JPH0136571B2 - - Google Patents
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- JPH0136571B2 JPH0136571B2 JP56500096A JP50009681A JPH0136571B2 JP H0136571 B2 JPH0136571 B2 JP H0136571B2 JP 56500096 A JP56500096 A JP 56500096A JP 50009681 A JP50009681 A JP 50009681A JP H0136571 B2 JPH0136571 B2 JP H0136571B2
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Classifications
-
- 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
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
- G01N21/532—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke with measurement of scattering and transmission
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は添付の請求の範囲第１項から第４項、
第９項、第１２項の前文に引用された種類の方法
とそれぞれの方法を実施するための装置とに関す
る。
第９項、第１２項の前文に引用された種類の方法
とそれぞれの方法を実施するための装置とに関す
る。
本発明は、木材繊維のリグニン濃度の目安であ
る所謂カツパ数と明確な関係を持つたある測定値
を得る簡単且信頼できる方法を見出すための努力
の結果得られたものである。しかし、この方法が
開発されたとき、一層広い応用分野を持つことが
判つた。この方法は、以下の場合粒子中の物質の
濃度を決定するのに好適である。即ち、問題にし
ている物質が所定の波長帯では放射波を吸収して
その物質が粒子の表面上に薄層として置かれてい
るが如く見做され、そしてこの層に接する粒子の
表面が問題にしている放射波波長帯を含むある放
射波波長範囲では放射波を反射する場合である。
問題にしている物質が薄層であつてもよいが、粒
子中で局部的に種々の濃度をもつように広がつて
いるときもこの方法を用いることができる。それ
故、この方法はまた、たとえば懸濁粒子に対する
輝度決定または色測定、懸濁粒子上の異なる物質
の表面構造試験、浮遊粒子上の表面のコーテイン
グの研究等に用いることができる。
る所謂カツパ数と明確な関係を持つたある測定値
を得る簡単且信頼できる方法を見出すための努力
の結果得られたものである。しかし、この方法が
開発されたとき、一層広い応用分野を持つことが
判つた。この方法は、以下の場合粒子中の物質の
濃度を決定するのに好適である。即ち、問題にし
ている物質が所定の波長帯では放射波を吸収して
その物質が粒子の表面上に薄層として置かれてい
るが如く見做され、そしてこの層に接する粒子の
表面が問題にしている放射波波長帯を含むある放
射波波長範囲では放射波を反射する場合である。
問題にしている物質が薄層であつてもよいが、粒
子中で局部的に種々の濃度をもつように広がつて
いるときもこの方法を用いることができる。それ
故、この方法はまた、たとえば懸濁粒子に対する
輝度決定または色測定、懸濁粒子上の異なる物質
の表面構造試験、浮遊粒子上の表面のコーテイン
グの研究等に用いることができる。
紙製造のためセルローズパルプの準備の間、パ
ルプは準備後残留リグニンの濃度について分析さ
れる。準備されたパルプのリグニン濃度は従来化
学分析のためパルプ試料を取り出して決定され、
所定量のパルプが酸化のさいどの位塩素あるいは
過マンガン酸加里を消費するかが測定された。こ
れらの分析は比較的複雑で且時間がかかるもので
あり、その上、製造工程中オンラインで実施する
ことが出来ない。
ルプは準備後残留リグニンの濃度について分析さ
れる。準備されたパルプのリグニン濃度は従来化
学分析のためパルプ試料を取り出して決定され、
所定量のパルプが酸化のさいどの位塩素あるいは
過マンガン酸加里を消費するかが測定された。こ
れらの分析は比較的複雑で且時間がかかるもので
あり、その上、製造工程中オンラインで実施する
ことが出来ない。
懸濁物質の全容積濃度を請求の範囲第１項、第
４項、第９項、第１２項の前文で言及した種類の
方法及び装置によつて測定することは、例えば
SE−Ｂ−405171によつて既に知られている。し
かしながらこの従来技術は流動する媒質によつて
運ばれる粒子中の特定の物質の含有量の計測につ
いては開示していない。本願発明を用いることに
よつて、粒子中の物質の含有量を計測することが
可能となる。これにより粒子中の物質の濃度が以
前より簡単に決定される。
４項、第９項、第１２項の前文で言及した種類の
方法及び装置によつて測定することは、例えば
SE−Ｂ−405171によつて既に知られている。し
かしながらこの従来技術は流動する媒質によつて
運ばれる粒子中の特定の物質の含有量の計測につ
いては開示していない。本願発明を用いることに
よつて、粒子中の物質の含有量を計測することが
可能となる。これにより粒子中の物質の濃度が以
前より簡単に決定される。
この目的を達成するため本発明に依る方法と装
置は添付の請求の範囲第１項、第４項、第９項、
第１２項に規定された特徴を有する。この方法は
短い時間間隔で自動的に実施することが出来る。
本来のパルプ製造が行われている場所から離れた
制御室から、この方法を行わせることが出来る。
この方法についての実験では、カツパ数法および
クロリン数法のような現在用いられている多かれ
少なかれ直接的な方法で求められた値と良い相関
が示された。
置は添付の請求の範囲第１項、第４項、第９項、
第１２項に規定された特徴を有する。この方法は
短い時間間隔で自動的に実施することが出来る。
本来のパルプ製造が行われている場所から離れた
制御室から、この方法を行わせることが出来る。
この方法についての実験では、カツパ数法および
クロリン数法のような現在用いられている多かれ
少なかれ直接的な方法で求められた値と良い相関
が示された。
パルプの原料である木材は、リグニンで結合さ
れた別々のセルから構成される。セルローズパル
プを、たとえば、切断されてチツプ状になつた木
材が高温加圧下で蒸煮される硫酸法で製造すると
き、個々の繊維を露出しリグニンをとかすため木
材は熱処理をうける。この処理後パルプに残存す
るリグニンは、個々の繊維の表面上の薄層として
のみ存在すると見做すことができる。これは実際
と完全に一致するものではないが、個々の繊維で
のリグニン濃度は、繊維の表面では中心部分より
著しく高い。試験の結果、リグニンは紫外光を強
く吸収することが判つた。一方、各繊維の中心部
を主として構成する物質は、光の上記波長を反射
する。本発明はこの事情を利用するものである。
れた別々のセルから構成される。セルローズパル
プを、たとえば、切断されてチツプ状になつた木
材が高温加圧下で蒸煮される硫酸法で製造すると
き、個々の繊維を露出しリグニンをとかすため木
材は熱処理をうける。この処理後パルプに残存す
るリグニンは、個々の繊維の表面上の薄層として
のみ存在すると見做すことができる。これは実際
と完全に一致するものではないが、個々の繊維で
のリグニン濃度は、繊維の表面では中心部分より
著しく高い。試験の結果、リグニンは紫外光を強
く吸収することが判つた。一方、各繊維の中心部
を主として構成する物質は、光の上記波長を反射
する。本発明はこの事情を利用するものである。
添付図面を参照にして、以下に本発明を詳細に
説明する。
説明する。
本発明の方法と装置をまず流動する媒質によつ
て運ばれる粒子中の物質のKoncA濃度の場合につ
いて説明する。この流動媒質はその中では前記物
質が溶解しない媒質であり、前記物質は他の或る
物質と共に粒子内に様々な濃度で分布しており、
前記物質は所定波長範囲において放射波を吸収
し、前記他の物質は前記所定の範囲で放射波を反
射する。
て運ばれる粒子中の物質のKoncA濃度の場合につ
いて説明する。この流動媒質はその中では前記物
質が溶解しない媒質であり、前記物質は他の或る
物質と共に粒子内に様々な濃度で分布しており、
前記物質は所定波長範囲において放射波を吸収
し、前記他の物質は前記所定の範囲で放射波を反
射する。
第１図に示される実施例では、水中に浮遊して
いる繊維材料１は例えば水銀ランプの如くの光源
６からの狭い光束２の紫外光で照射される。浮遊
している繊維材料１は管３の中を高度の乱流状態
で流れる。光束２を生じる関連光学装置７を具え
た放射波源である光源６とは反対の管３の側に
は、二個の検出器４，５が置かれる。一方の検出
器４は懸濁液を真直ぐ通りぬける光によつてのみ
実質的に影響されるように置かれれ、第２の検出
器５は、懸濁液中の粒子の一個またはそれ以上に
より散乱された光によつてのみ影響を受けるよう
に置かれる。
いる繊維材料１は例えば水銀ランプの如くの光源
６からの狭い光束２の紫外光で照射される。浮遊
している繊維材料１は管３の中を高度の乱流状態
で流れる。光束２を生じる関連光学装置７を具え
た放射波源である光源６とは反対の管３の側に
は、二個の検出器４，５が置かれる。一方の検出
器４は懸濁液を真直ぐ通りぬける光によつてのみ
実質的に影響されるように置かれれ、第２の検出
器５は、懸濁液中の粒子の一個またはそれ以上に
より散乱された光によつてのみ影響を受けるよう
に置かれる。
第１の検出器４に入射する光は、放射波が如何
なる繊維の如何なる部分とも相互作用を行なうこ
とがない様なやり方で懸濁液を通り抜けたと云つ
てもほぼ間違いない。しかし、第２の検出器５に
入射する光は必ず少くとも一個の繊維で反射させ
られ散乱されている。光が検出器に入射する前に
数個の繊維で反射される確立が低くなるように、
懸濁液は希釈される。
なる繊維の如何なる部分とも相互作用を行なうこ
とがない様なやり方で懸濁液を通り抜けたと云つ
てもほぼ間違いない。しかし、第２の検出器５に
入射する光は必ず少くとも一個の繊維で反射させ
られ散乱されている。光が検出器に入射する前に
数個の繊維で反射される確立が低くなるように、
懸濁液は希釈される。
光源６は懸濁液に入射する実質的に一定の既知
の光束を送り出しているから、粒子から散乱して
くる光とは、散乱光の強度増加が懸濁液を真直ぐ
通り抜ける光束における比例した等しい量の強度
減少に対応することを意味する。如何なる光も懸
濁液中の粒子に吸収されず粒子が完全に反射性の
場合には、散乱光の強度に対する粒子濃度変化の
影響は懸濁液を真直ぐ通過する光の強度に対する
前記変化の影響と等しくかつ反対である。
の光束を送り出しているから、粒子から散乱して
くる光とは、散乱光の強度増加が懸濁液を真直ぐ
通り抜ける光束における比例した等しい量の強度
減少に対応することを意味する。如何なる光も懸
濁液中の粒子に吸収されず粒子が完全に反射性の
場合には、散乱光の強度に対する粒子濃度変化の
影響は懸濁液を真直ぐ通過する光の強度に対する
前記変化の影響と等しくかつ反対である。
リグニン自身−その中に粒子が懸濁している−
がある程度光を吸収するときは、二個の検出器
４，５への放射波は、懸濁液を通つて二個の検出
器に到る光路が等しい長さであれば、同じ様に影
響を受ける。
がある程度光を吸収するときは、二個の検出器
４，５への放射波は、懸濁液を通つて二個の検出
器に到る光路が等しい長さであれば、同じ様に影
響を受ける。
吸収が粒子自身においても起らず、粒子を懸濁
させる液体でも起らない時は、全散乱光の強度Is
と真直ぐ通過する光の強度Irは入射光の強度Ipに
等しい。即ち、 Is／Ir＝（Ip−Ir）／Ir＝（Ip／Ir）−１ (1) さて、粒子が光を吸収するリグニンの層を具え
ている時は、項Isは影響を受けるが、項Irは受け
ない、なぜなら項Irは媒質中の懸濁液の濃度にの
み依存するからである。式(1)はもはや成立しなく
なる。懸濁液中の粒子表面での反射のさいの光吸
収のため、第２の検出器５に散乱される光強度は
部分的に減衰する。一方、第１の検出器４に達す
る光は、繊維の表面層の影響を受けない。
させる液体でも起らない時は、全散乱光の強度Is
と真直ぐ通過する光の強度Irは入射光の強度Ipに
等しい。即ち、 Is／Ir＝（Ip−Ir）／Ir＝（Ip／Ir）−１ (1) さて、粒子が光を吸収するリグニンの層を具え
ている時は、項Isは影響を受けるが、項Irは受け
ない、なぜなら項Irは媒質中の懸濁液の濃度にの
み依存するからである。式(1)はもはや成立しなく
なる。懸濁液中の粒子表面での反射のさいの光吸
収のため、第２の検出器５に散乱される光強度は
部分的に減衰する。一方、第１の検出器４に達す
る光は、繊維の表面層の影響を受けない。
リグニンは、実際には繊維の表面上に薄層状を
なしているのでなく、むしろ繊維中での局部的な
密度のばらつきの形をしている。しかし、本発明
の基礎となる方程式を得るため、リグニンの層状
構造がない近似で成立と仮定する。またすべての
繊維は実質的に円柱状または球状をしていると仮
定する。繊維の形状および方位が測定結果に及ぼ
す影響を除くため、試料は完全な乱流状態で流れ
るように配置される。
なしているのでなく、むしろ繊維中での局部的な
密度のばらつきの形をしている。しかし、本発明
の基礎となる方程式を得るため、リグニンの層状
構造がない近似で成立と仮定する。またすべての
繊維は実質的に円柱状または球状をしていると仮
定する。繊維の形状および方位が測定結果に及ぼ
す影響を除くため、試料は完全な乱流状態で流れ
るように配置される。
流れ方向に垂直な光照射のときは、ある粒子に
入射する光は、その光を実際に反射する粒子表面
に到達する前に、リグニン層から成る粒子の環状
断面の高さ△ｒの弓形部分の一部を通過し、その
後光は再びリグリン層を介し等しい長さの通路を
通る。
入射する光は、その光を実際に反射する粒子表面
に到達する前に、リグニン層から成る粒子の環状
断面の高さ△ｒの弓形部分の一部を通過し、その
後光は再びリグリン層を介し等しい長さの通路を
通る。
第２図は繊維１ａの断面図であつて、入射孔３
１と反射光３２とがある入射角で距離２ａだけ通
過する厚さ△ｒをもつた弓形ABCを示している。
距離ａがとりうる最低値は、光が半径方向に進む
場合であつて、△ｒである（第２図を見よ）。距
離ａが取り得る最高値は、光が繊維の中心部の表
面に接するように進む場合に、ｓ＝（ｒ＋△ｒ）
sinαになる。角βはα／２に等しいから sinα＝２△rs／（s2＋△r2）＝ｓ／（ｒ＋△ｒ） s2＝2r△ｒ＋△r2 △ｒ≪ｒのときs22r△ｒ 従つて、 ｓ＝√2△〜△r1/2 ここで、ｒは一定とする。
１と反射光３２とがある入射角で距離２ａだけ通
過する厚さ△ｒをもつた弓形ABCを示している。
距離ａがとりうる最低値は、光が半径方向に進む
場合であつて、△ｒである（第２図を見よ）。距
離ａが取り得る最高値は、光が繊維の中心部の表
面に接するように進む場合に、ｓ＝（ｒ＋△ｒ）
sinαになる。角βはα／２に等しいから sinα＝２△rs／（s2＋△r2）＝ｓ／（ｒ＋△ｒ） s2＝2r△ｒ＋△r2 △ｒ≪ｒのときs22r△ｒ 従つて、 ｓ＝√2△〜△r1/2 ここで、ｒは一定とする。
それ故、光がリグニン層を通過する距離２ａは
二つのリミツトの間にある。
二つのリミツトの間にある。
２△ｒ＜2a＜２√2△
即ち、ｒが一定（繊維の大きさが等しい）と仮
定すると、 2a〜△rk 此処で1/2＜ｋ＜１ そうすると散乱光と試料を真値ぐ通過する光と
の商は Is／Ir＝（Ip／Ir−１）exp（−μki△rk） (2) 此処でμは物質（リグニン）に依存する光学定
数であり、そしてkiは粒子の大きさに依存する定
数である。指数関数はランベルト・ベールの法則
を適用することにより得られる。測定される試料
が一様な材料の粒子を実質的に一定な組成で含ん
でいれば、粒子が球形であるか長方形であるかに
係りなく、粒子当りの吸収物質の量は△ｒに比例
する。そのためリグニン濃度KoncAは KoncA〜△ｒ〜｛ln〔（Ip1／Ir）−１／Is／Ir〕｝1/k(
3) この式は実際と完全に一致するものでなく、多
少の修正がなされねばならない。なぜなら、純水
に対しIsは実際上は絶対零ではないからである。
強度の測定は或る効率と或る増幅率を持つた光検
出器と光増幅器によつて実施される。このことは
検討する必要がある。カツパ数を変えて行つたセ
ルローズパルプの比較測定では、下記の式が本発
明の方法で得られた測定結果と従来のやり方で得
られた測定結果との間で良好な相関を生じるとい
うことが判明した。
定すると、 2a〜△rk 此処で1/2＜ｋ＜１ そうすると散乱光と試料を真値ぐ通過する光と
の商は Is／Ir＝（Ip／Ir−１）exp（−μki△rk） (2) 此処でμは物質（リグニン）に依存する光学定
数であり、そしてkiは粒子の大きさに依存する定
数である。指数関数はランベルト・ベールの法則
を適用することにより得られる。測定される試料
が一様な材料の粒子を実質的に一定な組成で含ん
でいれば、粒子が球形であるか長方形であるかに
係りなく、粒子当りの吸収物質の量は△ｒに比例
する。そのためリグニン濃度KoncAは KoncA〜△ｒ〜｛ln〔（Ip1／Ir）−１／Is／Ir〕｝1/k(
3) この式は実際と完全に一致するものでなく、多
少の修正がなされねばならない。なぜなら、純水
に対しIsは実際上は絶対零ではないからである。
強度の測定は或る効率と或る増幅率を持つた光検
出器と光増幅器によつて実施される。このことは
検討する必要がある。カツパ数を変えて行つたセ
ルローズパルプの比較測定では、下記の式が本発
明の方法で得られた測定結果と従来のやり方で得
られた測定結果との間で良好な相関を生じるとい
うことが判明した。
KoncA′＝A′｛ln〔c′3（（Ip1／Ir）−１）／（（Is
／Ir）−c′1）c′2〕｝1/k′(2) ここでIp1は入射放射波の強度であり、Irは媒質
を介して真直ぐ通り抜ける放射波の強度であり、
Isは検出された散乱放射波の強度であり、k′は散
乱放射波の所定検出角度に依存して選択された1/
２から１の間の定数であり、A′は比例定数であ
り、c′1は測定器の大きさに依存しかつc′1＝Is／Ir
（純水）を与える純水を測定することによつて確
立される定数であり、c′2は同じカツパ数である
が異なる懸濁粒子の濃度を持ち懸濁粒子の濃度の
ばらつきから独立であるように選ばれた２つ以上
の校正懸濁液を測定することによつて得られる定
数であり、c′3は懸濁粒子による吸収がないとき
KoncA＝０となるように選ばれた定数である。
／Ir）−c′1）c′2〕｝1/k′(2) ここでIp1は入射放射波の強度であり、Irは媒質
を介して真直ぐ通り抜ける放射波の強度であり、
Isは検出された散乱放射波の強度であり、k′は散
乱放射波の所定検出角度に依存して選択された1/
２から１の間の定数であり、A′は比例定数であ
り、c′1は測定器の大きさに依存しかつc′1＝Is／Ir
（純水）を与える純水を測定することによつて確
立される定数であり、c′2は同じカツパ数である
が異なる懸濁粒子の濃度を持ち懸濁粒子の濃度の
ばらつきから独立であるように選ばれた２つ以上
の校正懸濁液を測定することによつて得られる定
数であり、c′3は懸濁粒子による吸収がないとき
KoncA＝０となるように選ばれた定数である。
しかし、検出器５は懸濁液中の粒子で散乱させ
られた光全部を受けるように配置されているので
なく、ある決まつた方向に散乱される光のみを受
ける様な所に位置している。そうすることにより
方程式(4)の定数k′は散乱光を示す検出器５の角度
位置に依存する。なんとなれば粒子による反射の
反射角がそれによりほぼ決められるからである。
られた光全部を受けるように配置されているので
なく、ある決まつた方向に散乱される光のみを受
ける様な所に位置している。そうすることにより
方程式(4)の定数k′は散乱光を示す検出器５の角度
位置に依存する。なんとなれば粒子による反射の
反射角がそれによりほぼ決められるからである。
光がどんな角度で粒子に入射しても、ある角度
に置かれた検出器５にある確率で散約して来る光
の全散乱光のある決まつた割合である。これは検
出器５で検出される光強度がｂ・Isになるであろ
うことを意味する。ここでｂは１より小さい定数
である。従つて、検出器５に到着する光は減衰し
たあらゆる散乱光のある決まつた割合になること
が期待でき、その部分が恰も懸濁液中の粒子によ
つて完全に一定の角で散乱されたようになる。
に置かれた検出器５にある確率で散約して来る光
の全散乱光のある決まつた割合である。これは検
出器５で検出される光強度がｂ・Isになるであろ
うことを意味する。ここでｂは１より小さい定数
である。従つて、検出器５に到着する光は減衰し
たあらゆる散乱光のある決まつた割合になること
が期待でき、その部分が恰も懸濁液中の粒子によ
つて完全に一定の角で散乱されたようになる。
定数k′は勿論計算出来るが、管、光源および検
出器の配置が決まつている時は、k′は管から供給
されるいくつかの試料についての化学的な方法に
依る比較試験によつて最も簡単に決定される。
出器の配置が決まつている時は、k′は管から供給
されるいくつかの試料についての化学的な方法に
依る比較試験によつて最も簡単に決定される。
以上の記述を通じて、試料中の繊維全部が実質
的に同じ外形と寸法とを持ち、そのため半径ｒお
よびリグニン層の容積が全部の繊維で同一であつ
て一定の因子と見做され得ると仮定していた。し
かし、実際は、事態はそのように理想的なもので
ない。試料中の繊維は色々な大きさを持つてい
る。リグニン層の厚さ△ｒは個々の繊維の大き
さ、即ち、半径ｒに依存する。パルプ濃度に対す
る試料中のリグニン濃度は繊維の大きさに関係す
る。しかし、色々の大きさの繊維物質が分布して
いるにも拘らず、光学装置が検出器５からの信号
の増加と検出器４からの信号の減少との比が小さ
い粒子に対しても大きい粒子に対しても等しくな
るように設計されている時は、上記の式(4)に基い
て測定できることが判つた。
的に同じ外形と寸法とを持ち、そのため半径ｒお
よびリグニン層の容積が全部の繊維で同一であつ
て一定の因子と見做され得ると仮定していた。し
かし、実際は、事態はそのように理想的なもので
ない。試料中の繊維は色々な大きさを持つてい
る。リグニン層の厚さ△ｒは個々の繊維の大き
さ、即ち、半径ｒに依存する。パルプ濃度に対す
る試料中のリグニン濃度は繊維の大きさに関係す
る。しかし、色々の大きさの繊維物質が分布して
いるにも拘らず、光学装置が検出器５からの信号
の増加と検出器４からの信号の減少との比が小さ
い粒子に対しても大きい粒子に対しても等しくな
るように設計されている時は、上記の式(4)に基い
て測定できることが判つた。
第３図に、出力側で管と検出器との間に置かれ
る絞り２１が示されている。該絞り２１は扇形を
しており、その先の尖つた部分２２は検出器４に
向う直進光線の光路がこの部分を通過するように
置かれる。絞りの広がつた部分２３は検出器５に
向う散乱光線の光路がこの部分を通過するように
置かれる。先端における絞りの頂角である角度γ
は、絞り２１の側片２４，２５がちようつがいで
互に結合され中心２６のまわりで回転自在である
から、調節可能である。側片２４，２５は絞りの
広がつた部分２３で端片２７，２８を具えてお
り、端片は互にある角度をなし且つそれの絞りの
終端部分は２６を中心とする円弧である。一方の
端片２７は他方の端片２８に対し角度γが変わる
よう互に近づけけたり離したりすることができる
ような位置に位置している。
る絞り２１が示されている。該絞り２１は扇形を
しており、その先の尖つた部分２２は検出器４に
向う直進光線の光路がこの部分を通過するように
置かれる。絞りの広がつた部分２３は検出器５に
向う散乱光線の光路がこの部分を通過するように
置かれる。先端における絞りの頂角である角度γ
は、絞り２１の側片２４，２５がちようつがいで
互に結合され中心２６のまわりで回転自在である
から、調節可能である。側片２４，２５は絞りの
広がつた部分２３で端片２７，２８を具えてお
り、端片は互にある角度をなし且つそれの絞りの
終端部分は２６を中心とする円弧である。一方の
端片２７は他方の端片２８に対し角度γが変わる
よう互に近づけけたり離したりすることができる
ような位置に位置している。
管の中心から検出器４，５に延びる２本の直線
が通過する絞りの中の位置が２９と３０とに示さ
れている。図示の絞りは、簡単な構造であるが実
際上その機能を発揮する。しかし、他のデザイ
ン、たとえば、楕円形あるいは二個の開孔をもつ
デザイン等も同じ結果を生じることができる。本
質的な特長は、粒子の大きさが異なることによつ
て起こる散乱光の強度のいかなる増加も「真直ぐ
に通り抜ける」光信号の等量の減少にマツチする
ということである。
が通過する絞りの中の位置が２９と３０とに示さ
れている。図示の絞りは、簡単な構造であるが実
際上その機能を発揮する。しかし、他のデザイ
ン、たとえば、楕円形あるいは二個の開孔をもつ
デザイン等も同じ結果を生じることができる。本
質的な特長は、粒子の大きさが異なることによつ
て起こる散乱光の強度のいかなる増加も「真直ぐ
に通り抜ける」光信号の等量の減少にマツチする
ということである。
二個の検出器４，５からの信号はそれぞれ回路
８，９に供給され、回路８，９はアナログ・デジ
タル変換を行い、所定期間における信号の平均レ
ベルを示す。この期間は約10秒以上にするのが望
ましい。入射光束２に対する絞り１０の上にさら
にもう一つの検出器１１が入射光を検出するため
設けられる。既に記載したように、理想的な場合
には、試料は一定の光束を生じる光源によつて照
射される。試料が紫外光で照射されねばならない
時はこの条件を満し得ない、また測定装置は手ご
ろな値段内におさまらなければならない。そのた
め、光源６からの光の強度のばらつきを絶えず検
出しこのばらつきに対応して測定結果を修正する
ため、基準検出器１１が設けられている。
８，９に供給され、回路８，９はアナログ・デジ
タル変換を行い、所定期間における信号の平均レ
ベルを示す。この期間は約10秒以上にするのが望
ましい。入射光束２に対する絞り１０の上にさら
にもう一つの検出器１１が入射光を検出するため
設けられる。既に記載したように、理想的な場合
には、試料は一定の光束を生じる光源によつて照
射される。試料が紫外光で照射されねばならない
時はこの条件を満し得ない、また測定装置は手ご
ろな値段内におさまらなければならない。そのた
め、光源６からの光の強度のばらつきを絶えず検
出しこのばらつきに対応して測定結果を修正する
ため、基準検出器１１が設けられている。
検出器１１からの出力信号は装置８，９と同様
なアナログ・デジタル変換器１２に与えられる。
装置８，９および１２の出力は信号処理装置であ
る計算装置１３の入力に結合され、計算装置は上
記の式(4)に従つて計算を行ない計算結果を表示装
置１４上に表示する。計算装置はマイクロコンピ
ユータであつてもよい。計算はほぼ10秒を越える
全測定期間中短い時間毎に検出器４，５および１
１から得られる瞬時値について行われる。計算結
果の平均値が測定期間の終りに表示される。
なアナログ・デジタル変換器１２に与えられる。
装置８，９および１２の出力は信号処理装置であ
る計算装置１３の入力に結合され、計算装置は上
記の式(4)に従つて計算を行ない計算結果を表示装
置１４上に表示する。計算装置はマイクロコンピ
ユータであつてもよい。計算はほぼ10秒を越える
全測定期間中短い時間毎に検出器４，５および１
１から得られる瞬時値について行われる。計算結
果の平均値が測定期間の終りに表示される。
しかし乍ら、計算装置に約10秒よりも長い期間
に亘つて検出器４，５および１１からの信号の
各々の平均値を計算させることもできる。その
後、計算装置は差しこまれた平均値を用いて式(4)
に従つて計算を行なう。
に亘つて検出器４，５および１１からの信号の
各々の平均値を計算させることもできる。その
後、計算装置は差しこまれた平均値を用いて式(4)
に従つて計算を行なう。
流動する媒質によつて運ばれる粒子中の物質に
対し濃度の決定を行なうときこの流動物質が前記
物質を溶解状態で未知の濃度で含んでいるとき
は、溶解物質が主たる濃度決定に影響を与えない
ことが望まれる。これを行うため、式(4)を修正し
た式が用いられ付加的な測定が行なわれる。式(4)
の修正時、分子に含まれる値Irは分母に含まれる
測定信号に対する放射波長範囲と異なる第２の放
射波長範囲における測定によつて得られる。な
お、この第２の波長範囲において決定されるべき
物質による放射波吸収は起こらない。この物質は
キヤリア流体中にいくらか溶解するかも知れない
が式(4)は試料中に溶けている物質によつては影響
を受けない。というのは式(4)の分母に含まれる測
定信号は放射波吸収で同じ程度影響を受けるから
である。このことはこの効果がこれらの信号の分
数を形成することで消滅することを意味する。
対し濃度の決定を行なうときこの流動物質が前記
物質を溶解状態で未知の濃度で含んでいるとき
は、溶解物質が主たる濃度決定に影響を与えない
ことが望まれる。これを行うため、式(4)を修正し
た式が用いられ付加的な測定が行なわれる。式(4)
の修正時、分子に含まれる値Irは分母に含まれる
測定信号に対する放射波長範囲と異なる第２の放
射波長範囲における測定によつて得られる。な
お、この第２の波長範囲において決定されるべき
物質による放射波吸収は起こらない。この物質は
キヤリア流体中にいくらか溶解するかも知れない
が式(4)は試料中に溶けている物質によつては影響
を受けない。というのは式(4)の分母に含まれる測
定信号は放射波吸収で同じ程度影響を受けるから
である。このことはこの効果がこれらの信号の分
数を形成することで消滅することを意味する。
このことは、また液体に溶けているリグニンが
カツパ数測定に影響を与えず、それ故第２の波長
範囲が近赤外範囲にあるとき、このリグニンを洗
い除くことも必要でない。それ故、試料の前処理
が著しく簡単になる。
カツパ数測定に影響を与えず、それ故第２の波長
範囲が近赤外範囲にあるとき、このリグニンを洗
い除くことも必要でない。それ故、試料の前処理
が著しく簡単になる。
式の分子にある信号Ipはこの場合隣接測定構成
の光線路におかれた基準検出器からの測定信号で
あつてもよく、あるいは純水による較正の時の第
２の波長範囲における測定信号Irであつてもよ
い。追加の隣接測定構成が前記第２の波長範囲に
おける測定に必要でありこれは第１図と類似して
組立てられる。即ち、光源−光学装置−絞り−管
−検出器−アナログ・デジタル変換器である。し
かしながら、追加測定構成においては光源は近赤
外線内の放射波を発し好ましくは発光ダイオード
であり、第１図の検出器４に対応する検出器だけ
が使用される。この構成はシステムの他の部分と
計算装置１３で接続される。計算装置は物質の濃
度KoncAを修正された式(4)に従つて計算する。
の光線路におかれた基準検出器からの測定信号で
あつてもよく、あるいは純水による較正の時の第
２の波長範囲における測定信号Irであつてもよ
い。追加の隣接測定構成が前記第２の波長範囲に
おける測定に必要でありこれは第１図と類似して
組立てられる。即ち、光源−光学装置−絞り−管
−検出器−アナログ・デジタル変換器である。し
かしながら、追加測定構成においては光源は近赤
外線内の放射波を発し好ましくは発光ダイオード
であり、第１図の検出器４に対応する検出器だけ
が使用される。この構成はシステムの他の部分と
計算装置１３で接続される。計算装置は物質の濃
度KoncAを修正された式(4)に従つて計算する。
KoncA＝A″｛ln〔c″3（（Ip2／Ir2）−１）／（（Is／
Ir）−c″1）c″2〕｝1/k″ ここでIp2は前記第２の波長範囲内の入射放射
波の強度であるかまたは前記第２の波長範囲内で
粒子が全つく存在しない媒質を介して真直ぐに通
り抜ける放射波の強度であり、Ir2は前記第２の
波長範囲内で媒質を介して真直ぐに通り抜ける放
射波の強度であり、Ir1は第１の波長範囲内であ
つて媒質を介して真直ぐに通り抜ける放射波の強
度であり、Isは第１の波長範囲内の検出された散
乱放射波の強度であり、k″は散乱放射波の所定
検出角に依存して選択された1/2から１の間の定
数であり、A″は比例定数であり、c″1は測定装置
の大きさに依存しかつc″1＝Is／Ir（純水）を与え
る純水の測定に依つて得られる定数によつて確立
される定数であり、c″3は同じカツパ数であるが
異なる懸濁粒子の濃度を持ちかつKoncAが懸濁物
質の濃度のばらつきから独立であるように選択さ
れた２つ以上の校正懸濁液の測定によつて得られ
る定数であり、c″3は懸濁粒子による吸収がない
ときKoncA＝０となるように選ばれた定数であ
る。
Ir）−c″1）c″2〕｝1/k″ ここでIp2は前記第２の波長範囲内の入射放射
波の強度であるかまたは前記第２の波長範囲内で
粒子が全つく存在しない媒質を介して真直ぐに通
り抜ける放射波の強度であり、Ir2は前記第２の
波長範囲内で媒質を介して真直ぐに通り抜ける放
射波の強度であり、Ir1は第１の波長範囲内であ
つて媒質を介して真直ぐに通り抜ける放射波の強
度であり、Isは第１の波長範囲内の検出された散
乱放射波の強度であり、k″は散乱放射波の所定
検出角に依存して選択された1/2から１の間の定
数であり、A″は比例定数であり、c″1は測定装置
の大きさに依存しかつc″1＝Is／Ir（純水）を与え
る純水の測定に依つて得られる定数によつて確立
される定数であり、c″3は同じカツパ数であるが
異なる懸濁粒子の濃度を持ちかつKoncAが懸濁物
質の濃度のばらつきから独立であるように選択さ
れた２つ以上の校正懸濁液の測定によつて得られ
る定数であり、c″3は懸濁粒子による吸収がない
ときKoncA＝０となるように選ばれた定数であ
る。
第１図は本発明の原理に従つて配置された測定
装置の基本的な図であり、第２図は繊維の断面に
おける入射光の挙動を示し、第３図は使用される
特殊な絞りを示す。
装置の基本的な図であり、第２図は繊維の断面に
おける入射光の挙動を示し、第３図は使用される
特殊な絞りを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 流動する媒質によつて運ばれる粒子中の物質
の濃度KoncAを決定する方法であつて、前記流動
する媒質は前記物質がその中では溶解せず、前記
物質は前記粒子内で他の物質と共に様々な濃度で
分布しており、前記物質は所定の波長範囲におい
て放射波を吸収し前記他の物質は前記範囲におい
て放射波を反射する物質であり：前記放射波波長
範囲内で放射波ビームを発する放射波源によつて
前記媒質を照射し；前記媒質を介して通過する放
射波を検出し通過した強度Irを代表する第１の信
号を提供し；放射波源に対しある角度を持つた所
定の方向に散乱する放射波を検出し散乱強度Isを
代表する第２の信号を提供する前記方法におい
て、 前記放射波源から発つせられた放射波は検出さ
れて前記ビームの強度Ip1を代表する第３の信号
を提供し； 前記第１、２、３の信号は組み合されて下記の
式に従つて前記物質の濃度KoncAを計算する： KoncA＝A′｛ln〔c′3（（Ip1／Ir）−１）／（（Is／I
r）−c′1）c′2〕｝1/k′ ここでIp1は入射放射波の強度であり、Irは前記
媒質を真直ぐに通り抜ける放射波の強度であり、
Isは検出された散乱放射波の強度であり、k′は散
乱放射波の所定検出角度に依存して選ばれた1/2
から１の間の定数であり、A′は比例定数であり、
c′1は測定装置の大きさに依存しかつc′1＝Is／Ir
（純水）を与える純水の測定に依つて確立される
定数であり、c′2は同じカツパ数であるが異つた
懸濁粒子の濃度を持ちかつKoncAが懸濁粒子の濃
度のばらつきから独立であるように選ばれた２つ
以上の校正懸濁液の測定によつて得られる定数で
あり、c″3は懸濁粒子による吸収がないとき
KoncA＝０であるように選ばれた定数である、 ことを特徴とする流動する媒質によつて運ばれる
粒子中の物質の濃度KoncAを決定する方法。 ２ 請求の範囲第１項記載の方法であつて、前記
計算は約10秒を越える期間に確かめられた平均強
度を用いることを含むことを特徴とする方法。 ３ 請求の範囲第１項記載の方法であつて、約10
秒を越える期間各検出器からの瞬時値を用いて多
数回の計算を行い平均値を求めることを特徴とす
る方法。 ４ 流動する媒質によつて運ばれる粒子中の物質
の濃度KoncAを決定する装置であつて、前記流動
する媒質は前記物質がその中では溶解せず、前記
物質は前記粒子内で他の物質と共に様々な濃度で
分布しており、前記物質は所定の波長範囲におい
て放射波を吸収し前記他の物質は前記範囲におい
て放射波を反射する物質であり：前記波長範囲に
おいて放射波ビームを発する放射波源６と；前記
ビームによつて照射されるよう位置付けされ流れ
る媒質を封入する手段３と；前記封入手段の前記
放射波源の反対側であつて前記ビームの軸上に設
置されて前記媒質を通り抜けた放射波を検出し通
過強度Irを代表する第１の信号を提供する第１の
検出器４と；前記媒質中の粒子によつて散乱した
放射波を受けるよう前記ビームの軸に対し所定の
角度で設置されて散乱強度Isを代表する第２の信
号を提供する第２の検出器５と；信号処理装置１
３と、を有する前記方法において： 前記放射波源から発つした放射波を検出するよ
うに配置され前記媒質に入射する強度Ip1を代表
する信号を提供する第３の検出器を有し； 前記信号処理装置は前記第１、第２、第３の信
号を組合わせて次の式に従つて前記物質の濃度
KoncAを計算するよう構成されている： KoncA＝A′｛ln〔c′3（（Ip1／Ir）−１）／（（Is／I
r）−c′1）c′2〕｝1/k′ ここでIp1は入射放射波強度であり、Irは媒質を
真直ぐに通り抜けた放射波の強度であり、Isは検
出された散乱放射波の強度であり、k′は散乱放射
波の所定検出角度に依存して選ばれる1/2から１
までの間の定数であり、A′は比例定数であり、
c′1は測定装置の大きさに依存し、c′1＝Is／Ir（純
水）を与える純水の測定によつて確立される定数
であり、c′2は同じカツパ数であるが異なる懸濁
粒子の濃度を持つ２つ以上の校正懸濁液の測定に
よつて得られかつKoncAが懸濁粒子の濃度のばら
つきから独立であるように選ばれた定数であり、
c′3は懸濁粒子による吸収がないときKoncA＝０
となるように選ばれた定数である、 ことを特徴とする流動する媒質によつて運ばれ
る粒子中の物質の濃度KoncAを決定する装置。 ５ 請求の範囲第４項記載の装置であつて、セル
ロース繊維中のリグニンの含有量を計るため前記
放射波源は紫外線の範囲内にあり、該放射波源は
好ましくは水銀ランプであることを特徴とする装
置。 ６ 請求の範囲第４項記載の装置であつて、流動
する媒質と第１及び第２の検出器４，５との間に
絞り２１が配置され、該絞りは小さい粒子及び大
きい粒子の両者に対し、粒子によつて散乱した光
を検出する検出器５からの信号の増加と、通過し
た放射波を検出する検出器４からの信号の減少
と、の比が等しいように設計されていることを特
徴とする装置。 ７ 請求の範囲第６項記載の装置であつて、前記
絞り２１はほぼ扇形であり、先端を有し、通過し
た放射波が前記先端の近くを通り、粒子によつて
散乱した放射波が絞りの広い部分を通るよう配置
されていることを特徴とする装置。 ８ 請求の範囲第７項記載の装置であつて、絞り
の頂角γが調整可能なことを特徴とする装置。 ９ 流動する媒質によつて運ばれる粒子中の物質
の濃度KoncAを決定する方法であつて、前記流動
する媒質は未知濃度の前記物質の溶液をも含んで
おり、前記物質は前記粒子内に他の物質と共に
様々な濃度で分布しており、前記物質は放射波を
第１の所定波長範囲において吸収し、前記他の物
質は放射波を前記第１の所定範囲において反射
し：前記放射波波長範囲内で第１の放射波ビーム
を発つする第１の放射波源によつて前記媒質を照
射し；前記媒質を通過した放射波を検出し通過強
度Ir1を代表する第１の信号を提供し；前記第１
のビームに対して角度をなす所定方向に散乱した
放射波を検出し散乱強度Isを代表する第２の信号
を提供する前記方法において、 前記媒質は前記第１の所定波長範囲と異なる第
２の波長範囲内であつて、該第２の波長範囲内で
は前記物質は前記放射波を吸収しない前記第２の
波長範囲内で第２の放射ビームを発つする第２の
放射波源によつて照射され； 第２の放射波源からの前記媒質を真直ぐに通り
抜けた放射波が検出され第３の信号Ir2を提供
し； 第２の放射波源の強度または粒子が存在しない
場合は前記第２の放射波源から発つせられ前記媒
質を真直ぐに通り抜けた放射波の強度が検出され
て第４の信号Ip2を提供し； 前記第１、第２、第３、第４の信号が組合わさ
れて次式に従つて前記物質のKoncAを計算する； KoncA＝A″｛ln〔c″3（（Ip2／Ir2）−１）／（（Is／
Ir）−c″1）c″2〕｝1/k″ ここで、Ip2は前記第２波長範囲内の入射放射
波強度かまたは粒子を全つく含まない媒質を真直
ぐ通り抜けた前記第２の波長範囲内の放射波の強
度であり、Ir2は媒質を真直ぐに通り抜けた前記
第２の波長範囲内の放射波の強度であり、Ir1は
前記媒質を真直ぐに通り抜けた第２の波長範囲内
の放射波の強度であり、Isは第１の波長範囲内の
検出された散乱放射波の強度であり、k″は散乱
した放射波の所定検出角度に依存して選ばれた1/
２から１の間の定数であり、A″は比例定数であ
り、c″1は測定装置の大きさに依存しかつc″1＝
Is／Ir（純水）を与える純水の測定によつて確立さ
れる定数であり、c″2は同じカツパ数であるが異
なる懸濁粒子濃度を持つ２つ以上の校正懸濁液を
測定することによつて得られ、かつKoncAが懸濁
物質の濃度のばらつきから独立であるように選ば
れた定数であり、c″3は懸濁粒子による吸収がな
いときKoncA＝０となるよう選ばれた定数であ
る、 ことを特徴とする流動する媒質によつて運ばれ
る粒子中の物質濃度KoncAを決定する方法。 １０ 請求の範囲第９項記載の方法であつて、前
記計算は約10秒を越える期間に確かめられた平均
強度を用いることを含むことを特徴とする方法。 １１ 請求の範囲第９項記載の方法であつて、約
10秒を越える期間各検出器からの瞬時値を用いて
多数回の計算値を求めることを特徴とする方法。 １２ 流動する媒質によつて運ばれる粒子中の物
質の濃度KoncAを決定する装置であつて、前記流
動する媒質は未知濃度の前記物質の溶液をも含ん
でおり、前記物質は前記粒子内に他の物質と共に
様々な濃度で分布しており、前記物質は放射波を
第１の所定波長範囲において吸収し、前記他の物
質は放射波を前記第１の所定範囲において反射
し：前記第１の波長範囲において第１の放射波ビ
ームを発つする第１の放射波源と；流動する媒質
を封入し前記ビームによつて照射されるよう配置
された封入手段と；前記封入手段の第１の放射波
源とは反対の側で前記第１のビームの軸上に設置
され前記媒質を通り抜けた放射波を検出し前記第
１の波長範囲の通過強度Ir1を代表する第１の信
号を提供する第１の検出器と；前記第１のビーム
の軸に対して所定の角度で前記媒質中の粒子によ
つて散乱された放射波を受けるよう設置され前記
第１の波長範囲において散乱強度Isを代表する第
２の信号を提供する第２の検出器と；信号処理装
置と；を有する前記装置において、 前記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲で
あつて、該第２の波長範囲では溶解物質は吸収し
ない前記第２の波長範囲内で第２の放射波ビーム
を発つする第２の放射波源と； 前記媒質を真直ぐに通り抜けた前記第２の放射
光源からの光を受ける位置に配置され前記第２の
波長範囲における通過強度Ir2を代表する第３の
信号を提供する第３の検出器と； を有し、前記信号処理装置は前記第１、第２、
第３の信号と、第２放射波源の強度または粒子を
含まない前記媒質を通り抜けた前記第２の放射波
源からの放射波の強度を代表する第４の信号と、
を組合せ次式に従つて前記物質の濃度KoncAを計
算する： KoncA＝A″｛ln〔c″3（（Ip2／Ir2）−１）／（（Is／
Ir）−c″1）c″2〕｝1/k″ ここで、Ip2は前記第２波長範囲内の入射放射
波強度かまたは粒子を全つく含まない媒質を真直
ぐ通り抜けた前記第２の波長範囲内の放射波の強
度であり、Ir2は媒質を真直ぐに通り抜けた前記
第２の波長範囲内の放射波の強度であり、Ir1は
前記媒質を真直ぐに通り抜けた第２の波長範囲内
の放射波の強度であり、Isは第１の波長範囲内の
検出された散乱放射波の強度であり、k″は散乱
した放射波の所定検出角度に依存して選ばれた1/
２から１の間の定数であり、A″は比例定数であ
り、c″1は測定装置の大きさに依存しかつc″1＝
Is／Ir（純水）を与える純水の測定によつて確立さ
れる定数であり、c″2は同じカツパ数であるが異
なる懸濁粒子濃度を持つ２つ以上の校正懸濁液を
測定することによつて得られ、かつKoncAが懸濁
物質の濃度のばらつきから独立であるように選ば
れた定数であり、c″3は懸濁粒子による吸収がな
いときKoncA＝０となるよう選ばれた定数であ
る、 ことを特徴とする流動媒質によつて運ばれる粒
子中の物質濃度KoncAを決定する装置。 １３ 請求の範囲第１２項記載の装置であつて、
セルロース繊維中のリグニンの含有量を計るため
前記放射波源は紫外線の範囲内にあり、該放射波
源は好ましくは水銀ランプであることを特徴とす
る装置。 １４ 請求の範囲第１２項記載の装置であつて、
セルロース繊維中のリグニンの含有量を計るため
前記第２の放射波源は近赤外線の範囲の放射波を
発し、前記放射波源は好ましくは発光ダイオード
であることを特徴とする装置。 １５ 請求の範囲第１２項記載の装置であつて、
媒質に入射する第２の放射波源からの光に対しそ
の強度Ip2を検出するように基準検出器が備えら
れていることを特徴とする装置。 １６ 請求の範囲第１２項記載の装置であつて、
媒質が高度の乱流状態で測定点を流れすぎるよう
に乱流形成器が置かれていることを特徴とする装
置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7909651 | 1979-11-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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