JP2011085465A - 粒度分布測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 被測定物にレーザ光を照射することにより回折・散乱光の強度分布を測定して、その強度分布の測定結果から被測定物に含まれる被測定粒子群の粒度分布を算出する算出部82と、算出部82で算出された被測定粒子群の粒度分布を、粒子径と粒子量との関係を示す数値表で表示する表示制御部83とを備える粒度分布測定装置1であって、表示制御部83は、入力装置72で設定された特定の粒子径又は特定の粒子量を示す設定情報に基づいて、数値表中の設定情報に対応する部分を指し示すように表示する。
【選択図】 図1
Description
このような粒度分布測定装置において、例えば、被測定粒子群にレーザ光を照射するために、フローセルが使用されるものがあり、媒体中に被測定粒子群が均一に分散された被測定液がフローセル内を流れるようにして、フローセル内の被測定液にレーザ光を照射している。
フローセル30は、下端部に下側接続口を、上端部に上側接続口を有する。そして、フローセル30の下側接続口は、配管21を介して供給源11と接続されている。また、上側接続口は、配管20を介して排出ポンプ12と接続されている。
このような構成において、排出ポンプ12が駆動することによって、供給源11内の被測定液Sが、下側接続口からフローセル30内に流入し、そして、フローセル30内を下方から上方へ流れ、その後、上側接続口から流出することになる。
なお、フローセル30が粒度分布測定装置201の中央部の所定の位置に保持されると、フローセル30の内部をレーザ光が通過するようになっている。
このような構成において、レーザ光源41で発生されたレーザ光は、集光レンズ42、空間フィルタ43、コリメータ44を通過して平行光とされ、前方向(左から右へ)に向かうようにフローセル30に照射される。このとき、フローセル30内には、粒度分布を測定するための被測定液Sが下から上へ流れるように導入されている。
これにより、レーザ光は、フローセル30内の被測定粒子群Pで回折・散乱して、空間的に回折・散乱光の強度分布パターンが生ずることになる。
リングディテクタ52は、互いに異なる半径を持つリング状ないしは半リング状の受光面を持つ複数(例えば、64個)の光検出素子を、集光レンズ51の光軸を中心とするように同心円状に配置してあり、各光検出素子には、それぞれの位置に応じた回折・散乱角度を持つ光が入射するようにしてある。したがって、各光検出素子の出力信号は、各回折・散乱角度ごとの光の強度を表すことになる。
このような構成において、前方向に対して60°以内の回折・散乱光は、集光レンズ51を介してリングディテクタ52の受光面上に集光されて、リング状の回折・散乱像を結ぶようになる。
さらに、前方向に対して60°を越えることになる後方(後下方向)への散乱光は、複数の後方散乱光センサ54によって検出される。
後方散乱光センサ54は、複数(例えば、5個)の光検出素子を、左から右へ一直線状に並ぶように配置してあり、各光検出素子には、それぞれの位置に応じた回折・散乱角度を持つ光が入射するようにしてある。したがって、各光検出素子の出力信号は、各回折・散乱角度ごとの光の強度を表すことになる。
リングディテクタ52、側方散乱光センサ53及び後方散乱光センサ54の各光センサの出力信号は、アンプ、マルチプレクサ及びA−D変換器からなるデータサンプリング回路60によって順次デジタル化され、回折・散乱光の空間強度分布データ(強度分布の測定結果)として汎用のコンピュータ270に送信される。
CPU280が処理する機能をブロック化して説明すると、回折・散乱光の空間強度分布データを取得する取得部81と、被測定粒子群Pの粒度分布を算出する算出部82と、数値表とグラフとを表示する表示制御部283とを有する。
また、メモリ90には、回折・散乱光の空間強度分布データが記憶される強度分布記憶領域91と、粒子及び媒液Lの屈折率が記憶されるデータ記憶領域92と、フラウンホーファ回折理論やミーの散乱理論に基づいた公知の演算式を記憶する演算式記憶領域93とを有する。
算出部82は、回折・散乱光の空間強度分布データと、粒子及び媒液Lの屈折率とを用いて、フラウンホーファ回折理論やミーの散乱理論に基づいた公知の演算が行われることによって、被測定粒子群Pの粒度分布を算出する制御を行う。また、算出部82は、算出した被測定粒子群Pの粒度分布に基づいて、最小粒子径と、最大粒子径と、平均粒子径と、モード径(最頻粒子径)と、メディアン径(中位径、50%粒子径)とを算出する制御も行う。
数値表は、モニタ画面の下半分に表示され、番号と粒子径と積算値と差分値との4項目で構成されている。そして、番号(1項目目)と粒子径(2項目目)と積算値(3項目目)と差分値(4項目目)とがこの順番に右方向に並んでいる。
1項目目には各番号が示されており、1番から55番まで順番に下方向に並んでいる。このとき、1番から55番までは非常に多いので、測定者にとって見やすくするために、1番から11番までと、11番から22番までと、23番から33番までと、34番から44番までと、45番から55番までとの5列となるように表示されている。
よって、数値表は、番号と粒子径と積算値と差分値との4項目で構成されているので、20(=4×5)列×11行の升目となるように構成され、各升目内に数値が記載されている。なお、1個の升目は、例えば、縦5mm×横20mmとなっており、各升目内には、小数点第3位までの数値が記載されている。
また、3項目目の升目内には2項目目の粒子径に対応する積算値が示されている。なお、積算値とは、2項目目の粒子径より小さい粒子径が、被測定粒子群Pに含まれている割合(重量%)のことをいう。
また、4項目目の升目内には2項目目の粒子径に対応する差分値が示されている。なお、差分値とは、2項目目の粒子径に対応する粒子径が、被測定粒子群Pに含まれている割合(重量%)のことをいう。
折れ線グラフは、縦軸には相対粒子量(積算)が示されているとともに、横軸には粒子径が示されている。なお、横軸のメモリは対数表示となっている。
棒グラフは、縦軸には相対粒子量(頻度)が示されているとともに、横軸には折れ線グラフと共通に用いられる粒子径が示されている。
また、上記発明において、前記特定の粒子径は、最小粒子径から最大粒子径までの粒子径、第一設定粒子径から第二設定粒子径までの粒子径、平均粒子径、モード径、メディアン径、及び、標準偏差内の粒子径の群から選択される少なくとも一つの情報であるようにしてもよい。
ここで、「第一設定粒子径」及び「第二設定粒子径」とは、測定者や装置開発者等によって決められた任意の粒子径の数値である。例えば、測定者や装置開発者等によって「第一設定粒子径」が「10.000μm」であり、「第二設定粒子径」が「90.000μm」であることが設定情報として予め設定されていると、測定者は、「10.000μm」から「90.000μm」までの粒子径に対応する部分を一目で見つけ出すことができる。
また、「最小粒子径」、「最大粒子径」、「平均粒子径」、「モード径」、「メディアン径」及び「標準偏差内の粒子径」とは、算出部等によって算出された粒子径の数値である。例えば、測定者や装置開発者等によって最小粒子径から最大粒子径までの粒子径が設定情報として予め設定されていると、測定者は、「最小粒子径」から「最大粒子径」までの粒子径に対応する部分を一目で見つけ出すことができる。
ここで、「第一設定粒子量」、「第二設定粒子量」及び「第三設定粒子量」とは、測定者や装置開発者等によって決められた任意の積算値や差分値の数値である。例えば、測定者や装置開発者等によって「第一設定粒子量」が「無限」であることが設定情報として予め設定されていると、測定者は、「全重量の0.000重量%」より上である粒子量に対応する部分を一目で見つけ出すことができる。
ここで、「数値の文字の書式を変更する」とは、太字にしたり、斜体にしたり、大きくしたり、小さくしたり、白抜き文字にしたり、フォントを変更したりすることをいう。
本発明の粒度分布測定装置によれば、数値表中に様々な大きさの面積で着色されたり、様々な種類の色で着色されたりしているので、直感的であり、数値を読み違うことがなく、数値表を観察することができる。
そして、上記発明において、入力装置で指定されたグラフ中の指定部分に基づいて、前記数値表中の指定部分に対応する部分を着色するか、模様をつけるか、或いは、数値の文字の書式を変更するかのいずれかによって指し示すようにしてもよい。
本発明の粒度分布測定装置によれば、測定者は、グラフ中の関心ある部分に対応する数値表中の部分を容易に見つけることができる。
ここで、「マークする」とは、黒丸を表示したり、星印を表示したりすることをいう。
本発明の粒度分布測定装置によれば、測定者は、数値表中の関心ある部分に対応するグラフ中の部分を容易に見つけることができる。
図1は、第一の実施形態に係るレーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置の概略構成の一例を示す図である。なお、図1中で、光学系の構成を表す模式図と、データサンプリング回路やコンピュータからなる信号処理系の構成を表すブロック図とを併記して示している。また、粒度分布測定装置201と同様のものについては、同じ符号を付している。
コンピュータ70は、CPU80とメモリ90とを備え、モニタ画面を有する表示装置71と、キーボード72aやマウス72bを有する入力装置とが連結されている。
CPU80が処理する機能をブロック化して説明すると、回折・散乱光の空間強度分布データを取得する取得部81と、被測定粒子群Pの粒度分布を算出する算出部82と、数値表とグラフとを表示する表示制御部83とを有する。
さらに、表示制御部83は、粒度分布測定装置201の表示制御部283と異なり、キーボード72aやマウス72bで設定された特定の粒子量を示す設定情報に基づいて、数値表中の設定情報に対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との背景を、着色することによって指し示すことができるようになっている。
ここで、「特定の粒子量」とは、(1)0より大きい積算値(粒子量)から第一設定積算値(第一設定粒子量)までの積算値(粒子量)や、(2)第二設定積算値(第二設定粒子量)から第三設定積算値(第三設定粒子量)までの積算値(粒子量)や、(3)0より大きい差分値(粒子量)から第一設定差分値(第一設定粒子量)までの差分値(粒子量)や、(4)第二設定差分値(第二設定粒子量)から第三設定差分値(第三設定粒子量)までの差分値(粒子量)等のことである。測定者は、(1)と(2)と(3)と(4)とを、キーボード72aやマウス72bで任意に設定することができるようになっており、被測定粒子群Pを分析する目的によって、(1)と(2)と(3)と(4)とのいずれかを設定したり、全てを設定しなかったりすることになる。
また、測定者は、(2)や(4)を設定した場合には、第二設定粒子量と第三設定粒子量とを、キーボード72aやマウス72bで任意の数値に設定することができ、例えば、第二設定積算値が「全重量の10.000重量%」であり、第三設定積算値が「全重量の90.000重量%」であるように設定する。
このような図2は、測定者が、(2)第二設定積算値から第三設定積算値までの積算値を設定し、さらに第二設定積算値が「全重量の10.000重量%」であり、第三設定積算値が「全重量の90.000重量%」であるように設定したときに、表示されるものである。
これにより、図2では、「10.000重量%」から「90.000重量%」までの積算値に対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との全面積の背景が、「灰色」で着色されることによって指し示されている。
その結果、測定者は、「10.000重量%」から「90.000重量%」までの積算値に対応する部分を一目で見つけ出すことができる。
ここで、「特定の粒子径」は、(5)最小粒子径から最大粒子径までの粒子径や、(6)第一設定粒子径から第二設定粒子径までの粒子径や、(7)平均粒子径や、(8)モード径や、(9)メディアン径や、(10)標準偏差内の粒子径等である。測定者は、(5)と(6)と(7)と(8)と(9)と(10)とを、キーボード72aやマウス72bで任意に設定することができるようになっており、被測定粒子群Pを分析する目的によって、(5)と(6)と(7)と(8)と(9)と(10)とのいずれかを設定したり、全てを設定しなかったり、(5)と(9)との2つの組み合わせを設定したりすることになる。
また、測定者は、(6)を設定した場合には、第一設定粒子径と第二設定粒子径とを、キーボード72aやマウス72bで任意の数値に設定することができ、例えば、第一設定粒子径が「10.000μm」であり、第二設定粒子径が「100.000μm」であるように設定する。
このような図3は、測定者が、(5)最小粒子径から最大粒子径までの粒子径と、(9)メディアン径とを設定したときに、表示されるものである。
これにより、図3では、最小粒子径「1.147μm」から最大粒子径「36.168μm」までの粒子径に対応する部分である粒子径の升目内の数値の文字の書式が、斜め太字となることによって指し示されている。また、メディアン径「4.380μm」の粒子径に対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との数値の文字の書式が、斜め太字となることによって指し示されている。
その結果、測定者は、最小粒子径「1.147μm」から最大粒子径「36.168μm」までの粒子径に対応する部分を一目で見つけ出すことができる。また、メディアン径「4.380μm」の粒子径に対応する部分も一目で見つけ出すことができる。
図4は、第二の実施形態に係るレーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置の概略構成の一例を示す図である。なお、図4中で、光学系の構成を表す模式図と、データサンプリング回路やコンピュータからなる信号処理系の構成を表すブロック図とを併記して示している。また、粒度分布測定装置201と同様のものについては、同じ符号を付している。
コンピュータ170は、CPU180とメモリ90とを備え、モニタ画面を有する表示装置71と、キーボード72aやマウス72bを有する入力装置とが連結されている。
CPU180が処理する機能をブロック化して説明すると、回折・散乱光の空間強度分布データを取得する取得部81と、被測定粒子群Pの粒度分布を算出する算出部82と、数値表とグラフとを表示する表示制御部183とを有する。
さらに、表示制御部183は、粒度分布測定装置201の表示制御部283と異なり、粒子径と差分値(粒子量)との関係に基づいて、数値表中の各粒子径に対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との背景を、各粒子径における差分値の大きさを示す面積の大きさで赤色に着色するようになっている。
まず、番号42の差分値が、「6.530重量%」となっており、全ての差分値のうちで最大の数値となっている。そして、「6.530重量%」の差分値に対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との背景の全面積(例えば、300mm2=縦5mm×横 60mm)が、赤色で着色されている。
また、番号1の差分値が、「0.000重量%」となっており、差分値「0.000重量%」は、最大の差分値「6.530重量%」に対して「0%」の割合となる。そして、「0.000重量%」の差分値に対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との背景の全面積が、赤色で着色されていない。
さらに、番号36の差分値が、「3.713重量%」となっており、差分値「3.713重量%」は、最大の差分値「6.530重量%」に対して「56%」の割合となる。そして、「3.713重量%」の差分値に対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との背景の全面積の56%(例えば、168mm2=縦5mm×横33.6mm)が、赤色で着色されている。このとき、2項目目の粒子径の升目の左側を「0」とし、4項目目の差分値の升目の右側を「100」として右方向にメモリを設定することで、着色された面積は、粒子径の升目の左側に接している。つまり、粒子径の升目内の背景の全面積(例えば、100mm2=縦5mm×横20mm)は、赤色で着色され、積算値の升目内の背景の全面積の68%(例えば、68mm2=縦5mm×横13.6mm)は、赤色で着色され、差分値の升目内の背景の全面積は、赤色で着色されていない。
このように番号1から番号55までの各差分値が対応する部分である粒子径の升目内と積算値の升目内と差分値の升目内との背景が、各差分値の大きさを示す面積の大きさで着色されている。
その結果、測定者が数値表を観察すると、正確な数値とともに、グラフ的な特徴も読み取ることができる。
図6は、第二の実施形態に係る粒度分布測定装置101で表示された数値表とグラフとの他の一例を示す図である。
このような図6は、測定者が、折れ線グラフ中の関心ある一点をマウス72bで指定したときに、表示されるものである。
これにより、図6では、数値表中の指定部分に対応する部分である差分値の升目内の数値「5.224」の文字の書式が、白抜き文字となることによって指し示されている。
その結果、測定者は、折れ線グラフ中の関心ある部分に対応する数値表中の部分を容易に見つけることができる。
図7は、第二の実施形態に係る粒度分布測定装置101で表示された数値表とグラフとの他の一例を示す図である。
このような図7は、測定者が、数値表中の関心ある積算値の升目内の数値「71.552」をマウス72bで指定したときに、表示されるものである。
これにより、図7では、折れ線グラフ中の指定部分に対応する部分が、黒丸となることによって指し示されている。
その結果、測定者は、数値表中の関心ある部分に対応する折れ線グラフ中の部分を容易に見つけることができる。
(a)上述した粒度分布測定装置1では、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置である構成としたが、誘導回折格子法の粒度分布測定装置であるような構成としてもよい。
(b)上述した粒度分布測定装置1では、表示制御部83は、数値表とグラフとを映し出す構成としたが、グラフを映し出さずに数値表のみを映し出すような構成としてもよい。
(d)上述した粒度分布測定装置101では、各粒子径における差分値の大きさを示す面積の大きさで着色する構成としたが、各粒子径における積算値の大きさを示す色の種類で着色するような構成としてもよい。
(f)上述した粒度分布測定装置101では、各粒子径における差分値の大きさを示す面積の大きさで着色する構成としたが、各粒子径における差分値の大きさを示す色の種類で着色するような構成としてもよい。例えば、「0.000重量%」未満の差分値に対応する部分である背景が、「白色」で着色され、「0.000重量%」以上「3.000重量%」未満の差分値に対応する部分である背景が、「黄色」で着色され、「3.000重量%」以上「6.000重量%」未満の差分値に対応する部分である背景が、「赤色」で着色され、「6.000重量%」以上の差分値に対応する部分である背景が、「青色」で着色される。
12 排出ポンプ
30 フローセル
72 入力装置
82 算出部
83、183、283 表示制御部
P 被測定粒子群
S 被測定液
Claims (8)
- 被測定物にレーザ光を照射することにより回折・散乱光の強度分布を測定して、その強度分布の測定結果から被測定物に含まれる被測定粒子群の粒度分布を算出する算出部と、
前記算出部で算出された被測定粒子群の粒度分布を、粒子径と粒子量との関係を示す数値表で表示する表示制御部とを備える粒度分布測定装置であって、
前記表示制御部は、入力装置で設定された特定の粒子径又は特定の粒子量を示す設定情報に基づいて、前記数値表中の設定情報に対応する部分を指し示すように表示することを特徴とする粒度分布測定装置。 - 前記特定の粒子径は、最小粒子径から最大粒子径までの粒子径、第一設定粒子径から第二設定粒子径までの粒子径、平均粒子径、モード径、メディアン径、及び、標準偏差内の粒子径の群から選択される少なくとも一つの情報であることを特徴とする請求項1に記載の粒度分布測定装置。
- 前記特定の粒子量は、0より大きい粒子量から第一設定粒子量までの粒子量、及び、第二設定粒子量から第三設定粒子量までの粒子量の群から選択される少なくとも一つの情報であることを特徴とする請求項1に記載の粒度分布測定装置。
- 前記表示制御部は、前記数値表中の特定の粒子径又は特定の粒子量に対応する部分を着色するか、模様をつけるか、或いは、数値の文字の書式を変更するかのいずれかによって指し示すことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の粒度分布測定装置。
- 被測定物にレーザ光を照射することにより回折・散乱光の強度分布を測定して、その強度分布の測定結果から被測定物に含まれる被測定粒子群の粒度分布を算出する算出部と、
前記算出部で算出された被測定粒子群の粒度分布を、粒子径と粒子量との関係を示す数値表で表示する表示制御部とを備える粒度分布測定装置であって、
前記表示制御部は、粒子径と粒子量との関係に基づいて、前記数値表中の各粒子径に対応する部分を、各粒子径における粒子量の大きさを示す面積の大きさ、又は、色の種類で着色することを特徴とする粒度分布測定装置。 - 前記表示制御部は、前記算出部で算出された被測定粒子群の粒度分布を、粒子径と粒子量との関係を示す数値表で表示すると同時に、粒子径と粒子量との関係を示すグラフで表示することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の粒度分布測定装置。
- 入力装置で指定されたグラフ中の指定部分に基づいて、前記数値表中の指定部分に対応する部分を着色するか、模様をつけるか、或いは、数値の文字の書式を変更するかのいずれかによって指し示すことを特徴とする請求項6に記載の粒度分布測定装置。
- 入力装置で指定された数値表中の指定部分に基づいて、前記グラフ中の指定部分に対応する部分をマークすることによって指し示すことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の粒度分布測定装置。
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