JPH065211B2 - Particle size distribution measuring device - Google Patents

Particle size distribution measuring device

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JPH065211B2
JPH065211B2 JP63178785A JP17878588A JPH065211B2 JP H065211 B2 JPH065211 B2 JP H065211B2 JP 63178785 A JP63178785 A JP 63178785A JP 17878588 A JP17878588 A JP 17878588A JP H065211 B2 JPH065211 B2 JP H065211B2
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Japan
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light
particle size
lens
size distribution
intensity distribution
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JP63178785A
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和弘 林田
治夫 島岡
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、分散状態の粒子に光を照射して生ずる回折現
象もしくは光散乱現象を利用した粒度分布測定装置に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a particle size distribution measuring apparatus utilizing a diffraction phenomenon or a light scattering phenomenon generated by irradiating particles in a dispersed state with light.

<従来の技術> 粒子による光の回折ないしは散乱現象を利用した粒度分
布測定装置では、回折光ないしは散乱光の強度分布(回
折角ないしは散乱角と光強度の関係)を測定し、これに
フラウンホーファ回折ないしはミー散乱の理論に基づく
演算処理を施すことによって、粒度分布を算出する。
<Prior Art> A particle size distribution measuring apparatus utilizing the diffraction or scattering phenomenon of light by particles measures the intensity distribution of the diffracted light or scattered light (diffraction angle or the relation between the scattering angle and the light intensity), and uses this for Fraunhofer diffraction. Alternatively, the particle size distribution is calculated by performing arithmetic processing based on the theory of Mie scattering.

回折光ないしは散乱光の強度分布の測定は、通常、集光
用レンズを用いてその焦点位置に回折像ないしは散乱像
を結ばせ、その像の光強度分布をリングデテクタまたは
フォトダイオードアレイ等の光検出器で検出することに
よって行われる。
The intensity distribution of diffracted light or scattered light is usually measured by forming a diffraction image or a scattered image at the focal position by using a condenser lens, and measuring the light intensity distribution of the image with a light from a ring detector or a photodiode array. It is carried out by detecting with a detector.

ところで、このような現象を利用した粒度分布の測定法
では、一般に、粒径が1μm以上の場合には主としてフ
ラウンホーファ回折理論を、それ以下の場合にはミー散
乱理論を用いて光強度分布を粒度分布に換算することに
なるが、径の大きい粒子を測定するためには回折角の小
さい光を高精度に測定する必要があり、また、径の小さ
い粒子を測定するためには回折角(散乱角)の大きい光
を測定する必要がある。
By the way, in the method of measuring the particle size distribution utilizing such a phenomenon, in general, when the particle size is 1 μm or more, the Fraunhofer diffraction theory is mainly used, and when the particle size is less than that, the Mie scattering theory is used to measure the light intensity distribution. Although it is converted into a distribution, it is necessary to measure light with a small diffraction angle with high accuracy in order to measure particles with a large diameter, and to measure particles with a small diffraction angle (scattering angle) in order to measure particles with a small diameter. It is necessary to measure light with a large angle.

そこで、従来、測定すべき粒子の大きさに応じて、集光
用レンズの焦点距離を適宣に変更して強度分布を測定し
ている。すなわち、試料粒子の粒度分布が比較的小径側
にあると予想されるときには、焦点距離の短かいレンズ
を、また、比較的大径側にあると予想される場合には焦
点距離の長いレンズを使用して強度分布を測定するわけ
である。
Therefore, conventionally, the intensity distribution is measured by appropriately changing the focal length of the condenser lens according to the size of the particles to be measured. That is, when the particle size distribution of the sample particles is expected to be on the relatively small diameter side, a lens with a short focal length is used, and when it is expected to be on the relatively large diameter side, a lens with a long focal length is used. It is used to measure the intensity distribution.

また、検出器としては、粒度の広範囲に亘る分布を一度
に測定できるように、例えばリングデテクタでは径を大
きくするとともに、微小な回折角の光の検知を可能とす
べく高分解能のものを使用している。
As the detector, a ring detector with a large diameter is used so that it is possible to measure the distribution over a wide range of particle sizes at once, and a high-resolution detector is used to detect light with a minute diffraction angle. is doing.

更に、試料に照射する光束も、微小角度の回折光を検知
するために、極めて細く絞り込んでいる。
Further, the light flux irradiating the sample is also extremely narrowed down in order to detect diffracted light at a minute angle.

<発明が解決しようとする課題> 集光用レンズを試料粒子の粒径に応じて変更して測定す
る方式では、粒度分布の範囲が比較的狭いものについて
はその分布に応じて高分解能の測定ができて有効である
ものの、広い範囲に亘る粒度分布を持つ試料を測定する
ことはできない。
<Problems to be Solved by the Invention> In the method in which the condensing lens is changed according to the particle size of the sample particles for measurement, if the range of particle size distribution is relatively narrow, high resolution measurement is performed according to the distribution. However, it is not possible to measure a sample having a wide range of particle size distribution.

検出器の検出範囲(角度、リングデテクタでは径)を大
きくしたり、光束を細く絞り込むことで上述の方式でも
ある程度測定範囲を広くすることは可能であるが、いず
れも精度的に限界があるばかりでなく、コストも高くつ
く。
It is possible to widen the measurement range to some extent even with the above method by increasing the detection range of the detector (angle, diameter for ring detector) or narrowing the light flux finely, but all of them have limitations in accuracy. Not only that, but the cost is high.

本発明の目的は、粒度分布が広範囲に亘る試料を、検出
範囲の大きな検出器等を用いることなく高精度に測定す
ることのできる粒度分布測定装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a particle size distribution measuring apparatus capable of measuring a sample having a wide particle size distribution with high accuracy without using a detector having a large detection range.

<課題を解決するための手段> 上記の目的を達成するため、本発明の粒度分布測定装置
は、互いに焦点距離の異なる複数の集光用レンズと、そ
の各集光用レンズを択一的に用いて回折光もしくは散乱
光を集光させるべく当該各集光用レンズを選択的に照射
光の光軸上に位置させるレンズ移動機構と、回折光もし
くは散乱光の強度分布測定用の光検出器を、集光用レン
ズの選択状況に応じて該当の焦点位置に位置させる光検
出器移動機構と、上記複数の集光用レンズをそれぞれ用
いて得られた複数の強度分布測定結果を所定の補正演算
によって合成する演算手段を有するとともに、光強度分
布を粒度分布に換算する換算手段は、その合成後の強度
分布を粒度分布に換算することによって特徴づけられ
る。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the particle size distribution measuring apparatus of the present invention includes a plurality of condensing lenses having different focal lengths, and the condensing lenses are selectively used. A lens moving mechanism for selectively positioning the respective focusing lenses on the optical axis of the irradiation light to condense the diffracted light or the scattered light by using the photodetector for measuring the intensity distribution of the diffracted light or the scattered light. , A photodetector moving mechanism that positions the focus lens at a corresponding focal position according to the selection condition of the condenser lens, and a plurality of intensity distribution measurement results obtained by using the plurality of condenser lenses, respectively, are corrected by a predetermined correction. The conversion means for converting the light intensity distribution into a particle size distribution is characterized by converting the light intensity distribution into a particle size distribution while having a calculation means for combining by calculation.

<作用> 第3図に示すように、焦点距離の短かい集光用レンズ5
aを用いて回折光(散乱光)を集光すれば、大角度の光
の分布を高精度に測定できるが、小角度の光の分布の分
解能は低い。逆に、焦点距離の長い集光用レンズ5bな
いし5cを用いて集光すれば、小角度の光の分布を高分
解能で測定できるものの、大角度の光は測定できない。
<Operation> As shown in FIG. 3, a condenser lens 5 having a short focal length.
If the diffracted light (scattered light) is condensed using a, the distribution of the light at a large angle can be measured with high accuracy, but the resolution of the distribution of the light at a small angle is low. On the contrary, if light is condensed by using the condensing lenses 5b to 5c having a long focal length, the distribution of light of a small angle can be measured with high resolution, but the light of a large angle cannot be measured.

各集光用レンズ5a〜5cそれぞれを用いて検出器8上
に回折光(散乱光)を集光してその強度分布を測定する
と、その測定結果は第4図(a)〜(c)に示す通りとなる。
得られた各光強度分布測定結果は、それぞれの集光用レ
ンズ5a〜5cの焦点距離に応じた角度範囲において検
出器8の検出能を有効に生かしたものとなり、これらを
例えば角度2および3において互いの強度Ia2
b2,およびIb3とIc3が一致するよういずれかを補正
して合成すると、0〜1の広角度範囲に亘り高分解能
の光強度分布が得られる。
When diffracted light (scattered light) is focused on the detector 8 using each of the focusing lenses 5a to 5c and the intensity distribution thereof is measured, the measurement results are shown in FIGS. 4 (a) to (c). As shown.
The obtained light intensity distribution measurement results effectively utilize the detectability of the detector 8 in the angle range corresponding to the focal lengths of the respective condenser lenses 5a to 5c, and these can be used, for example, at angles 2 and 3 In the above, if either of the intensities I a2 and I b2 and I b3 and I c3 are corrected and combined, a high resolution light intensity distribution can be obtained over a wide angle range of 0 to 1 .

<実施例> 第1図は本発明の実施例の構成図である。<Embodiment> FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

レーザ光源1から出射したレーザ光は、コリメータレン
ズ2によって所定断面を持つ平行光束となってフローセ
ル3に照射される。
The laser light emitted from the laser light source 1 is collimated by the collimator lens 2 into a parallel light flux having a predetermined cross section, which is applied to the flow cell 3.

フローセル3内には試料粒子を媒体中に分散させてなる
試料懸濁液4が流されており、照射された光は粒子の径
に応じた角度で回折もしくは散乱する。
A sample suspension 4 in which sample particles are dispersed in a medium is flown in the flow cell 3, and the irradiated light is diffracted or scattered at an angle corresponding to the particle diameter.

フローセル3の後方には、互いに焦点距離の異なる3個
の集光用レンズ5a,5bおよび5cが選択自在に配設
されている。すなわち、各集光用レンズ5a〜5cは、
レンズ駆動機構6によってそのいずれかを択一的に照射
光の光軸上にセットできるように構成されている。
Behind the flow cell 3, three condenser lenses 5a, 5b and 5c having different focal lengths are selectively arranged. That is, the condenser lenses 5a to 5c are
The lens driving mechanism 6 is configured so that any one of them can be selectively set on the optical axis of the irradiation light.

レンズ駆動機構6は、各レンズ5a〜5cを支承して移
動自在のラック61とこのラック61と噛合するピニオ
ンギア62,およびこのピニオンギア62を回動させる
モータ63等によって構成されており、モータ63は後
述するコンピュータシステム15からの指令に基づいて
駆動される。ここで、ラック61には突起64が形成さ
れているとともに、ラック61の移動方向に沿って、各
レンズ5a,5bおよび5cの配設ピッチに応じたピッ
チで位置検出器7a,7bおよび7cが配設されてい
る。コンピュータシステム15は、位置検出器7a,7
b,または7cの配設位置に突起64が到来することに
よって各検出器7a,7bまたは7cから出力される検
出信号により、各集光用レンズ5a,5bまたは5cが
光軸上に位置していることを検知するよう構成されてい
る。
The lens drive mechanism 6 includes a movable rack 61 that supports the lenses 5a to 5c, a pinion gear 62 that meshes with the rack 61, a motor 63 that rotates the pinion gear 62, and the like. 63 is driven based on a command from the computer system 15 described later. Here, a protrusion 64 is formed on the rack 61, and the position detectors 7a, 7b and 7c are arranged along the moving direction of the rack 61 at a pitch according to the arrangement pitch of the lenses 5a, 5b and 5c. It is arranged. The computer system 15 includes position detectors 7a, 7
When the projection 64 arrives at the position where b or 7c is arranged, each focusing lens 5a, 5b or 5c is positioned on the optical axis by the detection signal output from each detector 7a, 7b or 7c. Configured to detect the presence of

さて、集光用レンズ5a〜5cのいずれかによって集光
された光は、その集光面、つまり使用したレンズの焦点
位置に位置決めされた光検出器8によってその強度分布
が検出される。
Now, the intensity distribution of the light condensed by any of the condenser lenses 5a to 5c is detected by the photodetector 8 positioned at the condensing surface, that is, the focal position of the lens used.

光検出器8は、例えば光軸を中心として、互いに半径の
異なるリング状の受光面を持つ複数の光電変換素子を同
心円状に配列してなる、いわゆるリングデテクタであっ
て、回折(散乱)角の大きな光は外側の素子に、小さな
光は内側の素子に入射することから、各素子の回折(散
乱)角ごとの光強度信号を表わし、これに基づいて回折
(散乱)光の強度分布を得ることができる。
The photodetector 8 is, for example, a so-called ring detector in which a plurality of photoelectric conversion elements having ring-shaped light-receiving surfaces having different radii with respect to the optical axis are concentrically arranged, and is a so-called ring (scattering) angle. The large light of is incident on the outer element and the small light of is incident on the inner element. Therefore, the light intensity signal for each diffraction (scattering) angle of each element is represented, and the intensity distribution of the diffracted (scattered) light is calculated based on this. Obtainable.

また、光検出器8は上述の各焦点位置に移動させるべ
く、検出器駆動機構10によって変位される台車9上に
支承されている。
Further, the photodetector 8 is supported on a carriage 9 which is displaced by a detector driving mechanism 10 so as to move to the above-mentioned respective focal positions.

検出器駆動機構10はガイド101,ワイヤ102,プ
ーリ103〜106およびモータ107によって構成さ
れている。ガイド101は台車9を載せて光軸方向に伸
び、台車9にはワイヤ102が接続されている。このワ
イヤ102はプーリ103〜106によって緊張され、
プーリ103を介してモータ107によって駆動され
る。そして、モータ107はコンピュータシステム15
からの指令に基づいて駆動制御される。台車9には突起
91が設けられており、また、ガイド101に沿って、
各集光用レンズ5a,5bおよび5cの焦点位置に対応
する位置には位置検出器11a,11bおよび11cが
配設されている。コンピュータシステム15は、位置検
出器11a,11bまたは11cの配設位置に突起91
が到来することにより各検出器11a,11bまたは1
1cから出力される検出信号によって、光検出器8が各
集光用レンズ5a,5bまたは5cの焦点位置に位置し
ていることを検知するよう構成されている。
The detector drive mechanism 10 is composed of a guide 101, a wire 102, pulleys 103 to 106, and a motor 107. The guide 101 carries the carriage 9 and extends in the optical axis direction, and a wire 102 is connected to the carriage 9. This wire 102 is tensioned by pulleys 103-106,
It is driven by a motor 107 via a pulley 103. The motor 107 is used by the computer system 15
Drive control is performed based on a command from. The carriage 9 is provided with a protrusion 91, and along the guide 101,
Position detectors 11a, 11b and 11c are provided at positions corresponding to the focal positions of the condenser lenses 5a, 5b and 5c. The computer system 15 has a projection 91 at the position where the position detector 11a, 11b or 11c is provided.
Of the detectors 11a, 11b or 1
It is configured to detect that the photodetector 8 is located at the focal position of each condenser lens 5a, 5b or 5c by the detection signal output from 1c.

光検出器8の各光電変換素子の出力は、それぞれプリア
ンプ12…12によって増幅された後、マルチプレクサ
13を介して順次A−D変換器14に導かれ、デジタル
変換されてコンピュータシステム15に採り込まれる。
The outputs of the photoelectric conversion elements of the photodetector 8 are amplified by the preamplifiers 12 ... 12, respectively, and then sequentially guided to the AD converter 14 via the multiplexer 13, digitally converted and taken into the computer system 15. Be done.

コンピュータシステム15は、CPU151,ROM1
52,RAM153のほか、粒度分布測定結果等を表示
するCRT154,測定条件やシステムの起動指令等を
入力するためのキーボード155,および各種外部機器
との接続のための入出力インターフェース156を備
え、ROM152に書き込まれたプログラムに基づい
て、各部を制御しつつ光検出器8からのデータをROM
153内に採り込んだ後、粒度分布を算出してCRT1
54に表示することができる。
The computer system 15 has a CPU 151 and a ROM 1.
52, a RAM 153, a CRT 154 for displaying a particle size distribution measurement result, a keyboard 155 for inputting measurement conditions and a system start command, and an input / output interface 156 for connection with various external devices. Based on the program written in the ROM, the data from the photodetector 8 is controlled in the ROM while controlling each part.
After importing into 153, calculate the particle size distribution and CRT1
54 can be displayed.

第2図はROM152に書き込まれたプログラムの内容
の要旨を示すフローチャートで、この図を参照しつつ以
下に動作を説明する。
FIG. 2 is a flowchart showing the outline of the contents of the program written in the ROM 152, and the operation will be described below with reference to this figure.

測定条件等の設定の後に起動指令を与えると、まず、集
光用レンズ5aが選択されて光軸上に位置決めされる。
同時に、光検出器8はこのレンズ5aの焦点位置上に位
置決めされる。そして、この状態で光検出器8からの光
強度分布データが採取され、RAM153内に格納され
る。
When a start command is given after setting the measurement conditions and the like, first, the condenser lens 5a is selected and positioned on the optical axis.
At the same time, the photodetector 8 is positioned on the focal position of this lens 5a. Then, in this state, the light intensity distribution data from the photodetector 8 is collected and stored in the RAM 153.

次に、モータ62の駆動によって集光用レンズ5bが光
軸上に位置決めされるとともに、モータ107の駆動に
より光検出器8がこのレンズ5bの焦点位置に位置決め
される。そして、この状態で同様に光強度分布データが
採取され、RAM153内に格納される。
Next, the condenser lens 5b is positioned on the optical axis by driving the motor 62, and the photodetector 8 is positioned at the focal position of the lens 5b by driving the motor 107. Then, in this state, light intensity distribution data is similarly sampled and stored in the RAM 153.

その後、更に集光用レンズ5cが選択され、このレンズ
5cの焦点位置に光検出器8を位置決めした状態で、同
様に光強度分布データが採取され、RAM153内に格
納される。
After that, the condenser lens 5c is further selected, and in the state where the photodetector 8 is positioned at the focal position of the lens 5c, the light intensity distribution data is similarly sampled and stored in the RAM 153.

以上の動作によって得られた3種の光強度分布データ
は、補正演算によって1つの光強度分布に合成される。
その合成法を以下に示す。
The three types of light intensity distribution data obtained by the above operation are combined into one light intensity distribution by the correction calculation.
The synthetic method is shown below.

第3図は、集光用レンズ5a〜5cの焦点距離の相違に
よる、回折(散乱)角と像高(検出面での光の到達半
径)の関係の変化を示す図である。同図(a)に示すよう
に、焦点距離の短かいレンズ5aを使用すると、1
角度の光は光検出器8上のra1の位置に、また、2
角度の光は同じくra2の位置に投影される。これに対し
同図(b)に示すように焦点距離より長いレンズ5bを使
用すると、2の角度の光は、rb2の位置に投影され、
0〜2の角度の光が拡大されて光検出器8に投影され
る。更に焦点距離の長いレンズ5cを使用すると、同図
(c)に示すように、微小角3の光がrc3の位置に投影さ
れることになり、0〜3の角度の光が拡大されて光検
出器8に入射する。
FIG. 3 is a diagram showing a change in the relationship between the diffraction (scattering) angle and the image height (light arrival radius on the detection surface) due to the difference in the focal lengths of the condenser lenses 5a to 5c. As shown in FIG. 6 (a), by using the short lens 5a of the focal length, the light of the first angle position of r a1 on the photodetector 8 and the light of the two angles are also r a2 Is projected at the position. On the other hand, when the lens 5b longer than the focal length is used as shown in FIG. 6B, the light of the angle of 2 is projected to the position of r b2 ,
Light with an angle of 0 to 2 is magnified and projected on the photodetector 8. If a lens 5c with a longer focal length is used,
As shown in (c), the light of the minute angle 3 is projected at the position of r c3 , and the light of the angles of 0 to 3 is expanded and enters the photodetector 8.

以上のような各集光用レンズ5a〜5cを用いて得られ
る光強度分布測定結果をグラフで表わした例を第4図に
示す。この図において(a),(b)および(c)はそれぞれ集
光用レンズ5a,5bおよび5cを用いて同じ試料を測
定したときの光強度分布を示している。(a)図における
0〜2,0〜3の間の分布がそれぞれ拡大されて(b)
図,(c)図になっていることになる。すなわち、(a)図に
おける強度Ia2と(b)図における強度Ib2は、それぞれ
同一の角度2の光であるから等しい強度となるはずで
あり、従って、例えば(b)図におけるIb2の値がIa2
等しくなるよう、光検出器8の感度を考慮して(b)図の
全体のデータを補正すれば、(a)図の12のデータ
と(b)図の23のデータを接続することができる。
更に、(b)図の3と(c)図の3も同じ角度の光であるか
ら、Ib3とIc3は同一値となるはずであり、(c)図にお
けるIc3が、上述の補正後の(b)図のIb3と等しくなる
よう同様に(c)図の全体データを補正することで、(a)
図,(b)図および(c)図における1223およ
3〜0のデータの接続が可能となり、3種のデータ
を1つの光強度分布データに合成できる。
FIG. 4 shows an example in which the light intensity distribution measurement results obtained by using each of the condenser lenses 5a to 5c as described above are represented by a graph. In this figure, (a), (b) and (c) show the light intensity distributions when the same sample is measured using the condenser lenses 5a, 5b and 5c, respectively. The distribution between 0 and 2 and 0 and 3 in Fig. (a) is expanded (b)
It will be the figure and (c) figure. That is, the intensity I b2 in the intensity I a2 and (b) view in Figure (a) is supposed to be equal intensity because each is a light of the same angle 2, therefore, the I b2 in example (b) Figure as the value is equal to I a2, by correcting the entire data in consideration of the sensitivity of the photodetector 8 (b) Figure, (a) 2 ~ 1-2 of the data (b) of Figures Figure 3 data can be connected.
Furthermore, since 3 of 3 (c) view of (b) view is also a light of the same angle, I b3 and I c3 is should be the same value, the I c3 in (c) view, the above-described correction Similarly, by correcting the entire data of FIG. (C) so that it becomes equal to I b3 of the latter (b), (a)
The data of 1 to 2 , 2 to 3 and 3 to 0 in the figures, (b) and (c) can be connected, and three kinds of data can be combined into one light intensity distribution data.

さて、このように合成された光強度分布データは、次
に、粒度分布に変換され、CRT155に表示される。
The light intensity distribution data thus synthesized is then converted into a particle size distribution and displayed on the CRT 155.

粒度分布への変換法は公知であるが、その概略を以下に
示す。
A method for converting to a particle size distribution is known, but its outline is shown below.

回折(散乱)角に対する光強度分布をl(),粒度分
布関数をf(D),フラウンホーファないしはミーの式
から理論的に計算される単位粒子量当りの回折(散乱)
光強度をK(,D)とすると、回折(散乱)光と粒度
分布との関係は、 で示される。
Diffraction (scattering) per unit particle amount theoretically calculated from the Fraunhofer or Mie equation, the light intensity distribution with respect to the diffraction (scattering) angle is l (), the particle size distribution function is f (D).
If the light intensity is K (, D), the relationship between the diffracted (scattered) light and the particle size distribution is Indicated by.

いま、回折(散乱)光の強度分布は有限m個の光電変換
素子によって測定されるものとし、粒度分布もその範囲
を有限としてこれをn分割し、それぞれの分割区間は1
つの粒子径で代表されるものとすると、(1)式は、 と近似できる。この(2)式は線形であるから、ベクト
ル、行列で表わすと、 となる。これをfについて解くと、 している。
Now, assume that the intensity distribution of diffracted (scattered) light is measured by a finite number of photoelectric conversion elements, and the particle size distribution is divided into n with a finite range, and each divided section is 1
Assuming that one particle size is represented by Can be approximated by Since this equation (2) is linear, it can be expressed as a vector or matrix. Becomes Solving this for f, is doing.

この(4)式により、光強度分布lの測定結果から ではlとして上述の合成後の光強度分布データを用いる
わけである。
From the measurement result of the light intensity distribution 1 according to the equation (4), Then, the above-mentioned light intensity distribution data after combination is used as l.

合成によって得られた光強度分布は、1から0°近傍
までの広角度範囲の光強度情報を高分解能のもとに含ん
でいるから、得られる粒度分布もそれに相応して高分解
能で微粒子から粗粒子までの広い粒度範囲のものとな
る。
Since the light intensity distribution obtained by synthesis contains light intensity information in a wide angle range from 1 to 0 ° under high resolution, the obtained particle size distribution also has a correspondingly high resolution from fine particles. It has a wide particle size range up to coarse particles.

ちなみに、このような測定結果を従来のように1個のレ
ンズによる光強度分布データを用いて達成するために
は、光検出器8の分解能を極めて高くしなければならな
い。すなわち、例えば第3図(a)に示すレンズ5aを用
いて達成するには、光検出器8の0〜ra2の間に、光電
変換素子を極端に細かく、かつ、位置精度を高くして多
数個配列する必要がある。つまり、0〜ra2の間に、第
3図(b)の0〜ra2間の素子群と同等の性能を持たす必
要がある。また、第3図(b)または(c)に示すレンズ5b
または5cを用いる場合、光検出器8を極めて大きくす
る必要があり、いずれも非現実的である。
By the way, in order to achieve such a measurement result by using the light intensity distribution data obtained by one lens as in the conventional case, the resolution of the photodetector 8 must be made extremely high. That is, for example, be achieved using a lens 5a shown in FIG. 3 (a) is between 0 to R a2 of the photodetector 8, extremely fine photoelectric conversion element, and, by increasing the positional accuracy It is necessary to arrange a large number. In other words, during the 0 to R a2, we are necessary to Motas the same performance as the element group between 0 to R a2 of FIG. 3 (b). Also, the lens 5b shown in FIG. 3 (b) or (c)
Alternatively, when 5c is used, the photodetector 8 needs to be extremely large, which is unrealistic.

なお、以上の実施例では、集光用レンズを3個設けた例
を示したが、その個数は2個以上任意個数とすることが
でき、また、使用するレンズの順番は任意であることは
勿論である。さらに、レンズの変更および光検出器の移
動は、自動的に行う必要はなく、手動によって測定者が
位置決めするよう構成することもできる。更にまた、光
検出器としては、リングデテクタのほか、フォトダイオ
ードアレイでもよく、あるいはフォトマルをスキャニン
グする方式をも使用することができる。
In the above embodiments, an example in which three condensing lenses are provided is shown, but the number can be any number of two or more, and the order of the lenses used is arbitrary. Of course. Furthermore, the change of the lens and the movement of the photodetector do not have to be performed automatically, but can be manually positioned by the operator. Furthermore, as the photodetector, a photodiode array may be used instead of the ring detector, or a method of scanning the photomultiplier may be used.

<発明の効果> 以上説明したように、本発明によれば、複数の集光用レ
ンズそれぞれを用いて測定された複数の光強度分布を演
算によって1つの光強度分布に合成し、その合成後の光
強度分布を用いて粒度分布を求めるから、広角度範囲に
亘って高分解能の光強度分布の測定が可能になり、従っ
て、広い粒度範囲で高精度の粒度分布を得ることができ
る。しかも、測定範囲の大きな(受光面積が大きな)検
出器や、あるいは位置分解能の高い検出器が不要であ
り、コストを高くすることなく上記の効果を達成でき
る。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, a plurality of light intensity distributions measured using each of a plurality of condenser lenses are combined into one light intensity distribution by calculation, and after the combination, Since the particle size distribution is obtained using the light intensity distribution of, it is possible to measure the light intensity distribution with high resolution over a wide angle range, and therefore, it is possible to obtain a highly accurate particle size distribution over a wide particle size range. Moreover, a detector having a large measuring range (a large light receiving area) or a detector having a high position resolution is unnecessary, and the above effect can be achieved without increasing the cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明実施例の構成図、 第2図はそのROM152に書き込まれたプログラムの
内容を示すフローチャート、 第3図はその集光用レンズ5a〜5cの焦点距離の相違
による、回折(散乱)角と像高の関係の説明図、 第4図はその各集光用レンズ5a〜5cを用いて光強度
分布を測定した例を示すグラフである。 1・・・・・・・・・レーザ光源 2・・・・・・・・・コリメータレンズ 3・・・・・・・・・フローセル 4・・・・・・・・・試料懸濁液 5a,5b,5c・・集光用レンズ 6・・・・・・・・・レンズ駆動機構 8・・・・・・・・・光検出器 10・・・・・・・・検出器駆動機構 13・・・・・・・・マルチプレクサ 14・・・・・・・・A−D変換器 15・・・・・・・・コンピュータシステム
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart showing the contents of a program written in the ROM 152, and FIG. 3 is diffraction (diffraction () due to a difference in focal length of the condenser lenses 5a to 5c. FIG. 4 is a graph showing an example of measuring the light intensity distribution using each of the condenser lenses 5a to 5c. 1 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Laser light source 2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Collimator lens 3 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Flow cell 4 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Sample suspension 5a , 5b, 5c ··· Condensing lens 6 ····· Lens driving mechanism 8 ····· Photodetector 10 ···· Detector driving mechanism 13 ... Multiplexer 14 ... A-D converter 15 ... Computer system

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】媒体中に分散された試料粒子に平行光束を
照射して得られる回折光もしくは散乱光を、照射光の光
軸上に置かれた集光用レンズによって光検出器の受光面
に集光させることにより、その回折光もしくは散乱光の
強度分布を測定し、その測定結果を換算手段によって試
料粒子の粒度分布に換算する装置において、互いに焦点
距離の異なる複数の集光用レンズと、その各集光用レン
ズを択一的に用いて回折光もしくは散乱光を集光させる
べく当該各集光用レンズを選択的に上記光軸上に位置さ
せるレンズ移動機構と、上記光検出器を集光用レンズの
選択状況に応じて該当の焦点位置に位置させる光検出器
移動機構と、上記複数の集光用レンズをそれぞれ用いて
得られた複数の強度分布測定結果を所定の補正演算によ
って合成する演算手段を有するとともに、上記換算手段
は、その合成後の強度分布を粒度分布に換算することを
特徴とする、粒度分布測定装置。
1. A light receiving surface of a photodetector for collecting diffracted light or scattered light obtained by irradiating a sample particle dispersed in a medium with a parallel light beam by a condenser lens placed on the optical axis of the irradiation light. In the device for measuring the intensity distribution of the diffracted light or scattered light by condensing the light into the particle size distribution of the sample particles by the conversion means, a plurality of condensing lenses having different focal lengths are used. A lens moving mechanism that selectively positions each of the condenser lenses on the optical axis to condense the diffracted light or the scattered light by selectively using each of the condenser lenses. A photodetector moving mechanism that positions the lens at a corresponding focal position according to the selection condition of the condenser lens and a plurality of intensity distribution measurement results obtained by using the plurality of condenser lenses, respectively, are subjected to a predetermined correction calculation. Operation to synthesize by And has a stage, the conversion means is characterized by converting the intensity distribution after its synthesis in the particle size distribution, particle size distribution measuring apparatus.
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