JPH02193041A - 粒度分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は粒子による光散乱現象を利用した粒度分布測定
装置に関する。

〈従来の技術〉 分散飛翔状態の粒子に光を照射し、粒子によって散乱さ
れた光の強度分布（散乱角と光強度の関係）を測定する
ことにより、その粒子の粒度分布を求める装置には、従
来、大別して次の二つの方式がある。

一つは、第４図に示すように、媒体中に粒子が分散して
いる系Ｓ（以下、粒子分散系Ｓと称する）に平行光束り
を照射し、粒子分散系Ｓによる前方（光束りの進行方向
）への散乱光のみを、集光レンズＦを用いてホトダイオ
ードアレイ等のデテクタＤ上に各角度成分ごとに集光す
る方式である。

他の一つは、第５図に示すように、粒子分散系Ｓにスリ
ットｓ、ｓを介した光りを照射し、得られた散乱光を全
方向で各角度成分ごとに再びスリットｓ・・・Ｓを介し
てデテクタＤ・・・Ｄに導く方式である。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、散乱現象を利用した粒度分布の測定に際して
は、微粒子、特にサブミクロン領域を測定する場合、そ
の原理上、散乱光は大きな角度まで測定する方が精度が
向上する。この点からは上述の二つの方式のうち、第５
図に示す方式が有利である。

しかし、第５図の方式では、極めて微小な領域からの散
乱光、換言すれば極めて微弱な光を測定することになる
ため、デテクタとしてはホトマルチプライヤ等の高感度
のものが必要となり、良好な精度のもとに各角度成分に
ついての測光を行うことは困難である。

一方、第４図に示す方式においては、粒子分散系Ｓ中で
平行光束りが照射されている領域Ｑ内にある全ての粒子
からの散乱光が、各散乱角θ１．θ２・・・ごとにそれ
ぞれデテクタＤ上の特定の位置に集光されることになり
、光量が大となってその測定は容易となるが、前方散乱
光のみ、実際には４５″程度までの散乱光しか測定でき
ず、粒度の分解能に限界がある。

本発明の目的は、大角度の散乱光まで容易に精度良く測
定することができ、高感度のデテクタを用いることなく
微粒子の測定が可能な粒度分布測定装置を提供すること
にある。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明では、実施例に対応
する第１図に示すように、粒子分散系Ｓを挟んで平行光
束りの光源１と反対側に、第１の集光レンズ４１とその
焦点位置に置かれた第１のデテクタ４２からなる前方散
乱光強度分布測定系４を設けるとともに、粒子分散系Ｓ
と光源１の間に、第２の集光レンズ５１とその焦点位置
に置かれた第２のデテクタ５２からなる後方散乱光強度
分布測定系５を設け、その双方の測定系４．５による測
定結果を粒度分布の算出に供するよう構成している。

〈作用〉 前方散乱光は従来の第４図に示した方式と全く同様に測
定される。また、光源１側への大角度の散乱光、つまり
後方散乱光についても、同様にして平行光束りの照射領
域Ｑ内の全粒子による散乱光が、第２の集光レンズ５１
で各角度成分ごとに第２のデテクタ５２上の各対応位置
に集光され、比較的大光量で測定可能となる。

〈実施例〉 第１図は本発明実施例の測定光学系の構成図である。

レーザ光源１から放射されたレーザ光は、ビームエキス
パンダ２によって所定のビーム径ヲ持つ平行光束りとさ
れてセル３に照射される。

セル３内には粒子分散系Ｓ、すなわち被測定粒子を所定
の媒液中に分散させてなる懸濁液が流される。

セル３の前方、すなわちレーザ光源１と反対側には、平
行光束りの光軸を中心として第１の集光レンズ４１が配
設され、更にその前方にはこのレンズ４１の焦点位置に
第１のデテクタ４２が配設されており、これらで前方散
乱光強度分布測定系４を構成している。

セル３とビームエキスパンダ２の間には、平行光束りを
貫通させるための孔５１ａが中心に穿たれた第２の集光
レンズ５１と、そのレンズ５１の後側の焦点位置に第２
のデテクタ５２が配設されており、これらで後方散乱光
強度分布測定系５を構成している。

第１および第２のデテクタ４２および５２は、それぞれ
複数のホトダイオードを一次元状に並列したアレイであ
って、粒子分散系Ｓ内で平行光束りが照射されている領
域Ｑ内の全粒子による散乱光が、その各散乱角ごとに第
１もしくは第２の集光レンズ４１もしくは５１により第
１もしくは第２のデテクタ４２もしくは５２の固有のホ
トダイオードの受光面上に集光される。

そして、第１および第２のデテクタ４２および５２の各
ホトダイオードの出力、つまり各散乱角での散乱光強度
測定信号は、それぞれ増幅器、Ａ−り変換器等を介して
コンピュータに採り込まれ、公知の算法によって粒度分
布に変換される。

以上の構成において、前方散乱光強度分布測定系４によ
り、第４図に示した従来の方式と同様に、Ｏ″〜４５″
〜４５″程度乱光を測定することができ、また、後方散
乱光強度分布測定系５により、１３５６近傍の角度の散
乱光を測定することができる。

第２図は、照射する平行光束りの波長λを７８０ｎｍと
した場合に、粒子径ｄが０．１．０．２．０．３゜０．
５．　１および５μｍの粒子について、散乱角（α）と
光強度（１）の関係を示したグラフである。

前方散乱光強度分布測定系４のみを設けた場合、これは
第４図の従来方式と等価となるが、０″〜４５°までの
散乱光しか測定できない。第２図においてＯ″〜４５＠
の範囲を着目したとき、５〜０．３μｍの範囲では散乱
光強度パターンが粒径によって相互に異なるものの、０
．２μｍと０．１μｍは極めて似ており、これを識別す
ることは困難である。つまり、この場合には０．２μｍ
以下の分解能はない。

後方散乱光強度分布測定系５を追加して、１３５゜近傍
の散乱光をも測定すると、第２図から明らかなように、
この１３５＠近傍においては０．１μｍと０．２μｍで
は明瞭な差異があり、従って、充分に０．１μｍ程度の
分解能が得られることになる。しかも、この後方散乱光
についても、前方散乱光と同様に集光レンズでデテクタ
上に集光して測定するから、デテクタの受光面には充分
な光量が入射する。

なお、第１図の実施例では、ビームエキスパンダ２で作
られた平行光束りを通過させるべく、後方散乱光集光用
の第２の集光レンズ５１の中央に７Ｌ５１ａを穿ったが
、本発明はこのような構成のほか、例えば第３図にその
要部構成図を示すように、ビームエキスパンダ２′の一
方（前方）のレンズと後方散乱光集光用の第２の集光レ
ンズ５１′とを兼用させる構成をも採用することができ
る。

また、平行光束りはレーザ光である必要はなく、任意の
単色光を使用することができ、更に、第１゜第２のデテ
クタとしては、それぞれ、共通のウェハ上の一点を中心
に互いに半径の異なる同心円状の複数の受光面を形成し
た、いわゆるリングデテクタを使用できることは勿論で
ある。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、前方散乱光に加
えて、後方散乱光をも集光レンズでデテクタ上に集光し
て測定するよう構成したから、特に高感度のデテクタを
使用することなく、広角度範囲の散乱光を容易に高精度
のもとに測定することが可能となり、微粒子の測定精度
（分解能）が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の測定光学系の構成図、第２図は
各粒子径における散乱角と光強度の関係を示すグラフ、 第３図は本発明の他の実施例の要部構成図、第４図およ
び第５図はそれぞれ光散乱現象を利用した粒度分布測定
装置の従来の測定方式の説明図である。 ４２　・ ５　・ ５１　・ ５２　・ Ｌ　・ Ｓ　・ 第１のデテクタ 後方散乱光強度分布測定系 第２の集光レンズ 第２のデテクタ 平行光束 粒子分散系 ・レーザ光源 ・ビームエキスパンダ ・　セル ・前方散乱光強度分布測定系 ・第１の集光レンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定粒子が媒体中に分散してなる粒子分散系に平行光
   束を照射して得られる散乱光の強度分布を測定し、その
   測定結果から被測定粒子の粒度分布を算出する装置にお
   いて、粒子分散系を挟んで上記平行光束の光源の反対側
   に、第１の集光レンズとその焦点位置に置かれた第１の
   デテクタからなる前方散乱光強度分布測定系を設けると
   ともに、粒子分散系と上記光源との間に、第２の集光レ
   ンズとその焦点位置に置かれた第２のデテクタからなる
   後方散乱光強度分布測定系を設け、その双方の測定系に
   よる測定結果を粒度分布の算出に供するよう構成したこ
   とを特徴とする粒度分布測定装置。