JP5093139B2 - レーザ回折式粒度分布測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ回折式の粒度分布測定装置に関し、特に紫外線領域およびその近傍の波長の半導体レーザを光源として用いているレーザ回折式粒度分布測定装置に関する。
従来、微粒子の粒度分布を測定する装置として、分散状態の微粒子にレーザ光を照射し、レーザ光の回折光または散乱光の強度分布を測定し、その測定結果からミーの散乱理論ないしはフラウンホーファ回折理論に基づく演算処理を行うことによって被測定粒子群の粒度分布度を求めるレーザ回折式粒度分布測定装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
上記レーザ回折式粒度分布測定装置においては、比較的粒子径が大きい場合に適した近赤外領域から比較的粒子が小さい場合に適した紫外領域でのレーザ光を発生する半導体レーザが使用されているが、紫外線およびその近傍の波長を持つ半導体レーザでは、近赤外領域波長のレーザに比べ、メインの波長のレーザビーム以外の波長成分を持った光が出ている。そのためコリメートしたレーザ光にメイン波長以外の波長成分を持った光が存在し、回折・散乱光を測定した場合にバックグラウンドレベルが高くなり測定精度を低下させるという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、メイン波長以外の波長成分（迷光成分）をカットしてバックグランドレベルを低くすることにより、測定精度を向上させたレーザ回折式粒度分布測定装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、メイン波長以外の波長成分（迷光成分）をカットしてバックグランドレベルを低くすることにより、測定精度を向上させたレーザ回折式粒度分布測定装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本発明のレーザ回折式粒度分布測定装置は、分散状態の被測定粒子群に平行レーザ光を照射する照射光学系と、そのレーザ光の照射により生じる回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系と、その回折・散乱光の空間強度分布を用いて被測定粒子群の粒度分布を算出する演算手段を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置において、前記照射光学系が紫外線の波長をメイン波長とするレーザ光を発生する光源と、レーザ光のメイン波長より長い波長で迷光となる波長成分に対してメイン波長成分に対するより低い透過率を有するフィルタと、このフィルタからの透過光を平行光線にするコリメートレンズからなる。
上記構成のレーザ回折式粒度分布測定装置において、レーザ光を前記フィルタに通すことにより、紫外線の波長をメイン波長とするレーザ光中に含まれる波長のうちメイン波長より長い波長であって迷光となる波長成分はメイン波長成分に比し高い減衰率で減衰させられ、バックグラウンドレベルが低くなる。
本発明のレーザ回折式粒度分布測定装置は、上記のように構成されており粒度分布の測定のバックグラウンドレベルを低くすることができる。
本発明のレーザ回折式粒度分布測定装置は、レーザダイオードとコリメータレンズ間にレーザダイオードから出る迷光成分を吸収除去する透過特性を有するフィルタを配設することにより迷光成分が除去でき、これにより検出される回折・散乱光のバックグランドレベルが低くなり、粒度分布の測定精度が向上する。
本発明の最良の形態は、紫外線またはその近傍の波長をメイン波長とするレーザ光源と、このレーザ光源から発せられるメイン波長以外の波長領域の光透過率が低いフィルタと、このフィルタを透過したレーザ光を平行レーザ光にするコリメートレンズを備えた照射光学系と、そのレーザ光の被測定粒子群への照射により生じる回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系と、その回折・散乱光の空間強度分布を用いて被測定粒子群の粒度分布を算出する演算手段を備えるものである。
本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のレーザ回折式粒度分布測定装置の概略構成図、図２は実施例に係わる光源部の拡大図である。本レーザ回折式粒度分布測定装置は、図１に示すレーザ光１ａを出射する光源部１と、このレーザ光１ａを照射する測定粒子群Ｐを媒液中に分散して収容した測定セル２と、この測定セル２から出射した回折・散乱光を集光するための集光レンズ３と、この集光された回折・散乱光の分散角度とその光強度を検出する光検出器４と、これらの構成要素を所定位置に配設するための筐体５と、前記分散角度に対応した光強度をディジタル化するＡ／Ｄ変換器６と、このディジタル値から粒子の粒度分布を算出するマイクロコンピュータ７から構成されている。
前記光源部１は図２に示すように紫外線またはその近傍の波長領域のレーザ光を発射するレーザダイオード１１と、このレーザ光に含まれるメイン波長と異なる波長の光、すなわち迷光となる波長の光を除去する紫外線透過・可視光線吸収型のフィルタ１２と、このフィルタ１２を透過したレーザ光１ａの光束を中心軸１ｂと平行でその光束断面が図に示すような円形状にするためのコリメートレンズ１３から構成されている。
前記レーザダイオード１１には微小サイズの粒子の光強度分布の測定に適した中心波長（メイン波長）が３７５ｎｍである紫外線を発光するレーザダイオードが用いられる。この中心波長が３７５ｎｍであるレーザダイオード１１からは、図３に示すような中心波長が３９５ｎｍである光や４００ｎｍ以上の波長の光、すなわち迷光が出ている。この３９５ｎｍなどの迷光が測定粒子群Ｐに照射されて発生する回折・散乱光の方向と強度は、メイン波長による回折・散乱光の方向と強度とは異なり測定精度のバックグラウンドとして影響を与える。これらの迷光の光強度はメインビームの光強度に比し小さく、また駆動電流を増加させた場合、メイン波長の光強度は比例的に増加するのに比し、迷光の光強度の増加率は小さい。図３にはレーザダイオード１１の駆動電流が１０ｍＡ、２０ｍＡ、３０ｍＡの場合の光強度のグラフが記載されている。また前記フィルタ１２は、迷光を除去するために用いられ、図４に示すような透過率特性、すなわち３７５ｎｍ波長近傍で約６０％、３９５ｎｍ波長近傍で約１０％の透過率を有している。
上記のような特性を有するレーザダイオード１１とフィルタ１２を組み合わせることにより、迷光となる波長成分がフィルタ１２によりカットされる。この場合、メイン波長についてもＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）効果によりその出力も同時に低下するが、レーザダイオードの駆動電流を増加させて使用することにより、必要なメイン波長の出力を得ることが可能である。これにより、３９５ｎｍ近傍の波長成分の光を９０％、４００ｎｍ以上の波長成分の光を１００％カットすることができ、検出される光強度のバックグラウンドレベルを大幅に低下させることができる。
上記構成のレーザ回折式粒度分布測定装置において、前記レーザダイオード１１からの駆動電流を調整することにより、フィルタ１２を透過したレーザ光はほぼ中心波長３９５ｎｍの迷光が９０％、４００ｎｍ波長以上の迷光が１００％吸収除去され、次いでコリメートレンズ１３により中心軸１ｂに平行な平行光線にして測定セル２に入射する。この入射光は測定セル２内の測定粒子群Ｐに照射され、その回折・散乱光は同心の扇形に配置した個々のフォトダイオードまたはフォトトランジスタ等の光センサからなる光検出器４によってその散乱角度とその光強度が検出される。
前記光検出器４を構成する個々の光センサの検出信号はスキャンニングされてＡ／Ｄ変換器６に入力され順次ディジタル化された後、マイクロコンピュータ７に取り込まれ、公知のミーの散乱理論及びフラウンホーファ回折理論に基づく回折・散乱光強度分布演算処理プログラムにしたがって回折・散乱光強度分布データから測定粒子群Ｐの粒度分布が算出表示される。
本発明のレーザ回折式粒度分布測定装置は、気体もしくは液体中に分散させた微粒子の大きさ別の分布度を測定することができる。
１ 光源部
１ａ レーザ光
１ｂ 中心軸
２ 測定セル
３ 集光レンズ
４ 光検出器
５ 筐体
６ Ａ／Ｄ変換器
７ マイクロコンピュータ
１１ レーザダイオード
１２ フィルタ
１３ コリメートレンズ
１ａ レーザ光
１ｂ 中心軸
２ 測定セル
３ 集光レンズ
４ 光検出器
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６ Ａ／Ｄ変換器
７ マイクロコンピュータ
１１ レーザダイオード
１２ フィルタ
１３ コリメートレンズ
Claims (1)
- 分散状態の被測定粒子群に平行レーザ光を照射する照射光学系と、そのレーザ光の照射により生じる回折・散乱光の空間強度分布を測定する測定光学系と、その回折・散乱光の空間強度分布を用いて被測定粒子群の粒度分布を算出する演算手段を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置において、前記照射光学系が紫外線の波長をメイン波長とするレーザ光を発生する光源と、レーザ光のメイン波長より長い波長で迷光となる波長成分に対してメイン波長成分に対するより低い透過率を有するフィルタと、このフィルタからの透過光を平行光線にするコリメートレンズからなることを特徴とするレーザ回折式粒度分布測定装置。
Priority Applications (1)
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| JP2009024365A JP5093139B2 (ja) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | レーザ回折式粒度分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009024365A JP5093139B2 (ja) | 2009-02-05 | 2009-02-05 | レーザ回折式粒度分布測定装置 |
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Publications (2)
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2009
- 2009-02-05 JP JP2009024365A patent/JP5093139B2/ja active Active
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