(57)【要約】【課題】電極の形成誤差に起因するノイズの発生の恐れがなく、良好なＳ／Ｎのもとに被測定粒子群の拡散係数求めることができ、ひいてはナノ粒子等の微粒子の粒子径を正確に計測することのできる粒子径の計測方法および装置を提供する。  【解決手段】被測定粒子群媒体中に移動可能に分散させた試料に接触または近接して設けられた電極対２を通じて、当該試料に対して電界を印加することにより、被測定粒子群の濃度勾配を生成させ、その濃度勾配が生じている部位で、かつ、電極２から所定距離離れた位置に光Ｌｓを導入してその屈折率を検出し、被測定粒子群に対する電界の印加を停止もしくは変化させた時点からの屈折率の時間的変化から媒体中の被測定粒子群の拡散係数を求め、その換算係数をアインシュタイン＝ストークスの式に当てはめることで、被測定試料群の粒子径を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定粒子群を媒体中に移動可能に分散させた試料に接触または近接して設けられた電極対を通じて、当該試料に対し電界を印加することにより、被測定粒子群の濃度勾配を生成させ、その濃度勾配が生じている部位で、かつ、上記電極対から所定距離離れた位置に光を導入してその屈折率を検出し、被測定粒子群に対する電界の印加を停止もしくは変化させた時点からの屈折率の時間的変化から媒体中の被測定粒子群の拡散係数を求め、その拡散係数をアインシュタイン−ストークスの式に当てはめることにより、被測定粒子群の粒子径を算出することを特徴とする粒子径計測方法。
【請求項２】
被測定粒子群を媒体中に移動可能に分散させた試料を保持する容器と、その容器内に、当該容器内の試料に接する位置または近接する位置に設けられた電極対と、その電極対に対して正負の電圧を印加する電源と、その電極対への正負の電圧の印加により粒子群の濃度勾配が生じている部位で、かつ、当該電極対から所定の距離だけ離れた位置に導入するための光を発生する光源と、その導入された光を用いて試料の屈折率を検出する屈折率検出手段と、その屈折率検出手段の出力を取り込み、上記電極対に対する電圧の印加を停止もしくは変化させた時点からの屈折率の時間的変化から媒体中の被測定粒子群の拡散係数を求め、アインシュタイン−ストークスの式を用いて被測定粒子群の粒子径を算出する演算手段を備えていることを特徴とする粒子径計測装置。
【請求項３】
上記屈折率検出手段は、上記光源から上記容器内の粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入されたサンプル光と、上記光源から上記濃度勾配の影響を受けない位置を経たリファレンス光とを用いた光ヘテロダイン法に基づく検出手段であることを特徴とする請求項２に記載の粒子径計測装置。
【請求項４】
上記容器内の被測定粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入される光は、平行光の状態で上記容器内に照射されることを特徴とする請求項２に記載の粒子径計測装置。
【請求項５】
上記容器内の被測定粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入される光は、上記光源からの光を集光する集光レンズを介して上記容器内に照射されることを特徴とする請求項２または３に記載の粒子径計測装置。
【請求項６】
上記容器内の被測定粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入される光は、上記容器内に配置された光ファイバ内に導かれることを特徴とする請求項２または３に記載の粒子径計測装置。
【請求項７】
上記容器内の被測定粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入される光は、上記容器内に配置された全反射を生じさせるガラス板内に導かれることを特徴とする請求項２または３に記載の粒子径計測装置。
【請求項８】
上記容器内の被測定粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入される光は、上記容器内に配置された光導波路内に導かれることを特徴とする請求項２または３に記載の粒子径計測装置。
【請求項９】
上記電極対は、上記容器内に複数対形成されていることを特徴とする請求項２、３、４、５、６、または７のいずれか１項に記載の粒子径計測装置。
【請求項１０】
媒体中に被測定粒子群が移動可能に分散している試料、もしくは媒体のみを収容する容器と、その容器に対し、被測定粒子群が媒体中により高濃度で移動可能に分散している高濃度試料を注入するポンプと、その高濃度試料の注入により粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入するための光を発生する光源と、その導入された光を用いて被測定粒子群が分散している媒体の屈折率を検出する屈折率検出手段と、その屈折率検出手段の出力を取り込み、上記電極対に対する電圧の印加を停止もしくは変化させた時点からの屈折率時間的変化から媒体中の被測定粒子群の拡散係数を求め、アインシュタイン−ストークスの式を用いて被測定粒子群の粒子径を算出する演算手段を備えていることを特徴とする粒子径計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粒子径を計測する方法および装置に関し、特に、直径が１００ｎｍ以下のいわゆるナノ粒子の粒子径を計測するのに適した方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ粒子をはじめとする微粒子の粒子径を計測する方法として、従来、主として動的散乱法（光子相関法）と称される測定方法が多用されている。動的散乱法は、粒子のブラウン運動に起因する散乱光強度の揺らぎ、つまり散乱光の経時的変化を捕らえ、各粒子がその粒径に応じた激しさでブラウン運動をすることを利用して被測定粒子群の粒度分布を算出する方法である。
【０００３】
このように粒子からの散乱光の揺らぎを測定する動的散乱法（粒子相関法）においては、大きな散乱光中の小さな揺らぎを測定する必要があること、換言すれば明るい視野中での光強度の変動を計測する必要があることから、原理上、測定感度が低く、かつ、Ｓ／Ｎが悪いという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するため、本出願人は、媒体中に分散させた被測定粒子群に対して空間周期を有する電界を印加することにより、被測定粒子群の密度分布による回折格子を生成させ、その回折格子に光を照射して得られる回折光を測定し、回折格子の消滅過程における回折光の時間的変化から、被測定粒子群の粒子径を求める方法を既に提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、この提案方法においては、媒体中に移動可能に分散させた被測定粒子群に対し、空間周期を有する電界を印加する。この電界の印加により、被測定粒子群は媒体中で泳動し、電界の空間周期に応じた密度分布が生じ、被測定粒子群の密度分布による回折格子、つまり密度回折格子が生成される。この回折格子の状況は光を照射することによって得られる回折光を検出することによって把握することができる。密度回折格子の生成状態において、電界の印加を停止もしくは変化させることによって被測定粒子群は拡散を開始し、やがて密度回折格子は消滅する。その消滅の速さは被測定粒子群の拡散速度に依存するため、この密度回折格子の消滅過程における回折光の時間的変化を計測することにより、被測定粒子の拡散速度を知ることができ、その拡散速度からアインシュタイン＝ストークスの式を用いて粒子径を求めることができる。
【０００６】
以上の提案方法を用いることにより、従来の動的散乱法に比してより高い感度で良好なＳ／Ｎのもとに微小粒子の粒子径を求めることができる。
【０００７】
また、粒子の拡散のしやすさを計測する装置としては、本出願人は、粒子を媒体中に移動可能に分散させた試料を収容する容器の壁面に電極を形成して高周波電圧を印加することにより、電気力線密度が高い領域と低い領域を形成して粒子を泳動させて粒子希薄領域と集中領域を生成させ、その粒子希薄領域または集中領域の屈折率を、電極形成面と同じ面に設けたセンサ面を通じて検出し、電極への電圧の印加を停止もしくは変化させることによって粒子が拡散を開始した時点からの屈折率の時間的変化から、粒子の拡散のしやすさを計測する装置を提案している。
【特許文献１】特開２００６−８４２０７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記した提案のうち、前者の被測定粒子群による密度回折格子の消滅過程における粒子の挙動を利用する提案技術においては、被測定粒子群が高濃度になって密度回折格子が形成される状態では、拡散開始直後は粒子が密集しすぎるため、アインシュタイン＝ストークスの式が成り立たない場合があるという問題がある。
【０００９】
また、試料中に電界を形成するための電極対の周期の寸法誤差が大きいと、密度回折格子の周期にも誤差が生じることになり、回折光に大きなノイズが入る可能性があるため、電極対を高精度にする必要があるという問題もある。
【００１０】
後者の粒子の拡散のしやすさを計測する装置では、粒子径を求めることは考えていないのであるが、これを粒子径の計測に利用しようとしても、電極の形成面と同じ面に屈折率を検出するためのセンサ面を設けているが故に、上記と同様に電極への電圧印加を停止または変化させた直後においては粒子集中領域の濃度が高くなった場合にアインシュタイン＝ストークスの式が成り立たないという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、拡散開始当初からアインシュタイン＝ストークスの式の適用が可能で、しかも電極の形成誤差による影響を受けることなく、高精度に粒子径を計測することのできる粒子径計測方法および装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明の粒子径計測方法は、被測定粒子群を媒体中に移動可能に分散させた試料に接触または近接して設けられた電極対を通じて、当該試料に対し電界を印加することにより、被測定粒子群の濃度勾配を生成させ、その濃度勾配が生じている部位で、かつ、上記電極対から所定距離離れた位置に光を導入してその屈折率を検出し、被測定粒子群に対する電界の印加を停止もしくは変化させた時点からの屈折率の時間的変化から媒体中の被測定粒子群の拡散係数を求め、その拡散係数をアインシュタイン＝ストークスの式に当てはめることにより、被測定粒子群の粒子径を算出することによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１３】
また、本発明の粒子径計測装置は、被測定粒子群を媒体中に移動可能に分散させた試料を保持する容器と、その容器内に、当該容器内の試料に接する位置または近接する位置に設けられた電極対と、その電極対に対して正負の電圧を印加する電源と、その電極対への正負の電圧の印加により粒子群の濃度勾配が生じている部位で、かつ、当該電極対から所定の距離だけ離れた位置に導入するための光を発生する光源と、その導入された光を用いて試料の屈折率を検出する屈折率検出手段と、その屈折率検出手段の出力を取り込み、上記電極対に対する電圧の印加を停止もしくは変化させた時点からの屈折率の時間的変化から媒体中の被測定粒子群の拡散係数を求め、アインシュタイン＝ストークスの式を用いて被測定粒子群の粒子径を算出する演算手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項２）。
【００１４】
ここで、本発明の粒子径計測装置においては、上記屈折率検出手段として、上記光源から上記容器内の粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入されたサンプル光と、上記光源から上記濃度勾配の影響を受けない位置を経たリファレンス光とを用いた光ヘテロダイン法に基づく検出手段を用いた構成（請求項３）を好適に採用することができる。
【００１５】
また、本発明の粒子径計測装置においては、上記容器内の被測定粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入される光を、平行光の状態で上記容器内に照射する構成（請求項４）、あるいは、光源からの光を集光レンズを介して上記容器内に照射する構成（請求項５）を採用することができる。
【００１６】
更に、上記の濃度勾配が生じている部位に導入される光を、上記容器内に配置された光ファイバ内に導く構成（請求項６）、あるいは、上記容器内に配置された全反射を生じさせるガラス板内に導く構成（請求項７）を採用することができ、更にまた、上記容器内に配置された光導波路内に導く構成（請求項８）を採用することができる。
【００１７】
そして、容器内に設けた電極対に電圧を印加することにより粒子群の濃度勾配を生じさせる請求項２に係る発明においては、その電極対を容器内に複数対形成する構成（請求項９）を採用することもできる。
【００１８】
また、請求項１０に係る発明は、媒体中で被測定粒子群の濃度勾配を生成させる他の方法を用いた装置であり、媒体中に被測定粒子群が移動可能に分散している試料、もしくは媒体のみを収容する容器と、その容器に対し、被測定粒子群が媒体中により高濃度で移動可能に分散している高濃度試料を注入するポンプと、その高濃度試料の注入により粒子群の濃度勾配が生じている部位に導入するための光を発生する光源と、その導入された光を用いて被測定粒子群が分散している媒体の屈折率を検出する屈折率検出手段と、その屈折率検出手段の出力を取り込み、上記電極対に対する電圧の印加を停止もしくは変化させた時点からの屈折率時間的変化から媒体中の被測定粒子群の拡散係数を求め、アインシュタイン＝ストークスの式を用いて被測定粒子群の粒子径を算出する演算手段を備えていることによって特徴づけられる。
【００１９】
請求項１ないし９に係る発明は以下の原理によっている。
すなわち、容器内で媒体中に移動可能に分散している被測定粒子群に対し、電極対を通じて電界を印加することにより被測定粒子群を泳動させ、媒体中で被測定粒子群の濃度勾配を生成させる。この濃度勾配は、電界の印加を停止または変化させることによって被測定粒子群が拡散を開始し、やがて消滅する。その濃度勾配の消滅の過程は、媒体中における被測定粒子群の拡散速度に依存する。
【００２０】
一方、粒子群が分散している媒体の屈折率は、粒子群の濃度によって変化する。そこで、被測定粒子群による濃度勾配が生じている部分の屈折率を、その濃度勾配の消滅過程で計測することにより、被測定粒子群の拡散係数を求めることができる。
【００２１】
そして、本発明において屈折率を計測する手法は、容器内に形成されている電極対から所定の距離だけ離れ、かつ、濃度勾配が生じている位置に光を導入して行うので、アインシュタイン＝ストークスの式が成り立たないほど被測定粒子群が高濃度に密集した領域を外して屈折率の計測を行うことが可能となる。よって、上記のように求めた測定粒子群の拡散係数から、正確に粒子径を算出することが可能となる。
【００２２】
また、被測定粒子群の密度回折格子を用いる場合のように、電極の形成誤差は計測結果に影響を及ぼさないため、密度回折格子の周期の不一致に起因するノイズ等の発生の恐れもない。
【００２３】
ここで、請求項１ないし９に係る発明において、粒子群の泳動力は、誘電泳動力であっても、電気泳動力であってもよい。誘電泳動力により粒子を泳動させる場合には、電極対に印加する電圧は交流電圧（高周波電圧）であって、交流電界を容器中に形成する。また、対象粒子が荷電粒子である場合には電気泳動力を用いてもよく、この場合、電極対には直流電圧を印加し、容器中に電界勾配を形成する。
【００２４】
一方、請求項１０に係る発明は、媒体中における被測定粒子群の濃度勾配を生成させる方法が、上記した各請求項とは相違するものであり、電極対を用いた電界の印加によらず、媒体のみ、もしくは媒体中に低濃度で被測定粒子群が分散している試料を収容する容器に対し、媒体中に被測定粒子群が高濃度に分散している高濃度試料をポンプで注入して濃度勾配を生じさせる。導入後に高濃度試料の注入を停止すれば、上記した各発明と同様に濃度勾配はやがて消滅する。その消滅過程において、上記と同様の光を用いた屈折率の計測行うことにより、上記とほぼ同等の計測結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、電極の形成誤差に起因するノイズの発生の恐れがなく、良好なＳ／Ｎのもとに被測定粒子群の拡散係数を求めることができ、ひいてはナノ粒子等の微粒子の粒子径を正確に計測することができる。しかも、被測定粒子が密集した領域を避けて屈折率の計測を行うため、拡散開始当初からアインシュタイン＝ストークスの式が成り立ち、求められる粒子径は正確なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、光学的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図であり、図２はその容器１の構造を表す斜視図である。
【００２７】
容器１はこの例において直方形であり、その内部に、媒体中に被測定粒子が移動可能に分散している試料が収容される。容器１の底面１ａには２本の電極２ａ，２ｂからなる電極対２が形成されている。この電極対２には、電源３から交流電圧（高周波電圧）が印加される。
【００２８】
容器１を構成する各壁体のうち、少なくとも互いに対向する２枚の側壁１ｂ，１ｃはガラス等の透明材料によって形成されており、これらのうち一方の側壁１ｂから、光ヘテロダイン法に基づく屈折率計測のためのサンプル光Ｌｓが導かれる。そのサンプル光Ｌｓは、電極対２の形成面である容器１の底面１ａから上方に所定の距離を隔てた位置を通過するように容器１内に導かれ、他方の側壁１ｃを介して外部へと向かう。また、容器１の外部にはリファレンス光Ｌｒが導かれる。これらのサンプル光Ｌｓおよびリファレンス光Ｌｒは、位相が揃った変調光が用いられる。
【００２９】
すなわち、共通の光源４からの光をハーフミラー４ａによって分岐させ、一方をサンプル光Ｌｓとして容器１内に導き、他方をリファレンス光Ｌｒとして容器１外に導いている。容器１を経たサンプル光Ｌｓはミラー４ｂによってハーフミラー４ｃへと導かれるとともに、リファレンス光Ｌｒはミラー４ｄにより同じくハーフミラー４ｃへと導かれ、ここでサンプル光Ｌｓとリファレンス光Ｌｒとが重ね合わされる。そして、その重ね合わされたサンプル光Ｌｓとリファレンス光Ｌｒは検出部５に取り込まれる。
【００３０】
サンプル光Ｌｓは、後述するように、試料の屈折率に応じた位相の進み／遅れが生じるのに対し、リファレンス光Ｌｒは光源４から出力された位相を維持し、これにより両光を重ね合わせることによってビートが生じる。検出部５は、そのサンプル光の位相の進み／遅れ、従って容器１内の試料の屈折率変化をビート信号の変化量として捕らえる。
【００３１】
検出部５の出力はデータ収集・解析部６に取り込まれる。このデータ収集・解析部６は、検出部５によって検出された試料の屈折率に相関するビート信号から、後述するように被測定粒子群の粒子径を算出し、その算出結果等を表示部７に表示する。
前記した電源３、光源４、検出部５、データ収集・解析部６並びに表示部７は、いずれも制御部８の制御下に置かれており、この制御部８は以下に示す一連の測定動作を制御する。
【００３２】
次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の作用について述べる。図３はその作用説明図で、（Ａ）〜（Ｄ）は測定動作開始後の容器１内の粒子群の挙動を表す模式図と容器１内の上下方向への屈折率の分布を表すグラフとを併記して示す図である。なお、図３においてＰは被測定粒子を表している。
【００３３】
測定に際して、容器１内に媒体中に被測定粒子群Ｐ・・Ｐが分散した試料を収容した状態で電極対２に交流電圧を印加すると、図３（Ａ）に示すように容器１内に交流電界が形成され、容器１内の媒体中で被測定粒子群Ｐ・・Ｐに誘電泳動力が作用し、電極対２の近傍に捕集されていく。粒子群Ｐ・・Ｐがある程度捕集された状態で図３（Ｂ）に示すように電極対２への電圧の印加を停止すると、粒子群Ｐ・・Ｐは拡散を開始する。電圧印加を停止してから時間が経過するに従い、図３（Ｃ）に示すように粒子群Ｐ・・Ｐの拡散が進行し、やがて同図（Ｄ）に示すように元の平衡状態に戻る。
【００３４】
その間、容器１内の上下方向への粒子Ｐの濃度分布は、電極対２に近づくほど、従って底面１ａに近いほど高い状態となる。媒体と粒子Ｐとの屈折率に差があれば、これらの混合体である試料の屈折率には、図示のグラフのように粒子Ｐの濃度分布とほぼ比例した空間分布が生じる。
【００３５】
電極対２の形成面である容器１の底面１ａから所定の距離だけ上方に位置するサンプル光Ｌｓの通過路における屈折率は、測定動作の進行に伴って各グラフに斜線を付したように変化する。
【００３６】
前記したように、サンプル光Ｌｓは容器１に入射するまではリファレンス光Ｌｒと位相が揃っているが、試料中を通過することによって、図４に例示するようにリファレンス光Ｌｒに対して位相の進み／遅れが生じ、これらを重ね合わせることによって生じるビート信号が、光ヘテロダイン法に基づく検出部５によって試料の屈折率検出信号として捕らえられる。なお、図４の例は、ｘの時点においてサンプル光Ｌｓがリファレンス光Ｌｒに対して位相遅れが生じていることを表している。
【００３７】
図５は以上の測定動作をまとめて示すグラフであり、電極対２に対する印加電圧波形（Ａ）、サンプル光Ｌｓの位相変化（Ｂ）、および試料の屈折率変化（Ｃ）を示している。  以上のサンプル光Ｌｓの通過部分の屈折率の刻々の検出結果は、その部分における試料中の粒子群Ｐ・・Ｐの濃度の刻々の変化を表すことになる。電圧印加を停止した後の粒子群Ｐ・・Ｐの経時的濃度変化は、以下の拡散方程式（１）で表される。
【００３８】
∂ｕ（ｙ，ｔ）／∂ｔ＝ｄｉｖ［Ｄｇｌａｄ｛ｕ（ｙ，ｔ）｝］・・（１）
ここで、ｕ（ｙ，ｔ）は粒子濃度であり、ｙは電極対２から離れる方向の空間座標、ｔは時間である。また、Ｄは拡散係数である。
【００３９】
一方、拡散係数Ｄは、アインシュタイン＝ストークスの式（２）で表される。
Ｄ＝ｋＴ／（３πηｄ）・・（２）
ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）、ηは媒体の粘性率、ｄは粒子径である。このアインシュタイン＝ストークスの式は、粒子濃度が高くなりすぎると成立しないが、この実施の形態においては、電極対２への電圧印加直後に粒子が高濃度に捕集される電極対２から上方に所定距離だけ離れた位置をサンプル光Ｌｓが通過するので、電圧印加停止直後からアインシュタイン＝ストークスの式が成立する。
【００４０】
従って、サンプル光Ｌｓが通過する位置における粒子濃度の経時的変化∂u （ｙ，ｔ）を計測することによって、被測定粒子の粒子径ｄを求めることができる。
【００４１】
上記したサンプル光Ｌｓは、図６に示すように平行光として容器１内を通過させてもよいし、図７に示すように、レンズ７１で集光して容器１内を通過させてもよい。更に、図８に示すように、光ファイバ８１を用いて容器１内に導入してもよい。この場合、光ファイバ８１を用いたこの種の計測の常套手段として、そのクラッド層の一部を適宜に削って光を滲み出させる。また、図９に示すように、全反射で光が伝搬する光学素子９１を用いてサンプル光Ｌｓを容器１内に導いてもよい。更にまた、図１０に示すように、光導波路１０１を容器１の内壁面に固定してサンプル光Ｌｓを容器１内に導入してもよい。
【００４２】
また、電圧を印加するための電極対２のパターンは、上記した実施の形態のように２本の電極２ａ，２ｂによって構成するほか、図１１に示すように、複数の電極指を備えた櫛形の電極２０ａ，２０ｂを用いてもよい。
【００４３】
更に、サンプル光Ｌｓとリファレンス光Ｌｒとは必ずしも平行である必要はなく、リファレンス光Ｌｒについては、先の実施の形態のように容器１の外部を通過させるほか、図１２に示すように、容器１内の粒子群の濃度勾配の影響を受けない位置を通過させてもよい。
【００４４】
ここで、以上の実施の形態においては、電極対２に交流電圧を印加することにより、粒子の誘電泳動力を利用して粒子群を捕集した例を示したが、荷電粒子の計測にあっては、電極対２に直流電圧を印加することにより、電気泳動力を利用して粒子群を捕集することもできる。
【００４５】
また、以上の説明においては、粒子を引力により捕集する正の泳動力を利用した場合について述べたが、反発力を有する負の泳動力を利用することもできる。この場合、電圧の印加により粒子群は電極対２から離隔し、従って電極対２の近傍に粒子の低濃度領域が形成されることになるが、先の実施の形態と同様に、例えば容器の中央付近にサンプル光Ｌｓを通過させることにより、特に問題は生じず、先の例と同様の計測が可能である。
【００４６】
更に、粒子群の濃度勾配を形成する方法として、電極に電圧を印加することによる泳動力を用いるほか、ポンプを用いて粒子群の濃度勾配を作ることもできる。すなわち、図１３に示すように、容器１にポンプ１３０の吐出口１３１，１３２を連通させるとともに、試料を容器１外に排出するための排出口１３３を形成した構成とし、容器１内には、当初、媒体のみ、もしくは媒体中に低濃度で被測定粒子群が分散している試料を収容しておき、媒体中に被測定粒子群が高濃度で分散している試料をポンプ１３０により容器１内に導く。これにより、ポンプ１３０の駆動中に吐出口１２３１，１３２の近傍に粒子の高濃度領域が形成され、ポンプ１３０の駆動を停止することによって粒子群は拡散を開始し、先の例と同様の挙動により拡散係数を求めることができ、ひいては粒子径を算出することができる。
【００４７】
また、粒子群の経時変化の検出方法として、上記のように光ヘテロダイン法による屈折率の検出のほか、光吸収性の粒子の測定にあっては、サンプル光を連続光として、試料による刻々の光吸収量を検出することにより、刻々の濃度変化を計測することができる。また、変調した２光束を用いた振幅変化、すなわち吸光度の経時変化を測定することによっても、刻々の濃度変化を計測することができ、本発明はこれらの手法をも包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、光学的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】図１における容器１の構造を表す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の作用説明図で、測定動作中の粒子の挙動と縦方向への屈折率分布を表すグラフトを併記して示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における光ヘテロダイン法に基づく屈折率検出の説明図で、（Ａ）はリファレンス光の位相を、（Ｂ）はサンプル光の位相を表すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態における測定動作を表すグラフであり、（Ａ）は電極対への印加電圧波形、（Ｂ）はサンプル光の位相変化、（Ｃ）は試料の屈折率変化をそれぞれ表すグラフである。
【図６】本発明におけるサンプル光の形態の説明図で、平行光束として容器に導く場合の例の説明図である。
【図７】同じく本発明におけるサンプル光の形態の説明図で、レンズで集光して容器に導く場合の例の説明図である。
【図８】同じく本発明におけるサンプル光の形態の説明図で、光ファイバにより容器に導く場合の例の説明図である。
【図９】同じく本発明におけるサンプル光の形態の説明図で、全反射で伝搬する光学素材により容器に導く場合の例の説明図である。
【図１０】同じく本発明におけるサンプル光の形態の説明図で、光導波路により容器に導く場合の例の説明図である。
【図１１】本発明における電極対の他の構成例の説明図である。
【図１２】本発明におけるリファレンス光を容器内を通過させる場合の例の説明図である。
【図１３】本発明において容器中で粒子群の濃度勾配をポンプを用いて形成する例の説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  容器
１ａ  底面
１ｂ，１ｃ  透明材料からなる側壁
２  電極対
２ａ，２ｂ  電極
３  電源
４  光源
４ａ，４ｄ  ハーフミラー
４ｂ，４ｃ  ミラー
５  検出部
６  データ収集・解析部
７  表示部
８  制御部
Ｌｓ  サンプル光
Ｌｒ  リファレンス光
Ｐ  粒子
【図１】
2008051606.tif 000003
【図２】
2008051606.tif 000004
【図３】
2008051606.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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