JPH0266426A - 散乱光測定装置 - Google Patents

散乱光測定装置

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JPH0266426A
JPH0266426A JP63218956A JP21895688A JPH0266426A JP H0266426 A JPH0266426 A JP H0266426A JP 63218956 A JP63218956 A JP 63218956A JP 21895688 A JP21895688 A JP 21895688A JP H0266426 A JPH0266426 A JP H0266426A
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば分散状態の粒子等に光を照射すること
によって生ずる散乱光を測定するための装置に関し、例
えばレーザ光回折/散乱式粒度分布測定装置等への応用
が可能な散乱光測定装置に関する。
〈従来の技術〉 レーザ光回折/散乱式粒度分布測定装置においては、媒
液中で分散飛しょう状態の試料粒子にレーザ光を照射し
、試料粒子によって回折もしくは散乱された光の強度分
布を測定することにより、フランホーファ回折もしくは
ミー散乱理論に基づいて試料粒子の粒度分布を算出する
この種の測定装置では、通常、媒液中に試料粒子を分散
させた懸濁液を測定セル内に入れて光を照射するが、こ
の照射光の光軸上に、測定セルを経た光を集光するため
のレンズを設け、そのレンズの焦点位置には互いに半径
の異なるリング状のフォトセンサを同心状に複数個設け
た、いわゆるリングデテクタが配設され、これによって
前方散乱光(回折光)の強度分布(散乱角と強度の関係
)を求めている。
ところで、この種の粒度分布測定装置においては、測定
セル内に純粋′な媒液のみ入れ、これにレーザ光を照射
したときの散乱光強度をブランク値(ベース値)として
、試料懸濁液にレーザ光を照射したときの散乱光強度か
らこのブランク値を減算して真の散乱光強度としている
ので、ブランク値測定時と試料懸濁液による散乱光測定
時において温度差が無ければ、上述の減算によってフォ
トセンサの暗電流値は消去される。また、リングデテク
タは一般に共通のウェハ上に同一のプロセスで多数のリ
ング状フォトセンサを形成して製造されるので、このリ
ングデテクタ上の各センサの感度特性は相互にほぼ同一
と考えられ、相対光強度から粒度分布を求める方式の原
理上、各フォトセンサの感度変化は粒度分布測定結果に
対してあまり影響を及ぼさない。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、温度変化の大きい場所で装置を使用する場合に
は、ブランク値の測定を頻繁に行わないと暗電流の影響
が出てしまい、また、リングデテクタ以外に、測定セル
の側方に90°等の大角度散乱光測定用フォトセンサを
配設する場合には、両者の温度変動に差があれば、これ
による暗電流の変動の違いおよび相対的な感度変化が粒
度分布測定結果に直接影響を及ぼし、測定誤差となって
しまう。特に、大角度散乱光測定用センサは測定セルの
直近の側方に設置されるので、室温と温度差のある懸濁
液を測定する場合には温度の影響を受けやすい。
散乱光は微弱であり、半導体フォトセンサを使用した場
合には暗電流の影響は大きく、また、この暗電流は温度
に対して指数関数的に変化するので、信号処理系の電気
回路のみでの補正は困難であるとともに、感度変化の補
正については、フォトセンサ数が多数に及ぶので、それ
ぞれの増幅器に感度補償機能を付加するのは高価となっ
てしまう。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、わずか
な部品の付加によって、散乱光測定用フォトセンサにお
ける暗電流と感度変化による影響を除去することのでき
る散乱光測定装置の提供を目的としている。
〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第1図、第2図を参照しつつ説明すると、本発明は、散
乱光の散乱角に対応して配置される複数の散乱光測定用
フォトセンサP、〜P、、(およびPs)の近傍に、受
光面が遮蔽された暗電流測定用フォトセンサPbI(お
よびPb□)を設け、各散乱光測定用フォトセンサP1
〜P、、(Ps)の出力から、暗電流測定用フォトセン
サPb+(Pb□)の出力を、互いの受光面積比で補正
して減算するとともに、各散乱光測定用フォトセンサの
うち同一ウェハ上に形成されたフォトセンサ群P1〜P
7についてはそのうちの一部のフォトセンサ(例えばP
fi)の出力を感度補償付きおよび感度補償無しの各増
幅器10および9にそれぞれ入力してその双方の増幅a
9,1Oの出力比を算出し、他のフォトセンサP1〜P
7−1の出力は感度補償無しの増幅器9・・・9に入力
してその増幅器出力を上記の出力比で補正するよう構成
したことによって、特徴づけられる。
く作用〉 フォトセンサP1〜P、(Ps)の出力iは、基準温度
との温度差をΔtとすると、 i=入射光強度×係数×(1+温度係数×Δt)+暗電
流 と考えられる。
ここで、暗電流の大きさは、前述したように温度変化に
対して指数関数的に変化するものの、同一タイプのフォ
トセンサでは同一のΔtであれば受光面積に比例する。
フォトセンサP1〜P、(あるいはPs)の近傍に受光
面が遮蔽された暗電流測定用フォトセンサPb+(ある
いはPb□)を設けて、フォトセンサP、〜p−(ps
)の出力11〜i n(t s)から、Pい(pb□)
の出力ib+(ib□)を互いの面積比で補正した後に
減算することで温度変化があっても暗電流による影響は
キャンセルされる。
また、感度変化に関しては、同一のフエハ上に形成され
たフォトセンサ群P1〜P、、については同一の特性を
持ち、かつ、温度もほぼ同一と考えられるので、例えば
フォトセンサP、1の出力について感度補償付きの増幅
器10と感度補償無しの増幅器9の双方に入力してその
出力比を算出し、他のフォトセンサP I ” P n
−1の出力をこの出力比で補正することにより等価的に
感度の補正が可能である。
〈実施例〉 第1図は本発明実施例の構成を示す平面図で、第2図は
そのリングデテクタ5の受光面の正面図である。この実
施例ではレーザ光回折/散乱式の粒度分布測定装置に本
発明を適用した例を示している。
試料粒子Wは媒液中に均一に分散された状態で測定セル
1内に流される。
測定セル1の後方には、レーザ光源2とビームエキスパ
ンダ3からなる照射光光学系が配設されており、測定セ
ル1内の試料粒子Wに所定断面を有する平行レーザビー
ムを照射することができる。
測定セル1の前方の照射光光軸上には、試料粒子Wによ
る散乱光を集光するためのフーリエ変換レンズ4が配設
されているとともに、その焦点位置にはリングデテクタ
5が配設されている。
リングデテクタ5は、第2図に示すように、共通のウェ
ハ51上に、それぞれ照射光の光軸を中心として互いに
異なる半径のn個のリング状の半導体フォトセンサP+
、Pz・・・P、、、が形成されてなっており、各フォ
トセンサP1〜P、lの出力はそれぞれ独立的に採り出
せるよう構成されている。そして、このリングデテクタ
8には、同じウェハ51上にP1〜P、lとは別に暗電
流測定用フォトセンサPblが形成されている。この暗
電流測定用フォトセンサP、は、ウェハ51上に各フォ
トセンサP。
〜P7と同一のプロセスで形成され、その受光面は遮蔽
板6によって外光から遮蔽されている。
測定セル1の側方には、側方(90” ”)散乱光測定
用フォトセンサP、が配設されているとともに、その直
近には、このフォトセンサP、と同一面積の受光面を持
つ全く同一のフォトセンサの受光面を遮蔽板で覆ってな
る暗電流測定用フォトセンサPb□が配設されている。
リングデテクタ5上の各フォトセンサP1〜P、lと暗
電流測定用フォトセンサPbl、および側方散乱光測定
用フォトセンサP、とその・直近の暗電流測定用フォト
センサPb2の出力は、それぞれ前置増幅器8・・・8
に入力されている。そして、リングデテクタ5上のフォ
トセンサP、−P、およびPblについては、フォトセ
ンサP7の出力17のみが前置増幅器8を介して感度補
償付きの増幅器10と感度補償無しの増幅器9の双方に
入力されており、他のフォトセンサP1〜Py+−1お
よびPいの出力il〜1+1−1およびib+は前置増
幅器8・・・8を介してそれぞれ感度補償無しの増幅器
9,9に入力されている。また、側方散乱光測定用フォ
トセンサP。
と暗電流測定用フォトセンサPbZの出力i3およびi
b□については、それぞれ前置増幅器8.8を経た後、
出力i3からibzを減じた信号が感度補償付きの増幅
器10に入力されている。
そして、全ての増幅器9・・・9および10.10の出
力はマルチプレクサ11を介して順次A−D変換器12
によってデジタル化された後、コンピュータ13に採り
込まれるよう構成されている。
コンピュータ13では、各増幅器9・・・9および10
.10からのデジタル変換データを採り込み、以下に示
す演算を施した後、それぞれ対応するフォトセンサP、
−P、およびP、による散乱光強度測定−データとして
、粒度分布の算出に供する。
すなわち、コンピュータ13にはリングデテクタ5上の
フォトセンサp、−p、、および暗電流測定用フォトセ
ンサPblの各受光面の面積Δ1〜A7およびA bl
があらかじめ入力されており、各フォトセンサP、−P
、から感度補償無しの増幅器9・・・9を介して採り込
まれたデータをそれぞれd二(j=1〜n)とするとと
もに、フォトセンサPfiから感度補償付きの増幅器1
0を介して採り込まれたデータをD’r+とじ、暗電流
測定用フォトセンサPblから増幅器9を介して採り込
まれたデータをab+とすると、まず、 を算出する。次に、 を算出した後、j=1〜n−1について、D、=K −
d、           ・・・(4)を算出する。
そして、D1〜DllをリングデテクタS上の各フォト
センサP1〜P、、による光強度測定データとして採用
する。
また、側方散乱光測定用フォトセンサP、の出力から暗
電流測定用フォトセンサPb2の出力を減じて感度補償
付き増幅器10を介して採り込まれたデータD、につい
ては、このり、をそのまま側方散乱光測定データとして
採用する。
以上の本発明実施例によれば、リングデテクタ5上のフ
ォトセンサPL−P7と暗電流測定用フォトセンサPい
については、それぞれ同一のウェハ51上に同一のプロ
セスによって形成されたものであるから、それぞれが互
いにほぼ同等の特性を示し、また、互いの位置も接近し
ていることから、周囲温度の変化に際してもそれぞれの
温度もほぼ同一に変化すると見なしてよく、このことか
らフォトセンサPI−P、lおよびPblの暗電流はそ
れぞれの受光面の面積に比例すると考えてよい。したが
って(1)、 (21式によって各データから暗電流の
影啓分が除去され、また、(31,(4)式によってフ
ォトセンサP l”” P n−1からのデータは等価
的に感度補償されたものとなる。更に、側方散乱光測定
用フォトセンサP、の出力についても、その直近に置か
れた同一のフォトセンサからなる暗電流測定用フォトセ
ンサPb2の出力を滅じた後に感度補償付きの増幅器1
0で増幅するから、暗電流および感度変化の影響は完全
に除去されたものとなる。
なお、感度補償付きの増幅器10は、一般に公知の高温
度係数を持つ抵抗器を使用して得られる増幅器である。
また、以上の本発明実施例では、各フォトセンサの出力
を前置増幅器を介して増幅器に入力したが、フォトセン
サの出力を電流アンプに入力してもよいことは勿論であ
る。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、散乱光測定用フ
ォトセンサに近接して暗電流測定用フォトセンサを1個
または数個設けるとともに、感度補償付きの増幅器を1
個または2個程度追加するだけで、暗電流および感度変
化のいずれの影響をも除去することができ、粒度分布測
定装置等への適用により、温度変化の激しい場所での測
定においてもブランク値の測定を顯繁に行なうことなく
正確な散乱光強度を得ることができ、また、高温もしく
は低温の試料でも誤差の少ない測定が可能となった。ま
た、同様な理由により、リングデテクタと側方散乱光測
定用フォトセンサ等の他の1個もしくは複数個のフォト
センサの組み合わせ測定においても、その信頼性が向上
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の構成を示す平面図、第2図はそ
のリ ド・ 2・・ 5・・ 6.7・・ 8・・ 9・・ 10・・ PIS−Pfl、Ps・・ pbt・ pbz” ングデテクタ5の正面図である。 ・測定セル ・レーザ光源 ・リングデテクタ ・遮蔽板 ・前置増幅器 ・感度補償無しの増幅器 ・感度補償付きの増幅器 ・フォトセンサ ・暗電流測定用フォトセンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 粒子等の物体に光を照射することによって生ずる散乱光
    を測定するための装置において、各散乱角に対応して配
    置される複数の散乱光強度測定用フォトセンサの近傍に
    、受光面が遮蔽された暗電流測定用フォトセンサを設け
    、上記各散乱光強度測定用フォトセンサの出力から、上
    記暗電流測定用フォトセンサの出力を互いの受光面積比
    で補正してして減算するとともに、上記各散乱光強度測
    定用フォトセンサのうち、同一ウェハ上に形成されたフ
    ォトセンサ群についてはそのうちの一部のフォトセンサ
    の出力を感度補償付きおよび感度補償無しの各増幅器に
    それぞれ入力してその双方の増幅器の出力比を算出し、
    他のフォトセンサの出力は感度補償無しの増幅器に入力
    してその増幅器出力を上記出力比で補正するよう構成し
    たことを特徴とする、散乱光測定装置。
JP63218956A 1988-08-31 1988-08-31 散乱光測定装置 Expired - Lifetime JPH0616008B2 (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2688308A1 (fr) * 1992-03-04 1993-09-10 Cilas Granulometre a laser.
JP2005279328A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Hamamatsu Photonics Kk 微粒子化条件の決定方法、決定装置、及び微粒子の製造方法、製造装置
JP2010164572A (ja) * 2002-07-17 2010-07-29 Particle Sizing Systems Inc 高感度で光学的に粒子を計数し、粒径判定するためのセンサ及び方法
JP2011154005A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Nikon Corp エンコーダ
JP2012042705A (ja) * 2010-08-19 2012-03-01 Ricoh Co Ltd 測距装置及び撮像装置
CN102944516A (zh) * 2012-11-13 2013-02-27 天津市一瑞生物工程有限公司 一种多光源多孔道进行生化检测的电路

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