(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子が分散した状態の測定対象試料を収容するセルと、このセルに対して光を照射する光源と、この光源の光軸上にあって、前記セルを透過し直進する光の光強度を測定する検出器と、光が前記セルを透過するときに粒子に当たって回折もしくは散乱する各散乱角度ごとの散乱光強度をそれぞれ測定する複数の検出器と、各散乱角度に対応する散乱光強度の測定値を用いて前記粒子の粒径分布を求める演算処理部とを有する粒径分布測定装置において、
前記演算処理部が、前記光源の光軸上の検出器による光強度の測定値から光がセルを直進する透過光の減衰量を求めて測定対象試料に関する濃度情報を得て前記複数の検出器によって測定された散乱光強度への減衰による影響の度合いを判断する手段と、その判断された減衰による影響の度合いに応じて複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を各散乱光が他の粒子により散乱、反射、吸収されることに伴う散乱光強度の減衰による影響を取り除くべくそれぞれ補正するとともに、前記透過光の減衰量を用いて前記複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を多重散乱による影響を取り除くべくそれぞれ補正する測定値補正手段と、その補正手段による補正後の測定値を用いて前記粒子の粒径分布の演算を実行する手段とを有していることを特徴とする粒径分布測定装置。
【請求項２】
前記演算処理部の測定値補正手段が、前記透過光の減衰量（透過率の逆数）を１００分率にした値（％）をＤ、複数の検出器により測定された散乱光強度をＧ（ｉ）、多重散乱の発生率を１００分率にした値（％）をＳ、複数の検出器毎に定められる散乱光強度の減衰による影響を補正するパラメータをＡ（ｉ）、複数の検出器毎に定められる多重散乱の補正用パラメータをＢ（ｉ）としたとき、
Ｇ'（ｉ）＝Ｇ（ｉ）×（Ｄ／１００）A(i) ×（Ｓ／１００）B(i) 
なる式を用いて、前記減衰および多重散乱による影響を取り除いて補正された各検出器による散乱光強度Ｇ'（ｉ）をそれぞれ求めるものである請求項１に記載の粒径分布測定装置。
【請求項３】
粒子が分散した状態の測定対象試料を収容するセルと、このセルに対して光を照射する光源と、この光源の光軸上にあって、前記セルを透過し直進する光の光強度を測定する検出器と、光が前記セルを通過するときに粒子に当たって回折もしくは散乱する各散乱角度ごとの散乱光強度をそれぞれ測定する複数の検出器と、演算処理部と、この演算処理部によって実行されて各散乱角度に対応する散乱光強度の測定値を用いて前記粒子の粒径分布を求める演算プログラムを記録した記録媒体とを有する粒径分布測定装置において、
前記演算プログラムが、前記光源の光軸上の検出器による光強度の測定値からセルを直進する透過光の減衰量を求めて測定対象試料に関する情報を得て前記複数の検出器によって測定された散乱光強度への減衰による影響の度合いを判断する手段と、その判断された減衰による影響の度合いに応じて複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を各散乱光が他の粒子により散乱、反射、吸収されることに伴う散乱光強度の減衰による影響を取り除くべくそれぞれ補正するとともに、前記透過光の減衰量を用いて、複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を多重散乱による影響を取り除くべくそれぞれ補正する測定値補正手段と、その補正手段による補正後の測定値を用いて前記粒子の粒径分布の演算を実行する手段とを有していることを特徴とする粒径分布測定装置。
【請求項４】
前記演算プログラムが、前記透過光の減衰量（透過率の逆数）を１００分率にした値（％）をＤ、複数の検出器により測定された散乱光強度をＧ（ｉ）、多重散乱の発生率を１００分率にした値（％）をＳ、複数の検出器毎に定められる散乱光強度の減衰による影響を補正するパラメータをＡ（ｉ）、複数の検出器毎に定められる多重散乱の補正用パラメータをＢ（ｉ）としたとき、
Ｇ'（ｉ）＝Ｇ（ｉ）×（Ｄ／１００）A(i) ×（Ｓ／１００）B(i) 
なる式を用いて、前記減衰および多重散乱による影響を取り除いて補正された各検出器による散乱光強度Ｇ'（ｉ）をそれぞれ求めるものである請求項３に記載の粒径分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象試料中に分散している粒子に光を照射することによって生じる回折現象もしくは散乱現象を利用して、試料粒子の粒径分布を測定するレーザ回折／散乱式粒径分布測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、粒子による光の回折もしくは散乱現象を利用した粒径分布測定装置では、回折光もしくは散乱光の強度分布、つまり回折角もしくは散乱角と光強度との関係を測定し、これにフランホーファ回折もしくはミー拡散の理論に基づく演算処理を施すことによって、試料粒子の粒径分布を算出する手段が採用されている。
【０００３】
図６はこの種の粒径分布測定装置の従来例を示す斜視図である。図６において、フローセル１は媒体中に分散する試料粒子が流される透明容器であり、このフローセル１に対してレーザ光学系２から平行レーザ光Ｌが照射される。また、これとは別に、上記フローセル１には、単一波長光学系３から単一波長光Ｍが照射される。
【０００４】
上記フローセル１内の試料粒子によって回折もしくは散乱するレーザ光Ｌは、レンズ４を介してリング状検出器（リングディテクタ）５で受光され、その散乱光強度の測定値の分布（散乱光強度パターン）から比較的に粒子径の大きい試料粒子についての粒径分布が得られる。
【０００５】
また、同じく試料粒子によって回折もしくは散乱する単一波長光Ｍは、上記フローセル１に対して互いに異なる散乱角位置に配置した複数の検出器（フォトセンサ）６ａ，６ｂ…で受光され、その測定光強度の分布から比較的に粒子径の小さい試料粒子についての粒径分布が求められる。
【０００６】
７はレーザダイオード、８はコリメータレンズ、９は光源ランプ、１０は球面ミラー、１１はスリット、１２は集光レンズ、１３は干渉フィルタ、１４は測光スリットである。
【０００７】
上記構成の粒径分布測定装置では、レーザ光学系２によるレーザ光Ｌと、単一波長光学系３による単一波長光Ｍとを同じフローセル１に照射し、フローセル１内の試料粒子によって回折ないし散乱するレーザ光Ｌはリングディテクタ５で受光し、その光強度分布を測定すると同時に、試料粒子によって回折ないし散乱する単一波長光Ｍは複数の検出器６ａ，６ｂ…で受光し、その光強度を測定する。したがって、レーザ光Ｌによる測定では比較的に粒子径の大きい粒径分布が測定され、単一波長光Ｍによる測定では比較的に粒子径の小さい粒径分布が測定されることになり、装置全体として小さい粒子径から大きい粒子径にまたがる粒径分布を測定できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記構成の粒径分布測定装置は、その測定原理上サンプル粒子の濃度が濃い場合に、正確な測定を行うことができないという問題点があった。すなわち、サンプルに多数の試料粒子が存在する場合、各検出器５，６ａ，６ｂ，…によって実際に検出される散乱光強度パターンには、一度粒子から散乱した光が他の粒子により散乱／反射／吸収されることで減衰することや、散乱光が別の粒子でさらに散乱する多重散乱による影響があり、理論式からの誤差が含まれている。そして、この減衰および多重散乱による散乱光強度パターンの誤差は粒子径が小さいほど、また、高濃度になるほど大きくなる。
【０００９】
従来から、一般的にレーザ回折／散乱式の粒径分布測定装置では、入射光がセルを透過する光（直進光）を検出し、この直進光の割合（透過率）によりすべての散乱光強度の測定値を補正するが、この散乱光強度の補正は対応する散乱角度に関係なく一意的に行われるので、前記減衰や多重散乱による影響を補正するには至っていなかった。したがって、減衰および多重散乱による誤差の含まれる散乱光強度パターンを用いて粒径分布演算を行なうことにより、粒径分布の測定結果に測定誤差を生み出す要因となっていた。
【００１０】
一方、散乱光強度パターンに含まれる測定誤差の影響を除去するために、粒径分布の解析演算の段階で多重散乱の含まれる散乱光強度パターンの理論値と比較し、繰り返し演算することにより、多重散乱の影響を加味した粒径分布の解析演算を行なうことが考えられる。しかしながら、このような方法で多重散乱の影響を除去しようとすると、粒径分布を求めるための解析演算が複雑になることは避けられず、これによって高度な処理能力を必要とする演算処理部を設ける必要や、複雑なソフトウェアを開発する必要が生じ、現実的ではなかった。
【００１１】
そこで、本出願人は特許第２８７６２５３号に示すように、試料容器を透過するレーザ光の光強度を測定して、その透過率に応じた量だけリング状ディテクタおよびフォトセンサ群の測定値データを各散乱角ごとに補正する補正手段を設けた粒径分布測定装置を提案している。しかしながら、この装置では、多重散乱によって生じた測定誤差の影響を低減できるものの、散乱光の吸収や反射などによって生じる減衰の影響を補正していなかった。つまり、多重散乱による影響は減衰による影響と異なる状態で現れるので、この粒径分布測定装置では多重散乱による影響を取り除いても減衰による測定値データの誤差を取り除くことはできなかった。
【００１２】
本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、散乱光強度パターンの誤差要因となっている散乱光の減衰による影響及び多重散乱による影響をともに除去して、粒径分布の測定精度を向上できる粒径分布測定装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１発明の粒径分布測定装置は、粒子が分散した状態の測定対象試料を収容するセルと、このセルに対して光を照射する光源と、この光源の光軸上にあって、前記セルを透過し直進する光の光強度を測定する検出器と、光が前記セルを透過するときに粒子に当たって回折もしくは散乱する各散乱角度ごとの散乱光強度をそれぞれ測定する複数の検出器と、各散乱角度に対応する散乱光強度の測定値を用いて前記粒子の粒径分布を求める演算処理部とを有する粒径分布測定装置において、前記演算処理部が、前記光源の光軸上の検出器による光強度の測定値から光がセルを直進する透過光の減衰量を求めて測定対象試料に関する濃度情報を得て前記複数の検出器によって測定された散乱光強度への減衰による影響の度合いを判断する手段と、その判断された減衰による影響の度合いに応じて複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を各散乱光が他の粒子により散乱、反射、吸収されることに伴う散乱光強度の減衰による影響を取り除くべくそれぞれ補正するとともに、前記透過光の減衰量を用いて前記複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を多重散乱による影響を取り除くべくそれぞれ補正する測定値補正手段と、その補正手段による補正後の測定値を用いて前記粒子の粒径分布の演算を実行する手段とを有していることを特徴としている。
【００１４】
すなわち、光源の光軸上の検出器による光強度の測定値を用いて、セルを透過（直進）する際の減衰量を求め、測定対象試料（サンプル）の濃度に関する情報を得ることができる。また、サンプルの濃度が分かれば、検出器によって測定された散乱光強度パターンに減衰による影響がどの程度生じているのかを判断することができる。そして、減衰による影響の度合いが分かれば、複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度をそれぞれ補正することにより、散乱光強度パターンを減衰による影響を取り除いた状態に補正することができる。
【００１５】
つまり、粒径分布の演算に用いる散乱光強度パターンとして、検出器によって測定された散乱光強度パターンをそのまま用いるのではなく、減衰量の影響により生じる誤差を軽減する補正後の散乱光強度パターンを用いることにより、試料粒子の粒子径が小さく高濃度であっても、粒径分布を精度よく測定することができる。とりわけ、各散乱角度に対応する散乱光強度をそれぞれ補正するので、補正強度を各散乱角度に対応する検出チャンネルごとに設定でき、それぞれの検出チャンネルに適した補正を施すことができる。
【００１６】
しかも、前記測定値補正手段が前記透過光の減衰量を用いて、各散乱角度に対応する散乱光強度をそれぞれ補正して、多重散乱による影響を取り除くことにより、各検出器によって測定された散乱光強度パターンから減衰による影響のみならず多重散乱による影響も取り除くことができ、補正後の散乱光強度パターンを用いて粒径分布を求めることにより、より正確な分析を行うことができる。
【００１７】
第２発明の粒径分布測定装置は、粒子が分散した状態の測定対象試料を収容するセルと、このセルに対して光を照射する光源と、この光源の光軸上にあって、前記セルを透過し直進する光の光強度を測定する検出器と、光が前記セルを通過するときに粒子に当たって回折もしくは散乱する各散乱角度ごとの散乱光強度をそれぞれ測定する複数の検出器と、演算処理部と、この演算処理部によって実行されて各散乱角度に対応する散乱光強度の測定値を用いて前記粒子の粒径分布を求める演算プログラムを記録した記録媒体とを有する粒径分布測定装置において、前記演算プログラムが、前記光源の光軸上の検出器による光強度の測定値からセルを直進する透過光の減衰量を求めて測定対象試料に関する情報を得て前記複数の検出器によって測定された散乱光強度への減衰による影響の度合いを判断する手段と、その判断された減衰による影響の度合いに応じて複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を各散乱光が他の粒子により散乱、反射、吸収されることに伴う散乱光強度の減衰による影響を取り除くべくそれぞれ補正するとともに、前記透過光の減衰量を用いて、複数の検出器による各散乱角度に対応する散乱光強度を多重散乱による影響を取り除くべくそれぞれ補正する測定値補正手段と、その補正手段による補正後の測定値を用いて前記粒子の粒径分布の演算を実行する手段とを有していることを特徴としている。
【００１８】
言い換えるなら、前記演算プログラムは、透過光の減衰量を用いて、検出器によって検出された散乱光強度を補正し、他の粒子による減衰の影響を受けない散乱光強度パターンに近づけるために補正演算を行うことにより、検出器によって検出された散乱光強度に代えて補正演算によって求めた散乱光強度パターンを用いて、粒径分布を求める演算を行う。すなわち、この演算プログラムを実行することにより、減衰の影響を受けることのない正確な粒径分布を求めることができる。さらに、この補正演算の方法や演算式およびその式中に用いられる係数を各チャンネルごとに任意に設定することで、それぞれの検出チャンネルに対して適した補正を施すことができる。
【００１９】
しかも、前記演算プログラムが前記透過光の減衰量を用いて、各散乱角度に対応する散乱光強度の測定値をそれぞれ補正演算して、多重散乱による影響を取り除くことにより、検出器によって測定された散乱光強度パターンから減衰による影響のみならず多重散乱による影響も取り除くことができ、補正後の散乱光強度パターンを用いて粒径分布を求めることにより、より正確な分析を行うことができる。
【００２０】
【実施例】
図１は本発明による粒径分布測定装置の測定光学系を示す図である。
図１において、２０は溶媒中に試料粒子が分散して存在するサンプルを収容した透明容器からなる試料セル（セル）、２１はこの試料セル２０に平行レーザ光Ｌを照射する光学系の一例であるレーザ光照射手段、２２はレーザ光Ｌよりも短い波長の単一波長光Ｍを上記試料セル２０に照射するための光学系の一例である単一波長照射手段である。
【００２１】
２３は前記レーザ光照射手段２１からのレーザ光Ｌが試料セル２０を透過したときに回折もしくは散乱することによって生じる各散乱角ごとのレーザ光をそれぞれ受光する光検出器の一例であるリングディテクタ、２４は回折も散乱もせずに試料セル２０を透過するレーザ光Ｌの直進光を受光する透過光用フォトセンサ（光検出器）である。一方、２５は前記単一波長照射手段２２からの単一波長光Ｍが試料セル２０を透過したときに回折もしくは散乱することによって生じる各散乱角ごとのレーザ光をそれぞれ受光する光検出器の一例であるフォトセンサ群、２６は回折も散乱もせずに試料セル２０を透過する単一波長光Ｍの直進光を受光する光検出器である。また、２７は各検出器２３〜２６による測定値の出力を増幅する増幅器、２８は各測定値を選択的に入力するマルチプレクサである。
【００２２】
上記レーザ光照射手段２１は、例えば、平行レーザ光Ｌを出力するレーザ光源２９と、そのレーザ光Ｌの光束を拡大するビームエキスパンダ３０などによって構成されている。そして、前記試料セル２０を透過したレーザ光照射手段２２の光軸上には、試料粒子によって回折もしくは散乱するレーザ光Ｌ、および回折も散乱もせずそのまま試料セル２０を直進したレーザ光Ｌ（透過光）を、リングディテクタ２３および検出器２４上に集光する集光レンズ３１が配置されている。なお、本明細書においては検出器２４にリングディテクタ２３と別の符号を付しているが、検出器２４をリングディテクタ２３と同じ受光面に形成してもよいことはいうまでもない。
【００２３】
図２は、上記リングディテクタ２３の構成を示す斜視図である。このリングディテクタ２３は、試料粒子の粒子径に応じてそれぞれの角度に回折もしくは散乱するレーザ光Ｌを検出するための複数の散乱光用検出器（フォトセンサ）２３ａ，２３ｂ…を、レーザ光照射手段２１の光軸を中心としてリング状に区分けして配置することによって構成されている。また、その中心位置には前記透過光用フォトセンサ２４が配置されている。これらのリングディテクタ２３の各フォトセンサ２３ａ，２３ｂ…，２４は、前記増幅器２７…を介して前記マルチプレクサ２８に接続されている。
【００２４】
そして、上述したレーザ光照射手段２１、集光レンズ３１およびリングディテクタ２３，２４は、比較的に粒子径の大きい試料粒子による回折光もしくは散乱光を受光する大径粒子検出用光学系３２を構成する。
【００２５】
一方、単一波長光照射手段２２は、ランプ光源３３、球面ミラー３４、アパーチャ３５，３６、コリメータレンズ３７、干渉フィルタ３８などによって構成されている。
【００２６】
上記球面ミラー３４は、ランプ光源３３から後方に照射される光を、ランプ光源３３の前方に配置されたアパーチャ３５に集光させるための鏡であり、そのアパーチャ３５はランプ光源３３からの光を十分小さい光束に絞るためのものである。上記アパーチャ３５の前方に配置されたコリメータレンズ３７は、アパーチャ３５で光束を絞られたランプ光を平行光線にするためのレンズであり、そのコリメータレンズ３７の前方に配置される干渉フィルタ３８は、上記平行光線から所定の単一波長光Ｍのみを取り出すためのフィルタである。
【００２７】
図３は、上記干渉フィルタ３８の構成を示す平面図である。この干渉フィルタ３８は、それぞれ透過させる波長を異にする複数の例えば１／４波長板３８ａ，３８ｂ…を縦に配列して構成されており、干渉フィルタ３８の位置を上下に変化させることによって、取り出す単一波長光Ｍの波長を複数段に亘って切り換えられるようになっている。
【００２８】
また、上記干渉フィルタ３８を透過したレーザ光Ｍはその光路中に配置されたアパーチャ３６によって、干渉フィルタ３８からの単一波長光Ｍの光束を絞り込まれる。そして、このアパーチャ３６を経た単一波長光Ｍが前記試料セル２０におけるレーザ光Ｌの照射位置とは別の位置に照射される。
【００２９】
前記試料セル２０の周囲に配置されたフォトセンサ群２５は、試料セル２０内の試料粒子によって回折もしくは散乱する単一波長光Ｍの散乱光を、各散乱角ごとに個別に検出する複数のフォトセンサ２５ａ，２５ｂ…からなり、各フォトセンサ２５ａ，２５ｂ…はそれぞれの散乱角位置に分けて配置されている。
【００３０】
特に、ここでは試料セル２０の後方、つまり単一波長光照射手段２２を配置した側だけでなく、試料セル２０の前方の側にもフォトセンサ２５ａ，２５ｂ…を配置して、２０の前方に散乱する単一波長光Ｍについてもその光強度を測定するように構成している。
【００３１】
すなわち、各フォトセンサ２５ａ，２５ｂ…では、それぞれ対応する集光レンズ３９ａ，３９ｂ…で集光した回折光もしくは散乱光が受光される。そして、これらのフォトセンサ２５ａ，２５ｂ…はそれぞれ対応する増幅器２７…を介して前記マルチプレクサ２８に接続されている。
【００３２】
上述した単一波長光照射手段２２、フォトセンサ群２５および集光レンズ３９ａ，３９ｂ…は、比較的に粒子径の小さい試料粒子による回折光もしくは散乱光を受光する小径粒子検出用光学系４０を構成する。
【００３３】
上記マルチプレクサ２８は、上述したリングディテクタ２３の各検出器２３ａ，２３ｂ…，２４や他の検出器２５ａ，２５ｂ…，２６で検出される光強度の測定値データ（アナログデータ）ＧＬ(0) ，ＧＬ(1) ，…、ＧＭ(0) ，ＧＭ(1) ，…を任意に切り換える回路であり、４１は切り換えられたアナログデータＧＬ(0) ，ＧＬ(1) ，…、ＧＭ(0) ，ＧＭ(1) ，…をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、４２はデジタルデータに変換された測定値データを用いて粒径分布を求める演算を行なう演算処理部である。
【００３４】
上記演算処理部４１は、例えば、コンピュータなどによって構成される。その演算機能は、フラウンホーファ回折もしくはミー散乱理論に基づいて粒径分布を求めるものであるが、本発明は、粒径分布の演算に使用する測定値データＧＬ(0) ，ＧＬ(1) ，…、ＧＭ(0) ，ＧＭ(1) ，…を粒径分布の演算に先立って補正する補正処理の機能を付加している。
【００３５】
すなわち、この場合の補正処理とは、回折光もしくは散乱光を各検出器２３ａ，２３ｂ…，２５ａ，２５ｂ…が受光するときに、透過光用の検出器２４，２６で受光される透過光の測定値データＧＬ (0) ，ＧＭ(0) に基づいて、検出器２３ａ，２３ｂ…，２５ａ，２５ｂ…による測定値データＧＬ(1) ，ＧＬ(2) ，…、ＧＭ(1) ，ＧＭ(2) ，…を補正するものである。
【００３６】
また、レーザ光Ｌの回折光もしくは散乱光を受光するフォトセンサ２３ａ，２３ｂ…の測定値データＧＬ(1) ，ＧＬ(2) ，…については透過光用フォトセンサ２４の検出する透過光測定値データＧＬ(0) に基づいて補正し、単一波長光Ｍの回折光もしくは散乱光を受光するフォトセンサ２５ａ，２５ｂ…の測定値データＧＭ(1) ，ＧＭ(2) ，…については透過光用フォトセンサ２６の検出する透過光測定データＧＭ(0) に基づき、それぞれ補正することにより、補正の精度を可及的に向上している。
【００３７】
図４は前記演算処理部４２によって実行される補正処理の内容を概念的に説明する図である。図４において、ｄは試料セル２０の厚みであり、この試料セル２０に対して強度Ｇinのレーザ光Ｌが入射した場合に、直進光を測定するように配置された検出器２４において測定したレーザ光Ｌの強度がＧout であったとする。この場合の直進光の透過率をαとすると、試料セル２０を距離ｄ透過した場合の透過率（減衰量の逆数）αは以下の式（１）によって求めることができる。
α＝Ｇout ／Ｇin … 式（１）
【００３８】
そして、例えば検出器２３ａ，２３ｂがそれぞれ散乱角度６０°，４５°の位置に配置されているとすると、検出器２３ａ，２３ｂによって測定される散乱光Ｌｓａ，Ｌｓｂは直進するレーザ光Ｌに比べてそれぞれ２倍、１．４１倍の距離の間、試料セル２０内の試料を透過する。したがって、散乱光Ｌｓａ，Ｌｓｂの透過率αａ，αｂを直進光の透過率αで表すと、以下の式（２），（３）に示すようになる。
αａ＝α2                                              …  式（２）
αｂ＝α1.41                                            …  式（３）
【００３９】
つまり、直進光の透過率α（減衰量の逆数）を測定することにより、各散乱角度に配置された検出器２３ａ，２３ｂによって測定される散乱光強度の減衰量をそれぞれ求めることができる。例えば、上述の角度に配置された検出器２３ａ，２３ｂによって検出される散乱光強度の散乱光強度データＧＬ(1) ，ＧＬ(2) から、次の式（４），（５）に示すように、減衰の影響を受けていない補正散乱光強度データＧＬ'(1)，ＧＬ'(2)を求めることができる。
ＧＬ'(1)＝ＧＬ(1) ×（１／α）2                    …  式（４）
ＧＬ'(2)＝ＧＬ(2) ×（１／α）1.41                  …  式（５）
【００４０】
前記式（４），（５）から明らかなように、減衰の影響を受けていない補正散乱光強度データＧＬ'(1)，ＧＬ'(2)は、各検出器２３ａ，２３ｂによって測定される散乱光強度データＧＬ(1) ，ＧＬ(2) に、直進光の減衰量（１／α）の巾乗によって得られた補正量を各散乱光強度データＧＬ(1) ，ＧＬ(2) に乗算することによって求められることが分かる。
【００４１】
したがって、上述の補正処理を実施するための演算は、図１に示す各検出器２３ａ，２３ｂ，…毎に定められるパラメータＡｌ（ｉ）によって以下の式（６）に示すように表すことができると考えられる。
ＧＬ'(i)＝ＧＬ(i) ×（ＤＬ／１００）Al(i) …  式（６）
但し、ＤＬは直進光ＧＬ(0) の減衰量（１／α）を１００分率にした値〔％〕を示している。
【００４２】
なお、上記説明は図４に示すようなレーザ光Ｌの散乱光Ｌｓａ，Ｌｓｂを例にして説明したものであるから、前記式（６）は各検出器２３ａ，２３ｂ…によって測定された散乱光強度ＧＬ(i) の補正を行なう式を示している。それで、これと同様に、単一波長光Ｍ側の各検出器２５ａ，２５ｂ，…側において測定された散乱光強度ＧＭ(i) の場合も、以下の式（７）に示すように、補正された散乱光強度ＧＭ'(i)を求めることができる。
ＧＭ'(i)＝ＧＭ(i) ×（ＤＭ／１００）Am(i) …  式（７）
但し、ＤＭは直進光ＧＭ(0) の減衰量（１／α）を１００分率にした値〔％〕、Ａｍ（ｉ）は各検出器２５ａ，２５ｂ，…毎に定められるパラメータである。
【００４３】
同様に、多重散乱による影響も考慮に入れて補正項を加えると、減衰および多重散乱による影響を除去した散乱光強度ＧＬ'(i)，ＧＭ'(i)は、以下の式（８），（９）に示すようになる。
ＧＬ'(i)＝ＧＬ(i) ×(DＬ/100) Al(i) ×(SＬ/100) Bl(i) …  式（８）
ＧＭ'(i)＝ＧＭ(i) ×(DＭ/100) Am(i) ×(SＭ/100) Bm(i) …  式（９）
但し、ＳＬ，ＳＭは例えば多重散乱の発生率を１００分率にした値〔％〕（なお、この値を前記減衰量ＤＭ，ＤＬと同じにしてもよい）。
Ｂｌ（ｉ），Ｂｍ（ｉ）は各検出器２３ａ，２３ｂ，…，２５ａ，２５ｂ，…毎に定められる多重散乱の補正用パラメータである。
【００４４】
なお、前述の式（６）〜（９）は、減衰および多重散乱による影響を簡易的に補正することができる補正式の一例を示すものである。したがって、上述の式（６），（７）または式（８），（９）を用いることにより各検出器２３ａ，２３ｂ，…，２５ａ，２５ｂ，…によって求められる散乱光強度データＧＬ(i) ，ＧＭ(i) を容易に各検出チャンネル毎に補正して、減衰の影響、または減衰と多重散乱の影響を取り除いた本来の散乱光強度データＧＬ'(i)，ＧＭ'(i)とすることができる。しかしながら、本発明はこれらの式（６）〜（９）の内容を限定するものではない。
【００４５】
すなわち、散乱光強度ＧＬ(i) ，ＧＭ(i) の補正を下記の式（１０）〜（１１）に示すような多項式によって補正することが可能である。
ＧＬ'(i)＝ＧＬ(i)
×｛Ald(i)×ＤＬ＋Bld(i)×ＤＬ2 ＋Cld(i)×ＤＬ3 …｝
×｛Als(i)×ＳＬ＋Bls(i)×ＳＬ2 ＋Cls(i)×ＳＬ3 …｝
…  式(10)
ＧＭ'(i)＝ＧＭ(i)
×｛Amd(i)×ＤＭ＋Bmd(i)×ＤＭ2 ＋Cmd(i)×ＤＭ3 …｝
×｛Ams(i)×ＳＭ＋Bms(i)×ＳＭ2 ＋Cms(i)×ＳＭ3 …｝
…  式(11)
但し、ＤＬ，ＤＭ、ＳＬ，ＳＭは検出器２４，２６の測定値から試料毎に求められる減衰による影響、および多重散乱による影響の大きさ、
Ald(i)，Bld(i)，…、Als(i)，Bls(i)，…は各検出器２３ａ，２３ｂ，…に対応して設定される減衰量、または多重散乱の影響を補正するためのパラメータ、
Amd(i)，Bmd(i)，…、Ams(i)，Bms(i)，…は各検出器２５ａ，２５ｂ，…に対応して設定される減衰量、または多重散乱の影響を補正するためのパラメータである。
【００４６】
なお、上記式（１０），（１１）において、多項式の次数は補正が正確に行われるのであれば少ないほうが演算処理部４２に加わる負担を小さくすることができる。例えば３次式にすると、前記パラメータは各検出器２３ａ，２３ｂ，…，２５ａ，２５ｂ，…に対してそれぞれ６個の値（減衰および多重散乱の補正項にそれぞれ３個の値）を設定すればよい。一方、次数を４次以上に増やすことによって、各検出チャンネル毎により正確な補正を行うことが可能となる。
【００４７】
そして、補正された散乱光強度パターンＧＬ'(i)，ＧＭ'(i)は、散乱光強度パターンと粒径分布の関係を表わす式（１２），（１３）に代入されて、測定試料に含まれる粒子の粒径分布ｆ（ｊ）が求められる。
ＧＬ'(i)＝ΣＫＬ（ｉ，ｊ）ｆ（ｊ）                    …  式（１２）
ＧＭ'(i)＝ΣＫＭ（ｉ，ｊ）ｆ（ｊ）                    …  式（１３）
但し、ＧＬ'(i)、ＧＭ'(i)は、ｉ番目の検出器２３ａ，２３ｂ，…、２５ａ，２５ｂ，…で検出された散乱光強度の補正値、ｆ（ｊ）は番号ｊの粒子径範囲の頻度分布である。
【００４８】
前記式（１２），（１３）に示すように、本発明では粒径分布を解析するための演算式において、補正後の散乱光強度パターンＧＬ'(i)，ＧＭ'(i)を用いる。すなわち、溶媒中には多数の粒子が存在するため、実際に検出される散乱光強度パターンは、粒子から散乱した光が、別の粒子でさらに散乱する（多重散乱）ことと、散乱光が、他の粒子により散乱／反射／吸収されることで減衰することによる影響を受けるが、本発明のように測定した散乱光強度パターンから粒径分布を求めるデータ処理の過程に、透過光の減衰量を用いて各検出チャンネルごとに多重散乱や減衰の補正処理を加えることにより、これらの影響を受けない状態の散乱光強度パターンへと戻すことができる。
【００４９】
この手法は、粒径分布の解析の段階で、前記式（１２），（１３）に代わる、減衰や多重散乱の影響を考慮に入れたような複雑な演算式を用いて解析を行なう場合に比べて演算処理が極めて容易となり、それだけ、演算にかかる時間を短くすることができる。また、演算処理部４２に対する負担が少ないので、この演算処理部４２に高度な演算処理能力は必要ではなく、その構成を簡素にすることができるので、それだけ、製造コストを抑えることができる。
【００５０】
なお、上述の散乱光強度パターンの補正は、各散乱角度に対応する散乱光強度をそれぞれ補正することにより散乱光強度の減衰による影響を補正する回路などのハードウェアを用いた測定値補正手段Ｒによって行ってもよい。このハードウェアによる測定値補正手段Ｒとしては、その部品定数を選択して信号強度処理を行なうために形成されたアナログ回路のみならず、ＰＡＬ，ＰＬＤなどのデジタル回路と組み合わせたハイブリッド回路によって、より正確な補正を行うようにしてもよい。
【００５１】
また、デジタル回路による測定値補正手段Ｒを設ける場合やハイブリッド回路を形成する場合にはＲＡＭやＲＯＭなどのメモリデバイスや、フロッピーディスクやハードディスクのような記録媒体にデータファイルとして書き込んだ式、定数、テーブルなどの何れかまたはそれらの組み合わせによる情報や演算プログラムＰによって補正を行ってもよい。
【００５２】
加えて、散乱光強度の補正法をデータファイルや演算プログラムＰなどの情報として記憶する場合には、これらの情報をＬＡＮ，シリアル，その他の通信手段によって、別のコンピュータより送り込むことができる構成にすることも考えられる。
【００５３】
すなわち、図１に示すように、前記演算処理部４２によって実行されて、各散乱角度に対応する散乱光強度の測定値を用いて前記粒子の粒径分布を求める演算プログラムＰに、透過光の減衰量を用いて各散乱角度に対応する散乱光強度をそれぞれ補正演算することにより散乱光強度の減衰による影響を補正する機能を持たせた測定値補正プログラムＰ１と補正後の散乱光強度を用いて粒径分布を求める粒径分布解析プログラムＰ２を組み込むことも可能である。
【００５４】
そして、上述のような散乱光強度の補正機能を演算プログラムＰの一つの機能として提供する場合は、この演算プログラムＰをＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスクのような記録媒体を用いて、従来の粒径分布測定装置にインストールすることにより実現可能であり、粒径分布測定装置のハードウェアの仕様を変更することなく実施することができる。
【００５５】
図５は、上記演算処理部４２において実行される演算プログラムＰの動作を概略的に示すフローチャートである。図５のフローチャートを図１と参照しながら、上記粒径分布測定装置による粒径分布の測定手順について説明する。なお、本発明は以下に示す測定手順を限定するものではない。
【００５６】
図５に示すように、本発明の粒径分布測定装置は、実質的な粒径分布の算出処理を行うのに先立ち、上記試料セル２０に試料粒子を含まない試料液（以下、必要に応じてブランク試料液と呼ぶ）を収容した状態のもとで、透過光用フォトセンサ２４，２６によって測定される各透過光のデータ〔すなわち前記式（１）における入射光強度Ｇin〕が予め記憶される（ステップＳ１）。
【００５７】
なお、そのデータのうち、単一波長光Ｍの透過光データＧＭ(0) については、干渉フィルタ３８によって切り換えられる各波長の単一波長光ごとに別々に測定され記憶される。
【００５８】
次に行われる実質的な粒径分布の算出処理では、試料セル２０中の試料粒子を含む試料液を透過してきた単一透過光Ｍを受光する透過光用フォトセンサ２６、およびレーザ光Ｌを受光する透過光用フォトセンサ２４によって測定される各透過光データＧＭ(0),ＧＬ(0) 〔前記式（１）における出射光強度Ｇout 〕と、先に記憶されていたブランク試料液に対する各透過光データとの比〔前記式（１）における透過率α〕が求められる（ステップＳ２）。
【００５９】
すなわち、透過光用フォトセンサ２６の測定する透過光データＧＭ(0) と、これに対応するブランク試料液の場合の透過光データとの比から単一波長光Ｍの透過率αＭが算出され、同様に透過光用フォトセンサ２４の測定する透過光データＧＬ(0) と、これに対応するブランク試料液の場合の透過光データとの比からレーザ光Ｌの透過率αＬが算出される。そして、これらの透過率αＭ，αＬの逆数がそれぞれの減衰量ＤＭ，ＤＬとなる。
【００６０】
次に、リングディテクタ２３のフォトセンサ２３ａ，２３ｂ…による測定データＧＬ(1),ＧＬ(2),…は、上記透過光用フォトセンサ２４の測定データから求められた減衰量ＤＬに応じた量だけ増大補正され、同様にフォトセンサ２５ａ，２５ｂ…による測定データＧＭ(1),ＧＭ(2),…は、上記透過光用フォトセンサ２６の測定データから求められた減衰量ＤＭに応じた量だけ増大補正される（ステップＳ３）。
【００６１】
すなわち、上記ステップＳ１〜Ｓ３による処理が測定値補正プログラムＰ１の動作によるものである。なお、本例では説明を簡略化するために多重散乱による影響を補正する点についての記載を省略するが、前述の式（８），（９）を用いて演算することにより、多重散乱による影響も無くすことができる。
【００６２】
しかる後に、粒径分布解析プログラムＰ２が、上記の如く補正した各光強度の測定データに基づき、試料粒子の粒径分布が求める（ステップＳ４）。その算出手順は、フラウンホーファ回折もしくはミー散乱理論に基づき行われる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は、上述した構成よりなり、光源の光軸上の検出器による光強度の測定値を用いて、セルを透過（直進）する際の減衰量を求め、この直進光の減衰量を基に検出器によって測定された各散乱角度の散乱光強度パターンに生じている減衰による影響及び多重散乱による影響を補正によって取り除くことができる。そして、粒径分布の演算に用いる散乱光強度パターンとして、補正後の散乱光強度パターンを用いることにより、試料粒子の粒子径が小さく高濃度であっても、粒径分布を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の粒径分布測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】  前記粒径分布測定装置の部分拡大図である。
【図３】  前記粒径分布測定装置の別の部分の拡大図である。
【図４】  本発明の粒径分布測定装置における補正方法を説明する図である。
【図５】  前記粒径分布測定装置の測定動作を説明するフローチャートである。
【図６】  従来の粒径分布測定装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
２０…セル、２１，２２…光源、２３〜２６…検出器、４２…演算処理部、ｆ（ｊ）…粒径分布、ＧＭ，ＧＬ…減衰量、ＧＭ(1),ＧＭ(2),…, ＧＬ(1),ＧＬ(2),…散乱光強度（測定値）、ＧＭ'(1), ＧＭ'(2), …, ＧＬ'(1), ＧＬ'(2), …補正後の散乱光強度（測定値）、Ｐ…演算プログラム、Ｐ１…測定値補正プログラム、Ｐ２…粒径分布解析プログラム、Ｒ…測定値補正手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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