JP2000214071A - Fine-particle detector - Google Patents

Fine-particle detector

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JP2000214071A
JP2000214071A JP11013811A JP1381199A JP2000214071A JP 2000214071 A JP2000214071 A JP 2000214071A JP 11013811 A JP11013811 A JP 11013811A JP 1381199 A JP1381199 A JP 1381199A JP 2000214071 A JP2000214071 A JP 2000214071A
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JP
Japan
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particle detector
optical fiber
laser
light
fine
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JP11013811A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Kikuchi
俊雄 菊地
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fine-particle detector which detects fine particles by making use of a light scattering operation, whose detecting region can be made substantially large even when the fine particles as an object to be detected are small, whose detecting sensitivity is increased, and which can detect the fine particles in a short time. SOLUTION: This fine-particle detector is constituted in such a way that the number and the size of dust particles are detected by measuring laser scattered light generated due to the dust particles by making use of a laser beam. In this case, the laser beam 13 is transmitted by an optical fiber 15 provided with a total-reflection generation part (a spiral part) 15b, the circumference of the total-reflection generation part 15b is used as a fine-particle detecting region, and detecting mechanisms (detecting units) 17 are installed in the circumference of the total-reflection generation part 15b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微粒子検出器に関
し、特に、真空装置内に発生する塵等の微粒子の数と大
きさを光散乱作用を利用して検出する微粒子検出器に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle detector and, more particularly, to a particle detector for detecting the number and size of particles such as dust generated in a vacuum apparatus by utilizing light scattering.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光の光散乱作用を利用した従来の
微粒子検出器の一例を図4に示す。レーザ光源51より
出射されたレーザ光52は、レンズ53およびスリット
54を通過した後にレーザ光吸収器55に入射する。レ
ーザ光52はレーザ光吸収器55で吸収され、外部に漏
れないようになっている。レンズ53はレーザ光52を
細く絞るために使用される。スリット54はレンズ53
から発生している散乱光の広がりを防ぐために用いられ
ている。スリット54とレーザ光吸収器55の間でレー
ザ光52は細く絞られている。スリット54とレーザ光
吸収器55の間におけるレーザ光52が絞られた箇所付
近の領域56には、当該レーザ光52の両側に、レーザ
光52から離れて、光学フィルタ57を備えたフォトダ
イオード58が平行に配置されている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an example of a conventional fine particle detector utilizing the light scattering function of laser light. The laser light 52 emitted from the laser light source 51 enters the laser light absorber 55 after passing through the lens 53 and the slit 54. The laser light 52 is absorbed by the laser light absorber 55 so as not to leak outside. The lens 53 is used to narrow the laser beam 52 finely. The slit 54 is a lens 53
It is used to prevent the spread of the scattered light generated from. The laser light 52 is narrowed down between the slit 54 and the laser light absorber 55. In a region 56 between the slit 54 and the laser light absorber 55 near the place where the laser light 52 is narrowed, a photodiode 58 provided with an optical filter 57 on both sides of the laser light 52 and separated from the laser light 52. Are arranged in parallel.

【0003】塵粒子59が領域56内へ飛来し、当該領
域56を通過するとき、レーザ光52に塵粒子59が当
たってレーザ散乱光60が発生する。レーザ散乱光60
は光学フィルタ57を通過した後、フォトダイオード5
8に入射する。フォトダイオード58は入射したレーザ
散乱光を光電流信号に変換する。フォトダイオード58
からの光電流信号の出力回数に基づき、塵粒子59がレ
ーザ光52を横切った数がカウントされる。また塵粒子
59の大きさは、大きなサイズの塵粒子ほど大きなレー
ザ散乱光が発生するので、フォトダイオード58により
変換された光電流信号の大きさで識別される。光学フィ
ルタ57は、レーザ光52の波長の光を選択的に通過さ
せるフィルタであり、検出器外部からの他の波長の光が
フォトダイオード58で検出されないようにするために
使われる。
When the dust particles 59 fly into the area 56 and pass through the area 56, the dust particles 59 hit the laser beam 52 to generate laser scattered light 60. Laser scattered light 60
Is the photodiode 5 after passing through the optical filter 57.
8 is incident. The photodiode 58 converts the incident laser scattered light into a photocurrent signal. Photodiode 58
The number of times the dust particles 59 have crossed the laser beam 52 is counted based on the number of times of output of the photocurrent signal from. In addition, the size of the dust particles 59 is identified by the magnitude of the photocurrent signal converted by the photodiode 58, because the larger the size of the dust particles, the greater the laser scattered light generated. The optical filter 57 is a filter that selectively allows light of the wavelength of the laser light 52 to pass therethrough, and is used to prevent light of another wavelength from outside the detector from being detected by the photodiode 58.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】光散乱を利用した従来
の微粒子検出器の内部には、上記のごとく塵粒子59を
検出し散乱光を発生する領域56が、スリット54とレ
ーザ光吸収器55の間において直線状領域として形成さ
れている。この直線状領域56は、微粒子検出器のセン
サ開口部に対応して形成される領域であって微粒子検出
器の長さ方向に向いて形成されており、そのサイズはレ
ーザ光が横切る長さとして決まるものである。現在、真
空装置のチャンバ内外の空き空間は減少する傾向にあ
り、そのため真空装置へ実装する微粒子検出器のサイズ
もより小さくする必要がある。微粒子検出器のサイズを
小さくすると、微粒子検出器の内部に含まれる直線状領
域56の長さも短くなる。現在では、直線状領域56の
長さは設計上例えば22mmである。このように真空装
置への実装上の都合により、微粒子検出器の直線状領域
56の長さが短くなると、塵粒子を検出する散乱光発生
領域が小さい領域に限られ、さらに散乱光発生領域が小
さくなると、真空装置内の塵粒子の発生数が少ない場合
には塵粒子が当該領域を横切る確率が小さくなり、短時
間で塵粒子を検出できないという問題を生じる。
In the conventional fine particle detector utilizing light scattering, a region 56 for detecting dust particles 59 and generating scattered light as described above has a slit 54 and a laser light absorber 55. Are formed as straight regions. The linear region 56 is a region formed corresponding to the sensor opening of the particle detector and is formed to face the length direction of the particle detector. It is decided. At present, the free space inside and outside the chamber of the vacuum apparatus tends to decrease, and therefore, it is necessary to reduce the size of the particle detector mounted on the vacuum apparatus. When the size of the particle detector is reduced, the length of the linear region 56 included in the particle detector is also reduced. At present, the length of the linear region 56 is, for example, 22 mm in design. As described above, when the length of the linear region 56 of the fine particle detector is reduced due to the mounting on the vacuum device, the scattered light generation region for detecting dust particles is limited to a small region, and the scattered light generation region is further reduced. If the number of dust particles in the vacuum device is small, the probability of the dust particles crossing the region becomes small, which causes a problem that dust particles cannot be detected in a short time.

【0005】また従来の微粒子検出器では、レーザ光5
2を空間中に細く絞って出射することによりレーザ光5
2のパワー密度を大きくし、レーザ光52を横切る塵粒
子からの散乱光強度を大きくしようとしていた。しかし
ながら、レーザ光を細く絞り平行に出射すると、光の回
折効果により距離が離れるに従いレーザ光のビーム径は
広がり、レーザ光のパワー密度は減少する。このため、
フォトダイオード58に囲まれた領域56内で最もレー
ザ光のビーム径が細く絞られるように、レーザ光が出射
される。このため、最も絞られた場所のレーザ光密度が
最大となっており、その場所から離れるほどレーザ光密
度は減少していく。
In a conventional particle detector, a laser beam 5
2 is narrowed down into the space and emitted, so that the laser beam 5
2 to increase the intensity of scattered light from dust particles traversing the laser beam 52. However, when the laser light is emitted narrowly in parallel with the stop, the beam diameter of the laser light increases as the distance increases due to the diffraction effect of the light, and the power density of the laser light decreases. For this reason,
The laser light is emitted so that the beam diameter of the laser light is narrowed to the minimum within the region 56 surrounded by the photodiode 58. For this reason, the laser beam density at the most narrowed location is maximum, and the laser beam density decreases as the distance from the location increases.

【0006】上記微粒子検出器による検出対象の塵粒子
のサイズは最小のものとして例えば0.2μmを想定し
ている。この場合、レーザ光密度が小さくても、検出す
べき塵粒子のサイズが相対的に大きい場合にはノイズに
対して充分に大きな散乱光強度を生じるので、検出可能
な領域は実質的に広い。しかし、検出すべき塵粒子のサ
イズが相対的に小さい場合には、同じレーザ光密度に対
する散乱光強度が小さくなるので、ノイズに対して充分
に大きな散乱光強度を生じる領域は、レーザ光のビーム
径が最も小さい場所付近の小さい領域に限定される。す
なわち、従来の微粒子検出器では、入射する塵粒子のサ
イズが小さいほど、検出可能な散乱光を発生するレーザ
光上での領域は実質的に小さくなるという問題があっ
た。微粒子検出器が小さな塵粒子を検出できる感度を有
しているといっても、微粒子検出器として前述の従来の
構成を有している限り、レーザ光上の塵粒子を検出でき
る検出領域はファーカス点の近傍に限定されて小さく、
ほとんど検出することが困難であるという問題が生じ
た。
It is assumed that the size of dust particles to be detected by the fine particle detector is, for example, 0.2 μm as a minimum. In this case, even if the laser beam density is small, if the size of the dust particles to be detected is relatively large, a sufficiently large scattered light intensity is generated with respect to noise, so that the detectable region is substantially wide. However, when the size of the dust particles to be detected is relatively small, the scattered light intensity for the same laser light density becomes small. It is limited to a small area near the place with the smallest diameter. That is, in the conventional particle detector, there is a problem that the smaller the size of the incident dust particles, the smaller the area on the laser light that generates detectable scattered light. Even if the fine particle detector has the sensitivity to detect small dust particles, the detection area where the dust particles on the laser beam can be detected is far Small, limited to the vicinity of the point,
A problem has arisen that it is almost difficult to detect.

【0007】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、光散乱を利用して微粒子を検出する微粒子検出
器において、検出対象である微粒子がより小さい場合で
も、検出領域を実質的に大きくでき、検出感度を高め、
短時間での検出を行うことができる微粒子検出器を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem. In a particle detector for detecting fine particles by utilizing light scattering, even when the target fine particles are smaller, the detection area is substantially reduced. Can increase the detection sensitivity
An object of the present invention is to provide a fine particle detector capable of performing detection in a short time.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および作用】第1の本発明
に係る微粒子検出器は、上記目的を達成するため、レー
ザ光を利用し微粒子に起因して生じたレーザ散乱光を測
定することにより微粒子の大きさと数を検出する微粒子
検出器であり、全反射発生部を備えた光ファイバでレー
ザ光を伝送し、全反射発生部の周囲を微粒子検出領域と
し、全反射発生部の周囲に検出機構を設けるように構成
される。
In order to achieve the above object, the fine particle detector according to the first aspect of the present invention measures the laser scattered light generated by the fine particles using laser light. This is a particle detector that detects the size and number of particles, transmits laser light through an optical fiber equipped with a total reflection generation section, and sets the area around the total reflection generation section as a particle detection area and detects it around the total reflection generation section. It is configured to provide a mechanism.

【0009】本発明では、レーザ光を、単芯の単一のガ
ラス材料からなる光ファイバの端面より入射し、光ファ
イバ側面部境界で全反射を繰り返しながら伝幡させる。
全反射が起きると、光ファイバの外側には光ファイバの
軸方向に進行しかつ径方向外向きに指数的に振幅が減少
する表面波が発生する。この表面波が発生している領域
に塵等の微粒子を飛来させ、レーザ散乱光を発生させ
る。光ファイバ内を伝搬するレーザ光のパワー損失は殆
どなく、表面波のパワー密度は光ファイバに沿って殆ど
同じであり、微粒子による散乱光強度は光ファイバの軸
方向には依存しなくなる。以上により、光ファイバの表
面に沿った散乱光検出領域を非常に大きくできる。
In the present invention, a laser beam is incident from the end face of a single-core optical fiber made of a single glass material, and propagates while repeating total reflection at the boundary of the side surface of the optical fiber.
When total reflection occurs, a surface wave is generated outside the optical fiber, which travels in the axial direction of the optical fiber and whose amplitude decreases exponentially outward in the radial direction. Fine particles such as dust fly to a region where the surface wave is generated, and laser scattered light is generated. There is almost no power loss of the laser light propagating in the optical fiber, the power density of the surface wave is almost the same along the optical fiber, and the intensity of light scattered by the fine particles does not depend on the axial direction of the optical fiber. As described above, the scattered light detection area along the surface of the optical fiber can be made very large.

【0010】第2の本発明に係る微粒子検出器は、上記
第1の発明構成において、好ましくは、上記全反射発生
部は光ファイバを巻いて形成した巻線部である。光ファ
イバ中を伝送されるレーザ光は曲線部が存在すると、よ
り高い確率で全反射を起こすことになる。
According to a second aspect of the present invention, in the particle detector according to the first aspect, the total reflection generating section is preferably a winding section formed by winding an optical fiber. When a curved portion exists, the laser beam transmitted through the optical fiber causes total reflection with a higher probability.

【0011】第3の本発明に係る微粒子検出器は、上記
第2の発明構成において、上記検出機構は長方形板状の
複数の検出ユニットからなり、検出ユニットは、その長
辺が螺旋部の中心軸線に平行になりかつその短辺が螺旋
部の形成する円の径方向を向くように配置され、複数の
検出ユニットは上記円に沿って等間隔で配置されるよう
に構成される。
According to a third aspect of the present invention, in the particle detector according to the second aspect of the present invention, the detection mechanism comprises a plurality of rectangular plate-like detection units, and the detection unit has a long side at the center of the spiral portion. The plurality of detection units are arranged so as to be parallel to the axis and the short side thereof is oriented in the radial direction of the circle formed by the spiral portion, and the plurality of detection units are arranged at equal intervals along the circle.

【0012】第4の本発明に係る微粒子検出器は、上記
第3の発明構成において、上記検出ユニットは光電変換
素子からなり、この光電変換素子は、その受光面がレー
ザ光の伝送して来る方向に向くように配置される。
According to a fourth aspect of the present invention, in the above-described third aspect of the present invention, the detection unit comprises a photoelectric conversion element, and a light receiving surface of the photoelectric conversion element transmits laser light. It is arranged to face the direction.

【0013】第5の本発明に係る微粒子検出器は、第4
の発明構成において、上記光電変換素子の受光面の前に
は、レーザ光の波長の光を透過する光学フィルタを設け
たことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fine particle detector comprising:
In the invention, the optical filter is characterized in that an optical filter that transmits light having a wavelength of laser light is provided in front of the light receiving surface of the photoelectric conversion element.

【0014】第6の本発明に係る微粒子検出器は、上記
の各発明構成において、上記全反射発生部ではレーザ光
が全反射するときに光ファイバの外側に表面波が生じ、
到来する微粒子と表面波が作用し合うことにより上記レ
ーザ散乱光が発生するように構成される。
According to a sixth aspect of the present invention, in the above-described invention, the total reflection generating section generates a surface wave outside the optical fiber when the laser light is totally reflected.
The laser scattered light is generated by the interaction between the arriving fine particles and the surface wave.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0016】図1は本発明に係る微粒子検出器の代表的
実施形態を示した正面図であり、図2は図1でA方向か
ら見た側面図である。図1と図2では微粒子を検出する
原理を説明するための特徴的構成を示している。塵等の
微粒子を検出する本実施形態による微粒子検出器におい
てレーザ光を利用した散乱光方式が用いられる。従って
本実施形態の微粒子検出器においても、レーザ光を出射
するためのレーザ光源(レーザダイオード)11と、レ
ーザ光を受けるレーザ光吸収器12を備えている。レー
ザ光源11から出射されたレーザ光13はレンズ14で
絞られる。
FIG. 1 is a front view showing a typical embodiment of a particle detector according to the present invention, and FIG. 2 is a side view as viewed from the direction A in FIG. 1 and 2 show a characteristic configuration for explaining the principle of detecting fine particles. In the fine particle detector according to the present embodiment for detecting fine particles such as dust, a scattered light method using laser light is used. Therefore, the particle detector according to the present embodiment also includes a laser light source (laser diode) 11 for emitting laser light and a laser light absorber 12 for receiving laser light. The laser light 13 emitted from the laser light source 11 is stopped down by the lens 14.

【0017】本実施形態による微粒子検出器では、図1
と図2から明らかなように、レーザ光源11から出射さ
れたレーザ光13は、レンズ14で絞られた後、光ファ
イバ15で伝送される。光ファイバ15は、単芯の単一
線状のガラス材料で形成されており、形態的に、レーザ
光源11側の端部15a、レーザ光吸収器12側の端部
15c、ほぼ中央部に位置する螺旋状(螺旋コイル状)
に巻かれた螺旋部(コイル部)15bの各部分から構成
されている。レーザ光13は、光ファイバ15の端部1
5aの光ファイバ端面に入射し、螺旋部15bを伝播
し、端部15cの光ファイバ端面から出射される。矢印
16はレーザ光の進行方向を示している。螺旋部15b
の巻き数は任意である。
In the particle detector according to the present embodiment, FIG.
2, the laser light 13 emitted from the laser light source 11 is transmitted through the optical fiber 15 after being narrowed down by the lens 14. The optical fiber 15 is formed of a single-core single linear glass material, and is morphologically located at an end 15 a on the laser light source 11 side, an end 15 c on the laser light absorber 12 side, and substantially at the center. Spiral (spiral coil)
And a spiral portion (coil portion) 15b wound around the coil. The laser light 13 is applied to the end 1 of the optical fiber 15.
The light enters the end face of the optical fiber 5a, propagates through the spiral portion 15b, and is emitted from the end face of the optical fiber at the end 15c. Arrow 16 indicates the traveling direction of the laser beam. Spiral part 15b
Is arbitrary.

【0018】本実施形態による微粒子検出器では、光フ
ァイバ15の螺旋部15bの周辺領域が微粒子検出領域
として使用される。微粒子検出領域の広さは、螺旋部1
5bの巻き数によって決定される。当該微粒子検出領域
において、螺旋部15bが形成する円(図1に示される
円形部分)に沿って、例えば8個の検出ユニット17が
例えば等間隔で配置されている。検出ユニット17は、
好ましくは長方形の板状部材の形態を有し、光学フィル
タ18とフォトダイオード(光電変換素子)19を重ね
合わせて形成されている。すなわちフォトダイオード1
9の受光面の前に光学フィルタ18が配置されている。
長方形板状の形態を有する複数の検出ユニット17は、
図2に示すごとくその長辺が螺旋部15bの中心軸線に
平行になり、かつ図1に示すごとくその短辺が上記円の
半径方向に向いて放射状になるように、配置されてい
る。換言すれば、検出ユニット17の短辺は上記の円の
接線に対して直交している。複数の検出ユニット17の
各々は、上記円の外側に位置する部分(外側部分)と、
上記円の内側に位置する部分(内側部分)に分けられ
る。
In the particle detector according to the present embodiment, a region around the spiral portion 15b of the optical fiber 15 is used as a particle detection region. The area of the particle detection area is
5b. In the fine particle detection region, for example, eight detection units 17 are arranged at, for example, equal intervals along a circle (the circular portion shown in FIG. 1) formed by the spiral portion 15b. The detection unit 17
It preferably has the form of a rectangular plate-like member, and is formed by overlapping an optical filter 18 and a photodiode (photoelectric conversion element) 19. That is, the photodiode 1
An optical filter 18 is arranged in front of the light receiving surface 9.
The plurality of detection units 17 having a rectangular plate shape include:
As shown in FIG. 2, the long side is arranged so as to be parallel to the central axis of the spiral portion 15b, and as shown in FIG. 1, the short side is radially directed toward the radial direction of the circle. In other words, the short side of the detection unit 17 is orthogonal to the tangent of the circle. Each of the plurality of detection units 17 includes a portion (outside portion) located outside the circle,
It is divided into a part (inner part) located inside the circle.

【0019】検出ユニット17の実際の作り方として、
例えば、長方形板状の形態を有する検出ユニット17に
おいて長辺に平行なスリットを短辺方向の中心位置に形
成する。この場合、光ファイバ15の螺旋部15bは、
光ファイバが上記スリットに挿入されながら巻かれるよ
うにして、配置される。他の作り方としては、検出ユニ
ット17を、初めから前述した外側部分を形成する部材
と内側部分を形成する部材の2つの部材から構成し、そ
れぞれを、前述の配置条件を満足させるように外側と内
側の所定位置に配置することである。検出ユニット17
の作り方としては任意の構成を採用できる。
As an actual method of making the detection unit 17,
For example, in the detection unit 17 having a rectangular plate shape, a slit parallel to the long side is formed at the center position in the short side direction. In this case, the spiral portion 15b of the optical fiber 15 is
The optical fiber is arranged so as to be wound while being inserted into the slit. As another manufacturing method, the detection unit 17 is composed of two members, the member forming the outer portion and the member forming the inner portion, from the beginning. It is to be arranged at a predetermined position inside. Detection unit 17
An arbitrary configuration can be adopted as a method of producing.

【0020】上記の構成において、さらに、複数の検出
ユニット17の各々は、フォトダイオード19の入射受
光面がレーザ光の伝送して来る方向に向くように配置さ
れている。なお図1と図2で、検出ユニット17を取り
付けるための構造の図示は省略されているが、取付け構
造には任意のものを採用できる。
In the above configuration, each of the plurality of detection units 17 is further arranged so that the incident light receiving surface of the photodiode 19 faces the direction in which laser light is transmitted. Although the structure for mounting the detection unit 17 is not shown in FIGS. 1 and 2, any structure can be adopted as the mounting structure.

【0021】図3は、光ファイバ15の螺旋部15bに
おける一部を示し、微粒子を検出する過程を示してい
る。この図3と、前述の図1および図2とを参照して本
実施形態による微粒子検出器の検出作用を説明する。
FIG. 3 shows a part of the spiral portion 15b of the optical fiber 15, and shows a process of detecting fine particles. The detection operation of the particle detector according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 and FIGS. 1 and 2 described above.

【0022】レーザ光源11から出射されたレーザ光1
3は、レンズ14により絞られ、光ファイバ15の端部
15aの端面に入射される。レーザ光は光ファイバ15
の螺旋部15bを伝播した後、光ファイバ15の端部1
5cの他の端面により出射され、レーザ光吸収器12で
吸収される。
Laser light 1 emitted from laser light source 11
3 is stopped down by the lens 14 and is incident on the end face of the end 15 a of the optical fiber 15. Laser light is optical fiber 15
Of the optical fiber 15 after propagating through the helical portion 15b
The laser beam is emitted by the other end face of the laser beam 5c and absorbed by the laser beam absorber 12.

【0023】光ファイバ15内でレーザ光13は全反射
を繰り返しながら伝播する。全反射が起きる場合、光フ
ァイバ15の外側には光ファイバの軸方向に進行しかつ
光ファイバの径方向の外向きに指数的に振幅が減少する
表面波が発生する。レーザ光13の全反射は、特に光フ
ァイバ15の螺旋部15bで発生する確率が高く、当該
表面波が発生する領域は螺旋部15bの外側領域および
内側領域に形成されることになる。図3に示されるよう
に、表面波が発生している領域21に塵粒子22が飛来
すると、レーザ散乱光23が発生する。レーザ散乱光2
3は、レーザ波長を透過させる光学フィルタ18を透過
した後に、フォトダイオード19の受光面に入射し、こ
れにより光電流信号に変換され、検出される。
The laser light 13 propagates in the optical fiber 15 while repeating total reflection. When total reflection occurs, a surface wave is generated outside the optical fiber 15 that travels in the axial direction of the optical fiber and whose amplitude decreases exponentially outward in the radial direction of the optical fiber. The total reflection of the laser light 13 is particularly likely to occur in the spiral portion 15b of the optical fiber 15, and the region where the surface wave is generated is formed in the outer region and the inner region of the spiral portion 15b. As shown in FIG. 3, when the dust particles 22 fly to the area 21 where the surface wave is generated, laser scattered light 23 is generated. Laser scattered light 2
After passing through the optical filter 18 that transmits the laser wavelength, the light 3 enters the light receiving surface of the photodiode 19 and is converted into a photocurrent signal and detected.

【0024】光ファイバ15内を伝播するレーザ光13
のパワー密度はほとんど同じであり、レーザ光の全反射
で生じる表面波のパワー密度も光ファイバ15に沿って
殆ど同じである。従って光ファイバ15において、レー
ザ光の全反射が発生する軸方向のどの場所でも同様な強
度のレーザ散乱光の検出が可能になる。特に、光ファイ
バ15におけるレーザ光13の全反射は、光ファイバが
巻かれて形成された螺旋部15bで発生する確率が高
く、従って表面波が発生しやすい領域も螺旋部15bの
外側と内側に形成される。螺旋部15bにおける巻かれ
た光ファイバに沿う領域が微粒子検出領域として用いら
れる。そのため、前述のごとく螺旋部15bの内外の周
囲に8個の検出ユニット17が配置され、各々で、発生
したレーザ散乱光23が検出される。
Laser light 13 propagating in optical fiber 15
Are almost the same, and the power density of the surface wave generated by the total reflection of the laser light is almost the same along the optical fiber 15. Therefore, it is possible to detect the laser scattered light having the same intensity at any position in the axial direction where the laser light is totally reflected in the optical fiber 15. In particular, the total reflection of the laser light 13 in the optical fiber 15 is highly likely to occur in the spiral portion 15b formed by winding the optical fiber, and therefore, the region where the surface wave is likely to be generated is also outside and inside the spiral portion 15b. It is formed. A region along the wound optical fiber in the spiral portion 15b is used as a particle detection region. Therefore, as described above, eight detection units 17 are arranged around the inside and outside of the spiral portion 15b, and the generated laser scattered light 23 is detected by each of the eight detection units.

【0025】上記構成により、塵粒子のサイズが小さく
ても散乱光を検出し得る領域は、従来の検出器のごとく
軸方向の限られた領域に限定されることはなくなる。ま
た光ファイバは端面での入射角制限はあるものの、螺旋
部15bにおける軸方向の曲げ(曲げR)を一定値以上
に保つ限り、円周部での光ファイバ内での入射角が臨界
角以下となり、光が外に漏れることはない。このため、
曲げRによる検出器サイズの小型化の制限はあるもの
の、曲げRを一定値以上に保って螺旋部15bを形成す
ることにより、光ファイバ表面に沿った散乱光微粒子検
出領域を非常に大きくすることができる。
According to the above configuration, the area where the scattered light can be detected even if the size of the dust particles is small is not limited to the limited area in the axial direction unlike the conventional detector. Although the optical fiber has an incident angle limit at the end face, as long as the axial bending (bending R) in the helical portion 15b is kept at a certain value or more, the incident angle in the optical fiber at the circumferential portion is less than the critical angle. And no light leaks out. For this reason,
Although there is a limitation on the miniaturization of the detector size due to the bend R, by forming the spiral portion 15b while maintaining the bend R at a certain value or more, the scattered light fine particle detection area along the surface of the optical fiber can be made very large. Can be.

【0026】上記実施形態によれば、光ファイバを巻い
て螺旋部15bを形成し、レーザ光の全反射が起きる光
ファイバに沿った領域を微粒子検出領域としたため、微
粒子検出器としての実装サイズを小さくすることができ
ると共に、実装サイズを小さくしても光ファイバを螺旋
状とすることにより光ファイバの長さを長くできる。螺
旋部15bの内外周囲に複数配置された検出ユニット1
7との組合せにより、塵粒子22に起因して光ファイバ
の表面近傍から生じるレーザ散乱光23を有効に検出す
る。
According to the above embodiment, the spiral portion 15b is formed by winding the optical fiber, and the area along the optical fiber where the total reflection of the laser light occurs is defined as the particle detection area. The length of the optical fiber can be increased by making the optical fiber helical even if the mounting size is reduced. A plurality of detection units 1 arranged inside and outside the spiral part 15b
In combination with 7, the laser scattered light 23 generated from the vicinity of the surface of the optical fiber due to the dust particles 22 is effectively detected.

【0027】上記実施形態では、光ファイバを巻いて螺
旋部を形成し、そこでレーザ光の全反射を発生させるこ
とにより、光ファイバ表面に沿って微粒子検出領域を形
成するようにしたが、上記全反射を発生させるための構
造(全反射発生部)は上記螺旋部に限定されない。さら
に上記実施形態では光ファイバの例を説明したが、光フ
ァイバと同様な光伝送を行うことができる他の光伝送路
を用いることも可能である。
In the above embodiment, the spiral portion is formed by winding the optical fiber, and the laser beam is totally reflected therefrom, thereby forming the fine particle detection area along the surface of the optical fiber. The structure for generating reflection (total reflection generating portion) is not limited to the spiral portion. Furthermore, in the above embodiment, the example of the optical fiber has been described, but another optical transmission line capable of performing the same optical transmission as the optical fiber can be used.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、光散乱を利用して微粒子を検出する微粒子検出器
において、レーザ光を伝送する手段として光ファイバを
利用し、レーザ光の全反射で生じる表面波を利用して微
粒子検出領域を形成すべく光ファイバを巻いて螺旋部を
形成し、この螺旋部の周囲に光ファイバに沿って検出機
構を設けるようにしたため、検出器サイズを大きくする
ことなく、微粒子検出領域を螺旋部の光ファイバの長さ
だけ広げることができ、微粒子が小さい場合でも検出領
域が極端に減少することがなくなる。検出対象である微
粒子がより小さい場合でも、検出領域を実質的に大きく
でき、検出感度を高め、短時間での検出を行うことがで
きる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in a fine particle detector for detecting fine particles using light scattering, an optical fiber is used as a means for transmitting laser light, and A spiral is formed by winding an optical fiber to form a fine particle detection area using surface waves generated by total reflection, and a detection mechanism is provided along the optical fiber around this spiral, so the detector size The particle detection area can be extended by the length of the optical fiber in the spiral portion without increasing the particle size, so that the detection area does not extremely decrease even when the particles are small. Even when the particles to be detected are smaller, the detection area can be substantially enlarged, the detection sensitivity can be increased, and detection can be performed in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る微粒子検出器の代表的実施形態を
示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a typical embodiment of a particle detector according to the present invention.

【図2】図1においてA方向から見た側面図である。FIG. 2 is a side view seen from a direction A in FIG.

【図3】微粒子の検出作用を説明するための要部拡大図
である。
FIG. 3 is an enlarged view of a main part for describing a detection operation of fine particles.

【図4】従来の微粒子検出器の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional particle detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 レーザ光源 12 レーザ光吸収器 13 レーザ光 15 光ファイバ 17 検出ユニット 18 光学フィルタ 19 フォトダイオード 21 微粒子検出器 22 塵粒子 23 光散乱光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Laser light source 12 Laser light absorber 13 Laser light 15 Optical fiber 17 Detection unit 18 Optical filter 19 Photodiode 21 Particle detector 22 Dust particle 23 Light scattered light

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を利用し微粒子に起因して生じ
たレーザ散乱光を測定することにより微粒子を検出する
微粒子検出器において、 全反射発生部を備えた光ファイバで前記レーザ光を伝送
し、前記全反射発生部の周囲を微粒子検出領域とし、前
記全反射発生部の周囲に検出機構を設けたことを特徴と
する微粒子検出器。
1. A fine particle detector for detecting fine particles by measuring laser scattered light generated by the fine particles using a laser beam, wherein the fine laser beam is transmitted by an optical fiber having a total reflection generating section. A particle detection area around the total reflection generating section, and a detection mechanism provided around the total reflection generating section.
【請求項2】 前記全反射発生部は前記光ファイバを巻
いて形成した巻線部であることを特徴とする請求項1記
載の微粒子検出器。
2. The particle detector according to claim 1, wherein the total reflection generating section is a winding section formed by winding the optical fiber.
【請求項3】 前記検出機構は長方形板状の複数の検出
ユニットからなり、前記検出ユニットは、その長辺が前
記螺旋部の中心軸線に平行になりかつその短辺が前記螺
旋部の形成する円の径方向を向くように配置され、前記
複数の検出ユニットは前記円に沿って等間隔で配置され
ることを特徴とする請求項2記載の微粒子検出器。
3. The detecting mechanism comprises a plurality of rectangular plate-shaped detecting units, and the detecting unit has a long side parallel to a central axis of the spiral part and a short side formed by the spiral part. The particle detector according to claim 2, wherein the plurality of detection units are arranged so as to face in a radial direction of the circle, and the plurality of detection units are arranged at equal intervals along the circle.
【請求項4】 前記検出ユニットは光電変換素子からな
り、この光電変換素子は、その受光面が前記レーザ光の
伝送して来る方向に向くように配置されることを特徴と
する請求項3記載の微粒子検出器。
4. The detection unit according to claim 3, wherein the detection unit comprises a photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion element is arranged so that a light receiving surface thereof faces in a direction in which the laser light is transmitted. Particle detector.
【請求項5】 前記光電変換素子の前記受光面の前に
は、前記レーザ光の波長の光を透過する光学フィルタを
設けたことを特徴とする請求項4記載の微粒子検出器。
5. The particle detector according to claim 4, wherein an optical filter that transmits light having a wavelength of the laser light is provided in front of the light receiving surface of the photoelectric conversion element.
【請求項6】 前記全反射発生部では前記レーザ光が全
反射するときに前記光ファイバの外側に表面波が生じ、
到来する微粒子と前記表面波が作用し合うことにより前
記レーザ散乱光が発生することを特徴とする請求項1〜
5のいずれか1項に記載の微粒子検出器。
6. The total reflection generating section generates a surface wave outside the optical fiber when the laser light is totally reflected,
The laser scattered light is generated by arriving fine particles and the surface wave acting on each other, wherein the laser scattering light is generated.
6. The fine particle detector according to any one of 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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