JPS5852515Y2 - 積分球式極微濁度計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、粒子径が極めて小さい濁質をしかも極く低濃
度でしか含１ないような試料をも光学的散乱法により測
定できる積分球式極微濁度計に関する。

一般に、従来の積分球式濁度計は、積分球の外側に試料
セルを並設し、積分球に向は該試料セルを介して平行光
束を入射し、試料セル中の試料の濁質により生じた散乱
光量を積分球に設けられた受光器で把え、更に、一般的
には濁質に影響されない平行透過光量をライ））ラップ
の先端に挿着された受光器に把えて両者の比により濁度
を求めていた。

而し、従来のように試料セルを積分球の入射光の入口側
に並設させたものでは、例え密接させるにしろ、積分球
側から見て１８０°の角度領域内の散乱光しか把え得す
、しかも試料セルをいくら大きくした所で、光束が入射
している部分しか測定の対象とならないため、散乱光の
射出するそもそもの表面積自体が小さく、従って例えば
１μ程度の粒子径の濁質を５００ｐｐｂ以下の濃度しか
含１ないような試料の濁度は測定不能となっていた。

プ般的な考え方としては、上述のように極く僅かな散乱
光量しか得られなくても、これを把える光電変換素子の
電気出力に接続する増巾系の利得を極めて大きく採れば
こうした問題は解決されるかのような錯覚を与えるが、
利得を多大にしていくと微小入力の際の直線性及び増巾
率に問題が生じ、そもそも光電変換素子からして微小光
量入力時の光量−電気量関係をリニアにすることは至難
であり、電気的にこれ等の補償回路を使うとすれば膨大
な努力と経費を要する極めて複雑な測定系となってし１
う。

而して、各種産業界の要請は、こうした従来からの濁度
計の性能限界に相克し、例えば０．５μ以下の微粒子を
対象とし、しかも５０ｐｐｂフルスパンのよう女極微濁
度の測定が可能な濁度計を求める所迄、来ているのであ
る。

そこで、本考案は、積分球式濁度計の物的構成を新たに
見直し上記のようなＯ０５μ以下の微粒子で超低濃度濁
質試料の濁度をも測定可能な濁度計を提供することを主
目的とし構成的に散乱光を３６０°方向の全方向で把え
、しかも散乱光出射表面積を最大限に採ろうとしたもの
である。

以下、添付の図面に即し本考案の実施例に就き詳記する
が、先づ第１図に示すものは、本考案の原理的乃至基本
的な測定部の概略構成である。

物的構成としては、積分球１の内部に該積分球の直径に
沿って試料セル２を貫通させである。

而して、セル２内の試料３へ測定用平行光束１を入射さ
せるのは、従来のように積分球外部からセルに対して直
交的に行うのではなく、当該積分球を貫通しているセル
２の一端２ａから他端２ｂに向けてセルの配設方向、即
ち積分球直径方向と平行に光束が通るように入射させて
いる。

光束１の光束径はセル２の内径と殆ど等しいことが望ま
しいが、ともかくも、以上のように構成することにより
、試料３中の濁質による散乱光ＩＤ（図中、仮想線）は
、試料セル３６０°全方向に亘り、積分球内壁に設けた
散乱光受光器４にて多重散乱の後無駄なく把えられると
共に、当該散乱光１Ｄの発生することあるセル表面積は
、積分球内に収１っている全長りの部分の総てに亘るた
め、従来のように局部的に光束が入射し、その局部的な
部位からしか散乱光の出射する可能性がないものに比し
、極めて多大な散乱光量及び散乱光情報を得ることがで
きるのである。

ということは、逆に謂って絶対的な値での試料３の濁度
が極微であっても、セルの長さ方向に沿って入射する平
行光束１から見れば、被測定対称部位がセル全長に亘る
極めて大きな部分となるため、一部位一部位では極めて
僅かな散乱をしか起こさないにしても全長に亘っては級
数的な散乱光量を発生することができ、しかもそれ等散
乱光１Ｄは３６ｏ°全方向で受光器４に捕捉されるから
、充分測定が可能となってくるのである。

測定部をこのように構成した濁度計では、冒頭に述べた
ような測定範囲Ｏ〜５０ｐｐｂの極微濁度計として後述
の如く充二分に実用化されることが裏付けられている。

ところで、第１図中には、散乱を受けなかった平行透過
光１ｐの光量を受光する受光器を図示していない。

これは、本考案が特に極微濁度をも対称としている結果
であって、例えば５０ｐｐｂ以下の濁度領域では、例え
数１０ｐｐｂの濁度変化、即ち濁質粒子の径、濃度がそ
の程度の変化を起こした所で、透過光量には差が出ない
ため、受光器を積極的に設ける必要がないからである。

逆に、極微濁度測定の場合は、セル２の出口端２ｂから
出射した透過光１．が当該出口端等で反射、散乱を受け
て試料３内に戻らないように、ライトトラップ５を設け
て出射してきた透過光１ｐを総て吸収してし１うのが望
ましい。

然し本考案の構成は、勿論比較的高濁度の測定にも用い
得、その場合にも測定感度、分解能の向上を図ることが
できるから、従来程度の濁度領域測定用の高感度高分解
能濁度計として利用すれば良い時には、仮想線で示すよ
うに出口端に透過光用受光器６を設けてもよい。

極微濁度用としてセル２の形態は円筒形でセル壁面での
散乱を起らない様にしである。

本考案の場合、試料濁質からの散乱光は殆ど全て受光器
４にて把えられるため、例え極微濁度の試料の場合にも
相対的な光量はかなり大きくなり、従って受光器４も直
線性の良い所で動作させることができる上に、変換電気
出力Ｅｄも在来のそれと変わりなく、従って本装置に接
続する電気的な測定処理系は従来のものを殆どそのま１
援用することが可能である。

第２図は、第１図を参照して述べた測定部を組込んだ本
考案の一実施例の概略を示す。

装置筐体７内に積分球１を収め、セル２を該球に貫通さ
せて配する。

そして、セルの一端乃至下端２ａから平行光束１を入射
させるが、この場合、該光束は、白熱球等の光源８から
、コンデンサレンズ系９、ヒンホール１０、コリメータ
レンズ１１、マスク１２、等から成る平行光束形成光学
系１３を介し所望の光束径として得られ、これを反射鏡
１４を介してセル２に入射させるようにしている。

このようにしたのは、装置が高さ方向に徒らに大型化す
るのを防ぐ意味からである。

淘、光束径はセル径と略々同様なものが良いことから、
比較的所望径が得やすく、且ら周波数範囲の広い光源と
して白熱光源を用いる。

単色光の特定波長成分のみでは測定オーダの高いものな
らともかく、本考案の指向する極微濁度用としてはエネ
ルギー量が総体的に不足するからである。

試料セル２の下端近傍には試料液体３の流入ポ−） １
４ａ、上端近傍には排出ポート１４ｂを設け、各ポート
には電磁弁等の弁手段１５ａｔ１５ｂを配し、一回乃至
数回の測定を行って試料セルの内面に試料中の濁質が付
着したら弁手段１５ａ。

１５ｂを閉じ試料セルの内面の洗浄を行う様にする。

っ１す、試料セルの内面に濁質が付着すると、その汚れ
が測定値に影響を及ぼし、試料の真の濁度が得られなく
なるからである。

このため積分球の外に突出した試料セルの各端部の側面
に洗浄圧力水用の流出入ポー）１６ａ。

１６ｂを接続し、洗浄水１７を各ポートに設けた電磁弁
１．８ａ、１８ｂの選択的な開閉によりセル内に可逆的
に流し、液体を内部に含むとセルの内径以上に膨化する
連続気孔を備えたスポンジ質等の清拭子２０の端部に洗
浄水を作用して試料セル中で清拭子をピストン運動させ
、清拭子２０でセル内壁面を擦過、洗浄する様にする。

そして、測定中は清拭子が測定を阻害しない様に、流出
入ポートの一方又は図示の如く双方のセルに臨む開口部
分１９ａｔ１９ｂと電磁弁１８ａ、１８ｂの間にセルと
はＸ同径の待避空間２１ａ、２１ｂを設け、この空間に
清拭子２０を収容して置く。

清拭子２０が試料流体用のポーＮ４ａ、１４ｂ内に入り
込１ないようにするには、該ポート径を充分小さくする
か、或いはセルに連通ずる開口部分に網手段２２ａ、２
２ｂを設けて清拭子２０に対してのストッパとして機能
させる等すれば良い。

淘、図示の場合、清拭子２０Ｉｒｉ、セルと各流出入ポ
ーＮ６ａｔ１６ｂの継ぎ目の部分で図示矢印Ａで示すよ
うに略々直角に折れる運動をせねばならないが、スポン
ジ物質を選んだ場合にはこうした動きも難なく可能であ
る。

但し、動きをよりスムーズにするため、弛やかな彎曲と
なるように接続部分を変えたりすることは全く任意の問
題である。

ところで、図示の場合は、極微濁度測定用として、先掲
の理由から散乱光１Ｄ用の受光器４Ｆｉ設けても、平行
透過光１ｐ用のそれは用いず、ライトトラップ５での吸
収を図っているが、勿論、測定対象に応じては平行透過
光用の受光器を用いて良い。

以下には、本考案のこのような装置の有効性を立証する
ため、従来のセルを積分球外面に据えた１８０°受光方
式の代表的装置、それもかなり高性能であった装置との
比較を示しておく。

上記のように、略々同程度の装置ファクタで、本考案は
５０ｐｐｂフルスパンの極微濁度測定を同程度の精度で
行え、且つ一回乃至数回測定する毎に清拭子をセル中で
洗浄水によりピストン運動してセルの内面を擦過、洗浄
し、汚れの影響を受けない測定値を得ることができるも
のである。

このように、本考案は、既存の装置構成を新たな発想を
もって見直し、電気的処理系に就いての小手先の性能改
善でなく、極微濁度計として本質的な改良を施したもの
であり、その有効性、特に極微濁度領域の試料を要求す
る各産業分野への貢献度は甚だ高いものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の測定部の説明図、第２図は本考案の濁
度計の一実施例の概略構成図、である。 図中、１は積分球、２Ｉ／′ｉ試料セル、３は試料、４
は散乱光用受光器、５はライトトラップ、８Ｉｒｉ光源
、１３は平行光束形成用光学系、である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 円筒形で、一端から他端に向けて白熱光源からの平行光
   束が入射される試料セルを積分球内にその直径方向に貫
   通し、 試料セルの夫々積分球から外に突出した各端部の側面に
   試料セル中に試料を流すための試料の流入及び流出ポー
   トとは別に洗浄圧力水用の流出入ポートを接続し、 各流出入ポートには含水すると試料セルの内径以上に膨
   化する清拭子の各端部に洗浄圧力水を作用して清拭子を
   試料セル中でピストン式に駆動するための電磁弁を設け
   、 少くとも一方の流出入ポーＨＣは電磁弁と試料セルの端
   部の間に上記清拭子を収容する待避空間を設けたことを
   特徴とする積分球式極微濁度計。