JPS62190438A - 粒子の照明方法及びそれを用いた粒子分析器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ィンド
ーに接触し、粒子を照明する光線が粒子の１象を形成す
るためにウィンドーを通って媒体中へ向けられ、その光
線はウィ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ィンドー
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は、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う今日、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っそれによれば
、粒子は例えば結晶。

繊維、穀物、泡、小滴などであって良い。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９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
は有利であるっしたがって、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っこれは測定
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。しだがって光学
的検知器は単純なフォトセルから始まって多素子画像分
析器に至るまであへゆるタイプとなろうっ反射された元
は肉眼あるいは適当な補助光学用具によって調べること
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
体積がわかっていると、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。例えばコンブナ−結晶投影器
ＫＰ３型（Ｊｕｎｇｎｅｒ　ＣｒｙｓｔａｌＰｒｏｊｅ
Ｃｔｏｒｔｙｊｕ　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つのウィンドー
からなる。そのウィンドーは、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２例えば砂糖の結晶が１つのウィンドーを通し
て照明され、その粒子の像は他のウィンドーの背後に配
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
なっている。照明された粒子が光に向って観察されるの
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ったくできなかったつウィンドゝ−
の間に画成されたスリッ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。

他に知られている大きなグループの装置は、粒子によっ
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
からなるっ測光器の典型的な例は米国特許明細書３，９
６２，５８１号に開示されている装置でちる。プロセス
ウィンドーを通ってほぼ直角に通過した円錐状の光によ
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５１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の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て決めら
れねばならない。

他に知られている測光器タイプの解法ばいわゆるトータ
ルパワー法（ＴＯｊａｌ　Ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｈｏｄ）
であり、これはノルドゝミルジョ８０プロジェクト（（
Ｎｏｒｄｍｉｌｊｏ　８０　ｐｒｏｊｅｃｔ）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
ンプルが小さなキュベツトの中を流れるからである。し
だがって、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、それによっ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
はウィンドーが台形の形をしたプリズムで、そのツ’Ｉ
Ｊズムの平行な側表面の長い方が媒体と接触する表面を
構成することと、光線がプリズムの斜面の１つを通って
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、ウィンド゛−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
るウィンドー表面を構成し、光線がプリズムの１つの斜
面を通っ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って観察されるので、粒子に
より反射された光学画像のコントラストが良いっ光の移
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、それによっ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
光学システムがウィンドー２により互いに分離されてい
る。したがって、粒子懸濁液は第１図においてウィンド
ー２の上側表面上を流れ、ウィンドー２の上側表面は粒
子懸濁液と接触するようになっている。

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によりウィンドー
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祷
すなわち粒子を含んだ懸濁液と接触しているウィンドー
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＼で”はぼ平行パ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れに平行に進むと、媒体流の正確に
前もって定められた体積の部分９に含まれている粒子１
０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
逆信号に変換することもできる。

ウィンドーは平行平面を有する普通のウィンドーで形成
することはできないっ何となれば、大気中から１つの平
らな表面を通ってウィンドー〇材内へ入って来る光線は
、その材内で面の法線に向かって曲がり、その結果媒体
と接触している表面とその表面を通って媒体内へ進めら
れる光束との間の角度が大きくなりすぎるからである。

ウィンドーは、例えば裾の広がっ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を通って
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りミ
ソ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の視野のりミソ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ちる。ウィンドー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っ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。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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って媒
   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
   なっている、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
   プリズムであっ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つを通っ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. （２）画像８がウインドー２を通っ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. （３）分析される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
   斜面を通って通過させられるように向けられていること
   を特徴とする粒子分析器。
4. （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。