JPH04283648A - 気体中繊維状粒子特性測定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大気中に浮遊する繊維
状粒子（アスベスト繊維）の大きさや長さの実時間自動
的測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大気中に浮遊する球状の粒子状物質の大
きさを測定する方法としては、粒子をろ紙上に捕集し光
学顕微鏡で直接測定する方法、粒子を電気的に帯電し帯
電量と粒子の大きさにより変化する電気移動度から求め
る方法、粒子に光を当て散乱光量だけから求める方法等
、原理が異なる測定方法がある。

【０００３】しかし、現在、アスベスト繊維などの円柱
粒子を測定する方法は、粒子をフィルタ上に捕集し、フ
ィルタを透明化した後、偏光顕微鏡でアスベスト繊維と
しての形状を確認しながら、個数を計測する方法が主に
使用されている。しかし、この方法は捕集と識別という
操作が必要なため、多大の労力と測定時間が必要で原理
的に実時間測定は不可能である。

【０００４】また、実時間で測定できる装置として、近
年開発された装置があるが、測定値を過大に評価する傾
向にあり、測定方法としては問題点が残されている。こ
の装置の原理を簡単に記述する。装置内に取り込まれた
粒子が検出部である円柱形にくり抜かれた四重電極内に
入る。四重電極へはお互い一定周波数の交流電流が印加
されており、この中に導入された粒子は周波数に同期し
て粒子の主軸が四重電極の極性の変化に応じて垂直と水
平方向へ向きを変える。この時一定方向からの入射光は
粒子を照射し、全方向へ散乱光を発する。この散乱光を
解析することにより粒子について縦横の比率と大きさを
測定している。ここで、円柱粒子が電極の極性の変化に
追従して回転する時、球形粒子も同時に電場内で変位し
、円柱粒子として検出されることから、前記の問題点が
生じたためと考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、採取した粒子が球粒子か円柱粒子かを正確に確認
できない点である。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明は前記の問題点を
解決するため考案したもので、特定電場内に導入された
粒子が電場により特定方向へ粒子の主軸の向きを変えた
時、粒子へ円偏光光線を照射し、粒子による散乱光の中
に含まれる垂直と水平の偏光成分を検出する方法で、こ
れにより球形粒子と円柱粒子の区別が可能となる。

【０００７】

【実施例】図１に粒子に光を照射した状態の概念図を示
す。粒子１は整向部（円柱粒子の主軸を特定方向に揃え
る部分で、ここでは電界にあたる）内にあり、すでに主
軸が一定（図では垂直方向）方向に配向されている。光
源２からの投射光は円偏光（垂直と水平成分の強度が等
しい）で粒子の主軸に対して直角方向から投射する。こ
こで円偏光の投射光は粒子により主軸を中心に全方向へ
散乱され、また投射光の一部は粒子内に吸収される。こ
の散乱光は粒子が円柱であるため、垂直と水平成分がそ
れぞれ違っている。ここで一定の角度における散乱光に
ついてだけに着目する。散乱現象により光は偏光を起こ
し偏光プリズム３でそれぞれ垂直と水平に分けられて、
それぞれに対応する光電子増倍管４、５で光強度が検出
される。この偏光強度比を測定することにより粒子の半
径と長さの比率を求めることができる。また、この偏光
強度の絶対光強度は粒子の大きさに比例しているので、
この値を解析することにより粒子の形状を知ることがで
きる。

【０００８】この装置は２つの部分から構成されている
。１つは気体中で主軸がランダムな方向へ向いたままチ
ューブ内を移動するアスベスト粒子を一定方向へ揃える
整向部と、２つは、この粒子に非偏光な光を照射し、そ
の散乱光の垂直と水平偏光強度を測定する光学部である
。

【０００９】最初に粒子を一定の方向に揃える整向部に
ついて説明する。気体中に浮遊した状態で粒子を吸引し
、整向部入口へ導入する。なお、ここで粒子からの光散
乱を効率よく測定することと、整向部の電極と側壁面へ
の付着を防止する目的で、外部から導入した清浄空気に
より被測定気体を包み込む。清浄空気と被測定気体が混
合しないような包み込みを達成するためには、整向部の
入口において両者の流速を等しくすることにより達成で
きる。

【００１０】次に、粒子は非平等静電場の整向部に移動
する。この整向部の断面図を図４に示す。最初にこの非
平等静電場内に導かれた粒子は瞬時に分極現象を生じ、
粒子の両端のうち、外部静電場の正極に近い一端は負極
に、また外部静電場の負極に近い他端は同時に正極にな
る。なお、電界強度は中心から左右の外壁部に向かって
次第に弱くなる構造になっており、この電場中において
粒子は左右に移動することなく、電界強度の強い中心位
置において特定方向を向いて安定する。電極方向への移
動については分極現象により生じた電荷が等しいことと
、粒子に働く静電気力も等しいために、移動もなく比較
的安定した配向で中心位置を保ったままで出口方向へ移
動する。

【００１１】図２に装置の平面図を示す。粒子を含むエ
アロゾルはエアロゾル吸引口６から、また粒子を含む気
体を包み込むための清浄空気は清浄空気吸引口７からそ
れぞれ取り込まれて、測定部へ入り、出口８からでて、
この後流に備えられた吸引ポンプで吸引される。清浄空
気はエアロゾルを包み込んだ形で測定部の整向電極９、
１０へ入る。この整向電極は図４に示すような曲面を持
つ断面をしており、直流電流が印加されることにより中
心の電界強度は大きく、中心から離れる程小さくなる非
平等電界を形成している。図３は装置の上面図を示す。 この図では、粒子による散乱光の内で、一例として直角
方向についての測定方法を示すもので、散乱強度が直角
方向より強い１３５度なども推奨できる。一定方向に散
乱した光のみを調光するためレンズ１１で集光されて、
レンズ１２でピンホール板１３のピンホール上に焦点が
結ばれる。このピンホールを通った散乱光は再びレンズ
１４で拡大されて、位相を波長の四分の一だけバイアス
するための波長板１５（投射光の波長の４分の１だけ位
相をずらす）を通り、偏光プリズム１６に入る。この偏
光プリズムで垂直、水平成分に分けられた光の強度を光
電子増倍管４、５により測定する。

【００１２】

【発明の効果】本発明は近年、肺ガンの原因の一つと言
われているアスベスト粒子を実時間で測定することを目
的とした装置である。学校やビル内において防音、防火
に有効と言われたアスベスト繊維が多量に使用されてい
るが、肺ガン物質と言われるようになり、これらの除去
作業中に大気への飛散が問題となっている。また、自動
車のブレーキパッドやクラッチ板等に使用され、ブレー
キが作動するたびに大気中へ放出されている。このよう
に発ガン物質であるアスベストの飛散状態を把握するこ
とは公害防止対策からも重要である。先に述べたように
顕微鏡法では多大の労力と時間が必要であり、実時間で
の測定が望まれている。この発明はこれらの大気中に浮
遊するアスベストを実時間で測定できるため、多いに有
効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による測定装置の概略図である。

【図２】本測定装置の平面断面の概略図である。

【図３】本測定装置の上面断面の概略図である。

【図４】本測定装置の整向電極の断面と粒子が分極し、
整向している模式図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　繊維状粒子 ２　　　　　　　　　　光源 ３　　　　　　　　　　偏光プリズム ４、５　　　　　　光電子増倍管 ６　　　　　　　　　　エアロズル吸引口７　　　　　
　　　　　清浄空気吸引口８　　　　　　　　　　出口 ９、　　１０　　整向電極 １１、１２　　レンズ １３　　　　　　　　ピンホール板 １４　　　　　　　　レンズ １５　　　　　　　　波長板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　気体中に浮遊する繊維状の微小粒子を
   チューブ中に取り込み、清浄気体で包んだ状態を保ちつ
   つ、清浄空気と等速で移動させ、双曲面で構成された電
   極による静電場中に到達した地点において、特定の方向
   からの光により繊維状粒子が照射される場において、繊
   維状粒子からの散乱光の偏光量を測定解析し、繊維状粒
   子の大きさを求める装置