JPH01301146A - 微粒子特性測定装置 - 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〕 本発明は光散乱を利用した微粒子の特性計測装置、特に
それに用いる光照射光学系に関する。

〔従来の技術〕

微粒子に光を照射し、微粒子による散乱光強度を利用し
てその微粒子の特性を測定する方法は光散乱法として知
られている。従来、この方法では微粒子に光を照射する
手段として第２図に示すように（特開昭６２−４４６５
１号公報参照）レーザ光をレンズで集光し集光部に微粒
子を含んだ流体を流すようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

光散乱法で微粒子の特性を測定する場合、同じ特性の微
粒子による散乱光の強度は常に同じでなければならない
、そのためには、微粒子に照射する光の強度は空間的に
一様でなければならない。

もし、−様でないとすると、微粒子に照射される光の強
度が微粒子の位置によって変わり、散乱光も微粒子の位
置によって変化するためである。

従来は第２図に示す様にレーザ装置からの光束を単にレ
ンズで集光することにより微粒子への光照射を行ってい
た。

しかし、このような方法で集光すると、集光部における
レーザ光束断面の光強度分布は、集光レンズに入射する
レーザ光の断面強度分布が反映して一様でなくなる。そ
のため、微粒子による散乱光強度は同じ粒径の微粒子で
あってもレーザ光束中の微粒子の位置によって異なる。

その結果、散乱光強度から微粒子の特性を精度良く求め
る事ができないという問題が生じていた。

本発明の目的は上記の問題点を解決し、高精度で微粒子
の特性を測定できる微粒子特性測定装置を提供する事に
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光学系はレーザ光源と集光レンズ間にマルチモ
ード光ファイバを用いた構成とする。

〔作用〕

レーザ光源から射出されたレーザ光束では、断面内の光
強度は一様ではなく、レーザ光源のレーザ発振モードに
応じた強度分布となっている。このようなレーザ光束を
レンズで集光した場合には、レンズの焦点位置に集光さ
れたレーザ光の強度分布も一様にはならない。

本発明では、レーザ光源から射出されたレーザ光束をマ
ルチモード光ファイバを通してからレンズで集光する。

マルチモード光ファイバは透過するレーザ光束を入射時
のモードに係わらずマルチモードに変換する。そのため
、マルチモード光ファイバを透過したレーザ光は、多く
のモードのレーザ光束が重なり合った状態になる。その
結果、その光束断面内の強度も各モードの強度の和とな
って平均化され空間的に一様となる。従って、マルチモ
ードに変換されたレーザ光をレンズで集光すると集光部
の断面的強度分布は一様となり、レーザビーム内の微粒
子の位置によって散乱光の強度が変化することが無くな
り、同じ粒径の微粒子からは同じ強度の散乱光が散乱さ
れるようになる。

その結果、この散乱光を利用して微粒子特性の算出を行
う際にその精度を向上させることができる。

〔実施例〕

［実施例１］ 以下、本発明を実施例により説明する。第１図は本発明
による微粒子計測装置の構成図である。

第１図において１１はアルゴンレーザ装置、１２はレー
ザ光束でありその波長は４８８ｎｍｅ直径は１ｍ、光束
断面内の強度分布はガウス分布である。１３はレーザ光
束をマルチモード光ファイバ１４の端面に集光するため
のレンズで、その焦点距離は１０ＩＩｌｌＩである。マ
ルチモード光ファイバ１４はコア形状が円形でその直径
は７５μｍのファイバである。集光レンズ１５はマルチ
モード光ファイバを透過したレーザ光を集光するための
レンズで、その焦点距離は３０ｍである。１６は微粒子
を含んだ水を水系状に流す為のガラス製のノズルでノズ
ル内径は０．３ｍである。１７はノズルから流された水
系で、この水系はレンズ１５によって集光されるレーザ
光の集光点と交差する場所に流す、１８は水に含まれる
微粒子である。微粒子による散乱光１９は、レンズ２０
により二次電子増倍管２１に集光される。レンズ２０は
焦点距離５０ｍ、Ｆナンバ０．８　の非球面レンズであ
る。二次電子増倍管２１は入射した光を電気信号に変換
し、その電気信号をケーブル２２を通して測定器２３に
伝える。測定器２３はケーブル２２を通して送られる電
気信号の大きさと、度数を計測しその値から微粒子のサ
イズと個数等の特性を算出して表示する。

第３図はレーザ光束１２の断面的強度分布を表す図であ
り、横軸がレーザ光束の中心Ｏから光軸に垂直方向への
距離を表す。縦軸はレーザ光の強度を表す。

この分布は一般的にガウス型分布となっているものが多
い、ガウス型分布のレーザ光は集光点における光束断面
内の強度分布もガウス型となり一様にはならない。しか
し１本発明ではそのレーザ光をマルチモード光ファイバ
１４に入射させ透過させる。レーザ光はマルチモード光
ファイバを透過する途中でその光強度分布が変化し、マ
ルチモード光ファイバの出力側端面内ではその強度が第
４図に示すように均一になる。従って、レンズ１５によ
りマルチモード光ファイバの出力側端面の像を結像させ
るとその像の明るさが均一となり。

その像を構成する光束の断面円強度も結像部では均一と
なる。その結果、この結像部に交差してながれろ水系中
の微粒子は水系中のどの部分に含まれていても同じ強度
の光で照射されるようになりその位置による散乱光の強
度変化がなくなる。

［実施例２コ 本実施例で示す装置の構成は実施例１と同じである。異
なる点は、マルチモード光ファイバ１４の仕様である。

具体的には光ファイバのコア形状が異なっており、実施
例１では円形コアの光ファイバを用いたが本実施例では
光ファイバの射出端側の形状が矩形になった光ファイバ
を用いる。

マルチモード光ファイバを透過したレーザ光をレンズ１
５により集光するとその集光部Ｐにはその光ファイバの
レーザ光射出側端面の像が結像される。

従ってこの像を結像する光束と水系との交差の様子は第
５図に示すようになる。比較のために実施例１の場合の
レーザ光束と水系の交差の様子を第６図に示す。第５図
と第６図の比較から判るように光ファイバの端面が矩形
の場合のほうが照射光は効率よく水系に照射される。そ
のため、この二つの場合について同じ粒径の微粒子によ
る散乱光の強度を比較すると、矩形型光ファイバを用い
た方が大きくなり測定が容易になるという特長がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば光散乱法により微粒子寸法を計測すると
きその計測精度を向上させることができる。

本発明ではレーザ装置と散乱光計測部が光ファイバで結
合されている。−船釣に光ファイバは可どう性があるた
め１本発明による装置にはレーザ装置と散乱光測定部と
の相対的な位置関係を自由に選べるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した微粒子特性計測装置の基本構
成の説明図、第２図（ａ）は光散乱法をもちいた従来の
微粒子特性計測装置の光学系配置図、同図（ｂ）はフロ
ーセルの断面図、第３図はレーザ光束の一般的な断面円
強度分布図、第４図はレーザ光を透過させたマルチモー
ド光ファイバの出力側端面における光強度分布図、第５
図は矩形状端面のマルチモード光ファイバを透過した一
ザ光の集光部と水系との交差の状況を示す正面図、第６
図は円形状端面のマルチモード光ファイバを透過したレ
ーザ光の集光部と水系との交差の状況を示す正面図であ
る。 １１・・・レーザ装置、１４・・・マルチモード光ファ
イバ、１５・・・集光レンズ、１６・・・ノズル、１７
・・・水系、１８・・・微粒子、１９・・・散乱光、２
１・・・２次電第　１　　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微粒子にレーザ光を照射し該微粒子による散乱光強
   度を測定し、該散乱光強度を利用して該微粒子の特性を
   算出する装置において、レーザ装置から射出したレーザ
   光をマルチモード光ファイバに入射させ、該マルチモー
   ド光ファイバを透過したレーザ光を集光し、該集光部に
   於て該微粒子にレーザ光を照射することを特徴とする微
   粒子特性測定装置。