JPS6370148A - 微細粒度分布測定装置 - 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〉 本発明は、動的光散乱法を用いた微細粒度分布測定装置
に関する。

〈従来の技術〉 動的光散乱法による粒度分布測定装置においては、一般
に、供試粒子群を測定セル内の液体中に浮遊させ、レー
ザ光をレンズを用いてこの測定セル内に集光し、集光点
で供試粒子によって散乱される光を、照射レーザ光軸に
対して所定の角度をなす位置に配設さた２個のスリット
を介して光電子増倍管等の光検出器に導いて検出する。

そして、供試粒子群のブラウン運動による散乱光の強度
変化を測定して、その自己相関関数を用いて供試粒子群
の粒度分布解析を行う。この方法によれば、数μｍ〜ｍ
十数の粒子の大きさを測定することができ、例えばビー
ルス等のような微細粒子についても測定が可能である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、このような粒度分布測定装置においては、集
光点でレーザ光スポットの直径は、通常、数十乃至せい
ぜい１００μｍ程度であるため、スリットの位置、特に
測定セル側のスリットの位置の調整には高精度が要求さ
れる。

従来の装置においては、製造時等においてこのスリット
の位置を調整した後、固定していた。しかし、供試粒子
群を浮遊させるための液体、つまり媒液の種類により屈
折率が異なるため、レーザ光の光軸上での集光位置は媒
液が異なれば変化する。また、測定セルの壁体厚さに差
があったり、あるいはその傾きに差があっても、集光点
とスリットとの位置関係にずれが生じる。更に、この動
的光散乱法は温度と密接な関係のあるブラウン運動を利
用しているので、測定セルは通常、恒温槽内に浸される
。この恒温槽の温度を変化させると、測定光学系を保持
している部材の熱膨張の影響で、レーザ光の集光点とス
リット位置との間にずれが生じる。

従来、上述した屈折率差によるもの、測定セルの厚みの
差および傾き等によるものは無視されてきた。また、熱
膨張によるものについては、これを考慮した設定を行う
ことにより、その影響をできるだけ小さくしていた。

本発明の目的は、媒液の屈折率差、測定セルの厚さの差
、傾き、および熱膨張等により、レーザ光集光点と測定
セル側のスリットとの位置関係にずれを生じても、適宜
にこれを矯正することができ、常に正確な測定を行うこ
とのできる、動的光散乱法を用いた微細粒度分布測定装
置を提供することにある。

〈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構成を、第１図に示す基本
概念図を参照しつつ説明すると、本発明は、測定セル１
内の液体中に浮遊する供試粒子群にレーザ光を照射し、
この供試粒子群によって散乱される光を、照射レーザ光
軸に対して所定の角度をなして配設された２個のスリッ
ト２および３を介して光検出器（例えば光電子増倍管）
４に専いて検出し、供試粒子群のブラウン運動による散
乱光の強度変化から、供試粒子群の粒度分布を求める装
置において、２個のスリット２，３のうち測定セル１例
のスリット２を、散乱光軸に直交する面内で互いに直交
する方向に駆動する第１および第２の駆動手段ａおよび
ｂと、光検出器４の出力から散乱光の平均強度を求める
入力散乱光平均強度測定手段Ｃと、第１および第２のス
リット駆動手段ａおよびｂそれぞれによるスリット２の
位置について、散乱光平均強度が最大となる位置を探し
出す入力散乱光平均強度最大値位置検出手段ｄを備えた
ことによって、特徴づけられる。

く作用〉 スリット２の配設位置における散乱光の光軸直角断面は
、例えば第４図（ｂ）に示すような形状となるが、この
図において散乱光軸の通る点をＯとし、その点０で互い
に直交するｘｔ　　ｙ軸を想定したとき、散乱光強度分
布は点０において最も強く、この点ＯからＸｔｙ軸に沿
って遠去かるほど弱くなる。

スリット２を例えばまずＸ方向に変位させて、その各位
置において、光検出器４に入射する散乱光の平均強度を
測定し、最大値を示す位置にスリット２を位置決めする
。これにより、スリット２のピンホール２ａがＸ軸上に
位置したことになる。

次に、その状態でスリット２をＸ方向に変位させて、同
様に平均強度が最大値を示す位置を探し出すと、ピンホ
ール２ａがＸ軸、ｙ軸の交点、つまり散乱光軸上の点Ｏ
に位置したことになる。

粒度分布の測定前に以上の調整を行うことにより、なん
らかの理由でスリット２の位置が散乱光軸に対して、換
言すればレーザ照射光の集光点に対してずれたとしても
容易に矯正される。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第２図は本発明実施例の要部構成を示すブロック図であ
る。

測定セル１内には媒液中に供試粒子群を分散させてなる
懸濁液が収容され、レーザ光源１１がら照射されたレー
ザ光は集光レンズ１２によってこの測定セル１内で集光
される。ここで、レーザ光′ｔＡ１１からの光束の拡が
りをα（ラジアン）とし、集光レンズ１２の焦点距離を
ｆとすると、集光点でのレーザ光スポットの直径はｆα
となる。

集光点において供試粒子によって散乱された光は、照射
レーザ光の光軸Ａと所定の角度をなして配置された、測
定セル１に近接するスリット２と、このスリット２から
所定距離を隔てて配設されたスリット３を介して、光電
子増倍管４に入射する。

この光電子増倍管４の出力信号は、アンプ５を経由して
自己相関器に導かれ、粒度分布測定に供されるとともに
、積分器６に導入されている。この積分器６は、光電子
増倍管４からのパルス状出力信号を所定時間に亘って積
分するもので、例えば単純なＣＲ積分回路等によって構
成することができ、その出力信号は光電子増倍管４への
散乱光の入射平均強度を表わすことになる。

積分器６の出力信号はＡ−Ｄ変換器７によってデジタル
化された後、マイクロコンピュータ已に採り込まれてい
る。

測定セル１に近接する側のスリット２には、散乱光軸に
直交する面内で互いに直交する方向に当該スリット２を
変位させるための第１および第２のスリット駆動装置９
および１０が装着されている。この各駆動指ｉＺ９，１
０への駆動指令はマイクロコンピュータ８から供給され
る。

第３図はスリット２近傍の散乱光軸方向から見た正面図
である。スリット２にはその中央部にピンホール２ａが
穿たれており、このピンホール２ａを通過した散乱光が
次段のスリット３を介して光電子増倍管４に入射するわ
けである。前述した第１および第２のスリット駆動装置
９および１０は、それぞれ互いに直交する送りねじ９ａ
、１０ａと、それぞれを回転駆動するパルスモータ９ｂ
、１０ｂ。

およびそのドライバ９ｃ、１０ｃ等からなり、各送りね
じ９ａ、１０ａはスリット２に固着された送りナツト（
図示せず）にねじ込まれ、その回動によってスリット２
をそれぞれ水平方向（Ｘ方向）および鉛直方向（Ｘ方向
）に微小変位させることができる。前述したマイクロコ
ンピュータ８からの駆動指令は、Ｘ方向駆動指令および
Ｘ方向駆動指令としてそれぞれドライバ９ｃおよび１０
ｃに供給される。

次に、第４図および第５図を参照しつつ本発明実施例の
動作と作用を述べる。第４図ｆａ）は散乱光軸を含む鉛
直面で切断して示す測定系の説明図で、同図（ｂｌはそ
のＢ−Ｂ断面で示す説明図である。

測定セル１内に集光されたレーザ光は、その集光点でレ
ーザ光スポットＰを形成し、ここで懸濁液中の粒子によ
って散乱され、スリット２を通過する。このスリット２
の配設位置における散乱光の鉛直断面形状は、例えば第
４図（ｂ）に示す通りとなる。この図において、散乱光
の光軸が通過する点を０とし、点Ｏを通る水平方向の軸
をＸ、同じく鉛直方向の軸をｙとすると、散乱光の強度
分布は点０において最も強く、点Ｏからｘ、　　ｙ軸方
向に遠去かるほど弱くなる。スリット２のピンホール２
ａの最適位置は、その中心が点Ｏと一致する位置である
。

さて、マイクロコンピュータ８は、まず、第２のスリッ
ト駆動装置１０に徐々にＸ方向駆動指令を与えつつ、Ａ
−Ｄ変換器７からの散乱光平均強度測定データを採り込
む。このとき、その測定データは、第５図に示すように
スリット２の各Ｘ方向位置によって変化する。スリット
２のピンホール２ａの中心がＸ軸上に到来したときに、
その値が最大となる。マイクロコンピュータ８ではｙ方
向各位置におけるデータをＲＡＭ等に格納し、これらを
互いに比較することによってその最大値を探し出し、そ
の最大値となるデータを得たＸ方向位置にスリット２を
位置決めする。

次に、第１のスリット駆動装置９に同様に徐々にＸ方向
駆動指令を与えつつ、散乱光平均強度測定データを採り
込み、その値が最大となるＸ方向位置にスリット２を位
置決めする。これにより、スリット２のピンホール２ａ
の中心は点０と一敗することになる。

以上の動作を、測定条件の変更や測定セル１の交換ごと
に実行することにより、スリット２は常に最適位置に位
置決めされることになる。なお、レーザ光スポットＰの
大きさは、通常その直径が数十μｍ程度で、集光点から
光電子増倍管４までの距離を大きくすれば、光電子増倍
管４の直近に置かれるスリット３の位置精度はさほど必
要ではなく、測定セル１例のスリット２のみを高精度に
位置決めすることにより、正確な粒度分布測定結果が得
られる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば動的光散乱法によ
る微細粒度分布測定装置において、測定セルの直近に配
置されるスリットを散乱光軸に直交する面内で互いに直
交する方向に駆動する第１および第２のスリット駆動手
段を設けるとともに、このスリットを経由して光検出器
に入射する散乱光の平均強度を測定し、第１および第２
のスリット駆動手段それぞれによるスリット位置につい
て、平均強度測定値が最大となる位置を検出し、その位
置でスリットを位置決めするよう構成したから、測定セ
ル側のスリットを適宜に散乱光軸上に自動的に位置決め
することができ、熱膨張、測定セルの壁面厚さや傾き、
およびＱｆＢ液の屈折率等による、スリットとレーザ光
集光点との相対的なずれを矯正することができ、常に最
適なスリット位置での測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図、第２図は本発
明実施例の要部構成を示すブロック図、 第３図はそのスリット２近傍の散乱光軸方向から見た正
面図、 第４図および第５図は本発明実施例の作用説明図である
。 １−測定セル ２−・−・スリット ２ａ−ピンホール ３−スリット ４−光電子増倍管 ６−禎分器 ８−・マイクロコンピュータ ９−・第１のスリット駆動装置 １０−・−第２のスリット駆動装置 ９ａ、１０ａ−送りねし ９　ｂ、　　１０　ｂ−パルスモータ ９ｃ、１０ｃｍ−ドライバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定セル内の液体中に浮遊する供試粒子群にレーザ光を
   照射し、この供試粒子群によって散乱される光を、照射
   レーザ光軸に対して所定の角度をなして配設された２個
   のスリットを介して光検出器に導いて検出し、供試粒子
   群のブラウン運動による散乱光の強度変化から、供試粒
   子群の粒度分布を求める装置において、上記２個のスリ
   ットのうち上記測定セル側のスリットを、上記散乱光軸
   に直交する面内で互いに直交する方向に駆動する第１お
   よび第２のスリット駆動手段と、上記光検出器の出力か
   ら散乱光の平均強度を求める入力散乱光平均強度測定手
   段と、上記第１および第２のスリット駆動手段それぞれ
   による上記測定セル側のスリット位置について、上記平
   均強度が最大となる位置を探し出す入力散乱光平均強度
   最大値位置検出手段を備えたことを特徴とする、微細粒
   度分布測定装置。