JPH02212742A - 液中微粒子測定装置 - Google Patents
液中微粒子測定装置Info
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- JPH02212742A JPH02212742A JP1031120A JP3112089A JPH02212742A JP H02212742 A JPH02212742 A JP H02212742A JP 1031120 A JP1031120 A JP 1031120A JP 3112089 A JP3112089 A JP 3112089A JP H02212742 A JPH02212742 A JP H02212742A
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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
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
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- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1404—Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing
-
- G—PHYSICS
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- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
- G01N2015/0053—Investigating dispersion of solids in liquids, e.g. trouble
-
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/05—Flow-through cuvettes
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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。
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、液中微粒子測定装置、さらに詳細には流体液
中にレーザー光を照射し、液中に浮遊する微粒子からの
散乱光を検出して粒径や微粒子数など微粒子の特性を測
定する液中微粒子測定装置に関する。
中にレーザー光を照射し、液中に浮遊する微粒子からの
散乱光を検出して粒径や微粒子数など微粒子の特性を測
定する液中微粒子測定装置に関する。
[従来の技術]
従来より、測定領域内に光を入射させ、その透過光量や
散乱特性を測定することにより同領域内における微粒子
の粒径、数などの特性を測定する技術が知られている。
散乱特性を測定することにより同領域内における微粒子
の粒径、数などの特性を測定する技術が知られている。
例えば、純水中の不純物微粒子の測定にもこの技術が用
いられているが、純水中の微粒子は径が小さく、またま
ばらにしか存在しないため、測定には困難が伴なう。そ
のため、従来から微粒子からの散乱強度を増加させるた
めにレーザー光源などからの入射光束を小さな領域に集
光させ、高輝度の測定領域を測定セルに設け、この領域
を通過する微粒子からの散乱光を受光する方法が用いら
れている。
いられているが、純水中の微粒子は径が小さく、またま
ばらにしか存在しないため、測定には困難が伴なう。そ
のため、従来から微粒子からの散乱強度を増加させるた
めにレーザー光源などからの入射光束を小さな領域に集
光させ、高輝度の測定領域を測定セルに設け、この領域
を通過する微粒子からの散乱光を受光する方法が用いら
れている。
微粒子にレーザー光を照射し、その微粒子からの散乱光
を解析する微粒子計測器においては、微粒子からの散乱
光を受光する方向並びに微粒子を通過させる測定部分を
測定セルにおいていかに形成するかが重要である。従来
の液中微粒子測定装置においては、レーザー光の強度分
布がガウス分布を示すために、微粒子測定効率を上げる
ためにl/−ザー光で照射された微粒子からの散乱光を
レーザー光の照射軸とほぼ直交する方向から受光する9
0度側方散乱受光方式が用いられている。
を解析する微粒子計測器においては、微粒子からの散乱
光を受光する方向並びに微粒子を通過させる測定部分を
測定セルにおいていかに形成するかが重要である。従来
の液中微粒子測定装置においては、レーザー光の強度分
布がガウス分布を示すために、微粒子測定効率を上げる
ためにl/−ザー光で照射された微粒子からの散乱光を
レーザー光の照射軸とほぼ直交する方向から受光する9
0度側方散乱受光方式が用いられている。
この方式では、微粒子の通過方向を受光レンズ光軸方向
と一致させるかまたは微粒子の通過方向をレーザー光軸
と受光レンズ光軸を含む平面内で受光レンズ光軸方向に
対して20〜70度の範囲内で斜交させる構成とし、受
光レンズの結像面にスリットを配置して光強度分布の強
い部分を通過した被測定微粒子からの散乱光を選択的に
受光することによって粒径分解能を得ることができるよ
うにしている。
と一致させるかまたは微粒子の通過方向をレーザー光軸
と受光レンズ光軸を含む平面内で受光レンズ光軸方向に
対して20〜70度の範囲内で斜交させる構成とし、受
光レンズの結像面にスリットを配置して光強度分布の強
い部分を通過した被測定微粒子からの散乱光を選択的に
受光することによって粒径分解能を得ることができるよ
うにしている。
更に、このような方式の測定セルでは微粒子の通過方向
を設定するために、シース流を用いて測定領域に円筒状
の流れを形成する方法、あるいは円筒面と撹拌子を用い
て旋回流を形成する方法がある。
を設定するために、シース流を用いて測定領域に円筒状
の流れを形成する方法、あるいは円筒面と撹拌子を用い
て旋回流を形成する方法がある。
[発明が解決しようとする問題点]
」−述したシース流を用いる方法では、円筒状の流れを
形成するのに、多くの流量を必要とする問題点がある。
形成するのに、多くの流量を必要とする問題点がある。
また、旋回流を用いる方法では、旋回流を形成するため
に円筒部分を有するセルでは円筒部分の液が流入管と流
出管ににり十分置換されたか確認できないこと、また旋
回流を形成して同じ微粒子が何回も測定領域を通過する
可能性があるという問題点がある。
に円筒部分を有するセルでは円筒部分の液が流入管と流
出管ににり十分置換されたか確認できないこと、また旋
回流を形成して同じ微粒子が何回も測定領域を通過する
可能性があるという問題点がある。
上述したような測定領域において微粒子の通過方向を設
定する場合、微粒子の流れが層流状態ではなく乱流状態
であると微粒子の通過方向を受光レンズ光軸方向あるい
はレーザー光軸と受光レンズ光軸な含む平面と平行な方
向に限定することができなくなり、粒径分解能が得られ
なくなる。
定する場合、微粒子の流れが層流状態ではなく乱流状態
であると微粒子の通過方向を受光レンズ光軸方向あるい
はレーザー光軸と受光レンズ光軸な含む平面と平行な方
向に限定することができなくなり、粒径分解能が得られ
なくなる。
従って、本発明は、このような問題点を解決し、微粒子
からの散乱光を有効に受光でき、精度ある微粒子測定が
可能な液中微粒子測定装置を提供することを目的とする
。
からの散乱光を有効に受光でき、精度ある微粒子測定が
可能な液中微粒子測定装置を提供することを目的とする
。
[課題を解決するための手段]
」二連した問題点を解決するために、本発明では、液体
中の微粒子を検出するためにレーザー光を液体中に照射
し、微粒子が測定領域を通過する際の散乱光の強度から
微粒子の特性を測定する液中微粒子測定装置において、
測定領域にレーザ光を照射するレーザー投光装置と、レ
ーザー光の叩射軸とほぼ直交する方向に配置され、微粒
子から側方に散乱された散乱光を受光する受光装置と、
測定領域に散乱光の受光方向とほぼ同じ方向に微粒子を
含んだ液体を流す手段とを設け、前記測定領域における
液体の流れがほぼ層流となる構成を採用した。
中の微粒子を検出するためにレーザー光を液体中に照射
し、微粒子が測定領域を通過する際の散乱光の強度から
微粒子の特性を測定する液中微粒子測定装置において、
測定領域にレーザ光を照射するレーザー投光装置と、レ
ーザー光の叩射軸とほぼ直交する方向に配置され、微粒
子から側方に散乱された散乱光を受光する受光装置と、
測定領域に散乱光の受光方向とほぼ同じ方向に微粒子を
含んだ液体を流す手段とを設け、前記測定領域における
液体の流れがほぼ層流となる構成を採用した。
「作 用]
本発明に用いられる測定セルでは接液部に耐食性のある
テフロン等の材料を用い、受光レンズ光軸方向に液体が
流れる様に液体の流入口と流出口を受光レンズ光軸に対
称な位置に設置する。
テフロン等の材料を用い、受光レンズ光軸方向に液体が
流れる様に液体の流入口と流出口を受光レンズ光軸に対
称な位置に設置する。
流入口付近では試料液の流入断面積が急に大きくなると
乱流発生の原因となるため、受光レンズ光軸の法線方向
から流入した液体を整流する二重円筒部の断面積と、測
定領域を微粒子が通過する速度を一定に保つ円筒部の断
面積が、はぼ変化しない様に構成する。また本発明の測
定セルには、円筒部側面にレーザー光束の入射、出射窓
と液中の微粒子からの散乱光を受光するための窓と、こ
の窓と測定領域に対して対向する位置に壁面反射防止用
の透明な窓が形成される。
乱流発生の原因となるため、受光レンズ光軸の法線方向
から流入した液体を整流する二重円筒部の断面積と、測
定領域を微粒子が通過する速度を一定に保つ円筒部の断
面積が、はぼ変化しない様に構成する。また本発明の測
定セルには、円筒部側面にレーザー光束の入射、出射窓
と液中の微粒子からの散乱光を受光するための窓と、こ
の窓と測定領域に対して対向する位置に壁面反射防止用
の透明な窓が形成される。
このような測定セルの構成により、測定セルの測定領域
において微粒子は、層流となって流れるようになり、微
粒子の通過方向の安定化を短い区間で実現することが可
能になる。
において微粒子は、層流となって流れるようになり、微
粒子の通過方向の安定化を短い区間で実現することが可
能になる。
[実施例]
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
する。
第1図において、符号1で示すものは測定セルであり、
後述するように、この測定セル1に測定ずべき微粒子2
を含んだ純水等の試料液を流入させる。
後述するように、この測定セル1に測定ずべき微粒子2
を含んだ純水等の試料液を流入させる。
ヘリウムネオンレーザ−等で構成されるレザー光源10
からレーザー投光光学系により得られる入射レーザー光
束3を微粒子2に照射させる。レーザー投光光学系は、
レーザー光源10からのレーザー光束を拡大するビーム
エキスパンダ12、集光レンズ13から構成される。
からレーザー投光光学系により得られる入射レーザー光
束3を微粒子2に照射させる。レーザー投光光学系は、
レーザー光源10からのレーザー光束を拡大するビーム
エキスパンダ12、集光レンズ13から構成される。
集光レンズ13からのレーザー光束3は、測定セル1に
形成された入射窓4を介して測定領域の中心点となる集
光点34に集光される。その後レーザー光束は、出射窓
5から出射し光吸収トラップ16により吸収される。
形成された入射窓4を介して測定領域の中心点となる集
光点34に集光される。その後レーザー光束は、出射窓
5から出射し光吸収トラップ16により吸収される。
一方、後述するように円筒部33から形成された測定領
域を通過する微粒子2から側方に散乱されたレーザー散
乱光6は、レーザー照射軸とほぼ直交する方向に配置さ
れた受光レンズ20によってマスク21上に結像される
。マスク21上にはスリット21aが形成され、そのス
リット21aによって制限された散乱光がレンズ14b
を経て光電子増倍管22に達する。光電子増倍管22か
ら得られる信号は、図示されてないが、信号処理装置に
入力され、よく知られているようにフォトカウンティン
グを用いて微粒子の分布や微粒子径などの微粒子特性が
測定される。
域を通過する微粒子2から側方に散乱されたレーザー散
乱光6は、レーザー照射軸とほぼ直交する方向に配置さ
れた受光レンズ20によってマスク21上に結像される
。マスク21上にはスリット21aが形成され、そのス
リット21aによって制限された散乱光がレンズ14b
を経て光電子増倍管22に達する。光電子増倍管22か
ら得られる信号は、図示されてないが、信号処理装置に
入力され、よく知られているようにフォトカウンティン
グを用いて微粒子の分布や微粒子径などの微粒子特性が
測定される。
更に、第2図、第3図に詳細に図示されているように、
測定セル1内には、集光点34を中心に測定領域である
円筒部33が形成される。この円筒部33の周囲に、レ
ーザー光源10からのレーザー光束3を入射させる入射
窓4、レーザー光束3を出射させる出射窓5、並びにレ
ーザー光束の集光点34を通過する微粒子2からの散乱
光6を受ける受光窓7が配置される。また受光窓7と集
光点34に対して、対向する位置には反射防止窓8を設
け、受光光学系に入射する反射光を低減させる。出射窓
5の後方には第1図に関連して説明したようにレーザー
光束を吸収する光吸収トラップ16令配置される。
測定セル1内には、集光点34を中心に測定領域である
円筒部33が形成される。この円筒部33の周囲に、レ
ーザー光源10からのレーザー光束3を入射させる入射
窓4、レーザー光束3を出射させる出射窓5、並びにレ
ーザー光束の集光点34を通過する微粒子2からの散乱
光6を受ける受光窓7が配置される。また受光窓7と集
光点34に対して、対向する位置には反射防止窓8を設
け、受光光学系に入射する反射光を低減させる。出射窓
5の後方には第1図に関連して説明したようにレーザー
光束を吸収する光吸収トラップ16令配置される。
また、測定セル1の円筒部33には、微粒子2を含んだ
液体を流入させる流入管30が配置される。この流入管
30は、第3図に詳細に図示されているように、測定セ
ル1の両側面から散乱光の受光方向とほぼ直角方向に入
り、その後受光方向とほぼ平行になるように屈曲して受
光窓7のところで円筒部33に連接する。それにより、
測定セルの液流入部には二重円筒部32が形成され、こ
の二重円筒部を介して試料液が流入する。また、レーザ
ー光束の入射軸に対して流入管30と対称な位置に試料
液を排出させる流出管31が配置され、この流出管31
は流入管30と同様に形成され、それにより流出部にも
二重円筒部32が形成される。
液体を流入させる流入管30が配置される。この流入管
30は、第3図に詳細に図示されているように、測定セ
ル1の両側面から散乱光の受光方向とほぼ直角方向に入
り、その後受光方向とほぼ平行になるように屈曲して受
光窓7のところで円筒部33に連接する。それにより、
測定セルの液流入部には二重円筒部32が形成され、こ
の二重円筒部を介して試料液が流入する。また、レーザ
ー光束の入射軸に対して流入管30と対称な位置に試料
液を排出させる流出管31が配置され、この流出管31
は流入管30と同様に形成され、それにより流出部にも
二重円筒部32が形成される。
これらの二重円筒部32と円筒部33は同心に配置され
、二重円筒部32と円筒部33は同心軸延長線上に円錐
面を形成する。従って、本発明に用いられる測定セルで
は、受光レンズ光軸方向に液体が流れる様に液体の流入
口を受光レンズ光軸に対称な位置に設置され、従って、
微粒子の流れの方向は、微粒子からの散乱光を受光する
光学系の光軸とほぼ一致するようになる。
、二重円筒部32と円筒部33は同心軸延長線上に円錐
面を形成する。従って、本発明に用いられる測定セルで
は、受光レンズ光軸方向に液体が流れる様に液体の流入
口を受光レンズ光軸に対称な位置に設置され、従って、
微粒子の流れの方向は、微粒子からの散乱光を受光する
光学系の光軸とほぼ一致するようになる。
なお、本実施例に用いられる測定セルでは接液部に耐食
性のあるテフロン等の材料が用いられる。
性のあるテフロン等の材料が用いられる。
次に、このように構成された装置の動作を説明する。
レーザー光源10からのレーザー光束は、ビームエキス
パンダ12、集光レンズ13を介して、測定セルの入射
窓4に入り、測定領域の集光点34に集光される。
パンダ12、集光レンズ13を介して、測定セルの入射
窓4に入り、測定領域の集光点34に集光される。
一方、測定セル1の円筒部33、すなわち測定領域には
、微粒子を含んだ液体を流入させる流入管30、二重円
筒部32を通して試料液が流入する。2つの流入管30
は二重円筒部32に対して対称な法線方向に配置される
ので、試料液は二重円筒部32で均一に混合される。こ
の場合、流入管30の断面積2A1.二重円筒部32の
断面積A2と円筒部の断面積A3には2AI <<A2
≧A3の関係にすると、二重円筒部と円筒部の断面積変
化を少なくすることになるので、二重円筒部でリング状
の断面として整流された試料液は、円筒部33に流入し
たとき乱流とはならず、測定領域の手前で断面積がほぼ
変化しない円筒状の流れとなり、測定領域を安定した層
流としてレーザ投先方向にほぼ直角に一定速度で通過す
る。
、微粒子を含んだ液体を流入させる流入管30、二重円
筒部32を通して試料液が流入する。2つの流入管30
は二重円筒部32に対して対称な法線方向に配置される
ので、試料液は二重円筒部32で均一に混合される。こ
の場合、流入管30の断面積2A1.二重円筒部32の
断面積A2と円筒部の断面積A3には2AI <<A2
≧A3の関係にすると、二重円筒部と円筒部の断面積変
化を少なくすることになるので、二重円筒部でリング状
の断面として整流された試料液は、円筒部33に流入し
たとき乱流とはならず、測定領域の手前で断面積がほぼ
変化しない円筒状の流れとなり、測定領域を安定した層
流としてレーザ投先方向にほぼ直角に一定速度で通過す
る。
このように測定領域を通過する微粒子2から側方に、す
なわちレーザー照射方向と直交する方向に散乱されたレ
ーザー散乱光6は受光レンズ20によってマスク21−
1−に結像され、光電子増倍管22に達する。光電子増
倍管22から得られる信号は、フォトカウンティングを
用いて微粒子の分布や微粒子径などの微粒子特性が測定
される。
なわちレーザー照射方向と直交する方向に散乱されたレ
ーザー散乱光6は受光レンズ20によってマスク21−
1−に結像され、光電子増倍管22に達する。光電子増
倍管22から得られる信号は、フォトカウンティングを
用いて微粒子の分布や微粒子径などの微粒子特性が測定
される。
一方、試料液は測定領域を通過した後、流出管31を介
して外部に排出される。この流出管31は、円筒部後方
に配置されるので、円筒部の測定領域で後流の影響が緩
和される。2つの流出管31は二重円筒部の鉛直上方に
装置しており、セル内部に渭大した気泡がはやく流出さ
れ、セル内に残りに(くする配慮がなされている。
して外部に排出される。この流出管31は、円筒部後方
に配置されるので、円筒部の測定領域で後流の影響が緩
和される。2つの流出管31は二重円筒部の鉛直上方に
装置しており、セル内部に渭大した気泡がはやく流出さ
れ、セル内に残りに(くする配慮がなされている。
なお、第1図、第2図、第3図において符号りは流れの
方向を示す。
方向を示す。
[発明の効果I
以ト説明したように、本発明でcJ、レーザー光の照射
軸とほぼ直交する方向に微粒子から側方散乱光を受光す
る受光装置を配置し、散乱光の受光方向とほぼ同じ方向
に微粒子を含んだ液体の流ゎを形成するとともに、液体
の流れを測定領域において短い区間で確実に安定した層
流に形成できるので、粒径分布測定を最適条件で行なう
ことができる。
軸とほぼ直交する方向に微粒子から側方散乱光を受光す
る受光装置を配置し、散乱光の受光方向とほぼ同じ方向
に微粒子を含んだ液体の流ゎを形成するとともに、液体
の流れを測定領域において短い区間で確実に安定した層
流に形成できるので、粒径分布測定を最適条件で行なう
ことができる。
第1図は、液中に浮遊する微粒子をγill定する本発
明の装置の構成を示し7た斜視図、第2図は同装置の測
定セルの要部の拡大斜視図、第3図は同装置の測定セル
をレーザー投光軸、散乱光受光軸を含む断面で横断した
平面図である。 1・・・測定セル 2・・・微粒子3・・・レー
ザー光束 4・・・入射窓5・・・出射窓
6・・・散乱光7・・・受光窓 8・・・反射
防1F窓]O・・・レーザー光源 16・・・光吸収トラップ 20・・・受光レンズ 21・・・マスク21、 a・
・・スリット 22・・・光電子増倍管30・・・流入
管 31・・・流出管32・・・二重円筒部 33
・・・円筒部34・・・集光点 D・・−流れ方向
手 続 補 正 書(自発) 平成 年 3月 日
明の装置の構成を示し7た斜視図、第2図は同装置の測
定セルの要部の拡大斜視図、第3図は同装置の測定セル
をレーザー投光軸、散乱光受光軸を含む断面で横断した
平面図である。 1・・・測定セル 2・・・微粒子3・・・レー
ザー光束 4・・・入射窓5・・・出射窓
6・・・散乱光7・・・受光窓 8・・・反射
防1F窓]O・・・レーザー光源 16・・・光吸収トラップ 20・・・受光レンズ 21・・・マスク21、 a・
・・スリット 22・・・光電子増倍管30・・・流入
管 31・・・流出管32・・・二重円筒部 33
・・・円筒部34・・・集光点 D・・−流れ方向
手 続 補 正 書(自発) 平成 年 3月 日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)液体中の微粒子を検出するためにレーザー光を液体
中に照射し、微粒子が測定領域を通過する際の散乱光の
強度から微粒子の特性を測定する液中微粒子測定装置に
おいて、 測定領域にレーザー光を照射するレーザー投光装置と、 レーザー光の照射軸とほぼ直交する方向に配置され、微
粒子から側方に散乱された散乱光を受光する受光装置と
、 測定領域に散乱光の受光方向とほぼ同じ方向に微粒子を
含んだ液体を流す手段とを設け、前記測定領域における
液体の流れがほぼ層流となるようにしたことを特徴とす
る液中微粒子測定装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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