes der Abweichung zwischen der auf die Probe (8) auftreffenden Lichtmenge und der auf den Fotodetektor (10) auftreffen­ den Lichtmenge die gegenseitige Ausrichtung der optischen Achsen der Licht­ quelle (1), der optischen Vorrichtung (6, 9, 26, 33, 34) und des Fotodetektors (10) für eine bestimmte Zeitdauer aussetzt und/oder den Soll-Zusammenhang derart modifiziert, dass der Soll-Zusammenhang durch die Lichtmengen, die zu diesem Zeitpunkt auf die Probe (8) und den Fotodetektor (10) auftreffen, erfüllt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine Funktion, mittels der eine einzelne Initial-Ausrichtung der optischen Ach­ sen ausführbar ist, die die optischen Achsen soweit in Übereinstimmung bringt, dass eine nachfolgende, kontinuierlich wiederholte Fein-Ausrichtung der opti­ schen Achsen mittels des Nachführmechanismus (22, 23, 27, 30, 31, 32, 35) er­ folgen kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Initial- Ausrichtung durch Hin- und Herbewegen des Fotodetektors (10) erfolgt, bis das durch die Lichtquelle (1) emittierte Licht auf eine vorbestimmte Art und Weise auf den Fotodetektor (10) trifft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, dass der Nachführmechanismus (22, 23, 27, 30, 31, 32, 35) so ausgestaltet ist, dass das gegenseitige Ausrichten der optischen Achsen durch Ausrichten je­ weiliger Lichtachsenzentren und/oder Zentralpositionen der Lichtquelle (1), der optischen Vorrichtung (6, 9, 26, 33, 34) und des Fotodetektors (10) gegeneinan­ der erfolgt.

11. Verfahren zur Messung einer Teilchengrößeverteilung auf Basis von Licht­ streuung, bei dem
eine Probe (8) mit aus einer Lichtquelle (1) stammendem Licht bestrahlt, und
das entstehende Streulicht durch einen Fotodetektor (10) erfasst wird,
wobei die Teilchengrößeverteilung auf Basis eines durch den Fotodetek­ tor (10) detektierten Streulicht-Intensitätsmusters ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Nachführmechanismus (22, 23, 27, 30, 31, 32, 35) eine optische Achse der Lichtquelle (1) und/oder eine opti­ sche Achse einer optischen Vorrichtung (6, 9, 26, 33, 34) zwischen der Licht­ quelle (1) und dem Fotodetektor (10) mit einer optischen Achse des Fotodetek­ tors (10) in Übereinstimmung gebracht wird.