JP2550958B2 - レーザ回折式粒度分布測定装置 - Google Patents
レーザ回折式粒度分布測定装置Info
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、レーザ光等のコヒーレントな光がスリッ
ト，円形開口，あるいはディスク等を通過したときに生
ずる回折現象、すなわちフラウンホーファ回折を利用し
て供試粒子群の粒度分布を測定する、いわゆるレーザ回
折式粒度分布測定装置に関する。
ト，円形開口，あるいはディスク等を通過したときに生
ずる回折現象、すなわちフラウンホーファ回折を利用し
て供試粒子群の粒度分布を測定する、いわゆるレーザ回
折式粒度分布測定装置に関する。
＜従来の技術＞ 従来のこの種の粒度分布測定装置の光学系の構成例を
第３図に示す。
第３図に示す。
レーザ光源31からのレーザ光はコリメータ32によって
所定断面を有する平行光束となってフローセル33に照射
される。
所定断面を有する平行光束となってフローセル33に照射
される。
フローセル33内には、希釈液中に供試粒子群Ｓを分散
させてなる懸濁液がポンプ等によって循環されており、
照射されたレーザ光は飛しょうする粒子群の大きさに応
じて回折する。この回折光は、集光レンズ（フーリエ変
換レンズ）34により集光され、その焦点位置（焦点距離
ｆ）に置かれたデテクタ35の面上に像を結ぶ。このデテ
クタ35の半径方向の受光強度分布から、供試粒子群の粒
度分布を求めることができる。
させてなる懸濁液がポンプ等によって循環されており、
照射されたレーザ光は飛しょうする粒子群の大きさに応
じて回折する。この回折光は、集光レンズ（フーリエ変
換レンズ）34により集光され、その焦点位置（焦点距離
ｆ）に置かれたデテクタ35の面上に像を結ぶ。このデテ
クタ35の半径方向の受光強度分布から、供試粒子群の粒
度分布を求めることができる。
なお、供試粒子群Ｓは、ガス中に分散され、エアカー
テンに包まれながらレーザ光軸を通過するよう構成され
る場合や、あるいは懸濁液の状態で容器内に注入され、
レーザ光軸上に置かれる場合もある。
テンに包まれながらレーザ光軸を通過するよう構成され
る場合や、あるいは懸濁液の状態で容器内に注入され、
レーザ光軸上に置かれる場合もある。
以上のようなフウンホーファ回折理論を用いた粒度分
布測定にあっては、粒子の大きさがレーザ光の波長より
十分大きいことが前提であり、この種装置での粒径測定
範囲は一般に１μｍ以上で、粗粒子の測定に適した測定
法といえる。
布測定にあっては、粒子の大きさがレーザ光の波長より
十分大きいことが前提であり、この種装置での粒径測定
範囲は一般に１μｍ以上で、粗粒子の測定に適した測定
法といえる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、この種の測定法が得意とする粗粒子は沈降
速度が速く、上述した粒子群の供給方法ではいずれも、
母集団サンプルを代表する状態でレーザ光軸上に置くこ
とが困難である。すなわち、容器内に懸濁液を注入して
レーザ光軸上に置く方法では云うまでもなく、フローセ
ル内を懸濁液を循環させる方法においても、微粒子は一
般にその沈降速度が流速よりも遅く沈降による影響をほ
とんど受けないが、粒系が数10μｍあるいは100μｍ以
上の粒子はその沈降速度が1cm/sec近く、あるいはそれ
以上となる場合もあって、液中に浮遊させることが困難
で、このような粒子を含む試料を循環させた場合、試料
中の小さな粒子のみがレーザ光軸上に送り込まれること
になり、正確な測定ができないという問題があった。
速度が速く、上述した粒子群の供給方法ではいずれも、
母集団サンプルを代表する状態でレーザ光軸上に置くこ
とが困難である。すなわち、容器内に懸濁液を注入して
レーザ光軸上に置く方法では云うまでもなく、フローセ
ル内を懸濁液を循環させる方法においても、微粒子は一
般にその沈降速度が流速よりも遅く沈降による影響をほ
とんど受けないが、粒系が数10μｍあるいは100μｍ以
上の粒子はその沈降速度が1cm/sec近く、あるいはそれ
以上となる場合もあって、液中に浮遊させることが困難
で、このような粒子を含む試料を循環させた場合、試料
中の小さな粒子のみがレーザ光軸上に送り込まれること
になり、正確な測定ができないという問題があった。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の問題点を解決するため、本発明は、実施例に対
応する第１図に示すように、分散状態の供試粒子群Ｓに
レーザ光を照射し、粒子の大きさに応じて回折されるレ
ーザ光を、集光レンズ４により集光して、そのレンズ４
の焦点面上に置かれ、かつ、半径方向への受光強度の分
布を測定し得るデテクタ５上に回折像を結ばせ、そのデ
テクタ５による回折光の半径方向強度分布の測定結果か
ら供試粒子群Ｓの粒度分布求める装置において、レーザ
光の光軸Ａが水平となるようにレーザ光源１を設置し、
その水平方向レーザ光軸Ａ上に集光レンズ４およびデテ
クタ５を設けるとともに、集光レンズ４の手前でレーザ
光軸Ａを鉛直軸に沿わせ、かつ、再び水平レーザ光軸Ａ
上に戻す光学要素（例えばミラー）6,7,8,9を設け、鉛
直軸に沿う部分のレーザ光軸Ａ′上に、供試粒子群Ｓを
その上面に分散放置した光透過板10を設置し得るように
構成したことによって、特徴づけられる。
応する第１図に示すように、分散状態の供試粒子群Ｓに
レーザ光を照射し、粒子の大きさに応じて回折されるレ
ーザ光を、集光レンズ４により集光して、そのレンズ４
の焦点面上に置かれ、かつ、半径方向への受光強度の分
布を測定し得るデテクタ５上に回折像を結ばせ、そのデ
テクタ５による回折光の半径方向強度分布の測定結果か
ら供試粒子群Ｓの粒度分布求める装置において、レーザ
光の光軸Ａが水平となるようにレーザ光源１を設置し、
その水平方向レーザ光軸Ａ上に集光レンズ４およびデテ
クタ５を設けるとともに、集光レンズ４の手前でレーザ
光軸Ａを鉛直軸に沿わせ、かつ、再び水平レーザ光軸Ａ
上に戻す光学要素（例えばミラー）6,7,8,9を設け、鉛
直軸に沿う部分のレーザ光軸Ａ′上に、供試粒子群Ｓを
その上面に分散放置した光透過板10を設置し得るように
構成したことによって、特徴づけられる。
＜作用＞ 本発明は、粗粒子の沈降による影響を防止してサンプ
ルを粒度分布を正しく測定すること、および、粗粒子に
よる回折光の空間強度分布を高い分解能のもとに測定し
て、その粒度分布を安定して高精度に測定すること、の
双方を全うすることを目的としてなされたものである。
ルを粒度分布を正しく測定すること、および、粗粒子に
よる回折光の空間強度分布を高い分解能のもとに測定し
て、その粒度分布を安定して高精度に測定すること、の
双方を全うすることを目的としてなされたものである。
すなわち、本発明の構成によれば、供試粒子群Ｓは光
透過板10の上に分散配置された状態で鉛直方向に沿うレ
ーザ光の光軸Ａ′上に置かれるため、沈降の影響をなく
すことができる。このとき、レーザ光の光軸が当初から
鉛直となるような姿勢でレーザ光源１を配置し、その鉛
直の光軸上に光透過板10、集光レンズ４およびデテクタ
５を配置した場合には、以下に示す理由によって装置が
極めて不安定のものとなって好ましくない。
透過板10の上に分散配置された状態で鉛直方向に沿うレ
ーザ光の光軸Ａ′上に置かれるため、沈降の影響をなく
すことができる。このとき、レーザ光の光軸が当初から
鉛直となるような姿勢でレーザ光源１を配置し、その鉛
直の光軸上に光透過板10、集光レンズ４およびデテクタ
５を配置した場合には、以下に示す理由によって装置が
極めて不安定のものとなって好ましくない。
この種のレーザ回折式粒度分布測定装置においては、
高精度の粒度分布測定を行うためには、供試粒子群Ｓに
よる回折光の空間強度分布を高い分解能で測定する必要
があるが、粗粒子では回折角度が小さくなる関係上、集
光レンズ４の焦点距離ｆをある程度以上長くしなければ
回折光の空間強度分布の高分解能で測定することはでき
ない鉛直軸に疎って上から順に、あるいは下から順にレ
ーザ光源１、光透過板10、集光レンズ４、デテクタ５を
配置する構成を採用した場合には、ｆが長くなればなる
ほど装置高さが高くなり、外乱振動等によって装置がふ
らつく可能性が大となる。そのような場合、回折光の正
確な空間強度分布を測定することができない。
高精度の粒度分布測定を行うためには、供試粒子群Ｓに
よる回折光の空間強度分布を高い分解能で測定する必要
があるが、粗粒子では回折角度が小さくなる関係上、集
光レンズ４の焦点距離ｆをある程度以上長くしなければ
回折光の空間強度分布の高分解能で測定することはでき
ない鉛直軸に疎って上から順に、あるいは下から順にレ
ーザ光源１、光透過板10、集光レンズ４、デテクタ５を
配置する構成を採用した場合には、ｆが長くなればなる
ほど装置高さが高くなり、外乱振動等によって装置がふ
らつく可能性が大となる。そのような場合、回折光の正
確な空間強度分布を測定することができない。
一方、本発明の構成のように、レーザ光源１、集光レ
ンズ４、デテクタ５を水平軸に沿って並べるとともに、
集光レンズ４の手前でレーザ光を鉛直軸に沿わせた後、
再び水平軸に沿わせて集光レンズ４を介してテデクタ５
に導く場合には、回折角度の小さい回折光を高分解能で
測定すべく集光レンズ４の焦点距離ｆを長くしても、装
置の高さを変える必要がなく、安定して高分解能の回折
光強度分布を測定することが可能となる。
ンズ４、デテクタ５を水平軸に沿って並べるとともに、
集光レンズ４の手前でレーザ光を鉛直軸に沿わせた後、
再び水平軸に沿わせて集光レンズ４を介してテデクタ５
に導く場合には、回折角度の小さい回折光を高分解能で
測定すべく集光レンズ４の焦点距離ｆを長くしても、装
置の高さを変える必要がなく、安定して高分解能の回折
光強度分布を測定することが可能となる。
＜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１図は本発明実施例を光学系の構成を示す図であ
る。
る。
レーザ光源１からのレーザ光はコリメータ２によって
所定の断面積を有する水平の平行光束に拡大される。こ
の水平のレーザ光の光軸Ａの延長上に、フーリエ変換レ
ンズ４が配設され、更にその後方レンズ４の焦点位置上
には、デテクタ５が配設されている。
所定の断面積を有する水平の平行光束に拡大される。こ
の水平のレーザ光の光軸Ａの延長上に、フーリエ変換レ
ンズ４が配設され、更にその後方レンズ４の焦点位置上
には、デテクタ５が配設されている。
コリメータ２とフーリエ変換レンズ４との間には、ミ
ラー6,7,8および９と試料台10が着脱自在に配設されて
いる。
ラー6,7,8および９と試料台10が着脱自在に配設されて
いる。
すなわち、コリメータ２の後方、水平のレーザ光軸Ａ
上には、ミラー６が配設されており、このミラー６はコ
リメータ２を通過したレーザ光を鉛直上方に反射させ、
ミラー７に導く。ミラー７はその導かれたレーザ光をフ
ーリエ変換レンズ４側に水平方向に反射させてミラー８
に導く。このミラー８によって反射されたレーザ光の鉛
直下方に向く光軸Ａ′上には、ガラス板等の透光性材料
で形成された試料台10が配設されている。
上には、ミラー６が配設されており、このミラー６はコ
リメータ２を通過したレーザ光を鉛直上方に反射させ、
ミラー７に導く。ミラー７はその導かれたレーザ光をフ
ーリエ変換レンズ４側に水平方向に反射させてミラー８
に導く。このミラー８によって反射されたレーザ光の鉛
直下方に向く光軸Ａ′上には、ガラス板等の透光性材料
で形成された試料台10が配設されている。
この試料台10の上面には、第２図（ａ）に示すよう
に、互いに粒子が重なり合わない程度にふりまくか、あ
るいは同図（ｂ）に示すように、懸濁液の状態にしてそ
の少量を滴下させ、その上方からカバーガラス11をかぶ
せる等により、供試粒子群Ｓが分散配置される。
に、互いに粒子が重なり合わない程度にふりまくか、あ
るいは同図（ｂ）に示すように、懸濁液の状態にしてそ
の少量を滴下させ、その上方からカバーガラス11をかぶ
せる等により、供試粒子群Ｓが分散配置される。
鉛直下方に向くレーザ光はこの粒子群Ｓにより回折
し、その回折光は試料台10の下方から設けられたミラー
９によって反射され、これによって再びコリメータ２を
経た水平のレーザ光軸Ａの延長上に戻され、フーリエ変
換レンズ４に導かれる。ここで、ミラー９は回折光を反
射するが、その回折角の関係は第３図に示す従来装置と
同等であって、デテクタ５上に回折像を結ぶ。
し、その回折光は試料台10の下方から設けられたミラー
９によって反射され、これによって再びコリメータ２を
経た水平のレーザ光軸Ａの延長上に戻され、フーリエ変
換レンズ４に導かれる。ここで、ミラー９は回折光を反
射するが、その回折角の関係は第３図に示す従来装置と
同等であって、デテクタ５上に回折像を結ぶ。
以上の本発明実施例によると、第１図に示すようにミ
ラー6,7,8および９と試料台10を配設した測定法を採用
したとき、供試粒子群Ｓは試料台10の上面に分散配置さ
れて沈降することがなく、粗粒子を含む粒子群も正確な
粒度分布測定が可能となる。また、ミラー6,7,8および
９と試料台10を除去することにより、コリメータ２とフ
ーリエ変換レンズ４との間のレーザ光軸Ａ上に、フロー
セルや容器型等の、任意の形式の試料セルを配置して、
従来と全く同王の測定も可能となる。
ラー6,7,8および９と試料台10を配設した測定法を採用
したとき、供試粒子群Ｓは試料台10の上面に分散配置さ
れて沈降することがなく、粗粒子を含む粒子群も正確な
粒度分布測定が可能となる。また、ミラー6,7,8および
９と試料台10を除去することにより、コリメータ２とフ
ーリエ変換レンズ４との間のレーザ光軸Ａ上に、フロー
セルや容器型等の、任意の形式の試料セルを配置して、
従来と全く同王の測定も可能となる。
なお、レーザ光源１およびコリメータ２を鉛直方向の
レーザ光軸を得るように配置して、その光軸の延長上に
フーリエ変換レンズ４およびデテクタ５を配置して、コ
リメータ２とフーリエ変換レンズ４の間に供試粒子群Ｓ
を分散配置した試料台10を配設することによっても、供
試粒子群Ｓを沈降させることなく測定が可能となるが、
この場合、フローセルを用いて測定するときに、セルは
水平方向に配置する必要があって、気泡が抜けにくいと
いう問題が生ずるとともに、容器型の開放セルを使用し
た測定が不可能となる。また、粗粒子の測定ではフーリ
エ変換レンズ４の焦点距離ｆが1m近く必要であるが、上
述のような構成を採る場合、装置高さは極めて大となっ
て安定性が欠くきらいがある。
レーザ光軸を得るように配置して、その光軸の延長上に
フーリエ変換レンズ４およびデテクタ５を配置して、コ
リメータ２とフーリエ変換レンズ４の間に供試粒子群Ｓ
を分散配置した試料台10を配設することによっても、供
試粒子群Ｓを沈降させることなく測定が可能となるが、
この場合、フローセルを用いて測定するときに、セルは
水平方向に配置する必要があって、気泡が抜けにくいと
いう問題が生ずるとともに、容器型の開放セルを使用し
た測定が不可能となる。また、粗粒子の測定ではフーリ
エ変換レンズ４の焦点距離ｆが1m近く必要であるが、上
述のような構成を採る場合、装置高さは極めて大となっ
て安定性が欠くきらいがある。
なお、本発明は第１図に示す実施例に限られることな
く、ミラー6,7,8および９に代えてプリズム等の他の反
射光学要素を用い得ることは云うまでもなく、更に、水
平方向のレーザ光軸Ａを少なくとも１箇所だけ鉛直方向
に反射させた後、再び光軸Ａの延長上に戻せばよく、ミ
ラー6,7,8および９の配置はこの条件を満たす任意の配
置を採り得ることは勿論である。
く、ミラー6,7,8および９に代えてプリズム等の他の反
射光学要素を用い得ることは云うまでもなく、更に、水
平方向のレーザ光軸Ａを少なくとも１箇所だけ鉛直方向
に反射させた後、再び光軸Ａの延長上に戻せばよく、ミ
ラー6,7,8および９の配置はこの条件を満たす任意の配
置を採り得ることは勿論である。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、水平方向のレ
ーザ光軸を一旦鉛直方向に反射させ、その鉛直方向に沿
うレーザ光軸上に、供試粒子群をその上面に分散配置し
た光透過板を設置し得るよう構成し、供試粒子群による
回折光を、再び上述の水平方向のレーザ光軸の延長上に
戻して、集光レンズを介してデテクタ上に導くよう構成
したから、供試粒子群は沈降することがなく、粗粒子を
含む粒子群でも常に正確な粒度分布の測定が可能とな
る。また、フローセルを使用する測定に比して、試料は
少量で済む。
ーザ光軸を一旦鉛直方向に反射させ、その鉛直方向に沿
うレーザ光軸上に、供試粒子群をその上面に分散配置し
た光透過板を設置し得るよう構成し、供試粒子群による
回折光を、再び上述の水平方向のレーザ光軸の延長上に
戻して、集光レンズを介してデテクタ上に導くよう構成
したから、供試粒子群は沈降することがなく、粗粒子を
含む粒子群でも常に正確な粒度分布の測定が可能とな
る。また、フローセルを使用する測定に比して、試料は
少量で済む。
しかも、集光レンズおよびデテクタは水平のレーザ光
軸に沿って配置され、供試粒子群を分散保持するための
光透過板のみが鉛直方向に沿う部分のレーザ光軸上に配
置されるため、粗粒子による小角度の回折光強度分布を
高分解能のもとに測定すべく、集光レンズの焦点距離を
長くしても、装置高さを高くする必要がなく、安定して
高分解能の回折光強度分布を測定することができ、ひい
ては高精度の粒度分布測定結果を得ることができる。
軸に沿って配置され、供試粒子群を分散保持するための
光透過板のみが鉛直方向に沿う部分のレーザ光軸上に配
置されるため、粗粒子による小角度の回折光強度分布を
高分解能のもとに測定すべく、集光レンズの焦点距離を
長くしても、装置高さを高くする必要がなく、安定して
高分解能の回折光強度分布を測定することができ、ひい
ては高精度の粒度分布測定結果を得ることができる。
更に、レーザ光を鉛直方向に反射させる光学要素およ
び供試粒子群を分散配置させるための光透過板を着脱自
在とすれば、従来と全く同様のフローセルや容器型のセ
ルを用いた測定も可能となる。
び供試粒子群を分散配置させるための光透過板を着脱自
在とすれば、従来と全く同様のフローセルや容器型のセ
ルを用いた測定も可能となる。
第１図は本発明実施例の光学系の構成を示す図、 第２図はその試料台10の説明図、 第３図は従来の装置の光学系の構成例を示す図である。 １……レーザ光源、２……コリメータ ４……フーリエ変換レンズ、５……デテクタ 6,7,8,9……ミラー 10……試料台
Claims (1)
- 【請求項１】分散状態の供試粒子群にレーザ光を照射
し、粒子の大きさに応じて回折されるレーザ光を集光レ
ンズにより集光して、当該レンズの焦点面上に置かれ、
かつ、半径方向への受光強度の分布を測定し得るデテク
タ上に回折像を結ばせ、そのデテクタによる回折光の半
径方向強度分布の測定結果から供試粒子群の粒度分布を
求める装置において、上記レーザ光の光軸が水平となる
ようにレーザ光源を配置し、その水平光応レーザ光軸上
に上記集光レンズおよびデテクタを設けるとともに、上
記集光レンズの手前で上記レーザ光軸を鉛直軸に沿わ
せ、かつ、再び上記水平レーザ光軸に戻す光学要素を設
け、上記鉛直軸に沿う部分のレーザ光軸上に、供試粒子
群をその上面に分散配置した光透過板を配置し得るよう
構成したことを特徴とする、レーザ回折式分布測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61230490A JP2550958B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | レーザ回折式粒度分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61230490A JP2550958B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | レーザ回折式粒度分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6383632A JPS6383632A (ja) | 1988-04-14 |
| JP2550958B2 true JP2550958B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=16908591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61230490A Expired - Lifetime JP2550958B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | レーザ回折式粒度分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550958B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05107176A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-04-27 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS522788A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-10 | Shimadzu Corp | Granuler fineness distribution measuring device |
| JPS5672845A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-17 | Hitachi Ltd | Detecting apparatus of examination position of sample |
| JPS6163145U (ja) * | 1985-10-08 | 1986-04-28 |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61230490A patent/JP2550958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6383632A (ja) | 1988-04-14 |
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