JP4266075B2 - 粒径分布測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒径分布測定装置に関するものであり、より詳細にはレーザ回折／散乱式の粒径分布測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、レーザ回折／散乱式粒径分布測定装置では、レーザ光源をサンプルセル中の粒子に照射してその散乱光強度をリングディテクタ（およびその他の光検出器）で検出し、検出した光強度を演算処理することにより粒径分布に換算していた。
【０００３】
図７は従来の一般的なレーザ回折／散乱式粒径分布測定装置１０における光学系の構成を概略的に示している。図７において、１１は例えば６３３ｎｍのレーザ光Ｌを発光するレーザ光源、１２はこのレーザ光源１１からのレーザ光Ｌを集光するレンズ、１３は試料を収容するセル、Ｄ0 ，Ｄ1 ，Ｄ2 …はリングディテクタを構成する各検出器である。
【０００４】
そして、前記リングディテクタ上に形成された各検出器Ｄ0 ，Ｄ1 ，Ｄ2 …は対応する角度の散乱光強度を測定する。さらに、これらのリングディテクタの外側にも検出器（図外）が配置されている。すなわち、リングディテクタの外側も含めた複数の検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …を用いることにより、微小角度から広角に至るまでの各散乱角の散乱光強度をそれぞれに対応する検出器で測定することにより、広範囲な粒子径に対して検出感度を確保するように工夫されている。
【０００５】
そして、前述のように多数配置された各検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …には、それぞれに特定の感度が高い粒子径領域がある。したがって、多数の検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …を用いて多くの散乱角の散乱光Ｌｓを測定することにより、高い感度の粒径分布を演算によって求めることが行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来より粒径分布測定装置では、粒子に照射するレーザ光Ｌの波長と粒子の屈折率によって、どの散乱角に対しても散乱光Ｌｓが弱くなる粒子径領域が原理上存在しており、これが検出感度を低下させることは避けられなかった。図２は例えば６３３ｎｍの特定波長のレーザ光Ｌを用いて、ある屈折率の粒径分布を求めたときに、各検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …の粒子径に対する検出感度を示す図である。
【０００７】
図２において、Ｃａ1 ，Ｃａ2 …はそれぞれ検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …による感度曲線を示している。図２に示すように、ある試料を測定するのに６３３ｎｍのレーザ光Ｌを用いた場合に、ほほ゛２μｍのところを中心にどの散乱角に対しても散乱光Ｌｓが弱くなる粒子径域が存在することが分かる。なお、この傾向は粒子の色が白に近くなるにつれて大きく現れていた。
【０００８】
そこで、従来よりレーザ回折散乱式粒径分布測定装置では各検出器で得られた散乱光Ｌｓの強度データから粒径分布を導くデータ演算処理手法に工夫をこらすことにより、散乱光Ｌｓが弱い粒子径域についても遜色の少ない測定データが得られるようにすることが行われている。しかしながら、この場合にも散乱光Ｌｓが強い粒子径域に比べると散乱光強度が弱くなる粒子径域において分解能が落ちることは避けられなかった。
【０００９】
本発明はこのような実情を考慮に入れてなされたものであって、感度低下が生じる粒子径領域をなくして、測定精度や分解能が他の粒子径領域に比べて劣る粒子径領域をなくすことにより測定結果の精度や信頼性を高くすることができる粒径分布測定装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源、投光レンズおよび検出器よりなる複数の光学系を互いに独立して設け、前記複数の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項１）。
【００１１】
したがって、本発明の請求項１に係る粒径分布測定装置によれば、検出感度が低い特定の粒子径領域が相殺されてなくなるので、測定精度や分解能が他の領域に比べて劣る粒子径域もなくなり、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上する。そして、この粒径分布測定装置においては、光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の光源からなるので、照射するレーザ光の波長を安定したものとすることができ、それだけ測定精度が向上する。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源および投光レンズよりなる複数の光学系を互いに独立して設けるとともに、前記複数の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの単一の検出器に よる散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前単一の記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記単一の検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項２）。
【００１３】
上記請求項２に係る粒径分布測定装置においては、前記検出器がレーザ光の波長に関係なく共通して直進光および各散乱角度の散乱光の強度を測定し、かつ、光源部が順次波長を変えてレーザ光を照射するものであるので、上記請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布測定装置の製造コストを引き下げることができると共に、検出器自体の検出感度の差による測定誤差をなくするという効果が得られる。
【００１４】
そして、上記請求項１または２に係る発明において、光源から照射されるレーザ光のうち選択した波長のレーザ光だけを透過し、他の波長のレーザ光を遮蔽するシャッタを設け、このシャッタの移動によって照射するレーザ光の波長を変更可能にしてあってもよい（請求項３）。このように構成した場合、照射するレーザ光の波長の切換えを迅速かつ正確に行うことができ、測定時間の短縮と測定精度の向上を図ることができる。
【００１５】
また、上記請求項１または２に係る発明において、前記光源に供給する電力を制御して選択的に照射するようにしてもよい（請求項４）。このように構成した場合にも、請求項３の場合と同様の効果が得られる。
【００１６】
さらに、上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部が波長の異なる複数のレーザ光を出力することのできる単一の光源からなり、前記光源、単一の投光レンズおよび単一の検出器よりなる光学系を設けるとともに、前記単一の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの前記単一の検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前記単一の検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記単一の検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項５）。
【００１７】
上記請求項５に係る粒径分布測定装置においては、複数の波長を発光可能とする単一の光源を光源部として用い、光源以外の全ての光学系を共通して用いているので、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上するとともに、光学系を構成する部材の点数を少なくすることができ、それだけ製造コストを引き下げることができる。
【００１８】
さらにそして、上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源、投光レンズおよび検出器よりなる複数の光学系を互いに独立して設け、前記複数の光源から前記セルに異なる波長のレーザ光を同時に照射して一つの波長のレーザ光での前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光での前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項６）。
【００１９】
上記請求項６に係る粒径分布測定装置においては、複数の独立した光源を同時に駆動して各検出器からの測定値を同時に入力することができるので、上記請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布の測定にかかる時間を短くするという効果が得られる。
【００２０】
さらに、上記請求項１〜６の何れかに係る発明において、照射されるレーザ光の最長波長が最短波長の１．５倍以上であるとするのが好ましい（請求項７）。このように構成した場合、最長波長と最短波長のレーザ光を用いて互いに感度が低い部分を補完しあうことができ、全域において十分の感度を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の粒径分布測定装置１の一例を示す図である。図１において、２は測定対象となる試料を収容するサンプルセル（セル）、３ａ，３ｂはこのセル２に対して異なる波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射するレーザ光源（光源）、４ａ，４ｂは各光源３ａ，３ｂからのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを透過して収斂光にする投光レンズ、５ａ，５ｂは各レーザ光Ｌａ，Ｌｂがセル２を透過して生じる透過光および散乱光を測定するためのリングディテクタ（検出器）である。すなわち、本例では互いに異なる波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを用いて散乱光を測定する２組の光学系を配置している。
【００２２】
６は前記粒径分布測定装置１の制御部であって、光源３ａ，３ｂに電力を供給する電源ユニット７と、各検出器５ａ，５ｂからの測定値信号を入力する入力インターフェース８と、前記電源ユニット７を制御して光源３ａ，３ｂを駆動すると共に、各検出器５ａ，５ｂからの測定値信号を入力する演算部９と、この演算部９によって求められた測定値を表示する表示部１０とを有している。そして、本例では、演算部９が電源ユニット７を制御することにより、セル２に透過するレーザ光Ｌａ，Ｌｂを切換自在に照射する構成を採用している。
【００２３】
前記２つのレーザ光源３ａ，３ｂは光源部３を形成するものであり、本例では光源３ａは例えば波長６３３ｎｍのレーザ光Ｌａを照射するＨｅＮｅレーザ光源、光源３ｂは例えば波長４０５ｎｍの半導体レーザダイオードである。しかしながら、本発明は光源３ａ，３ｂの種類およびこれらの光源３ａ，３ｂから照射されるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの波長を限定するものではない。
【００２４】
各レーザ光源３ａ，３ｂから出たレーザ光Ｌａ，Ｌｂは投光レンズ４ａ，４ｂによって焦束光となり、サンプルセル２を透過して検出器（リングディテクタのみを図示する）５ａ，５ｂ上に集光する。サンプルセル２中には粒子が浮遊または固定した状態で存在し、この粒子で散乱したレーザ光Ｌａｓ，Ｌｂｓは、リングディテクタ５ａ1 ，５ａ2 …５ｂ1 ，５ｂ2 …およびその他セル周囲に配置した光検出器（図示を省略する）で検出される。
【００２５】
リングディテクタ５ａ，５ｂの中央には、セル２を透過したレーザ光Ｌａ，Ｌｂの強度を測定するための透過光用検出器５ａ0 ，５ｂ0 が配置されており、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの光軸とこの透過光検出器５ａ0 ，５ｂ0 の中心とが一致するように位置調整されている。また、検出器５ａ，５ｂの各散乱光用検出チャンネル５ａ1 ，５ａ2 …５ｂ1 ，５ｂ2 …は、この透過光用検出器５ａ0 ，５ｂ0 の中心と同軸の扇状形状であり半径方向に複数に分断して形成されている。
【００２６】
なお、図１には図示を省略しているが、レーザ光源３ａ，３ｂの強度を測定するための検出器を、別途設けてもよい。また、各検出器５ａ0 ，５ａ1 …５ｂ0 ，５ｂ1 …はリングディテクタ以外にも配置した検出器（図外）とともに特定の散乱角ごとにその散乱光強度を測定する。
【００２７】
ところで、既に図２を用いて説明したように、前記各検出器５ａ1 ，５ａ2 …にはそれぞれに単一のレーザ光Ｌａだけでは、どの散乱角に対しても散乱光が弱くなる粒子径領域（低感度領域）Ｈａが原理上存在する。図２において、Ｈａは散乱光強度が弱くなる粒子径領域（低感度領域）の例を示している。
【００２８】
そこで、本発明では複数波長のレーザ光Ｌａ，Ｌａを出射可能とする光源部３と、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂによる散乱光強度を検出する検出器５ａ1 ，５ａ2 …，５ｂ1 ，５ｂ2 …とを用いて微小角度から広角の散乱光を検出することで、広範囲な粒子径に対して常に高い検出感度を確保する。以下、図２〜５を用いてその具体的な動作を説明する。
【００２９】
図２における各検出器５ａ1 ，５ａ2 …の感度曲線Ｃａ1 ，Ｃａ2 が示すような、感度の高い粒子径や感度の低い粒子径領域Ｈａは、粒子による屈折率や粒子に照射するレーザ光Ｌａの波長に依存する。したがって、各検出器５ａ1 ，５ａ2 …の感度の高い粒子径や感度の低い粒子径は光源３ａが出射するレーザ光の波長を変えることにより調整可能である。
【００３０】
図３は図２と同じ試料に波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌｂを照射した場合における粒子径と、感度との関係を示す図である。図３において、Ｃｂ1 ，Ｃｂ2 …は各検出器５ｂ1 ，５ｂ2 …の感度曲線であり、Ｈｂは前記レーザ光Ｌｂを用いた場合に各検出器５ｂ1 ，５ｂ2 …の何れにおいても散乱光の検出感度が低くなる粒子径の領域（低感度領域）である。
【００３１】
そこで、前記演算部９は前記電源ユニット７を制御して光源３ａ，３ｂを例えば交互に駆動し、対応する検出器５ａ，５ｂからそれぞれ対応する散乱光強度の測定値を入力し、両方の波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂによる測定値を合わせて求める。
【００３２】
なお、光源部３に何れか一つの光源３ａまたは３ｂからのレーザ光ＬａまたはＬｂをセル２に照射するためのレーザシャッタ（遮蔽板）を設けた場合は、演算部９が電源ユニット７を制御する代わりにレーザシャッタを駆動することにより、セル２に透過するレーザ光Ｌａ，Ｌｂを切換自在に照射することが可能である。
【００３３】
図４は両レーザ光Ｌａ，Ｌｂによる散乱光Ｌａｓ，Ｌｂｓの測定値を合わせた時の各検出器５ａ1 ，５ａ2 …，５ｂ1 ，５ｂ2 …の粒子径に対する検出感度を示している。図４が示すように、波長の異なるレーザ光Ｌａ，Ｌｂを用いて散乱光の測定を行うことにより、どの粒子径に対しても高感度の測定を行うことができる。
【００３４】
また、本例の場合は、レーザ光Ｌａの波長が６３３ｎｍ、レーザ光Ｌｂの波長が４０５ｎｍであり、レーザ光Ｌａの波長（長波長）がレーザ光Ｌｂの波長（短波長）の１．５倍以上であるので、両レーザ光Ｌａ，Ｌｂの低感度領域Ｈａ，Ｈｂが重なることはない。すなわち、前記２組の光学系の光源３ａ，３ｂから照射されるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの波長を適宜選択し、本例のように照射されるレーザ光の最長波長（レーザ光Ｌａ）が最短波長（レーザ光Ｌｂ）の１．５倍以上とすることにより、両光学系の感度の低くなる粒子径域Ｈａ，Ｈｂを互いに補うように感度を持たせることができ、測定範囲全体で特定の感度の低い粒子径域をなくすことができる。
【００３５】
なお、前記レーザ光Ｌａ，Ｌｂの最長波長が最短波長の１．５倍未満であって、前記低感度領域Ｈａ，Ｈｂが幾らか重なる場合であっても、複数の波長を有するレーザ光Ｌａ，Ｌｂによる分析を組み合わせることにより、単一波長のレーザ光ＬａまたはＬｂだけを用いた測定よりも、その測定感度を確実に向上することができる。加えて、本発明は粒径分布演算に用いられるレーザ光の波長は２系統であることを限定するものではなく、３種以上の複数の波長のレーザ光を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
図５は本発明の粒径分布測定装置１によって測定された粒径分布の例を概念的に示す図である。図５において、Ｆ（ｊ）は粒子径ｊの濃度を示す粒径分布であり、Ｅａはレーザ光Ｌａだけを用いて粒径分布Ｆ（ｊ）を求めた場合に生じ得る感度低下に起因する誤差、Ｅｂはレーザ光Ｌｂだけを用いて粒径分布Ｆ（ｊ）を求めた場合に生じ得る感度低下に起因する誤差を示している。すなわち、両誤差Ｅａ，Ｅｂは低感度領域Ｈａ，Ｈｂの範囲において大きくなる可能性がある。
【００３７】
しかしながら、本発明のように複数波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを用いることにより、低感度領域Ｈａ，Ｈｂを互いに相殺して検出感度を補完することができ、前記演算部９（図１参照）は図５に実線で示すような正確な粒径分布を求めることができる。
【００３８】
加えて、粒径分布演算を行うときにも演算対象となる測定値が倍であるから、それだけ粒径分布演算をより正確に行うことができる。すなわち、測定領域の全体において測定精度を向上することができ、前記低感度領域Ｈａ，Ｈｂ以外においても精度向上を達成することができる。
【００３９】
なお、上述の例ではレーザ光Ｌａを用いて散乱光強度を求める光学系３ａ，４ａ，５ａと、レーザ光Ｌｂを用いて散乱光強度を求める光学系３ｂ，４ｂ，５ｂとを独立して設けているので、両光学系３ａ，４ａ，５ａ、３ｂ，４ｂ，５ｂ間の遮光が十分に行うことができれば、両光源３ａ，３ｂを両方とも駆動して各検出器５ａ0 ，５ａ1 …，５ｂ0 ，５ｂ1 …からの測定値を同時に入力することも可能である。この場合は、粒径分布の測定にかかる時間を短くすることができる。
【００４０】
また、逆に複数の波長を発光可能とする光源を光源部３として用いることにより、光源以外の全ての光学系を共通して用いることも可能である。この場合、光学系を構成する部材の点数を少なくすることができ、それだけ製造コストを引き下げることができる。すなわち、本発明の粒径分布測定装置１における光学系はレーザ光源波長以外を全く同じ構成としてもよいし、異なる設計のものを組み合わせてもよい。
【００４１】
図６（Ａ），（Ｂ）は２組の光学系のリングディテクタを共用した例を示す図であって、図６（Ａ）は斜視図、図６（Ｂ）は側面図である。図６において、図１と同じ符号を付した部材は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
図６において、５ｃはリングディテクタを含む検出器であって、その中心にはセル２を透過したレーザ光Ｌａ，Ｌｂの焦点位置に位置調整された透過光用検出器５ｃ0 が配置されている。また、検出器５ｃの各散乱光用検出チャンネル５ｃ1 ，５ｃ2 …は、透過光用検出器５ｃ0 の中心と同軸の扇状形状であり半径方向に複数に分断して形成されている。
【００４３】
とりわけ本例では一つの検出器５ｃによって２波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂの散乱光Ｌａｓ，Ｌｂｓを測定する点において図１に示した例と異なっている。これによって検出器５ｃの数を少なくすることができ、それだけ製造コストを削減することができる。また、各光源３ａ，３ｂがそれぞれ一つの波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを出射するので、その構成を簡素なものとすることができる。
【００４４】
本例では一つの検出器５ｃを用いて２波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂによる散乱光Ｌａｓ，Ｌｂｓをその散乱角度を同じにして検出するために、各検出器５ｃ0 ，５ｃ1 …の配置をレーザ光Ｌａ，Ｌｂのいずれの光軸からも直交する方向に並べられており、かつ各レーザ光Ｌａ，Ｌｂのセル２に対する入射角αを同じとしている。言い換えるなら、前記光源３ａ，３ｂが、セル２の垂線２ａと各検出器５ｃ0 ，５ｃ1 …の配列方向Ｘによって形成される平面の面対象位置となるように配置されている。
【００４５】
なお、散乱角度を同じにして検出する必要がない場合には、光源３ａ，３ｂを自由に配置することが可能であることは言うまでもない。また、その場合には、光源部を構成する光源の数を２つに限定する必要はない。
【００４６】
本例の場合、光源３ａ，３ｂの何れか一方のレーザ光ＬａまたはＬｂをセル２に照射する必要があるが、これは光源３ａ，３ｂに供給する電力によって制御しても、レーザシャッタでレーザ光ＬａまたはＬｂを遮蔽することによって制御してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の粒径分布測定装置は、光源に異なる複数の波長のレーザ光を適宜選択することで、どれかの波長での検出感度の低い粒子径領域があっても、その領域を別の波長での同じ領域における高い検出感度で補って感度低下が生じる粒子径領域をなくすることができる。すなわち、複数波長を選択してそれぞれの散乱光を測定することで、全体的に感度が低い領域をなくすことができる。
すなわち、請求項１に係る発明では、検出感度が低い特定の粒子径領域がなくなるので、測定精度や分解能が他の領域に比べて劣る粒子径域もなくなり、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上する。また、光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の光源からなるので、照射するレーザ光の波長を安定したものとすることができ、それだけ分析精度を向上させることができる。
また、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布測定装置の製造コストを引き下げることができると共に、検出器自体の検出感度の差による測定誤差をなくすことができるという効果が得られる。
また、請求項５に係る発明では、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上するとともに、光学系を構成する部材の点数を少なくすることができ、それだけ製造コストを引き下げることができる。
また、請求項６に係る発明では、請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布の測定にかかる時間を短くすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の粒径分布測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】 ある波長のレーザ光を用いた場合の粒子径と感度の関係を示す図である。
【図３】 別の波長のレーザ光を用いた場合の粒子径と感度の関係を示す図である。
【図４】 両波長のレーザ光を用いた場合の粒子径と感度の関係を示す図である。
【図５】 粒子径分布の演算結果の例を示す図である。
【図６】 本発明の粒径分布測定装置の別の例を示す図である。
【図７】 従来の粒径分布測定装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１…粒径分布測定装置、２…セル、３…光源部、３ａ，３ｂ…光源、５ａ，５ｂ，５ｃ…検出器、９…演算部、Ｆ（ｊ）…粒径分布、Ｌａ，Ｌｂ…レーザ光、Ｌａｓ，Ｌｂｓ…散乱光、Ｈａ，Ｈｂ…検出感度が低い粒子径領域。
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒径分布測定装置に関するものであり、より詳細にはレーザ回折／散乱式の粒径分布測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、レーザ回折／散乱式粒径分布測定装置では、レーザ光源をサンプルセル中の粒子に照射してその散乱光強度をリングディテクタ（およびその他の光検出器）で検出し、検出した光強度を演算処理することにより粒径分布に換算していた。
【０００３】
図７は従来の一般的なレーザ回折／散乱式粒径分布測定装置１０における光学系の構成を概略的に示している。図７において、１１は例えば６３３ｎｍのレーザ光Ｌを発光するレーザ光源、１２はこのレーザ光源１１からのレーザ光Ｌを集光するレンズ、１３は試料を収容するセル、Ｄ0 ，Ｄ1 ，Ｄ2 …はリングディテクタを構成する各検出器である。
【０００４】
そして、前記リングディテクタ上に形成された各検出器Ｄ0 ，Ｄ1 ，Ｄ2 …は対応する角度の散乱光強度を測定する。さらに、これらのリングディテクタの外側にも検出器（図外）が配置されている。すなわち、リングディテクタの外側も含めた複数の検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …を用いることにより、微小角度から広角に至るまでの各散乱角の散乱光強度をそれぞれに対応する検出器で測定することにより、広範囲な粒子径に対して検出感度を確保するように工夫されている。
【０００５】
そして、前述のように多数配置された各検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …には、それぞれに特定の感度が高い粒子径領域がある。したがって、多数の検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …を用いて多くの散乱角の散乱光Ｌｓを測定することにより、高い感度の粒径分布を演算によって求めることが行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来より粒径分布測定装置では、粒子に照射するレーザ光Ｌの波長と粒子の屈折率によって、どの散乱角に対しても散乱光Ｌｓが弱くなる粒子径領域が原理上存在しており、これが検出感度を低下させることは避けられなかった。図２は例えば６３３ｎｍの特定波長のレーザ光Ｌを用いて、ある屈折率の粒径分布を求めたときに、各検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …の粒子径に対する検出感度を示す図である。
【０００７】
図２において、Ｃａ1 ，Ｃａ2 …はそれぞれ検出器Ｄ1 ，Ｄ2 …による感度曲線を示している。図２に示すように、ある試料を測定するのに６３３ｎｍのレーザ光Ｌを用いた場合に、ほほ゛２μｍのところを中心にどの散乱角に対しても散乱光Ｌｓが弱くなる粒子径域が存在することが分かる。なお、この傾向は粒子の色が白に近くなるにつれて大きく現れていた。
【０００８】
そこで、従来よりレーザ回折散乱式粒径分布測定装置では各検出器で得られた散乱光Ｌｓの強度データから粒径分布を導くデータ演算処理手法に工夫をこらすことにより、散乱光Ｌｓが弱い粒子径域についても遜色の少ない測定データが得られるようにすることが行われている。しかしながら、この場合にも散乱光Ｌｓが強い粒子径域に比べると散乱光強度が弱くなる粒子径域において分解能が落ちることは避けられなかった。
【０００９】
本発明はこのような実情を考慮に入れてなされたものであって、感度低下が生じる粒子径領域をなくして、測定精度や分解能が他の粒子径領域に比べて劣る粒子径領域をなくすことにより測定結果の精度や信頼性を高くすることができる粒径分布測定装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源、投光レンズおよび検出器よりなる複数の光学系を互いに独立して設け、前記複数の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項１）。
【００１１】
したがって、本発明の請求項１に係る粒径分布測定装置によれば、検出感度が低い特定の粒子径領域が相殺されてなくなるので、測定精度や分解能が他の領域に比べて劣る粒子径域もなくなり、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上する。そして、この粒径分布測定装置においては、光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の光源からなるので、照射するレーザ光の波長を安定したものとすることができ、それだけ測定精度が向上する。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源および投光レンズよりなる複数の光学系を互いに独立して設けるとともに、前記複数の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの単一の検出器に よる散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前単一の記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記単一の検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項２）。
【００１３】
上記請求項２に係る粒径分布測定装置においては、前記検出器がレーザ光の波長に関係なく共通して直進光および各散乱角度の散乱光の強度を測定し、かつ、光源部が順次波長を変えてレーザ光を照射するものであるので、上記請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布測定装置の製造コストを引き下げることができると共に、検出器自体の検出感度の差による測定誤差をなくするという効果が得られる。
【００１４】
そして、上記請求項１または２に係る発明において、光源から照射されるレーザ光のうち選択した波長のレーザ光だけを透過し、他の波長のレーザ光を遮蔽するシャッタを設け、このシャッタの移動によって照射するレーザ光の波長を変更可能にしてあってもよい（請求項３）。このように構成した場合、照射するレーザ光の波長の切換えを迅速かつ正確に行うことができ、測定時間の短縮と測定精度の向上を図ることができる。
【００１５】
また、上記請求項１または２に係る発明において、前記光源に供給する電力を制御して選択的に照射するようにしてもよい（請求項４）。このように構成した場合にも、請求項３の場合と同様の効果が得られる。
【００１６】
さらに、上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部が波長の異なる複数のレーザ光を出力することのできる単一の光源からなり、前記光源、単一の投光レンズおよび単一の検出器よりなる光学系を設けるとともに、前記単一の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの前記単一の検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前記単一の検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記単一の検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項５）。
【００１７】
上記請求項５に係る粒径分布測定装置においては、複数の波長を発光可能とする単一の光源を光源部として用い、光源以外の全ての光学系を共通して用いているので、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上するとともに、光学系を構成する部材の点数を少なくすることができ、それだけ製造コストを引き下げることができる。
【００１８】
さらにそして、上記目的を達成するため、本発明は、試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源、投光レンズおよび検出器よりなる複数の光学系を互いに独立して設け、前記複数の光源から前記セルに異なる波長のレーザ光を同時に照射して一つの波長のレーザ光での前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光での前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴としている（請求項６）。
【００１９】
上記請求項６に係る粒径分布測定装置においては、複数の独立した光源を同時に駆動して各検出器からの測定値を同時に入力することができるので、上記請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布の測定にかかる時間を短くするという効果が得られる。
【００２０】
さらに、上記請求項１〜６の何れかに係る発明において、照射されるレーザ光の最長波長が最短波長の１．５倍以上であるとするのが好ましい（請求項７）。このように構成した場合、最長波長と最短波長のレーザ光を用いて互いに感度が低い部分を補完しあうことができ、全域において十分の感度を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の粒径分布測定装置１の一例を示す図である。図１において、２は測定対象となる試料を収容するサンプルセル（セル）、３ａ，３ｂはこのセル２に対して異なる波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを照射するレーザ光源（光源）、４ａ，４ｂは各光源３ａ，３ｂからのレーザ光Ｌａ，Ｌｂを透過して収斂光にする投光レンズ、５ａ，５ｂは各レーザ光Ｌａ，Ｌｂがセル２を透過して生じる透過光および散乱光を測定するためのリングディテクタ（検出器）である。すなわち、本例では互いに異なる波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを用いて散乱光を測定する２組の光学系を配置している。
【００２２】
６は前記粒径分布測定装置１の制御部であって、光源３ａ，３ｂに電力を供給する電源ユニット７と、各検出器５ａ，５ｂからの測定値信号を入力する入力インターフェース８と、前記電源ユニット７を制御して光源３ａ，３ｂを駆動すると共に、各検出器５ａ，５ｂからの測定値信号を入力する演算部９と、この演算部９によって求められた測定値を表示する表示部１０とを有している。そして、本例では、演算部９が電源ユニット７を制御することにより、セル２に透過するレーザ光Ｌａ，Ｌｂを切換自在に照射する構成を採用している。
【００２３】
前記２つのレーザ光源３ａ，３ｂは光源部３を形成するものであり、本例では光源３ａは例えば波長６３３ｎｍのレーザ光Ｌａを照射するＨｅＮｅレーザ光源、光源３ｂは例えば波長４０５ｎｍの半導体レーザダイオードである。しかしながら、本発明は光源３ａ，３ｂの種類およびこれらの光源３ａ，３ｂから照射されるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの波長を限定するものではない。
【００２４】
各レーザ光源３ａ，３ｂから出たレーザ光Ｌａ，Ｌｂは投光レンズ４ａ，４ｂによって焦束光となり、サンプルセル２を透過して検出器（リングディテクタのみを図示する）５ａ，５ｂ上に集光する。サンプルセル２中には粒子が浮遊または固定した状態で存在し、この粒子で散乱したレーザ光Ｌａｓ，Ｌｂｓは、リングディテクタ５ａ1 ，５ａ2 …５ｂ1 ，５ｂ2 …およびその他セル周囲に配置した光検出器（図示を省略する）で検出される。
【００２５】
リングディテクタ５ａ，５ｂの中央には、セル２を透過したレーザ光Ｌａ，Ｌｂの強度を測定するための透過光用検出器５ａ0 ，５ｂ0 が配置されており、レーザ光Ｌａ，Ｌｂの光軸とこの透過光検出器５ａ0 ，５ｂ0 の中心とが一致するように位置調整されている。また、検出器５ａ，５ｂの各散乱光用検出チャンネル５ａ1 ，５ａ2 …５ｂ1 ，５ｂ2 …は、この透過光用検出器５ａ0 ，５ｂ0 の中心と同軸の扇状形状であり半径方向に複数に分断して形成されている。
【００２６】
なお、図１には図示を省略しているが、レーザ光源３ａ，３ｂの強度を測定するための検出器を、別途設けてもよい。また、各検出器５ａ0 ，５ａ1 …５ｂ0 ，５ｂ1 …はリングディテクタ以外にも配置した検出器（図外）とともに特定の散乱角ごとにその散乱光強度を測定する。
【００２７】
ところで、既に図２を用いて説明したように、前記各検出器５ａ1 ，５ａ2 …にはそれぞれに単一のレーザ光Ｌａだけでは、どの散乱角に対しても散乱光が弱くなる粒子径領域（低感度領域）Ｈａが原理上存在する。図２において、Ｈａは散乱光強度が弱くなる粒子径領域（低感度領域）の例を示している。
【００２８】
そこで、本発明では複数波長のレーザ光Ｌａ，Ｌａを出射可能とする光源部３と、各レーザ光Ｌａ，Ｌｂによる散乱光強度を検出する検出器５ａ1 ，５ａ2 …，５ｂ1 ，５ｂ2 …とを用いて微小角度から広角の散乱光を検出することで、広範囲な粒子径に対して常に高い検出感度を確保する。以下、図２〜５を用いてその具体的な動作を説明する。
【００２９】
図２における各検出器５ａ1 ，５ａ2 …の感度曲線Ｃａ1 ，Ｃａ2 が示すような、感度の高い粒子径や感度の低い粒子径領域Ｈａは、粒子による屈折率や粒子に照射するレーザ光Ｌａの波長に依存する。したがって、各検出器５ａ1 ，５ａ2 …の感度の高い粒子径や感度の低い粒子径は光源３ａが出射するレーザ光の波長を変えることにより調整可能である。
【００３０】
図３は図２と同じ試料に波長４０５ｎｍのレーザ光Ｌｂを照射した場合における粒子径と、感度との関係を示す図である。図３において、Ｃｂ1 ，Ｃｂ2 …は各検出器５ｂ1 ，５ｂ2 …の感度曲線であり、Ｈｂは前記レーザ光Ｌｂを用いた場合に各検出器５ｂ1 ，５ｂ2 …の何れにおいても散乱光の検出感度が低くなる粒子径の領域（低感度領域）である。
【００３１】
そこで、前記演算部９は前記電源ユニット７を制御して光源３ａ，３ｂを例えば交互に駆動し、対応する検出器５ａ，５ｂからそれぞれ対応する散乱光強度の測定値を入力し、両方の波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂによる測定値を合わせて求める。
【００３２】
なお、光源部３に何れか一つの光源３ａまたは３ｂからのレーザ光ＬａまたはＬｂをセル２に照射するためのレーザシャッタ（遮蔽板）を設けた場合は、演算部９が電源ユニット７を制御する代わりにレーザシャッタを駆動することにより、セル２に透過するレーザ光Ｌａ，Ｌｂを切換自在に照射することが可能である。
【００３３】
図４は両レーザ光Ｌａ，Ｌｂによる散乱光Ｌａｓ，Ｌｂｓの測定値を合わせた時の各検出器５ａ1 ，５ａ2 …，５ｂ1 ，５ｂ2 …の粒子径に対する検出感度を示している。図４が示すように、波長の異なるレーザ光Ｌａ，Ｌｂを用いて散乱光の測定を行うことにより、どの粒子径に対しても高感度の測定を行うことができる。
【００３４】
また、本例の場合は、レーザ光Ｌａの波長が６３３ｎｍ、レーザ光Ｌｂの波長が４０５ｎｍであり、レーザ光Ｌａの波長（長波長）がレーザ光Ｌｂの波長（短波長）の１．５倍以上であるので、両レーザ光Ｌａ，Ｌｂの低感度領域Ｈａ，Ｈｂが重なることはない。すなわち、前記２組の光学系の光源３ａ，３ｂから照射されるレーザ光Ｌａ，Ｌｂの波長を適宜選択し、本例のように照射されるレーザ光の最長波長（レーザ光Ｌａ）が最短波長（レーザ光Ｌｂ）の１．５倍以上とすることにより、両光学系の感度の低くなる粒子径域Ｈａ，Ｈｂを互いに補うように感度を持たせることができ、測定範囲全体で特定の感度の低い粒子径域をなくすことができる。
【００３５】
なお、前記レーザ光Ｌａ，Ｌｂの最長波長が最短波長の１．５倍未満であって、前記低感度領域Ｈａ，Ｈｂが幾らか重なる場合であっても、複数の波長を有するレーザ光Ｌａ，Ｌｂによる分析を組み合わせることにより、単一波長のレーザ光ＬａまたはＬｂだけを用いた測定よりも、その測定感度を確実に向上することができる。加えて、本発明は粒径分布演算に用いられるレーザ光の波長は２系統であることを限定するものではなく、３種以上の複数の波長のレーザ光を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
図５は本発明の粒径分布測定装置１によって測定された粒径分布の例を概念的に示す図である。図５において、Ｆ（ｊ）は粒子径ｊの濃度を示す粒径分布であり、Ｅａはレーザ光Ｌａだけを用いて粒径分布Ｆ（ｊ）を求めた場合に生じ得る感度低下に起因する誤差、Ｅｂはレーザ光Ｌｂだけを用いて粒径分布Ｆ（ｊ）を求めた場合に生じ得る感度低下に起因する誤差を示している。すなわち、両誤差Ｅａ，Ｅｂは低感度領域Ｈａ，Ｈｂの範囲において大きくなる可能性がある。
【００３７】
しかしながら、本発明のように複数波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを用いることにより、低感度領域Ｈａ，Ｈｂを互いに相殺して検出感度を補完することができ、前記演算部９（図１参照）は図５に実線で示すような正確な粒径分布を求めることができる。
【００３８】
加えて、粒径分布演算を行うときにも演算対象となる測定値が倍であるから、それだけ粒径分布演算をより正確に行うことができる。すなわち、測定領域の全体において測定精度を向上することができ、前記低感度領域Ｈａ，Ｈｂ以外においても精度向上を達成することができる。
【００３９】
なお、上述の例ではレーザ光Ｌａを用いて散乱光強度を求める光学系３ａ，４ａ，５ａと、レーザ光Ｌｂを用いて散乱光強度を求める光学系３ｂ，４ｂ，５ｂとを独立して設けているので、両光学系３ａ，４ａ，５ａ、３ｂ，４ｂ，５ｂ間の遮光が十分に行うことができれば、両光源３ａ，３ｂを両方とも駆動して各検出器５ａ0 ，５ａ1 …，５ｂ0 ，５ｂ1 …からの測定値を同時に入力することも可能である。この場合は、粒径分布の測定にかかる時間を短くすることができる。
【００４０】
また、逆に複数の波長を発光可能とする光源を光源部３として用いることにより、光源以外の全ての光学系を共通して用いることも可能である。この場合、光学系を構成する部材の点数を少なくすることができ、それだけ製造コストを引き下げることができる。すなわち、本発明の粒径分布測定装置１における光学系はレーザ光源波長以外を全く同じ構成としてもよいし、異なる設計のものを組み合わせてもよい。
【００４１】
図６（Ａ），（Ｂ）は２組の光学系のリングディテクタを共用した例を示す図であって、図６（Ａ）は斜視図、図６（Ｂ）は側面図である。図６において、図１と同じ符号を付した部材は同一または同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
図６において、５ｃはリングディテクタを含む検出器であって、その中心にはセル２を透過したレーザ光Ｌａ，Ｌｂの焦点位置に位置調整された透過光用検出器５ｃ0 が配置されている。また、検出器５ｃの各散乱光用検出チャンネル５ｃ1 ，５ｃ2 …は、透過光用検出器５ｃ0 の中心と同軸の扇状形状であり半径方向に複数に分断して形成されている。
【００４３】
とりわけ本例では一つの検出器５ｃによって２波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂの散乱光Ｌａｓ，Ｌｂｓを測定する点において図１に示した例と異なっている。これによって検出器５ｃの数を少なくすることができ、それだけ製造コストを削減することができる。また、各光源３ａ，３ｂがそれぞれ一つの波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂを出射するので、その構成を簡素なものとすることができる。
【００４４】
本例では一つの検出器５ｃを用いて２波長のレーザ光Ｌａ，Ｌｂによる散乱光Ｌａｓ，Ｌｂｓをその散乱角度を同じにして検出するために、各検出器５ｃ0 ，５ｃ1 …の配置をレーザ光Ｌａ，Ｌｂのいずれの光軸からも直交する方向に並べられており、かつ各レーザ光Ｌａ，Ｌｂのセル２に対する入射角αを同じとしている。言い換えるなら、前記光源３ａ，３ｂが、セル２の垂線２ａと各検出器５ｃ0 ，５ｃ1 …の配列方向Ｘによって形成される平面の面対象位置となるように配置されている。
【００４５】
なお、散乱角度を同じにして検出する必要がない場合には、光源３ａ，３ｂを自由に配置することが可能であることは言うまでもない。また、その場合には、光源部を構成する光源の数を２つに限定する必要はない。
【００４６】
本例の場合、光源３ａ，３ｂの何れか一方のレーザ光ＬａまたはＬｂをセル２に照射する必要があるが、これは光源３ａ，３ｂに供給する電力によって制御しても、レーザシャッタでレーザ光ＬａまたはＬｂを遮蔽することによって制御してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の粒径分布測定装置は、光源に異なる複数の波長のレーザ光を適宜選択することで、どれかの波長での検出感度の低い粒子径領域があっても、その領域を別の波長での同じ領域における高い検出感度で補って感度低下が生じる粒子径領域をなくすることができる。すなわち、複数波長を選択してそれぞれの散乱光を測定することで、全体的に感度が低い領域をなくすことができる。
すなわち、請求項１に係る発明では、検出感度が低い特定の粒子径領域がなくなるので、測定精度や分解能が他の領域に比べて劣る粒子径域もなくなり、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上する。また、光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の光源からなるので、照射するレーザ光の波長を安定したものとすることができ、それだけ分析精度を向上させることができる。
また、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布測定装置の製造コストを引き下げることができると共に、検出器自体の検出感度の差による測定誤差をなくすことができるという効果が得られる。
また、請求項５に係る発明では、粒子径分布測定結果の精度や信頼性が向上するとともに、光学系を構成する部材の点数を少なくすることができ、それだけ製造コストを引き下げることができる。
また、請求項６に係る発明では、請求項１に係る発明で得られる効果に加えて、粒径分布の測定にかかる時間を短くすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の粒径分布測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】 ある波長のレーザ光を用いた場合の粒子径と感度の関係を示す図である。
【図３】 別の波長のレーザ光を用いた場合の粒子径と感度の関係を示す図である。
【図４】 両波長のレーザ光を用いた場合の粒子径と感度の関係を示す図である。
【図５】 粒子径分布の演算結果の例を示す図である。
【図６】 本発明の粒径分布測定装置の別の例を示す図である。
【図７】 従来の粒径分布測定装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１…粒径分布測定装置、２…セル、３…光源部、３ａ，３ｂ…光源、５ａ，５ｂ，５ｃ…検出器、９…演算部、Ｆ（ｊ）…粒径分布、Ｌａ，Ｌｂ…レーザ光、Ｌａｓ，Ｌｂｓ…散乱光、Ｈａ，Ｈｂ…検出感度が低い粒子径領域。
Claims (7)
- 試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源、投光レンズおよび検出器よりなる複数の光学系を互いに独立して設け、前記複数の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴とする粒径分布測定装置。
- 試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源および投光レンズよりなる複数の光学系を互いに独立して設けるとともに、前記複数の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの単一の検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前単一の記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記単一の検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴とする粒径分布測定装置。
- 前記光源から照射されるレーザ光のうち選択した波長のレーザ光だけを透過し、他の波長のレーザ光を遮蔽するシャッタを設け、このシャッタの移動によって照射するレーザ光の波長を切換可能とした請求項１または２に記載の粒径分布測定装置。
- 前記光源に供給する電力を制御して選択的に照射する請求項１または２に記載の粒径分布測定装置。
- 試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部が波長の異なる複数のレーザ光を出力することのできる単一の光源からなり、前記光源、単一の投光レンズおよび単一の検出器よりなる光学系を設けるとともに、前記単一の光源から前記セルに照射する波長を切り換えて一つの波長のレーザ光を照射したときの前記単一の検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光を照射したときの前記単一の検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記単一の検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴とする粒径分布測定装置。
- 試料が収容されるセルの一側に投光レンズを介して配置される光源部と、セルの他側に配置され、前記光源部からのレーザ光を投光レンズを介して収斂光としてセル中の粒子に照射したときのセルを透過する直進光および互いに異なる散乱角を有する複数の散乱光の強度を検出し、前記収斂光が中心に集光するリングディテクタを含む検出器と、このときの検出された検出出力を演算処理する演算部とを備え、前記試料中の粒径分布を求める粒径分布測定装置において、前記光源部がそれぞれ異なる波長のレーザ光を照射する複数の独立した光源からなり、前記光源、投光レンズおよび検出器よりなる複数の光学系を互いに独立して設け、前記複数の光源から前記セルに異なる波長のレーザ光を同時に照射して一つの波長のレーザ光での前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域と別の波長のレーザ光での前記検出器による散乱光の検出感度が低くなる粒子径領域とを互いに相殺して測定感度を補完し、その補完された測定感度のもとで前記検出器によりそれぞれ検出される散乱光強度の測定値を前記演算部に入力してそれら測定値を合わせ演算処理することにより、測定全範囲において所定の粒径分布を求めることを特徴とする粒径分布測定装置。
- 前記照射されるレーザ光の最長波長が最短波長の１．５倍以上である請求項１〜６の何れかに記載の粒径分布測定装置。
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