JPH0346777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学分析のために媒体中に含まれた
粒子を照明する方法に関し、その方法においては
媒体はウインドーに接触し、粒子を照明する光線
が粒子の像を形成するためにウインドーを通つて
媒体中へ向けられ、その光線はウインドーの法線
の方向で所定の厚みを有する光束に変えられ、そ
の光束は媒体に接触しているウインドーの表面に
近接してかつほぼ平行に粒子を含む媒体中を進む
ように向けられて正確にあらかじめ決められた媒
体の体積部分に含まれる粒子を照明する。本発明
は前記方法を用いた粒子分析器にも関連する。

〔先行技術〕

粒子を照明するこの種の方法、それら方法を用
いた分析器共々産業上用いられて広く知られてい
る。今日、原料を液体のような媒体中の粒子懸濁
液の形で移送しあるいは処理することがよく行な
われている。それによれば、粒子は例えば結晶、
繊維、穀物、泡、小滴などであつて良い。媒体は
例えば水あるいは適当なガス状の物質等で良い。

種々の種類の製造工程の観察、制御には粒子の
量、寸法分布あるいは形状についてのデータが必
要である。そのようなデータが迅速かつ連続的に
得られるならば、それは有利である。したがつ
て、そのデータを得る最良の方法は処理用のパイ
プあるいは容器から直接測定する分析器を用いる
ことであろうことは自明である。これは測定され
たサンプルがその処理についての信頼性ある情報
を与えることを保証するであろう。

光学的測定の原理によれば、粒子は粒子分析器
の中で照らされて、粒子により反射された光線が
光学的検知器により測定される。その光学的検知
器は各具体的ケースで実施される分析に基づいて
選択される。したがつて光学的検知器は単純なフ
オトセルから始まつて多素子画像分析器に至るま
であらゆるタイプとなろう。反射された光は肉眼
あるいは適当な補助光学用具によつて調べること
もできる。不可欠なことは、媒体の照明された体
積部分が正確に画定され見分けられるように粒子
の照明が配列されることである。定められた体積
部分に含まれた粒子だけが照明されると、光学的
検知器により受取られる画像のための良いコント
ラストが得られる。定量分析については、照明さ
れる粒子がその中に含まれている液体の体積がわ
かつていると、決定的ら利点が得られる。

砂糖工業においては以前の解法のうち結晶顕微
鏡が広く用いられていたと言える。例えばコング
ナー結晶投影器KP3型（Jungner Crystal
Projectortyju KP3）などである。この装置は測
定される懸濁液がその間を流される２つのウイン
ドーからなる。そのウインドーは、その間の距離
が調節可能である互いに隔てられて平行な２つの
平らな面を形成する。粒子、例えば砂糖の結晶が
１つのウインドーを通して照明され、その粒子の
像は他のウインドーの背後に配置された対物レン
ズにより形成される。その像はつや消し処理をさ
れたガラス板の上に拡大された比率で投影され、
作業者がその粒子の寸法や形状を観察できるよう
になつている。照明された粒子が光に向つて観察
されるので、コントラストが乏しく、正確な電子
的にオートメ化された画像分析はまつたくできな
かつた。ウインドーの間に画成されたスリツトの
中の流れが本流についての信頼できる情報を提供
しない、すなわちサンプルが十分に象徴的でない
ので、定量分析の結論も導けない。

値に知られている大きなグループの装置は、粒
子によつて起る光の吸収あるいは反射を測定する
いわゆる測光器からなる。測光器の典型的な例は
米国特許明細書3962581号に開示されている装置
である。プロセスウインドーを通つてほぼ直角に
通過した円錘状の光により照明が形成されるとい
うことが、その測光器型の装置の特徴である。１
つの欠点は、照明される体積部分が正確に画成さ
れないことであり、その装置は修正曲線に基づく
定量分析測定についてみ用いることができる。そ
の修正曲線は各適用例について個別に実験的に決
められねばならない。

他に知られている測光器タイプの解法はいわゆ
るトータルパワー法（Total Power method）
であり、これは、ノルドミルジヨ80プロジエクト
（Nordmiljo80project）の一部である。この解法
によると、幾つかの定量分析の情報、主として繊
維の長さ分布に関するものも得ることができる。
その解法を用いる装置では、懸濁液がガラス管内
を流れ、その装置は粒子により反射される光の平
均値と時間分布を測定するのに用いられる。その
分布と平均値の比は粒子の大きさについての一種
の尺度として役立つ。この解法もまた１つの工程
から直接実施される測定について用いることがで
きないという欠点がある。何故ならばサンプルが
小さなキユベツトの中を流れるからである。した
がつて、そのサンプルの象徴性については疑問で
ある。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、それによつて上記欠点が除去
される方法とその方法を用いる装置を提供するこ
とである。これは本発明による方法を用いること
により達成され、それはウインドーが台形の形を
したプリズムで、そのプリズムの平行な側表面の
長い方が媒体と接触する表面をすることと、光線
がプリズムの斜面の１つを通つて通過させられる
ように向けられるということに特徴がある。次に
本発明による装置は、ウインドーが台形の形をし
たプリズムで、その平行側表面の長い方が媒体と
接触するウインドー表面を構成し、光線がプリズ
ムの１つの斜面を通つて通過させられるように向
けられることに特徴がある。

本発明は、それを用いることにより粒子の正確
な定量分析及び定性分析が主流から直接実行され
得る、そのような分析器を提供する点に利点があ
る。照明される体積部分はきわめて正確に画成さ
れ容易に調整できる。粒子が照光されていない背
景に向つて観察されるので、粒子により反射され
た光学画像のコントラストが良い。光の移動方向
で粒子の照度の減少を観察することにより追加の
情報を得られるということも利点である。定量分
析については、粒子の運動を測定するのにその方
法を用いることができ、それによつて粒子の速度
そして更には媒体の流量が測定できるということ
が利点である。

〔実施例〕

第１図は本発明による装置の構造と作用の原理
を概括的に図示している。媒体とその中に含まれ
た粒子からなる粒子懸濁液流１と、この流れを測
定するため備えられた光学システムがウインドー
２により互いに分離されている。したがつて、粒
子懸濁液は第１図においてウインドー２の上側表
面上を流れ、ウインドー２の上側表面は粒子懸濁
液と接触するようになつている。

光源が第１図において引用数字３で示されてい
る。光源３からの光線は、集光レンズ構成部４に
よりウインドーの法線の方向で正確に所定の厚み
を有する細長い片すなわちリボン状の光束に変え
られる。本発明によれば、このリボン状の光束は
粒子を含んでいる媒体内をその媒体すなわち粒子
を含んだ懸濁液と接触しているウインドーの表面
６に近接してかつほぼ平行に進むように向けられ
る。こゝで“ほぼ平行”という言葉はリボン状の
光束５と表面６との間の角度が小さいことを意味
する。それに加えて、光束と表面は互いに接近し
ている。

光束５の厚みが正確に決められて、その光束が
表面６に近接してかつほぼその平行に進むと、媒
体流の正確に前もつて定められた体積の部分９に
含まれている粒子１０が照らされる。この正確に
定められた体積部分９は第２図に示されている。
次に、その照らされた粒子１０は第１図及び第２
図に概括的に図示されている。光束５の運動方向
は第２図に矢印で示されている。

上述の如く照明の当てられた粒子１０の像は、
対物レンズ装置７により投影され、像８が画面に
形成され、この像は肉眼で分析することができる
しあるいは検出器により信号に変換することもで
きる。

ウインドーは平行平面を有する普通のウインド
ーで形成することはできない。何となれば、大気
中から１つの平らな表面を通つてウインドーの材
内へ入つて来る光線は、その材内で面の法線に向
かつて曲がり、その結果媒体と接触している表面
とその表面を通つて媒体内へ進められる光束との
間の角度が大きくなりすぎるからである。

ウインドーは、例えば裾の広がつた台形の形を
有するプリズムであればよい。形の一例として、
プリズムは平行な側面の長い方の面が表面６を形
成するように置かれる。リボン状の光束はプリズ
ムの１つの斜面１１を通つて進むように向けられ
る。プリズムの材質は媒質よりも光学的に密度が
高いので、光束５はその表面の法線から離れる方
向に曲がる。光束５に適当な入射角を与えること
により、リボン状の光束５と表面６とはほぼ平行
になされかつ互いに近接して置かれる。照明の当
てられる体積部分９は、集光レンズ構成部４に光
束５の厚みを所望の値に正確に調節するリミツタ
ーを備えることにより表面６の法線方向で調節さ
れる。表面６の平面内で、体積部分９の画定は例
えば対物レンズ７の視野のリミツターにより影響
される。

上述の実施例は本発明を限定するものではな
く、本発明は種々の態様で変更実施可能である。
ウインドー２は他の形状のプリズムで構成するこ
とができ、例えばプリズムの内部反射を利用する
ことができる。その場合、光束が媒質内で媒質に
接触している表面に近接してかつほぼ平行に進む
ように、光束の入射角の方向と入射の位置を選択
しなければならない。上述の例は流れている粒子
懸濁液の分析に関しているが、この方法及び装置
が流れていない懸濁液の分析に用い得ることは自
明である。さらに、光束はリボン状である必要は
なく他の種類のものでも同様に可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の構造と作用を示す
概略図、第２図は正確に画成される被照明体積部
分の概略図である。 １……粒子懸濁液、２……ウインドー、３……
光源、４……集光レンズ装置、５……リボン状光
束、７……対物レンズ装置、８……画像、１０…
…粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 媒体１がウインドー２に接触し、粒子を照明
   する光が粒子の画像を形成するためにウインドー
   を通つて媒体に注がれ、その光線はウインドーの
   法線方向で予め定められた厚みを有する光束５に
   変えられ、その光束５は粒子を含んだ媒体内を媒
   体に接触しているウインドー表面６に近接してか
   つほぼ平行に進んで正確に予め定められた体積部
   分９内に含まれた粒子１０を照明するようになつ
   ている、光学分析のための、媒体に含まれた粒子
   の照明方法において、前記ウインドー２は台形の
   形をしたプリズムであつてその平行な側表面の長
   い方の表面が媒体と接触する表面６を構成し、前
   記光束５がプリズムの斜面の１つを通つて通過さ
   せられるように向けられていることを特徴とする
   粒子の照明方法。 ２ 画像８がウインドー２を通つて粒子から反射
   されてくる光により形成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 分析された粒子を含んだ媒体と接触するよう
   に配置されたウインドー２と、ウインドーを通し
   て粒子を照明するように配置された光源３と、照
   明された粒子の光学的画像を形成するように配置
   されたレンズ装置７とを含んでなり、光源３から
   の光を正確に予め定められた厚みを有するリボン
   状の光束５に変えるように配置された光学的手段
   ４を含み、そのリボン状の光束５は粒子を含む媒
   体内を媒体に接触しているウインドー表面６に近
   接してかつほぼ平行に進むように向けられている
   光学的粒子分析器においてウインドー２は台形の
   形をしたプリズムで、その平行な側表面の長い方
   の表面が媒体と接触するウインド表面６を構成
   し、光束５がプリズムの１つの斜面を通つて通過
   させられるように向けられることを特徴とする粒
   子分析器。 ４ レンズ装置７が、媒体流の正確に定められた
   体積部分９に含まれ、リボン状の光束５により照
   明される粒子１０から反射されて来る光を集め、
   光学的画像を形成するように配置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の粒子分
   析器。