JPH03122550A - 粒子測定方法および装置 - 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１ 本発明は粒子測定方法および装置、特に流体中に混入し
ている粒子の粒子特性を測定する粒子測定方法および装
置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、このような装置では、粒子を含む測定セル中の流
体にレーザ光を照射し、粒子からの散乱光強度が粒子径
に依存することを利用して、その粒子の散乱光強度から
粒子径を算出していた。また、さらに流体の測定体積か
ら粒子数密度を求める処理も行なわれている。

まず、従来の装置を第４図を用いて説明する。

第４図において、レーザ光源ｌから放出されたレーザ光
は、レンズ２によって測定セル３中の測定領域４に集光
される。測定領域内を粒子が通過すると１粒子はレーザ
光を散乱する。粒子によって散乱させられた光をレンズ
５で集光し、スリット６に結像させる。

スリット６を通過した光は光電子増倍管７に到達し、電
気信号に変換される。前置増幅′Ｊ９Ｊ８によって増幅
された電気信号は、粒径解析装置９でアナログ法や光子
計数法によって解析され、その散乱光強度から粒子径が
算出される。

［発明が解決しようとする課題］ この散乱光強度と粒子径の間の関係は、通常、水にポリ
スチレンラテックスＰ４準粒子を混入させて実験的に決
める。しかし、Ｍｉｅの散乱理論によれば、流体中の粒
子からの散乱光強度は、粒子の直径と粒子の屈折率と流
体の屈折率で決まる。

したがって、同一粒子であっても流体の屈折率が変われ
ば、粒子の散乱効率の変化によって散乱光強度は変化す
る。このことを具体的に説明するために、照射レーザ光
の波長が６３３ｎｍ、粒子径が０．２μｍ、屈折率が１
．５９２の粒子の、基準流体（水）の屈折率が１．３３
の時の散乱効率を１とした時の各屈折率に対する散乱効
率比を第１表に示す。

第１表 従来では、レーザ光散乱法を応用した流体中の微粒子計
測器においては、第１表のような流体の屈折率に依存す
る散乱効率に基づき粒子からの散乱光強度測定結果（あ
るいは測定条件など）を補正する装置はなかった。した
がって、従来では。

たとえ同一の粒子を測定している場合でも、流体（の屈
折率）を変更すると粒子からの散乱光強度が変化し、正
しい粒径判定を行なうことができなくなってしまう。

本発明は以上の問題を解決するために成されたもので、
流体の屈折率を入力することによって、光電変換器で電
気信号に変換された粒子からの散乱光強度を補正して正
しい粒子測定結果を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために１本発明においては、流体
中にレーザ光を照射し、所定の受光系を介して流体中に
浮遊する微粒子からの散乱光を検出して粒子特性を計測
する粒子測定方法および装置において、使用する流体の
屈折率からその流体中での基準の流体に対する同一粒子
の散乱効率比を求めこの効率比に応じて測定結果ないし
測定条件を補正する構成を採用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、測定に使用する流体の屈折率に基
づき粒子の散乱効率比を算出し、この効率比に応じて粒
子特性、特に粒径算出の際に測定結果ないし測定条件を
補正することができる。

［実施例］ 以下、第１図に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説
明する。　第１図に本発明を採用した粒子測定装置の構
成を示す、第１図において第４図の従来構成と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。

第４図との比較から明らかなように、第１図の構成はレ
ーザ光源１〜前置増幅器８（符号順）までの構成、すな
わち、測定セル３の照明系および粒子からの散乱光を電
気信号に変換するまでの構成は従来構成と同じであるが
、本実施例においては、粒度分布解析装置９における粒
度分布解析を測定セル３中の流体の屈折率に応じて制御
するため、使用する流体の屈折率を入力するための装置
ＩＯが設けられている。

屈折率入力装置ＩＯはたとえばキーボードなどから構成
することが考えられ、この場合にはユーザが数値情報と
して使用する流体の屈折率ｎを入力する。また、屈折率
入力装置ＩＯは、測定セルに設けられた、流体の屈折率
ｎを自動的に測定する検出装置の測定結果を自動的に入
力するものであってもよい。

この屈折率入力装置ｌＯには、流体が水である場合を基
準として流体の屈折率と粒子からの散乱効率との関係（
第１表と同じ）をあらかじめ計算し記憶させておくメモ
リｌＯａが設けられている。

この装置に屈折率が入力されると、補間法によって前述
のデータから流体が水である場合の散乱光の強度に対す
る比を計算する。この補間法には、ラグランジェ補間法
やスプライン補間法などの手法がある。

このような処理を行なう必要上、屈折率入力装置ｌＯは
マイクロプロセッサなどを用いた処理系として構成する
。

以上の構成において、粒子特性を評価するには、まず屈
折率入力装置ＩＯを介して流体の屈折率を入力する。屈
折率入力装置ＩＯはメモリ１０ａにあらかじめ記憶され
ている流体の屈折率と散乱効率の関係に関するデータを
読み出し、流体の屈折率に対する散乱光効率比を求める
。

粒度分布解析装置９は求められた散乱効率比をもとに、
粒子径の算出を行なう、このとき、基準の流体中の粒度
分布に換算するために粒子からの散乱光強度の測定結果
に対する補正を行なう０粒子の散乱光強度から粒子径を
算出する際の流体の屈折率による補正方法には、２つの
方法がある。

１つは第２図に示すように、粒子からの散乱光強度測定
値を固定しておいて、粒子径を判定するための設定値を
屈折率入力装置ｌＯから得られる散乱効率比を用、いて
補正する方法と、もう１つは第３図に示すように粒子径
を判定するための設定値は固定しておいて粒子からの散
乱光強度測定値そのものを屈折率入力装置ＩＯから得ら
れる散乱効率比を用いて補正する方法である。

たとえば、粒径０．２μｍ、屈折率１゜５９２の粒子が
水（屈折率ｌ、３３３）に混入している場合とトリクロ
ロエチレン（屈折率１゜４７８）に混入している場合を
考える０粒子の散乱効率比は水の場合とトリクロロエチ
レンの場合では、照射レーザ光の波長を６３３ｎｍとす
ると約１：Ｏ，１９２になる。すなわち、トリクロロエ
チレンに混入している粒子の散乱効率は、水に混入して
いる粒子の散乱効率の約１１５．２になる。

したがって、流体の屈折率による粒子の散乱効率だけを
考慮した場合に、トリクロロエチレンに混入している粒
子からの散乱光強度を、水に混入している粒子からの散
乱光強度と同等にするためには、トリクロロエチレンに
おける粒径判定のための設定値を水の場合の約１１５．
２倍するか。

またはトリクロロエチレンに混入している粒子からの散
乱光強度を約５，２倍すればよい。

第２図、第３図の処理手順を説明する。第２図、第３図
は粒度分布解析装置９および屈折率入力装置ｌＯで行な
われる測定処理を示す。

第２図のステップＳｌでは、屈折率入力装置１０から測
定に使用する流体の屈折率を入力する。前述のように、
屈折率入力装置ｌＯはキーボードあるいは屈折率測定装
置から屈折率を入力する。

ステップＳ２では、メモリｌｏａから第１表に示した流
体の屈折率に応じた散乱効率データを読み込み、ステッ
プＳ３で前記の補間法によりユーザが屈折率入力装置１
０に入力した屈折率に対応した散乱効率比を求める。こ
の散乱効率比は、前記のように基準の屈折率をもつ流体
である水の場合を１としたときの散乱光強度比である。

ステップＳ４では、流体の屈折率が水に等しい（水を使
用している）ことを前提とし粒度分布解析装置９による
公知の処理により得られた粒子からの散乱光強度のピー
ク値から粒径判定をする際に、ステップＳ３により求め
られた散乱効率比により粒径判定のための設定値を補正
する。前記のトリクロロエチレンの場合には、粒径判定
のための設定値を水の場合の約１１５．２倍に設定する
。

第３図のステップＳ１〜Ｓ３は上記同様の処理により、
屈折率の入力および入力された屈折率に基づく散乱効率
比を求め、ステップ８４で水の使用を前提として得られ
た散乱光強度の測定値を補正する。第３図のステップＳ
４では、トリクロロエチレンの場合、散乱光強度測定値
を約５．２ｆ音すればよい。以上のようにして得られた
散乱光強度測定値は、粒子径の評価に使用される。

以−トのようにして、使用する流体の屈折率を屈折率入
力装置ｌＯから入力し、流体の屈折率に応じて散乱効率
比を求め、さらに散乱効率比を用いて散乱光強度測定値
ないし７粒径評価結果を補正できるため、正確な粒径測
定結果を得られる。

以−Ｅでは粒径評価を行なう場合を示したが、さらに、
測定領域における流体の速度と測定視野面積と測定時間
の条件を定めることにより、粒径条件から粒子数密度を
算出する測定処理においてもト記補正処理を経て得られ
た粒径評価結果を使用し、正確な１林位体積中の粒子数
ないし粒度分布を得ることができる。

なお、使用する流体はトリクロロエチレンに限定されず
、他の屈折率の異なる流体に対しても本発明が適用でき
るのはいうまでもない。また、基準流体が水に限定され
ないのはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、流体中にレ
ーザ光を照射し、所定の受光系を介して流体中に浮遊す
る微粒子からの散乱光を検出して粒子特性を計測する粒
子測定方法および装置において、使用する流体の屈折率
からその流体中での基準の流体に対する同一粒子の散乱
効率比を求めこの効率比に応じて測定結果ないし測定条
件を補正する構成を採用しているので、測定に使用する
流体の屈折率に基づき粒子の散乱効率比を算出し、この
効率比に応じて粒子特性、特に粒径算出の際に測定結果
ないし測定条件を補正することができ、正確な粒子特性
を測定できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した粒子測定装置の構成を示した
ブロック図、第２図、第３図は第１図の装置の測定手順
を示したフローチャート図、第４図は従来の粒子測定装
置の構成を示したブロック図である。 ■・−・レーザ光源　　２・・・レンズ３・・・測定セ
ル　　　４−・・測定領域５・・・受光レンズ　　６−
・・スリット７・・−光電子増倍管　８・・−前置増幅
器９・・−粒度分布解析装置 ｌＯ・・・屈折率入力装置 １０ａ・・・メモリ 看す匡父（理のフローチート図 第３図 手 続 補 正 書（自発） 補正の内容 平成 年 ５月 ６ 日 １）明細書第３頁第６行目の 「粒径解析装置９」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体中にレーザ光を照射し、所定の受光系を介して
   流体中に浮遊する微粒子からの散乱光を検出して粒子特
   性を測定する粒子測定方法において、 粒子の散乱光強度から粒子径を算出する際に、使用する
   流体の屈折率からその流体中での基準の流体に対する同
   一粒子の散乱効率比を算出し、その散乱効率比をもとに
   粒径判定のための設定値または粒子からの散乱光強度そ
   のものの補正を行なうことによって流体中の粒子の特性
   を測定することを特徴とする粒子測定方法。 ２）測定セル中の流体にレーザ光を照射し、流体中に浮
   遊する微粒子からの散乱光を検出して粒子特性を計測す
   る粒子測定装置において、 使用する流体の屈折率を入力し、入力された屈折率から
   その流体中での基準の流体に対する同一粒子の散乱効率
   比を算出する手段と、 この算出手段により得られる散乱効率比に基づき流体中
   の粒子特性の評価を行なう手段とを設けたことを特徴と
   する粒子測定装置。