JPH0296636A - 粒径測定装置 - 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〉 この発明は粒径測定装置に関し、さらに詳細にいえば、
測定対象物に対してレーザ光を照射し、測定対象物から
の散乱光に基づいた光子パルスを受光し、受光信号から
時系列データを生成し、生成された時系列データに基づ
いて測定対象物中の粒子の粒径分布を測定する、いわゆ
る動的光散乱法に基づく粒径測定装置に関する。

〈従来の技術〉 粒子は、液体または気体中でブラウン運動をしており、
その粒子にレーザ光を照射するとレーリー散乱を起こす
ことが知られれている。所定の散乱角において、ホモダ
イン法により、この散乱光に基づいた光子パルスを時系
列データの形で受光し、受光した時系列データの自己相
関関数（指数関数形となる）を求めると、粒子の拡散定
数が分かり、この拡散定数から粒径が求められることが
知られている。もっとも、各粒子は必ずしも同一の粒径
を有しているとは限らないので、相関関数は多くの指数
関数を合成したような関数形となるが、一定の近似法に
より、実験的に求めた相関関数形から、粒子の粒径分布
を求めることが可能である。

ところで、受光した時系列データから相関関数を求める
方法として、従来から、シフトレジスタを使用して光子
相関演算を行うハードウェア法、およびコンピュータを
使用して光子相関演算を行うソフトウェア法が知られて
いる。

上記ソフトウェア法は、ソフトウェアに対応して光子相
関演算の精度等をかなり自由に設定することができるの
で、広く使用されつつある。

このソフトウェア法について詳細に説明すると、測定対
象物に対してレーザ光を照射することにより発生する散
乱光を受光して時系列データを生成し、いったん記憶装
置に記憶し、記憶された時系列データに基づいて必要な
演算処理を行うことにより測定対象物中の粒子の粒径分
布を算出するものである。そして、この時系列データに
基づいて、コンピュータにより所定の相関演算を行い、
測定対象物に含まれる粒子の粒径を算出するものである
。

すなわち、粒径を算出する前提として、光子パルスの時
間的な密度のゆらぎを表わす、光子パルスの時系列デー
タを生成することが必要であり、一般的には、時系列デ
ータの生成にあたって、タイムドメイン法、およびタイ
ムインターバル法が採用されている。

タイムドメイン法は、第５図（Ａ）に示すように、基準
クロックパルスの１インターバル当りの光子パルス数を
カウンタにより測定し、各インターバルにおけるカウン
トデータを一連の時系列データとし、そして、この時系
列データに基づいて、所定の相関演算を行い、測定対象
物に含まれる粒子の粒径分布を算出するものである。

したがって、光子パルス数が比較的多い場合に有効な方
法である。光子パルス数が比較的多いという条件は、粒
径が比較的大きく、散乱光強度がかなり強い場合に実現
するのであるから、タイムドメイン法は、粒径が比較的
大きく、散乱光強度がかなり強い場合における粒径測定
を高精度に行うことができる方法であるといえる。。

一方、タイムインターバル法は、第５図（Ｂ）に示すよ
うに、光子パルス列の１時間間隔に入る基準クロックパ
ルス数を計数し、この計数データを一連の時系列データ
とするものである。したがって、クロックレートを適当
にとることにより、光子パルス数が比較的少ない場合に
も有効となる方法である。つまり、粒径が比較的小さく
、散乱光強度が著しく弱い場合における粒径測定を高精
度に行うことができる。

一般に、粒径測定装置においては上記何れかの方法が採
用される。さらに、各方法ごとに最適の粒径測定範囲が
定まるのであるから、両方の方法を組み合わせ、広範囲
にわたって正確な粒径の１ｌｌｌ定を行うことができる
ようにした粒径ハ１定装置も考えられている（本件出願
人による特願昭８２−１００３４２．８２−１００３４
３号明細書参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記タイムドメイン法、タイムインターバル
法、あるいは両方法を組み合わせた方法を採用した粒径
測定装置において、演算処理を行うに当たって、次のよ
うな問題がある。

すなわち、タイムドメイン法においては、光子パルスに
基づく相関関数ｇ２（τ）は次のように求められる。τ
を離散的に扱うため、τをクロックパルス間隔Δｔの整
数倍ｉΔｔｃｉ−ｔ、・・・、Ｍ）で表わす。ｉをチャ
ンネルという。

ｇ２（τ）＝ｇ２（ｉΔ１）　− 一・Ｉ Ｎ２；Ｆ＋　（ｎＴＤｊ　　ＴＤｊ＋１　）／ｌ ＣＮ　　　ｉ）（、ｒ、ｎ　　　　）２、、、　　ＴＤ
ｊ ただし、ｎ　　はｊ番目の光子パルス数データ、ＴＤｊ チャンネルｉは１からＭまでの自然数、Ｍは１の最大値
を表わすチャンネル数、Ｎは得られたデータの総数であ
る（前記した特願昭８２−１００３４３号明細書参照）
。

上記式で示される演算を行うには、１を１からＭまでと
り、累積（Σ）を各ｌについて、ｊ−１からｊ−Ｎ−１
までとらなければならない。したがって、計算回数−Ｍ
ＸＮ となる。例えば、光子パルス数データを格納するメモリ
として１８にワードのＲＡＭを想定すると、データ数Ｎ
は１６，３８４となり、チャンネル数を６４とすると、
計算回数は、はぼ１．０４８．５７６回となる。

パーソナルコンピュータを用いた場合１回の演算時間が
５μｓｅｃ程度であれば、５秒の所要時間となる。さら
に、演算の前後にＲＡＭからデータを取り出したり、Ｒ
ＡＭにデータを格納したりする時間を考慮すると、上記
所要時間はさらに延びる。

このことは、アクセス回数が最大３　Ｘ　１０７程度で
あり、１回のアクセスタイムを２００ｎｓｅｃとすると
、約６秒の時間が必要となることから明らかである。

したがって、１回の測定データの処理に相当な時間を見
込む必要がある。そして、通常は１回のみの測定では精
度をとれないので、多数回測定してその積算平均をとる
という作業が行われる。したがって、信頼のおけるデー
タを得るまで、処理時間が１時間に及ぶこともある。

以上のことから、多数回測定して、９１定値の精度を上
げようと思っても、測定時間、処理時間が限られていれ
ばＩｐ１定回数回数くとれず、精度の低いデータしか得
られなくなる。また、測定中に測定対象物の温度等が変
動を受けると（例えば、電界をかけながら測定する場合
、ジュール熱によりｎ１定時間の経過とともにｎ１定対
象物の温度が上昇していく場合がある）　、　１１ＰＩ
定値が時間とともに変動しこれが測定誤差となって現れ
てくる。さらに、測定対象物中の粒子の沈降により、受
光強度が減少していき、ａｌ定が途中で困難になる場合
もある。

また、ａｌ定中に思わぬ外乱要因が入ると、測定データ
の信頼性が低下してしまう。

もちろん、ミニコンピユータ、中型、大型コンピュータ
を用いて演算時間を短縮することも考えられるが、装置
が大型になり、価格が大幅に上昇するという欠点がある
。

タイムインターバル法においても、演算時間の問題が生
じる。タイムインターバル法における演算は、クロック
パルス数データをｎ　　とすると、ｌｊ ヤンネル数Ｍに達するまで、あるいはｐがＮに達するま
で、それぞれ行い、５−Ｌ３．・・・、Ｎのときについ
ても同様の演算を繰り返す。そして、の相関データＴ（
１）とする。そして、規格化することにより、次式に示
すような相関関数ｇ２（τ）を得ることができる。

ｇ２（τ）−ｇ２（ｉΔ１）− 上記の説明から分かるように、相関データＴ（１）を求
めるには、ｓ＝１．２．３．−、　Ｎの各場合について
、ｊａｓからｐまでΣをとる必要がある。もし全てのｊ
についてｎ　、ｓ−１であると仮定するＩＪ と、Σｎ　、が常にＭに達するまでΣをとること、　　
ＴＩＪ になるので、 演算回数：ＭＸＮ となりタイムドメイン法の場合と同じになる。１光子パ
ルス当たりのクロックパルス数は必ずしも１とは限らず
、演算回数は、１光子パルス当たりのクロックパルス数
の増加に反比例して減少していくことが分かっている。

しかし、それでも１光子パルス当たりのクロックパルス
数は数個程度であるから、演算回数は膨大な数となり、
長い計算時間が必要となる。

本発明の目的は、データの演算処理時間を短くすること
により、限られた測定時間内での粒径測定回数を増加さ
せ、測定の精度を向上させることができる粒径測定装置
を提供することにある。

く課題を解決するための手段および作用〉上記の目的を
達成するための本発明の粒径測定装置は、タイムドメイ
ン法に適用される場合、単位時間内における光子パルス
数の時系列データを生成する時系列データ生成手段と、
上記時系列データを蓄積する第１のメモリ、第２のメモ
リと、各メモリから互いに所定時間離れた時系列データ
を逐次読み取る読取回路と、上記読取回路の読み取り動
作と並行して、読み取った各時系列データを互いに乗算
し、乗算結果を累積していく乗算累積演算回路とを有す
る。

したがって、従来最も時間を要していた、各メモリから
互いに所定時間離れた時系列データを逐次読み取る動作
と、読み取った各時系列データを互いに乗算し、乗算結
果を累積していく動作とを並行して行っていけるので、
短い時間のうちに演算を終了することができる。

また、本発明の粒径測定装置は、タイムインターバル法
に適用される場合、光子パルス時間間隔を表わす時系列
データを生成する時系列データ生成手段と、上記時系列
データを蓄積するメモリと、メモリから時系列データを
逐次読み取る読取回路と、上記読取回路の読み取り動作
と並行して、読み取った時系列データを所定範囲にわた
り累積していく累積演算回路と、累積結果を逐次蓄えて
ぃくメモリと、上記累積演算回路の累積動作と並行して
、メモリから随時累積結果を読み取りその値が現れる回
数に基づき相関データを得るカウント手段とを有する。

したがって、従来最も時間を要していた、メモリから時
系列データを逐次読み取る動作と、読み取った時系列デ
ータについて所定範囲にわたって累積していく累積演算
動作と、相関データを得ていく動作とを、同時並行して
行うことができるので、演算時間を短縮することができ
る。

さらに、散乱光強度に基づいて、タイムドメイン法、タ
イムインターバル法の両方に適用可能な粒径測定装置で
あって、タイムドメイン法の時系列データ生成手段、ま
たはタイムインターバル法の時系列データ生成手段を選
択する選択手段を具備する粒径測定装置であってもよい
。

これによれば、散乱光強度に基づいて、タイムドメイン
法、タイムインターバル法のいずれかを選択し、それぞ
れに最適な粒径演算・処理作業を行うことができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第３図は、粒径測定装置の光学測定系等の一例を示す概
略構成図である。レーザ装置（Ｂ１）から出た光は、コ
リメータリンズ（６２）　（８３）を経て、恒温槽（６
４）に配置されたセル（Ｇ５）に導かれる。セル（６５
）には、測定対象溶液が満たされている。測定対象溶液
中の粒子によって所定角で散乱された光は、ピンホール
（６６）を通ってプリズム（６７）により反射される。

プリズム（６７）はゴニオメータ（６９）ｌ：取り付け
られ、ゴニオメータ（６９）はセル（Ｂ５）の中心軸を
中心として回転可能となっている。これにより、任意の
散乱角でのデータをとることができる。プリズム（６７
）により反射された光は、ピンホール（６８）、フィル
タ（７■）を通って、受光器であるフォトマルチプライ
ヤ（７２）に入力される。上記ピンホール（Ｈ）（８８
）はコヒーレンスの条件を満たす位置に配置されている
。なお、光学測定系は、上記のものに限定される訳では
なく、例えば恒温槽（６４）、プリズム（６７）、角度
可変機能、フィルタ（７１）等は、必ずしも必須のもの
ではない。

フォトマルチプライヤ（７２）からの出力信号はデータ
生成部（５０）に入り、所定の処理仮定を経て時系列光
子パルス信号または時系列クロックパルス信号として取
り出される。取り出された時系列パルス信号は、データ
処理部（１）に入り、演算・データ処理が行われる。

第２図はデータ生成部（５０）の一実施例を示すブロッ
ク図であり、一対のクロック発生回路（５１ａ）（５１
ｂ）と、各クロック発生回路＜５１ａ）　（５１ｂ）か
ら出力されるクロックを計数するカウンタ（５２ａ）　
（５２ｂ）と、各カウンタ（５２ａ）　（５２ｂ）から
出力されるカウントデータを格納するメモリ（５３ａ）
　（５３ｂ）と、上記両クロック発生回路（５１ａ）　
（５１ｂ）に対して、光子パルス、基準クロックを、そ
れぞれクロック入力端子、あるいはゲート入力端子に選
択的に供給するスイッチ回路（５４）と、光子パルスを
入力とする周波数カウンタ（５５）と、上記メモリ（５
３ａ）　（５３ｂ）、周波数カウンタ（５５）およびス
イッチ回路（５４）とＣＰＵ（５６）との間に介在させ
られたＩ１０インターフェース（５７）とから構成され
ている。

さらに、詳細に説明すると、上記クロック発生回路（５
１ａ）（５１ｂ）は、ゲート入力端子に信号が供給され
ている間におけるクロック入力端子への入力信号に対応
してクロック信号を生成するものであり、互に選択的に
動作させられるようにしている。

上記周波数カウンタ（５５）は、光子パルスが入力した
場合に単位時間当りの光子パルス数を計数し、周波数に
対応するカウントデータを生成するものであり、上記ス
イッチ回路（５４）は、Ｉ１０インターフェース（５７
）を介してＣＰ　Ｕ　（５８）から制御信号が供給され
ることにより切替制御されるものであり、光子パルスを
クロック発生回路（５１ａ）　（５１ｂ）のクロック入
力端子、ゲート入力端子に選択的に供給するとともに、
基準クロックを逆の入力端子に供給するようにしている
。

上記の構成のデータ生成部（５０）の動作は次のとおり
である。上記ＣＰ　Ｕ　（５Ｂ）から出力される切替制
御信号がタイムドメイン法を選択するものである場合に
は、光子パルスが各クロック発生回路（５１ａ）（５１
ｂ）のクロック入力端子に対して供給されるとともに、
基準クロックがゲート入力端子に供給されるようにスイ
ッチ回路（５４）が切替動作させられる。逆に、切替制
御信号がタイムインターバル法を選択するものである場
合には、基準クロックが各クロック発生回路（５１ａ）
　（５ｌｂ）のクロック入力端子に対して供給されると
ともに、光子パルスがゲート入力端子に供給されるよう
にスイッチ回路（５４）が切替動作させられる。

したがって、タイムドメイン法が選択された場合には、
第５図（Ａ）に示すように、基準クロックにより定まる
時間内における光子パルス数に対応するクロックが発生
させられ、逆に、タイムインターバル法が選択された場
合には、第５図（Ｂ）に示すように、光子パルス同士の
時間間隔内における基準クロック数に対応するクロック
が発生させられる。

そして、各クロック発生回路（５１ａ）　（５１ｂ）に
より選択的に発生させられたクロックを、カウンタ（５
２ａ）　（５２ｂ）により計数し、計数値をメモリ（５
２ａ）（５３ｂ）に格納する。この結果、両メモリ（５
２ａ）（５３ｂ）には、時系列データを構成するデータ
が交互に格納された状態となる。

その後は、両メモリ（５２ａ）　（５３ｂ）に格納され
ているデータを交互に読出すことにより一連の時系列デ
ータを得、データ処理部（１）において必要な演算を行
うことにより粒径を算出することが可能となる。

第１図はデータ処理部（１）のブロック図であり、デー
タ生成部（５０）の出力側は、ｃｐＵ（２）の入力ボー
トに接続されるとともに、ＣＰＵ（２）の出力ボートは
、インターフェイス部Ｇ）を介して、時系列データを記
憶する第１測定データメモリ（８）、第２３−１定デー
タメモリ（９）、演算が終了したことを検出する終了検
出部（４）、ならびに演算結果を保持する演算データメ
モリ（１７）（１８）と接続されている。また、パー１
定データメモリ（８）、（９）にそれぞれΣ演算を実行
するためのアドレスを与えるｍｌ演算実行アドレス発生
部（６）、第２演算実行アドレス発生部（７）が設けら
れている。そして、第１演算実行アドレス発生部（６）
には、演算開始アドレス発生部（５）が接続されている
。一方、測定データメモリ（８）、　（９）からデータ
の供給を受け、供給されたデータに基づいて乗算と累積
とを行う乗算累積器（１１）が設けられている。乗算累
積器（１１）の演算結果は、３ステートラツチ（１２）
（１３）　（１４）でラッチされ、演算データメモリ（
１７）　（１ｇ）に供給される。このほか、累積カウン
タ（１５Ｌデ一タセツト部（１０）、メモリアドレス発
生部（１６）、オーバーフロー検出部（１９）が設けら
れている。

上記各回路のうち、第２演算実行アドレス発生部（７）
、ｌｌ１ｌｌ定データメモリ（９）、３ステートラツチ
（１２）　（１３）、演算データメモリ（１７）、メモ
リアドレス発生部（ｌＧ）は、タイムドメイン法による
演算のみに用い、データセット部（１０）、３ステート
ラツチ（１４）、累積カウンタ（１５）、オーバーフロ
ー検出部（１９）は、タイムインターバル法による演算
のみに用いる。

上記各回路（４）〜（１９）は、汎用のＩＣにより構成
できる。例えば、演算開始アドレス発生部（５）、第１
−演算実行アドレス発生部（６）、第２演算実行アドレ
ス発生部（７）、累積カウンタ（１５）、メモリアドレ
ス発生部（１６）は、カウンタにより実現できる。第１
測定データメモリロ）、第２測定データメモリ（９）は
、スタティックＲＡＭにより実現できる。乗算累積器（
ｌｌ）は、マルチプライヤ−アキュムレータにより実現
できる。３ステートラツチ（１２）（１３）（１４）は
ラッチにより実現できる。演算データメモリ（１７）（
１８）はスタティックＲＡＭにより実現できる。

このように、各部を、独立したＩＣにより構成すること
により、ミニコンピユータ等を用いた場合と比べて、小
形化でき、価格も１／１０以下とすることができる。

次に、上記データ処理部（１）においてタイムドメイン
法による演算 −ｉ Σ　（ｎ、Ｘｎ　　・　） 、、ＩＴＤＪ　　　ＴＤＪ＋１ を行う手順を説明する。上式で示される演算を行うには
、各ｉ　（１＝ｔ、２・・・、Ｍ）について、Σをｊ−
１からｊ−Ｎ−１までとらなければならない。

まず、データ生成部（５０）で測定された光子パルス数
データｎ　　は、ＣＰＵ（２）、インターフエイＤｊ ス部（３）を介して第１測定データメモリ（８）、およ
び第２測定データメモリ（９）に逐次記憶される。

これと並行して、演算開始アドレス発生部（５）におい
てチャンネルｉ（最初はｔ−１とし、以下、ｉ−２，３
，・・・について以下の演算を繰り返し実行する。）の
アドレスを発生し、これを第１演算実行アドレス発生部
（６）に与える。第１演算実行アドレス発生部（６）は
、与えられたアドレスｌを初期値として、ｊ＋ｌ（ｊ　
＝１．・・・、Ｎ−１）のアドレスを第１測定データメ
モリ（８）に与える。一方、第２演算実行アドレス発生
部（７）は、ｊ（ｊ−１，・・・　Ｎ−１）のアドレス
を第２測定データメモリ（９）に与える。以上の過程は
、ｉ−２，３，・・・１Ｍについて繰り返し実行される
。

第１測定データメモリ（８）、第２１１１１Ｊ定データ
メモリ（９）は、与えられたアドレスに従い、すでに記
憶されている光子パルス数データｎＴＤｊ　　　ＴＤＪ
＋１をそれぞれ出力し、乗算累積器（１１）のａ端子、
ｂ端子にそれぞれ与える。乗算累積器（１１）は、Σ　
（ｎ　　、Ｘｎ　　、　　）を計算し、上位出力を３７
Ｄｊ　　　ＴＤｊ＋１ ステートラッチ回路（１２）に、下位出力を３ステ一ト
ラツチ回路（１３）にそれぞれ与える。３ステ一トラツ
チ回路（１２）（１３）は、このデータを第１演算デー
タメモリ（１７）、第２演算データメモリ（１８）にそ
れぞれ出力する。

演算データメモリ（１７）（１８）は、３ステ一トラツ
チ回路（１２）　（１３）に保持されたデータを、メモ
リアドレス発生部（１６）により出力されるアドレスｉ
に対応する記憶領域に書き込む。したがって、演算デー
タメモリ（１７）　（１８）はミアドレスｉに対応して
データΣ　（ｎ　　、Ｘｎ　　、　　）を保持している
こＴＤＪ　　　　　　　ＴＤＪ＋１ とになる。

以上の動作において、１−２．３．・・・間、ｊ　−１
，２，Ｎ−１（Ｎは例えば１６，３８４回という膨大な
数になる）のアドレスを逐次与え、第１測定データメモ
リ（８）、（９）からデータを読み出す動作と、乗算累
積器（１１）における乗算累積動作Σ　（ｎ、Ｘｎ ＴＤＪＴＤｊ＋１　）と を並行して行っている。したがって演算時間の大幅な減
少が期待できる。

終了検出部（４）は、演算開始アドレス発生部■から発
生されるアドレスｉが、設定チャンネル数Ｍを越えたこ
とを検出すると、ＣＰＵ（２１に演算終了信号を出力す
る。ＣＰＵ口は、演算終了信号を受けると、演算を終了
するとともに、演算データメモリ（１７）（［１）から
データを読みだし、自己相関関数をｉの関数として求め
る。

以下、タイムドメイン法による実験結果を例示する。模
擬光子パルス信号としてパルス幅４０ｎｓｅＣ、パルス
間隔１６μｓｅｃのパルス信号を作り、パルス周期２０
μＳｅＣのクロックパルス信号でサンプリングした。Ｒ
ＡＭ容量を１８ｋｂｉｔ　（Ｎ−１６，３１！４）にと
り、チャンネル数Ｍをいろいろ変えて、測定時間を求め
たところ、第１表のとおりとなった。ただし従来装置と
して、ＣＰＵがインテル社８０２８６　。

８ＭＨｚ　、ＡＰＵがインテル社８０２８７．８　Ｍ　
Ｈｚの構成のものを用いた。

第１表 化が実現できる。

次に、上記データ処理部（１）においてタイムインター
バル法による を求め、相関データＴ（１）を求める手順を説明する。

上式で示される演算を行うには、まず、Ｓを１とする。

そして、ｐ−ｔとしてｎ　　を求める。次ｌｊ に、９−２としてΣをＪ−１からｊ−２までとる（つま
＋ｎ　　を求める）。次に、ｐ−３としり０Ｔｌｌ　　
　ＴＩ２ てΣをｊ−１からｊ−３までとる（つまり、口Ｔｌｌ　
＋十〇　　を求める）。以下、ｐ−４，５，６・・・に
’　ＴＩ２　　　ＴＩ３ ついても同じ演算を繰り返し、最終的には、ｊ−１ｐが
Ｎに達すると打ち切る。その後ｓ−２，３，・・・、Ｎ
についても同様の計算をする。

まず、データ生成部（５０）で測定されたクロックペル
ス数データｎ　　は、ＣＰＵ（２）、インターフｌｊ エイス部（３）を介して第１測定データメモリ（８）に
逐次記憶される。

これと並行して、演算開始アドレス発生部（５）におい
てＳ　（最初はＳ−１である）のアドレスを発生し、こ
れを第１演算実行アドレス発生部（６）に与える。第１
演算実行アドレス発生部（６）は、アドレスｐ”ｓを初
期値として、ｊ（ｊ−９）のアドレスを第１測定データ
メモリ３）に与える。以上の動作に引き続き、第１演算
実行アドレス発生部（６）は、ｐ−８”ｌとして一連の
アドレスｊ（、ｒｓ、ｓ＋１）を第１測定データメモリ
３）に与える。以下、同様にして、アドレスｐをインク
リメンｌ−していき、一連のアドレスｊ（ｊ＝ｓ、ｓ＋
ｌ、ｓ＋２．−、ｐ）を第１１ｌｌｌＪ定データメモリ
８）に与えていく。

第１　ｉｍ定データメモリ（８）では、与えられた一連
のアドレスｊに従い、すでに記憶されているクロックパ
ルス数データｎ　　を読みだし、乗算累積ＩＪ 器（１１）のａ端子に与える。このとき、乗算累積器（
１１）のｂ端子には、常にデータセット部（１０）から
１が与えられる。乗算累積器（１１）では両人力に従っ
てΣ（ｎ　　、Ｘｌ）の演算を行い、３ステートｊ、５
ＴＩＪ ラッチ（１４）に出力する。

と ３ステートラツチ（１４）は、このデータ八ｎＴｌｊを
アドレスｉとして演算データメモリ（１８）に送る。

演算データメモリ（１８）は与えられたアドレスｉに一
トラッチ（１４）から受は取るたびに相関データＴ（１
）を累積カウンタ（１５）に出力する。ただし、１回目
の出力時は相関データＴ（１）は０である。

累積カウンタ（１５）は、この相関データＴ（１）に１
を加算して演算データメモリ（１８）に送り返す。以上
のようにして、演算データメモリ（１８）には、各アド
レスｉについて累積された相関データＴ（１）が保持さ
れる。

なお、オーバーフロー検出部（１９）が、３ステ一ネル
数Ｍを越えたことを検出すると、演算開始アドレス発生
部■に指令を与え、Ｓを１つ繰上げさせる。すると、第
１演算実行アドレス発生部（６）はｐのインクリメント
を打ち切る。そして以下、Ｓ−２，３，・・・、Ｎにつ
いて同様の演算が繰り返される。

以上の動作において、第１演算実行アドレス発生部（６
）から一連のアドレスを逐次与え、′！Ｊ１測定データ
メモリ■、■）からデータを読み出す動作と、乗算累積
器（１１）におけるデータを累積していく累積演算動作
と、演算データメモリ（１８）および累積カウンタ（１
５）における相関個数データＴ（！）のカウント動作を
並行して行っている。したがって、演算時間の大幅な減
少が期待できる。

最後に演算データメモリ（１８）に累積された相関個数
データＴ（！）を読みだせば、ＣＰＵのは自己相関関数
を算出する。

以下、タイムインターバル法による実験結果を例示する
。模擬光子パルス信号としてパルス幅４０ｎＳｅＣｓパ
ルス間隔１．６μｓｅｃのパルス信号を作り、パルス周
期０６８μ５Ｅｌｅのクロックパルス信号を用いた。し
たがって、ｎ　　−２となる。

ｌＪ ＲＡ　Ｍ　ｇ量を１８ｋｂｉｔ　（Ｎ−１６３８４）に
とり、チャンネル数Ｍをいろいろ変えて、測定時間を求
めたところ、第２表のとおりになった。ただし従来装置
として、ＣＰＵがインテル社８０２８［ｉ、８ＭＨｚ　
ＳＡ　ＰＵがインテル社８０２８７．８ＭＨｚの構成の
ものを用いた。

第１表 同表かられかるとおり、タイムインターバル法でも測定
時間の大幅な短縮化が実現できる。

以上のように本発明によれば、測定時間を短縮できるの
で、制限された測定時間内で、粒径測定回数を増やすこ
とができる。

第４図は、試料として粒径１１０９ｎの標準ラテックス
を使用し、１０００倍の溶液を用い、基準クロックとし
てｌＯμＳｅｅのパルス信号を用い、測定チャンネル数
を２５ｉ３とした場合の誤差計算結果を示す。

黒い点は粒径の平均値、縦棒は粒径の誤差（標準偏差）
を表わす。同図によれば、測定回数が増加するほど粒径
誤差が減少していく様子が示されている。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではない
。上記の実施例では、散乱光強度に基づいてタイムドメ
イン法、タイムインターバル法のいずれかを自動的に選
択する方式の粒径測定装置に適用したが、これに限定さ
れるものでなく、タイムドメイン法、タイムインターバ
ル法のいずれかを単独に実行できる粒径１１測定装置に
適用することももちろん可能である。その池水発明の要
旨を変更しない範囲内において、種々の設計変更を施す
ことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の粒径Ａｌ１３定装置によれば、
タイムドメイン法、タイムインターバル法のいずれに適
用した場合であっても、ｎ１定データの取り出し動作と
、演算処理動作との同時並行化を図ったので、測定デー
タに基づいて粒径を求めるまでの時間を大幅に短縮でき
る。

また、散乱光強度に基づいてタイムドメイン法、タイム
インターバル法のいずれかを自動的に選択する方式の粒
径測定装置に適用することによっても、広い粒径範囲に
わたって高精度の粒径測定ができるほか、上記と同様、
時間の短縮効果が得られる。

したがって、制限された測定時間内で、粒径測定回数を
増やすことができるので、得られた粒径の精度が向上す
る。また、１回の測定時間が短くなるので、測定中の周
囲温度の変動、ノイズ、外乱等の影響を受けることが少
なくなる。また、測定試料の経時変化、周囲環境による
変化により測定に影響が現れることが少なくなる。また
、逆に、１回の測定時間が短くなることにより、試料状
態等の変化に基づく粒径の変化を測定することも可能に
なるといった種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粒径測定装置のデータ処理部の一実施例を示す
ブロック図、 第２図粒径測定装置のデータ測定部の一実施例を示すブ
ロック図、 第３図粒径Ｊ測定装置全体の概要を示すブロック図、 第４図は標準ラテックスについて得られた測定誤差分布
を示す図、 第５図（Ａ）はタイムドメイン法におけるデータの取込
みを説明する図、 第５図（Ｂ）はタイムインターバル法におけるデータの
取込みを説明する図である。 ０）・・・第２測定データメモリ、 （１１）・・・乗算累積器読取回路、 （１２〉〜（１４）・・・３ステートラツチ、（１５）
・・・累積カウンタ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定対象物に対してレーザ光を照射し、測定対象物
   からの散乱光に基づいて時系列データを生成し、生成さ
   れた時系列データに基づいて所定の演算を行い、演算結
   果を読み取り処理することにより測定対象物中の粒子の
   粒径データを得る粒径測定装置において、 単位時間内における光子パルス数の時系列データを生成
   する時系列データ生成手段と、上記時系列データを蓄積
   する第１のメモリ、第２のメモリと、各メモリから互い
   に所定時間離れた時系列データを逐次読み取る読取回路
   と、上記読取回路の読み取り動作と並行して、読み取つ
   た各時系列データを互いに乗算し、乗算結果を累積して
   いく乗算累積演算回路とを有することを特徴とする粒径
   測定装置。 ２、測定対象物に対してレーザ光を照射し、測定対象物
   からの散乱光に基づいて時系列データを生成し、生成さ
   れた時系列データに基づいて所定の演算を行い、演算結
   果を読み取り処理することにより測定対象物中の粒子の
   粒径データを得る粒径測定装置において、 光子パルス時間間隔を表わす時系列データを生成する時
   系列データ生成手段と、上記時系列データを蓄積するメ
   モリと、メモリから時系列データを逐次読み取る読取回
   路と、上記読取回路の読み取り動作と並行して、読み取
   った時系列データを所定範囲にわたり累積していく累積
   演算回路と、累積結果を逐次蓄えていくメモリと、上記
   累積演算回路の累積動作と並行して、メモリから随時累
   積結果を読み取りその値が現れる回数に基づき相関デー
   タを得るカウント手段とを有することを特徴とする粒径
   測定装置。 ３、請求項１の粒径測定装置と請求項２の粒径測定装置
   とを具備し、さらに散乱光強度に基づいて、請求項１記
   載の時系列データ生成手段、または請求項２記載の時系
   列データ生成手段を選択する選択手段を具備する粒径測
   定装置。