JP2636051B2 - 粒子測定方法および装置 - Google Patents
粒子測定方法および装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粒子測定方法および装置、特に流体中に混入
している粒子の粒子特性を測定する粒子測定方法および
装置に関するものである。
している粒子の粒子特性を測定する粒子測定方法および
装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来、このような装置では、粒子を含む測定セル中の
流体にレーザ光を照射し、粒子からの散乱光強度が粒子
径に依存することを利用して、その粒子の散乱光強度か
ら粒子径を算出していた。また、さらに流体の測定体積
から粒子数密度を求める処理も行なわれている。
流体にレーザ光を照射し、粒子からの散乱光強度が粒子
径に依存することを利用して、その粒子の散乱光強度か
ら粒子径を算出していた。また、さらに流体の測定体積
から粒子数密度を求める処理も行なわれている。
まず、従来の装置を第４図を用いて説明する。第４図
において、レーザ光源１から放出されたレーザ光は、レ
ンズ２によって測定セル３中の測定領域４に集光され
る。測定領域内を粒子が通過すると、粒子はレーザ光を
散乱する。粒子によって散乱させられた光をレンズ５で
集光し、スリット６に結像させる。
において、レーザ光源１から放出されたレーザ光は、レ
ンズ２によって測定セル３中の測定領域４に集光され
る。測定領域内を粒子が通過すると、粒子はレーザ光を
散乱する。粒子によって散乱させられた光をレンズ５で
集光し、スリット６に結像させる。
スリット６を通過した光は光電子増倍管７に到達し、
電気信号に変換される。前置増幅器８によって増幅され
た電気信号は、粒度分布解析装置９でアナログ法や光子
計数法によって解析され、その散乱光強度から粒子径が
算出される。
電気信号に変換される。前置増幅器８によって増幅され
た電気信号は、粒度分布解析装置９でアナログ法や光子
計数法によって解析され、その散乱光強度から粒子径が
算出される。
［発明が解決しようとする課題］ この散乱光強度と粒子径の間の関係は、通常、水にポ
リスチレンラテックス標準粒子を混入させて実験的に決
める。しかし、Mieの散乱理論によれば、流体中の粒子
からの散乱光強度は、粒子の直径と粒子の屈折率と流体
の屈折率で決まる。
リスチレンラテックス標準粒子を混入させて実験的に決
める。しかし、Mieの散乱理論によれば、流体中の粒子
からの散乱光強度は、粒子の直径と粒子の屈折率と流体
の屈折率で決まる。
したがって、同一粒子であっても流体の屈折率が変わ
れば、粒子の散乱効率の変化によって射出光強度は変化
する。このことを具的的に説明するために、照射レーザ
光の波長が633nm、粒子径が0.2μｍ、屈折率が1.592の
粒子の、基準流体（水）の屈折率が1.33の時の散乱効率
を１とした時の各屈折率に対する散乱効率比を第１表に
示す。
れば、粒子の散乱効率の変化によって射出光強度は変化
する。このことを具的的に説明するために、照射レーザ
光の波長が633nm、粒子径が0.2μｍ、屈折率が1.592の
粒子の、基準流体（水）の屈折率が1.33の時の散乱効率
を１とした時の各屈折率に対する散乱効率比を第１表に
示す。
従来では、レーザ光散乱法を応用した流体中の微粒子
計測器においては、第１表のような流体の屈折率に依存
する散乱効率に基づき粒子からの散乱光強度測定結果
（あるいは測定条件など）を補正する装置はなかった。
したがって、従来では、たとえ同一の粒子を測定してい
る場合でも、流体（の屈折率）を変更すると粒子からの
散乱光強度が変化し、正しい粒径判定を行なうことがで
きなくなってしまう。
計測器においては、第１表のような流体の屈折率に依存
する散乱効率に基づき粒子からの散乱光強度測定結果
（あるいは測定条件など）を補正する装置はなかった。
したがって、従来では、たとえ同一の粒子を測定してい
る場合でも、流体（の屈折率）を変更すると粒子からの
散乱光強度が変化し、正しい粒径判定を行なうことがで
きなくなってしまう。
本発明は以上の問題を解決するために成されたもの
で、流体の屈折率を入力することによって、光電変換器
で電気信号に変換された粒子からの散乱光強度を補正し
て正しい粒子測定結果を得ることを目的とする。
で、流体の屈折率を入力することによって、光電変換器
で電気信号に変換された粒子からの散乱光強度を補正し
て正しい粒子測定結果を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、流
体中にレーザ光を照射し、所定の受光系を介して流体中
に浮遊する微粒子からの散乱光を検出して粒子特性を計
測する粒子測定方法および装置において、使用する流体
の屈折率からその流体中での基準の流体に対する同一粒
子の散乱効率比を求めるこの効率比に応じて測定結果な
いし測定条件を補正する構成を採用した。
体中にレーザ光を照射し、所定の受光系を介して流体中
に浮遊する微粒子からの散乱光を検出して粒子特性を計
測する粒子測定方法および装置において、使用する流体
の屈折率からその流体中での基準の流体に対する同一粒
子の散乱効率比を求めるこの効率比に応じて測定結果な
いし測定条件を補正する構成を採用した。
［作 用］ 以上の構成によれば、測定に使用する流体の屈折率に
基づき粒子の散乱効率比を算出し、この効率比に応じて
粒子特性、特に粒径算出の際に測定結果ないし測定条件
を補正することができる。
基づき粒子の散乱効率比を算出し、この効率比に応じて
粒子特性、特に粒径算出の際に測定結果ないし測定条件
を補正することができる。
［実施例］ 以下、第１図に示す実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。第１図に本発明を採用した粒子測定装置の構
成を示す。第１図において第４図の従来構成と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。
説明する。第１図に本発明を採用した粒子測定装置の構
成を示す。第１図において第４図の従来構成と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。
第４図との比較から明らかなように、第１図の構成は
レーザ光源１〜前置増幅器８（符号順）までの構成、す
なわち、測定セル３の照明系および粒子からの散乱光を
電気信号に変換するまでの構成は従来構成と同じである
が、本実施例においては、粒度分布解析装置９における
粒度分布解析を測定セル３中の流体の屈折率に応じて制
御するため、使用する流体の屈折率を入力するための装
置10が設けられている。
レーザ光源１〜前置増幅器８（符号順）までの構成、す
なわち、測定セル３の照明系および粒子からの散乱光を
電気信号に変換するまでの構成は従来構成と同じである
が、本実施例においては、粒度分布解析装置９における
粒度分布解析を測定セル３中の流体の屈折率に応じて制
御するため、使用する流体の屈折率を入力するための装
置10が設けられている。
屈折率入力装置10はたとえばキーボードなどから構成
することが考えられ、この場合にはユーザが数値情報と
して使用する流体の屈折率ｎを入力する。また、屈折率
入力装置10は、測定セルに設けられた、流体の屈折率ｎ
を自動的に測定する検出装置の測定結果を自動的に入力
するものであってもよい。
することが考えられ、この場合にはユーザが数値情報と
して使用する流体の屈折率ｎを入力する。また、屈折率
入力装置10は、測定セルに設けられた、流体の屈折率ｎ
を自動的に測定する検出装置の測定結果を自動的に入力
するものであってもよい。
この屈折率入力装置10には、流体が水である場合を基
準として流体の屈折率と粒子からの散乱効率との関係
（第１表と同じ）をあらかじめ計算し記憶させておくメ
モリ10aが設けられている。
準として流体の屈折率と粒子からの散乱効率との関係
（第１表と同じ）をあらかじめ計算し記憶させておくメ
モリ10aが設けられている。
この装置に屈折率が入力されると、補間法によって前
述のデータから流体が水である場合の散乱光の強度に対
する比を計算する。この補間法には、ラグランジェ補間
法やスプライン補間法などの手法がある。
述のデータから流体が水である場合の散乱光の強度に対
する比を計算する。この補間法には、ラグランジェ補間
法やスプライン補間法などの手法がある。
このような処理を行なう必要上、屈折率入力装置10は
マイクロプロセッサなどを用いた処理系として構成す
る。
マイクロプロセッサなどを用いた処理系として構成す
る。
以上の構成において、粒子特性を評価するには、まず
屈折率入力装置10を介して流体の屈折率を入力する。屈
折率入力装置10はメモリ10aにあらかじめ記憶されてい
る流体の屈折率と散乱効率の関係に関するデータを読み
出し、流体の屈折率に対する散乱効率比を求める。
屈折率入力装置10を介して流体の屈折率を入力する。屈
折率入力装置10はメモリ10aにあらかじめ記憶されてい
る流体の屈折率と散乱効率の関係に関するデータを読み
出し、流体の屈折率に対する散乱効率比を求める。
粒子分布解析装置９は求められた散乱効率比をもと
に、粒子径の算出を行なう。このとき、基準の流体中の
粒子分布に換算するために粒子からの散乱光強度の測定
結果に対する補正を行なう。粒子の散乱光強度から粒子
径を算出する際の流体の屈折率による補正方法には、２
つの方法がある。
に、粒子径の算出を行なう。このとき、基準の流体中の
粒子分布に換算するために粒子からの散乱光強度の測定
結果に対する補正を行なう。粒子の散乱光強度から粒子
径を算出する際の流体の屈折率による補正方法には、２
つの方法がある。
１つは第２図に示すように、粒子からの散乱光強度測
定値を固定しておいて、粒子径を判定するための設定値
を屈折率入力装置10から得られる散乱効率比を用いて補
正する方法と、もう１つは第３図に示すように粒子径を
判定するための設定値は固定しておいて粒子からの散乱
光強度測定値そのものを屈折率入力装置10から得られる
散乱効率比を用いて補正する方法である。
定値を固定しておいて、粒子径を判定するための設定値
を屈折率入力装置10から得られる散乱効率比を用いて補
正する方法と、もう１つは第３図に示すように粒子径を
判定するための設定値は固定しておいて粒子からの散乱
光強度測定値そのものを屈折率入力装置10から得られる
散乱効率比を用いて補正する方法である。
たとえば、粒径0.2μｍ、屈折率1.592の粒子が水（屈
折率1.333）に混入している場合とトリクロロエチレン
（屈折率1.478）に混入している場合を考える。粒子の
散乱効率比は水の場合とトリクロロエチレンの場合で
は、照射レーザ光の波長を633nmとすると約1:0.192にな
る。すなわち、トリクロロエチレンに混入している粒子
の散乱効率は、水に混入している粒子の散乱効率の約1/
5.2になる。
折率1.333）に混入している場合とトリクロロエチレン
（屈折率1.478）に混入している場合を考える。粒子の
散乱効率比は水の場合とトリクロロエチレンの場合で
は、照射レーザ光の波長を633nmとすると約1:0.192にな
る。すなわち、トリクロロエチレンに混入している粒子
の散乱効率は、水に混入している粒子の散乱効率の約1/
5.2になる。
したがって、流体の屈折率による粒子の散乱効率だけ
を考慮した場合に、トリクロロエチレンに混入している
粒子からの散乱光強度を、水に混入している粒子からの
散乱光強度と同等にするためには、トリクロロエチレン
における粒径判定のための設定値を水の場合約1/5.2倍
するか、またはトリクロロエチレンに混入している粒子
からの散乱光強度を約5.2倍すればよい。
を考慮した場合に、トリクロロエチレンに混入している
粒子からの散乱光強度を、水に混入している粒子からの
散乱光強度と同等にするためには、トリクロロエチレン
における粒径判定のための設定値を水の場合約1/5.2倍
するか、またはトリクロロエチレンに混入している粒子
からの散乱光強度を約5.2倍すればよい。
第２図、第３図の処理手順を説明する。第２図、第３
図は粒度分布解析装置９および屈折率入力装置10で行な
われる測定処理を示す。
図は粒度分布解析装置９および屈折率入力装置10で行な
われる測定処理を示す。
第２図のステップS1では、屈折率入力装置10から測定
に使用する流体の屈折率を入力する。前述のように、屈
折率入力装置10はキーボードあるいは屈折率測定装置か
ら屈折率を入力する。
に使用する流体の屈折率を入力する。前述のように、屈
折率入力装置10はキーボードあるいは屈折率測定装置か
ら屈折率を入力する。
ステップS2では、メモリ10aから第１表に示した流体
の屈折率に応じた散乱効率データを読み込み、ステップ
S3で前記の補間法によりユーザが屈折率入力装置10に入
力した屈折率に対応した散乱効率比を求める。この散乱
効率比は、前記のように基準の屈折率をもつ流体である
水の場合を１としたときの散乱光強度比である。
の屈折率に応じた散乱効率データを読み込み、ステップ
S3で前記の補間法によりユーザが屈折率入力装置10に入
力した屈折率に対応した散乱効率比を求める。この散乱
効率比は、前記のように基準の屈折率をもつ流体である
水の場合を１としたときの散乱光強度比である。
ステップS4では、流体の屈折率が水に等しい（水を使
用している）ことを前提とした粒度分布解析装置９によ
る公知の処理により得られた粒子からの散乱光強度のピ
ーク値から粒径判定をする際に、ステップS3により求め
られた散乱効率比により粒径判定のための設定値を補正
する。前記のトリクロロエチレンの場合には、粒径判定
のための設定値を水の場合の約1/5.2倍に設定する。
用している）ことを前提とした粒度分布解析装置９によ
る公知の処理により得られた粒子からの散乱光強度のピ
ーク値から粒径判定をする際に、ステップS3により求め
られた散乱効率比により粒径判定のための設定値を補正
する。前記のトリクロロエチレンの場合には、粒径判定
のための設定値を水の場合の約1/5.2倍に設定する。
第３図のステップS1〜S3は上記同様の処理により、屈
折率の入力および入力された屈折率に基づく散乱効率比
を求め、ステップS4で水の使用を前提として得られた散
乱光強度の測定値を補正する。第３図のステップS4で
は、トリクロロエチレンの場合、散乱光強度測定値を約
5.2倍すればよい。以上のようにして得られた散乱光強
度測定値は、粒子径の評価に使用される。
折率の入力および入力された屈折率に基づく散乱効率比
を求め、ステップS4で水の使用を前提として得られた散
乱光強度の測定値を補正する。第３図のステップS4で
は、トリクロロエチレンの場合、散乱光強度測定値を約
5.2倍すればよい。以上のようにして得られた散乱光強
度測定値は、粒子径の評価に使用される。
以上のようにして、使用する流体の屈折率を屈折率入
力装置10から入力し、流体の屈折率に応じて散乱効率比
を求め、さらに散乱効率比を用いて散乱光強度測定値な
いし粒径評価結果を補正できるため、正確な粒径測定結
果を得られる。
力装置10から入力し、流体の屈折率に応じて散乱効率比
を求め、さらに散乱効率比を用いて散乱光強度測定値な
いし粒径評価結果を補正できるため、正確な粒径測定結
果を得られる。
以上では粒径評価を行なう場合を示したが、さらに、
測定領域における流体の速度と測定視野面積と測定時間
の条件を定めることにより、粒径条件から粒子数密度を
算出する測定処理においても上記補正処理を経て得られ
た粒径評価結果を使用し、正確な単位体積中の粒子数な
いし粒度分布を得ることができる。
測定領域における流体の速度と測定視野面積と測定時間
の条件を定めることにより、粒径条件から粒子数密度を
算出する測定処理においても上記補正処理を経て得られ
た粒径評価結果を使用し、正確な単位体積中の粒子数な
いし粒度分布を得ることができる。
なお、使用する流体はトリクロロエチレンに限定され
ず、他の屈折率の異なる流体に対しても本発明が適用で
きるのはいうまでもない。また、基準流体が水に限定さ
れないのはいうまでもない。
ず、他の屈折率の異なる流体に対しても本発明が適用で
きるのはいうまでもない。また、基準流体が水に限定さ
れないのはいうまでもない。
［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、流体中に
レーザ光を照射し、所定の受光系を介して流体中に浮遊
する微粒子からの散乱光を検出して粒子特性を計測する
粒子測定方法および装置において、使用する流体の屈折
率からその流体中での基準の流体に対する同一粒子の散
乱効率比を求めこの効率比に応じて測定結果ないし測定
条件を補正する構成を採用しているので、測定に使用す
る流体の屈折率に基づき粒子の散乱効率比を算出し、こ
の効率比の応じて粒子特性、特に粒径算出の際に測定結
果ないし測定条件を補正することができ、正確な粒子特
性を測定できるという優れた効果がある。
レーザ光を照射し、所定の受光系を介して流体中に浮遊
する微粒子からの散乱光を検出して粒子特性を計測する
粒子測定方法および装置において、使用する流体の屈折
率からその流体中での基準の流体に対する同一粒子の散
乱効率比を求めこの効率比に応じて測定結果ないし測定
条件を補正する構成を採用しているので、測定に使用す
る流体の屈折率に基づき粒子の散乱効率比を算出し、こ
の効率比の応じて粒子特性、特に粒径算出の際に測定結
果ないし測定条件を補正することができ、正確な粒子特
性を測定できるという優れた効果がある。
第１図は本発明を採用した粒子測定装置の構成を示した
ブロック図、第２図、第３図は第１図の装置の測定手順
を示したフローチャート図、第４図は従来の粒子測定装
置の構成を示したブロック図である。 １……レーザ光源、２……レンズ ３……測定セル、４……測定領域 ５……受光レンズ、６……スリット ７……光電子増倍管、８……前置増幅器 ９……粒度分布解析装置 10……屈折率入力装置 10a……メモリ
ブロック図、第２図、第３図は第１図の装置の測定手順
を示したフローチャート図、第４図は従来の粒子測定装
置の構成を示したブロック図である。 １……レーザ光源、２……レンズ ３……測定セル、４……測定領域 ５……受光レンズ、６……スリット ７……光電子増倍管、８……前置増幅器 ９……粒度分布解析装置 10……屈折率入力装置 10a……メモリ
Claims (2)
- 【請求項１】流体中にレーザ光を照射し、所定の受光系
を介して流体中に浮遊する微粒子からの散乱光を検出し
て粒子特性を測定する粒子測定方法において、 粒子の散乱光強度から粒子径を算出する際に、使用する
流体の屈折率からその流体中での基準の流体に対する同
一粒子の散乱効率比を算出し、 その散乱効率比をもとに粒径判定のための設定値または
粒子からの散乱光強度そのものの補正を行なうことによ
って流体中の粒子の特性を測定することを特徴とする粒
子測定方法。 - 【請求項２】測定セル中の流体にレーザ光を照射し、流
体中に浮遊する微粒子からの散乱光を検出して粒子特性
を計測する粒子測定装置において、 使用する流体の屈折率を入力し、入力された屈折率から
その流体中での基準の流体に対する同一粒子の散乱効率
比を算出する手段と、 この算出手段により得られる散乱効率比に基づき流体中
の粒子特性の評価を行なう手段とを設けたことを特徴と
する粒子測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1260131A JP2636051B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 粒子測定方法および装置 |
| US07/593,108 US5126581A (en) | 1989-10-06 | 1990-10-05 | Particle measurement method and apparatus for determining corrected particle diameter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1260131A JP2636051B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 粒子測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03122550A JPH03122550A (ja) | 1991-05-24 |
| JP2636051B2 true JP2636051B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=17343732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1260131A Expired - Lifetime JP2636051B2 (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 粒子測定方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5126581A (ja) |
| JP (1) | JP2636051B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2899360B2 (ja) * | 1990-05-21 | 1999-06-02 | 興和株式会社 | 流体中の粒子計測方法及びその装置 |
| US6589332B1 (en) | 1998-11-03 | 2003-07-08 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method and system for measuring polycrystalline chunk size and distribution in the charge of a Czochralski process |
| US8515151B2 (en) * | 2004-05-04 | 2013-08-20 | Metso Automation Oy | Generation of frequency distribution for objects |
| JP5772425B2 (ja) * | 2011-09-13 | 2015-09-02 | ソニー株式会社 | 微小粒子測定装置 |
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