JP2850464B2 - 粒度分布測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はレーザ回折／散乱式の粒度分布測定装置に関
する。

＜従来の技術＞ レーザ回折／散乱式の粒度分布測定装置では、分散飛
翔状態の粒子にレーザ光を照射したときに、小さい粒子
程大きな角度の回折／散乱光が得られ、大きな粒子程小
さな回折光が得られるという原理を利用している。

従って、粒度分布測定範囲を広げるためには、基本的
には回折／散乱光の強度分布測定範囲を拡大する必要が
ある。

従来、広い粒度分布測定範囲を得ることを目的とした
技術として、複数の測定レンジを設けたもの、あるい
は、特殊な検出光学系を設けたものがある。

複数の測定レンジを設ける場合、回折／散乱光集光用
のレンズとして焦点距離の相違するものを複数個用意し
て選択可能とするとともに、それにあわせて回折／散乱
光強度分布測定用のディテクタの位置を変更するのが一
般的である。

もしくは、レーザ光源、試料セル、集光レンズ、ディ
テクタの順で配列する通常のフーリエ光学系と、試料セ
ルと集光レンズとの位置を変更した逆フーリエ光学系と
称される光学系とを選択可能にすることによって複数の
レンジとしたものもある。

また、特殊な検出光学系を用いたものとして、第２図
に示すように、レーザ光軸Ｌ上に設けたレンズ21aとデ
ィテクタ21bからなる通常の検出光学系21のほかに、光
軸から外れた軸上に別のレンズ22aとディテクタ22bから
なる検出光学系22を設けた、いわゆる多重検出光学系と
称される技術を用いたものがある。

＜発明が解決しようとする課題＞ 従来の技術のうち、単純なレンズの切替えとディテク
タの位置変更による複数レンジ化は、操作が複雑であ
り、また、フーリエ光学系と逆フーリエ光学系とを選択
可能にしたものでは、試料セルのレンズに対する位置の
入替えを自動化してもレンジ変更にはある程度の時間が
必要である。

更に、多重検出光学系を用いたものでは、レーザ光軸
上に配置された検出光学系21は測定範囲内における試料
からの回折／散乱光は全て検出するが、レーザ光軸Ｌ上
にない検出系22は回折／散乱光の一部しか検出せず、各
検出系間の光強度分布の計算にカップリング効率の項が
入るという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、簡単
な構造のもとに極めて短時間でレンジの切替えが可能
で、しかもカップリング効率等を全く考慮する必要のな
い、広い測定範囲を有する粒度分布測定装置の提供を目
的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応す
る第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、レーザ光
源１と、そのレーザ光源１からのビームの方向を試料
（懸濁液Ｓ）の異なる位置を照射するように複数方向に
変更する手段（例えば、ミラー２およびその姿勢変更装
置３）と、その各方向のビームB₁,B₂上に設けられ、そ
れぞれの方向でのビームB₁,B₂の試料（懸濁液Ｓ）によ
る回折／散乱光を集光する互いに焦点距離の異なる複数
のレンズ５および６と、その各レンズ5,6の焦点位置に
配設された回折／散乱光強度検出用の複数のリング状フ
ォトディテクタ７および８を備えたことによって特徴付
けられる。

＜作用＞ レーザ光は、ミラー２の姿勢変更等の、方向を変更す
る手段によって、あらかじめ設置された焦点距離の互い
に異なるレンズ5,6およびそれらの焦点位置に設けられ
たリング状ディテクタ7,8のいずれかに誘導される。

すなわち、レンズ５とディテクタ７、およびレンズ６
とディテクタ８は相互に異なるレンジを受け持つ検出光
学系であるが、これらの位置を全く移動させることな
く、レーザ光の方向を変更することによってレンジ切替
えがなされる。

また、各検出光学系はそれぞれレーザ光軸上に位置し
た状態で回折／散乱光を検出することになり、カップリ
ング効率を考慮する必要はない。

＜実施例＞ 第１図は本発明実施例の光学系の全体構成図である。

レーザ光源１からのレーザビームＢは、ミラー２に反
射された後にフローセル４に導かれる。

ミラー２は姿勢変更装置３によってその姿勢が変更さ
れるよう構成されている。

すなわち、姿勢変更装置３は支持体3a、支点3b、直動
ソレノイド3cおよびストッパ3d,3e等によって構成さ
れ、ミラー２は支持体3aに固着されており、その支持体
3aはその一端部において支点3bによってその回りを回動
自在に支承されている。そして、支持体3aには直動ソレ
ノイド3cのアクチュエータが固着されているとともに、
その前後にはストッパ3dおよび3eが配設されている。こ
の構成により、支持体3aは直動ソレノイド3cの駆動によ
ってストッパ3dもしくは3eにより規制される２つの位置
のいずれかに位置決めされる。すなわち、ミラー２の姿
勢は、直動ソレノイド3cの駆動によって、レーザビーム
Ｂに対して２種の角度のいずれかに選択され、その選択
の状況によってレーザビームＢはB₁もしくはB₂のいずれ
かの方向に導かれる。

なお、ストッパ3dおよび3eに近接してそれぞれダンパ
3fおよび3gが配設されており、これによって支持体3aの
ストッパ3dもしくは3eへの当接時における衝撃が吸収さ
れるよう構成されている。

フローセル４内には、被測定粒子群を媒液中に分散さ
せた懸濁液Ｓが流されており、ミラー２の姿勢によって
レーザビームB₁またはB₂を光軸として懸濁液Ｓに照射さ
れる。

フローセル４の前方には、B₁およびB₂上に２つの検出
光学系が配設されている。

第１の検出光学系はB₁上の第１のレンズ５およびその
焦点位置に置かれた第１のリング状ディテクタ７によっ
て構成され、第２の検出光学系は、B₂上の第２のレンズ
６およびその焦点位置に置かれた第２のリング状ディテ
クタ８によって構成され、第１と第２のレンズ５と６は
互いにその焦点距離が相違する。

第１および第２のリング状ディテクタ７および８は、
それぞれ一点を中心に互いに半径のことなる半リング状
の受光面を持つ複数のフォトセンサが同心円上に配列さ
れた公知のもので、各ディテクタ７および８の中心はそ
れぞれ光軸B₁およびB₂上に置かれる。前記したように第
１と第２のレンズ５と６の焦点距離が互いに異なるの
で、第１と第２の検出光学系による回折／散乱光の強度
分布測定範囲は互いに異なるものとなる。

すなわち、直動ソレノイド3cを駆動することによって
レーザビームの方向が変更され、回折／散乱光強度分布
測定レンジの切替えがなされることになる。この切替え
に要する時間は約１秒程度の極めて短時間でよい。

なお、本発明では、レーザビームの方向を変更する手
段としては、ミラーに代えてプリズム等の他の光学要素
を用いることもできるし、その姿勢等を変更するメカニ
ズムとしては以上の実施例に限定されるものではないこ
とは勿論で、また、駆動装置としてはソレノイドの他に
モータ等を使用できることは言うまでもない。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、レーザビーム
の照射方向を、例えば１自由度の簡単な機構によって変
更するだけで、測定レンジの切替えが行われるので、複
数の焦点距離を持つレンズの入替えとそれに伴うディテ
クタの位置変更を行うことによる測定レンジの切替え方
式や、あるいはフーリエ光学系と逆フーリエ光学系とを
変更する方式に比して、レンジの切替えに要する時間が
極めて短縮化される。しかも、ディテクタの数の増加は
あるものの、機械的構造は極めて簡単になり、全体とし
ては殆どコストアップにはならない。

また、本発明では、複数の検出光学系は測定状態では
常にレーザ光軸上に置かれるので、多重検出光学系を有
するもののように回折／散乱光の一部しか検出しない方
式に比して、レンジ間でのカップリング効率を考慮する
必要がないばかりでなく、S/Nが良好であるとともに、
各レンジ間で測定し得る回折／散乱角をオーバラップで
きるので、レンジ間での接続も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の光学系の全体構成図、 第２図は多重検出光学系を用いた従来の検出光学系の説
明図である。 １……レーザ光源 ２……ミラー ３……姿勢変更装置 ４……フローセル ５……第１のレンズ ６……第２のレンズ ７……第１のディテクタ ８……第２のディテクタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】媒体中で分散飛翔状態の試料粉体にレーザ
   光を照射することによって得られる回折／散乱光の強度
   分布の測定結果から、試料粉体の粒度分布を算出する装
   置において、レーザ光源と、そのレーザ光源からのビー
   ムの方向を試料の異なる位置を照射するように複数方向
   に変更する手段と、その各方向のビーム上に設けられ、
   それぞれの方向でのビームの試料による回折／散乱光を
   集光する互いに焦点距離の異なる複数のレンズと、その
   各レンズの焦点位置に配設された回折／散乱光強度検出
   用の複数のリング状フォトディテクタを備えたことを特
   徴とする粒度分布測定装置。