JPS63265139A - 粒径測定装置 - 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〉 この発明は粒径測定装置に関し、さらに詳細にいえば、
自然沈降法、および動的光散乱法に基（粒径測定を選択
的に行なわせる新規な粒径測定装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から測定対象溶液に含まれる粒子の粒径を測定する
方法としては、 ■　電子顕微鏡を使用して粒径を測定する方法、■　自
然沈降、遠心沈降による粒子の沈降を利用して粒径の測
定を行なう方法、および■　動的光散乱に基いて粒径の
測定を行なう方法 が提供されていた。

さらに詳細に説明すると、上記■の場合には、粒子を充
分に拡大して基準メジャーと視覚的に対比することによ
り粒径を測定することができるのであり、電子顕微鏡の
拡大倍率、視野等に基いて定まる範囲内において種々の
粒子の粒径を測定することができる。

上記■の場合には、発光ダイオードからの出力光を測定
対象溶液に照射し、透過光を受光素子により受光し、経
過時間とともに変化する透過光量を検出して所定の演算
を行なうことにより、測定対象溶液に含まれる粒子の粒
径を測定することができる。

上記■の場合には、コヒーレンスが高い光としてレーザ
光を測定対象溶液に照射し、散乱光を光電子増倍管によ
り受光し、時系列データを生成して時系列データに基い
て所定の演算を行なうことにより、測定対象溶液に含ま
れる粒子の粒径を測定することができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記■の方法による粒径測定を行なう場合には、測定対
象溶液に含まれている粒子を電子顕微鏡の視野内に捕え
ることが必須であるから、粒径を測定するまでの所要時
間が長くなるという問題があり、特に、粒子の種類が多
い場合には、上記の問題が顕著になってしまうことにな
る。

上記■の方法による粒径測定を行なう場合には、測定対
象溶液に含まれている粒子の粒径が大きければ粒子の沈
降速度が大きくなるのであるから、比較的短時間で正確
な粒径の測定を行なうことができるのであるが、粒径が
小さければ、粒子の沈降速度が著しく小さくなってまう
のであるから、測定所要時間が長くなる（最悪の場合に
は、数日かかる）のみならず、透過光量の変化が著しく
少なくなってしまうので、粒径測定精度が低下してしま
うという問題がある。さらに、測定可能な粒径の範囲が
制限されてしまうという問題もある。

上記■の方法による粒径測定を行なう場合には、測定対
象溶液に含まれている粒子が自然沈降しない状態でなけ
れば正確な粒径の測定を行なうことができないのである
から、測定対象溶液を充分に静止させておいて粒子が自
然沈降しない状態を確保しておくことが必要であり、実
際に測定を開始するまでに長時間が必要になるという問
題があるのみならず、測定可能な粒径の範囲が制限され
てしまうという問題がある。

さらに、上記各粒径測定方法は、互に異なる粒径測定装
置として実現されているだけであるから、広範囲にわた
る粒径の測定を行なう場合には、少なくとも２種類の粒
径測定装置を使用して粒径の測定を行なわなければなら
ず、粒径測定装置を保管するために必要とされる空間が
大きくなるのみならず、必要な全ての測定を行なうため
の所要時間が長くなってしまうという問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
測定可能な粒径範囲を広くすることができるとともに、
ＵＪ定所要時間を短縮することができ、しかも粒径測定
精度を向上させることができる粒径測定装置を提供する
ことを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の粒径測定装置
は、測定対象溶液の所定位置に測定光を照射する第１の
光源と、第１の光源より下部寄りにコヒーレンスが高い
測定光を照射する第２の光源と、第１の光源による透過
光を受光する第１の受光素子と、第２の光源による散乱
光を受光する第２の受光素子と、第１の受光素子により
生成された信号を入力として自然沈降法に基く粒径算出
を行なう第１の演算手段と、第２の受光素子により生成
された信号を入力として動的光散乱法に基く粒径算出を
行なう第２の演算手段と、第１の受光素子により検出さ
れる透過光量の変化が所定量以下か否かに基いて自然沈
降が終了したか否かをを判別する状態判別手段と、状態
判別手段からの自然沈降が終了していることを示す判別
信号が入力された後所定時間が経過した時点より前の期
間において、第２の光源から第２の演算手段までの一連
の動作の少なくとも一部を停止させる制御手段とを具備
するものである。

但し、上記所定時間が経過した時点としては、動的光散
乱法に基く測定が可能な最大粒径の粒子の自然沈降速度
、および両光源による照射位置間の距離に基いて定まる
所定時間が経過した時点であることが好ましい。

く作用〉 以上の構成の粒径測定装置であれば、第１の光源により
測定対象溶液の所定位置に測定光を照射し、第１の受光
素子により透過光を受光して電気信号を生成するので、
生成された電気信号を第１の演算手段に供給することに
より、自然沈降法に基く粒径算出を行なうことができる
。

また、第１の光源より下部寄りに、第２の光源によりコ
ヒーレンスが高い測定光を照射し、第２の受光素子によ
り散乱光を受光して電気信号を生成するので、生成され
た電気信号を第２の演算手段に供給することにより、動
的光散乱法に基く粒径算出を行なうことができる。

また、上記第１の受光素子により生成される電気信号を
状態判別手段に供給することにより、透過光量の変化が
所定量以下か否か、即ち、自然沈降が終了したか否かを
判別する。そして、状態判別手段からの判別信号を制御
手段に供給し、自然沈降が終了していないことを示す判
別信号が入力されている間のみならず、自然沈降が終了
したことを示す判別信号が入力された後所定時間が経過
した時点より前の期間において、制御手段により、第２
の光源から第２の演算手段までの一連の動作の少なくと
も一部を停止させるので、動的光散乱法に基く粒径測定
を全く行なわない状態になる。

逆に、自然沈降が終了したことを示す判別信号が入力さ
れた後所定時間が経過した時点より後の期間においては
、制御手段により、第１の光源から第１の演算手段まで
の一連の動作の少なくとも一部を停止させるとともに、
第２の光源から第２・の演算手段までの一連の動作を行
なわせて、動的光散乱法に基く粒径測定を行なわせる状
態になる。

以上要約すれば、測定開始当初においては、第１の光源
から出力される測定光が測定対象溶液を透過した光量の
変化量に基いて、即ち、自然沈降法に基いて比較的大き
い粒子の粒径を測定することができる。そして、第１の
光源からの測定光照射領域における比較的大きい粒子の
自然沈降が終了した場合には、その後所定時間が経過し
て、第２の光源からの測定光照射領域における自然沈降
が終了した場合にのみ、測定対象溶液からの散乱光によ
り時系列データを生成し、動的光散乱法に基く演算を行
なって、自然沈降が殆ど生じない程度に小さい粒子の粒
径を測定することができる。

そして、上記所定時間が経過した時点が、動的光散乱法
に基く測定が可能な最大粒径の粒子の自然沈降速度、お
よび両光源による照射位置間の距離に基いて定まる所定
時間が経過した時点である場合には、自然沈降による粒
径測定を行なった後、自然沈降が終了するのに必要とさ
れる時間が経過した時点で直ちに動的光散乱による粒径
測定を行なうことができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の粒径測定装置の一実施例を示す概略
正面図、第２図は概略平面図であり、測定対象溶液を収
容したセル（１）の上部寄り所定位置に測定光を照射す
る発光ダイオード（２１）と、セル（１）の中央部にコ
ヒーレンスが高い測定光としてのレーザ光を照射するレ
ーザ光源（３１）と、発光ダイオード（２１）からの出
力光のうち、セル（１）を透過した透過光を受光するフ
ォトダイオード（２２）と、レーザ光源（３１）からの
出力光のうち、セル（１）において散乱された散乱光を
受光する光電子増倍管（３２）と、上記フォトダイオー
ド（２２）、光電子増倍管（３２）からの電気信号を入
力として必要な演算を行なうデータ処理部（４）と、演
算結果に基く表示を行なう表示部（５）とを有している
。

さらに詳細に説明すると、上記発光ダイオード（２１）
からの出力光はレンズ（２３）により集束された後、ス
リット部材（２４）により狭幅の光束とされてセル（１
）に照射される。そして、セル（１）を透過した透過光
は、スリット部材（２５）を通してフォトダイオード（
２２）に導かれる。

また、上記レーザ光源（３１）からの出力光もレンズ（
３３）により集束された後、セル（１）に照射される。

そして、セル（１）において散乱された光は、そのまま
光電子増倍管（３２）に導かれる。そして、レンズ（３
３）とセル（１）との間にレーザ光を遮断するシャッタ
（３４）が設けられているとともに、上記データ処理部
（４）から出力される切替制御信号を入力としてシャッ
タ（３４）を駆動するシャッタ駆動部（３５）が設けら
れている。

また、上記発光ダイオード（２１）は、シャッタ（３４
）の駆動状態に対応して点灯状態と消灯状態とが選択さ
れるようにしており、具体的には、シャッタ（３４）に
よりレーザ光を遮断した状態において点灯させられ、逆
に、レーザ光をセル（１）に照射する状態において消灯
させられるようにしている。

このような構成を採用することにより、動的光散乱法に
基く粒径測定を行なう場合における発光ダイオード（２
１）による光の影響を完全に排除することができ、粒径
測定精度を高めることができる。

上記の構成の粒径測定装置の動作は次のとおりである。

前もってセル（１）を振とうさせることにより、測定対
象溶液中における粒子を分散させ、その後、セル（１）
に対して測定光を照射することにより粒径測定を行なう
のであるが、測定開始当初においては、シャッタ駆動部
（３５）によりシャッタ（３４）を移動させ、レーザ光
源（３１）からのレーザ光がセル（１）に照射されるこ
とを確実に阻止している。

即ち、この状態においては、レンズ（２３）により集束
され、かつスリット部材（２４）により絞られた測定光
がセル（１）の上部寄りに照射され、セル（１）を透過
した光がスリット部材（２５）を通ってフォトダイオー
ド（２２）に導かれる。

したがって、フォトダイオード（２２）に導かれる透過
光量は、測定光照射域における粒子の大きさ、数等に基
いて定まることになるのであるが、上記測定光照射域に
おける大粒径の粒子は自然沈降速度が早く、逆に小粒径
の粒子は自然沈降速度が遅いのであるから、粒径に対応
して時間経過に伴なう透過光量の増加が観測されること
になる。そして、比較的自然沈降速度が高い粒子の自然
沈降が終了した後は、殆ど自然沈降が発生しない状態に
なるので、透過光量のレベルが高くなるとともに、透過
光量の変化は殆どなくなってしまう。即ち、上記フォト
ダイオード（２２）からは、上記のような自然沈降に起
因して変化する透過光量に対応する電気信号（第３図中
人参照）が生成されるのであるから、この電気信号を常
時監視し、かつ必要な演算を施すことにより、自然沈降
が比較的早い速度で発生している粒子の粒径を算出する
ことができるとともに、電気信号のレベル、および変化
率を所定の基準値と比較することにより、比較的早く自
然沈降する粒子の殆どが測定光照射域を通過してしまっ
たか否かを判別することができ、切替制御信号としてシ
ャッタ駆動部（３５）に供給することができる。

上記切替制御信号は、比較的早く自然沈降する粒子の殆
どが測定光照射域を通過してしまった時点（第３図中時
刻ｔ２参照）で直ちにレーザ光の通過を許容する状態に
対応する信号に切替えられるものではなく、動的光散乱
法に基く粒径測定が可能な上限粒子の自然沈降速度、お
よび発光ダイオード（２１）による測定光照射域とレー
ザ光源（３１）による測定光照射域との間隔（第１図中
り参照）に基いて定まる所定時間が経過した時点（第３
図中時刻ｔ３参照）でレーザ光の通過を許容する状態に
対応する信号に切替えられるようにしている。

そして、切替制御信号が上記のように切替えられた場合
には、レーザ光源（３１）から出力されるレーザ光がセ
ル（１）の中央部に照射され、微細粒子の存在に起因す
る散乱光が生成される。この散乱光は、光電子増倍管（
３２）により受光され、光子の数に対応する光子パルス
を生成する。したがって、この光子パルスと基準クロッ
クとに基いてデータ処理部（４）において、時系列デー
タを生成し、時系列データに基く自己相関関数を生成し
、所定の指数関数とフィッティングすることにより上記
微細粒子の粒径を算出することができる。

以上要約すれば、非常に大きい粒子と、非常に小さい粒
子とが含まれている測定対象溶液に対して、先ず発光ダ
イオード（２１）からの測定光を照射し、透過光のレベ
ル、および変化率に基いて比較的自然沈降速度が早い粒
子の粒径を測定することができ、自然沈降が殆ど終了し
たことを、透過光のレベル変化が殆どなくなったことに
基いて検出した後は、レーザ光を測定対象溶液に照射し
、非常に小さい粒子に起因する散乱光に基く時系列デー
タを生成して、所定の演算を行なうことにより、大きい
粒子による影響を完全に排除した状態で粒径の算出を行
なうことができる。即ち、第３図中Ａに示すように、測
定開始当初においては、発光ダイオード（２１）からの
測定光が照射される部分のみならず、測定光照射部分よ
りも上位の部分においても同程度の自然沈降が発生して
いるので、ある程度の時間（測定対象溶液中における比
較的大きい粒子の数等により定まる時間）だけ透過光強
度が小さく、しかも透過光強度の変化が殆どない状態に
保持される（第３図中領域Ａｌ参照）。次いで、大きい
粒子から順に測定光照射部分よりも下位に沈降して、小
さい粒子の割合が多くなるので、透過光強度が、粒子の
分布に対応して徐々に大きくなる（第３図中領域Ａ２参
照）。そして、最終的に、自然沈降が殆ど発生しない状
態になり、透過光強度が大きいとともに、透過光強度の
変化が殆どない状態、即ち、微小粒子のみが存在する状
態に保持される（第３図中領域Ａ３参照）。

また、レーザ光が照射される部分においても、測定対象
溶液の粘度、照射部分同士の間の距離等に基いて定まる
所定時間だけずれた状態で同様の透過光強度変化、即ち
、粒子分布の変化が生じることになる（第３図中Ｂ参照
）。

したがって、フォトダイオード（２２）からの出力信号
に基いて自然沈降が終了したことを検出すれば、その後
、所定時間が経過した時点でレーザ光照射部分における
自然沈降が終了することになるので、この時点以後に光
電子増倍管（３２）からの出力信号に基いて必要な演算
を行なうことにより微小粒子の粒径を算出することがで
きる。

以上の実施例は自然沈降がほぼ完全に終了した時点で動
的光散乱法に基く粒径測定を行なうようにしており、動
的光散乱法に基く粒径測定を高精度で行なうことができ
るのであるが、かなり小さい粒子の自然沈降が終了する
まで待つ必要があるので、測定所要時間が長くなってし
まうことになる。

以下の実施例は粒径測定精度を余り低下させることなく
測定所要時間を短縮するようにしたものであり、測定精
度、および所要時間の両面から測定切替えタイミングを
設定するようにしている。

さらに詳細に説明すると、動的光散乱法による粒径の測
定、粒径分布の解析を行なう場合には、光電子増倍管（
３２）により得られる光子パルスに基いて散乱光強度の
時系列データを生成し、散乱光強度の自己相関関数ｇ２
　　（τ）を得る。そして、上記自己相関関数ｇ２　　
（τ）に基いて次式により散乱光の電場の自己相関関数
ｇｌ　　（τ）を得る。

ｇ２　　（τ）−１＋Ｃ１ｇ１　　（τ）１２但し、Ｃ
は検出面積等により定まる定数である。

上記自己相関関数ｇｌ　　（τ）は、単分散サンプル、
即ち、はぼ同一の粒径の粒子のみからなるサンプルの場
合には、粒子の拡散係数りに比例する減衰定数Ｆを有す
る指数関数であり、 ｇｌ　　（τ）−ｅｘｐ（−ｒ”τ） 逆に多分散サンプル、即ち、互に異なる粒径の粒子から
なるサンプルの場合には、各粒子の拡散係数Ｄ１に比例
する減衰定数ｒｌを有する指数関数の和、或は積分であ
る。

ｇＬ　　（ｒ）−ΣＧ　（ｒ’１　）　　ｅｘｐ（−ｒ
’ｌ　ｒ）ΔＦ或は、 ｇｌ　　（ｒ）　＝Ｊ’Ｇ　（ｒ）　　ｅｘｐ（−ｒ’
ｒ）　ｄｒ’（但し、Ｇ　（ｒ）はｒの分布関数であり
、ｒ、或は、ｒｉを有するｅｘｐ　（−ｒ”τ）、或は
、ｅｘｐ　（−ｒ’　ｉτ）のｇｌ　　（τ）における
構成比率を示しているとともに、それぞれのｒ値と関連
づけられる粒径ｄを有する粒子からの散乱光の全散乱光
に対する比率を示している。） そして、 −Ｄｑ２ （但し、ｑは散乱ベクトルの強度であり、ｑ−（４πｎ
／λ）ｓｌｎ（θ／２）、ｎは溶媒の屈折率、λは入射
光の波長、θは測定散乱角度である。また、Ｄ−ｋＴ／
３πηｄ、　ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ηは
溶媒の粘度、ｄはストークス粒径である。） の式に基いて粒径、および粒径分布を算出することがで
きる。

以上の説明から明らかなように、式 ％式％（） が成立すれば、ｇｌ　　（τ）に基いて粒径、および粒
径分布を算出することができるのであるが、上記式は散
乱光強度がガウス分布にしたがう場合に有効であり、重
力、電場等による粒子の系統的な動きが存在する場合に
は成立しなくなる。即ち、上記式をより一般的に表現す
ると、 ｇ２　　（τ）−１＋Ｃ１ｇ１　　（τ）１２十くδＮ
（０）δＮ（ｔ）＞／Ｎ２ （但し、δＮ　（ｔ）は時刻ｔにおける散乱体積中の粒
子の個数Ｎの変化である。） となる。

上記一般式中くδＮ　（０）δＮ（ｔ）＞／Ｎ２は散乱
体積中の粒子の個数ゆらぎの相関であり、その絶対値は
散乱体積中の粒子の個数Ｎの平方根の逆数Ｎ　　に比例
する。

また、くδＮ（０）δＮ　（ｔ）　＞の限界時間は、粒
子が散乱体積の長さＬｖを移動する時間であり、拡散の
みによる場合にはｔＤ−Ｌｖ２／２Ｄとなり、沈降等速
さＶで表される系統的な動きによる場合にはｔｖ＝Ｌｖ
／ｖとなる。

ところで、通常動的光散乱法で粒径の測定が行なわれる
濃度ではＮが十分に大きく、しかも、ｇｌ　　（τ）の
減衰時間が、 ｒ’　　、　＜６Ｎ　（０）　６Ｎ　（ｔ）　＞／Ｎ２
　（７）減衰肋間と比較して十分に短いので、最大相関
時間を例えば（８ｒ）”と設定しても、この時間内にお
けるくδＮ（０）δＮ　（ｔ）＞／Ｎ２の値はほぼ一定
になり、上記式 ％式％（） に基いて正確な粒径の測定を行なうことができる。

しかし、大きい粒子の場合には、濃度を高めると多重散
乱等が発生し、散乱光に基く正確な測定が困難になるの
みならず、沈降速度が速くなるので、側底くδＮ（０）
δＮ（ｔ）＞／Ｎｚを無視し得なくなり、粒径を正確に
算出することができなくなってしまう。

このような点を考慮して、粒子の個数ゆらぎが相関関数
に影響を及ぼす程度に基いて動的光散乱法に基く粒径測
定を開始させる時点を検出するようにしており、この点
について以下に詳細に説明する。

相関関数の最大相関時間をｔｌとすれば、粒子の拡散に
よる時刻ｔ１における移動距離の二乗平均＜Ｒ２（ｔｌ
　）＞Ｄは、 ＜Ｒ２（ｔＬ）＞Ｄ：６Ｄｔｌ であり、また、沈降による移動距離の二乗平均＜Ｒ２（
ｔｌ　）＞ｓは１ ．２２ ＜Ｒ２（ｔｌ　）　＞ｓ＝ｖ　　ｔｌ （但し、■は沈降速度である） である。

したがって、 ＜Ｒ２（ｔｌ）＞　　　＞　　＜Ｒ２（ｔｌ）＞ｓの条
件では、沈降による動きが拡散による動きよりも小さく
、くδＮ（０）δＮ　（ｔ）＞／Ｎ２は、最大相関時間
ｔ１を有する相関関数において無視できることになる。

逆に、 ＜Ｒ２（ｔｌ）＞　　　＜　　＜Ｒ２（ｔｌ）＞ｓの条
件では、沈降による動きが拡散による動きよりも大きく
、くδＮ（０）δＮ　（ｔ）＞／Ｎ２は、最大相関時間
ｔ１を有する相関関数において側底無視し得ないことに
なる。

上記の点を考慮して、 ＜Ｒ２（ｔｌ）＞　　　嬌　＜Ｒ２（ｔｌ）＞ｓの関係
から動的光散乱法により測定可能な限界粒径ｄ　ｗａｘ
を算出することができる。即ち、自然沈降における沈降
速度■と粒径ｄとの関係は、Ｖ−（Δρ）ｇｄ２／１８
η （但し、△ρ−ρｐ−ρｅ１ρｐは粒子の比重、ρｅは
溶媒の比重、ηは溶媒の粘度、ｇは重力加速度である） となるので、ｔｌ　−（８ｒ）　−１とすれば、６Ｄｔ
ｌ　−Ｖ”　ｔｌ　２ であるから、 ６Ｄ／Ｖ２−ｔｌ　−（８ｒ’）　−１−８／Ｄｑ２で
あり、変形することにより、 ６Ｄ　　ｑ　　／８Ｖ２−１ となる。したがって、最大粒径ｄ　ｍａｘは、ｄＬＩｌ
ａｘ　−［（（２４ｖ’６）ｋＴｎ／λ）ｌ　　ｓｉｎ
　　（θ　／２）　　ｌ　　／％／８　△　／）　　ｇ
　コ　ｌ／３として得られる。

そして、上記最大粒径ｄ　ｍａｘに基いて沈降速度Ｖ　
ｌｌ１ａＸを算出し、レーザ光照射位置までの沈降時間
ｔ　ｍｉｎを算出すれば、上記沈降時間ｔ　ｍｉｎが経
過した時点で動的光散乱法による測定を行なうべき散乱
体積中における沈降の影響を無視し得ない粒子の通過が
なくなるので、動的光散乱法に基く粒径の測定を開始す
ることができる。

尚、水を溶媒とし、温度を２０℃とし、測定散乱角度を
９０″とした場合における各種サンプルの測定可能な最
大粒径、沈降速度、１　ｃｒｍ当りの沈降所要時間は次
表のとおりである。

（以下、余白） また、粒径が１１．９μｍ（標準偏差が±１．９μ０、
および２．９５μｍの標準ラテックスを使用して粒径の
測定を行なった結果は次のとおりである。

この場合における透過光強度の時間的変化は第４図に示
すとおりであり（図中縦軸は、 ｌｏｇ（ｉｏ　／　ｉｔ　）　／　　ｌｏｇ（ｉｏ　／
　ｉ）　、但し、１０は溶媒の透過先口、ｉｔは時間ｔ
が経過した時点におけるサンプルの透過光量、ｉは沈降
開始前、即ち、振とう時の透過光量）、図中Ａは動的光
散乱法による測定可能な最大粒径の粒子の、レーザ光照
射箇所での沈降時間を示しており、１時間４分（３６０
４秒）であった。この場合、２７２６秒の時点で１０回
度の測定された光量の標準偏差が２％以下になった。尚
、液面と発光ダイオード（２１）による測定光照射部分
との距離が４１、液面とレーザ光源（３１）によるレー
ザ光照射部分との距離が１０ｍｍに設定されている。

したがって、２７２６Ｘ１０／４−７３１５秒後にシャ
ッタ部材（３４）を駆動してレーザ光をセル（１）に照
射し、動的光散乱法による。測定を行なって第５図に示
す相関関数を得た。

また、自然沈降法により得られた粒径分布は第６図に示
すとおりであり、平均粒径が１２．９／ｌ／ｍ（標準偏
差が±３μｍ）で、１０９６以内の測定誤差であること
が確められた。動的光散乱法により得られた粒径分布は
第７図に示すとおりであり、平均粒径が３．１６μｍ（
標準偏差が±０．５μｍ）で、１０％以内の測定誤差で
あることが確められた。

さらに、７ｍ１１１定時間については、約２時間３０分
であったが、自然沈降法のみで粒径を測定しようとすれ
ば、４■の沈降距離で約５時間かかるのであり、また、
動的光散乱法のみによる測定を行なおうとすれば、測定
開始のタイミングが分らないので、非常に長時間かかり
、或は、不正確な粒径しか得られないことになるのであ
り、これらと比較すれば、必要最小限の時間で広範囲に
わたる粒径の測定を行なうことができるという利点を有
することになる。

第８図はさらに他の実施例を示す概略正面図であり、レ
ーザ光照射部分よりも下位に発光ダイオードによる測定
光の照射を行なわせるようにした点が異なるのみである
。但し、液面と発光ダイオードによる測定光照射部分と
の距離が１６１１１ｍに設定されている。

したがって、この実施例の場合には、下位に設けた発光
ダイオードからの測定光により、沈降速度が著しく速い
粒子の粒径を測定することができる他、上記実施例と同
様の範囲の粒子の粒径測定を行なうことができる。

また、第９図は透過光強度の変化を示す図であり、同図
Ａは動的光散乱法に基いて測定可能な最大粒径の粒子の
沈降時間ｔ３を基準として全く透過光強度の変化が存在
しない場合、即ち、大きい粒子が全く含まれていない場
合を示し、同図Ｂは基準時間ｔ３の経過よりも前に透過
光強度の変化が終了した場合、即ち、大きい粒子が含ま
れている場合を示し、同図Ｃは基準時間ｔ３の経過時点
において透過光強度の変化が発生している場合、即ち、
動的光散乱法により測定可能な限界粒径と同程度の粒子
が含まれている場合を、それぞれ示している。

したがって、同図Ａの特性を示す場合には、基準時間ｔ
３が経過した時点で直ちに動的光散乱法による粒径測定
を行なうことができる。

また、同図Ｂの特性を示す場合には、沈降時間ｔ４が経
過した時点で限界粒径よりも大きい粒子の沈降が終了し
ているので、２．５Ｘｔ４の時間が経過した時点、で動
的光散乱法による粒径測定を行なうことができる。

さらに、同図Ｃの場合には、基準時間ｔ３が経過した時
点において沈降が進行中であるから、基準時間ｔ３より
も速い沈降時間の粒子が存在する可能性がある。そして
、このような粒子は、２．５Ｘｔ３の時間が経過した時
点で最も上位の測定光照射部分を通過しきっているが、
レーザ光の照射部分を通過中である可能性がある。した
がって、上記のタイミングで動的光散乱法による粒径測
定を行なうと、測定中の散乱体積中の粒子成分が変動し
、測定誤差が発生する可能性がある。

このような点を考慮して、２．５Ｘｔ５　　（但し、ｔ
５は透過光強度の変化が終了した時間）の時間が経過し
た時点で動的光散乱法による粒径測定を行なうことによ
り、測定精度を高めることができる。

尚、沈降が終了した時点、沈降が進行中でないこと等を
確認するためには、複数回の透過光強度を測定して変動
係数を算出し、ノイズによる変動以下（上記実施例にお
いては２％以下）であるか否か基いて測定が正確に行な
われる状態であるか否かを簡単に識別することができる
。

また、最も上位の測定光照射部分における沈降時間が３
０秒以下の場合には、上記測定光に基いては正確な粒径
の測定を行なうことができないのであるが、最も下位の
測定光照射部分においては沈降時間が長くなるので、正
確な粒径測定を行なうことができる。即ち、より広範囲
にわたる粒径を正確に測定することができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば動的光散乱法に基く測定を中断させるためのシ
ャッタ（３４）をレーザ光源（３１）から光電子増倍管
（３３）までの間の任意の位置に設けることが可能であ
る他、シャッタ（３４）に代えてデータ処理部（４）に
おける動的光散乱法に基く演算遂行状態と非遂行状態と
を制御する切替手段を設けることが可能であり、さらに
、相関関数を使用することなく粒径を測定することが可
能である他、この発明の要旨を変更しない範囲内におい
て種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の粒径測定装置の一実施例を示す概略
正面図、 第２図は概略平面図、 第３図は透過光強度の時間的変化を示す図、第４図は標
準ラテックスを使用した場合における透過光強度の時間
的変化を示す図、 第５図は相関関数を示す図、 第６図は自然沈降法により得られた粒径分布を示す図、 第７図は動的光散乱法により得られた粒径分布を示す図
、 第８図はさらに他の実施例を示す概略正面図、第９図は
サンプルの種類に対応する透過光強度の変化を示す図。 （１）・・・セル、（４）・・・データ処理部、（２１
）・・・発光ダイオード、（２２）・・・フォトダイオ
ード、（３１）・・・レーザ光源、（３２）・・・光電
子増倍管、（３４）・・・シャッタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定対象溶液の所定位置に測定光を照 射する第１の光源と、第１の光源より下 部寄りにコヒーレンスが高い測定光を照 射する第２の光源と、第１の光源による 透過光を受光する第１の受光素子と、第 ２の光源による散乱光を受光する第２の 受光素子と、第１の受光素子により生成 された信号を入力として自然沈降法に基 く粒径算出を行なう第１の演算手段と、 第２の受光素子により生成された信号を 入力として動的光散乱法に基く粒径算出 を行なう第２の演算手段と、第１の受光 素子により検出される透過光量の変化が 所定量以下か否かに基いて自然沈降が終 了したか否かを判別する状態判別手段と、 状態判別手段からの自然沈降が終了した ことを示す判別信号が入力された後所定 時間が経過した時点より前の期間におい て、第２の光源から第２の演算手段まで の一連の動作の少なくとも一部を停止さ せる制御手段とを具備することを特徴と する粒径測定装置。 ２、所定時間が経過した時点が、動的光散 乱法に基く測定が可能な最大粒径の粒子 の自然沈降速度、および両光源による照 射位置間の距離に基いて定まる所定時間が 経過した時点である上記特許請求の範 囲第１項記載の粒径測定装置。