JP2021196224A - Particle detection device and particle detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、粒子検出装置及び粒子検出方法に関する。 The present disclosure relates to a particle detector and a particle detection method.
下記特許文献1には、気象観測ライダーシステムにおいて、観測対象に向けてレーザ光を照射し、観測対象からの散乱光を受光し、受光した散乱光を、分光器及びフィルタを用いて、浮遊粒子(エアロゾル)によるミー散乱光と、大気構成分子によるレイリー散乱光とに分離し、ミー散乱光に基づいて大気中の浮遊粒子を観測する技術が開示されている。また、下記特許文献2には、マルチ縦モードのレーザ光を大気へ照射し、大気からの散乱光を受光し、受光した散乱光を、透過ピーク間隔が照射レーザ光のモード間隔と同一である透過スペクトルを有する干渉計によって、ミー散乱光とレイリー散乱光とに分離し、干渉計からの出射光に基づいてエアロゾル層の光学特性を解析する技術が開示されている。
In
粒径が小さい(例えば5μm未満)浮遊粒子に比べて、粒径が大きい(例えば5μm以上)落下粒子は、その発生数が極めて少ない。そのため、上記特許文献1,2のような浮遊粒子の検出装置を用いて落下粒子を検出しようとしても、落下粒子の検出漏れが頻発してしまい、検出精度が低くなる。
The number of falling particles having a large particle size (for example, 5 μm or more) is extremely small as compared with the suspended particles having a small particle size (for example, less than 5 μm). Therefore, even if an attempt is made to detect the falling particles by using the floating particle detecting device as in
本開示は、所定空間内に発生した落下粒子を高精度に検出することが可能な技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of detecting falling particles generated in a predetermined space with high accuracy.
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る粒子検出装置は、所定空間内を落下する粒子を検出する粒子検出装置であって、光源と、前記光源から出射された光を整形することにより、前記所定空間に照射する照射光を出力する光整形部と、前記照射光の照射方向を制御することにより、前記所定空間に対して前記照射光を走査する走査制御部と、前記照射光の照射による前記粒子からの散乱光を受光する受光部と、前記受光部による前記散乱光の受光結果に基づいて前記粒子を検出する検出部と、前記所定空間内に規定される基準平面において前記照射光の走査ピッチが前記照射光の光径以下となるように、前記光整形部及び前記走査制御部を制御する制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, the particle detection device according to one aspect of the present disclosure is a particle detection device that detects particles falling in a predetermined space, and shapes a light source and light emitted from the light source. As a result, a light shaping unit that outputs the irradiation light to irradiate the predetermined space, a scanning control unit that scans the irradiation light against the predetermined space by controlling the irradiation direction of the irradiation light, and the irradiation. In a light receiving unit that receives scattered light from the particles due to light irradiation, a detection unit that detects the particles based on the light receiving result of the scattered light by the light receiving unit, and a reference plane defined in the predetermined space. The optical shaping unit and the control unit that controls the scanning control unit are provided so that the scanning pitch of the irradiation light is equal to or less than the light diameter of the irradiation light.
本開示によれば、所定空間内に発生した落下粒子を高精度に検出することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to detect falling particles generated in a predetermined space with high accuracy.
(本開示の基礎となった知見)
クリーンルーム内で製品を製造する場合において、作業員の衣服又は劣化した製造機器等から発生した落下粒子が製品の表面に付着することにより、製品の品質及び信頼性が低下する原因となることが明らかになってきている。クリーンルーム内において超高性能フィルタを経由した空気循環を行っても、空気とともに循環される浮遊粒子は除去することができるが、落下粒子は空気とともに循環されないため除去することができない。従って、落下粒子については、発生源を特定して、その発生源から落下粒子を発生させない対策をとる必要がある。
(Findings underlying this disclosure)
When manufacturing a product in a clean room, it is clear that the falling particles generated from the clothes of workers or deteriorated manufacturing equipment adhere to the surface of the product, which causes the quality and reliability of the product to deteriorate. Is becoming. Even if air is circulated in a clean room via an ultra-high performance filter, suspended particles that circulate with air can be removed, but falling particles cannot be removed because they are not circulated with air. Therefore, for falling particles, it is necessary to identify the source and take measures to prevent the falling particles from being generated from the source.
空気中の粒子を検出する手法として、ライダー(LIDAR:light detection and ranging)が知られている。ライダーは、パルス状のレーザ光を空気中に照射し、その散乱光を受光して解析することにより、空気中に浮遊する黄砂、花粉、埃、又は微小水滴等の浮遊粒子を観測する技術である。 Lidar (LIDAR: light detection and ranging) is known as a method for detecting particles in the air. The lidar is a technique for observing suspended particles such as yellow sand, pollen, dust, or minute water droplets floating in the air by irradiating the air with pulsed laser light and receiving the scattered light for analysis. be.
ここで、散乱光には、通常、ミー散乱光とレイリー散乱光とが含まれる。ミー散乱は、照射光の波長と同等以上の粒径の粒子によって起こる散乱現象であり、ミー散乱光は、例えば浮遊粒子からの散乱光である。レイリー散乱は、照射光の波長よりも小さな粒径の粒子によって起こる散乱現象である。受光した散乱光をミー散乱光とレイリー散乱光とに分離し、ミー散乱光を解析することによって、空気中の浮遊粒子を高精度に検出することができる。 Here, the scattered light usually includes Mie scattered light and Rayleigh scattered light. Mie scattering is a scattering phenomenon caused by particles having a particle size equal to or larger than the wavelength of the irradiation light, and Mie scattering light is, for example, scattered light from suspended particles. Rayleigh scattering is a scattering phenomenon caused by particles having a particle size smaller than the wavelength of the irradiation light. By separating the received scattered light into Mie scattered light and Rayleigh scattered light and analyzing the Mie scattered light, it is possible to detect suspended particles in the air with high accuracy.
次に、上述の特許文献1,2について検討する。特許文献1では、観測対象である大気から受光した散乱光を、分光器及びフィルタを用いて、ミー散乱光とレイリー散乱光とに分離する。特許文献2では、マルチ縦モードのレーザ光を大気へ照射し、大気から受光した散乱光を、透過ピーク間隔が照射レーザ光のモード間隔と同一である透過スペクトルを有する干渉計に入射することによって、ミー散乱光とレイリー散乱光とに分離する。特許文献1,2のいずれにおいても、計測対象は大気中の浮遊粒子(エアロゾル)である。
Next, the above-mentioned
浮遊粒子は、大気中に比較的高密度で存在している。従って、観測対象に向けてレーザ光を照射すると、当該レーザ光が大気中の浮遊粒子に衝突して散乱光が発生する確率が高い。そのため、観測対象に対して比較的粗い走査ピッチでレーザ光を照射しても、浮遊粒子を計測することは十分に可能である。 Suspended particles are present in the atmosphere at a relatively high density. Therefore, when the laser beam is irradiated toward the observation target, there is a high probability that the laser beam collides with the suspended particles in the atmosphere and scattered light is generated. Therefore, even if the observation target is irradiated with the laser beam at a relatively coarse scanning pitch, it is sufficiently possible to measure the suspended particles.
しかし、浮遊粒子に比べて落下粒子はその発生数が極めて少ない。特に、空気が清浄されたクリーンルーム内での落下粒子の発生数は極端に少なく、環境清浄度が最低クラス(PDC6)のクリーンルームであっても、1m2あたり1秒間に数個未満の落下粒子しか発生しない。従って、上記特許文献1,2のような浮遊粒子を計測対象とするライダーシステムを用いて落下粒子を検出しようとしても、照射したレーザ光が落下粒子に衝突して散乱光が発生する確率が低いため、落下粒子の検出漏れが頻発してしまい、十分な検出精度を得ることができない。その結果、落下粒子の発生源を特定することは困難である。
However, the number of falling particles generated is extremely small compared to the suspended particles. In particular, the number of falling particles generated in a clean room where the air is clean is extremely small, and even in a clean room with the lowest environmental cleanliness (PDC6), there are only a few falling particles per second per 1 m 2. Does not occur. Therefore, even if an attempt is made to detect falling particles using a lidar system that targets suspended particles as in
このような課題を解決するために、本発明者は、検出対象である所定空間に照射する照射光の走査ピッチと光径とを最適に制御し、所定空間に対して照射光を隙間無く走査することによって、所定空間内に発生する落下粒子を漏れなく検出できるとの知見を得て、本開示を想到するに至った。 In order to solve such a problem, the present inventor optimally controls the scanning pitch and the light diameter of the irradiation light irradiating the predetermined space to be detected, and scans the irradiation light with respect to the predetermined space without any gap. By doing so, we have obtained the finding that falling particles generated in a predetermined space can be detected without omission, and have come up with the present disclosure.
次に、本開示の各態様について説明する。 Next, each aspect of the present disclosure will be described.
本開示の一態様に係る粒子検出装置は、所定空間内を落下する粒子を検出する粒子検出装置であって、光源と、前記光源から出射された光を整形することにより、前記所定空間に照射する照射光を出力する光整形部と、前記照射光の照射方向を制御する走査制御部と、前記照射光の照射による前記粒子からの散乱光を受光する受光部と、前記所定空間内に規定される基準平面において前記照射光の走査ピッチが前記照射光の光径以下となるように、前記光整形部及び前記走査制御部を制御する制御部と、を備えるものである。 The particle detection device according to one aspect of the present disclosure is a particle detection device that detects particles falling in a predetermined space, and irradiates the predetermined space by shaping a light source and light emitted from the light source. A light shaping unit that outputs the irradiation light, a scanning control unit that controls the irradiation direction of the irradiation light, and a light receiving unit that receives the scattered light from the particles due to the irradiation of the irradiation light are defined in the predetermined space. It is provided with a light shaping unit and a control unit that controls the scanning control unit so that the scanning pitch of the irradiation light is equal to or less than the light diameter of the irradiation light in the reference plane.
この構成によれば、制御部は、所定空間内に規定される基準平面において照射光の走査ピッチが照射光の光径以下となるように、光整形部及び走査制御部を制御する。その結果、所定空間に対して照射光を隙間無く走査することができるため、所定空間内に発生した落下粒子を高精度に検出することが可能となる。 According to this configuration, the control unit controls the optical shaping unit and the scanning control unit so that the scanning pitch of the irradiation light is equal to or less than the light diameter of the irradiation light in the reference plane defined in the predetermined space. As a result, since the irradiation light can be scanned without a gap in the predetermined space, it is possible to detect the falling particles generated in the predetermined space with high accuracy.
上記態様において、前記制御部は、前記照射光の照射方向に関して前記所定空間の奥側の面を、前記基準平面として設定すればよい。 In the above aspect, the control unit may set the inner surface of the predetermined space with respect to the irradiation direction of the irradiation light as the reference plane.
この構成によれば、制御部が照射光の照射方向に関して所定空間の奥側の面を基準平面として設定することにより、走査制御部は、基準平面より手前の所定空間の全体に対して照射光を隙間無く走査することができる。その結果、落下粒子の検出精度をさらに向上することが可能となる。 According to this configuration, the control unit sets the surface on the back side of the predetermined space as the reference plane with respect to the irradiation direction of the irradiation light, so that the scanning control unit can irradiate the entire predetermined space in front of the reference plane. Can be scanned without gaps. As a result, it becomes possible to further improve the detection accuracy of falling particles.
上記態様において、前記光整形部は、前記光源から入射された光を拡散光に整形することにより前記照射光を出力するレンズを有すればよい。 In the above aspect, the light shaping unit may have a lens that outputs the irradiation light by shaping the light incident from the light source into diffused light.
この構成によれば、照射光が拡散光の形状を有するため、走査において隣接する二つの照射位置に関して、基準平面より手前で照射光同士が互いに重複することを回避できる。その結果、落下粒子の検出精度をさらに向上することが可能となる。 According to this configuration, since the irradiation light has the shape of diffused light, it is possible to prevent the irradiation lights from overlapping each other in front of the reference plane with respect to two adjacent irradiation positions in scanning. As a result, it becomes possible to further improve the detection accuracy of falling particles.
上記態様において、前記制御部は、前記光整形部から前記基準平面までの距離と、前記基準平面における前記照射光の光径とに基づいて、前記拡散光の拡散角を設定すればよい。 In the above aspect, the control unit may set the diffusion angle of the diffused light based on the distance from the optical shaping unit to the reference plane and the light diameter of the irradiation light on the reference plane.
この構成によれば、光整形部から基準平面までの距離、及び、基準平面における照射光の光径に応じた、所望の拡散形状の照射光を得ることができる。 According to this configuration, it is possible to obtain irradiation light having a desired diffusion shape according to the distance from the optical shaping portion to the reference plane and the light diameter of the irradiation light in the reference plane.
上記態様において、前記制御部は、検出対象である前記粒子の最小粒径が大きいほど前記照射光の光径を大きく設定すればよい。 In the above embodiment, the control unit may set the light diameter of the irradiation light to be larger as the minimum particle size of the particles to be detected is larger.
この構成によれば、検出対象である粒子の最小粒径に応じて制御部が照射光の光径を設定することにより、最小粒径がどのような値に設定されても、所望の信号雑音比を確保できる。その結果、落下粒子の検出精度の低下を回避することが可能となる。 According to this configuration, the control unit sets the light diameter of the irradiation light according to the minimum particle size of the particles to be detected, so that the desired signal noise is obtained regardless of the value of the minimum particle size. The ratio can be secured. As a result, it is possible to avoid a decrease in the detection accuracy of falling particles.
上記態様において、前記制御部は、前記光整形部から前記基準平面までの距離が短いほど前記照射光の光径を大きく設定すればよい。 In the above aspect, the control unit may set the light diameter of the irradiation light to be larger as the distance from the optical shaping unit to the reference plane is shorter.
この構成によれば、光整形部から基準平面までの距離に応じて制御部が照射光の光径を設定することにより、光整形部から基準平面までの距離がどのような値に設定されても、所望の信号雑音比を確保できる。その結果、落下粒子の検出精度の低下を回避することが可能となる。 According to this configuration, the control unit sets the light diameter of the irradiation light according to the distance from the optical shaping unit to the reference plane, so that the distance from the optical shaping unit to the reference plane is set to what value. Also, a desired signal noise ratio can be secured. As a result, it is possible to avoid a decrease in the detection accuracy of falling particles.
上記態様において、前記制御部は、前記基準平面内において前記基準平面の中心から遠い位置ほど前記照射光の光径を小さく設定すればよい。 In the above aspect, the control unit may set the light diameter of the irradiation light to be smaller as the position in the reference plane is farther from the center of the reference plane.
この構成によれば、基準平面の中心から遠い位置(つまり周縁に近い位置)ほど照射光の行路は長くなるため、基準平面の中心から遠い位置ほど照射光の光径を小さく設定することにより、所定空間の周縁部においても所望の信号雑音比を確保できる。その結果、落下粒子の検出精度の低下を回避することが可能となる。 According to this configuration, the path of the irradiation light becomes longer as the position is farther from the center of the reference plane (that is, the position closer to the peripheral edge). A desired signal noise ratio can be secured even in the peripheral portion of a predetermined space. As a result, it is possible to avoid a decrease in the detection accuracy of falling particles.
上記態様において、前記制御部は、検出対象である前記粒子の最大粒径と、前記粒子の粒径毎の落下速度情報とに基づいて、鉛直方向に関する前記所定空間の大きさを設定すればよい。 In the above embodiment, the control unit may set the size of the predetermined space in the vertical direction based on the maximum particle size of the particles to be detected and the drop velocity information for each particle size of the particles. ..
この構成によれば、鉛直方向に関して所定の速度で進行する照射光の走査が、落下する粒子に追い付くのに必要な距離を、鉛直方向に関する所定空間の大きさとして設定することができる。その結果、落下粒子の検出漏れを回避できるため、落下粒子の検出精度を向上することが可能となる。 According to this configuration, the distance required for the scan of the irradiation light traveling at a predetermined speed in the vertical direction to catch up with the falling particles can be set as the size of the predetermined space in the vertical direction. As a result, it is possible to avoid omission of detection of falling particles, and thus it is possible to improve the detection accuracy of falling particles.
上記態様において、前記制御部は、前記照射光の光径と、鉛直方向に関する前記所定空間の大きさとに基づいて、水平方向に関する前記所定空間の大きさを設定すればよい。 In the above aspect, the control unit may set the size of the predetermined space in the horizontal direction based on the light diameter of the irradiation light and the size of the predetermined space in the vertical direction.
この構成によれば、検出漏れを回避可能な鉛直方向に関する所定空間の大きさを確保しつつ、照射光の光径及び走査の所定の進行速度に応じて、水平方向に関する所定空間の大きさを適切に設定することが可能となる。 According to this configuration, the size of the predetermined space in the horizontal direction is determined according to the light diameter of the irradiation light and the predetermined traveling speed of scanning while ensuring the size of the predetermined space in the vertical direction in which detection omission can be avoided. It can be set appropriately.
上記態様において、前記制御部は、検出対象である前記粒子の最大粒径と、前記粒子の粒径毎の発生頻度情報とに基づいて、前記粒子検出装置による粒子検出処理の最小継続時間を設定すればよい。 In the above embodiment, the control unit sets the minimum duration of the particle detection process by the particle detection device based on the maximum particle size of the particles to be detected and the occurrence frequency information for each particle size of the particles. do it.
この構成によれば、統計的には粒径が大きい粒子ほど発生頻度が低いため、検出対象である粒子の最大粒径に応じて最小継続時間を設定することにより、落下粒子の検出精度を向上することが可能となる。 According to this configuration, particles with a larger particle size are statistically less frequently generated. Therefore, by setting the minimum duration according to the maximum particle size of the particles to be detected, the detection accuracy of falling particles is improved. It becomes possible to do.
上記態様において、前記受光部による前記散乱光の受光結果に基づいて前記粒子を検出する検出部をさらに備え、前記検出部は、前記走査制御部による第1の走査によって第1の時刻において第1の位置に前記粒子を検出し、前記第1の走査に連続する第2の走査によって第2の時刻において第2の位置に前記粒子を検出した場合、前記第1の時刻と前記第2の時刻との時間差と、前記第1の位置と前記第2の位置との間の距離と、前記粒子の粒径毎の落下速度情報とに基づいて、前記粒子の粒径を算出すればよい。 In the above embodiment, the detection unit further includes a detection unit that detects the particles based on the light reception result of the scattered light by the light receiving unit, and the detection unit is first scanned at a first time by the scanning control unit. When the particles are detected at the position of, and the particles are detected at the second position at the second time by the second scan following the first scan, the first time and the second time The particle size of the particles may be calculated based on the time difference between the two, the distance between the first position and the second position, and the drop speed information for each particle size of the particles.
この構成によれば、落下粒子は発生頻度が低いため、連続する2回の走査においていずれも粒子が検出された場合には、水平方向及び奥行き方向の検出位置が近似している限り、それらの粒子は同一の粒子であるとみなすことができる。従って、連続する2回の検出結果に基づいて粒子の落下速度を算出でき、既知の落下速度情報を参照することによって、落下速度から粒径を高精度に推定することができる。 According to this configuration, falling particles are generated infrequently, so if particles are detected in both consecutive scans, they will be detected as long as the detection positions in the horizontal and depth directions are close to each other. Particles can be considered to be the same particle. Therefore, the falling velocity of the particles can be calculated based on the results of two consecutive detections, and the particle size can be estimated with high accuracy from the falling velocity by referring to the known falling velocity information.
本開示の一態様に係る粒子検出装置は、所定空間内を落下する粒子を検出する粒子検出装置であって、光源と、前記光源から出射された光を整形することにより、前記所定空間に照射する照射光を出力する光整形部と、前記照射光の照射方向を制御する走査制御部と、前記照射光の照射による前記粒子からの散乱光を受光する受光部と、前記照射光の光径に対する前記照射方向の刻み角度が1rad/m以下となるように、前記光整形部及び前記走査制御部を制御する制御部と、を備えるものである。 The particle detection device according to one aspect of the present disclosure is a particle detection device that detects particles falling in a predetermined space, and irradiates the predetermined space by shaping the light source and the light emitted from the light source. An optical shaping unit that outputs the irradiation light, a scanning control unit that controls the irradiation direction of the irradiation light, a light receiving unit that receives scattered light from the particles due to the irradiation of the irradiation light, and a light diameter of the irradiation light. It is provided with a light shaping unit and a control unit that controls the scanning control unit so that the step angle in the irradiation direction with respect to the light is 1 rad / m or less.
この構成によれば、制御部は、照射光の光径に対する照射方向の刻み角度が1rad/m以下となるように、光整形部及び走査制御部を制御する。その結果、所定空間に対して照射光をほぼ隙間無く走査することができるため、所定空間内に発生した落下粒子を高精度に検出することが可能となる。 According to this configuration, the control unit controls the optical shaping unit and the scanning control unit so that the step angle in the irradiation direction with respect to the light diameter of the irradiation light is 1 rad / m or less. As a result, since the irradiation light can be scanned in the predetermined space with almost no gap, it is possible to detect the falling particles generated in the predetermined space with high accuracy.
本開示の一態様に係る粒子検出方法は、所定空間内を落下する粒子を検出する粒子検出方法であって、光整形部が、光源から出射された光を整形することにより、前記所定空間に照射する照射光を出力し、走査制御部が、前記照射光の照射方向を制御し、受光部が、前記照射光の照射による前記粒子からの散乱光を受光し、制御部が、前記所定空間内に規定される基準平面において前記照射光の走査ピッチが前記照射光の光径以下となるように、前記光整形部及び前記走査制御部を制御するものである。 The particle detection method according to one aspect of the present disclosure is a particle detection method for detecting particles falling in a predetermined space, and the light shaping unit shapes the light emitted from the light source to form the predetermined space. The irradiation light to be irradiated is output, the scanning control unit controls the irradiation direction of the irradiation light, the light receiving unit receives the scattered light from the particles due to the irradiation of the irradiation light, and the control unit receives the scattered light from the particles, and the control unit controls the predetermined space. The optical shaping unit and the scanning control unit are controlled so that the scanning pitch of the irradiation light is equal to or less than the light diameter of the irradiation light in the reference plane defined therein.
この構成によれば、制御部は、所定空間内に規定される基準平面において照射光の走査ピッチが照射光の光径以下となるように、光整形部及び走査制御部を制御する。その結果、所定空間に対して照射光を隙間無く走査することができるため、所定空間内に発生した落下粒子を高精度に検出することが可能となる。 According to this configuration, the control unit controls the optical shaping unit and the scanning control unit so that the scanning pitch of the irradiation light is equal to or less than the light diameter of the irradiation light in the reference plane defined in the predetermined space. As a result, since the irradiation light can be scanned without a gap in the predetermined space, it is possible to detect the falling particles generated in the predetermined space with high accuracy.
本開示は、このような装置及び方法に含まれる特徴的な各構成をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして実現することもできる。また、このようなコンピュータプログラムを、CD−ROM等のコンピュータ読取可能な不揮発性の記録媒体として流通させ、あるいは、インターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。 The present disclosure can also be realized as a computer program for causing a computer to execute each characteristic configuration included in such an apparatus and method. Needless to say, such a computer program can be distributed as a computer-readable non-volatile recording medium such as a CD-ROM, or can be distributed via a communication network such as the Internet.
なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、構成要素、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。 The embodiments described below are all specific examples of the present disclosure. The numerical values, shapes, components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components. Moreover, in all the embodiments, each content can be combined.
(実施形態)
以下、本開示の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the elements with the same reference numerals in different drawings indicate the same or corresponding elements.
図1は、本開示の実施の形態に係る粒子検出装置1の構成を簡略化して示す図である。粒子検出装置1は、所定の対象空間2内に存在する落下粒子3を検出する。空気中を浮遊する浮遊粒子(エアロゾル)とは異なり、落下粒子は空気中を浮遊せずに粒径に応じた落下速度で落下する。本明細書では、例えば、粒径が5μm以上の粗大粒子を落下粒子として扱い、粒径が5μm未満の微小粒子を浮遊粒子として扱う。粒子検出装置1は、例えば、クリーンルーム内において、落下粒子の発生源を特定する用途で使用される。ある特定の製造機器が落下粒子の発生源と推定される場合、作業者がその製造機器の近傍まで粒子検出装置1を運搬し、その製造機器が対象空間2に包含されるような位置関係で粒子検出装置1を配置する。対象空間2の大きさ、及び、粒子検出装置1と対象空間2との間の距離については後述する。
FIG. 1 is a diagram showing a simplified configuration of the
図1に示すように、粒子検出装置1は、光源11、光整形部12、走査制御部13、受光部14、検出部15、制御部16、表示部17、入力部18、及び記憶部19を備えている。走査制御部13は、ミラー21及び駆動部22を有している。受光部14は、集光レンズ31及び光電変換部32を有している。光電変換部32は、例えばフォトダイオードを用いて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
光源11は、例えばレーザダイオードを用いて構成されており、パルス状の所定の波長のレーザ光Z1を出射する。レーザ光Z1の波長は、検出対象である落下粒子3の最小粒径(5μm)以上であることが望ましい。これにより、検出時にノイズとなる粒径5μm未満の浮遊粒子からの散乱光の発生を抑制することができる。
The
光整形部12は、制御部16から入力される制御信号S1に基づき、光源11から出射されたレーザ光Z1を整形することにより、対象空間2に向けて照射する照射光Z2を出射口から出力する。整形には、少なくともレーザ光の光径の制御が含まれる。光整形部12の構成については後述する。
The
走査制御部13は、対象空間2へ向けての照射光Z2の照射方向を制御することにより、矢印Cで示すように対象空間2に対して照射光Z2を走査する。ミラー21は、鉛直軸及び水平軸の各軸を中心とする回転方向に駆動可能であり、制御部16から入力される制御信号S2に基づき、駆動部22がミラー21を駆動することによって、対象空間2への照射光Z2の照射方向が制御される。光整形部12から出力された照射光Z2は、ミラー21によって反射されて、対象空間2に向けて照射される。
The
対象空間2内を落下している落下粒子3に照射光Z2が照射されると、後方散乱光である散乱光Z3が落下粒子3から発生する。散乱光Z3は、ミラー21によって反射されて、受光部14に導かれる。
When the falling
受光部14は、落下粒子3からの散乱光Z3を受光する。散乱光Z3は、集光レンズ31によって集光され、光電変換部32によって電気信号に変換される。
The
検出部15は、受光部14から入力された電気信号(つまり散乱光Z3の受光結果)を解析することにより、落下粒子3の位置及びサイズ等を検出する。検出部15による落下粒子3の検出結果は、液晶表示装置等の表示部17に表示される。
The
制御部16は、対象空間2内に基準平面100を設定する。本実施の形態の例では、制御部16は、対象空間2への照射光Z2の照射方向に関して対象空間2の奥側の面2Rを、基準平面100として設定する。但し、制御部16は、対象空間2の表側の面2Fを基準平面100として設定しても良く、あるいは面2Fと面2Rとの間の任意の断面を基準平面100として設定しても良い。
The
制御部16は、基準平面100において照射光Z2の走査ピッチPが照射光Z2の光径A以下となるように、走査ピッチP及び光径Aを設定する。
The
換言すれば、制御部16は、光整形部12及び走査制御部13を以下のように制御すればよい。図10は、照射光Z2の光径Aに対する照射方向の刻み角度の上限値を示す図であり、図11は、その参考値を示す図である。図10では、光整形部12から基準平面100までの最短距離が1mの場合の例を示しており、図11では、当該最短距離が0.7mの場合の例を示している。粒径が5μm,25μm,100μmの落下粒子を対象として、走査ピッチPが光径Aと等しい時の、照射光Z2の光径Aに対する走査時の照射光Z2の刻み角度をプロットし、その結果から許容上限値を求めたものである。図10に示すように、制御部16は、光径Aに対する照射方向の刻み角度が1rad/m以下となるように、光整形部12及び走査制御部13を制御すればよい。図10,11を比較すると明らかなように、光整形部12から基準平面100までの距離が長くなるほど、照射光Z2の光径Aに対する照射方向の刻み角度の上限値は小さくなる。現実的には光整形部12から基準平面100までの距離は1m以上に設定されるため、照射光Z2の光径Aに対する照射方向の刻み角度の許容上限値は、1rad/mということになる。
In other words, the
図2は、基準平面100に対する照射光Z2の走査状況を模式的に示す図である。走査制御部13は、矢印Cで示すように、基準平面100の上段から下段に向かってスネーク状の軌跡を辿るように照射光Z2を走査する。本実施の形態の例において、対象空間2に対する1回の走査の所要時間(つまり走査周期)は1秒であり、また、各照射ポイントにおける照射光Z2の照射時間は1msecである。従って、1秒間での1回の走査において、1000個の照射ポイントに対して照射光Z2を順に照射することができる。図2の例では、走査ピッチPと光径Aとが互いに等しい値に設定されている。その結果、各照射ポイントにおける照射光Z2の外周は、上下左右方向に隣接する照射ポイントにおける照射光Z2の外周と接している。なお、図2には断面が円形の照射光Z2の例を示したが、光整形部12によって辺の長さが光径Aに等しい正方形の形状に照射光Z2を整形しても良い。これにより、隣接する照射光Z2間の隙間を完全に無くすことができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a scanning state of the irradiation light Z2 with respect to the
図3は、光整形部12の構成を簡略化して示す図である。図3の(A)に示した例では、光整形部12は、ビームエキスパンダを用いて構成されており、凹レンズ121及び凸レンズ122を有している。光源11から出射された平行光のレーザ光Z1は、凹レンズ121によって拡散光に変換された後、凸レンズ122によって平行光に変換される。これにより、光整形部12は、平行光の形状の照射光Z2を出力する。矢印E1で示すように駆動部125によって凸レンズ122を光軸方向に前後駆動することで、基準平面100上における照射光Z2の光径Aを制御することができる。凹レンズ121に近付ける方向に凸レンズ122を駆動することによって光径Aを小さくでき、凹レンズ121から遠ざける方向に凸レンズ122を駆動することによって光径Aを大きくできる。
FIG. 3 is a diagram showing a simplified configuration of the
図3の(B)に示した例では、光整形部12は、拡散角(拡がり角)を調整するための凹レンズ123を有している。光源11から出射されたレーザ光Z1は、拡散光として凹レンズ123から出力される。これにより、光整形部12は、拡散光の形状の照射光Z2を出力する。矢印E2で示すように駆動部125によって凹レンズ123を光軸方向に前後駆動することで照射光Z2の拡散角θを調整でき、それによって基準平面100上における照射光Z2の光径Aを制御することができる。レーザ光Z1の光径をΦとし、光整形部12の出射口から基準平面100の中心までの距離をLとすると、tanθ=(A−Φ)/2Lの関係が成り立つ。この関係式に基づいて、所望の光径Aを得るための拡散角θを算出することができる。例えば、A=45mm、Φ=5mm、L=3mの場合は、θ=6.7mradとなる。
In the example shown in FIG. 3B, the
図4は、対象空間2に対する照射光Z2の走査状況を模式的に示す図である。図4の(A)は図3の(A)に対応し、平行光の形状の照射光Z2を用いた場合の走査状況を示している。平行光の形状の照射光Z2を用いることにより、基準平面100より奥で照射光Z2が大きく拡がることを回避できる。図4の(B)は図3の(B)に対応し、拡散光の形状の照射光Z2を用いた場合の走査状況を示している。拡散光の形状の照射光Z2を用いることにより、隣接する照射ポイントにおける照射光Z2の照射領域同士が基準平面100より手前で互いに重複することを回避できる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the scanning state of the irradiation light Z2 with respect to the
なお、図3の(A)に示した光径制御と図3の(B)に示した拡散角制御とを組み合わせることも可能であり、その場合は、まず、光源11から出射されたレーザ光Z1の光径がビームエキスパンダによってある程度拡大され、次に、拡散角θの調整によって拡散光に変換される。これにより、基準平面100より手前の領域では、隣接する照射領域同士の重複を図4の(A)に示した状況より抑制でき、また、基準平面100より奥の領域では、照射光Z2の拡がりを図4の(B)に示した状況より抑制できる。
It is also possible to combine the light diameter control shown in FIG. 3A and the diffusion angle control shown in FIG. 3B. In that case, first, the laser beam emitted from the
図5は、記憶部19に格納されているルックアップテーブル41の一例を簡略化して示す図である。入力は、光整形部12から基準平面100までの距離L、及び、検出対象である落下粒子3の最小粒径Mである。出力は、基準平面100における照射光Z2の光径Aである。なお、簡略化のため図5では距離L及び最小粒径Mの代表的な値のみを抜き出して示しているが、実際にはより詳細な値が記述される。後述の図6,7についても同様である。
FIG. 5 is a simplified diagram showing an example of the look-up table 41 stored in the
距離Lが一定である場合、最小粒径Mが大きいほど光径Aは大きな値に設定されている。例えば、距離Lが3mである場合には、最小粒径Mが25μmであれば光径Aは11.4mmに設定されており、最小粒径Mが100μmであれば光径Aは46.0mmに設定されている。 When the distance L is constant, the larger the minimum particle size M, the larger the light diameter A is set. For example, when the distance L is 3 m, the light diameter A is set to 11.4 mm when the minimum particle size M is 25 μm, and the light diameter A is 46.0 mm when the minimum particle size M is 100 μm. Is set to.
また、最小粒径Mが一定である場合、距離Lが短いほど光径Aは大きな値に設定されている。例えば、最小粒径Mが100μmである場合には、距離Lが10mであれば光径Aは16.6mmに設定されており、距離Lが3mであれば光径Aは46.0mmに設定されている。 Further, when the minimum particle size M is constant, the shorter the distance L, the larger the light diameter A is set. For example, when the minimum particle size M is 100 μm, the light diameter A is set to 16.6 mm when the distance L is 10 m, and the light diameter A is set to 46.0 mm when the distance L is 3 m. Has been done.
落下粒子3からの散乱光の信号強度をS、大気からの散乱光ノイズ強度をNa、太陽光ノイズ強度をNs、デバイスノイズ強度をNdとすると、信号雑音比は、SNR=S/√(S+Na+Ns+Nd)と定義される。落下粒子3の後方散乱係数をβ(例えばβ=0.13M2/A2)とすると、L=3のとき例えばS=5.4e8βであり、L=3のとき例えばNa=5.3e2である。また、例えばNs=2.6e2であり、例えばNd=0である。SNRの下限許容値を例えば10に設定して、S/√(S+Na+Ns+Nd)>10なる不等式にこれらの値を代入して変形すると、
Assuming that the signal intensity of the scattered light from the falling
7.9e2A4+7e7M2×A2−4.9e13M4<0 7.9e2A 4 + 7e7M 2 x A 2 -4.9e13M 4 <0
という条件が導出される。各距離Lについて同様の条件を導出し、Mの値に応じて算出したAの値を配列することにより、図5に示したルックアップテーブル41が得られる。 The condition is derived. By deriving the same conditions for each distance L and arranging the values of A calculated according to the value of M, the look-up table 41 shown in FIG. 5 can be obtained.
図6は、記憶部19に格納されている落下速度テーブル情報42の一例を簡略化して示す図である。落下速度テーブル情報42には、落下粒子3の粒径に応じた落下速度が記述されている。粒径が大きい落下粒子3ほど落下速度は大きく、例えば、粒径が5μmであれば落下速度は0.29cm/sであり、粒径が100μmであれば落下速度は41cm/sである。
FIG. 6 is a simplified diagram showing an example of the fall
図7は、記憶部19に格納されている発生頻度テーブル情報43の一例を簡略化して示す図である。発生頻度テーブル情報43には、粒径及びクリーンルームの環境清浄度(PDC:Particle Deposition Class)に応じた、落下粒子3の発生頻度(単位時間あたりの発生個数)が記述されている。環境清浄度のクラスが同じであれば、粒径が大きい落下粒子3ほど発生頻度は低く、例えばPDC4の場合、粒径が50μmであれば発生頻度は5.56E−02個/sであり、粒径が200μmであれば発生頻度は1.39E−02個/sである。
FIG. 7 is a simplified diagram showing an example of the occurrence
図8は、制御部16が備える設定部50の入出力データを示す図である。設定部50には、検出対象である落下粒子3の最小粒径Mの設定値に関するデータDI1と、検出対象である落下粒子3の最大粒径Nの設定値に関するデータDI2と、光整形部12から基準平面100までの距離Lの設定値に関するデータDI3と、クリーンルームの環境清浄度のクラス(PDC値)を示すデータDI4とが入力される。これらの検出条件の設定値は、オペレータによってキーボード等の入力部18から入力され、それらの設定値を示すデータDI1〜DI4が、入力部18から設定部50に入力される。
FIG. 8 is a diagram showing input / output data of the
設定部50は、記憶部19に格納されているルックアップテーブル41(図5)を参照することにより、データDI1で示される最小粒径MとデータDI3で示される距離Lとに応じた光径Aを設定する。設定部50は、設定した光径Aを示すデータDO1を、制御信号S1として光整形部12に入力する。
By referring to the look-up table 41 (FIG. 5) stored in the
また、設定部50は、走査ピッチPを光径A以下の値に設定する。本実施の形態の例では、設定部50は、走査ピッチPを光径Aと同一の値に設定する。設定部50は、設定した走査ピッチPを示すデータDO2を、制御信号S2として駆動部22に入力する。
Further, the setting
また、設定部50は、記憶部19に格納されている落下速度テーブル情報42(図6)を参照することにより、データDI2で示される最大粒径Nに応じた落下速度を特定し、その特定した落下速度の2倍の距離を、鉛直方向に関する対象空間2の大きさ(高さH)として設定する。例えば、最大粒径Nの設定値が100μmである場合には、落下速度が41cm/sであるため、設定部50は、その2倍の距離である82cmを、対象空間2の高さHとして設定する。設定部50は、設定した高さHを示すデータDO3を、制御信号S1として光整形部12に入力するともに、制御信号S2として駆動部22に入力する。
Further, the setting
また、設定部50は、記憶部19に格納されている発生頻度テーブル情報43(図7)を参照することにより、データDI2で示される最大粒径NとデータDI4で示される環境清浄度のクラスとに応じた発生頻度を特定する。そして、その特定した発生頻度の逆数として得られる時間を、同一の対象空間2に対して粒子検出装置1が粒子検出処理の実行を継続すべき最小継続時間Tとして設定する。例えば、最大粒径Nの設定値が100μmであり、環境清浄度のクラスがPDC4である場合には、発生頻度が2.78E−02個/sであるため、設定部50は、その逆数である1/2.78E−02である36sを、最小継続時間Tとして設定する。設定部50は、設定した最小継続時間Tを示すデータDO5を、制御信号S1として光整形部12に入力するともに、制御信号S2として駆動部22に入力する。
Further, the setting
また、設定部50は、上記で設定した光径A、走査ピッチP、及び高さHを用いて、光径Aを走査ピッチPで高さHに配列するのに必要な照射ポイント数(以下「縦ポイント数」と称す)を算出し、1000/縦ポイント数なる演算によって、水平方向に関する照射ポイント数(以下「横ポイント数」と称す)を算出する。そして、横ポイント数の個数の光径Aを走査ピッチPで配列した時の距離を、鉛直方向に関する対象空間2の大きさ(幅I)として設定する。例えば、光径A及び走査ピッチPが46mm、高さHが82cmである場合は、縦ポイント数は17.8点、横ポイント数は56.2点となり、幅Iは2.59mに設定される。設定部50は、設定した幅Iを示すデータDO4を、制御信号S1として光整形部12に入力するともに、制御信号S2として駆動部22に入力する。
Further, the setting
図1を参照して、制御部16からの開始命令によって、粒子検出装置1は粒子検出処理の実行を開始する。光源11はレーザ光Z1を出射する。光整形部12は制御信号S1に基づいてレーザ光Z1を整形することによって照射光Z2を出力し、また、駆動部22は制御信号S2に基づいてミラー21を駆動する。これにより、対象空間2が照射光Z2によって走査される。受光部14は落下粒子3からの散乱光Z3を受光し、検出部15はその受光結果を解析することによって落下粒子3を検出し、表示部17はその検出結果を表示する。制御部16は、粒子検出装置1による粒子検出処理を最小継続時間T以上継続する。
With reference to FIG. 1, the
図9は、基準平面100に対する照射光Z2の走査状況を模式的に示す図である。図9に示すように、光整形部12から基準平面100の周縁までの距離Lbは、光整形部12から基準平面100の中央までの距離La(上記の距離Lに相当する)よりも長くなる。光整形部12と基準平面100の周縁とを結ぶ直線と、光整形部12と基準平面100の中央とを結ぶ直線との成す角度をφとすると、Z2b=Z2a/cosφとなる。角度φは、上記の距離L、高さH、及び幅Iに基づいて算出することができる。制御部16は、基準平面100の周縁だけでなく、基準平面100の中心以外の全ての照射ポイントに関して、光整形部12から各照射ポイントまでの実際の距離を算出することができる。
FIG. 9 is a diagram schematically showing the scanning state of the irradiation light Z2 with respect to the
図5のルックアップテーブル41に示したように、最小粒径Mが一定である場合、距離Lが長いほど光径Aは小さな値に設定される。従って、制御部16は、光整形部12から各照射ポイントまでの実際の距離に応じて照射光Z2の光径Aを修正して設定する。具体的に、制御部16は、ルックアップテーブル41を参照することにより、基準平面100内において基準平面100の中心から遠い位置にある照射ポイントほど、照射光Z2の光径Aを小さく修正して設定する。また、制御部16は、光径Aの修正に応じて走査ピッチPも修正する。設定部50は、光径Aの修正に必要な情報を制御信号S1として光整形部12に入力するともに、走査ピッチPの修正に必要な情報を制御信号S2として駆動部22に入力する。
As shown in the look-up table 41 of FIG. 5, when the minimum particle size M is constant, the longer the distance L, the smaller the light diameter A is set. Therefore, the
図6の落下速度テーブル情報42に示したように、落下粒子は粒径に応じて落下速度がほぼ一定である。従って、落下粒子が検出された場合にその落下速度を求めることによって、その落下粒子の粒径を推定することができる。図1を参照して、検出部15には、図6に示した落下速度テーブル情報42が入力される。上述したように落下粒子は浮遊粒子に比べてその発生数が極めて少ない。従って、検出部15は、連続する複数回の走査によって落下粒子がいずれも検出された場合には、幅I及び奥行Jの各方向に関する検出位置差が所定のしきい値以下であれば、それらは同一の落下粒子であるとみなすことができる。
As shown in the falling
検出部15は、第1の走査によって時刻t1において高さh1(対象空間2の底面からの高さ)に落下粒子3を検出し、第1の走査に連続する第2の走査によって時刻t2において高さh2に落下粒子3を検出した場合には、時刻t1と時刻t2との差と、高さh1と高さh2との差と、落下速度テーブル情報42とに基づいて、落下粒子3の粒径を算出する。例えば、t1=0.50s、t2=1.84s、h1=75cm、h2=20cmである場合、落下速度は(75−20)/(1.84−0.50)=41.0cm/sとなるため、検出部15は、落下速度テーブル情報42を参照することにより、落下粒子3の粒径は100μmであると推定する。
The
検出部15による落下粒子3の検出結果は、制御部16に入力される。制御部16は、データDI4として入力部18から初期入力されたPDC値を、検出部15から入力された検出結果に基づいて更新する。例えば、制御部16は、所定期間(数日以上のある程度の長期間であることが望ましい)に関する検出部15の検出結果を記憶部19に蓄積し、その蓄積された検出結果を統計的に処理することによって粒径毎の発生頻度を算出し、その算出結果を発生頻度テーブル情報43と照合することによって、算出した発生頻度に最も近似するPDC値を割り出す。制御部16は、初期入力されたPDC値を、その割り出したPDC値によって更新する。
The detection result of the falling
本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、制御部16は、対象空間2内に規定される基準平面100において照射光Z2の走査ピッチPが照射光Z2の光径A以下となるように、光整形部12及び走査制御部13を制御する。その結果、対象空間2に対して照射光Z2を隙間無く走査することができるため、対象空間2内に発生した落下粒子3を高精度に検出することが可能となる。
According to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、制御部16が照射光Z2の照射方向に関して対象空間2の奥側の面2Rを基準平面100として設定することにより、走査制御部13は、基準平面100より手前の対象空間2の全体に対して照射光Z2を隙間無く走査することができる。その結果、落下粒子3の検出精度をさらに向上することが可能となる。
Further, according to the
また、図3の(B)に示した構成によれば、照射光Z2が拡散光の形状を有するため、走査において隣接する二つの照射ポイントに関して、基準平面100より手前で照射光Z2の照射領域同士が互いに重複することを回避できる。その結果、落下粒子3の検出精度をさらに向上することが可能となる。
Further, according to the configuration shown in FIG. 3B, since the irradiation light Z2 has the shape of diffused light, the irradiation region of the irradiation light Z2 is in front of the
また、図3の(B)に示した構成によれば、制御部16は、光整形部12から基準平面100までの距離Lと、基準平面100における照射光Z2の光径Aとに基づいて、拡散光の拡散角θを設定することにより、所望の拡散形状の照射光Z2を得ることができる。
Further, according to the configuration shown in FIG. 3B, the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、検出対象である落下粒子3の最小粒径Mに応じて制御部16が照射光Z2の光径Aを設定することにより、最小粒径Mがどのような値に設定されても、所望の信号雑音比を確保できる。その結果、落下粒子3の検出精度の低下を回避することが可能となる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、光整形部12から基準平面100までの距離Lに応じて制御部16が照射光Z2の光径Aを設定することにより、光整形部12から基準平面100までの距離Lがどのような値に設定されても、所望の信号雑音比を確保できる。その結果、落下粒子3の検出精度の低下を回避することが可能となる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、制御部16は、基準平面100内において基準平面100の中心から遠い位置ほど照射光Z2の光径Aを小さく設定する。基準平面100の中心から遠い位置(つまり周縁に近い位置)ほど照射光Z2の行路は長くなるため、基準平面100の中心から遠い位置ほど照射光Z2の光径Aを小さく設定することにより、対象空間2の周縁部においても所望の信号雑音比を確保できる。その結果、落下粒子3の検出精度の低下を回避することが可能となる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、制御部16は、検出対象である落下粒子3の最大粒径Nと、落下速度テーブル情報42とに基づいて、対象空間2の高さHを設定する。これにより、鉛直方向に関して所定の速度で進行する照射光Z2の走査が、落下粒子3に追い付くのに必要な距離を、対象空間2の高さHとして設定することができる。その結果、落下粒子3の検出漏れを回避できるため、落下粒子3の検出精度を向上することが可能となる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、制御部16は、照射光Z2の光径Aと、対象空間2の高さHとに基づいて、対象空間2の幅Iを設定する。これにより、検出漏れを回避可能な対象空間2の高さHを確保しつつ、照射光Z2の光径A及び走査の所定の進行速度に応じて、対象空間2の幅Iを適切に設定することが可能となる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、制御部16は、検出対象である落下粒子3の最大粒径Nと、発生頻度テーブル情報43とに基づいて、粒子検出装置1による粒子検出処理の最小継続時間Tを設定する。統計的には粒径が大きい粒子ほど発生頻度が低いため、検出対象である落下粒子3の最大粒径Nに応じて最小継続時間Tを設定することにより、落下粒子3の検出精度を向上することが可能となる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、検出部15は、時刻t1と時刻t2との差と、高さh1と高さh2との差と、落下速度テーブル情報42とに基づいて、落下粒子3の粒径を算出する。落下粒子は発生頻度が低いため、連続する2回の走査においていずれも落下粒子が検出された場合には、水平方向及び奥行き方向の検出位置が近似している限り、それらの落下粒子は同一の落下粒子3であるとみなすことができる。従って、連続する2回の検出結果に基づいて落下粒子3の落下速度を算出でき、落下速度テーブル情報42を参照することによって、落下速度から粒径を高精度に推定することができる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る粒子検出装置1によれば、制御部16は、照射光Z2の光径Aに対する照射方向の刻み角度が1rad/m以下となるように、光整形部12及び走査制御部13を制御する。その結果、対象空間2に対して照射光Z2をほぼ隙間無く走査することができるため、対象空間2に発生した落下粒子3を高精度に検出することが可能となる。
Further, according to the
本開示に係る粒子検出技術は、クリーンルーム内において落下粒子を検出する落下粒子検出装置に特に有用である。 The particle detection technique according to the present disclosure is particularly useful for a falling particle detection device that detects falling particles in a clean room.
1 粒子検出装置
2 対象空間
3 落下粒子
11 光源
12 光整形部
13 走査制御部
14 受光部
15 検出部
16 制御部
1
Claims (13)
光源と、
前記光源から出射された光を整形することにより、前記所定空間に照射する照射光を出力する光整形部と、
前記照射光の照射方向を制御する走査制御部と、
前記照射光の照射による前記粒子からの散乱光を受光する受光部と、
前記所定空間内に規定される基準平面において前記照射光の走査ピッチが前記照射光の光径以下となるように、前記光整形部及び前記走査制御部を制御する制御部と、
を備える、粒子検出装置。 A particle detector that detects particles falling in a predetermined space.
Light source and
An optical shaping unit that outputs irradiation light to irradiate the predetermined space by shaping the light emitted from the light source.
A scanning control unit that controls the irradiation direction of the irradiation light,
A light receiving unit that receives scattered light from the particles due to irradiation of the irradiation light, and a light receiving portion.
A control unit that controls the optical shaping unit and the scanning control unit so that the scanning pitch of the irradiation light is equal to or less than the light diameter of the irradiation light in the reference plane defined in the predetermined space.
A particle detector.
前記検出部は、前記走査制御部による第1の走査によって第1の時刻において第1の位置に前記粒子を検出し、前記第1の走査に連続する第2の走査によって第2の時刻において第2の位置に前記粒子を検出した場合、前記第1の時刻と前記第2の時刻との時間差と、前記第1の位置と前記第2の位置との間の距離と、前記粒子の粒径毎の落下速度情報とに基づいて、前記粒子の粒径を算出する、請求項1〜10のいずれか一つに記載の粒子検出装置。 Further, a detection unit for detecting the particles based on the light reception result of the scattered light by the light receiving unit is provided.
The detection unit detects the particles at the first position at the first time by the first scan by the scan control unit, and the second scan following the first scan at the second time. When the particles are detected at the position 2, the time difference between the first time and the second time, the distance between the first position and the second position, and the particle size of the particles. The particle detection device according to any one of claims 1 to 10, which calculates the particle size of the particles based on the drop speed information for each.
光源と、
前記光源から出射された光を整形することにより、前記所定空間に照射する照射光を出力する光整形部と、
前記照射光の照射方向を制御する走査制御部と、
前記照射光の照射による前記粒子からの散乱光を受光する受光部と、
前記照射光の光径に対する前記照射方向の刻み角度が1rad/m以下となるように、前記光整形部及び前記走査制御部を制御する制御部と、
を備える、粒子検出装置。 A particle detector that detects particles falling in a predetermined space.
Light source and
An optical shaping unit that outputs irradiation light to irradiate the predetermined space by shaping the light emitted from the light source.
A scanning control unit that controls the irradiation direction of the irradiation light,
A light receiving unit that receives scattered light from the particles due to irradiation of the irradiation light, and a light receiving portion.
A control unit that controls the optical shaping unit and the scanning control unit so that the step angle in the irradiation direction with respect to the light diameter of the irradiation light is 1 rad / m or less.
A particle detector.
光整形部が、光源から出射された光を整形することにより、前記所定空間に照射する照射光を出力し、
走査制御部が、前記照射光の照射方向を制御し、
受光部が、前記照射光の照射による前記粒子からの散乱光を受光し、
制御部が、前記所定空間内に規定される基準平面において前記照射光の走査ピッチが前記照射光の光径以下となるように、前記光整形部及び前記走査制御部を制御する、粒子検出方法。 It is a particle detection method that detects particles falling in a predetermined space.
The light shaping unit shapes the light emitted from the light source to output the irradiation light to irradiate the predetermined space.
The scanning control unit controls the irradiation direction of the irradiation light,
The light receiving unit receives the scattered light from the particles due to the irradiation of the irradiation light, and receives the scattered light.
A particle detection method in which a control unit controls an optical shaping unit and a scanning control unit so that the scanning pitch of the irradiation light is equal to or less than the light diameter of the irradiation light in a reference plane defined in the predetermined space. ..
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