JPS58206948A - 前方微小角散乱光強度計測装置 - Google Patents
前方微小角散乱光強度計測装置Info
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- JPS58206948A JPS58206948A JP57089902A JP8990282A JPS58206948A JP S58206948 A JPS58206948 A JP S58206948A JP 57089902 A JP57089902 A JP 57089902A JP 8990282 A JP8990282 A JP 8990282A JP S58206948 A JPS58206948 A JP S58206948A
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- 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
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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】
１発明の技術分野］
本発明は、粒子による光散乱強度の角ａ特性を利用しく
、大気中の１７０ゾル、各種噴霧の構成！ｍ粒子鮮、溶
液中のコロイドなどの粒径、数密度をｊ１測するＳ４″
＃Ｉに関するものである。
、大気中の１７０ゾル、各種噴霧の構成！ｍ粒子鮮、溶
液中のコロイドなどの粒径、数密度をｊ１測するＳ４″
＃Ｉに関するものである。
［発明の技術的背景］
粒径を散乱光強度の角度特性から求めるｈ法としては、
従来、フォトメータ法、前方微小角散乱法、レー１トレ
ーダ払、偏光比法、非対称良法等多種ある。
従来、フォトメータ法、前方微小角散乱法、レー１トレ
ーダ払、偏光比法、非対称良法等多種ある。
ここぐは、本発明に関係ある前り微小角散乱法に限り述
べる。この方式は、ｔＶｊ方散乱光のうらでも特に小角
ぐ、一般的に凸レンズで集光できる角度の範囲の前方散
乱光を計測して、粒径等の決定に利用する九檄としては
、通常ビーム光束が用いられ、凸レンズの物体側照平面
におかれた散乱体から°の１ｒｉＪ−角度の散乱光が、
縁側焦平面では、同一円環状に空間的に分離されること
を利用（る。
べる。この方式は、ｔＶｊ方散乱光のうらでも特に小角
ぐ、一般的に凸レンズで集光できる角度の範囲の前方散
乱光を計測して、粒径等の決定に利用する九檄としては
、通常ビーム光束が用いられ、凸レンズの物体側照平面
におかれた散乱体から°の１ｒｉＪ−角度の散乱光が、
縁側焦平面では、同一円環状に空間的に分離されること
を利用（る。
この焦平面で、検出器を肋かＪか、複数個配［るかして
、一連の角度について散乱強度を計測することが、通常
行なわれている。この散乱強度の角度特性を光散乱Ｉｌ
ｌ論で嵜た理論曲線より判定しに、イの構成を示す。こ
の６式に関した装薗としては、これまで散乱光強度の測
定を粘度よく行なうことが目的とされてきたようにみう
けられる。
、一連の角度について散乱強度を計測することが、通常
行なわれている。この散乱強度の角度特性を光散乱Ｉｌ
ｌ論で嵜た理論曲線より判定しに、イの構成を示す。こ
の６式に関した装薗としては、これまで散乱光強度の測
定を粘度よく行なうことが目的とされてきたようにみう
けられる。
［背Ｈ技術の問題点１
従来、８１測されてきたｈ度領域は、５ｍ程度より大き
いものでこれより微小角度については、解析法との兼ね
１合い、非散乱光との分離の困難さより計測されていな
い。しかし内燃機関、ジェットエンジンなどでは、公害
の問題とがらんで、燃料噴霧の際の粗大粒子の生成が問
題となり、噴霧特性（粒径分布、数密度分１１ｉ ）を
知ることがｆ！要になっている。粒径決定のために、比
較的解析が自易な散乱強度の角度特性の０次のロープを
利用するとなると、１０μｍ以上の大きさの粒子では、
散乱角度で３度以下の測定、３０μ−以上では、＋ ＋
３１１１ストの 連の測定が必要と４１′る、１１１光
明１：１的１ 不発明番よ、散乱角１１０．５１哀から５度稈度よ−（
・の前り黴小角散乱光強痘の精８ｇな測定をし］的とし
く、ｉのｌこめに縁人の光ノイズの発／Ｕ涯；となる人
！）１−次光東金入射側に役割することなく、除去する
ことを試みた。。
いものでこれより微小角度については、解析法との兼ね
１合い、非散乱光との分離の困難さより計測されていな
い。しかし内燃機関、ジェットエンジンなどでは、公害
の問題とがらんで、燃料噴霧の際の粗大粒子の生成が問
題となり、噴霧特性（粒径分布、数密度分１１ｉ ）を
知ることがｆ！要になっている。粒径決定のために、比
較的解析が自易な散乱強度の角度特性の０次のロープを
利用するとなると、１０μｍ以上の大きさの粒子では、
散乱角度で３度以下の測定、３０μ−以上では、＋ ＋
３１１１ストの 連の測定が必要と４１′る、１１１光
明１：１的１ 不発明番よ、散乱角１１０．５１哀から５度稈度よ−（
・の前り黴小角散乱光強痘の精８ｇな測定をし］的とし
く、ｉのｌこめに縁人の光ノイズの発／Ｕ涯；となる人
！）１−次光東金入射側に役割することなく、除去する
ことを試みた。。
１光明の歓斂１
本７？ Ｉｌｌ ｔ、ｉ、甲り光条を照射する光源ど、
散乱体をｆＦ Ｌ （光源に対峙し−（設けられた、ノ
ラウン１１＼−〕Ｉ・回１１ｉ 録を得るための凸レン
ズと、この像面に配され／、： 複数の光ノアイバーと
、ノン・イバーを透過しくくる散乱光強度をＤＩる検出
器と、微小角葭敗乱を検出４るために設ＧＪｌｃ小凸面
鏡と、この微小角散乱光を受ＩＪる光ツノシイバーど微
小角散乱光を検出りる検出器と、散乱されへい照口・１
次光東を除ノ、りるための小品面鏡と、内部を反射面
としＩｌｌと、ノ、イ１ヘトノッｌとより構成されるこ
とを特徴とした微小角散乱光強ｆ＆ｉ＋ｌ測装置Ｃある
。
散乱体をｆＦ Ｌ （光源に対峙し−（設けられた、ノ
ラウン１１＼−〕Ｉ・回１１ｉ 録を得るための凸レン
ズと、この像面に配され／、： 複数の光ノアイバーと
、ノン・イバーを透過しくくる散乱光強度をＤＩる検出
器と、微小角葭敗乱を検出４るために設ＧＪｌｃ小凸面
鏡と、この微小角散乱光を受ＩＪる光ツノシイバーど微
小角散乱光を検出りる検出器と、散乱されへい照口・１
次光東を除ノ、りるための小品面鏡と、内部を反射面
としＩｌｌと、ノ、イ１ヘトノッｌとより構成されるこ
とを特徴とした微小角散乱光強ｆ＆ｉ＋ｌ測装置Ｃある
。
１光明の実施例１
以下、本発明の実施例を図面を参照し乙がら説明４る。
最初に本発明の原理は、凸レンズの物側焦平面に６１測
ジる散乱体を置き、同−角）皇の散乱光を像側地平面−
ぐ光軸を中心とりる同一半径円１に空間的に分離りる凸
レンズの２−ジー１−変換作用を利用する。
ジる散乱体を置き、同−角）皇の散乱光を像側地平面−
ぐ光軸を中心とりる同一半径円１に空間的に分離りる凸
レンズの２−ジー１−変換作用を利用する。
この空間的に分ｌｌｌ１ｌされた各散乱角１良の強痘を
像焦平面に円環状に配置し／ｊ多数のノＩイバーを通し
て検出する。さらに、微小角度の散乱光ｔ、ｌ 、凸面
鏡によって分−１−Ｊる。
像焦平面に円環状に配置し／ｊ多数のノＩイバーを通し
て検出する。さらに、微小角度の散乱光ｔ、ｌ 、凸面
鏡によって分−１−Ｊる。
ここで測定法と深く関わる解析法につい（簡甲に述べる
。粒子による光散乱現絵につ（いは、古くから研究され
（さたが、Ｍｉａ班ｉ論によると、１個の粒子の散乱強
度１は、散乱角度θ、粒子径ｄ、入射光波長λ、粒子の
複素屈折率ｎをパラメータどして表わされることが知ら
れでいる。入射光強度を１０、散乱体から測定点まぐの
距餡を１＜とりると １ ＝＝λ／８ｙｒＲｘＦ（θ、ｒ）、α〉・・・・・
・・・・（１）５− となる。（ＬＪＬ、α−πｄ／λである）ここで［）、
λ、Ｒ１１０を既知とすると、ある角度θで１を測定す
るとＬ式より粒子径ｄが決定される。本発明の小角度光
散□乱強度計測装置の基本的構成を第１図に示Ｊ０ 光源１はレーザ装置を用いＩ＝１リメート光学系２を通
して平行ｊ衰のよい直径５＋ｎｍ程度の光束を作り、こ
の光条を凸レンズ４の物側焦平面に置いた散乱体３に照
ｔＮする、散乱光は、レンズ４にょっ−ｃ を側地平面
で°ノラウンホーフｊ・回折像′とし°Ｕ ＩＮられ、
散乱角度に応じ°Ｃ光軸を中心とした円状に分離し、イ
の分−された散乱光の強度を検出器５（゛検出づる。
。粒子による光散乱現絵につ（いは、古くから研究され
（さたが、Ｍｉａ班ｉ論によると、１個の粒子の散乱強
度１は、散乱角度θ、粒子径ｄ、入射光波長λ、粒子の
複素屈折率ｎをパラメータどして表わされることが知ら
れでいる。入射光強度を１０、散乱体から測定点まぐの
距餡を１＜とりると １ ＝＝λ／８ｙｒＲｘＦ（θ、ｒ）、α〉・・・・・
・・・・（１）５− となる。（ＬＪＬ、α−πｄ／λである）ここで［）、
λ、Ｒ１１０を既知とすると、ある角度θで１を測定す
るとＬ式より粒子径ｄが決定される。本発明の小角度光
散□乱強度計測装置の基本的構成を第１図に示Ｊ０ 光源１はレーザ装置を用いＩ＝１リメート光学系２を通
して平行ｊ衰のよい直径５＋ｎｍ程度の光束を作り、こ
の光条を凸レンズ４の物側焦平面に置いた散乱体３に照
ｔＮする、散乱光は、レンズ４にょっ−ｃ を側地平面
で°ノラウンホーフｊ・回折像′とし°Ｕ ＩＮられ、
散乱角度に応じ°Ｃ光軸を中心とした円状に分離し、イ
の分−された散乱光の強度を検出器５（゛検出づる。
ｆｆ１２Ｖには、レンズ４によって像側地平面でフフウ
ンホーフ１回折像とし′Ｃ得られ、散乱角度に応じ℃分
離された散乱光を検出するための貝体的招成を示し、散
乱角度に応じて分離された散乱光を１１１１７５１１面
に配置した光）’ｊｌイバー６ａにょっｃ１その開口の
立体角あたりの強度としＣ取込み、フＪ ｌ−？ル検出
器５で検出する。微小角散乱光１゜６− は、さらに、小凸面全反射鏡７の曲率を適宜に選ぶこと
により、−次光束１１と分配し、光ファイバー６ｂ、検
出器５で検出する。但し、微小角散乱光強度は、ミラー
７の及躬率、検出立体角を弯出し、検出器に補止する。
ンホーフ１回折像とし′Ｃ得られ、散乱角度に応じ℃分
離された散乱光を検出するための貝体的招成を示し、散
乱角度に応じて分離された散乱光を１１１１７５１１面
に配置した光）’ｊｌイバー６ａにょっｃ１その開口の
立体角あたりの強度としＣ取込み、フＪ ｌ−？ル検出
器５で検出する。微小角散乱光１゜６− は、さらに、小凸面全反射鏡７の曲率を適宜に選ぶこと
により、−次光束１１と分配し、光ファイバー６ｂ、検
出器５で検出する。但し、微小角散乱光強度は、ミラー
７の及躬率、検出立体角を弯出し、検出器に補止する。
ここまぐで検出されなかった一次光束とさらに微小角ｊ
良の散乱光は、ミラー７とつなが−）だ、内面に全反射
面をもつｌＩ筒８、を通ってライトトラップ９て・除去
される。
良の散乱光は、ミラー７とつなが−）だ、内面に全反射
面をもつｌＩ筒８、を通ってライトトラップ９て・除去
される。
光ファイバー６ａ、ｂには、直径Ｑ、５＋ｕ＋程度の細
いファイバーを用い、細かい角洩幅のｉｆ１測を可能に
し、またミラー７の容積をとることができ、さらには、
検出器を離して設（）ることができ、像平面の部分を簡
単にづることができる。全反射凸面鏡７の曲率に応じて
、微小角領域では、さらに細かく計測できる。全反射鏡
７を用いたのは、−次光束の入射側への反射による戻り
をなくすためで、鏡筒８が中空になっているのは、屈折
率の不連続面による反射をなくす配慮で選んでいる。ラ
イトトラップ９は、ミラー７の位置に直接置くと容積が
小さくなり、大出力の一次光束のエネルギーを吸収しさ
れなくなり、破損し、光ノイズの発生源となる。これを
防ぐために検出部より頗し、次光束を充分に吸収できる
人きざにする。
いファイバーを用い、細かい角洩幅のｉｆ１測を可能に
し、またミラー７の容積をとることができ、さらには、
検出器を離して設（）ることができ、像平面の部分を簡
単にづることができる。全反射凸面鏡７の曲率に応じて
、微小角領域では、さらに細かく計測できる。全反射鏡
７を用いたのは、−次光束の入射側への反射による戻り
をなくすためで、鏡筒８が中空になっているのは、屈折
率の不連続面による反射をなくす配慮で選んでいる。ラ
イトトラップ９は、ミラー７の位置に直接置くと容積が
小さくなり、大出力の一次光束のエネルギーを吸収しさ
れなくなり、破損し、光ノイズの発生源となる。これを
防ぐために検出部より頗し、次光束を充分に吸収できる
人きざにする。
第３図のように、ライト］・ラップ９は、全反射鏡１３
をイ・１加したＩＭ ｉｔ！ｉとづる。この装置の場合
は、全反射鏡として凸面鏡を用いＣいるが、甲に平面全
反射鏡を用いると、応用例として、大出力光束の甲なる
ライトトラップとして自効である。
をイ・１加したＩＭ ｉｔ！ｉとづる。この装置の場合
は、全反射鏡として凸面鏡を用いＣいるが、甲に平面全
反射鏡を用いると、応用例として、大出力光束の甲なる
ライトトラップとして自効である。
凸レンズ４の焦点距離１としては３００ｍ１ｌｌ、開ｒ
、１ｆｌ ８０ Ｉ１ｍ程度のｂのを使う。検出された
散乱強度のノ゛−夕は、マイクロコンピュータ１２に送
り、ｌｏｇ変換、観測立体角の補正等の処理を行なうこ
とも考えられる。
、１ｆｌ ８０ Ｉ１ｍ程度のｂのを使う。検出された
散乱強度のノ゛−夕は、マイクロコンピュータ１２に送
り、ｌｏｇ変換、観測立体角の補正等の処理を行なうこ
とも考えられる。
［発明の効果１
すなわら、この発明は、以上説明したように、０、％）
曵から５度程度の散乱光強度を精密に１測（・すること
になり、大粒径粒子のδＩ測が可能になると期待される
。
曵から５度程度の散乱光強度を精密に１測（・すること
になり、大粒径粒子のδＩ測が可能になると期待される
。
ま１．：、全反射鏡とライｌ−１−ラップの組合Ｕを考
え、入射−次光束により発生する光ノイズの低減がはか
られる。さらに光°ノアイバーの利用により像側焦平面
部分の構造が簡単化され、また、検出器の配置は自由な
ので、装置をコンパクトにでさる効果がある。
え、入射−次光束により発生する光ノイズの低減がはか
られる。さらに光°ノアイバーの利用により像側焦平面
部分の構造が簡単化され、また、検出器の配置は自由な
ので、装置をコンパクトにでさる効果がある。
第１図は、本発明による小角度光敗乱強度占１測装置の
基本的構成図、第２図は、本発明の一実施例の小角度光
散乱強磨占１測装置の概略構成図、第３図は、本発明に
よる小角度光散乱強度ｇ１測装置に具備されるライトト
ラップの一実施例を示す図である。 １・・・・・・・・・光源 ２・・・・・・・・・コリメート光学系４・・・・・・
・・・凸レンズ ６・・・・・・・・・光ファイバー ７・・・・・・・・・ミラー ８・・・・・・・・・ｍ簡 ９・・・・・・・・・ライトトラップ 代理人弁理士 則近憲佑（ほか１名） ９−
基本的構成図、第２図は、本発明の一実施例の小角度光
散乱強磨占１測装置の概略構成図、第３図は、本発明に
よる小角度光散乱強度ｇ１測装置に具備されるライトト
ラップの一実施例を示す図である。 １・・・・・・・・・光源 ２・・・・・・・・・コリメート光学系４・・・・・・
・・・凸レンズ ６・・・・・・・・・光ファイバー ７・・・・・・・・・ミラー ８・・・・・・・・・ｍ簡 ９・・・・・・・・・ライトトラップ 代理人弁理士 則近憲佑（ほか１名） ９−
Claims (1)
- 平行光束を照射する光源と、散乱体を介して光源に対峙
して設けられた、フラウンホーファ回折像を得るための
凸レンズと、この像面に配された複数の光ファイバーを
透過して（る散乱光強度を得る第１の検出器と、凸レン
ズを透過してくる微小角度散乱光を散乱されない一次光
束と分離検出するための小凸面鏡と、この小凸面鏡によ
って反射された微小角度散乱光を検出する第２の検出器
と、前記小凸面鏡によって分離された一次光束を吸収、
除去するためのライトトラップとから構成されることを
特徴とする前方微小角散乱光強度計測ＩＡ置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57089902A JPS58206948A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 前方微小角散乱光強度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57089902A JPS58206948A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 前方微小角散乱光強度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58206948A true JPS58206948A (ja) | 1983-12-02 |
Family
ID=13983654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57089902A Pending JPS58206948A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 前方微小角散乱光強度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58206948A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0264435A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Y D K:Kk | 粒度測定装置 |
| JPH02193040A (ja) * | 1989-01-21 | 1990-07-30 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定装置 |
| GB2422897A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-09 | Pcme Ltd | A monitor for monitoring particles flowing in a stack |
| JP2006275998A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-10-12 | Kyoto Univ | 光散乱測定装置 |
-
1982
- 1982-05-28 JP JP57089902A patent/JPS58206948A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0264435A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Y D K:Kk | 粒度測定装置 |
| JPH02193040A (ja) * | 1989-01-21 | 1990-07-30 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定装置 |
| GB2422897A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-09 | Pcme Ltd | A monitor for monitoring particles flowing in a stack |
| US8134706B2 (en) | 2005-02-02 | 2012-03-13 | Pcme Limited | Monitor for monitoring particles flowing in a stack |
| JP2006275998A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-10-12 | Kyoto Univ | 光散乱測定装置 |
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