JP2001153804A - Fine particle constituent analyzer - Google Patents

Fine particle constituent analyzer

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JP2001153804A
JP2001153804A JP33961399A JP33961399A JP2001153804A JP 2001153804 A JP2001153804 A JP 2001153804A JP 33961399 A JP33961399 A JP 33961399A JP 33961399 A JP33961399 A JP 33961399A JP 2001153804 A JP2001153804 A JP 2001153804A
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JP
Japan
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time delay
filter
fine particle
output
noise
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JP33961399A
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Inventor
Makoto Yamaguchi
山口  良
Toshiyuki Suzuki
俊之 鈴木
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle constituent analyzer for signal processing, which does not result in a time delay, without depending on a type of a filter. SOLUTION: In this fine particle constituent analyzer, a fine particle is emitted for spectral diffraction. A wavelength after spectral diffraction is converted to an electrical signal and amplified. An output signal is inputted and wavelength screened. A size of the fine particle is computed by a computing means from the screened signal. The computing means is provided with a time delay correction means. The time delay correction means corrects the time delay of the output signal caused by the noise filter.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は微粒子の成分を分析す
る微粒子成分分析装置に関し、更に詳しくは化合物や異
なる元素が結合した物質の成分分析が可能な微粒子成分
分析装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine particle component analyzer for analyzing the components of fine particles, and more particularly to a fine particle component analyzer capable of analyzing components of a compound or a substance in which different elements are combined.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば大気中に浮遊する微粒子を空気と
ともに吸引し、その微粒子をフィルタ上に集め、微粒子
を構成する元素の数や大きさをマイクロ波誘導ブラズマ
を利用して測定する微粒子成分分析装置が知られてい
る。
2. Description of the Related Art For example, fine particle component analysis in which fine particles floating in the air are sucked together with air, the fine particles are collected on a filter, and the number and size of elements constituting the fine particles are measured by using microwave induction plasma. Devices are known.

【0003】図5はそのようなマイクロ波誘導プラズマ
を利用した微粒子成分分析装置の要部構成を示す図であ
る。図において51はフィルタユニットであり、この表
面には測定すべき固体微粒子(図示せず)が付着したフ
ィルタ52が配置されている。53はアスピレータで、
フィルタ52に付着した固体微粒子を吸引し放電管54
に供給する。55はマイクロ波発生器、56はマイクロ
波発生器55からのマイクロ波が導入されたキャビティ
である。
[0005] FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a main part of a fine particle component analyzer utilizing such microwave induced plasma. In the figure, reference numeral 51 denotes a filter unit, on which a filter 52 to which solid fine particles (not shown) to be measured are attached is disposed. 53 is an aspirator,
The solid fine particles attached to the filter 52 are sucked and the discharge tube 54
To supply. 55 is a microwave generator, and 56 is a cavity into which the microwave from the microwave generator 55 is introduced.

【0004】57は放電管54で発光した光を光ファイ
バ80を介して取入れて分光する分光器であり、この例
では4台の分光器を備えている。58は分光器57の後
段に設けられた光電変換手段であり、例えば光電子増倍
管が用いられる。61は演算手段である。
Reference numeral 57 denotes a spectroscope for taking in the light emitted from the discharge tube 54 through an optical fiber 80 and dispersing the light. In this example, four spectroscopes are provided. Reference numeral 58 denotes a photoelectric conversion unit provided at the subsequent stage of the spectroscope 57, for example, a photomultiplier tube is used. 61 is an operation means.

【0005】図6(a)はこのような装置の信号処理の
流れを示すもので、マイクロ波誘導プラズマを利用して
発光した光が分光器57に入力し、光電子増倍管58及
びプリアンプ59を経てノイズフィルタ60で選別さ
れ、選別された信号が演算手段61に出力されている。
FIG. 6 (a) shows the flow of signal processing in such an apparatus. Light emitted using microwave-induced plasma enters a spectroscope 57, where a photomultiplier tube 58 and a preamplifier 59 are provided. , And the selected signal is output to the calculating means 61.

【0006】この場合、ノイズフィルタ60のカットオ
フ周波数が10Hzのハイパスフイルタ及びカットオフ
周波数が750Hzのローパスフイルタを用いて、光電
子増倍管58やプリアンプ59の出力信号の直流成分を
カットする方法を採用している。
In this case, a method of cutting the DC component of the output signal of the photomultiplier tube 58 or the preamplifier 59 using a high-pass filter having a cut-off frequency of 10 Hz and a low-pass filter having a cut-off frequency of 750 Hz is used. Has adopted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の構成
においてプリアンプ59からの出力(A点)には図6
(b)に示すようにノイズ成分hが含まれており、ノイ
ズフィルタを透過した時点では図6(c)に示すように
ノイズ成分がh'のように減少する。
In the above configuration, the output (point A) from the preamplifier 59 is shown in FIG.
As shown in FIG. 6B, the noise component h is included, and at the time of passing through the noise filter, the noise component decreases as shown by h ′ as shown in FIG. 6C.

【0008】このノイズフィルタは測定対象の元素の種
類(例えば金属,有機物等)により3種類程度あるが、
図7に示すようにフィルタの種類に応じて時間遅れを生
じる。
There are about three types of noise filters depending on the type of element to be measured (eg, metal, organic substance, etc.).
As shown in FIG. 7, a time delay occurs depending on the type of the filter.

【0009】図7は例えば4種類の元素を含む化合物が
同時にかつ、同じ強さで発光したと仮定して、これを4
つの元素の波長に設定した分光器で分光し、光電変換し
た電圧の状態を横軸を時間、縦軸を出力電圧とし、フィ
ルタの種類による時間遅れを模式的に示している。
FIG. 7 assumes that compounds containing, for example, four kinds of elements emit light simultaneously and with the same intensity.
The horizontal axis represents time, the vertical axis represents output voltage, and the time delay due to the type of filter is schematically shown.

【0010】図によればノイズフィルタ3の出力が一番
早く、2,1,0のフィルタの順に出力に時間遅れが生
じており、このように、同時に発光したものが遅れて検
出されると例えば化合物や結合体として認識することが
できないという問題があった。
According to the figure, the output of the noise filter 3 is the earliest, and the output has a time delay in the order of 2, 1, 0 filters. For example, there is a problem that it cannot be recognized as a compound or a conjugate.

【0011】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、フィルタの種類に関係なく時間遅れの
ない信号処理を行うための微粒子成分分析装置を提供す
ることを目的としている。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fine particle component analyzer for performing signal processing without time delay regardless of the type of filter.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、請求項1においては、微粒子を原子
化、イオン化して励起、発光させる励起、発光手段と、
発光した波長の異なる複数の光を分光する分光手段
と、 分光した所定の波長のそれぞれを電気信号に変換
する複数の光電変換手段と、 光電変換手段で変換され
た電気信号のそれぞれを増幅する複数の信号増幅手段
と、 信号増幅手段からの出力信号のそれぞれを入力し
てノイズ除去を行なう複数のノイズフィルタと、 複数
のノイズフィルタで選別された信号から微粒子の大きさ
を演算手段により演算する微粒子成分分析装置におい
て、前記演算手段にノイズフィルタによって生じる出力
信号の時間遅れを補正する時間遅れ補正手段を設けたこ
とを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an excitation / emission means for atomizing or ionizing fine particles to excite and emit light.
Spectral means for splitting a plurality of emitted lights having different wavelengths, a plurality of photoelectric conversion means for converting each of the split predetermined wavelengths into electric signals, and a plurality of amplifying each of the electric signals converted by the photoelectric conversion means A signal amplifying means, a plurality of noise filters for inputting each of the output signals from the signal amplifying means to remove noise, and fine particles for calculating the size of the fine particles from the signals selected by the plurality of noise filters by the calculating means In the component analyzer, the arithmetic means is provided with a time delay correcting means for correcting a time delay of an output signal caused by the noise filter.

【0013】請求項2においては、請求項1記載の微粒
子成分分析装置において、時間遅れ補正手段はノイズフ
ィルタによって異なる既知の遅れ時間のうち、出力が最
も遅れるフィルタを基準として他のフィルタの出力を前
記既知の遅れ時間に基づいて遅らせて出力するようにし
たことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the fine particle component analyzer according to the first aspect, the time delay correcting means compares the output of another filter with reference to the filter having the longest output among the known delay times different depending on the noise filter. The output is delayed based on the known delay time.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態の一例を
示すもので、図6に示す従来例とは演算手段61内に時
間遅れ補正手段70を設けた点のみが異なっている。な
お、図では省略するが、時間遅れ補正手段(記憶手段)
の前段にはA/D変換器が設けられている。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, which is different from the conventional example shown in FIG. 6 only in that a time delay correcting means 70 is provided in an arithmetic means 61. FIG. Although not shown in the figure, time delay correction means (storage means)
Is provided with an A / D converter at the preceding stage.

【0015】記憶手段は図2に示すように、時間経過に
したがって記憶素子(リングバッファ)の記憶領域が移
動していく状態を示す模式図である。A/D変換するタ
イミングで記憶領域を順次移動していくようになってお
り、記憶領域が飽和したらはじめに戻って記憶内容を書
き換えていく。
The storage means is a schematic diagram showing a state in which the storage area of the storage element (ring buffer) moves over time as shown in FIG. The storage area is sequentially moved at the timing of A / D conversion. When the storage area is saturated, the process returns to the beginning and rewrites the stored contents.

【0016】図3はA/D変換した出力のピークを判断
する手法を示すものである。即ち、ピーク判断はA/D
変換を一定時間(図の例ではA/D変換のタイミングを
90μ/sとしている)で処理してA/D値の上昇レベ
ルが指定値以上で3回以上続いた場合のみピークと認識
するものとし、ピーク電圧の確定はA/D変換値が下が
る一つ前の電圧とする。
FIG. 3 shows a method for judging the peak of the A / D converted output. That is, the peak judgment is A / D
A conversion is processed for a fixed time (in the example of the figure, the timing of A / D conversion is set to 90 μ / s), and a peak is recognized only when the increase level of the A / D value is equal to or more than a specified value and continues for 3 times or more. The peak voltage is determined as the voltage immediately before the A / D conversion value decreases.

【0017】図3においてはn1〜n4までは電圧値が
上昇しn5,n6と下降しているのでn4での電圧値
(V4)をピーク電圧と認定し、その値を検出時間に対
応する記憶領域に書き込むこととなる。
In FIG. 3, since the voltage value increases from n1 to n4 and decreases to n5 and n6, the voltage value (V4) at n4 is recognized as the peak voltage, and the value is stored corresponding to the detection time. It will be written to the area.

【0018】図4(a)は時間遅れ補正手段(記憶手
段)の動作を模式的に示すものである。ここでは4台の
分光器(ch1〜4)に対してch1にフィルタ0、c
h2にフィルタ1、ch3,ch4にフィルタ3のよう
に3種類のフィルタを用いている。また、…100〜1
07 …は記憶手段の記憶領域に対応する時間軸(A/
D変換器のサンプリング周期)を示している。
FIG. 4A schematically shows the operation of the time delay correction means (storage means). Here, filters 0 and c are assigned to ch1 for four spectrometers (ch1 to 4).
Three types of filters, such as a filter 1 for h2 and a filter 3 for ch3 and ch4, are used. Also ... 100-1
07 ... are the time axes (A / A) corresponding to the storage area of the storage means.
2 shows a sampling cycle of the D converter.

【0019】また、ここでは、ch1〜3で検出した出
力ピークは同時に発光したものとし、それがフィルタを
設けたことにより、ch3のピークが101のタイミン
グで、ch2のピークが102のタイミングで、ch1
のピークが106のタイミングで検出されているものと
する。
In this case, it is assumed that the output peaks detected in ch1 to ch3 emit light at the same time, and the filter is provided so that the peak of ch3 is at the timing of 101 and the peak of ch2 is at the timing of 102. ch1
Is detected at the timing of 106.

【0020】なお、ch4は同時発光していない出力ピ
ークである。フィルタ0〜3によって異なる遅れ時間は
後述のように予め測定され既知であるものとする。
Note that ch4 is an output peak that does not emit light simultaneously. It is assumed that the delay time that differs depending on the filters 0 to 3 is measured in advance and known as described later.

【0021】本発明では時間遅れの最も大きいフィルタ
0を基準とし、フィルタ2の出力ピークにサンプリング
タイミング4回分に相当する4を加え、フィルタ3の出
力ピークにサンプリングタイミング5回分に相当する5
を加え、図4(b)に示すように106のタイミングで
PC62(図1参照)側へ出力する。なお、同時発光し
ていないch4の出力はフィルタ3でフィルタリングさ
れるのでサンプリングタイミング5を加えて108のタ
イミングでPC62側へ出力する。
In the present invention, based on the filter 0 having the largest time delay, 4 corresponding to four sampling timings is added to the output peak of the filter 2, and 5 corresponding to five sampling timings is added to the output peak of the filter 3.
4 and output to the PC 62 (see FIG. 1) at the timing of 106 as shown in FIG. Since the output of ch4, which does not emit light at the same time, is filtered by the filter 3, the sampling timing 5 is added and the output is output to the PC 62 at the timing of 108.

【0022】なお、本発明の以上の説明は、説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。例
えば、分光器の数は4台として説明したがこの数に限る
ものではない。
It is to be noted that the above description of the present invention has been presented by way of illustration and example only of a particular preferred embodiment. Thus, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be modified or modified in many ways without departing from its essentials. For example, although the number of spectroscopes has been described as four, it is not limited to this number.

【0023】[0023]

【発明の効果】 以上詳しく説明したように本発明によ
れば、微粒子を発光させて分光し、分光した波長を電気
信号に変換、増幅しその出力信号を入力して波長選別を
行い、選別した信号から微粒子の大きさを演算手段で演
算する微粒子成分分析装置において、演算手段にノイズ
フイルタによって生じる出力信号の時間遅れを補正する
時間遅れ補正手段を設けたので、フィルタの種類に関係
なく時間遅れのない信号処理を行うための微粒子分析装
置を実現することができる。
As described above in detail, according to the present invention, fine particles are emitted and separated, the separated wavelength is converted into an electric signal, amplified, the output signal is input, and wavelength selection is performed. In the fine particle component analyzer that calculates the size of the fine particles from the signal by the calculating means, the calculating means is provided with the time delay correcting means for correcting the time delay of the output signal caused by the noise filter. Therefore, it is possible to realize a particle analyzer for performing signal processing without noise.

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

【図1】本発明の微粒子成分分析装置の実施形態の一例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of a fine particle component analyzer of the present invention.

【図2】A/D変換した出力のピークを判断する手法を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of determining a peak of an A / D converted output.

【図3】時間経過にしたがって記憶手段(リングバッフ
ァ)の記憶領域が移動していく状態を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a storage area of a storage unit (ring buffer) moves as time passes.

【図4】時間遅れ補正手段(記憶手段)の動作を模式的
に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the operation of a time delay correction unit (storage unit).

【図5】マイクロ波誘導プラズマを利用した微粒子成分
分析装置の要部構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a main configuration of a fine particle component analyzer using microwave induction plasma.

【図6】信号処理の流れを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a flow of signal processing.

【図7】4種類の元素を含む化合物が同時に、同じ強さ
で発光したと仮定してフィルタの種類による時間遅れを
模式的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a time delay depending on the type of filter, assuming that compounds containing four types of elements simultaneously emit light with the same intensity.

【0024】[0024]

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 フィルタユニツト52 フィルタ53アスピレー
タ54 反応管55 マイクロ波源56 キャビテイ5
7 分光器 58 光電変換器(光電子増倍管)59 プリアンプ6
0 ノイズフィルタ61演算手段 62 パソコン 70 時間遅れ補正手段
51 Filter Unit 52 Filter 53 Aspirator 54 Reaction Tube 55 Microwave Source 56 Cavity 5
7 Spectrometer 58 Photoelectric converter (photomultiplier tube) 59 Preamplifier 6
0 Noise filter 61 Calculation means 62 Personal computer 70 Time delay correction means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微粒子を原子化、イオン化して励起、発
光させる励起、発光手段と、 発光した波長の異なる複
数の光を分光する分光手段と、 分光した所定の波長の
それぞれを電気信号に変換する複数の光電変換手段と、
光電変換手段で変換された電気信号のそれぞれを増幅
する複数の信号増幅手段と、 信号増幅手段からの出力
信号のそれぞれを入力してノイズ除去を行なう複数のノ
イズフィルタと、 複数のノイズフィルタで選別された
信号から微粒子の大きさを演算手段により演算する微粒
子成分分析装置において、 前記演算手段にノイズフィルタによって生じる出力信号
の時間遅れを補正する時間遅れ補正手段を設けたことを
特徴とする微粒子成分分析装置。
1. Exciting and emitting means for atomizing and ionizing fine particles to excite and emit light, spectral means for spectrally dispersing a plurality of lights having different emitted wavelengths, and converting each of the predetermined wavelengths into electric signals. A plurality of photoelectric conversion means,
A plurality of signal amplifying means for amplifying each of the electrical signals converted by the photoelectric conversion means, a plurality of noise filters for inputting each of the output signals from the signal amplifying means to remove noise, and a plurality of noise filters for selection A fine particle component analyzer for calculating the size of the fine particles from the obtained signal by a calculating means, wherein the calculating means is provided with a time delay correcting means for correcting a time delay of an output signal generated by a noise filter. Analysis equipment.
【請求項2】時間遅れ補正手段はノイズフィルタによっ
て異なる既知の遅れ時間のうち、出力が最も遅れるフィ
ルタを基準として他のフィルタの出力を前記既知の遅れ
時間に基づいて遅らせて出力するようにしたことを特徴
とする請求項1記載の微粒子成分分析装置。
2. The method according to claim 1, wherein the time delay correction means delays the output of another filter based on the known delay time, based on the filter whose output is the most delayed, among the known delay times that differ depending on the noise filter. 2. The fine particle component analyzer according to claim 1, wherein:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006300728A (en) * 2005-04-20 2006-11-02 Hamamatsu Photonics Kk Photodetection circuit and photodetector
JP2015087052A (en) * 2013-10-30 2015-05-07 大日本印刷株式会社 Duct monitoring system and duct monitoring method

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