[发明专利]颗粒物性测量装置

说明书

本申请是申请日为2009年9月25日、发明名称为“颗粒物性测量装置”、申请号为“200980137028.7”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及可以对分散在试样池中的颗粒(或颗粒团)的纵横比和凝聚度等颗粒形状或粒径分布等物性进行测量的颗粒物性测量装置。

此外，本发明还涉及可以根据散射光信息对以粒径为首的纵横比和凝聚度等形状物性值、zeta电位等颗粒物性进行测量的颗粒物性测量装置。

背景技术

近来，产业界对具有多种形状的微小颗粒的需求增加，详细测量微小颗粒的粒径和形状等物性的市场需求日益高涨。

例如在专利文献1中提出了一种通过利用偏振光的散射光测量来对微小颗粒的特定物性进行测量的方案。

该专利文献1所述的装置对分散在试样池中的颗粒照射使激光等偏振后的一次光，通过在受光一侧检测一次光的散射光的偏振光，来测量颗粒的形状。按照该装置，如专利文献的图1所示，在从光源到试样池的光路上按凸透镜13、偏振镜32、1/2波片33、1/4波片34的顺序配置光学元件，并且在受光元件之前按1/2波片35、偏振镜36、凸透镜17的顺序配置光学元件。

特别是在该专利文献1中，受光光学系统机构以试样池为中心可以转动，利用单一的受光元件可以检测角度不同的散射光强度。采用这样的结构有利于减少部件个数，并且具有根本就不会在受光元件产生仪表误差的优点。

可是，在试样池的中央，一次光照射的光束与受光一侧的检测角度的光束交叉的部分被称为散射体积，将具有与该散射体积相当的直径的针孔配置在检测器之前，仅接收散射光，专利文献1这种颗粒物性装置以所述方式进行测量。这是因为能以高的S/N比进行测量。

以所述的专利文献1为例，在受光元件前按照针孔19、1/2波片35、偏振镜36、凸透镜17、针孔31的顺序配置光学元件。

可是，在通常的散射光测量中，为了检测以不同的角度散射的多个散射光的强度，要设置多个受光元件，但是在该专利文献1中，受光光学系统机构能够以试样池为中心转动，可以用单一的受光元件检测角度不同的散射光强度。采用这样的结构有利于减少部件个数，并且具有根本就不会在受光元件产生仪表误差的优点。

此外，要使受光光学系统机构可以转动，实际上需要轨道和转动板等机械式的机构支撑部件，受光光学系统机构本身无论多少必然受到机械误差的影响。

因此，在使受光光学系统机构转动进行测量时，在各测量角度位置，对于针孔的二次光光束的位置分别不同，存在有在各测量角度位置的检测光量波动的问题。

但是，在这种颗粒物性测量装置中，由于因散射光的角度和偏振光方向的不同，会产生从非常强的散射光到非常弱的、散射光的强度范围非常宽的散射光，所以在专利文献1这样的单一的受光元件结构中，存在不能覆盖所述强度范围的情况。此外，专利文献1所述的装置由于大量采用与偏振光等有关的光学元件，成为成本增加的主要原因，并且会出现透射率降低、产生杂散光、或调整部位增加等很多难以预料的不利情况。

此外，在用动态光散射法测量粒径的情况下，合适的散射角度因液体试样的浓度不同而不同，在液体试样的浓度低的情况下优选的是90°，在液体试样的浓度高的情况下优选的是180°，但事先要测量液体试样的浓度，作业变得繁杂，此外在试样为微量的情况下其损失也是问题。

此外，在液体试样的浓度非常高的情况下，即使在180°的散射角度下进行测量，也不能接收到足够光量的散射光，存在难以进行高精度测量的情况。

此外，以往纳米颗粒的物性要分别使用不同的分析装置进行测量，对于纵横比(aspect ratio)和凝聚度等形状物性值利用扫描电子显微镜(SEM)等电子显微镜或光学显微镜的观察来进行测量，对于粒径使用动态光散射法来进行测量，对于分散度利用测量zeta电位来进行测量。

但是，要用不同的分析装置对各个物性值进行测量，需要足够量的液体试样，在液体试样为数μm至数十μm非常微量的情况等下，试样的量不够，有时不能进行必要的分析。