JP2006189337A - Fine particle measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリーンルームなどの粉塵を管理する領域において、粉塵などの微粒子の数と大きさを計測する微粒子測定装置に関する。 The present invention relates to a fine particle measuring apparatus that measures the number and size of fine particles such as dust in an area for managing dust such as a clean room.
従来の微粒子測定装置は、気体等の流体を当該微粒子測定装置の内部に吸引して外部へ排気し、この際、内部に流れる流体に光源からのレーザ光を照射し、この照射時に流体中に含まれる微粒子での散乱光を受光素子で受光するように構成されている。そして、その受光に応じて受光素子から出力される電気信号から微粒子の数及び大きさ（粒径）を演算して求めるようになっている。 In the conventional particle measuring apparatus, a fluid such as gas is sucked into the particle measuring apparatus and exhausted to the outside. At this time, the fluid flowing inside is irradiated with laser light from a light source. The light receiving element is configured to receive scattered light from the contained fine particles. Then, the number and size (particle size) of the fine particles are calculated from the electrical signal output from the light receiving element in response to the received light.
この種の従来の微粒子測定装置の構成例を図３に断面図で示し、その説明を行う。
図３に示す従来の微粒子測定装置１０は、長手方向中心線（光軸２６）に沿って円柱形状に貫通する光路空間２１を有する円筒形状の測定管２２を有し、この測定管２２の一端部に、光路空間２１を外界と遮光状態に閉塞する円板部材２３が固定され、この対向端に、光路空間２１を外界と遮光状態に閉塞する円錐コーン形状内壁の光吸収体２４が固定されている。
A configuration example of this type of conventional fine particle measuring apparatus is shown in a sectional view in FIG. 3 and will be described.
A conventional particle measuring apparatus 10 shown in FIG. 3 has a cylindrical measurement tube 22 having an optical path space 21 penetrating in a cylindrical shape along a longitudinal center line (optical axis 26), and one end of the measurement tube 22. A disk member 23 that closes the light path space 21 in the light shielding state with the outside world is fixed to the portion, and a light absorber 24 having a conical cone-shaped inner wall that closes the light path space 21 in the light shielding state with the outside world is fixed to the opposite end. ing.
また、光吸収体２４の先端部の光軸２６に沿って外界へ抜ける貫通穴に、光を透過する材料が嵌合又は埋め込まれて形成された光透過部２５が設けられ、この光透過部２５から透過した光を受光できる位置に光量制御用フォトダイオード２７が配置固定されている。更に、光路空間２１において、円板部材２３に半導体レーザ２８が固定され、このレーザ光出射側にコリメートレンズ２９とシリンドリカルレンズ３０とが所定間隔離して配置されている。シリンドリカルレンズ３０から所定間隔離れた位置に当該レンズ３０からの扁平ビーム光と気流３１とが交差する状態となるように、測定管２２の外面から周壁を貫通して光路空間２１へ抜ける図示せぬ噴出通路及び吸引通路が対向状態に形成されている。 In addition, a light transmitting portion 25 formed by fitting or embedding a light transmitting material is provided in a through hole that extends to the outside along the optical axis 26 at the tip of the light absorber 24, and this light transmitting portion A light amount control photodiode 27 is arranged and fixed at a position where the light transmitted from 25 can be received. Further, in the optical path space 21, a semiconductor laser 28 is fixed to the disk member 23, and a collimating lens 29 and a cylindrical lens 30 are disposed on the laser light emitting side with a predetermined distance therebetween. The flat beam light from the lens 30 and the airflow 31 cross each other at a predetermined distance from the cylindrical lens 30 and pass through the peripheral wall from the outer surface of the measurement tube 22 to the optical path space 21 (not shown). The ejection passage and the suction passage are formed in an opposing state.
そして、測定管２２の外面に抜ける噴出通路及び吸引通路の開口は、図示せぬ排気／吸引用のポンプに接続されており、そのポンプによって噴出通路から噴出された気体が吸引通路で吸引されることによって、光路空間２１に光軸２６と交差して気流３１が流れるようになっている。その気流３１が流れる光路空間２１の内壁には、散乱光検出用フォトダイオード３２が配置されている。 The openings of the ejection passage and the suction passage that pass through the outer surface of the measuring tube 22 are connected to an exhaust / suction pump (not shown), and the gas ejected from the ejection passage by the pump is sucked by the suction passage. As a result, an air flow 31 flows through the optical path space 21 across the optical axis 26. A scattered light detection photodiode 32 is disposed on the inner wall of the optical path space 21 through which the air flow 31 flows.
このような構成の微粒子測定装置１０は、クリーンルーム等の粉塵を管理する領域に配置されて、次のような微粒子の測定動作を行う。
まず、ポンプが起動されると、噴出通路から噴出された気流３１が光路空間２１を通って吸引通路で吸引され、この後、半導体レーザ２８から出射されたレーザ光がコリメートレンズ２９によって平行ビーム光とされ、これが更にシリンドリカルレンズ３０によって扁平ビーム光とされる。
The particle measuring apparatus 10 having such a configuration is arranged in a dust management area such as a clean room and performs the following particle measurement operation.
First, when the pump is activated, the air flow 31 ejected from the ejection passage is sucked in the suction passage through the optical path space 21, and then the laser light emitted from the semiconductor laser 28 is collimated by the collimating lens 29. This is further converted into flat beam light by the cylindrical lens 30.
この扁平ビーム光は、光路空間２１を横切る気流３１を交差して透過し、この透過時に気体中の微粒子で光が散乱され、この散乱光が散乱光検出用フォトダイオード３２で受光される。この受光に応じて散乱光検出用フォトダイオード３２から出力される電気信号が図示せぬ増幅装置によって増幅され、更に図示せぬ演算装置によって、その増幅信号の波形の振幅や幅から微粒子の数と粒径が求められる。 The flat beam light crosses and passes through an airflow 31 that traverses the optical path space 21, and at the time of transmission, light is scattered by fine particles in the gas, and the scattered light is received by the scattered light detection photodiode 32. In response to this light reception, the electrical signal output from the scattered light detection photodiode 32 is amplified by an amplifying device (not shown), and further, an arithmetic unit (not shown) calculates the number of particles from the amplitude and width of the waveform of the amplified signal. The particle size is required.
一方、気流３１を透過した扁平ビーム光は、光吸収体２４に照射される。扁平ビーム光の光線の一部である光線３３は、光吸収体２４の内壁において、レーザ光の出射方向へ向かいながら多重反射し、光吸収体２４の中央部に集光する。この際、光吸収体２４の内壁の反射率は低いため、光の殆どが光吸収体２４の内壁で吸収され、半導体レーザ２８側へは光は殆ど戻らない。 On the other hand, the flat beam light transmitted through the air flow 31 is irradiated to the light absorber 24. The light beam 33 which is a part of the light beam of the flat beam light is multiple-reflected on the inner wall of the light absorber 24 while being directed in the laser beam emission direction, and is collected at the center of the light absorber 24. At this time, since the reflectance of the inner wall of the light absorber 24 is low, most of the light is absorbed by the inner wall of the light absorber 24 and hardly returns to the semiconductor laser 28 side.
また、光源である半導体レーザ２８の光量の一部をモニタリングすることにより、半導体レーザ２８の出射光量を制御して安定した光が出射されるようになされている。半導体レーザ２８から出射された光は、レンズ２９，３０を通して扁平ビーム光となり、扁平ビーム光は前述のとおり光吸収体２４によってその殆どを吸収されるが、一部は光透過部２５を透過して光量制御用フォトダイオード２７によって受光される。 Further, by monitoring a part of the light quantity of the semiconductor laser 28 as a light source, the light quantity emitted from the semiconductor laser 28 is controlled to emit stable light. The light emitted from the semiconductor laser 28 becomes flat beam light through the lenses 29 and 30, and the flat beam light is mostly absorbed by the light absorber 24 as described above, but part of the light is transmitted through the light transmitting portion 25. And received by the light quantity control photodiode 27.
この受光に応じて光量制御用フォトダイオード２７から出力される電気信号が図示せぬ増幅装置によって増幅され、更に図示せぬ演算装置によって、その増幅信号から半導体レーザ２８の駆動電流が制御されることにより、半導体レーザ２８の出射光が予め設定されている光量になるように制御される。
このように、半導体レーザ２８の出射光量を所定の値に制御し、その出射光によって微粒子の検出によって微粒子の数と大きさを高精度に検出可能とし、更に、簡単な構造による光吸収体２４で迷光を低減させて製造コストの削減を可能としている。
In response to this light reception, the electric signal output from the light quantity control photodiode 27 is amplified by an amplification device (not shown), and the driving current of the semiconductor laser 28 is controlled from the amplified signal by an arithmetic device (not shown). Thus, the light emitted from the semiconductor laser 28 is controlled to have a preset light amount.
In this way, the amount of light emitted from the semiconductor laser 28 is controlled to a predetermined value, and the number and size of the fine particles can be detected with high accuracy by detecting the fine particles using the emitted light, and the light absorber 24 having a simple structure. This makes it possible to reduce stray light and reduce manufacturing costs.
この種の従来の微粒子測定装置として、例えば特許文献１及び２に記載のものがある。
上記のように、従来の微粒子測定装置においては、光源（半導体レーザ２８）からの出射光が、光源側に戻ることを防ぐ迷光防止の対策が講じられ、高精度に微粒子を検出できるようになっている。
しかし、光源からの出射光は所定の角度分布を持つため、出射光の一部が測定管２２の内壁及びレンズ２９，３０の端面などに多重反射されて発生する迷光を完全に除去することは困難である。このため、その微弱光であるが迷光が散乱光検出用フォトダイオード３２で受光される。この迷光の受光によって、間接的に光源の出射光を検知していることになる。
As described above, in the conventional particle measuring apparatus, measures for preventing stray light are taken to prevent the light emitted from the light source (semiconductor laser 28) from returning to the light source side, and the particles can be detected with high accuracy. ing.
However, since the emitted light from the light source has a predetermined angular distribution, it is not possible to completely remove stray light that is generated when a part of the emitted light is multiple-reflected on the inner wall of the measuring tube 22 and the end faces of the lenses 29 and 30. Have difficulty. For this reason, stray light is received by the scattered light detection photodiode 32 although it is weak light. By receiving this stray light, the light emitted from the light source is indirectly detected.
光源が一般的な半導体レーザ等の単波長レーザの場合には、周囲温度変化などにより光源の出射光に光ノイズが発生する。この際は、散乱光検出用フォトダイオード３２で定常的に受光される迷光にも光ノイズが含まれるため、光ノイズが微粒子の散乱光と同等の光量である場合には、光ノイズを微粒子として誤って検出することになる。一般に、このような光ノイズによる誤検出は偽計数と呼ばれる。高清浄度空間での微粒子測定においては、高精度な微粒子の測定が必要となるため、この偽計数が微粒子検出の信頼性を低下させるので非常に大きな問題となっている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光ノイズによる偽計数を大幅に低減することができ、これによって微粒子検出の信頼性を向上させることができる微粒子測定装置を提供することを目的としている。
When the light source is a single wavelength laser such as a general semiconductor laser, optical noise is generated in the light emitted from the light source due to a change in ambient temperature. In this case, stray light that is regularly received by the scattered light detection photodiode 32 also includes optical noise. Therefore, when the optical noise has the same amount of light as the scattered light of the fine particles, the optical noise is regarded as fine particles. It will be detected by mistake. In general, such false detection due to optical noise is called false counting. In the measurement of fine particles in a high cleanliness space, it is necessary to measure fine particles with high precision, and this false counting is a very serious problem because it reduces the reliability of particle detection.
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a particle measuring apparatus capable of greatly reducing false counting due to optical noise and thereby improving the reliability of particle detection. The purpose is that.
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による微粒子測定装置は、長手方向に沿って直線に伸びる中空部を有する筒状部材の前記中空部を光路空間とし、この光路空間の一端に出射光が長手方向の直線に沿って放射されるように光源を配設すると共に、その光源からの出射光を平行光に変換するレンズを配設し、長手方向の直線と交差するように筒状部材の光路空間を抜けて対向する側壁を貫通する通路に流体を流し、この流体に、レンズで変換された平行光を透過させ、この透過時に流体中に含まれる微粒子での散乱光を第１の受光素子で受光し、この受光に応じて第１の受光素子から出力される電気信号から微粒子の数及び大きさを演算して求める微粒子測定装置において、前記微粒子による散乱光を検出しない位置で、且つ前記光源から出射光が乱反射した迷光並びに該出射光に発生する光ノイズを受光可能な位置に配設された第２の受光素子と、前記第１及び第２の受光素子で同時に、予め定められた閾値よりも大きいレベルの光信号が受光された際に光ノイズの検出と判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、第１及び第２の受光素子で同時に、予め定められた閾値よりも大きいレベルの光信号が受光されている場合は、判定手段にて光ノイズが検出されていると判定される。この判定によって、第１の受光素子から出力される電気信号は微粒子として計数されない。
In order to achieve the above object, a particle measuring apparatus according to
According to this configuration, when the first and second light receiving elements simultaneously receive an optical signal having a level higher than a predetermined threshold value, it is determined that the optical noise is detected by the determination unit. Is done. By this determination, the electric signal output from the first light receiving element is not counted as fine particles.
以上説明したように本発明によれば、光ノイズによる偽計数を大幅に低減することができ、これによって微粒子検出の信頼性を向上させることができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to greatly reduce the false count due to optical noise, thereby improving the reliability of particle detection.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る微粒子測定装置の構成を示す断面図である。
図１に示す微粒子測定装置２０は、長手方向中心線（光軸２６）に沿って円柱形状に貫通する光路空間２１を有する円筒形状の測定管２２を有する。
測定管２２の一端部には、光路空間２１を外界と遮光状態に閉塞する円板部材２３が固定されている。その円板部材２３の固定端と反対側の端には、光路空間２１を外界と遮光状態に閉塞する光吸収体２４が固定されている。この光吸収体２４の内壁は、光路空間２１の光軸２６を中心とする円周が光軸２６に沿って徐々に狭まる円錐コーン形状に形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a particle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
A fine particle measuring apparatus 20 shown in FIG. 1 includes a cylindrical measuring tube 22 having an optical path space 21 penetrating in a cylindrical shape along a longitudinal center line (optical axis 26).
A disc member 23 is fixed to one end of the measurement tube 22 so as to block the optical path space 21 in a light-shielded state with the outside. A light absorber 24 that closes the optical path space 21 to the outside and a light-shielded state is fixed to an end opposite to the fixed end of the disk member 23. The inner wall of the light absorber 24 is formed in a conical cone shape in which the circumference around the optical axis 26 of the optical path space 21 is gradually narrowed along the optical axis 26.
また、光吸収体２４の内壁には反射率を低くするために、サンドブラスト加工及び艶消し黒色塗装等の反射防止加工がなされている。光吸収体２４の円錐コーン形状の内壁の先端部には、光軸２６に沿って外界へ抜ける細長い円柱形状の貫通穴に、光を透過する材料が嵌合又は埋め込まれて形成された光透過部２５が設けられている。更に、光透過部２５から透過した光を受光できる位置に光量制御用フォトダイオード２７が配置固定されている。 The inner wall of the light absorber 24 is subjected to antireflection processing such as sandblasting and matte black coating in order to reduce the reflectance. A light transmitting material formed by fitting or embedding a light transmitting material into an elongated cylindrical through hole extending to the outside along the optical axis 26 at the distal end portion of the conical cone shaped inner wall of the light absorber 24. A portion 25 is provided. Further, a light amount control photodiode 27 is arranged and fixed at a position where the light transmitted from the light transmitting portion 25 can be received.
光路空間２１において、円板部材２３には、半導体レーザ２８が固定されている。半導体レーザ２８のレーザ光出射側には所定間隔離してコリメートレンズ２９が配置され、更に、コリメートレンズ２９から所定間隔離れた位置にシリンドリカルレンズ３０が配置されている。半導体レーザ２８から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ２９によって平行ビーム光とされ、更にシリンドリカルレンズ３０によって扁平ビーム光とされるようになっている。 In the optical path space 21, a semiconductor laser 28 is fixed to the disk member 23. A collimating lens 29 is arranged at a predetermined interval on the laser beam emitting side of the semiconductor laser 28, and a cylindrical lens 30 is further arranged at a predetermined distance from the collimating lens 29. Laser light emitted from the semiconductor laser 28 is converted into parallel beam light by the collimator lens 29 and further converted into flat beam light by the cylindrical lens 30.
また、シリンドリカルレンズ３０から光吸収体２４側に所定間隔離れた位置には、シリンドリカルレンズ３０からの扁平ビーム光と気流３１とが交差する状態となるように、測定管２２の外面から周壁を貫通して光路空間２１へ抜ける図示せぬ噴出通路及び吸引通路が対向状態に形成されている。
測定管２２の外面に抜ける噴出通路及び吸引通路の開口は、図示せぬ排気／吸引用のポンプ又はファンモータに接続されており、そのポンプ又はファンモータによって噴出通路から噴出された気体が吸引通路で吸引されることによって、光路空間２１に光軸２６と交差して気流３１が流れるようになっている。
Further, at a position spaced apart from the cylindrical lens 30 toward the light absorber 24 by a predetermined distance, the peripheral beam penetrates from the outer surface of the measuring tube 22 so that the flat beam light from the cylindrical lens 30 and the airflow 31 intersect each other. Thus, an unillustrated ejection passage and suction passage that pass through the optical path space 21 are formed in an opposing state.
The openings of the ejection passage and the suction passage that pass through the outer surface of the measuring tube 22 are connected to an exhaust / suction pump or fan motor (not shown), and the gas ejected from the ejection passage by the pump or fan motor is the suction passage. As a result, the air flow 31 flows in the optical path space 21 across the optical axis 26.
また、その気流３１が流れる光路空間２１の内壁には、散乱光検出用フォトダイオード３２が配置されて、シリンドリカルレンズ３０からの扁平ビーム光と気流３１とが交差する際に、気流３１中の粉塵等の微粒子で散乱した光（散乱光）が散乱光検出用フォトダイオード３２で受光されるようになっている。
また、光路空間２１の内壁には、本実施の形態の特徴要素である光ノイズ検出用フォトダイオード３５が配置されている。即ち、微粒子による散乱光を検出しない位置で、且つ半導体レーザ２８からレーザ光の一部が内壁に乱反射して発生した迷光並びに周囲温度変化等の影響によってレーザ光に発生した光ノイズを受光可能な位置、この例ではシリンドリカルレンズ３０の近傍に光ノイズ検出用フォトダイオード３５を設置している。つまり、その迷光並びに光ノイズは散乱光検出用フォトダイオード３２でも検出される。
In addition, a scattered light detection photodiode 32 is disposed on the inner wall of the optical path space 21 through which the airflow 31 flows, and when the flat beam light from the cylindrical lens 30 and the airflow 31 intersect, dust in the airflow 31 is present. The light (scattered light) scattered by fine particles such as light is received by the scattered light detection photodiode 32.
Further, on the inner wall of the optical path space 21, an optical noise detection photodiode 35, which is a characteristic element of the present embodiment, is disposed. That is, it is possible to receive light noise generated in the laser beam at a position where the scattered light due to the fine particles is not detected and stray light generated by partly reflecting the laser beam from the semiconductor laser 28 to the inner wall and the influence of ambient temperature change, etc. An optical noise detection photodiode 35 is installed in the vicinity of the position, in this example, the cylindrical lens 30. That is, the stray light and optical noise are also detected by the scattered light detection photodiode 32.
更に、散乱光検出用フォトダイオード３２及び光ノイズ検出用フォトダイオード３５は、光ノイズ判定部３６に接続されている。
光ノイズ判定部３６は、光ノイズ検出用フォトダイオード３５と散乱光検出用フォトダイオード３２との双方で同時に、予め定められた閾値よりも大きいレベルの光信号が受光された際に、光ノイズが検出されていると判定するものである。
Further, the scattered light detection photodiode 32 and the optical noise detection photodiode 35 are connected to an optical
The optical
この判定について、図２を参照して説明する。図２の縦軸は時間、縦軸は信号レベルを示しており、受光信号Ｓ１は、散乱光検出用フォトダイオード３２の受光信号である。受光信号Ｓ１において、直流成分のＶｄｃｌは定常的に受光されている迷光であり、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１５は微粒字の散乱光によるパルス信号である。また、Ｐ１４は、光ノイズによるノイズ信号である。 This determination will be described with reference to FIG. The vertical axis in FIG. 2 indicates time, and the vertical axis indicates the signal level. The light reception signal S1 is a light reception signal of the scattered light detection photodiode 32. In the light reception signal S1, Vdcl, which is a direct current component, is stray light that is steadily received, and P11, P12, P13, and P15 are pulse signals due to fine scattered light. P14 is a noise signal due to optical noise.
一方、受光信号Ｓ２は光ノイズ検出用フォトダイオード３５の受光信号である。受光信号Ｓ２において、直流成分のＶｄｃ２は迷光成分であり、Ｓ１のＶｄｃ１とほぼ同等レベルの信号である。Ｐ２１は光ノイズによるノイズ信号である。但し、光ノイズ検出用フォトダイオード３５は粒子の散乱光を検出できる位置には配置されていないためＰ１１のような散乱光によるパルス信号は検出されない。 On the other hand, the light reception signal S2 is a light reception signal of the optical noise detection photodiode 35. In the received light signal S2, the DC component Vdc2 is a stray light component, which is a signal having a level substantially equal to Vdc1 of S1. P21 is a noise signal due to optical noise. However, since the optical noise detection photodiode 35 is not arranged at a position where the scattered light of the particles can be detected, a pulse signal due to the scattered light as in P11 is not detected.
このように、光ノイズ信号Ｐ１４及びＰ２１の信号レベルは、粒子の散乱光による信号Ｐ１１等の信号レベルとほぼ同じである、このため、Ｓ１のみで信号処理をした場合には、散乱光と光ノイズの区別が困難なため偽計数が発生することになる。
そこで、受光信号Ｓ１とＳ２の信号を比較し、両方の信号にパルス状の信号が同時に検出された場合、例えば時刻ｔ１には検出信号Ｐ１４が光ノイズであると判定する。必然的に、時刻ｔ２のように、受光信号Ｓ１にだけ信号Ｐ１１が検出されている場合は、光ノイズである判定されない。つまり、その信号Ｐ１１が散乱光による信号であると判定されるようになっている。
Thus, the signal levels of the optical noise signals P14 and P21 are substantially the same as the signal level of the signal P11 or the like due to the scattered light of the particles. Therefore, when signal processing is performed only with S1, the scattered light and the light Since it is difficult to distinguish noise, a false count occurs.
Therefore, the light reception signals S1 and S2 are compared, and if a pulse-like signal is detected at the same time, for example, at time t1, it is determined that the detection signal P14 is optical noise. Inevitably, when the signal P11 is detected only in the light reception signal S1 as at time t2, it is not determined as optical noise. That is, it is determined that the signal P11 is a signal due to scattered light.
このような構成の微粒子測定装置２０は、クリーンルーム等の粉塵を管理する領域に配置されて、次のような微粒子の測定動作を行う。
まず、ポンプ又はファンモータが起動されると、噴出通路から噴出された気流３１が光路空間２１を通って吸引通路で吸引される。この後、半導体レーザ２８からレーザ光が出射されると、このレーザ光がコリメートレンズ２９によって平行ビーム光とされ、平行ビーム光がシリンドリカルレンズ３０によって扁平ビーム光とされる。
The fine particle measuring apparatus 20 having such a configuration is arranged in a dust management area such as a clean room and performs the following fine particle measurement operation.
First, when the pump or the fan motor is activated, the airflow 31 ejected from the ejection passage is sucked through the optical path space 21 through the suction passage. Thereafter, when laser light is emitted from the semiconductor laser 28, the laser light is converted into parallel beam light by the collimating lens 29, and the parallel beam light is converted into flat beam light by the cylindrical lens 30.
ここで、レーザ光の光量の一部をモニタリングすることにより、半導体レーザ２８の出射光量を制御して安定した光が出射されるようになされている。半導体レーザ２８から出射された光は、レンズ２９，３０を通して扁平ビーム光となり、扁平ビーム光は前述のとおり光吸収体２４によってその殆どを吸収されるが、一部は光透過部２５を透過して光量制御用フォトダイオード２７によって受光される。この受光に応じて光量制御用フォトダイオード２７から出力される電気信号が図示せぬ増幅装置によって増幅され、更に図示せぬ演算装置によって、その増幅信号から半導体レーザ２８の駆動電流が制御されることにより、半導体レーザ２８の出射光が予め設定されている光量になるように制御されている。 Here, by monitoring a part of the light amount of the laser light, the light amount emitted from the semiconductor laser 28 is controlled so that stable light is emitted. The light emitted from the semiconductor laser 28 becomes flat beam light through the lenses 29 and 30, and the flat beam light is mostly absorbed by the light absorber 24 as described above, but part of the light is transmitted through the light transmitting portion 25. And received by the light quantity control photodiode 27. In response to this light reception, the electric signal output from the light quantity control photodiode 27 is amplified by an amplification device (not shown), and the driving current of the semiconductor laser 28 is controlled from the amplified signal by an arithmetic device (not shown). Thus, the light emitted from the semiconductor laser 28 is controlled to have a preset light amount.
シリンドリカルレンズ３０からの扁平ビーム光は、光路空間２１を横切る気流３１を交差して透過する。この透過時に、気体中の微粒子で光が散乱され、この散乱光が散乱光検出用フォトダイオード３２で受光される。この受光に応じて散乱光検出用フォトダイオード３２から出力される電気信号が図示せぬ増幅装置によって増幅され、更に図示せぬ演算装置によって、その増幅信号の波形の振幅や幅から微粒子の数と粒径が求められる。 The flat beam light from the cylindrical lens 30 crosses and passes through the airflow 31 that traverses the optical path space 21. During this transmission, light is scattered by fine particles in the gas, and this scattered light is received by the scattered light detection photodiode 32. In response to this light reception, the electrical signal output from the scattered light detection photodiode 32 is amplified by an amplifying device (not shown), and further, an arithmetic unit (not shown) calculates the number of particles from the amplitude and width of the waveform of the amplified signal. The particle size is required.
このように、散乱光検出用フォトダイオード３２にて、図２の時刻ｔ２のように受光信号Ｓ１にだけ信号Ｐ１１が検出されている場合は、光ノイズ判定部３６では、その信号Ｐ１１が光ノイズとは判定されないので、散乱光検出用フォトダイオード３２から出力される電気信号Ｐ１１が演算装置によって微粒子として計数される。
一方、時刻ｔ１のように、双方のフォトダイオード３２，３５で同時に、予め定められた閾値よりも大きいレベルの信号Ｐ１４，Ｐ２１が受光されている場合は、光ノイズ判定部３６にて光ノイズが検出されていると判定される。この判定によって、散乱光検出用フォトダイオード３２から出力される電気信号Ｐ１４は演算装置によって微粒子として計数されない。
As described above, when the signal P11 is detected only in the light reception signal S1 at the scattered light detection photodiode 32 at time t2 in FIG. 2, the optical
On the other hand, when the signals P14 and P21 having a level larger than the predetermined threshold value are simultaneously received by both the photodiodes 32 and 35 at time t1, the optical
以上説明したように本実施の形態の微粒子測定装置２０によれば、光ノイズ判定部３６での光ノイズの判定によって、誤って光ノイズを微粒子として検出する偽計数を大幅に低減することができ、これによって微粒子検出の信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the particle measuring apparatus 20 of the present embodiment, the false count that erroneously detects the light noise as the particles can be greatly reduced by the determination of the light noise in the light
２０ 微粒子測定装置
２１ 光路空間
２２ 測定管
２３ 円板部材
２４ 光吸収体
２５ 光透過部
２６ 光軸
２７ 光制御用フォトダイオード
２８ 半導体レーザ
２９ コリメートレンズ
３０ シリンドリカルレンズ
３１ 気流
３２ 散乱光検出用フォトダイオード
３３ 光線
３５ 光ノイズ検出用フォトダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Fine particle measuring apparatus 21 Optical path space 22 Measuring tube 23 Disk member 24 Light absorber 25 Light transmission part 26 Optical axis 27 Light control photodiode 28 Semiconductor laser 29 Collimating lens 30 Cylindrical lens 31 Airflow 32 Scattered light detection photodiode 33 Light 35 Photodiode for optical noise detection
Claims (1)
前記微粒子による散乱光を検出しない位置で、且つ前記光源から出射光が乱反射した迷光並びに該出射光に発生する光ノイズを受光可能な位置に配設された第２の受光素子と、
前記第１及び第２の受光素子で同時に、予め定められた閾値よりも大きいレベルの光信号が受光された際に光ノイズの検出と判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする微粒子測定装置。 The hollow portion of the cylindrical member having a hollow portion extending linearly along the longitudinal direction is used as an optical path space, and a light source is disposed at one end of the optical path space so that emitted light is radiated along the straight line in the longitudinal direction. In addition, a lens that converts the emitted light from the light source into parallel light is disposed, and a fluid is caused to flow through a passage that passes through the opposite side wall through the optical path space of the cylindrical member so as to intersect the straight line in the longitudinal direction. The fluid passes through the parallel light converted by the lens, and the scattered light from the fine particles contained in the fluid is received by the first light receiving element at the time of transmission, and output from the first light receiving element in response to this light reception. In the fine particle measuring apparatus for calculating the number and size of the fine particles from the electric signal to be obtained,
A second light receiving element disposed at a position where light scattered by the fine particles is not detected and at a position where stray light from which the emitted light is irregularly reflected from the light source and light noise generated in the emitted light can be received;
Fine particle measurement comprising: determination means for determining that optical noise is detected when an optical signal having a level larger than a predetermined threshold value is simultaneously received by the first and second light receiving elements. apparatus.
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