(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて前記光検出器を前記光源からの光の光軸に対して垂直な平面において移動させて光検出器の位置を調整することにより前記光軸の中心位置と前記光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下した場合、その低下する前の、光軸中心位置の情報に基づいて前記光軸調整機構を制御する制御データをホールドする機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置。
【請求項２】
光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて光源、または前記光源と光検出器の間にある光学部品の位置を調整することにより前記光源からの光の光軸の中心位置と光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下した場合、その低下する前の、光軸中心位置の情報に基づいて前記光軸調整機構を制御する制御データをホールドする機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置。
【請求項３】
光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて前記光検出器を前記光源からの光の光軸に対して垂直な平面において移動させて光検出器の位置を調整することにより前記光軸の中心位置と前記光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、装置の立ち上げ時に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する様にすると共に前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下し自動制御が不可能になった場合、装置の立ち上げ時と同様に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置。
【請求項４】
光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて光源、または前記光源と光検出器の間にある光学部品の位置を調整することにより前記光源からの光の光軸の中心位置と光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、装置の立ち上げ時に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する様にすると共に前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下し自動制御が不可能になった場合、装置の立ち上げ時と同様に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源からの光を試料に対して光を照射し、そのとき散乱光を集光レンズを介して光検出器に入射させ、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の散乱式粒子径分布測定装置の構成を概略的に示すもので、この図において、７１はレーザ光７２を発する光源、７３はレーザ光７２を遮断したり通過させたりするシャッタで、シャッタ部材７３ａとその駆動部材７３ｂとからなる。７４はレーザ光７２を適宜拡大するビームエクスパンダ、７５は試料７６が供給される流通型のセル、７７はセル７５の後方に設けられる集光レンズである。７８は集光レンズ７７を経た散乱光や透過光を検出する光検出器で、詳細には図示していないが、光軸中心部に設けられる透過光受光素子を中心にして複数の円弧状の散乱光受光素子が適宜の間隔をおいて設けられている。７９は光検出器７８からの信号を取り込むマルチプレクサ、８０はマルチプレクサ７９からの信号が入力され、散乱光強度パターンに基づいて演算を行って粒子径分布を求めるＣＰＵ、８１は装置全体を制御するパソコンで、演算結果などを表示するカラーディスプレイなどの表示装置８２を備えている。
【０００３】
前記散乱式粒子径分布測定装置においては、セル７５に試料７６を供給しながらレーザ光７２をセル７５に対して照射すると、レーザ光７２の一部がセル７５内の試料７６中の粒子を照射して散乱光となり、残りの光は粒子と粒子との間を通過して透過光となる。そして、これら散乱光および透過光は、それぞれ、集光レンズ７７を経て光検出器７８の散乱光受光素子および透過光受光素子に入射する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記散乱式粒子径分布測定装置においては、光源７１と光検出器７８との光軸が厳密に一致していなければならず、この例においては、光源７１を発したレーザ光７２の光軸中心と光検出器７８における散乱光受光素子の中心位置とが一致している必要があるが、光源７１が熱歪みを起こしたり、セル７５、集光レンズ７７、光検出器７８をそれぞれ設けたベンチ（図示してない）が熱で歪んだり、また、セル７５を交換したりする場合、その取付け位置が変化するなどして、前記光軸にずれが生ずることがあった。
【０００５】
そこで、従来の散乱式粒子径分布測定装置においては、図７に示すように、光検出器７８を平行に移動するＸＹステージ８３に設け、測定前に、ＸＹステージ８３を測定者による手動操作によって、あるいは、パソコン８１によるソフトオペレーションによって圧電素子やステッピングモータなどの直動式のアクチューエータ８４，８５を動作させて、前記ＸＹステージ８３をＸ方向（紙面に垂直な方向）および／またはＹ方向（紙面に沿う上下方向）に移動し、前記光軸のずれを矯正し、光軸調整を行うようにしていた。
【０００６】
しかしながら、上記光軸調整作業は、測定ごとに行う必要があるとともに、その調整に数分以上を要し、測定者にとって手間と時間を要するものであった。また、光軸調整作業と測定作業との間にタイムロスがあったり、装置に振動や温度変化など光学定盤を含めた光学部品に影響を及ぼす何らかの要因が加わった場合、最適な状態で測定が行われているとはいえなった。
【０００７】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、測定の都度測定者によって煩わしい光軸調整を行う必要がなく、常に測定に最適な状態に維持することができる散乱式粒子径分布測定装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて前記光検出器を前記光源からの光の光軸に対して垂直な平面において移動させて光検出器の位置を調整することにより前記光軸の中心位置と前記光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下した場合、その低下する前の、光軸中心位置の情報に基づいて前記光軸調整機構を制御する制御データをホールドする機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置を提供する（請求項１）。
【０００９】
また、この発明では、光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて光源、または前記光源と光検出器の間にある光学部品の位置を調整することにより前記光源からの光の光軸の中心位置と光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下した場合、その低下する前の、光軸中心位置の情報に基づいて前記光軸調整機構を制御する制御データをホールドする機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置を提供する（請求項２）。
さらに、この発明では、光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて前記光検出器を前記光源からの光の光軸に対して垂直な平面において移動させて光検出器の位置を調整することにより前記光軸の中心位置と前記光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、装置の立ち上げ時に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する様にすると共に前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下し自動制御が不可能になった場合、装置の立ち上げ時と同様に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置を提供する（請求項３）。
また、この発明では、光源からの光を試料に対して照射し、そのときに生ずる散乱光を光検出器で検出し、このとき得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒子径分布を測定する散乱式粒子径分布測定装置において、光検出器によりフィードバックされる光軸中心位置の情報に基づいて光源、または前記光源と光検出器の間にある光学部品の位置を調整することにより前記光源からの光の光軸の中心位置と光検出器の中心位置とを自動的に合わせる光軸調整機構を設け、装置の立ち上げ時に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する様にすると共に前記試料に入射する前の光量と前記光検出器上での光量を常にモニターし、前記光検出器における光量が試料に入射する前の光量に比べて著しく低下し自動制御が不可能になった場合、装置の立ち上げ時と同様に自動制御可能な範囲に最適位置を検索する機能を有することを特徴とする散乱式粒子径分布測定装置を提供する（請求項４）。
【００１０】
上記構成の散乱式粒子径分布測定装置においては、光源の中心位置と光検出器の中心位置とを常に合わせる自動調整機構を設けているので、従来、測定前に必ず行う必要があった測定者による手動の光軸調整や、パソコンからのソフトオペレーションを伴う光軸調整を行う必要がなくなり、測定前における準備作業など前処理の時間を短縮できる。そして、常に最適な状態で測定を行うことができ、測定精度の高い散乱式粒子径分布測定装置を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態を示すもので、この図において、１はレーザ光２を発する光源である。この光源１から発せられる光量は、後述するＣＰＵ１５によって制御され、ＣＰＵ１５によって把握される。３はレーザ光２を遮断したり通過させたりするシャッタで、シャッタ部材４とその駆動部材５とからなる。６は光源１を発したレーザ光２を適宜拡大するビームエクスパンダ、７は試料８が供給される流通型のセル、９はセル７の後方に設けられる集光レンズである。１０は集光レンズ９を経た散乱光や透過光を検出する光検出器で、光軸中心部に設けられる透過光受光素子１１を中心にして複数の円弧状の散乱光受光素子１２が適宜の間隔をおいて設けられている。前記受光素子１１，１２は例えばフォトダイオードよりなり、ベース部材１３上の所定の位置に配置されている。
【００１２】
１４は光検出器１０からの信号を取り込むマルチプレクサ、１５はマルチプレクサ１４からの信号が入力され、散乱光強度パターンに基づいて演算を行って粒子径分布を求めるＣＰＵ、１６は装置全体を制御する演算制御装置としてのパソコンで、画像処理機能を備えている。１７はパソコン１６と接続され、演算結果などを表示するカラーディスプレイなどの表示装置である。
【００１３】
ここまでの構成は、従来のこの種の散乱式粒子径分布測定装置のそれと変わるところはなく、この実施の形態における散乱式粒子径分布測定装置では、光源１と光検出器１０との間の光路中に光軸調整の際に用いる回折光発生手段１８を設けるとともに、光検出器１０に光軸調整機構１９を設けた点が従来と大きく異なる。以下、これらの詳細について説明する。
【００１４】
すなわち、前記回折光発生手段１８は、光遮断性素材よりなる板材２０の中央にピンホール２１を開設したもので、前記光路への挿入、退避を手動で行ってもよいが、適宜の機構によって自動的に行わせるようにしてもよい。また、回折光発生手段１８としては、光透過性素材よりなる板材の中央に光遮断性素材よりなる球形の粒子を形成したものを用いてもよい。
【００１５】
そして、前記光軸調整機構１９は、例えば互いに直交する二つの方向Ｘ，Ｙに移動するＸＹステージ１９よりなり、このＸＹステージ１９に光検出器１０が保持される。２２，２３はＸＹステージ１９のＸ方向（矢印２４で示す方向）、Ｙ方向（矢印２５で示す方向）へそれぞれ駆動するアクチュエータで、例えば圧電素子やステッピングモータなどの直動的に動作するものからなる。これらのアクチュエータ２２，２３は、パソコン１６からの信号によって制御される。
【００１６】
上記構成の散乱式粒子径分布測定装置においては、装置の立ち上げ時に、シャッタ３を開いた状態で、回折光発生手段１８を光路内に挿入して、回折光発生手段１８によって生じた回折光を用いて光軸検索を行う。そして、この光軸検索が終了した後、回折光発生手段１８を光路外に退避させた後も、光検出器１０は、常にその光軸中心位置の情報をＣＰＵ１５にフィードバックする。ＣＰＵ１５においては、前記情報に基づいて光検出器１０に設けられた光軸調整機構１９を制御し、光検出器１０が常に測定に最適な状態になるようにするのである。
【００１７】
そして、上記散乱式粒子径分布測定装置において、通常の測定を行う場合、シャッタ３を開くとともに、回折光発生手段１８を光路外に退避させておくことは言うまでもない。
【００１８】
上述の実施の形態においては、回折光発生手段１８を設けるとともに、光検出器１０に光軸調整機構１９を設けて光軸調整を行うようにしていたが、例えば、光検出器１０の受光部の面積が小さい場合などにおいては、前記光軸検索を、光を前記受光部にしらみ潰し状態で入射させることによって行うことができ、したがって、例えばこのようなしらみ潰しの手法で光軸検索を行うためのプログラムをＣＰＵ１５に設けてある場合、前記回折光発生手段１８を省略することができる。
【００１９】
上述の実施の形態においては、光検出器１０に光軸調整機構１９を設け、この光軸調整機構１９をＣＰＵ１５からの信号によって制御し、光検出器１０の位置を調整することにより、光源１の中心位置と光検出器１０の中心位置とを常に合わせる自動調整を行うようにしていたが、光源１と光検出器１０との間を結ぶ光路上に設けられる光学部品に光軸調整機構を設け、これをＣＰＵ１５からの信号によって制御し、前記光学部品の位置を調整することにより、光源１の中心位置と光検出器１０の中心位置とを常に合わせる自動調整を行うようにしてもよい。以下、これについて、図２〜６を参照しながら説明する。
【００２０】
まず、図２は、光源１からのレーザ光２を９０°曲げてビームエクスパンダ６方向に反射するミラー２６に光軸調整機構２７を設けた第２の実施の形態を示すもので、この実施の形態で用いる光軸調整機構２７は、ＣＰＵ１５によって制御され、ミラー２６を矢印２８で示す方向および／または矢印２９で示す方向に移動させるように構成されている。
【００２１】
そして、図３は、集光レンズ９に光軸調整機構３０を設けた第３の実施の形態を示すもので、この実施の形態で用いる光軸調整機構３０は、ＣＰＵ１５によって制御され、集光レンズ９を矢印２４で示すＸ方向および／または矢印２５で示すＹ方向に移動させるように構成されている。
【００２２】
また、図４は、ビームエクスパンダ６に光軸調整機構３１を設けた第４の実施の形態を示すもので、この実施の形態で用いる光軸調整機構３１は、ＣＰＵ１５によって制御され、ビームエクスパンダ６を矢印２４で示すＸ方向および／または矢印２５で示すＹ方向に移動させるように構成されている。
【００２３】
さらに、図５は、光源１に光軸調整機構３２を設けた第５の実施の形態を示すもので、この実施の形態で用いる光軸調整機構３２は、ＣＰＵ１５によって制御され、光源１を矢印２４で示すＸ方向および／または矢印２５で示すＹ方向に移動させるように構成されている。
【００２４】
そして、図６は、光源１と光検出器１０とを結ぶ光路内の適宜位置、例えばビームエクスパンダ６とセル７との間に楔形のプリズム３３，３４を設けるとともに、これらのプリズム３３，３４に光軸調整機構３５を設けた第６の実施の形態を示すもので、この実施の形態で用いる光軸調整機構３５は、ＣＰＵ１５によって制御され、一方のプリズム３３を矢印２４で示すＸ方向に、また、他方のプリズム３４を矢印２５で示すＹ方向に移動させるように構成されている。
【００２５】
上記図２〜図６に示した実施の形態における光軸調整のための動作は、前記図１に示した第１の実施の形態のそれと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
上述の実施の形態においては、試料８に入射する前の光量と光検出器１０上での光量を常にモニターし、光源１、光検出器１０またはこれらの間にある光学部品の位置を調整することにより光源１の中心位置と光検出器１０の中心位置とを測定に最適な状態に自動調整するようにしていたが、この発明はこれに限られるものではない。
【００２７】
すなわち、試料８に泡が混入したり、ブランク測定時にシャッタ３が閉じられたり、装置に衝撃が加わるなどして、光検出器１０における光量が光源１を発する光量に比べて著しく低下している場合、その低下する前の制御データをホールドする機能をＣＰＵ１５に持たせてある。
【００２８】
そして、衝撃が加わったときなど光検出器１０における光量が光源１の光量に比べて著しく低下した場合、制御可能な範囲になるように最適制御位置を求める機能をＣＰＵ１５に持たせたり、光軸検索の追尾制御を自動的に行うことが不可能になった場合、装置の立ち上げ時と同様に自動制御可能な範囲に最適位置を検索するようにしてもよい。
【００２９】
なお、上述の実施の形態においては、集光レンズ９がセル７の後段側の光路に設けられていたが、これに代えて、集光レンズ９をセル７の前段側の光路に設けるようにしてあってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、従来とは異なり、測定の都度測定者によって煩わしい光軸調整を行う必要がなく、常に測定に最適な状態に維持することができる。したがって、常に最適な状態で測定を行うことができ、測定精度の高い散乱式粒子径分布測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】  この発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図３】  この発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図４】  この発明の第４の実施の形態を示す図である。
【図５】  この発明の第５の実施の形態を示す図である。
【図６】  この発明の第６の実施の形態を示す図である。
【図７】  従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光源、２…光、６…ビームエクスパンダ、８…試料、９…集光レンズ、１０…光検出器、１５…ＣＰＵ、１９，２７，３０，３１，３２，３５…光軸調整機構、２６…ミラー、３３，３４…プリズム。
【図１】
0003822785.tif 000002
【図２】
0003822785.tif 000003
【図３】
0003822785.tif 000004
【図４】
0003822785.tif 000005
【図５】
0003822785.tif 000006
【図６】
0003822785.tif 000007
【図７】
0003822785.tif 000008