JPS62293143A - 微粒子測定装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微粒子測定装置に関し、更に詳しく述べると
微粒子検出領域へ光線を照射する光源の改良に関する。

〔従来技術〕

現在光散乱式微粒子測定装置の光源としては、白熱電球
若しくはレーザ光源が通常用いられている。

レーザ光源を用いた微粒子測定装置は、白熱電球を光源
として用いた微粒子測定装置に比して、その焦点で光束
を細くすることが可能で、このためエネルギー密度を高
めてより小さい粒径の微粒子まで検出可能であり、０．
１μｍといった極小粒径の検出に多く利用されている。

またレーザ光源は長寿命である為長期に亘り光源の交換
が不要となる利点も有している。

第３図はレーザ光源を用いた従来の光散乱式微粒子測定
装置に於ける微粒子検出部の主要部を示す図である。

１は測定対象となる微粒子を含んだ気体試料（空気）で
あり、空気加圧系（図示せず）若しくは空気吸引系（図
示せず）の働きに依りノズル２の先端よりシースエア３
と共に噴き出し、前記シースエア３に保護・誘導され一
条の流れとなって微粒子検出領域４を通過する。

レーザ光源５より前記微粒子検出領域４で前記気体試料
１と交差すべくレーザ光線６が照射されている。このた
め前記気体試料１中に含まれる微粒子が、前記微粒子検
出領域４を通過する毎にこれによる散乱光が生じること
となる。７はこの散乱光を集光するためのレンズであり
、このレンズ７で集光された散乱光は光電変換器８へと
導かれ、パルス状の電気信号に変換される。この電気信
号は適宜の電気回路（図示せず）へと導かれ、電気的処
理が施され最終的に粒径分布・個数等の測定結果が得ら
れることとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のような従来の単色光のレーザ光源を用いた光散乱
式微粒子測定装置に於いては、散乱光を生ずる粒子の大
きさと、特定方向へ散乱する光線の相対強度との間の関
係は概ね比例している。すなわち応答特性に直線性があ
り単調に増加している。従って微粒子の粒径が大きくな
ればなるほど、この微粒子により生じる特定方向への散
乱光の強度も強くなる。

しかしながら照射するレーザ光線の波長に応じ特定の粒
径範囲にある微粒子の散乱光強度と粒径の関係に実用上
無視し得ない直線性の欠如が必ず存在する。

ここでこのような装置に於いて、散乱光を生しる球形粒
子の直径をＤＰ、照射単色レーザ光線の波長をλとして
、 α＝π・Ｄｐ／λ なるサイズパラメータαを考え、このサイズパラメータ
αに対する７０°方向への散乱光の相対強度Ｉの関係を
算出し第４図にしめす。この第４図に示すサイズパラメ
ータαと相対強度Ｉとの関係は使用するレーザ光線の波
長の如何によらず成り立つ。

尚これについての説明は、例えば昭和６０年２月１日発
行の「空気清浄」第２２巻４号、１ページないし５ペー
ジ等に詳述がある。

第４図から明らかなように、αが１〜１．５の領域に顕
著な直線性の欠如が存在する。この範囲の粒径を持った
微粒子については異なる粒径の微粒子が同じ強度の散乱
光を発したり、粒径の小さい微粒子のほうがより強い散
乱光を発する不都合が生じる。このことは通常、散乱光
の強度に依って被検出微粒子の粒径を分類・計数してい
る微粒子測定装置にとって微粒子の粒径を誤認する、も
しくは粒径を特定できないことを意味し、装置の性能上
山々しき問題である。

尚この現象は照射光の波長に応じである特定範囲の粒径
の微粒子に於いては、その散乱光の光源が、唯一点とは
見做し得なくなる、即ち波長に対し無視し得ない複数箇
所となるのが原因であり、これら複数箇所の光源からの
散乱光が互いに干渉し合う為惹き起こされる物理現象で
ある。

従って白熱電球の如き雑多な波長を略均等に含む、所謂
白色光源を照射光源として用いた場合にはこの現象は生
じない。

以上述べた如く、従来の単色レーザ光源を単独で微粒子
検出部の光源として用いた場合には、その適用装置の粒
径に対する応答特性の直線性がレーザ光線の波長に対応
した特定の粒径範囲で欠如している為、粒径が誤認され
粒径分布の精度の高い計測が不可能であるという重大な
問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前述した如く微粒子測定に利点の多いレーザ
光源を用い、しかも白熱電球の有する特賞を加味したも
のであり、従ってレーザ光源を用いながらもその粒径に
対する応答特性が充分な直線性を有し誤計測の危惧のな
い微粒子測定装置を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 以上の目的を達成する為に本発明に係る微粒子測定装置
に於いて、波長が相異なる２以上のレーザ光源の如き単
色光源を具え、これらの光源からの光線を、同じ微粒子
検出領域に同時に照射するようにする。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を適用した光散乱式微粒子測定装置に於
ける微粒子検出部の要部を示す図である。

尚第３図に於けると同等部分には同一符号が付されてい
る。

本実施例に於いては、波長の相異なる２本のレーザ光源
５Ａ及び５Ｂが配置され、前記光源５Ａ。

５Ｂからそれぞれ発するレーザ光線６Ａ及び６Ｂが同じ
微粒子検出領域４に同時に照射されている。

被測定微粒子は試料気体１　（本実施例においては空気
）と共にノズル２の先端より噴き出し、シースエア３に
保護・誘導され一条の流れとなって前記微粒子検出領域
４に至る。前記被測定微粒子はこの微粒子検出領域４を
ｉｊｌ過する際に前記レーザ光線６Ａ及び６Ｂに同時に
照射され散乱光を生じる。この散乱光は第３図に於ける
と同様レンズ７にて集光され、光電変換器８によりパル
ス状の電気出力に変換、処理される。

次ぎに本実施例の効果を、７０゛方向へ散乱する光線の
粒径に対する相対強度の関係を示す第２図に基づいて説
明する。面この第２図は従来例として掲げた第４図に対
応するものである。

第２図では波長の異なる二つのレーザ光線についての相
対強度を同時に図示する必要上、煩雑さをさけるため横
軸は第４図の如きサイズパラメータαの代わりに粒径Ｄ
ｐを用いる。

最初にＩａはレーザ光線６Ａ（波長をλａとする）のみ
を気体試料に照射したと仮定した場合の粒径に対する散
乱光の相対強度の応答特性であり、次ぎにＩｂはレーザ
光線６Ｂ（波長λｂ、λａ〈λｂとする）のみを気体試
料に照射したと仮定した場合の粒径に対する散乱光の相
対強度の応答特性である。しかしながら実際にはレーザ
光線６Ａ及び６Ｂが同時に気体試料に照射されているた
め、本実施例に於ける粒径に対する散乱光の相対強度は
、前述のＩａとＩｂとを合成したｒｔで示される平滑化
された応答特性を持ち、レーザ光線６Ａまたはレーザ光
線６Ｂをそれぞれ単独に照射した場合に比して、その散
乱光の相対強度の応答特性に於ける直線性は著しく改善
されており、白色光源の場合の散乱光の応答特性の直線
性に近いものとなっている。

なお、本実施例では２個のレーザ光源を配置し２条のレ
ーザ光線を照射した例を示したが、２個に限るものでは
なく要は２以上のレーザ光線を同じ微粒子検出領域に照
射すればたりる。勿論、より多くの互いに波長の異なる
レーザ光源を用いその光線を同時に微粒子検出領域に照
射すれば、その散乱光はより白色光源により生ずる散乱
光に近づくこととなり、散乱光の相対強度の粒径に対す
る直線性が増すのでより好ましい。

また試料として気体（空気）のみについて説明したが、
液体であっても本発明が適用され得ることは言うまでも
ない。

（発明の効果〕 以上説明した如く本発明に依れば、同一の粒子検出領域
に於いて流体試料流にその波長が相異なる２以上の単色
光線を同時に照射し得るので、被検出微粒子により生じ
る散乱光の相対強度の微粒子の粒径に対する応答特性が
、白熱電球等の白色光源による光線を微粒子検出領域に
照射した場合に於けると同程度の直線性を有しながらも
、同時にレーザ光源を使用したことによる、装置が高感
度で、より小さい粒径の微粒子まで検出可能なことまた
光源が掻めて長寿命で保守が容易である等の捨て難い特
長を合わせ持った微粒子測定装置を提供することが可能
となり、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す微粒子検出部の要部構
成図、第２図は同じくその応答特性図を示す。第３図は
従来の光散乱式微粒子測定装置に於ける微粒子検出部の
要部構成図を、第４図は同じくその応答特性図を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）微粒子検出領域に於いて流体試料中に浮遊混在す
   る微粒子に光線を照射し、得られる散乱光を測定して前
   記微粒子を検出、処理する光散乱式微粒子測定装置に於
   いて、 前記微粒子を照射する光源として波長が相異なる２以上
   の単色光源を用い、 前記各単色光源からの光線を前記流体試料の通過する同
   一の微粒子検出領域に同時に照射することを特徴とする
   微粒子測定装置。
2. （２）前記単色光源としてレーザ光源を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の微粒子測定装
   置。