JP4294384B2 - Particle size distribution measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粒径分布測定装置に関し、特に、分散した試料粒子に光を照射することによって生ずる回折光および/または散乱光の光強度を検出する複数の検出器を備え、これらの検出器からそれぞれ出力される光強度信号を信号処理部において処理し、この処理結果を表示画面上に表示しうるように構成された粒径分布測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平10−197435号公報
上記粒径分布測定装置は、試料としての粒子を分散バスにおいて適宜の液体(分散媒)に分散させて試料液とし、この試料液を分散バスと循環経路で接続された試料セルに循環供給し、その状態で試料セルに対して例えばレーザ光を照射するようにしている。
【0003】
前記試料液中に粒子が多量に含まれている場合には、試料セル内のレーザ光が照射される部分に絶えず粒子が存在しており、この粒子にレーザ光が照射されることによって散乱光が安定に発生し、この散乱光が試料セルの前方、側方あるいは後方に設けられた検出器に入射する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記試料液中に含まれる粒子が少なく、レーザ照射部を粒子が時折通過するような場合においては、散乱光は一瞬しか発生しない。通常、この種の粒径分布測定装置においては、散乱光強度信号を繰り返し取り込んで、これを積算することによって測定の再現性を高めるようにしているが、一般に、過大粒子(数100μm〜数mm)の量は、全体の粒子量中における割合が少ない場合が多く、したがって、積算後も過大粒子からの散乱光強度信号が全散乱光強度信号中でごく僅かとなり、ノイズと見分けがつかず、粒径分布として検出されにくい。
【0005】
これに対して、各粒子に基づく散乱光を積算せずに、複数の検出器から出力される散乱光強度信号を信号処理部において1スキャン(一巡)取り込むごとに粒径分布演算を行って粒径分布を表示画面に表示する手法が考えられるが、この場合、信号取り込みを高速に行わないと、過大粒子からの散乱光信号を見逃すおそれが多分にある。すなわち、図6(A)に示すように、信号取り込みの間隔が長いと、過大粒子からの散乱光強度信号が取り込まれなくなる。
【0006】
さらに、前記信号処理部の時定数が1秒というように大きいと、一瞬発生する過大粒子に基づく散乱光強度信号は、図6(B),(C)に示すように、減衰してしまい、これを検知することができなくなる。
【0007】
上述のような不都合は、試料液中に粒子を分散させて測定する所謂湿式の粒径分布測定装置のみならず、粒子を例えば空気などの気中において分散させて測定する所謂乾式の粒径分布測定装置においても同様に生じているところである。
【0008】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、試料中にわずかに含まれる過大粒子の存在を確実に検出し、これを画面上に表示することができる粒径分布測定装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、分散した試料粒子に光を照射することによって生ずる回折光および/または散乱光の光強度を検出する複数の検出器を備え、これらの検出器からそれぞれ出力される光強度信号を信号処理部において処理し、この処理結果を表示画面上に表示しうるように構成された粒径分布測定装置において、前記信号処理部を構成する部材として、該信号処理部の時定数が一つの試料粒子が試料セル内を通過するに要する時間よりも短いものを用いるとともに、この信号処理部において前記複数の検出器からの光強度信号が入力されるごとに粒径分布演算を行うとき、試料粒子に含まれる過大粒子の光強度信号はパルスで測定され、そのパルスをカウントすることにより過大粒子の含有量を把握し、かつ、過大粒子以外の試料粒子の演算には連続した光強度信号を用いることにより、粒径分布演算を行って前記試料粒子の粒径分布を求め、その求めた粒径分布を前記信号処理部に付設された表示操作部の表示部の表示画面上に表示するように構成していることを特徴としている。
【0010】
上記粒径分布測定装置においては、信号処理部の構成部材として、その時定数が一つの試料粒子が試料セル内を通過するに要する時間よりも短い高速応答性を有するものを用いることにより、瞬間の変化に追従することができるようになり、散乱光強度信号の取り込みや粒径分布演算を高速に行うことができる。すなわち、例えば、散乱光強度信号を、例えば1スキャン1ミリ秒といった高速で取り込めるので、瞬間的にレーザ光路を通過する少数の過大粒子からの散乱光をも確実に捉えることができ、これに基づいて粒径分布演算を行って得られる粒径分布を表示画面上に表示することにより、小さい粒子から過大粒子までの粒径分布を確実に表示し過大粒子の存在を確実に検出することができる。
【0011】
そして、この発明の粒径分布測定装置において、請求項2に記載のように、前記信号処理部において求めた前記粒径分布を前記表示画面上に表示する場合、予め設定された時間だけ、各粒子の頻度分布の最大値が前記表示画面上に残存表示されるようにしたり、請求項3に記載のように、前記信号処理部において求めた前記粒径分布を前記表示画面上に表示する場合、予め設定された回数だけ、過去の粒径分布が前記表示画面上に重ね描き表示されるようにしたりすることが望ましい。これらいずれの場合においても、画面が高速に切り替わることにより一瞬しか表示されない過大粒子の存在を、測定者が確実に認識することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図1〜図3は、この発明の一つの実施の形態を示している。まず、図1は、この発明の粒径分布測定装置の一例を概略的に示すもので、この図において、1は分散バスで、その内部にはモータ2によって回転する攪拌羽根3が設けられているとともに、その底部の外部には図外の発振器によって振動する超音波振動子4が設けられている。そして、この分散バス1には、タンク5内の分散媒としての液体6が電磁弁7を備えた分散媒供給管8によって供給されるようにしてあり、適宜の手法で分散バス1に供給される試料粒子Pが分散媒6中において分散して、所定の試料液9となる。
【0013】
そして、図1において、10は試料液9が流通的に供給される試料セルとしてのフローセルで、分散バス1とは、ポンプ11、切換え弁12を備えた循環流路13によって接続され、これらとともに試料液循環系14を構成している。前記フローセル10の一方の側には、例えば、レーザ光源15a、ミラー15b,15c、ビームエキスパンダ15dよりなるレーザ照射系15が設けられている。また、フローセル10の他方の側には、集光レンズ16およびレーザ照射系15によって発せられたレーザ光Lが試料液9中の試料粒子Pに照射されたときに生じる散乱光を検出する検出器17が設けられている。ここで、検出器17は、例えば、フローセル10の前方に設けられ比較的小さな角度で散乱する光を検出する前方検出器としてのリングディテクタ17aと、フローセル10の側方に設けられ比較的大きな角度で散乱する光を検出する側方検出器17bおよびフローセル10の後方に設けられより大きな角度で散乱する光を検出する後方検出器17cとからなり、側方検出器17bおよび後方検出器17cは、それぞれ複数のフォトダイオードからなる。
【0014】
18は前記検出器17からの散乱光強度信号を処理する信号処理部で、次のような部材からなる。すなわち、19a〜19cはプリアンプ(総称するときは、単にプリアンプ19という)で、各検出器17a〜17cに対応して設けられている。20はプリアンプ19を経由した散乱光強度信号を順次切り換えてAD変換器21に送出する信号切換器である。22は演算処理部としてのコンピュータで、装置の各部に対する各種制御を行うとともに、AD変換器21を介して入力される検出器17からの散乱光強度信号を処理し、粒径分布演算を行うものである。
【0015】
また、図1において、23は前記コンピュータ22に付設された表示操作部で、CRTや液晶などよりなる表示部24の周辺に各種のファンクションキー25を備えており、コンピュータ22における粒径分布演算によって得られた粒径分布をグラフや数値などによって、表示部24の表示画面24a上に表示するように構成されている。また、26はプリンタで、前記粒径分布演算の結果を出力するものである。
【0016】
そして、上記粒径分布測定装置においては、検出器17の後段に設けられる信号処理部18の時定数は、一つの試料粒子Pがフローセル10内を通過するに要する時間(フローセル10に照射されるレーザ光Lの光軸を横切るに要する時間)よりも短いもの、つまり、前記信号処理部18の応答速度が速くなるように、各部材19,20,21,22として高速応答性に優れたものを用い、検出器17からの散乱光強度信号を例えば1スキャン1ミリ秒といった高速で取り込み、演算処理を行うことができるようにしてある。また、前記検出器17としては、たった一つの大粒子からの散乱光であってもこれを確実に捕捉できるように、感度が十分に高いものを用いる。
【0017】
上記構成の粒径分布測定装置を用いて粒径分布測定を行うには、偏析のない均一な定常状態の試料液9を循環系14に循環させ、試料液9で充填されているフローセル10に対してレーザ光源15aからレーザ光Lを照射すると、レーザ光Lは、試料液9中の試料粒子Pにおいて散乱光を生ずる。この散乱光は、その散乱光角度に対応して設けられている検出器17に入射する。この散乱光の入射に基づいて検出器17から散乱光強度信号が出力され、プリアンプ19で所定の処理が施された後、信号切換回路20を介してAD変換器21に送られ、さらにコンピュータ22に取り込まれる。
【0018】
ところで、既に説明しているように、この実施の形態における粒径分布測定装置においては、プリアンプ19、信号切換回路20、AD変換器21およびコンピュータ22からなる信号処理部18として、その時定数が、一つの試料粒子Pがフローセル10内を通過するに要する時間よりも短いもの、つまり、応答速度の速いものを用いるとともに、検出器17として、たった一つの大粒子からの散乱光であってもこれを確実に捕捉できるように、感度が十分に高いものを用いているので、大きな粒子であれば、当該粒子において生ずる散乱光の光強度としては大きいため、一つの試料粒子Pがフローセル10内を通過するときに得られる信号だけでも粒径分布演算を行うことができる。
【0019】
前記粒径分布測定装置においては、過大粒子が微量含まれている試料粒子Pにおいても、過大粒子以外の粒子からの散乱光は安定して検出されるが、過大粒子がレーザLの光軸を通過する瞬間のみ過大粒子からの散乱光が重畳した散乱光が検出される。そして、前記粒径分布測定装置においては、プリアンプ19からコンピュータ22までの信号処理部18の時定数を十分短くしているので、前記過大粒子による散乱光強度信号の減衰がなくなり、この信号の取り込み抜けがないように、高速で繰り返し散乱光強度信号を取り込み、これに基づいてコンピュータ22において粒径分布演算を行って、前記試料粒子Pにおける粒径分布を求め、この粒径分布をコンピュータ22に付設された表示操作部23の表示部24の表示画面24aに表示するのである。
【0020】
このように、この実施の形態における粒径分布測定装置においては、信号処理部18の構成部材19〜22として高速応答性を有するものを用い、複数の検出器17からの散乱光強度信号の取込みから粒径分布演算および粒径分布表示までを高速で繰り返し行い、散乱光強度信号の取込みごとに粒径分布演算を行って表示画面24a上に粒径分布を表示するようにしているので、従来の粒径分布測定装置においては困難であった、試料粒子Pに微量含まれる過大粒子を確実に検出することができる。
【0021】
図2および図3は、これを概略的に説明するための図で、検出器17からの散乱光強度信号を時定数の短い信号処理部18で処理することにより、従来は、図6(A),(B)に示すように減衰していた散乱光強度信号は、図3(A),(B)に示すように、減衰することがなくなり、その状態でコンピュータ22に送られる。そして、コンピュータ22においては、前記散乱光強度信号が入力されるごとに粒径分布演算を高速で行うことにより粒径分布が得られる。この粒径分布演算は、散乱光強度信号が入力されるごとに行われるので、粒径分布演算の都度、図2において符号27a〜27eで示すように、粒径分布が得られる。この場合、試料粒子P中に過大粒子が含まれている場合、同図において符号28で示すように、過大粒子の分布が表示される。
【0022】
上述のように、この発明の粒径分布測定装置は、信号処理部18の構成部材19〜22として高速応答性を有するものを用いることにより、瞬間の変化に追従することができるようになり光強度信号の取り込みや粒径分布演算を高速に行うことができるようになったが、これに伴って、表示画面24a上における粒径分布の表示も高速で行われ、つまり、高速で表示内容が切り替わる。そこで、このような高速で表示内容が高速で切り替わる表示画面24aにおいて変化する粒径分布を確実に捉えることができるようにするため、前記粒径分布を残存表示されるようにするのが好ましい。
【0023】
図4は、前記粒径分布の残存表示の手法の例を概略的に示すもので、同図(A)は、設定された時間だけ、各粒子の頻度分布の最大値を表示画面24a上に残存表示する例を示しており、同図(B)は、予め設定された回数だけ、過去の粒径分布を重ね描き表示する例を示している。これらいずれの場合においても、画面が高速に切り替わることにより一瞬しか表示されない過大粒子の存在を、測定者など観察する者が確実に認識することができる。
【0024】
そして、前記粒径分布を表示画面24aに表示する場合、任意に設定した積算分布値に対する粒径(D80やD90等)を、数値またはグラフで表示するようにしてもよい。
【0025】
また、グラフ表示の場合、粒径分布を棒グラフで表示してもよく、さらに、図5に示すように、横軸に時間をとり横軸を図中の矢印で示すようにスイープさせて粒径の変化を絶えず確認できるようにしてもよい。
【0026】
なお、連続してフローセル10を通過する粒子群の散乱光情報は連続した信号情報から得られるが、僅かに含まれる過大粒子の情報は、粒子数が少ないため、散乱光強度信号はパルスで測定され、パルスの信号頻度が過大粒子の測定頻度に相当することになる。そこで、1個の粒子のパルス散乱光を複数の検出器で測定して粒径演算が得られるが、このパルスをカウントすることにより過大粒子の含有量を把握することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の粒径分布測定装置によれば、試料中にわずかに含まれる過大粒子の存在を確実に検出し、これを画面上に確実に表示することができる。そして、前記粒径分布測定装置によれば、気泡やごみ等の異物の混入や装置の測定限界を超える大粒子の混入などを検出することができ、無駄な測定を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の粒径分布測定装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【図2】 前記粒径分布測定装置の画面上の表示動作を説明するための図である。
【図3】 前記粒径分布測定装置における散乱光強度信号の処理状態を説明するための図である。
【図4】 前記粒径分布測定装置における粒径分布の表示態様を説明するための図である。
【図5】 前記粒径分布測定装置における粒径分布の表示態様を説明するための図である。
【図6】 従来技術の欠点を説明するための図である。
【符号の説明】
17…検出器、18…信号処理部、19…プリアンプ、20…信号切換器、21…AD変換器、22…コンピュータ、24a…表示画面、27a〜27e…粒径分布、P…試料粒子、L…光。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a particle size distribution measuring apparatus, and in particular, includes a plurality of detectors that detect the light intensity of diffracted light and / or scattered light generated by irradiating dispersed sample particles with light. The present invention relates to a particle size distribution measuring apparatus configured to process each output light intensity signal in a signal processing unit and display the processing result on a display screen.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP, 10-197435, A The above-mentioned particle size distribution measuring device disperses particles as a sample in an appropriate liquid (dispersion medium) in a dispersion bath to make a sample solution, and this sample solution is connected to the dispersion bath by a circulation path. In this state, the sample cell is irradiated with, for example, laser light.
[0003]
When the sample liquid contains a large amount of particles, the particles are constantly present in the portion of the sample cell that is irradiated with the laser beam, and the scattered light is irradiated by irradiating the particle with the laser beam. Is stably generated, and this scattered light is incident on a detector provided in front, side or rear of the sample cell.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when there are few particles contained in the sample liquid and the particles occasionally pass through the laser irradiation part, scattered light is generated only for a moment. Usually, in this type of particle size distribution measuring apparatus, the scattered light intensity signal is repeatedly taken and integrated to increase the reproducibility of the measurement. However, in general, an excessively large particle (several hundred μm to several mm) is used. ) In many cases, the ratio in the total amount of particles is often small. Therefore, even after integration, the scattered light intensity signal from the excessive particles becomes very small in the total scattered light intensity signal, and is indistinguishable from noise. It is difficult to detect as a particle size distribution.
[0005]
On the other hand, without integrating the scattered light based on each particle, the particle size distribution calculation is performed every time one time (one round) of the scattered light intensity signals output from the plurality of detectors is taken in the signal processing unit. Although a method of displaying the diameter distribution on the display screen is conceivable, in this case, unless the signal is taken in at high speed, there is a possibility that the scattered light signal from the excessive particles is missed. That is, as shown in FIG. 6A, if the signal capture interval is long, the scattered light intensity signal from the excessive particles is not captured.
[0006]
Furthermore, when the time constant of the signal processing unit is as large as 1 second, the scattered light intensity signal based on the excessively generated particles is attenuated as shown in FIGS. 6 (B) and (C), This cannot be detected.
[0007]
The inconvenience as described above is not only a so-called wet particle size distribution measuring device for measuring particles dispersed in a sample solution, but also a so-called dry particle size distribution for measuring particles dispersed in air such as air. This is also occurring in the measurement apparatus.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and the purpose thereof is a particle size distribution capable of reliably detecting the presence of excessive particles slightly contained in a sample and displaying them on a screen. It is to provide a measuring device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of detectors for detecting the light intensity of diffracted light and / or scattered light generated by irradiating light to dispersed sample particles, and outputs from each of these detectors. In a particle size distribution measuring apparatus configured to process a light intensity signal to be processed in a signal processing unit and display the processing result on a display screen, the signal processing unit is used as a member constituting the signal processing unit. The time constant is less than the time required for one sample particle to pass through the sample cell, and the particle size distribution every time light intensity signals from the plurality of detectors are input in this signal processing unit. when performing operations, light intensity signal of excessive particle contained in the sample particles is measured by a pulse, to grasp the content of the excess particles by counting the pulses, and oversize By using the light intensity signal which is continuous in the operation of the sample particles other than by performing a particle size distribution calculation determined the particle size distribution of the sample particles were attached to the particle size distribution determined in the signal processing unit The display operation unit is configured to display on the display screen of the display unit.
[0010]
In the above particle size distribution measuring apparatus, as a component of the signal processing unit, a member having a high-speed response whose time constant is shorter than the time required for one sample particle to pass through the sample cell is used. It becomes possible to follow the change, and capture of the scattered light intensity signal and calculation of the particle size distribution can be performed at high speed. That is, for example, since the scattered light intensity signal can be captured at a high speed, for example, 1 millisecond per scan, it is possible to reliably capture scattered light from a small number of excessive particles that instantaneously pass through the laser light path. By displaying the particle size distribution obtained by performing particle size distribution calculation on the display screen, it is possible to reliably display the particle size distribution from small particles to oversized particles and reliably detect the presence of oversized particles. .
[0011]
And in the particle size distribution measuring apparatus of this invention, when displaying the said particle size distribution calculated | required in the said signal processing part on the said display screen as described in
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show an embodiment of the present invention. First, FIG. 1 schematically shows an example of a particle size distribution measuring apparatus according to the present invention. In this figure, 1 is a dispersion bath, inside which a stirring
[0013]
In FIG. 1,
[0014]
[0015]
In FIG. 1, reference numeral 23 denotes a display operation unit attached to the
[0016]
In the particle size distribution measuring apparatus, the time constant of the
[0017]
In order to perform the particle size distribution measurement using the particle size distribution measuring apparatus having the above-described configuration, the sample liquid 9 in a uniform steady state without segregation is circulated through the
[0018]
By the way, as already explained, in the particle size distribution measuring apparatus in this embodiment, the time constant of the
[0019]
In the particle size distribution measuring apparatus, even in the sample particles P containing a small amount of excessive particles, scattered light from particles other than the excessive particles is stably detected. Scattered light in which scattered light from excessive particles is superimposed only at the moment of passing. In the particle size distribution measuring apparatus, since the time constant of the
[0020]
As described above, in the particle size distribution measuring apparatus according to this embodiment, the constituent members 19 to 22 of the
[0021]
FIGS. 2 and 3 are diagrams for schematically explaining this. The scattered light intensity signal from the detector 17 is processed by the
[0022]
As described above, the particle size distribution measuring apparatus according to the present invention can follow an instantaneous change by using a component having high-speed response as the constituent members 19 to 22 of the
[0023]
FIG. 4 schematically shows an example of the residual display method of the particle size distribution. FIG. 4A shows the maximum value of the frequency distribution of each particle on the
[0024]
And when displaying the said particle size distribution on the
[0025]
In the case of a graph display, the particle size distribution may be displayed as a bar graph. Further, as shown in FIG. 5, the time is taken on the horizontal axis and the horizontal axis is swept as shown by the arrow in the figure to show the particle size. It may be possible to constantly check the change of.
[0026]
Note that the scattered light information of the particles passing through the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the particle size distribution measuring apparatus of the present invention, it is possible to reliably detect the presence of excessive particles slightly contained in the sample, and to reliably display this on the screen. According to the particle size distribution measuring device, it is possible to detect contamination of foreign matters such as bubbles and dust, contamination of large particles exceeding the measurement limit of the device, and the like, and wasteful measurement can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a particle size distribution measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a display operation on a screen of the particle size distribution measuring apparatus.
FIG. 3 is a diagram for explaining a processing state of a scattered light intensity signal in the particle size distribution measuring apparatus.
FIG. 4 is a view for explaining a display mode of a particle size distribution in the particle size distribution measuring apparatus.
FIG. 5 is a view for explaining a display mode of a particle size distribution in the particle size distribution measuring apparatus.
FIG. 6 is a diagram for explaining a drawback of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Detector, 18 ... Signal processing part, 19 ... Preamplifier, 20 ... Signal switching device, 21 ... AD converter, 22 ... Computer, 24a ... Display screen, 27a-27e ... Particle size distribution, P ... Sample particle, L …light.
Claims (3)
前記信号処理部を構成する部材として、該信号処理部の時定数が一つの試料粒子が試料セル内を通過するに要する時間よりも短いものを用いるとともに、この信号処理部において前記複数の検出器からの光強度信号が入力されるごとに粒径分布演算を行うとき、試料粒子に含まれる過大粒子の光強度信号はパルスで測定され、そのパルスをカウントすることにより過大粒子の含有量を把握し、かつ、過大粒子以外の試料粒子の演算には連続した光強度信号を用いることにより、粒径分布演算を行って前記試料粒子の粒径分布を求め、その求めた粒径分布を前記信号処理部に付設された表示操作部の表示部の表示画面上に表示するように構成していることを特徴とする粒径分布測定装置。Provided with a plurality of detectors that detect the light intensity of diffracted light and / or scattered light generated by irradiating dispersed sample particles with light, and processing the light intensity signals respectively output from these detectors in the signal processing unit In the particle size distribution measuring apparatus configured to display the processing result on the display screen,
As the member constituting the signal processing unit, a member whose time constant of the signal processing unit is shorter than the time required for one sample particle to pass through the sample cell is used, and in the signal processing unit, the plurality of detectors When the particle size distribution calculation is performed each time the light intensity signal from is input, the light intensity signal of the excessive particles contained in the sample particles is measured in pulses, and the content of the excessive particles is grasped by counting the pulses. In addition, by using a continuous light intensity signal for calculation of sample particles other than oversized particles, particle size distribution calculation is performed to obtain the particle size distribution of the sample particles, and the obtained particle size distribution is the signal. A particle size distribution measuring apparatus configured to display on a display screen of a display unit of a display operation unit attached to a processing unit.
Priority Applications (1)
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