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粒子分析装置

国内特許コード P140010287
整理番号 532
掲載日 2014年2月21日
出願番号 特願2004-328270
公開番号 特開2006-138727
登録番号 特許第4035582号
出願日 平成16年11月11日(2004.11.11)
公開日 平成18年6月1日(2006.6.1)
登録日 平成19年11月9日(2007.11.9)
発明者
  • ▲薮▼下 彰啓
  • 川崎 昌博
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 粒子分析装置
発明の概要 【課題】 キャビティリングダウン分光法を用いた分析装置であり、小角を含む広範囲の前方及び後方散乱光を検出可能とすることである。
【解決手段】 レーザ光Lの光源2と、一対の反射鏡31、32により形成され、レーザ光Lを閉じこめ、粒子Sが導入される光学キャビティ3と、一部に光を透過する透光部4aを有する反射鏡保持部材4と、レーザ光Lが反射鏡32で反射する際の漏れ光LMを検出する漏れ光検出器5と、レーザ光Lの粒子Sからの散乱光LSを検出する複数の散乱光検出器61、62、63と、これら漏れ光強度及び散乱光強度に基づき、粒子Sの粒径、散乱係数、消散係数等の粒子特性を算出する演算装置7とを備えた粒子分析装置である。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近時、非特許文献1に示すように、キャビティリングダウン(Cavity Ring-Down)分光法を用いた測定装置と、回折/散乱式粒径測定装置とを組み合わせた装置が発明されており、エアロゾル(以下単に、粒子という)の消散係数及び散乱係数を同時に測定できるようになってきている。



ここで、キャビティリングダウン分光法とは、反射率の非常に高い(一般的には反射率R>99%)2枚の反射鏡を用いて光学キャビティを構成し、この光学キャビティ内に閉じこめられた光の強度減衰を測定することでキャビティ内にある粒子の消散係数を測定する高感度な分光法のことである。光学キャビティの一方の反射鏡からパルスレーザ光を注入すると、キャビティ内に入った光は一反射毎に少しずつその強度を減衰させながら数千回往復を繰り返すとともに、反射の際に反射鏡の外に漏れだす。この漏れ光の強度は時間とともに指数関数減衰を示すが、このとき、光学キャビティ内に僅かでも光を吸収・散乱する物質があれば、パルス光は往復する毎に少しずつ吸収・散乱されるため、物質がない場合に比べて減衰寿命が短くなる。このことを利用して、Beer-Lambert法則を用いて計算することで物質の消散係数をリアルタイムに測定することができる。



ところが、キャビティリングダウン分光法は、光学キャビティを形成する反射鏡の位置精度が極めて重要であり、その位置決め機構が複雑である。そのため、反射鏡を保持する保持部材が大きくなってしまい、反射鏡を囲むような構造に成らざるを得ず、これにより小角の前方及び後方の散乱光を検出することができず、前方及び後方の散乱光を検出する範囲が狭くなり、粒径あるいは散乱係数が精度良く測定できないという問題がある。
【非特許文献1】
Anthony W.Strawa、他4名、「The Measurement ofAerosol Optical Properties Using Continuous Wave Cavity Ring-Down Techniques」、JOURNAL OF ATMOSPHERICAND OCEANIC TECHNOLOGY、VOLUME20、p.454-465

産業上の利用分野



この発明は、気体中に浮遊する微小な粒子を分析するための粒子分析装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
レーザ光を照射する光源と、
複数の反射鏡によって形成され、前記レーザ光を閉じこめるとともに測定対象である粒子が導入される光学キャビティと、
前記反射鏡を保持する反射鏡保持部材と、
前記レーザ光が前記反射鏡のいずれか1つで反射する際に、その反射鏡から漏れ出た漏れ光の強度を検出する漏れ光検出器と、
前記レーザ光が前記粒子に照射されて生じる散乱光の強度を検出する複数の散乱光検出器と、
前記漏れ光強度及び前記散乱光強度に基づいて、前記粒子の粒径、散乱係数、消散係数等の粒子特性を算出する演算装置とを備え、
前記反射鏡保持部材が、少なくともその一部に光を透過する透光部を有したものであり、前記散乱光検出器が前記透光部を通過して光学キャビティ外に出た散乱光の強度を検出するものである粒子分析装置。

【請求項2】
前記反射鏡保持部材の全部が透明材料から構成した透光部である請求項1記載の粒子分析装置。

【請求項3】
前記反射鏡保持部材に、透光部としての機能を奏する光ファイバを装着し、前記散乱光検出器にその光ファイバを透過した散乱光を検出させるようにしている請求項1記載の粒子分析装置。

【請求項4】
前記透光部と前記散乱光検出器との間に偏光板を設けている請求項1、2又は3記載の粒子分析装置。

【請求項5】
前記光ファイバが、偏波面保持光ファイバである請求項4記載の粒子分析装置。

【請求項6】
前記光源から光ファイバを用いてレーザ光を導光し、前記反射鏡から漏れ出た漏れ光を光ファイバで前記漏れ光検出器へ導光させることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の粒子分析装置。

【請求項7】
前記光学キャビティが、注入されるレーザ光の光軸方向に対して、反射波長の互いに異なる複数対の反射鏡を並列することにより形成されている請求項1、2、3、4、5又は6記載の粒子分析装置。

【請求項8】
前記光源が、所定波長のレーザ光とその所定波長の整数分の1の波長のレーザ光とを発振する多波長光源であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の粒子分析装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004328270thum.jpg
出願権利状態 登録
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