JPH09189653A - 散乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法 - Google Patents

散乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法

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JPH09189653A
JPH09189653A JP8021932A JP2193296A JPH09189653A JP H09189653 A JPH09189653 A JP H09189653A JP 8021932 A JP8021932 A JP 8021932A JP 2193296 A JP2193296 A JP 2193296A JP H09189653 A JPH09189653 A JP H09189653A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光検出器の光軸中心部に十分近接して散乱光
受光素子を設けても光軸合わせを確実行うことができる
散乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法を提供す
ること。 【解決手段】 光源1と光検出器16とを結ぶ光軸上に
回折光発生手段15を設け、この回折光発生手段15に
よって発生する回折光を用いて光軸調整を行うようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光源からの光を
試料に対して光を照射し、そのとき散乱光を集光レンズ
を介して光検出器に入射させ、このとき得られる散乱光
強度パターンに基づいて試料中の粒度分布を測定する散
乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、一般的な散乱式粒度分布測定装
置の要部を示すもので、この図において、1はレーザ光
2を発するレーザ管、3はレーザ光2を適宜拡大するビ
ーム拡大器、4は試料5を収容するセル、6はセル4の
後方に設けられる集光レンズ、7は集光レンズ6からの
散乱光を検出するフォトダイオードからなる光検出器、
8は光検出器7からの信号を取り込むマルチプレクサ、
9はマルチプレクサ8からの信号が入力され、散乱光強
度パターンに基づいて演算を行って粒度分布を求めるC
PUである。
【0003】前記散乱式粒度分布測定装置においては、
セル4に試料5を収容して、レーザ光2を試料セル4に
対して照射すると、レーザ光2の一部がセル4内の試料
5中の粒子を照射して散乱光10となり、残りの光は粒
子と粒子との間を通過して透過光11となる。そして、
これら散乱光10および透過光11はともに、集光レン
ズ6を経て光検出器7に至る。
【0004】ところで、上記散乱式粒度分布測定装置に
おいては、光源であるレーザ管1と光検出器7との光軸
が厳密に一致していなければならないが、レーザ管1が
熱歪みを起こしたり、セル4、レンズ6、光検出器7な
どを設けたベンチ(図示してない)が熱で歪んだり、ま
た、セル4を交換したりする場合、その取付け位置が変
化するなどして、前記光軸にずれが生ずることがあっ
た。
【0005】そこで、従来の散乱式粒度分布測定装置に
おいては、光検出器7の光軸中心部7Aに、図5に示す
ように、例えばフォトダイオードよりなる4分割の光軸
調整用受光部12を設け、この光軸調整用受光部12を
構成する4つの受光素子12a〜12dからそれぞれ出
力される強度信号の大きさが等しくなるように、光検出
器7の位置を調整し、これによって光軸合わせを行うよ
うにしていた。
【0006】なお、図5において、13は光軸調整用受
光部12を中心にして同心状に設けられる複数の散乱光
受光素子13a,13b,13c,…13nからなる散
乱光検出用測定部、14は各散乱光受光素子13a〜1
3nの間に設けられるアイソレーションギャップ14で
ある。
【0007】そして、上述のようにして光軸調整を行う
には、光軸調整用受光部12は、レーザ管1から発せら
れるレーザ光の変動分の大きさと同等かそれ以上の半径
を持つようにしておく必要があり、レーザ光が例えば最
大100μm変動する場合、この変動を測定するために
半径100μmの光軸調整用受光部12が必要であっ
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、散乱式粒度
分布測定装置においては、粒子の径が大きくなるほど、
その散乱光の光軸となす角度は小さくなるので、光軸中
心部7Aに近い位置にまで散乱光検出用測定部13を形
成する必要があるが、上述のように、かなりの大きさの
光軸調整用受光部12を設けるような場合、光軸中心部
7Aに近接して散乱光受光素子13aなどを設けること
ができず、したがって、径の大きい粒子の測定には、あ
る限界が生じていた。
【0009】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、光検出器の光軸中心部に十分近
接して散乱光受光素子を設けても光軸合わせを確実行う
ことができる散乱式粒度分布測定装置における光軸調整
方法(以下、単に光軸調整方法という)を提供すること
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、光源と光検出器とを結ぶ光軸上に回
折光発生手段を設け、この回折光発生手段によって発生
する回折光を用いて光軸調整を行うようにしている。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明では、光源からの光を試
料に対して照射し、そのとき散乱光を集光レンズを介し
て光検出器に入射させ、このとき得られる散乱光強度パ
ターンに基づいて試料中の粒度分布を測定する散乱式粒
度分布測定装置において、前記光源と集光レンズとの間
の光路中に回折光発生手段を設けるとともに、前記光検
出器の光軸中心部の周囲に3以上の回折光検出器を、前
記光検出器に設けられている散乱光測定用検出部と重な
らないように等配置し、光源からの光が回折光発生手段
を通過する際に発生する回折光が前記回折光検出器に入
射したときの各出力が等しくなるように光検出器または
光源の位置を変更することにより、光軸調整を行うよう
にしている。
【0012】前記回折光発生手段としては、例えば光を
遮断するような板体にピンホールを形成してもよく、逆
に、光透過性の板体に小径の遮光部を形成してもよい。
いずれの場合においても望ましい回折光を得ることがで
きる。
【0013】前記回折光による光強度に基づく調整を行
うに際して、集光レンズによって集光された光が最大に
なるように光軸を微調整すれば、光軸位置精度をより向
上させることができる。
【0014】
【実施例】実施例について、図面を参照しながら説明す
る。以下の図において、図4および図5に示した符号と
同一のものは同一物であるので、その説明は省略する。
【0015】図1は、この発明が適用される散乱式粒度
分布測定装置の構成を示す。この散乱式粒度分布測定装
置は、図4に示した散乱式粒度分布測定装置と基本的に
は同じものであり、レーザ管1と集光レンズ6との間の
光路中に光軸調整の際に用いる回折光発生手段15を設
けるとともに、この回折光発生手段15によって発生し
た回折光を光検出器16によって検出するようにした点
が大きく異なる。以下、これらの詳細について説明す
る。
【0016】図2は、前記回折光発生手段15の一例を
示すもので、この図において、17は光遮断性の材料よ
りなる板材で、そのほぼ中央にピンホール18が開設さ
れている。
【0017】図3は、前記光検出器16の平面的な構成
の一例を示すもので、この図において、19は光検出器
16の光軸中心部Oに設けられる出力モニター用検出器
で、レーザ光2のビーム径と同等の受光部を備えてい
る。20は光軸中心部O(出力モニター用検出器19)
を中心として、90°の広がり角度をもって扇状かつ同
心状に設けられる複数の散乱光受光素子20a〜20n
よりなる散乱光検出用測定部で、21は散乱光受光素子
20a〜20nの間に設けられるアイソレーションギャ
ップである。そして、22は出力モニター用検出器19
を中心にし、かつ散乱光受光素子20a〜20nと重な
らない位置に設けられる回折光検出器で、図示例では、
円周を4等配するように設けられている。
【0018】上記構成の散乱式粒度分布測定装置におい
ては、試料5の粒度分布を測定する場合、セル4に試料
5を収容した状態でレーザ管1によってレーザ光2を照
射する。このとき、回折光発生手段15は、図1におい
て矢印U方向に移動して、光路から退避させて測定の妨
げにならないようにしておく。前記レーザ光2の一部が
セル4内の試料5中の粒子を照射して散乱光10とな
り、残りの光は粒子と粒子との間を通過して透過光11
となる。そして、これら散乱光10および透過光11は
ともに、集光レンズ6を経て光検出器16に至る。そし
て、このとき得られる光検出器16の出力をマルチプレ
クサ8を介してCPU9に入力し、このCPU9におい
て散乱光強度パターンに基づいて演算を行うことにより
粒度分布を求めることができる。
【0019】そして、光軸調整を行う場合、回折光発生
手段15を、図1において矢印V方向に移動して、ビー
ム拡大器3とセル4との間に介装する。この状態でレー
ザ光2をセル方向に向けて発すると、下記フラウンフォ
ーファー回折Iで近似される回折光が発生する。
【0020】I=I0 (J1 (x)/x)2 x=2πrs/λf ここで、λf;波長 r;ピンホール半径 s;検出器位置 J1 ;第1次ベッセル関数 I0 ;入射光強度
【0021】この場合、回折光発生手段15によって生
じた回折光が、光検出器16における各回折光検出器2
2に入射するように、板材17に設けられるピンホール
18の径を適宜設定する。そして、4つの回折光検出器
22からの出力が等しくなるように、光検出器16の位
置を微動させる。そして、各回折光検出器22の出力が
互いに等しくなったところを求め、その位置に光検出器
16を固定する。例えば、50μmの位置に最大回折光
強度の1/2の光強度がくるようにするためには、ピン
ホール18の径は320μmであればよく。そのときの
回折光は、半径820μmまで広がる。したがって、こ
の範囲内のレーザ光2の光軸変動を調整することができ
る。
【0022】そして、図3から理解されるように、回折
光検出器22を構成する受光素子22a〜22dは、散
乱光検出用測定部20の散乱光受光素子20a〜20n
とは重ならない位置に設けられ、しかも、散乱光検出用
測定部20の内側の素子(この場合20a)を、光検出
器16の光軸中心部Oにきわめて近づけた状態で配置さ
れている。したがって、光軸中心部Oにかなり接近して
散乱光検出用測定部20の受光素子を配置することがで
きるので、従来は困難であった径の大きい粒子の測定を
も十分行うことができる。
【0023】この発明は、上述の実施例に限られるもの
ではなく、種々に変形して実施することができる。例え
ば、回折光を発生させる手段15としては、透光性部材
に小径の遮光部を形成したものを用いてもよい。すなわ
ち、図2に示した板材17を透光性とし、ピンホール1
8に代えて、この部分に遮光性素材よりなる球形の粒子
を形成してもよい。
【0024】そして、前記回折光発生手段15の光路へ
の挿入、退避を適宜の機構によって自動的に行わせるよ
うにしてもよい。また、回折光発生手段15の設置位置
は、レーザ管1と集光レンズ6との間の光路であればど
こでもよい。
【0025】上述の光軸調整方法は、セル4を光路に設
けた状態で、回折光発生手段15を挿入するようにして
いたので、セル4を取外しできないような散乱式粒度分
布測定装置に好適であるが、この方法に代えて、セル4
を光路から外し、その位置に回折光発生手段15をセッ
トするようにしてもよい。
【0026】また、光検出器16に設けられる回折光検
出器22を構成する受光素子の数は、4つでなくてもよ
く、レーザ光2が図3において矢印X,Y方向で示す方
向、つまり二次元方向においてずれていることを検出
し、これを矯正できればよいから、少なくとも3つの受
光素子があればよく、好ましくは、光軸中心部Oを中心
に同心配置してあればなおよい。
【0027】さらに、上述した各種の光軸調整方法にお
いて、集光レンズ6によって集光されたレーザ光が最大
になるように光軸を微調整すれば、光軸位置精度をより
向上させることができる。
【0028】なお、この光軸調整方法は、レーザ2のみ
ならず、他の光線を用いた散乱式粒度分布測定装置にも
適用できることはいうまでもない。
【0029】
【発明の効果】この発明は、以上のような形態で実施さ
れ、以下のような効果を奏する。
【0030】従来に比べて、光検出器の光軸中心部によ
り近い部分に散乱光検出用測定部の受光素子を配置する
ことができるので、従来よりも大径の粒子の測定が可能
になり、より測定範囲の広い粒度分布を一度に測定でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の光軸調整方法が適用される散乱式粒
度分布測定装置の一例を概略的に示す図である。
【図2】前記光軸調整方法で用いる回折光発生手段の一
例を示す斜視図である。
【図3】前記散乱式粒度分布測定装置の光検出器の平面
構成を概略的に示す図である。
【図4】一般的な散乱式粒度分布測定装置の構成を概略
的に示す図である。
【図5】前記散乱式粒度分布測定装置の光検出器の平面
構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1…光源、6…集光レンズ、10…散乱光、15…回折
光発生手段、16…光検出器、17…遮光性部材、18
…ピンホール、19…出力検出用モニター検出器、22
…回折光検出器、O…光軸中心部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と光検出器とを結ぶ光軸上に回折光
    発生手段を設け、この回折光発生手段によって発生する
    回折光を用いて光軸調整を行うようにしたことを特徴と
    する散乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法。
  2. 【請求項2】 光源からの光を試料に対して照射し、そ
    のとき散乱光を集光レンズを介して光検出器に入射さ
    せ、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試
    料中の粒度分布を測定する散乱式粒度分布測定装置にお
    いて、前記光源と集光レンズとの間の光路中に回折光発
    生手段を設けるとともに、前記光検出器の光軸中心部の
    周囲に3以上の回折光検出器を、前記光検出器に設けら
    れている散乱光測定用検出部と重ならないように等配置
    し、光源からの光が回折光発生手段を通過する際に発生
    する回折光が前記回折光検出器に入射したときの各出力
    が等しくなるように光検出器または光源の位置を変更す
    ることにより、光軸調整を行うようにしたことを特徴と
    する散乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法。
  3. 【請求項3】 回折光発生手段として、遮光性部材にピ
    ンホールを形成したものを用いる請求項1または2に記
    載の散乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法。
  4. 【請求項4】 回折光発生手段として、透光性部材に小
    径の遮光部を形成したものを用いる請求項1または2に
    記載の散乱式粒度分布測定装置における光軸調整方法。
  5. 【請求項5】 光軸中心部に出力検出用モニター検出器
    を設け、集光レンズを経た透過光が前記モニター検出器
    に入射したときのモニター出力が最大となるようにして
    なる請求項1〜4のいずれかに記載の散乱式粒度分布測
    定装置における光軸調整方法。
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