JP2623957B2 - 微粒子測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、マイクロ波誘導プラズマ（Microwave Indu
ced Plasma:以下「MIP」という）を利用して元素分析を
行う微粒子測定装置（パーティクル計）に関するもので
あり、更に詳しくは、大気雰囲気からフィルタ上に採取
した被測定物である微粒子（パーティクル）を採取手段
であるアスピレータを用いて採取することができる微粒
子吸入手段（ディスパーサ）に関わる微粒子測定装置に
関するものである。

＜従来の技術＞ 第５図はこのような微粒子測定装置の従来例構成説明
図ある。この図において、αはMIPを利用して元素分析
を行う手段βにフィルタFL₂上の微粒子を導出する微粒
子吸入手段ある。ここで、微粒子吸入手段αは、小流量
のキャリアガスCGでも吸引できるように大気雰囲気から
採取した微粒子が載せられているフィルタFL₂との関係
において例えば上部において大気開放されるパージ容器
Ｐ内に配置されるアスピレータ10と、アスピレータ内に
導入口10aから小流量（一定流量）のキャリアガスCGを
正確に供給するための第１の流量コントローラ（以下
「＃１マスフローコントローラ」という）21と、パージ
容器内に一定流量（アスピレータへの供給流量よりも
大）のキャリアガスCGを供給するための第２の流量コン
トローラ（以下「＃２マスフローコントローラ」とい
う）22と、小流量で効率良く働かせるためにフィルタ上
面とアスピレータ吸入口10bとの間をフィルタ上面の凹
凸によらず例えば0.1mm以下というようなできるだけ小
さな微少間隔（δ）に且つ一定に保つように制御する間
隙制御手段30と、フィルタFL₂を水平方向（Ｘ）に一定
の低速度で動かすことができる構成のスライド機構40と
から成る。そして、間隙制御手段30は、例えば、その一
構成として、アスピレータ／分析計βの出口側に接続さ
れる圧損のほとんど無いマスフローメータ31と、このマ
スフローメータ31からの信号（流量信号）を入力してフ
ィルタFL₂を搭載して上下動することで間隙δを微少単
位で移動可能なエレベータ機構35をコントロール信号で
ここではスライド機構上に設けられる駆動装置33/34
（例えば33はモータ,34はギヤ機構等から成るものとす
る）を制御するコントローラ32とからなっている。ま
た、スライド機構40はここではモータ等の駆動部41とエ
レベータ機構35乃至駆動装置33/34が設けられる移動台4
2等で構成することができる。

＜発明が解決しようとする課題＞ 然しながら、上述のような構成からなる従来の微粒子
測定装置においては、アスピレータのノズル10bの間隙
（測ち、吸引流量）を制御するのに、分析計βの後方に
位置するマスフローメータ31を監視してフィードバック
をかけるような構成になっていた。このため、キャリア
ガスの種類が異なる場合、マスフローメータ31を切り換
えなければならないという欠点があった。また、応答が
遅いという欠点もあった。

本発明は、かかる従来例の欠点などに鑑みてなされた
ものであり、その目的は、キャリアガスに関係なく応答
も早く、しかも、大気雰囲気からフィルタ上に採取した
微粒子を導入効率良く検出部に送ることができる微粒子
吸入手段を備えた微粒子測定装置を提供することにあ
る。

＜課題を解決するための手段＞ このような目的を達成するために、本発明は、 フィルタ上の微粒子をアスピレータによって吸引し、
吸引した微粒子を分析計に導いて分析する微粒子測定装
置において、 前記フィルタと前記アスピレータとが収納されてい
て、パージガスによって置換されるパージ容器と、 前記アスピレータにキャリアガスを供給する第１のマ
スフローコントローラと、 前記パージ容器にパージガスを供給する第２のマスフ
ローコントローラと、 前記パージ容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、 この圧力測定手段の測定した圧力に基づいて、前記フ
ィルタ又は前記アスピレータの少なくともいずれか一方
を移動し、前記フィルタと前記アスピレータとの間隔を
一定に保つ隙間制御手段、 を設けたことを特徴している。

＜作用＞ 微粒子吸入手段について、小流量で効率良く働かせる
にはフィルタ上面とアスピレータ吸入口との間隔を例え
ば0.1mm以下となるようなできるだけ小さくしなければ
ならず、一方、このくらい間隔が小さくなると、フィル
タ面の凹凸が無視できなくなる。従って、本発明におい
ては、この間隔がフィルタ面の凹凸によらず一定となる
ようにコントロールできるようにする。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳しく説
明する。

第１図は本発明の具体的な実施例を示す構成説明図で
あり、図中、第５図と同一記号は同一意味をもたせて使
用する。また、43はパージ容器Ｐ内の圧力を検出する圧
力測定手段（以下、圧力センサという）である。

尚、微粒子吸入手段αはMIPを利用して元素分析を行
う手段βにフィルタFL₂上の微粒子を導出するものであ
り、この微粒子吸入手段αは、パージ容器Ｐ内に配置さ
れるアスピレータ10と、アスピレータ10内に導入口10a
から一定流量のキャリアガスCGを正確に供給するための
＃１マスフローコントローラ21と、パージ容器内に一定
流量（アスピレータへの供給流量よりも大）のキャリア
ガスCGを供給するための＃２マスフローコントローラ22
と、フィルタ上面とアスピレータ吸入口10bとの間をフ
ィルタ上面の凹凸によらず例えば0.1mm以下というよう
なできるだけ小さな微小間隔（δ）に且つ一定に保つよ
うに制御する間隙制御手段30と、フィルタFL₂を水平方
向（Ｘ）に一定の低速度で動かすことができる構成のス
ライド機構40とからなっている。また、間隙制御手段30
は、パージ容器Ｐ内の圧力を監視する圧力センサ43から
の信号（流量信号）を入力してフィルタFL₂を微小単位
で移動可能なエレベータ機構35をコントロール信号でこ
こではスライド機構上に設けられる駆動装置33/34（例
えば33はモータ,34はギヤ機構等から成るものとする）
を制御するコントローラ32とからなっている。

このような構成からなる本発明の実施例において、ア
スピレータ10には＃１マスフローコントローラ21によっ
て例えばヘリウムから成るキャリアガスCGが正確に例え
ば200ml/minの一定流量供給される。フィルタFL₂は精密
に例えば10μｍの微少ステップで上下動するエレベータ
機構35の上に置かれ、アスピレータ吸入口10bと微少間
隔δをもって対面している。エレベータ機構35は一定の
低速度で水平方向Ｘに移動するスライド機構40上に搭載
される。圧力センサ43で測定された圧力信号は例えば電
気信号に変換されてコントローラ32に導かれる。コント
ローラ32は、受取った信号からアスピレータ10のアスピ
レータ吸入口10bからの吸引量を算出して、それが事前
に設定された値（例えばコントローラ内部に設定され
る）と一致するようにエレベータ機構35の駆動装置33/3
4を制御する。ここで、少なくともフィルタFL₂とアスピ
レータ吸入口10bはパージ容器によって囲まれる（但
し、図においては更にアスピレータ，エレベータ機構を
同時に収納するパージ容器としているがこれは設計的な
事項である）。

パージ容器Ｐ内は＃２マスフローコントローラ22によ
って適当な圧（＃１マスフローコントローラで供給され
る圧より高い）のキャリアガスCGによってパージされて
いる。この＃２マスフローコントローラ22によって供給
されるキャリアガスCGの供給量は、アスピレータ10の吸
引流量の最大値（例えば100ml/min）よりも多く、例え
ば500ml/min、その余った分は絞りなど圧力を保つ手段
を通して大気に開放されることとなる。

第２図は第１図の説明に供する図であり、第２図
（イ）は横軸に間隙δをとり縦軸にアスピレータの吸引
量（吸引流量）をとった時の特性曲線図、第２図（ロ）
は横軸に間隙δをとり縦軸にパージ容器内の圧力をとっ
た時の特性曲線図、第２図（ハ）は横軸にマスフローメ
ータと圧力センサーをとり縦軸にエレベーター機構を上
下させて変化がでるまでの時間をとった時の特性曲線図
である。

第３図は第１図乃至第２図の説明に供する図であり、
図中ポイントγ_１〜γ_３はフィルタFL₂が移動方向Ｘ時
のアスピレータ吸引口10bに対するフィルタの上下移動
面の状態点を表わしたものである。即ち、ポイントγ_１
時にはフィルム面の位置の移動はなく、ポイントγ_２時
にはフィルム面の位置は一点鎖線で示すようにε_１方向
にその間隙がδとなるように移動し、ポイントγ_３時に
はフィルム面の位置は破線で示すようにε_２方向にその
間隙がδとなるように移動する。

以下第２図と第３図を用いて第１図の動作の説明をす
る。

例えば、今、アスピレータ10へのキャリアガス供給量
を200mlとし、間隙δを50μm,言替えるとアスピレータ
の吸引量を50ml/minに設定した時の制御は以下のように
なる。

（イ）フィルタFL₂がポイントγ_１の位置にある時に、
圧力センサー43の値が790mmHgになるようにコントロー
ラ32で設定する。

（ロ）フィルタFL₂がＸ方向に移動し、その面がポイン
トγ_２のようになっているとする。この時は、アスピレ
ータ吸入口10bに対するフィルタ面の位置は下方に来る
こととなり、間隙がδより大きくなるので、アスピレー
タの吸引量は増す。この結果、圧力センサ43の検出値は
減少するから、コントローラはエレベータ機構35を上昇
させる方向に動かす。このエレベータ機構35の上昇は
（イ）項の圧力センサ43の検出値が丁度790mmHgになっ
た時に停止する。

（ハ）フィルタFL₂がＸ方向に更に移動し、その面がポ
イントγ_３のようになっているとする。

この時は、アスピレータ吸入口10bに対するフィルタ
面の位置は上方に来ているから、間隙はδより小さくな
り、アスピレータの吸引量は減る。この結果、圧力セン
サ31の検出値も増加するから、コントローラはエレベー
タ機構35を下降させる方向に動かす。このエレベータ機
構35の下降は（イ）項の圧力センサ43の検出値が丁度79
0mmHgになった時に停止する。

以上の動作がフィルタの水平方向移動完了時まで繰返
されることとなる。これにより、キャリアガスに関係な
く応答が遅くなると共に、大気雰囲気からフィルタ上に
採取した微粒子を導入効率良く吸収できるようになる。

ところで、本発明は以上説明したような内容に限定さ
れるものではなく、以下のように変形してもよい。

（Ｉ）以上の説明はキャリアガス，吸引量共に低流量で
説明したが、当然のことながら、必要に応じた流量、例
えば大流量を用いても良いことはいうまでもないことで
ある。

（II）前記構成においてはフィルタを水平／垂直に移動
させた場合で説明したが、相対的に間隙が一定になるよ
うにすれば良いのであるから、フィルタとは逆にアスピ
レータ10を水平／垂直移動させるように構成してもよい
し、又、両方を同時或はその移動状況に応じていずれか
一方が個別に動作するようにしてもよいことはいうまで
もない。

（III）第４図は第１図のその他の実施例の説明に供す
る図であるが、アスピレータ吸入口に対するフィルタの
相対的な移動による微粒子回収の軌跡Ｔは、同図（イ）
に示すように直線状でもよいし同図（ロ）に示すように
扇状あってもよいし、図示しないが前面に渡って波状で
あってもよい。これは移動機構上の設計的事項である。
また、移動機構を追加することにより同図（ハ），
（ニ）のような微粒子回収も可能であり、１枚のフィル
タから効率良く微粒子を回収できるようになる。

＜発明の効果＞ 以上詳しく説明したような本発明によれば、間隙制御
手段においてパージ容器内の圧力信号をモニターしてフ
ィードバックをかけるように構成されているので、次に
記載するような効果を奏する。

キャリアガスに関係なくフィルタとアスピレータ吸入
口の間隙を制御できる。

アスピレータ出口から微粒子を分析計に導出するライ
ンが間隙制御手段と無関係なため自由度が増す。

応答時間が早くなり、その結果、分析時間も短くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な実施例を示す構成説明図、第
２図は第１図の説明に供する図、第３図は第１図乃至第
２図の説明に供する図、第４図は第１図のその他の実施
例の説明に供する図、第５図は従来例の構成説明図であ
る。 1,10……アスピレータ、1a,10a……キャリアガス導入
口、α……微粒子吸入手段、β……MIP元素分析装置、C
G……キャリアガス、FL₁,FL₂……フィルタ、10……アス
ピレータ、21……第１の流量コントローラ（＃１マスフ
ローコントローラ）、22……第２の流量コントローラ
（＃２マスフローコントローラ）、30……間隙制御手
段、40……スライド機構。43……圧力センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィルタ上の微粒子をアスピレータによっ
   て吸引し、吸引した微粒子を分析計に導いて分析する微
   粒子測定装置において、 前記フィルタと前記アスピレータとが収納されていて、
   バージガスによって置換されるパージ容器と、 前記アスピレータにキャリアガスを供給する第１のマス
   フローコントローラと、 前記パージ容器にパージガスを供給する第２のマスフロ
   ーコントローラと、 前記パージ容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、 この圧力測定手段の測定した圧力に基づいて、前記フィ
   ルタ又は前記アスピレータの少なくともいずれか一方を
   移動し、前記フィルタと前記アスピレータとの間隔を一
   定に保つ隙間制御手段、 を設けたことを特徴した微粒子測定装置。