JPH04323540A - 粒度分布測定装置 - Google Patents

粒度分布測定装置

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JPH04323540A
JPH04323540A JP3090835A JP9083591A JPH04323540A JP H04323540 A JPH04323540 A JP H04323540A JP 3090835 A JP3090835 A JP 3090835A JP 9083591 A JP9083591 A JP 9083591A JP H04323540 A JPH04323540 A JP H04323540A
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light
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Manabu Ohata
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、粒度分布測定装置に
関する。さらに詳しくは、微小な粒径を有する粒子によ
る散乱光を効率よく透過させるように散乱光測定用セル
を配置した粒度分布測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、セ
ラミックス原料、超伝導物質、磁性材料等の製造工程あ
るいは半導体の製造工程において、超微粒子が注目され
ており、光の波長よりも小さなサブミクロン粒子の粒径
を測定する必要性が高まっている。
【0003】一般に、これらの微小粒子の径あるいは粒
度分布の測定には、光学的粒径分布測定装置が利用され
ている。前記光学的粒径分布測定装置は、散乱光測定用
セルに収納された被測定粒子群にレーザ光を照射するこ
とによって発生した散乱光を、光学レンズによって集光
し、レンズ焦点面に配置された検出用受光素子によって
測定された前記散乱光の強度分布から散乱光強度の散乱
角度に対する分布を求め、その解析から粒径分布を決定
する。この粒径分布は、散乱光の強度分布を測定するこ
とで、ミィーの散乱理論に基づき計算で求められるもの
である。
【0004】粒度分布測定装置で被測定粒子からの散乱
光の強度を測定する場合、測定に使用されるレーザ光の
波長よりも被測定粒子の粒径が十分に大きいときにはレ
ーザ光の入射光前方に小さな角度範囲に集中した散乱光
が生じる。しかしながら、被測定粒子の粒径が、前記レ
ーザ光に対して微小であるときには、レーザ光によって
散乱される散乱角度の範囲が大きく、それに伴って散乱
光測定用セルの出射面に対する前記散乱光の入射角も大
きなものとなる。そのため、散乱光測定用セル出射面の
内壁面における光反射率が高くなり、測定されるべき散
乱光の透過率が低下する。また、一般に被測定粒子の粒
径が前記レーザ光の波長以下であるときには、散乱光の
光量が急激に減少する。したがって、被測定粒子として
微小な粒径を有する粒子が存在している場合、検出用受
光素子で測定される前記微小な粒径を有する粒子による
散乱光が少ないので、検出用受光素子および粒度分布解
析系の回路で生じるノイズと比較してS/Nが悪く、正
確な散乱光強度を測定することができず、必然的に高精
度な粒度分布を測定することができない。
【0005】一方、さまざまの粒子を取り扱う技術分野
においては、測定に使用されるレーザ光の波長に対して
微小な粒径を有する粒子の粒度分布を高い精度で測定す
ることが必要とされている。
【0006】本発明は、前記事情に基ずいてなされたも
のである。すなわち、本発明の目的は、微小粒径の粒子
による散乱光の低減が防止できるように散乱光測定用セ
ルを配置した粒度分布測定装置を提供することにある。
【0007】
【前記課題を解決するための手段】前記目的を達成する
ための請求項1に記載の本発明は、平行なレーザー光を
照射するレーザー光照射手段と、被測定粒子を分散させ
てなる懸濁液を収納する散乱光測定用セルと、被測定粒
子による散乱光の強度を測定するために、前記散乱光測
定用セルの前方に配置された検出用受光素子および前記
散乱光を前記検出用受光素子面上に集光させる集光レン
ズからなる散乱光測定手段とを供え、前記レーザ光照射
手段から照射されるレーザ光の進行光軸に対して、前記
散乱光測定用セルの出射面が傾斜するように配置されて
なることを特徴とする粒度分布測定装置。
【0008】
【作用】粒度分布測定装置を使用して粒度分布を測定す
る場合、被測定粒子の粒径が、測定に用いられるレーザ
の波長に対して十分に大きいときには、小さな角度範囲
に集中した散乱光が生じるが、粒径が前記波長に対して
微小であるときには、レーザ光によって散乱される散乱
角度の範囲が大きくなる。一般に、界面における光の透
過率(π)は、入射角(θw )、出射角(θg )、
前記界面までの光伝搬媒体の屈折率(n1 )および前
記界面を透過した後の光伝搬媒体の屈折率(n2)を用
いて次式のように表わされる。
【0009】     π=4 (n1/cosθw) (n2/co
sθg)/{(n1/cosθw)+( n2/cos
θg)}2   散乱光が散乱光測定用セルの出射面を透過する透過
率(πA )は、前記散乱光測定用セルの内部に収納さ
れた、被測定粒子を含有する試料液と散乱光測定用セル
出射面との界面における透過率(πB )および前記散
乱光測定用セル出射面と散乱光測定用セル外部の空気と
の界面における透過率(πC )によって、πA =π
B ・ πC で表わされる。この透過率(πA )に
よって散乱光の強度(I)が補正されるが、前記散乱角
度が大きくなって臨界角に近付くほど、反射する光量が
増大し、透過する光が減少する。
【0010】本発明では散乱光測定用セルの出射面を、
照射されるレーザ光の進行光軸に対して傾斜させて配置
することによって、散乱角度の大きな散乱光も散乱光測
定用セルの出射面における入射角を小さなものにできる
ので、散乱光の低減を防止することが可能である。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説
明する。図1および図2は、それぞれ本発明の粒度分布
測定装置の一実施例を上方から見た平面概略図であり、
本発明の粒度分布測定装置は、図1および図2に示した
実施例に限定されるものではない。図1に示す本発明の
粒度分布測定装置1は、基本的に、レーザ光照射手段2
と、前記レーザ光照射手段2から照射されるレーザ光の
進行光軸上に配置された散乱光測定用セル4と、散乱光
を集光する集光レンズ5と、前記散乱光の強度を測定す
る検出用受光素子6とを具備し、散乱光測定用セル4が
、前記進行光軸とに対して出射面が傾斜角を有するよう
に配置されている。
【0012】また、図2に示す本発明の粒度分布測定装
置1は、レーザ光照射手段2から照射されるレーザ光の
進行光軸に対して散乱光測定用セル4の出射面が傾斜角
を有するように配置されていると共に、前記出射面の法
線上に集光レンズ5と検出用受光素子6とからなる散乱
光測定系を具備している。
【0013】(1)レーザ光照射手段 レーザ光照射手段2は、図示しないレーザ光源と、図示
しないレーザ光発振装置と、出力されたレーザを平行に
するコリメータ3とを備えてなる。前記レーザ光源およ
びレーザ光発振装置は従来から公知のものでよく、レー
ザ光発振装置で出力することのできるレーザ光として、
例えばHe−Neガスレーザによる632.8nmのレ
ーザ光、半導体レーザによる680〜780nmのレー
ザ光などを挙げることができる。コリメータ3は、図示
しない複数のレンズ群から構成され、前記レーザ光発信
装置により出力されたレーザ光のビーム径を調節すると
共にレーザビームを平行光束にする。
【0014】(2)散乱光測定用セル 散乱光測定用セル4は、コリメータ3により平行光束に
されたレーザ光の光路中に配置され、媒体中に被測定粒
子を分散させてなる懸濁液が、図示しない貯留槽から、
図示しない配管を介して流入することができるフローセ
ルとして構成される。散乱光測定用セルを形成する素材
は特に限定されるものではなく、従来から公知のガラス
、例えばパイレックスガラス、石英ガラスなどを挙げる
ことができる。
【0015】通常、散乱光測定用セルの形状は、互いに
並行になった、相対する3組の面で形成される6面体で
ある。本発明の散乱光測定用セルは、相対する3組の内
の1組であるレーザ光照射手段から出力されたレーザ光
の入射面と試料粒子によって散乱した散乱光の出射面と
が、レーザ光照射手段2から照射されるレーザ光の進行
光軸に対して、所定の傾斜角度を有している。前記所定
の傾斜角度は0°〜60°の範囲である。
【0016】(3)散乱光測定系 散乱光測定系は、被測定粒子による散乱光の強度を測定
するために配置された検出用受光素子6および前記散乱
光を前記検出用受光素子6上に集光させる集光レンズ5
によって構成される。前記散乱光測定系は、集光レンズ
5によって集光された散乱光の中心光軸とレーザ光照射
手段2から照射されるレーザ光の進行光軸とが、散乱光
測定用セル出射面の傾斜方向に、0°〜90°の角度を
形成する範囲に配置され、好ましくは、前記進行光軸と
散乱光測定用セル出射面の法線とで形成される範囲内に
配置される。
【0017】検出用受光素子6は、集光レンズ5に対し
て散乱光測定セル4とは反対側に配置される。前記検出
用受光素子6は、集光レンズ5によって集光された散乱
光の光軸に直交する方向に配列された、複数の受光面を
有する光電変換素子群(例えば、フォトダイオード等)
から形成されている。散乱光測定用セル4中の被測定粒
子により生じた散乱光の強度は、集光レンズ5により集
光された散乱光の光軸中心に対して対称である。よって
、前記検出用受光素子6は、集光レンズ5によって集光
された散乱光の中心光軸を受光する中心光電変換素子と
、前記中心光電変換素子から一方向に一列に配列された
他の光電変換素子群とで構成される。通常、半導体ウェ
ハ上に、検出用受光素子を半導体技術によって区分形成
した後、半導体ウェハを切断し、粒度分布測定装置の散
乱光強度測定用ディテクタとして使用する。
【0018】(4)粒度分布解析系 粒度分布測定装置における粒度分布解析系は、何れも図
示しない、マルチプレクサ、増幅アンプ、A/D変換器
、演算制御装置、出力装置などで構成される。マルチプ
レクサは、検出用受光素子を構成する各光電変換素子群
から出力される電気信号を切り替えるスイッチである。 前記マルチプレクサから出力される検出信号は、増幅ア
ンプにより増幅され、A/D変換器でデジタル信号に変
換された後、演算制御装置に出力される。前記演算制御
装置は、測定された散乱光強度および散乱角を示すデー
タを、周知であるフラウンホーファ回折理論、ミィーの
散乱理論に基づき粒度分布を演算する。前記演算制御装
置で演算された粒度分布データを、例えばCRT、XY
プロッターなどの出力装置に出力する。
【0019】(5)粒度分布の測定方法次に本発明の粒
度分布測定装置1による粒度分布測定について説明する
。まず散乱光測定用セル4中に、被測定粒子を水中に懸
濁した試料液を充填する。次いで、レーザ光照射手段2
により発振されたレーザ光をコリメータ3で平行光束に
し、前記散乱光測定用セル4に照射する。
【0020】散乱光測定用セル4に照射されたレーザ光
は、散乱光測定用セル4中の懸濁している被測定粒子に
より散乱される。前記散乱光測定用セル4の出射面が、
レーザ照射手段2から照射されるレーザ光の進行光軸に
対して傾斜しているので、前記被測定粒子の粒径がレー
ザ光の波長に対して微小である場合でも、被測定粒子に
より散乱して生じた散乱光は減衰することなく、集光レ
ンズ5により収束されて検出用受光素子6に照射される
。検出用受光素子6においては、複数の光電変換素子が
、収束された散乱光の進行光軸に直交する方向に一列に
配列されているので、各光電変換素子から出力される電
気信号は散乱光強度を示し、また、光電変換素子の位置
により散乱角が判別される。
【0021】検出用受光素子6における各光電変換素子
から出力された電気信号は、マルチプレクサを介して増
幅アンプで増幅され、次いでA/D変換器でデジタル信
号に変換される。さらに、演算制御部にて散乱光の強度
および散乱角からその粒子の粒度分布を演算し、計算さ
れた粒度分布は出力装置から出力される。
【0022】
【発明の効果】本発明の、レーザ光照射手段から照射さ
れるレーザ光の進行光軸に対して、出射面が傾斜するよ
うに散乱光測定用セルを配置してなる粒度分布測定装置
によると、レーザ光の波長に対して微小な粒径を有する
粒子によって生じた散乱光を効率よく透過させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の粒度分布測定装置の一実施例を示す概
略図である。
【図2】本発明の粒度分布測定装置の一実施例を示す概
略図である。
【符号の説明】
1    粒度分布測定装置 2    レーザ光照射手段 3    コリメータ 4    散乱光測定用セル 5    集光レンズ 6    検出用受光素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  平行なレーザー光を照射するレーザー
    光照射手段と、被測定粒子を分散させてなる懸濁液を収
    納する散乱光測定用セルと、被測定粒子による散乱光の
    強度を測定するために、前記散乱光測定用セルの前方に
    配置された検出用受光素子および前記散乱光を前記検出
    用受光素子面上に集光させる集光レンズからなる散乱光
    測定手段とを供え、前記レーザ光照射手段から照射され
    るレーザ光の進行光軸に対して、前記散乱光測定用セル
    の出射面が傾斜するように配置されてなることを特徴と
    する粒度分布測定装置。
JP3090835A 1991-04-22 1991-04-22 粒度分布測定装置 Expired - Lifetime JPH07117483B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000105185A (ja) * 1998-08-22 2000-04-11 Malvern Instruments Ltd 粒子サイズの分布を測定するための装置及び方法
JP2003329570A (ja) * 2002-05-10 2003-11-19 Horiba Ltd 粒子径分布測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61221633A (ja) * 1985-03-27 1986-10-02 Toa Medical Electronics Co Ltd フローサイトメータ
JPH02212741A (ja) * 1989-02-10 1990-08-23 Shimadzu Corp 粒度分布測定装置

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