JP2003270120A - 粒子検出器 - Google Patents
粒子検出器Info
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＮ比を改善することができ、照射光のピー
クを高くすることができ、光源の寿命も長くすることが
できる粒子検出器を提供する。 【解決手段】 光を照射して形成される粒子検出領域８
に検出対象となる流体を導いて流体に含まれる粒子を検
出する粒子検出器において、粒子検出領域８を形成する
光にパルス状のレーザ光Ｌａを用いる。
クを高くすることができ、光源の寿命も長くすることが
できる粒子検出器を提供する。 【解決手段】 光を照射して形成される粒子検出領域８
に検出対象となる流体を導いて流体に含まれる粒子を検
出する粒子検出器において、粒子検出領域８を形成する
光にパルス状のレーザ光Ｌａを用いる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を照射して形成
される粒子検出領域に検出対象となる流体を導いて流体
に含まれる粒子を検出する粒子検出器に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の粒子検出器としては、図５（ａ）
に示すように、粒子検出領域に照射する光の光源として
連続発光するハロゲンランプや持続波レーザ（ＣＷ半導
体レーザ）などを使用しており、それにより粒子検出領
域を通過する粒子の散乱光も連続的な光となり、この連
続的な光を検出部により、図５（ｂ）に示すような電気
信号に変換し出力している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、連続的な信号
を処理するため、粒子検出領域を粒子が通過しない時に
照射する光のふらつきや背景光を受光することにより生
じる光電変換素子（受光素子）のショットノイズなどに
よってノイズが発生し、このノイズが検出部から出力さ
れる電気信号に含まれるため、ノイズと微小粒子から発
せられる散乱光による電気信号を区別するのが難しいと
いう問題がある。また、連続発光のため光源の寿命が短
く、高い出力も得難いという問題がある。 【０００４】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、ＳＮ比を改善することができ、照射光のピーク
を高くすることができ、光源の寿命も長くすることがで
きる粒子検出器を提供しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１に係る発明は、光を照射して形成される粒子検出
領域に検出対象となる流体を導いて流体に含まれる粒子
を検出する粒子検出器において、前記光にパルス光を用
いるものである。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明の第１
の実施の形態に係る粒子検出器の概略構成図、図２は本
発明の第２の実施の形態に係る粒子検出器の概略構成
図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る粒子検出器
の概略構成図である。 【０００７】本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出
器は、図１に示すように、光源としてパルス状のレーザ
光Ｌａを放射するＱスイッチレーザ１と、検出対象とな
る流体により形成される流路２と、レーザ光Ｌａを受け
て流路２に集光させる集光レンズ系３と、散乱光Ｌｓを
受光する受光部４を備えている。 【０００８】流路２は、粒子の検出対象となる流体をア
ウトレット６の下流に接続した吸引ポンプ（不図示）が
吸引することにより、流体がインレット７からアウトレ
ット６にながれて形成される。レーザ光Ｌａと流路２が
交差する箇所が粒子検出領域８となる。 【０００９】受光部４は、粒子検出領域８で生じる散乱
光Ｌｓを集光する集光レンズ９と、集光した散乱光Ｌｓ
を光電変換するフォトダイオード１０と、フォトダイオ
ード１０が出力する電気信号を増幅する増幅器１１など
を備え、粒子検出領域８において粒子に照射されたレー
ザ光Ｌａによる散乱光Ｌｓを受光し、散乱光Ｌｓの強度
に応じた電気信号を出力する。 【００１０】以上のように構成した第１の実施の形態に
係る粒子検出器の動作について説明する。Ｑスイッチレ
ーザ１は、図４（ａ）に示すように、粒子検出領域８を
粒子が通過する時間に比べて短い間隔でパルス状のレー
ザ光Ｌａを発光する。レーザ光Ｌａは、集光レンズ系３
により粒子検出領域８に集光する。 【００１１】そして、粒子が粒子検出領域８を通過する
と、レーザ光Ｌａが照射されることによって生じる粒子
の散乱光Ｌｓは、パルス状のレーザ光Ｌａに同期したパ
ルス状の光となる。このパルス状の散乱光Ｌｓは、集光
レンズ９を介してフォトダイオード１０により、図４
（ｂ）に示すような電気信号に変換され、増幅器１１で
増幅された後に信号処理される。 【００１２】フォトダイオード１０の出力信号には、粒
子の散乱光Ｌｓに基づく信号の他にノイズも含まれる可
能性があるが、粒子による信号とパルス状のレーザ光Ｌ
ａは同期しているため、粒子による信号と突発的なノイ
ズを区別するのが容易となる。 【００１３】また、Ｑスイッチレーザ１を用いているの
で、連続出力時のパワーに比べてピークパワーを大きく
することができ、微小粒子の検出に有利になる。更に、
光源の寿命は連続発光時に比べて長くなる。 【００１４】次に、本発明の第２の実施の形態に係る粒
子検出器は、図２に示すように、光源としてパルス状の
レーザ光Ｌａを放射するＱスイッチレーザ１と、検出対
象となる流体により形成される流路２と、レーザ光Ｌａ
を受けて流路２に集光させる集光レンズ系３と、散乱光
Ｌｓを受光する受光部４と、レーザ光Ｌａを受光するフ
ォトダイオード２１と、フォトダイオード２１が出力す
る電気信号を増幅する増幅器２２と、信号処理回路２３
を備えている。 【００１５】信号処理回路２３は、増幅器２２が出力す
る図４（ａ）に示すレーザ光Ｌａに基づく電気信号と、
図４（ｂ）に示す増幅器１１が出力する散乱光Ｌｓに基
づく電気信号を比較処理することにより、粒子による信
号と突発的なノイズを区別する。なお、図１に示す符号
と同一符号の要素については機能が同一なので説明を省
略する。 【００１６】以上のように構成した第２の実施の形態に
係る粒子検出器の動作について説明する。Ｑスイッチレ
ーザ１は、図４（ａ）に示すように、粒子検出領域８を
粒子が通過する時間に比べて短い間隔でパルス状のレー
ザ光Ｌａを発光する。レーザ光Ｌａは、集光レンズ系３
により粒子検出領域８に集光する。 【００１７】そして、粒子が粒子検出領域８を通過する
と、レーザ光Ｌａが照射されることによって生じる粒子
の散乱光Ｌｓは、パルス状のレーザ光Ｌａに同期したパ
ルス状の光となる。このパルス状の散乱光Ｌｓは、集光
レンズ９を介してフォトダイオード１０により、図４
（ｂ）に示すような電気信号に変換され、増幅器１１で
増幅される。また、粒子検出領域８を形成したレーザ光
Ｌａは、フォトダイオード２１により電気信号に変換さ
れ、増幅器２２で増幅される。 【００１８】フォトダイオード１０の出力信号には、粒
子の散乱光Ｌｓに基づく信号の他にノイズも含まれる可
能性があるが、粒子による信号とパルス状のレーザ光Ｌ
ａは同期しているため、信号処理回路２３で両信号を比
較処理することにより、粒子による信号とノイズの比
（Ｓ／Ｎ比）を高めることができるので、粒子による信
号と突発的なノイズを区別するのが容易となる。 【００１９】次に、本発明の第３の実施の形態に係る粒
子検出器は、図３に示すように、光源としてパルス状の
レーザ光Ｌａを放射するＱスイッチレーザ１と、検出対
象となる流体により形成される流路２と、レーザ光Ｌａ
を受けて流路２に集光させる集光レンズ系３と、散乱光
Ｌｓを受光する受光部４と、所望の周波数でＱスイッチ
レーザ１を発光させる発振器３１と、発振器３１の信号
と散乱光Ｌｓに基づく粒子による信号を同期検波する同
期検波器３２を備えている。 【００２０】同期検波器３２は、図４（ａ）に示すレー
ザ光ＬａをＱスイッチレーザ１に発光させるための発振
器３１の信号と、図４（ｂ）に示す増幅器１１が出力す
る散乱光Ｌｓに基づく電気信号を同期検波し、信号処理
する。なお、図１に示す符号と同一符号の要素について
は機能が同一なので説明を省略する。 【００２１】以上のように構成した第３の実施の形態に
係る粒子検出器の動作について説明する。発振器３１の
発振周波数によりパルス発振したＱスイッチレーザ１
は、図４（ａ）に示すように、粒子検出領域８を粒子が
通過する時間に比べて短い間隔でパルス状のレーザ光Ｌ
ａを発光する。レーザ光Ｌａは、集光レンズ系３により
粒子検出領域８に集光する。 【００２２】そして、粒子が粒子検出領域８を通過する
と、レーザ光Ｌａが照射されることによって生じる粒子
の散乱光Ｌｓは、パルス状のレーザ光Ｌａに同期したパ
ルス状の光となる。このパルス状の散乱光Ｌｓは、集光
レンズ９を介してフォトダイオード１０により、図４
（ｂ）に示すような電気信号に変換され、増幅器１１で
増幅される。 【００２３】フォトダイオード１０の出力信号には、粒
子の散乱光Ｌｓに基づく信号の他にノイズも含まれる可
能性があるが、粒子による信号とパルス状のレーザ光Ｌ
ａは周波数が同期しているため、同期検波器３２でこの
周波数の粒子による信号を検波して信号処理することに
より、粒子による信号とノイズの比（Ｓ／Ｎ比）の改
善、外来ノイズの除去や温度変化による光源ノイズの除
去などを行うことができる。従って、粒子による信号と
突発的なノイズなどを区別するのが容易となる。 【００２４】また、粒子による信号とノイズを分離する
手法として、次の方法を用いることができる。図４
（ｂ）に示すように、粒子による信号は粒子検出領域８
を粒子が通過する時間に比例した長さだけ現れる。従っ
て、連続して現れたパルスの数を数えることで粒子によ
る信号かノイズかを判別することができる。 【００２５】なお、粒子検出領域８を形成するパルス光
としては、Ｑスイッチレーザ１が発するパルス状のレー
ザ光Ｌａの他に、フラッシュランプが発する光、ハロゲ
ンランプ又は持続波レーザ（ＣＷ半導体レーザ）が発す
る連続光を機械式のチョッパにより不連続とした光でも
よい。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、粒子による信号とパルス光は同期しているた
め、粒子による信号と突発的なノイズなどを区別するの
が容易となる。更に、光源の寿命は連続発光時に比べて
長くなる。
される粒子検出領域に検出対象となる流体を導いて流体
に含まれる粒子を検出する粒子検出器に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の粒子検出器としては、図５（ａ）
に示すように、粒子検出領域に照射する光の光源として
連続発光するハロゲンランプや持続波レーザ（ＣＷ半導
体レーザ）などを使用しており、それにより粒子検出領
域を通過する粒子の散乱光も連続的な光となり、この連
続的な光を検出部により、図５（ｂ）に示すような電気
信号に変換し出力している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、連続的な信号
を処理するため、粒子検出領域を粒子が通過しない時に
照射する光のふらつきや背景光を受光することにより生
じる光電変換素子（受光素子）のショットノイズなどに
よってノイズが発生し、このノイズが検出部から出力さ
れる電気信号に含まれるため、ノイズと微小粒子から発
せられる散乱光による電気信号を区別するのが難しいと
いう問題がある。また、連続発光のため光源の寿命が短
く、高い出力も得難いという問題がある。 【０００４】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、ＳＮ比を改善することができ、照射光のピーク
を高くすることができ、光源の寿命も長くすることがで
きる粒子検出器を提供しようとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１に係る発明は、光を照射して形成される粒子検出
領域に検出対象となる流体を導いて流体に含まれる粒子
を検出する粒子検出器において、前記光にパルス光を用
いるものである。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明の第１
の実施の形態に係る粒子検出器の概略構成図、図２は本
発明の第２の実施の形態に係る粒子検出器の概略構成
図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る粒子検出器
の概略構成図である。 【０００７】本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出
器は、図１に示すように、光源としてパルス状のレーザ
光Ｌａを放射するＱスイッチレーザ１と、検出対象とな
る流体により形成される流路２と、レーザ光Ｌａを受け
て流路２に集光させる集光レンズ系３と、散乱光Ｌｓを
受光する受光部４を備えている。 【０００８】流路２は、粒子の検出対象となる流体をア
ウトレット６の下流に接続した吸引ポンプ（不図示）が
吸引することにより、流体がインレット７からアウトレ
ット６にながれて形成される。レーザ光Ｌａと流路２が
交差する箇所が粒子検出領域８となる。 【０００９】受光部４は、粒子検出領域８で生じる散乱
光Ｌｓを集光する集光レンズ９と、集光した散乱光Ｌｓ
を光電変換するフォトダイオード１０と、フォトダイオ
ード１０が出力する電気信号を増幅する増幅器１１など
を備え、粒子検出領域８において粒子に照射されたレー
ザ光Ｌａによる散乱光Ｌｓを受光し、散乱光Ｌｓの強度
に応じた電気信号を出力する。 【００１０】以上のように構成した第１の実施の形態に
係る粒子検出器の動作について説明する。Ｑスイッチレ
ーザ１は、図４（ａ）に示すように、粒子検出領域８を
粒子が通過する時間に比べて短い間隔でパルス状のレー
ザ光Ｌａを発光する。レーザ光Ｌａは、集光レンズ系３
により粒子検出領域８に集光する。 【００１１】そして、粒子が粒子検出領域８を通過する
と、レーザ光Ｌａが照射されることによって生じる粒子
の散乱光Ｌｓは、パルス状のレーザ光Ｌａに同期したパ
ルス状の光となる。このパルス状の散乱光Ｌｓは、集光
レンズ９を介してフォトダイオード１０により、図４
（ｂ）に示すような電気信号に変換され、増幅器１１で
増幅された後に信号処理される。 【００１２】フォトダイオード１０の出力信号には、粒
子の散乱光Ｌｓに基づく信号の他にノイズも含まれる可
能性があるが、粒子による信号とパルス状のレーザ光Ｌ
ａは同期しているため、粒子による信号と突発的なノイ
ズを区別するのが容易となる。 【００１３】また、Ｑスイッチレーザ１を用いているの
で、連続出力時のパワーに比べてピークパワーを大きく
することができ、微小粒子の検出に有利になる。更に、
光源の寿命は連続発光時に比べて長くなる。 【００１４】次に、本発明の第２の実施の形態に係る粒
子検出器は、図２に示すように、光源としてパルス状の
レーザ光Ｌａを放射するＱスイッチレーザ１と、検出対
象となる流体により形成される流路２と、レーザ光Ｌａ
を受けて流路２に集光させる集光レンズ系３と、散乱光
Ｌｓを受光する受光部４と、レーザ光Ｌａを受光するフ
ォトダイオード２１と、フォトダイオード２１が出力す
る電気信号を増幅する増幅器２２と、信号処理回路２３
を備えている。 【００１５】信号処理回路２３は、増幅器２２が出力す
る図４（ａ）に示すレーザ光Ｌａに基づく電気信号と、
図４（ｂ）に示す増幅器１１が出力する散乱光Ｌｓに基
づく電気信号を比較処理することにより、粒子による信
号と突発的なノイズを区別する。なお、図１に示す符号
と同一符号の要素については機能が同一なので説明を省
略する。 【００１６】以上のように構成した第２の実施の形態に
係る粒子検出器の動作について説明する。Ｑスイッチレ
ーザ１は、図４（ａ）に示すように、粒子検出領域８を
粒子が通過する時間に比べて短い間隔でパルス状のレー
ザ光Ｌａを発光する。レーザ光Ｌａは、集光レンズ系３
により粒子検出領域８に集光する。 【００１７】そして、粒子が粒子検出領域８を通過する
と、レーザ光Ｌａが照射されることによって生じる粒子
の散乱光Ｌｓは、パルス状のレーザ光Ｌａに同期したパ
ルス状の光となる。このパルス状の散乱光Ｌｓは、集光
レンズ９を介してフォトダイオード１０により、図４
（ｂ）に示すような電気信号に変換され、増幅器１１で
増幅される。また、粒子検出領域８を形成したレーザ光
Ｌａは、フォトダイオード２１により電気信号に変換さ
れ、増幅器２２で増幅される。 【００１８】フォトダイオード１０の出力信号には、粒
子の散乱光Ｌｓに基づく信号の他にノイズも含まれる可
能性があるが、粒子による信号とパルス状のレーザ光Ｌ
ａは同期しているため、信号処理回路２３で両信号を比
較処理することにより、粒子による信号とノイズの比
（Ｓ／Ｎ比）を高めることができるので、粒子による信
号と突発的なノイズを区別するのが容易となる。 【００１９】次に、本発明の第３の実施の形態に係る粒
子検出器は、図３に示すように、光源としてパルス状の
レーザ光Ｌａを放射するＱスイッチレーザ１と、検出対
象となる流体により形成される流路２と、レーザ光Ｌａ
を受けて流路２に集光させる集光レンズ系３と、散乱光
Ｌｓを受光する受光部４と、所望の周波数でＱスイッチ
レーザ１を発光させる発振器３１と、発振器３１の信号
と散乱光Ｌｓに基づく粒子による信号を同期検波する同
期検波器３２を備えている。 【００２０】同期検波器３２は、図４（ａ）に示すレー
ザ光ＬａをＱスイッチレーザ１に発光させるための発振
器３１の信号と、図４（ｂ）に示す増幅器１１が出力す
る散乱光Ｌｓに基づく電気信号を同期検波し、信号処理
する。なお、図１に示す符号と同一符号の要素について
は機能が同一なので説明を省略する。 【００２１】以上のように構成した第３の実施の形態に
係る粒子検出器の動作について説明する。発振器３１の
発振周波数によりパルス発振したＱスイッチレーザ１
は、図４（ａ）に示すように、粒子検出領域８を粒子が
通過する時間に比べて短い間隔でパルス状のレーザ光Ｌ
ａを発光する。レーザ光Ｌａは、集光レンズ系３により
粒子検出領域８に集光する。 【００２２】そして、粒子が粒子検出領域８を通過する
と、レーザ光Ｌａが照射されることによって生じる粒子
の散乱光Ｌｓは、パルス状のレーザ光Ｌａに同期したパ
ルス状の光となる。このパルス状の散乱光Ｌｓは、集光
レンズ９を介してフォトダイオード１０により、図４
（ｂ）に示すような電気信号に変換され、増幅器１１で
増幅される。 【００２３】フォトダイオード１０の出力信号には、粒
子の散乱光Ｌｓに基づく信号の他にノイズも含まれる可
能性があるが、粒子による信号とパルス状のレーザ光Ｌ
ａは周波数が同期しているため、同期検波器３２でこの
周波数の粒子による信号を検波して信号処理することに
より、粒子による信号とノイズの比（Ｓ／Ｎ比）の改
善、外来ノイズの除去や温度変化による光源ノイズの除
去などを行うことができる。従って、粒子による信号と
突発的なノイズなどを区別するのが容易となる。 【００２４】また、粒子による信号とノイズを分離する
手法として、次の方法を用いることができる。図４
（ｂ）に示すように、粒子による信号は粒子検出領域８
を粒子が通過する時間に比例した長さだけ現れる。従っ
て、連続して現れたパルスの数を数えることで粒子によ
る信号かノイズかを判別することができる。 【００２５】なお、粒子検出領域８を形成するパルス光
としては、Ｑスイッチレーザ１が発するパルス状のレー
ザ光Ｌａの他に、フラッシュランプが発する光、ハロゲ
ンランプ又は持続波レーザ（ＣＷ半導体レーザ）が発す
る連続光を機械式のチョッパにより不連続とした光でも
よい。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、粒子による信号とパルス光は同期しているた
め、粒子による信号と突発的なノイズなどを区別するの
が容易となる。更に、光源の寿命は連続発光時に比べて
長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出器の
概略構成図 【図２】本発明の第２の実施の形態に係る粒子検出器の
概略構成図 【図３】本発明の第３の実施の形態に係る粒子検出器の
概略構成図 【図４】（ａ）はパルス状のレーザ光の波形図、（ｂ）
はパルス状のレーザ光による散乱光とノイズ成分を電気
信号に変換した波形図 【図５】（ａ）は持続波レーザ光の波形図、（ｂ）は持
続波レーザ光による散乱光とノイズ成分を電気信号に変
換した波形図 【符号の説明】 １…Ｑスイッチレーザ、２…流路、３…集光レンズ系、
４…受光部、６…アウトレット、７…インレット、８…
粒子検出領域、２３…信号処理回路、３２…同期検波
器、Ｌａ…パルス状のレーザ光、Ｌｓ…散乱光。
概略構成図 【図２】本発明の第２の実施の形態に係る粒子検出器の
概略構成図 【図３】本発明の第３の実施の形態に係る粒子検出器の
概略構成図 【図４】（ａ）はパルス状のレーザ光の波形図、（ｂ）
はパルス状のレーザ光による散乱光とノイズ成分を電気
信号に変換した波形図 【図５】（ａ）は持続波レーザ光の波形図、（ｂ）は持
続波レーザ光による散乱光とノイズ成分を電気信号に変
換した波形図 【符号の説明】 １…Ｑスイッチレーザ、２…流路、３…集光レンズ系、
４…受光部、６…アウトレット、７…インレット、８…
粒子検出領域、２３…信号処理回路、３２…同期検波
器、Ｌａ…パルス状のレーザ光、Ｌｓ…散乱光。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光を照射して形成される粒子検出領域に
検出対象となる流体を導いて流体に含まれる粒子を検出
する粒子検出器において、前記光にパルス光を用いるこ
とを特徴とする粒子検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002074954A JP2003270120A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 粒子検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002074954A JP2003270120A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 粒子検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003270120A true JP2003270120A (ja) | 2003-09-25 |
Family
ID=29204210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002074954A Pending JP2003270120A (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 粒子検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003270120A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9983113B2 (en) | 2015-12-03 | 2018-05-29 | Rion Co., Ltd. | Particle counter |
| US10416069B2 (en) | 2017-11-28 | 2019-09-17 | Rion Co., Ltd. | Particle counter |
| US10705010B2 (en) | 2018-03-09 | 2020-07-07 | Rion Co., Ltd. | Particle counter |
-
2002
- 2002-03-18 JP JP2002074954A patent/JP2003270120A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9983113B2 (en) | 2015-12-03 | 2018-05-29 | Rion Co., Ltd. | Particle counter |
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