JP4835389B2 - 回折・散乱光の光強度分布データの比較方法、および粒度分布測定装置 - Google Patents
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Description
すなわち、2つの光強度分布データのグラフパターン(分布パターン)どうしの差を、ベクトルのなす交角として捉えることにより、グラフパターンが一致(光強度分布データが一致)する場合は、ベクトルの交角は0度(余弦値は1)、グラフパターンが全く一致しなければ90度(余弦値は0)として定量的に表現できるようにした。
しかし、見た目に大きい差の無いものどうし(特許文献2の図3参照)の光強度分布の比較にこの手法を適用したときには、分布データ同士の差を表す指標となる数値は大きい差が得られないことから、比較が容易でないことも生じた。
なお、図2に示されるような、見た目には僅かな差しか無い複数の光強度分布データは、実際に異なるサンプルどうしの比較を行う場合でも発生するが、後述する粒度分布測定装置の屈折率選択に利用するアルゴリズム中での光強度分布データの比較の場合において発生する。
1:光強度分布データの組み合わせ:1,1,cosθ:1
2:光強度分布データの組み合わせ:1,2,cosθ:0.997727
3:光強度分布データの組み合わせ:1,3,cosθ:0.993703
4:光強度分布データの組み合わせ:1,4,cosθ:0.990132
<重みマトリックスを乗じた場合>
1:光強度分布データの組み合わせ:1,1,cosθ:1
2:光強度分布データの組み合わせ:1,2,cosθ:0.997631
3:光強度分布データの組み合わせ:1,3,cosθ:0.993165
4:光強度分布データの組み合わせ:1,4,cosθ:0.988670
当然のことながら、比較する2つの光強度分布の差が小さければ交角の余弦の差も小さくなる。そこで、重みマトリックスを乗じた上で算出すれば、より接近した2つの光強度分布から算出された交角の余弦の数値の差は、より大きくなる。
図1に示すように、分散粒子群2にレーザ光を照射すると、空間的に回折・散乱光の光強度分布パターンが生ずる。この光強度分布パターンは、粒子の大きさによって変化する。実際の試料では大きさの異なる粒子が混在しているので、光強度分布パターンはそれぞれの粒子からの回折・散乱光の重ね合わせとなる結果、光強度分布データ(ベクトル)sは、m個の光検出素子の検出光量データに(入射光量)をベクトル成分(要素)si (i=1,2,・・・,m)とする下記の(2)式で示すs(ベクトル)としてあらわせる。
続いて、二つの光強度分布データ(ベクトル)の交角指標の算出過程について説明する。この実施例では、交角指標は重みマトリックスを乗じた後の交角の余弦である。
ここでは測定対象として、例えば粒子径1μm程度のポリスチレンラテックス粒子群を試料として用いるとともに、媒液として水を用いた。このときの光強度分布データを図5に示す。
設定1 1.40-0.00i 0.995745 0.991471
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設定8 1.80-0.00i 0.992230 0.984441
次に、この発明の別実施例について説明する。上述した実施例では、二つ光強度分布データの交角指標を使って両データの差異の程度を判定するという手法を、逆換算で求められた光強度分布データに対応した複数の係数行列(つまり、複数の屈折率)の中から、最適な係数行列(つまり、最適な屈折率)を選択するという過程に適用した。しかし、この発明に係る回折・散乱光の光強度分布データの比較方法は、例えばサンプル粒子群の粒度分布をはじめ、粒子の表面状態や粒子の形状などの総合的な物性の良否を判定する場合にも適用することができる。上述したように回折・散乱光の光強度分布データは、それ自身に粒度分布の情報以外に、測定対象であるサンプル粒子群の表面状態や粒子形状などの物性面の総合的な情報を含んでいるので、そのサンプル粒子群の光強度分布データを、予め得られている良品の粒子群の光強度分布データと比較して両者の差異の程度を知ることにより、サンプル粒子群の良否を判定することができる。
(1)この発明に係る回折・散乱光の光強度分布データの比較方法は、粒度分布測定や粒子群の良品の判定以外に、例えばサンプル粒子群のランク分けなど、種々の用途に適用することができる。
4 …レーザ光源
5a〜5c…光センサ
13 …光強度分布メモリ
14 …CPU
15 …係数保持部
17 …基準光強度分布メモリ
Claims (2)
- 分散粒子群にレーザ光を照射する過程と、前記分散粒子群からの回折・散乱光を複数の光検出素子で検出して各検出光量データを成分とする光強度分布データを得る過程と、異なる二つの分散粒子群について各々得られた光強度分布データを比較する過程とを含む方法において、前記比較過程は、前記各光強度分布データを、各々の検出光量データを成分とするベクトルとして扱い、これら二つの光強度分布データの差異を強調するための重みマトリックスとして以下に示す重みマトリックスを当該二つの各光強度分布データにそれぞれ作用させた上で、当該各光強度分布データのなす交角に関連した交角指標を算出する過程と、前記算出過程で求めた交角指標に基づいて前記二つの光強度分布データの差異の程度を判定する過程とを含むことを特徴とする回折・散乱光の光強度分布データの比較方法。
ここで、重みマトリックスは、次式(1a)〜(1c)のいずれかの関数形が対角成分であり、対角成分以外が0である。
- 分散粒子群にレーザ光を照射する光照射手段と、前記分散粒子群からの回折・散乱光を複数の光検出素子で検出して各検出光量データを成分とする光強度分布データを得る光検出手段と、前記実測された光強度分布データを、前記分散粒子群を構成する粒子の屈折率に関係した複数種類の係数行列を使った演算アルゴリズムにより、前記各係数行列に対応した粒度分布データに換算する粒度分布求出手段と、前記各係数行列ごとの粒度分布データを前記係数行列を使った逆演算アルゴリズムにより、各係数行列に対応した光強度分布データに逆換算する光強度分布逆求出手段と、前記実測された光強度分布データと前記逆換算された各係数行列ごとの光強度分布データとを各々比較して、前記逆換算された複数の光強度分布データの中から、前記実測された光強度分布データに対して一致度の高い前記逆換算の光強度分布データを捜し出し、その逆換算の光強度分布データに対応した係数行列を最適な演算条件として選択する光強度分布比較手段と、前記選択された係数行列を使って求められた粒度分布データを前記分散粒子群の妥当な粒度分布として確定する粒度分布確定手段とを備えた粒度分布測定装置において、
前記光強度分布比較手段は、前記実測された光強度分布データおよび前記逆換算された各係数行列ごとの光強度分布データを、各々の検出光量データを成分とするベクトルとして扱い、前記実測された光強度分布データと前記逆換算された各係数行列ごとの光強度分布データの差異を強調するための重みマトリックスとして以下に示す重みマトリックスを各光強度分布データにそれぞれ作用させた上で、当該実測された光強度分布データと逆換算された各係数行列ごとの光強度分布データのなす交角に関連した交角指標を算出する強調交角指標算出手段と、前記算出された各係数行列に対応した交角指標を比較することにより、前記実測された光強度分布データに対して一致度の高い前記逆換算の光強度分布データを捜し出し、その逆換算の光強度分布データに対応した係数行列を最適な演算条件として選択する選択手段を備えたことを特徴とする粒度分布測定装置。
ここで、重みマトリックスは、次式(1a)〜(1c)のいずれかの関数形が対角成分であり、対角成分以外が0である。
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