JPH0810191B2 - 散乱光検出装置 - Google Patents
散乱光検出装置Info
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- JPH0810191B2 JPH0810191B2 JP62078861A JP7886187A JPH0810191B2 JP H0810191 B2 JPH0810191 B2 JP H0810191B2 JP 62078861 A JP62078861 A JP 62078861A JP 7886187 A JP7886187 A JP 7886187A JP H0810191 B2 JPH0810191 B2 JP H0810191B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/51—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid inside a container, e.g. in an ampoule
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は，光検出装置，例えば媒体中に分散された
粒子群に光を照射し，粒子群からの散乱光を測定して粒
子群の粒度分布を測定する場合などに用いる散乱角に対
する散乱光強度を検出する光検出装置に関する。
粒子群に光を照射し，粒子群からの散乱光を測定して粒
子群の粒度分布を測定する場合などに用いる散乱角に対
する散乱光強度を検出する光検出装置に関する。
（ロ）従来の技術 液体または気体中に懸濁分散された粒子群の粒子の大
きさ，粒子径の分布状態をより正確に，かつ迅速に測定
する要求が高まっている。
きさ，粒子径の分布状態をより正確に，かつ迅速に測定
する要求が高まっている。
粒度分布の測定には光散乱法がよく用いられる。光散
乱法では，被測定粒子群に単色光（レーザ光等）を照射
し，粒子からの散乱光の強度をいくつかの散乱角につい
て測定し，この測定値からFraunhofer回折法（平均粒径
数μｍ〜数十μｍの粗い粒子），またはMie散乱法（微
小粒子）により統計的演算処理を施し，粒度分布が求め
られる。
乱法では，被測定粒子群に単色光（レーザ光等）を照射
し，粒子からの散乱光の強度をいくつかの散乱角につい
て測定し，この測定値からFraunhofer回折法（平均粒径
数μｍ〜数十μｍの粗い粒子），またはMie散乱法（微
小粒子）により統計的演算処理を施し，粒度分布が求め
られる。
Mie理論による粒度分布測定では，つぎのような方法
が行なわれているが，それぞれ問題がある。
が行なわれているが，それぞれ問題がある。
Ａ）散乱角と散乱光強度を測定する方法（たとえば日本
金属学会会報第24巻第７号，第561−567頁「微粒子の測
定法とその応用」）では，散乱光の検出器を測定セルの
まわりに順次一定角度ずつ回動させて各散乱角における
散乱光強度を測定する方式が行なわれている。しかしこ
の方式では機構が複雑で製作費用が高価となり，しかも
測定にかなりの時間を要する。
金属学会会報第24巻第７号，第561−567頁「微粒子の測
定法とその応用」）では，散乱光の検出器を測定セルの
まわりに順次一定角度ずつ回動させて各散乱角における
散乱光強度を測定する方式が行なわれている。しかしこ
の方式では機構が複雑で製作費用が高価となり，しかも
測定にかなりの時間を要する。
Ｂ）さらに所望の散乱角位置に光ファイバー等の受光端
を配置し入射光をそれぞれ光検出素子に導入・検出する
方式（特開昭61−14543号）が提案されているが，この
方式では所望の散乱角における散乱光のごく一部がサン
プリングされるのみであり，測定の感度の点では不利な
条件が伴う。
を配置し入射光をそれぞれ光検出素子に導入・検出する
方式（特開昭61−14543号）が提案されているが，この
方式では所望の散乱角における散乱光のごく一部がサン
プリングされるのみであり，測定の感度の点では不利な
条件が伴う。
Ｃ）照射光の方向に対して一定の角度の散乱光検出器を
置き，照射光の波長を変化して固定角での散乱光を検出
する方式が提案されている。（たとえばWilay Heyden L
td.1982年発行の“Particle Size Analysis 1981"第385
−391頁“Submicrometer to Millimeter Particle Size
Measurement using Light Scattering"）。しかしこの
方式では波長選択にフィルタを用いた場合は使用できる
波長が限られ，また分光器を用いた場合は光のエネルギ
ーが小さくなるので，受光素子として高感度のホトマル
チプライヤーが要求され，それぞれ装置が高価となると
ともに波長送りの時間だけ測定時間が長くなる。
置き，照射光の波長を変化して固定角での散乱光を検出
する方式が提案されている。（たとえばWilay Heyden L
td.1982年発行の“Particle Size Analysis 1981"第385
−391頁“Submicrometer to Millimeter Particle Size
Measurement using Light Scattering"）。しかしこの
方式では波長選択にフィルタを用いた場合は使用できる
波長が限られ，また分光器を用いた場合は光のエネルギ
ーが小さくなるので，受光素子として高感度のホトマル
チプライヤーが要求され，それぞれ装置が高価となると
ともに波長送りの時間だけ測定時間が長くなる。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記のように，従来方式では（Ａ），（Ｃ）の場合は
一定時間内の平均の粒度分布を測定しているので，粒度
分布が時間とともに変化する場合には，これに正確に追
随測定することは不可能であり，（Ｂ）の場合には測定
感度の低下が避けられない。
一定時間内の平均の粒度分布を測定しているので，粒度
分布が時間とともに変化する場合には，これに正確に追
随測定することは不可能であり，（Ｂ）の場合には測定
感度の低下が避けられない。
この発明は，散乱光強度の角度分布を瞬間的に高精
度，高感度に検出できる散乱光検出装置を提供すること
を目的とする。
度，高感度に検出できる散乱光検出装置を提供すること
を目的とする。
（ニ）問題点を解決するための手段 この発明の散乱光検出装置は，散乱光発生源，たとえ
ば光源よりレーザ光束等の細い単色光が照射される円筒
状試料セルの周囲に，円筒内側面の光入射面と輪状の光
出射面を有するリング状プリズムが試料セルと同軸状に
配置され，プリズムの出力面には光検出素子たとえば半
導体光検出素子群が，密接配置されている。各検出素子
は試料セルの軸上に中心を持つ好ましくは均等な中心角
の扇形状ないし短冊状に形成される。
ば光源よりレーザ光束等の細い単色光が照射される円筒
状試料セルの周囲に，円筒内側面の光入射面と輪状の光
出射面を有するリング状プリズムが試料セルと同軸状に
配置され，プリズムの出力面には光検出素子たとえば半
導体光検出素子群が，密接配置されている。各検出素子
は試料セルの軸上に中心を持つ好ましくは均等な中心角
の扇形状ないし短冊状に形成される。
リング状プリズムの中心角は180゜あれば十分である
が測定対象粒子の粒度の範囲が狭い場合はさらに小さく
てもよい。またプリズムの全反射面は必要に応じ円錐面
より若干外側にふくらみを与え光収束特性を与えてもよ
い。
が測定対象粒子の粒度の範囲が狭い場合はさらに小さく
てもよい。またプリズムの全反射面は必要に応じ円錐面
より若干外側にふくらみを与え光収束特性を与えてもよ
い。
（ホ）作 用 この発明によれば，散乱光受光部として測定セルを包
囲する円筒状入射面を持つリング状プリズムにより，セ
ルから放射状に出た散乱光はプリズムの外側の円錐面で
全反射され，平面状出射面に設けた光検出素子群に入射
し各素子毎にそれぞれの散乱角の散乱光強度に応じた光
電出力を発生する。従って種々の角度方向への散乱光に
対し一平面上に配設した検出素子群で対応できるので，
検出素子の製作，検出部の構成上好都合である。
囲する円筒状入射面を持つリング状プリズムにより，セ
ルから放射状に出た散乱光はプリズムの外側の円錐面で
全反射され，平面状出射面に設けた光検出素子群に入射
し各素子毎にそれぞれの散乱角の散乱光強度に応じた光
電出力を発生する。従って種々の角度方向への散乱光に
対し一平面上に配設した検出素子群で対応できるので，
検出素子の製作，検出部の構成上好都合である。
（ヘ）実施例 第１図はこの発明を粒度分布測定に応用した場合の一
実施例を示すもので，（１）は透明な材料で形成された
円筒形の試料セルで被測定粒子群を懸濁分散させた液体
または気体が納められ，または流通する。（２）はレー
ザ，分光器等の単色光源，（３）はコリメータ用集光レ
ンズである。（４），（５）は本発明を直接構成する散
乱光検出部である。（４）はリング状プリズムで散乱光
入射面となる円筒面（4a），全反射面となる円錐面（4
b），出射面となる平面（4c）とを有し，円筒面（4
a），円錐面（4b）は試料セル（１）の円筒面と同軸に
なるよう配置され，出射面（4c）はこの円筒面（4a）に
直交する。なお（５）はプリズムの出射面（4c）上にそ
の入射面を出射面（4c）に密接して設けられた光検出素
子群であり，たとえば半導体フオトセンサが円筒面（4
a）の軸を中心とする一定の中心角度毎に扇形状或いは
短冊状（以下短冊状と総称する）に区画された多数の素
子群を形成して設けられる。第２図はこの光検出素子群
を示し，セル（１）の入る空間（Ｇ）を中心部に設けた
Si基板（Ｐ）上に光電検出素子群（51），（52）……
（5n）を形成したものである。場合により素子群の一部
を省略してもよい。
実施例を示すもので，（１）は透明な材料で形成された
円筒形の試料セルで被測定粒子群を懸濁分散させた液体
または気体が納められ，または流通する。（２）はレー
ザ，分光器等の単色光源，（３）はコリメータ用集光レ
ンズである。（４），（５）は本発明を直接構成する散
乱光検出部である。（４）はリング状プリズムで散乱光
入射面となる円筒面（4a），全反射面となる円錐面（4
b），出射面となる平面（4c）とを有し，円筒面（4
a），円錐面（4b）は試料セル（１）の円筒面と同軸に
なるよう配置され，出射面（4c）はこの円筒面（4a）に
直交する。なお（５）はプリズムの出射面（4c）上にそ
の入射面を出射面（4c）に密接して設けられた光検出素
子群であり，たとえば半導体フオトセンサが円筒面（4
a）の軸を中心とする一定の中心角度毎に扇形状或いは
短冊状（以下短冊状と総称する）に区画された多数の素
子群を形成して設けられる。第２図はこの光検出素子群
を示し，セル（１）の入る空間（Ｇ）を中心部に設けた
Si基板（Ｐ）上に光電検出素子群（51），（52）……
（5n）を形成したものである。場合により素子群の一部
を省略してもよい。
リング状プリズム（４）の材質は光透過性であればよ
いが，製作上はアクリル樹脂等のプラスチック材料が適
当であり，たとえば第３図のように所要厚さの円板の周
縁を図のように45゜の角度で切除した後中心部を切除す
るか或いは厚肉の円筒の外縁部を45゜に切除する等の機
械加工により第４図のように製作してもよいが，また成
形加工後所要の精度に仕上げてもよい。
いが，製作上はアクリル樹脂等のプラスチック材料が適
当であり，たとえば第３図のように所要厚さの円板の周
縁を図のように45゜の角度で切除した後中心部を切除す
るか或いは厚肉の円筒の外縁部を45゜に切除する等の機
械加工により第４図のように製作してもよいが，また成
形加工後所要の精度に仕上げてもよい。
第１図において（６）〜（８）は散乱光検出後の信号
の処理を行う部分で，（６）は光検出素子（５）の各エ
レメントの光電検出信号の増巾・A/D変換等を行う信号
処理部，（７）は各角度の散乱光強度の計測値から公知
の方法により粒度分布等の演算を行うデータ処理システ
ム，（８）はCRT・記録計・プリンタ等を含む表示・記
録装置である。
の処理を行う部分で，（６）は光検出素子（５）の各エ
レメントの光電検出信号の増巾・A/D変換等を行う信号
処理部，（７）は各角度の散乱光強度の計測値から公知
の方法により粒度分布等の演算を行うデータ処理システ
ム，（８）はCRT・記録計・プリンタ等を含む表示・記
録装置である。
以上の装置の動作について説明すると，光源（２）か
ら出た所要の波長の単色光はコリメータ（３）により細
い平行光束（L1）とされ，試料セル（１）に照射され，
試料中の粒子群により散乱される。試料セルから放射状
に出た散乱光（L2）の一部はリング状プリズム（４）
（第３図ａ・ｂ参照）の円筒形入射面（4a）に入り，円
錐面（4b）で全反射され，出射面（4c）を経て検出素子
（５）に入る。検出素子（５）は扇形平面に区画された
各エレメント（51），（52）……（5n）ごとに，各々に
刻々に入射する光の強度に比例した光電出力を同時に発
生する。各出力は信号処理部（６）でそれぞれ増巾・A/
D変換等の処理をされた後，データ処理システム（７）
に導入され，公知の統計演算により刻々の粒度分布が算
出され，表示・記録装置（８）により，粒度分布を表わ
すグラフ・表等が，必要に応じてCRT・記録計・プリン
タに表示・記録され，またメモリに記憶される。
ら出た所要の波長の単色光はコリメータ（３）により細
い平行光束（L1）とされ，試料セル（１）に照射され，
試料中の粒子群により散乱される。試料セルから放射状
に出た散乱光（L2）の一部はリング状プリズム（４）
（第３図ａ・ｂ参照）の円筒形入射面（4a）に入り，円
錐面（4b）で全反射され，出射面（4c）を経て検出素子
（５）に入る。検出素子（５）は扇形平面に区画された
各エレメント（51），（52）……（5n）ごとに，各々に
刻々に入射する光の強度に比例した光電出力を同時に発
生する。各出力は信号処理部（６）でそれぞれ増巾・A/
D変換等の処理をされた後，データ処理システム（７）
に導入され，公知の統計演算により刻々の粒度分布が算
出され，表示・記録装置（８）により，粒度分布を表わ
すグラフ・表等が，必要に応じてCRT・記録計・プリン
タに表示・記録され，またメモリに記憶される。
（ト）発明の効果 この発明によれば，下記のような効果が得られる。
散乱光を光検出素子で直接受光せずに，リング状プリ
ズムの円筒面で受光し平面の出射面で光検出素子に導入
しているので，多数の検出素子は一平面上に配置するこ
とができる。従ってたとえば１枚のSi基板上に短冊状に
分割形成した半導体フォトセンサ等を用いることができ
るので，検出素子の製作費用が低減できる。さらに各扇
形状検出エレメントは共通の基板の上に同時に同一条件
で製作できるので，そろった特性のものが得易く，セル
の円周角方向の散乱光の強度分布を検出する目的上非常
に好ましく，粒度分布測定の精度向上にも役立つ。
ズムの円筒面で受光し平面の出射面で光検出素子に導入
しているので，多数の検出素子は一平面上に配置するこ
とができる。従ってたとえば１枚のSi基板上に短冊状に
分割形成した半導体フォトセンサ等を用いることができ
るので，検出素子の製作費用が低減できる。さらに各扇
形状検出エレメントは共通の基板の上に同時に同一条件
で製作できるので，そろった特性のものが得易く，セル
の円周角方向の散乱光の強度分布を検出する目的上非常
に好ましく，粒度分布測定の精度向上にも役立つ。
第１図はこの発明の散乱光検出装置を応用した実施例を
示す図，第２図は第１図の装置に用いられる光検出素子
群，第３図・第４図はリング状プりズムの実施例図で第
４図（ａ）は平面図，（ｂ）は側断面図である。 １……試料セル、２……光源 ４……リング状プリズム、５……光検出素子
示す図，第２図は第１図の装置に用いられる光検出素子
群，第３図・第４図はリング状プりズムの実施例図で第
４図（ａ）は平面図，（ｂ）は側断面図である。 １……試料セル、２……光源 ４……リング状プリズム、５……光検出素子
Claims (1)
- 【請求項１】光を照射される粒子群の周囲に光検出素子
を多数配置することによって、前記照射光の光軸に対す
る各角度方向への散乱光強度を同時に検出する散乱光検
出装置において、前記多数の光検出素子群を、２つの同
心円に囲まれた区域を等しい中心角で区画した多数の短
冊状の半導体光変換素子から構成するとともに、円筒状
内側面より成る光入射面と円錐状の光全反射面と輪状の
光出射面を有するリング状プリズムとを備え、このリン
グ状プリズムの光出射面に、前記半導体光変換素子を配
置したことを特徴とする散乱光検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078861A JPH0810191B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 散乱光検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078861A JPH0810191B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 散乱光検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243840A JPS63243840A (ja) | 1988-10-11 |
| JPH0810191B2 true JPH0810191B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=13673608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62078861A Expired - Lifetime JPH0810191B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 散乱光検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810191B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1170139C (zh) | 1997-11-19 | 2004-10-06 | 大塚电子株式会社 | 光学角度特性测定装置 |
| JP4593144B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2010-12-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 微粒子化条件の決定方法、決定装置、及び微粒子の製造方法、製造装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60196605A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-05 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 散乱光検出光学装置 |
| JPS6169144U (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-12 |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP62078861A patent/JPH0810191B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63243840A (ja) | 1988-10-11 |
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