JP5650609B2 - Charge amount identification device for charged particles - Google Patents

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本発明は、空中に浮遊する帯電粒子を取り込んでその帯電量を特定する、帯電粒子の帯電量特定装置に関するものである。   The present invention relates to a charged particle amount specifying device for taking in charged particles floating in the air and specifying the charge amount.

電界内においては、粒子が帯電してなる帯電粒子にクーロン力が作用し、電界発生源にこの帯電粒子が付着し易くなることは知られるところである。この電界発生源として静電気帯電した種々の部材が挙げられるが、特に、この静電気帯電にともなう粒子の付着は、以下の生産施設、すなわち、FPD素材(フラットパネルディスプレイ)として透明電極を製造するプロセス、生産装置を組立・製造する施設、次世代二次電池を製造する施設、などの生産施設において、粒子汚染として問題となっている。   It is known that a Coulomb force acts on charged particles formed by charging particles in an electric field, and the charged particles easily adhere to an electric field generating source. Examples of the electric field generation source include various electrostatically charged members. In particular, the adhesion of particles due to the electrostatic charge is the following production facility, that is, a process of manufacturing a transparent electrode as an FPD material (flat panel display), In production facilities such as facilities for assembling / manufacturing production equipment and facilities for producing next-generation secondary batteries, there is a problem as particle contamination.

上記施設で製造される製品(ワーク)は、低いクリーン度(クリーン度:1000〜10000程度)での製造を許容するが、上記する各種生産施設空間においては、摩擦や剥離、洗浄、乾燥などの製造過程で生じ得る数μmサイズの大きな粒子も存在しており、その製品への付着が製品歩留まり低下の主要因の一つとなっている。   Products (workpieces) manufactured at the above facilities allow manufacturing with a low cleanliness (cleanness: about 1000 to 10,000), but in the various production facility spaces described above, friction, peeling, cleaning, drying, etc. There are also large particles having a size of several μm that can be generated in the manufacturing process, and the adhesion to the product is one of the main factors for the decrease in the product yield.

また、クリーンルームの内装部材には導電性材料が一般に適用されているが、これには±100V程度の電位が帯電しており、これがルーム内空間に帯電粒子を生ぜしめて製品に付着する結果、製品のクリーン度が低下することとなる。   In addition, a conductive material is generally applied to the interior member of the clean room, but this is charged with a potential of about ± 100 V, which generates charged particles in the room space and adheres to the product. The degree of cleanliness will be reduced.

ところで、粒子の挙動には、重力による終末沈降、気流、クーロン力が影響し、ワークや内装部材への帯電粒子の吸着は、このうちのクーロン力が主として関係し、帯電粒子の有する帯電量(電荷量)とワークの表面電位によって生じる電界強度で吸着力が決定される。このため、静電気対策として、イオナイザや軟X線によるワーク表面の除電がおこなわれている。   By the way, the behavior of particles is affected by end sedimentation due to gravity, airflow, and Coulomb force, and the adsorption of charged particles to a work or interior member is mainly related to the Coulomb force, and the charged amount of charged particles ( The adsorptive power is determined by the electric field intensity generated by the charge amount) and the surface potential of the workpiece. For this reason, as a countermeasure against static electricity, the work surface is neutralized with an ionizer or soft X-rays.

しかし、現在のクリーンルーム等においては、その空間内の静電気分布や摩擦、剥離等によって生じ得る粒子の帯電量が把握できていないことから、実際には、上記する電位除去対策が十分に功を奏しているとは言い難い。中でも、帯電粒子の発生機構やその性状、帯電量は除電対策にとって重要な要素であるにも関わらず、数μmサイズの粒子を実環境下において測定もしくは特定する方法が未だ確立されていない。   However, in current clean rooms and the like, since the charge amount of particles that can be generated due to static electricity distribution, friction, separation, etc. in the space has not been grasped, the above-described potential removal measures are actually effective. It's hard to say. Among them, although the generation mechanism of charged particles, their properties, and the charge amount are important elements for static elimination measures, a method for measuring or identifying particles having a size of several μm in an actual environment has not yet been established.

なお、上記する帯電粒子の帯電量の測定や特定に際し、微分型静電分級器(DMA: Differential Mobility Analyzer)を使用する方法が現在用いられている。   A method of using a differential electrostatic classifier (DMA: Differential Mobility Analyzer) is currently used for measuring and specifying the charge amount of the charged particles.

このDMAを使用する方法は、常温常圧下での粒子分級に有効な測定方法であり、その装置構成は、二重同心円筒形で、その内筒に電圧を印加し、外筒を接地した姿勢でこれら円筒間に電位差を持たせるものであり、内外筒間の距離や電位は一定に保たれ、電界が均一となるように設計されている。そして、内外筒間には清浄空気を層流状態(シース気流)で導入する一方、帯電粒子を含んだサンプル空気は外筒の壁に沿って流入させるようにしている。このDMA内においては、電位差に依存する電界と帯電粒子の帯電量(荷電量)の間で生じるクーロン力が帯電粒子に作用し、電位差に応じた電気移動度を有する移動速度で中心電極に引き寄せられることとなる。   This method using DMA is an effective measurement method for particle classification under normal temperature and normal pressure, and its device configuration is a double concentric cylinder, applying voltage to the inner cylinder and grounding the outer cylinder Thus, a potential difference is provided between these cylinders, and the distance and potential between the inner and outer cylinders are kept constant, and the electric field is designed to be uniform. Clean air is introduced between the inner and outer cylinders in a laminar flow state (sheath airflow), while sample air containing charged particles is allowed to flow along the wall of the outer cylinder. In this DMA, the Coulomb force generated between the electric field that depends on the potential difference and the charged amount (charge amount) of the charged particles acts on the charged particles, and is drawn to the center electrode at a moving speed that has an electric mobility corresponding to the potential difference. Will be.

ここで、電気移動度の大きな粒子ほど移動速度が大きく、結果として中心電極の上部に沈着し易い一方で、電気移動度の小さな粒子は中心電極に捕集されずにシース気流とともにDMAから流出し易い。なお、この中心電極の下部にはスリットが設けてあり、一定の電気移動度よりも小さな帯電粒子のみが取り出されることとなる。また、凝縮核計数器(CNC: Condensation Nucleus Counter)等を使用してその濃度を測定することにより、電気移動度の分布を得ることもできる。   Here, particles with higher electric mobility have a higher moving speed, and as a result, they tend to deposit on the upper part of the center electrode. On the other hand, particles with lower electric mobility flow out of the DMA together with the sheath airflow without being collected by the center electrode. easy. Note that a slit is provided below the center electrode, and only charged particles smaller than a certain electric mobility are taken out. In addition, by measuring the concentration using a condensation nucleus counter (CNC) or the like, the distribution of electric mobility can be obtained.

上記するように、DMAは、粒子の粒径と電気移動度(すなわち荷電数)が設定された気流およびクーロン力と一致した場合に、分級粒子としてスリットから取り出せる仕組みとなっている。したがって、粒子の径が大きくなるにつれて下方に作用する重力と気流による移動速度が大きくなり、自ずとDMAの長さも長くならざるを得ない。また、下方への移動速度が速く、荷電数が少ない場合は、スリットで粒子を分級するにあたって強い電界を付与する必要があるが、さらに電極(内筒)と接地(外筒)の間の距離が小さい場合には、放電の危険性を回避するべく、DMAの断面寸法も大きくせざるを得なくなる。   As described above, the DMA has a mechanism that allows particles to be taken out from the slit as classified particles when the particle diameter and electric mobility (that is, the number of charges) coincide with the set airflow and Coulomb force. Therefore, as the particle diameter increases, the moving speed due to gravity and air current acting downward increases, and the length of the DMA naturally becomes longer. In addition, if the moving speed is low and the number of charges is small, it is necessary to apply a strong electric field to classify the particles with the slit, but the distance between the electrode (inner cylinder) and ground (outer cylinder) If is small, the cross-sectional dimension of the DMA must be increased to avoid the risk of discharge.

なお、本発明者等の検証によれば、外筒径が10cm、長さが30cmのDMAによる実験において、粒径0.5μm、荷電数±6個が測定可能な最大の大きさであり、それよりも大きな粒径の粒子の測定はほぼ不可能である。   In addition, according to the verification by the present inventors, in an experiment using a DMA having an outer cylinder diameter of 10 cm and a length of 30 cm, a particle size of 0.5 μm and a charge number of ± 6 are the maximum measurable sizes, Larger particle sizes are almost impossible to measure.

一方、既述した種々の生産施設における粒子汚染においては、粒径が数μm以上の粒子(もしくは微粒子)の付着が問題となるケースが多い現状に鑑みれば、これに対応したDMAによる測定や特定をプロセスエリアで実施するには、極めて大掛かりな装置を要することとなり、このように大規模な測定装置の適用は現実的とは言えない。   On the other hand, in the case of particle contamination in various production facilities described above, there are many cases where adhesion of particles (or fine particles) having a particle size of several μm or more is a problem. In order to implement the above in the process area, an extremely large apparatus is required, and thus it is not practical to apply such a large-scale measuring apparatus.

なお、上記するDMAを構造改良した技術が特許文献1に開示されている。特許文献1に開示の微粒子分級装置は、その特徴構成として、複数の粒径別の中心電極部を有するものであり、この粒径別の中心電極部のそれぞれに微粒子導出スリットが個別に形成されていることで、複数種類の粒径の微粒子を同時に分級(粒径選別)することを可能としたものである。   A technique obtained by improving the structure of the above-described DMA is disclosed in Patent Document 1. The fine particle classifying device disclosed in Patent Document 1 has a plurality of center electrode portions for each particle size as a characteristic configuration, and a particle outlet slit is individually formed in each of the center electrode portions for each particle size. This makes it possible to simultaneously classify (particle size selection) fine particles having a plurality of types of particle sizes.

しかし、この改良型の微粒子分級装置をもってしても、依然として上記する課題、すなわち、装置規模を大型化することなく、粒径が数μm以上の帯電粒子(もしくは微粒子)の付着が問題となるクリーンルーム等の実環境下において、該帯電粒子の帯電量を精緻に測定もしくは特定する、という課題を解決するには至らない。   However, even with this improved fine particle classifier, the above problem still remains, that is, a clean room where adhesion of charged particles (or fine particles) having a particle size of several μm or more is a problem without increasing the scale of the device. In the actual environment such as the above, the problem of precisely measuring or specifying the charged amount of the charged particles cannot be solved.

そこで、本発明者等は、図5で示すように、クリーンルーム等のルーム内で浮遊する帯電粒子p、…を含むエアAを取り込むとともに、導入された帯電粒子pの粒径等をセンシングする不図示の粒子センサを備えた導入部Pと、この導入部Pを通過するエアAの流速を調整する流速調整部Rと、図6で示す電界生成機構を備えた撮影セルV、レーザ光LZ1を照射するレーザ発振器Z、送光系ユニットW、受光系ユニットY、からなる撮影部Qaと、粒子センサから送信された帯電粒子に関するデータを受信して流速調整部Rの作動を制御する制御部Sと、から大略構成された帯電量特定装置Tの開発に至っている。   Therefore, as shown in FIG. 5, the present inventors take in air A containing charged particles p,... Floating in a room such as a clean room, and sense the particle size of the introduced charged particles p. An introduction part P provided with the illustrated particle sensor, a flow rate adjustment part R for adjusting the flow rate of air A passing through the introduction part P, an imaging cell V equipped with an electric field generation mechanism shown in FIG. 6, and a laser beam LZ1 An imaging unit Qa including a laser oscillator Z to be irradiated, a light transmission system unit W, and a light reception system unit Y, and a control unit S that receives data on charged particles transmitted from the particle sensor and controls the operation of the flow velocity adjustment unit R. Thus, the development of the charge amount specifying device T, which is roughly configured, has been completed.

従来構造の上記するDMAが、帯電粒子(この粒子は、エアロゾルと称することもできる)の気流や重力、クーロン力をパラメータとして、スリット内に移動した粒子を測定することでその帯電量を特定するものであるのに対して、帯電量特定装置Tは、帯電粒子pを含む気体である、たとえばエアAの流れを静止状態とすることにより、重力とクーロン力のみをパラメータとして帯電粒子pの移動速度を光学系の撮影部Qaにて測定し、その帯電量もしくは荷電数を特定するものである。   The above-mentioned DMA of the conventional structure specifies the charge amount by measuring the particles that have moved into the slit using the air flow, gravity, and Coulomb force of charged particles (this particle can also be called aerosol) as parameters. On the other hand, the charge amount specifying device T is a gas containing the charged particles p. For example, by setting the flow of the air A to a stationary state, the charged particles p move using only gravity and Coulomb force as parameters. The speed is measured by the imaging unit Qa of the optical system, and the charge amount or the number of charges is specified.

導入部Pと流速調整部Rと撮影部Qaは、エアAが流通する管路Lを介して直列に繋がれており、導入部Pに取り込まれた帯電粒子p、…を含むエアAは、管路Lを介して流通し、流速調整部Rを経る過程でその流速が減じられ、さらに管路Lを介して撮影部Qa内に導入された際には、その流速がゼロ、もしくはそれに近似した速度となるように流速調整部Rによる流速制御が実行される。   The introduction part P, the flow velocity adjustment part R, and the imaging part Qa are connected in series via a pipe L through which the air A flows, and the air A including the charged particles p,. When flowing through the pipe L and passing through the flow rate adjusting unit R, the flow rate is reduced, and when introduced into the imaging unit Qa through the pipe L, the flow rate is zero or approximated by it. The flow rate control by the flow rate adjustment unit R is executed so as to achieve the above speed.

流速調整部Rは、アクチュエータバルブR1のほかに、エアAに対して高圧流体等を提供してエアAの速度を低下させるコンプレッサや、バルブの開閉制御を実行する制御装置からなる流体提供機構R2などから構成されており、導入部PへのエアAの取り込み前の状態において、アクチュエータバルブR1は閉じている。エアAの取り込みに際し、アクチュエータバルブR1は不図示のコンピュータ内に内蔵された制御部Sによって開制御され、アクチュエータバルブR1が開くことで導入部PへのエアAの取り込みが開始される。導入部Pでは、内蔵された粒子センサにより、エアAに混入される帯電粒子pの粒径や粒数等、さらには、エアAの流速などがセンシングされ、これらの帯電粒子データや流速データが制御部Sに送信される。制御部Sでは、流速調整部RにてエアAの流速が減じられ、少なくとも下流側の撮影部Qa内に該エアAが導入された際にその速度がゼロ、もしくはそれに近似した速度となるように、流速調整部RのアクチュエータバルブR1の開度の調整、流体提供機構R2からの圧力流体の流量や流体圧の調整等がおこなわれる。   In addition to the actuator valve R1, the flow rate adjusting unit R provides a fluid supply mechanism R2 including a compressor that provides high-pressure fluid or the like to the air A to reduce the speed of the air A, and a controller that performs opening / closing control of the valve. The actuator valve R1 is closed before the air A is taken into the introduction part P. When the air A is taken in, the actuator valve R1 is controlled to be opened by a control unit S built in a computer (not shown), and the air valve A1 starts to be taken into the introduction unit P when the actuator valve R1 is opened. In the introduction unit P, the particle size and the number of particles of the charged particles p mixed in the air A, and the flow velocity of the air A are sensed by the built-in particle sensor, and the charged particle data and flow velocity data are detected. It is transmitted to the control unit S. In the control unit S, the flow rate of the air A is reduced by the flow rate adjustment unit R, and at least when the air A is introduced into the imaging unit Qa on the downstream side, the speed becomes zero or a speed approximate thereto. In addition, adjustment of the opening degree of the actuator valve R1 of the flow velocity adjusting unit R, adjustment of the flow rate and fluid pressure of the pressure fluid from the fluid providing mechanism R2, and the like are performed.

図6より、撮影部Qaは、帯電粒子pを導入するとともに、その内部に内部電極等の電界生成機構を備えた検出セルVと、レーザ光LZ1を照射するレーザ発振器Zと、送光系ユニットWと、受光系ユニットYとから大略構成されている。   As shown in FIG. 6, the imaging unit Qa introduces the charged particles p and has a detection cell V provided with an electric field generation mechanism such as an internal electrode therein, a laser oscillator Z for irradiating the laser beam LZ1, and a light transmission system unit. W and a light receiving system unit Y are roughly configured.

この送光系ユニットWは、照射されたレーザ光LZ1を集光する集光レンズWaと、集光レンズWaを通過したレーザ光LZ1を帯電粒子pに合焦させる合焦レンズWbとから構成されており、それらがフレームWcにて一体とされている。一方、受光系ユニットYは、帯電粒子pで発せられる散乱光LZ2を集光する集光レンズYaと、集光レンズYaを通過した散乱光LZ2を合焦する合焦レンズYbとから構成されており、それらがフレームYcにて一体とされている。   The light transmission system unit W includes a condensing lens Wa that condenses the irradiated laser light LZ1, and a focusing lens Wb that focuses the laser light LZ1 that has passed through the condensing lens Wa on the charged particles p. They are integrated with a frame Wc. On the other hand, the light receiving system unit Y is composed of a condensing lens Ya that condenses the scattered light LZ2 emitted by the charged particles p, and a focusing lens Yb that focuses the scattered light LZ2 that has passed through the condensing lens Ya. They are integrated with a frame Yc.

受光系ユニットYの合焦レンズYbでは、その前方に配設されたCCDカメラ等の撮像部Uで帯電粒子pの画像焦点が合焦されるように、その焦点合わせが実行され、焦点合わせされた帯電粒子pに関する画像が、制御部Sを内蔵するコンピュータ、もしくは別体のコンピュータへ送信され、コンピュータ画面上で管理者が画像の確認や、画像を用いた帯電粒子pの帯電量の算定を実行できるようになっている。   In the focusing lens Yb of the light receiving unit Y, the focusing is executed and focused so that the image focus of the charged particles p is focused by the imaging unit U such as a CCD camera disposed in front of the focusing lens Yb. An image related to the charged particles p is transmitted to a computer having the control unit S or a separate computer, and an administrator confirms the image on the computer screen and calculates the charge amount of the charged particles p using the image. It can be executed.

図示する帯電量特定装置Tによれば、帯電粒子の移動速度の測定に際し、まず、この帯電粒子pを含むエアAの流れが静止していることから、さらにクーロン力を考慮しない(無視した)場合には、帯電粒子pの移動速度は重力に起因する終末沈降速度のみとなり、重力と気流、およびクーロン力から移動速度が決定される場合に比して帯電粒子pの移動速度は相対的に低速となる。このために、計測に要する帯電粒子の移動路は短くてよく、装置自体の小型化が実現される。   According to the charge amount specifying device T shown in the figure, when measuring the moving speed of the charged particles, first, since the flow of the air A containing the charged particles p is stationary, the Coulomb force is not further considered (ignored). In this case, the moving speed of the charged particles p is only the terminal sedimentation speed due to gravity, and the moving speed of the charged particles p is relatively higher than that when the moving speed is determined from gravity, air flow, and Coulomb force. Slow. For this reason, the moving path of the charged particles required for measurement may be short, and the apparatus itself can be downsized.

さらに、従来構造の上記するDMAでは、電極(内筒)に電圧を印加し、帯電粒子との間にクーロン力を作用させることでスリットに帯電粒子を導く装置であることから、帯電量が未知の条件下では、電圧をパラメータとして種々変化させ、粒子の帯電量(荷電数)とマッチングさせる必要がある。そのために、クリーンルームのように浮遊する粒子が少ない環境下では、帯電粒子の測定に加えて電圧を仮に決定し、結果的に分級できた場合の荷電数をもって荷電数が特定されたとする測定フローとなり、分級できなかった場合には、電圧を変化させて仮に決定し、再度分級できるまで同様の操作を繰り返す必要があり、帯電量の特定に多大な時間を要することは理解に易い。これに対して帯電量特定装置Tでは、測定した帯電粒子の移動状況を確認しながらその帯電量を計測、特定することが可能であり、帯電粒子の帯電量の特定に要する時間を大幅に短縮できるものである。   Furthermore, the above-mentioned DMA with a conventional structure is a device that guides charged particles to the slit by applying a voltage to the electrode (inner cylinder) and applying a Coulomb force to the charged particles, so the amount of charge is unknown Under these conditions, it is necessary to change the voltage as a parameter in various ways to match the charge amount (charge number) of the particles. Therefore, in an environment where there are few floating particles such as in a clean room, in addition to the measurement of charged particles, the voltage is tentatively determined, and as a result, the measurement flow assumes that the number of charges is specified by the number of charges when classification is possible. If classification cannot be performed, it is necessary to change the voltage to temporarily determine the same and repeat the same operation until classification can be performed again. It is easy to understand that it takes a lot of time to specify the charge amount. On the other hand, the charge amount specifying device T can measure and specify the charge amount while confirming the movement state of the measured charged particles, greatly reducing the time required for specifying the charge amount of the charged particles. It can be done.

ところで、撮影部となる図示する検出セルVの大きさは14×7×6mm程度であり、その容量は0.6ml程度である。そのため、図示する帯電量特定装置Tを用いてClass1000(0.5μmの粒子が35個/l)のクリーンルームの空気を導入部Pで吸引した場合、撮影セルV内には0.021個の粒子が存在することになる。これは、100回の測定で2個の粒子が捕捉できることと等価である。また、この装置では、エアの吸引、バルブの閉鎖(およそ10秒)、撮影(およそ5秒)の一連の動作に15秒程度を要する。このため、750秒に1個の撮影が可能となっている。   By the way, the size of the illustrated detection cell V serving as an imaging unit is about 14 × 7 × 6 mm, and the capacity thereof is about 0.6 ml. Therefore, when air in a clean room of Class 1000 (35 μl of 0.5 μm particles / l) is sucked by the introduction part P using the charge amount specifying device T shown in the figure, 0.021 particles are in the imaging cell V. Will exist. This is equivalent to capturing two particles in 100 measurements. Further, in this apparatus, it takes about 15 seconds for a series of operations of air suction, valve closing (about 10 seconds), and photographing (about 5 seconds). Therefore, one image can be taken every 750 seconds.

ここで、帯電粒子の荷電数は荷電数分布として評価することが重要であるが、この荷電数分布評価においては50個程度の帯電粒子を撮影して荷電数を計測することが必要となることから、750秒/個×50個=37500秒=10時間25分の撮影時間を要することになる。すなわち、図示する帯電量特定装置Tを適用することで従来の帯電量特定装置よりも帯電量の特定に要する時間は短縮できるものの、さらに時間短縮することが当該技術分野で切望されている。   Here, it is important to evaluate the charge number of the charged particles as a charge number distribution. In this charge number distribution evaluation, it is necessary to photograph about 50 charged particles and measure the charge number. Therefore, a shooting time of 750 seconds / piece × 50 pieces = 37500 seconds = 10 hours and 25 minutes is required. That is, by applying the illustrated charge amount specifying device T, the time required for specifying the charge amount can be shortened as compared with the conventional charge amount specifying device, but further reduction in time is desired in the technical field.

さらに、本発明者等によれば、実際にClass1000のクリーンルームで実験をおこなった結果、200回の測定中に帯電粒子を捕捉できなかったという事実もあり、その要因として大きく2つの要因が挙げられる。   Furthermore, according to the present inventors, as a result of actually conducting an experiment in a clean room of Class 1000, there was a fact that charged particles could not be captured during 200 measurements, and there are two main reasons for this. .

まず、一つ目の要因は、撮影セルV内におけるエアは粒子の捕捉に関わり無く、最低10秒間隔で閉鎖と撮影を繰り返しているために、バルブ(アクチュエータバルブR1)が閉まった際に必ずしも帯電粒子を捕捉できるとは限らないことである。   The first factor is that air in the imaging cell V is not related to particle trapping and is repeatedly closed and imaged at intervals of at least 10 seconds, so that it is not always necessary when the valve (actuator valve R1) is closed. It is not always possible to capture charged particles.

さらに2つ目の要因は、捕捉した帯電粒子を撮影するには撮影セルV内でも一定強度のレーザ散乱光を得られる箇所を通過した場合に限られることである。   The second factor is that the captured charged particles can be photographed only when passing through a portion where laser scattered light having a constant intensity can be obtained even in the photographing cell V.

上記するように、帯電量特定装置Tは装置自体の小型化を図ることができ、従来装置に比して帯電粒子の帯電量の特定に要する時間を大幅に短縮できるという効果を奏するものの、構成部材であるバルブを時間制御するものであることから、たとえば大気中の帯電粒子濃度が低い場合は撮影セルを帯電粒子が通過してしまうことが往々にしてあり、結果として帯電粒子捕捉効率が低くなるという課題を有するものである。また、帯電粒子の荷電数を荷電数分布として評価するに当たり、50個程度の帯電粒子を撮影する際に要する時間のさらなる短縮が課題となっている。   As described above, the charge amount specifying device T can reduce the size of the device itself, and has the effect that the time required for specifying the charge amount of the charged particles can be greatly reduced as compared with the conventional device. For example, when the concentration of charged particles in the atmosphere is low, the charged particles often pass through the imaging cell, resulting in low charged particle trapping efficiency. It has a problem of becoming. Further, in evaluating the charge number of charged particles as a charge number distribution, there is a problem of further shortening the time required for photographing about 50 charged particles.

特開2007−315817号公報JP 2007-315817 A

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、帯電粒子を撮影する際に要する時間をより一層短縮でき、帯電粒子捕捉効率の高い帯電粒子の帯電量特定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a charged particle amount specifying device for charged particles that can further reduce the time required for photographing charged particles and has high charged particle capturing efficiency. To do.

前記目的を達成すべく、本発明による帯電粒子の帯電量特定装置は、吸引部と、前記吸引部を作動させて浮遊する帯電粒子を含む気体を取り込むとともに、帯電粒子をセンシングする検知部と、前記検知部と管路で繋がれ、前記検知部を通過した前記気体が導入されて帯電粒子を撮影する撮影部と、前記管路に設けられた開閉バルブと、前記検知部から帯電粒子のセンシングデータが送信された際に前記開閉バルブを閉制御する制御部と、を備え、前記検知部で帯電粒子がセンシングされ、このセンシングデータが制御部に送信されて前記開閉バルブを閉制御し、取り込まれた帯電粒子を前記管路における該開閉バルブよりも下流側で捕捉するようになっており、前記撮影部はレーザ光を照射する照射機構を具備し、帯電粒子にレーザ光を照射した際に帯電粒子から発せられる散乱光の受光データから帯電粒子の帯電量を特定するものである。   In order to achieve the above object, the charged particle amount identification device according to the present invention includes a suction unit, a detection unit that senses charged particles while taking in gas containing charged particles floating by operating the suction unit, An imaging unit that is connected to the detection unit by a pipe line and that captures charged particles by introducing the gas that has passed through the detection unit, an open / close valve provided in the pipeline, and sensing of charged particles from the detection unit A control unit that controls the opening / closing valve to be closed when data is transmitted, and the sensing unit senses charged particles, and the sensing data is transmitted to the control unit to control the opening / closing valve to be taken in. The charged particles are captured downstream of the open / close valve in the pipeline, and the imaging unit has an irradiation mechanism for irradiating laser light, and the charged particles are irradiated with laser light. It is to determine the charge amount of the charged particles from the received light data of the emitted light scattered from charged particles upon.

本発明の帯電量特定装置は、装置内に帯電粒子(この粒子は、エアロゾルと称することもできる)が取り込まれたことを精緻に検知するべく、実際に帯電粒子を撮影してその帯電量を特定する撮影部よりも帯電粒子を含む気体が流れる上流側にまず検知部を設け、この検知部と撮影部を管路で繋ぐとともにこの管路の途中に開閉バルブを備えたものである。   The charge amount specifying device of the present invention actually shoots charged particles and measures the charge amount in order to precisely detect that charged particles (this particle can also be called aerosol) are taken into the device. First, a detection unit is provided on the upstream side where the gas containing the charged particles flows than the imaging unit to be identified, and the detection unit and the imaging unit are connected by a pipe and an opening / closing valve is provided in the middle of the pipe.

装置内への気体の取り込みはポンプ等の吸引部を作動しておこなうものであり、吸引部を作動させて装置内へ取り込まれた気体は、まず検知部を通過するようになっている。   The gas is taken into the apparatus by operating a suction unit such as a pump. The gas taken into the apparatus by operating the suction unit first passes through the detection unit.

この検知部で帯電粒子がセンシングされると、そのセンシングデータが制御部へ送信され、開閉バルブが閉制御されるようになっている。管路途中にある開閉バルブが閉制御されることにより、装置内に取り込まれた、より具体的には開閉バルブよりも下流側に移動した帯電粒子が装置外へ放出されるのが抑止され、検知部でセンシングされた帯電粒子を開閉バルブよりも下流にある撮影部へ確実に導入することができる。なお、吸引部の作動もこの制御部が実行することができ、装置をON制御した際に制御部からの動作指令信号に基づいて吸引部が作動して気体吸引を実行し、これと同時に検知部へも動作指令信号が送信されて導入された気体内における帯電粒子の検知を実行できる形態であってもよい。   When charged particles are sensed by the detection unit, the sensing data is transmitted to the control unit, and the open / close valve is controlled to be closed. By closing the open / close valve in the middle of the pipeline, it is possible to prevent the charged particles that have been taken into the apparatus and more specifically moved downstream from the open / close valve from being released to the outside of the apparatus, The charged particles sensed by the detection unit can be reliably introduced to the imaging unit downstream of the opening / closing valve. The operation of the suction unit can also be executed by this control unit, and when the device is ON-controlled, the suction unit is operated based on the operation command signal from the control unit to perform gas suction, and simultaneously detected The mode which can perform detection of the charged particle in the gas introduced by the operation command signal being transmitted to the unit may also be used.

撮影部では、導入された帯電粒子にレーザ光が照射され、このレーザ光照射によって帯電粒子で反射してできた散乱光の受光データに基づいて帯電粒子の帯電量が特定されるものである。この帯電量の特定は、たとえば撮影部を構成するCCDカメラ等で受光データを取得し、この受光データを画像読み取り機器等で読み取って帯電粒子の粒径と移動速度が特定され、これらの特定結果に基づいて帯電量の特定(測定)がおこなわれる。   In the photographing unit, the introduced charged particles are irradiated with laser light, and the charge amount of the charged particles is specified based on the received light data of the scattered light reflected by the charged particles by this laser light irradiation. This charge amount is specified by acquiring received light data with a CCD camera or the like constituting the photographing unit, and reading the received light data with an image reading device or the like to specify the particle size and moving speed of the charged particles. The charge amount is specified (measured) based on the above.

上記する本発明の帯電量特定装置によれば、たとえば大気中の帯電粒子濃度が低い場合であっても、検知部で帯電粒子がセンシングされ、開閉バルブが閉制御されて装置内に捕捉された帯電粒子は確実に撮影部に導入されることから、撮影部を帯電粒子が通り過ぎて撮影がおこなわれないといった問題は生じ得ず、帯電粒子捕捉効率(もしくは帯電粒子撮影効率)の極めて高い装置となる。したがって、帯電粒子の荷電数を荷電数分布として評価するに当たり、50個程度の帯電粒子を撮影する際に要する時間も上記する従来装置に比して格段に短縮することができる。   According to the above-described charge amount specifying device of the present invention, for example, even when the concentration of charged particles in the atmosphere is low, charged particles are sensed by the detection unit, and the on-off valve is closed and captured in the device. Since charged particles are surely introduced into the photographing unit, there is no problem that the charged particles pass through the photographing unit and photographing is not performed, and a device with extremely high charged particle capturing efficiency (or charged particle photographing efficiency) Become. Therefore, in evaluating the charged number of charged particles as a charge number distribution, the time required for photographing about 50 charged particles can be significantly reduced as compared with the above-described conventional apparatus.

ここで、前記検知部は、前記気体が通過する検出セルと、該気体にレーザ光を照射する照射機構と、帯電粒子から発せられる散乱光を受光する受光機構と、から構成され、前記制御部には散乱光に関する電圧強度閾値が記憶され、受光機構から送信されたセンシングデータが該電圧強度閾値以上の場合に前記開閉バルブを閉制御するようになっている実施の形態が好ましい。   Here, the detection unit includes a detection cell through which the gas passes, an irradiation mechanism that irradiates the gas with laser light, and a light receiving mechanism that receives scattered light emitted from charged particles, and the control unit In the embodiment, a voltage intensity threshold value related to scattered light is stored, and the open / close valve is controlled to be closed when sensing data transmitted from the light receiving mechanism is equal to or greater than the voltage intensity threshold value.

本実施の形態の装置は、検知部においても撮影部と同様にレーザ光を照射してその散乱光を受光し、受光データを制御部に送信するものであり、さらに、検知部における帯電粒子の誤検知を抑制するべく、帯電粒子から発せられる散乱光に関する電圧強度閾値を予め設定しておいて制御部にそのデータを記憶させておき、検知部から送信されてくる散乱光受光データが電圧強度閾値以上の場合に帯電粒子が捕捉されたとしてその装置外への流出を防止するために開閉バルブの閉制御を実行するものである。   The apparatus of the present embodiment irradiates a laser beam in the detection unit as well as the imaging unit, receives the scattered light, transmits the received light data to the control unit, and further detects charged particles in the detection unit. In order to suppress erroneous detection, a voltage intensity threshold value related to scattered light emitted from charged particles is set in advance, and the data is stored in the control unit. The scattered light reception data transmitted from the detection unit is the voltage intensity. In order to prevent the charged particles from being trapped when the charged particles are trapped when the threshold value is exceeded, the closing control of the opening / closing valve is executed.

照射機構は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から照射されたレーザ光を集光する集光レンズと、集光レンズを通過したレーザ光を帯電粒子に合焦させる合焦レンズと、からなり、受光機構は、帯電粒子で発せられる散乱光を集光する集光レンズと、集光レンズを通過した散乱光を合焦する合焦レンズと、からなる形態を適用できる。   The irradiation mechanism includes a laser oscillator, a condensing lens that condenses the laser light emitted from the laser oscillator, and a focusing lens that focuses the laser light that has passed through the condensing lens on the charged particles. The mechanism is applicable to a configuration including a condensing lens that condenses scattered light emitted by charged particles and a focusing lens that focuses the scattered light that has passed through the condensing lens.

本実施の形態の装置によれば、検知部における帯電粒子の誤検知が抑制され、より一層高い検知精度で帯電粒子を捕捉してその撮影を実行し、帯電粒子の粒径や帯電量の特定をおこなうことができる。   According to the apparatus of the present embodiment, erroneous detection of charged particles in the detection unit is suppressed, and charged particles are captured with higher detection accuracy and photographed to determine the particle size and charge amount of charged particles. Can be done.

さらに、前記制御部では、前記気体が検知部から前記管路を介して前記撮影部に通じるまでの所定の時間データが記憶されており、前記センシングデータを受信し、該所定の時間経過後に前記開閉バルブを閉制御するようになっている実施の形態が望ましい。   Further, the control unit stores predetermined time data until the gas passes from the detection unit to the imaging unit via the pipe line, receives the sensing data, and after the predetermined time has elapsed, An embodiment in which the on-off valve is controlled to be closed is desirable.

開閉バルブの閉制御にあたり、検知部で検知された帯電粒子が管路を通過し、その途中の開閉バルブを通過し、さらにその下流に位置する撮影部に導入された際に開閉バルブを閉制御することで、たとえば開閉バルブの上流側に帯電粒子が移動している際に開閉バルブが閉じられ、撮影部への導入が阻止されるのを抑制することができる。   When closing the open / close valve, the charged particles detected by the detector pass through the pipeline, pass through the open / close valve on the way, and are further controlled when the open / close valve is introduced downstream. Thus, for example, when the charged particles are moving to the upstream side of the opening / closing valve, the opening / closing valve is closed and the introduction to the photographing unit can be prevented from being blocked.

そのために、本実施の形態の装置では、気体が検知部から管路を介して撮影部に通じるまでの所定の時間データを制御部に予め記憶しておき、制御部がセンシングデータを受信して所定の時間経過後に開閉バルブを閉制御するようになっている。   Therefore, in the apparatus of the present embodiment, predetermined time data until the gas passes from the detection unit to the imaging unit via the conduit is stored in advance in the control unit, and the control unit receives the sensing data. The opening / closing valve is controlled to close after a predetermined time has elapsed.

この「所定の時間」とは、帯電粒子もしくは気体の流速や管路の管径や管長さ等によって変化することから、吸引部による吸引によって装置内に取り込まれた気体の速度経験則と装置を構成する管路の管径や管長さから当該所定の時間を算定しておいてこれを制御部に記憶しておいてもよいし、検知部で帯電粒子の速度を検知し、この速度を維持して、もしくは一定の減速を加味して撮影部までの「所定の時間」を制御部で割り出す形態であってもよい。   This “predetermined time” varies depending on the flow velocity of charged particles or gas, the pipe diameter and length of the pipe, and the like. The predetermined time may be calculated from the diameter and length of the pipes to be configured and stored in the control unit, or the detection unit detects the speed of the charged particles and maintains this speed. Alternatively, the control unit may determine the “predetermined time” to the photographing unit in consideration of a certain deceleration.

以上の説明から理解できるように、本発明の帯電粒子の帯電量特定装置によれば、帯電粒子を撮影してその帯電量を特定する撮影部よりも帯電粒子を含む気体が流れる上流側に検知部を設け、この検知部と撮影部を管路で繋ぐとともにこの管路の途中に開閉バルブを備えた構成とし、装置内に帯電粒子が取り込まれたことを精緻に検知しながら取り込まれた帯電粒子を確実に捕捉して撮影することにより、帯電粒子捕捉効率もしくは帯電粒子撮影効率の極めて高い装置となる。   As can be understood from the above description, according to the charged particle amount specifying device of the present invention, the charged particle is detected on the upstream side where the gas containing the charged particles flows rather than the image pickup unit that picks up the charged particle and specifies the charged amount. The detector is connected to the imaging unit with a conduit, and an open / close valve is provided in the middle of the conduit, and the charged charge is detected while precisely detecting that charged particles have been taken into the device. By capturing and photographing particles reliably, it becomes an apparatus with extremely high charged particle capturing efficiency or charged particle capturing efficiency.

本発明の帯電量特定装置の装置構成を説明した説明図である。It is explanatory drawing explaining the apparatus structure of the charge amount specific apparatus of this invention. 制御部を説明したブロック図である。It is a block diagram explaining a control part. 装置を作動してからの検知部における散乱光に関する電圧強度の時系列グラフの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the time series graph of the voltage intensity regarding the scattered light in the detection part after operating an apparatus. 粒径ごとの帯電粒子の帯電数分布の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the charge number distribution of the charged particle for every particle diameter. 従来の帯電量特定装置の装置構成を説明した説明図である。It is explanatory drawing explaining the apparatus structure of the conventional charge amount specific apparatus. 図5で示す帯電量特定装置を構成する撮影部の断面図である。It is sectional drawing of the imaging | photography part which comprises the charge amount specific apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の帯電量特定装置は、その特徴構成以外の構成として、本発明者等によって開発された図4,5で示す従来装置の構成の一部もしくは全部を装置構成に適用することもできる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the charge amount specifying device of the present invention may be applied to the device configuration part or all of the configuration of the conventional device shown in FIGS. it can.

図1は、本発明の帯電量特定装置の装置構成を説明する説明図である。
図示する帯電量特定装置100は、クリーンルーム等のルーム内で浮遊する帯電粒子p、…を含むエアAを取り込む吸引源となる吸引部40(吸引ポンプ)と、この吸引されたエアAとともに帯電粒子pが装置内に取り込まれたか否かを検知する検知部10と、この検知部10を通過して装置に下流側にエアAを流す管路Lと、管路Lの途中位置にあって吸引部40の吸引力を閉鎖可能でかつ管路L内におけるエアAの流れを遮蔽する開閉バルブ30と、下流側に位置してエアAとともに取り込まれた帯電粒子pが導入される撮影部50と、検知部10における帯電粒子を検知した旨のセンシングデータに基づいて開閉バルブ30に対して閉制御を実行させる制御部20と、から大略構成されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the device configuration of the charge amount identification device of the present invention.
The illustrated charge amount specifying device 100 includes a suction unit 40 (suction pump) serving as a suction source for taking in air A including charged particles p,... Floating in a room such as a clean room, and charged particles together with the sucked air A. a detector 10 that detects whether or not p has been taken into the apparatus; a pipe L that passes the detector 10 and flows air A downstream to the apparatus; An opening / closing valve 30 capable of closing the suction force of the portion 40 and blocking the flow of the air A in the pipe L, and a photographing portion 50 which is located downstream and into which the charged particles p taken together with the air A are introduced. The control unit 20 is configured to perform a closing control on the opening / closing valve 30 based on sensing data indicating that the detection unit 10 has detected charged particles.

検知部10は、帯電粒子pを含むエアAが導入される検知セル11と、照射機構を構成するレーザ光を照射するレーザ発振器12および送光系ユニット13と、受光系ユニット14(受光機構)と、から構成されている。この送光系ユニット13は、照射されたレーザ光を集光する不図示の集光レンズと、集光レンズを通過したレーザ光を帯電粒子pに合焦させる不図示の合焦レンズと、から構成されており、それらが不図示のフレームにて一体とされている。一方、受光系ユニット14は、帯電粒子pで発せられる散乱光を集光する不図示の集光レンズと、集光レンズを通過した散乱光を合焦する不図示の合焦レンズと、から構成されており、それらが不図示のフレームにて一体とされている。   The detection unit 10 includes a detection cell 11 into which air A containing charged particles p is introduced, a laser oscillator 12 and a light transmission system unit 13 that irradiate laser light that constitutes an irradiation mechanism, and a light receiving system unit 14 (light receiving mechanism). And is composed of. The light transmission system unit 13 includes a condensing lens (not shown) that condenses the irradiated laser light, and a focusing lens (not shown) that focuses the laser light that has passed through the condensing lens on the charged particles p. They are configured and integrated with a frame (not shown). On the other hand, the light receiving system unit 14 includes a condensing lens (not shown) that condenses the scattered light emitted from the charged particles p, and a focusing lens (not shown) that focuses the scattered light that has passed through the condensing lens. They are integrated with a frame (not shown).

検知部10で取り込まれた帯電粒子pは、管径φ、管長さt(その途中位置に開閉バルブ30がある)の管路Lを介して撮影部50に導入される。   The charged particles p taken in by the detection unit 10 are introduced into the photographing unit 50 via a pipe line L having a pipe diameter φ and a pipe length t (the opening / closing valve 30 is located in the middle thereof).

撮影部50は、帯電粒子pが導入される撮影セル51と、レーザ光を照射するレーザ発振器52と、送光系ユニット53と、CCDカメラ54と、から構成されている。この送光系ユニット53は、照射されたレーザ光を集光する不図示の集光レンズと、集光レンズを通過したレーザ光を帯電粒子pに合焦させる不図示の合焦レンズと、から構成されており、それらが不図示のフレームにて一体とされている。   The imaging unit 50 includes an imaging cell 51 into which charged particles p are introduced, a laser oscillator 52 that irradiates laser light, a light transmission system unit 53, and a CCD camera 54. The light transmission system unit 53 includes a condenser lens (not shown) that collects the irradiated laser light, and a focusing lens (not shown) that focuses the laser light that has passed through the condenser lens on the charged particles p. They are configured and integrated with a frame (not shown).

撮影部50では、撮影セル51内を移動する帯電粒子の発する散乱光をCCDカメラ54で受光データとして取得し、この受光データを画像読み取り機器(パーソナルコンピュータ60)で読み取って帯電粒子の粒径と移動速度が特定され、これらの特定結果に基づいて帯電量の特定がおこなわれる。   In the imaging unit 50, scattered light emitted by charged particles moving in the imaging cell 51 is acquired as received light data by the CCD camera 54, and the received light data is read by an image reading device (personal computer 60) to determine the particle size of the charged particles. The moving speed is specified, and the charge amount is specified based on these specifying results.

ここで、粒径と移動速度から帯電量を特定する際のアルゴリズムを概説する。
帯電粒子を電界強度E(V/m)の電場内に導入すると、粒子の帯電量ne(C)は、以下の式1で示される。
Here, an outline of an algorithm for specifying the charge amount from the particle diameter and the moving speed will be described.
When charged particles are introduced into an electric field having an electric field strength E (V / m), the charge amount n p e (C) of the particles is expressed by the following formula 1.

Figure 0005650609
ここで、Dpは粒径(m)、vetは粒子の移動速度(m/s)、Ccはカニンガムの補正係数、e=1.60217733×10-19(C)であり、その導出式を以下の式2で示す。また、μはエアの粘度で、0.018110-3(Pa・s)である。
Figure 0005650609
Where D p is the particle size (m), v et is the particle moving speed (m / s), C c is the Cunningham correction factor, e = 1.602 17733 × 10 -19 (C), and the derivation formula is It is shown by the following formula 2. Further, μ is the viscosity of air and is 0.018110 −3 (Pa · s).

Figure 0005650609
ここで、Knはクヌーセン数で、エアの平均自由行程をλとすると、以下の式3で表すことができる。
Figure 0005650609
Here, K n in the Knudsen number, when the mean free path of the air and lambda, may be represented by the formula 3 below.

Figure 0005650609
Figure 0005650609

上式1〜3より、帯電粒子の帯電量は、その粒径と電界中の粒子の移動速度に依存することが分かり、これらの計測データから帯電粒子の帯電量を特定することができる。   From the above formulas 1 to 3, it can be seen that the charge amount of the charged particles depends on the particle size and the moving speed of the particles in the electric field, and the charge amount of the charged particles can be specified from these measurement data.

図示する帯電量特定装置100は、当該装置内に帯電粒子pが取り込まれたことを精緻に検知するべく、実際に帯電粒子pを撮影してその帯電量を特定する撮影部50よりも帯電粒子pを含むエアAが流れる上流側にまず検知部10が設けられており、検知部10から帯電粒子pを検知した旨のセンシングデータが制御部20に送信されると、制御部20から管路Lの途中位置にある開閉バルブ30に対してこれを閉制御する指令信号が送信されるようになっている。   The charge amount identification device 100 shown in the figure is more charged particles than the photographing unit 50 that actually photographs the charged particles p and identifies the charge amount so as to precisely detect that the charged particles p have been taken into the device. First, the detection unit 10 is provided on the upstream side where the air A containing p flows, and when sensing data indicating that the charged particles p are detected is transmitted from the detection unit 10 to the control unit 20, a pipe line is connected from the control unit 20. A command signal for controlling the closing of the opening / closing valve 30 in the middle position of L is transmitted.

ここで、図2のブロック図を参照して制御部20の内部構造を概説する。
図示する制御部20は、検知部10から帯電粒子pを検知した旨のセンシングデータ(散乱光受光データ)が送信されてくるセンシングデータ入力部と、電圧強度閾値が記憶された電圧強度閾値記憶部を備えている。これは、検知部10における帯電粒子pの誤検知を抑制するための手段であり、帯電粒子pから発せられる散乱光に関する電圧強度閾値をこの電圧強度閾値記憶部に予め入力しておき、検知部10から送信されてくる散乱光受光データと記憶された電圧強度閾値を比較演算部で比較し、散乱光受光データが電圧強度閾値以上の場合に帯電粒子pが検知部10に捕捉されたとして帯電粒子pが装置外へ流出するのを防止するべく、閉制御指令部を介して開閉バルブ30に閉制御指令信号を送信するものである。
Here, the internal structure of the control unit 20 will be outlined with reference to the block diagram of FIG.
The illustrated control unit 20 includes a sensing data input unit that transmits sensing data (scattered light reception data) indicating that the charged particles p are detected from the detection unit 10, and a voltage intensity threshold storage unit that stores a voltage intensity threshold. It has. This is a means for suppressing erroneous detection of the charged particles p in the detection unit 10, and a voltage intensity threshold value related to scattered light emitted from the charged particles p is input in advance to the voltage intensity threshold value storage unit. The scattered light reception data transmitted from 10 and the stored voltage intensity threshold are compared by the comparison calculation unit, and when the scattered light reception data is equal to or greater than the voltage intensity threshold, the charged particle p is charged as captured by the detection unit 10. In order to prevent the particles p from flowing out of the apparatus, a closing control command signal is transmitted to the opening / closing valve 30 via the closing control command unit.

なお、図3には、装置100を作動してからの検知部10における散乱光に関する電圧強度の時系列グラフの一例を示している。電圧が低い場合はノイズの可能性が高いことから、ある程度の大きさの電圧(図3では0.05V)を電圧強度閾値に設定するのが好ましい。   FIG. 3 shows an example of a time-series graph of voltage intensity related to scattered light in the detection unit 10 after the device 100 is operated. Since the possibility of noise is high when the voltage is low, it is preferable to set a voltage of a certain level (0.05 V in FIG. 3) as the voltage intensity threshold.

この開閉バルブ30の閉制御に当たり、検知部10で検知された帯電粒子pが管路Lを通過し、その途中の開閉バルブ30を通過し、さらにその下流に位置する撮影部50の撮影セル51に導入された際に開閉バルブ30を閉制御するのが好ましく、このような制御によって、たとえば開閉バルブ30の上流側に帯電粒子pが移動している際に開閉バルブ30が閉じられ、撮影部50への導入が阻止されるのを抑制することができる。   In the closing control of the opening / closing valve 30, the charged particles p detected by the detection unit 10 pass through the pipe line L, pass through the opening / closing valve 30 on the way, and further, the shooting cell 51 of the shooting unit 50 located downstream thereof. It is preferable that the opening / closing valve 30 is controlled to be closed when it is introduced into the camera. With such control, for example, when the charged particles p are moving upstream of the opening / closing valve 30, the opening / closing valve 30 is closed, 50 can be prevented from being introduced.

そのために、制御部20には、気体Aが検知部10から管路Lを介して撮影部50に通じるまでの時間データを所定時間記憶部に記憶しておき、制御部10がセンシングデータを受信して所定の時間経過後に開閉バルブ30を閉制御するようになっている。   For this purpose, the control unit 20 stores time data until the gas A passes from the detection unit 10 through the pipe L to the imaging unit 50 in a predetermined time storage unit, and the control unit 10 receives the sensing data. Thus, the opening / closing valve 30 is controlled to close after a predetermined time has elapsed.

所定時間記憶部への所定時間の入力においては、帯電粒子pもしくは気体Aの流速や管路Lの管径φや管長さt等によってこの所定時間が変化することから、吸引部40による吸引によって装置100内に取り込まれた気体の速度経験則と装置を構成する管路Lの管径φや管長さtから当該所定時間を算定しておいてこれを入力してもよいし、検知部10で帯電粒子pの速度を検知し、この速度を維持して、もしくは一定の減速を加味して撮影部50までの所定時間を制御部20で割り出し、割り出された所定時間後に閉制御指令信号を送信する形態であってもよい。   When the predetermined time is input to the predetermined time storage unit, the predetermined time varies depending on the flow velocity of the charged particles p or gas A, the pipe diameter φ of the pipe L, the pipe length t, and the like. The predetermined time may be calculated from the rule of thumb of the velocity of the gas taken into the apparatus 100 and the pipe diameter φ or the pipe length t of the pipe L constituting the apparatus, and this may be inputted. Then, the speed of the charged particles p is detected, and the control unit 20 calculates a predetermined time to the photographing unit 50 while maintaining this speed or taking into account a certain deceleration, and a close control command signal after the determined predetermined time. May be transmitted.

図示する帯電量特定装置100によれば、帯電粒子pを撮影してその帯電量を特定する撮影部50よりも帯電粒子pを含む気体Aが流れる上流側に検知部10を設け、この検知部10と撮影部50を管路Lで繋ぐとともにこの管路Lの途中に開閉バルブ30を備えた構成とし、装置100内に帯電粒子pが取り込まれたことを精緻に検知しながら取り込まれた帯電粒子pを確実に捕捉して撮影することができ、もって帯電粒子捕捉効率もしくは帯電粒子撮影効率の極めて高い装置となる。   According to the illustrated charge amount identification device 100, the detection unit 10 is provided on the upstream side where the gas A containing the charged particles p flows from the imaging unit 50 that captures the charged particles p and identifies the charge amount. 10 and the photographing unit 50 are connected by a pipe L, and an opening / closing valve 30 is provided in the middle of the pipe L so that the charged particles p taken in while accurately detecting that the charged particles p have been taken into the apparatus 100. The particles p can be reliably captured and photographed, so that the apparatus has extremely high charged particle capturing efficiency or charged particle capturing efficiency.

また、帯電量特定装置100によれば、検知部10で粒子の散乱光をセンシングするまで気体Aの吸引が継続される。したがって、Class1000(0.5μmの粒子が35個/l)のクリーンルームで吸引した場合は、60/35秒≒1.7秒に1個の粒子が検知部10を通過し、自動でバルブの閉鎖(およそ10秒)、撮影(およそ5秒)の一連の動作に15秒程度を要するため、16.7秒に1個の撮影が可能となっている。   Further, according to the charge amount identification device 100, the gas A is continuously sucked until the detection unit 10 senses the scattered light of the particles. Therefore, when suctioned in a clean room of Class 1000 (35 μl particles of 0.5 μm), one particle passes through the detection unit 10 in 60/35 seconds≈1.7 seconds, and the valve is automatically closed. Since approximately 15 seconds are required for a series of operations (approximately 10 seconds) and photographing (approximately 5 seconds), one image can be captured every 16.7 seconds.

帯電粒子の荷電数は、図4で示すように荷電数分布として評価することが重要であり、既述するように、この荷電数分布評価においては50個程度の帯電粒子を撮影して荷電数を計測することが必要となるが、既述する従来装置の場合に要する時間:750秒/個の1/44に時間を短縮することが可能となり、50個の帯電粒子の撮影とその荷電数の計測に要する時間は、10時間25分から14分へ格段に時間短縮することが可能となる。   It is important to evaluate the charge number of the charged particles as a charge number distribution as shown in FIG. 4. As described above, in this charge number distribution evaluation, about 50 charged particles are photographed and the charge number is photographed. However, the time required for the conventional apparatus described above can be shortened to 1/44 of 750 seconds / piece, and 50 charged particles can be imaged and the number of charges. The time required for the measurement can be significantly reduced from 10 hours 25 minutes to 14 minutes.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

10…検知部、11…検知セル、12…レーザ発振器、13…送光系ユニット、14…受光系ユニット、20…制御部、30…開閉バルブ、40…吸引部(吸引ポンプ)、50…撮影部、51…撮影セル、52…レーザ発振器、53…送光系ユニット、54…CCDカメラ、60…パーソナルコンピュータ、100…帯電量特定装置、L…管路、A…エア(気体)、p…帯電粒子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Detection part, 11 ... Detection cell, 12 ... Laser oscillator, 13 ... Light transmission system unit, 14 ... Light reception system unit, 20 ... Control part, 30 ... Opening / closing valve, 40 ... Suction part (suction pump), 50 ... Photographing , 51 ... photographing cell, 52 ... laser oscillator, 53 ... light transmission system unit, 54 ... CCD camera, 60 ... personal computer, 100 ... charge amount specifying device, L ... conduit, A ... air (gas), p ... Charged particles

Claims (2)

吸引部と、
前記吸引部を作動させて浮遊する帯電粒子を含む気体を取り込むとともに、帯電粒子の散乱光をセンシングする検知部と、
前記検知部と管路で繋がれ、前記検知部を通過した前記気体が導入されて帯電粒子を撮影する撮影部と、
前記管路に設けられた開閉バルブと、
前記検知部から帯電粒子の散乱光のセンシングデータが送信された際に前記開閉バルブを閉制御する制御部と、を備え、
前記検知部で帯電粒子の散乱光がセンシングされ、このセンシングデータが前記制御部に送信されて前記開閉バルブを閉制御し、取り込まれた帯電粒子を前記管路における該開閉バルブよりも下流側で捕捉するようになっており、
前記検知部は、前記気体が通過する検出セルと、該気体にレーザ光を照射する照射機構と、帯電粒子から発せられる散乱光を受光する受光機構と、から構成され、
前記制御部には散乱光に関する電圧強度閾値が記憶され、受光機構から送信されたセンシングデータが該電圧強度閾値以上の場合に前記開閉バルブを閉制御するようになっており、
前記撮影部は撮影セルとレーザ光を照射する照射機構を具備し、
前記撮影セルに電界を生じさせて帯電粒子にレーザ光を照射した際に帯電粒子から発せられる散乱光の受光データから帯電粒子の粒径と移動速度を特定し、帯電粒子の帯電量を特定する、帯電粒子の帯電量特定装置。
A suction part;
Incorporating a gas containing charged particles floating by operating the suction unit, a sensing unit for sensing the scattered light of the charged particles,
An imaging unit that is connected to the detection unit by a pipe line and that images the charged particles by introducing the gas that has passed through the detection unit;
An on-off valve provided in the pipeline;
A control unit that controls the closing of the open / close valve when sensing data of scattered light of charged particles is transmitted from the detection unit,
The detection unit senses the scattered light of the charged particles , and the sensing data is transmitted to the control unit to control the closing of the opening / closing valve, and the charged particles that have been taken in are located downstream of the opening / closing valve in the pipeline. To capture,
The detection unit includes a detection cell through which the gas passes, an irradiation mechanism that irradiates the gas with laser light, and a light receiving mechanism that receives scattered light emitted from charged particles,
A voltage intensity threshold value related to scattered light is stored in the control unit, and when the sensing data transmitted from the light receiving mechanism is equal to or higher than the voltage intensity threshold value, the open / close valve is controlled to be closed,
The photographing unit includes a photographing cell and an irradiation mechanism for irradiating laser light,
When the charged cell is irradiated with laser light by generating an electric field in the imaging cell, the particle size and moving speed of the charged particle are determined from the received light data of the scattered light emitted from the charged particle, and the charged amount of the charged particle is specified. , Charge amount identification device for charged particles.
前記制御部では、前記気体が前記検知部から前記管路を介して前記撮影部に通じるまでの所定の時間データが記憶されており、前記センシングデータを受信し、該所定の時間経過後に前記開閉バルブを閉制御するようになっている請求項に記載の帯電粒子の帯電量特定装置。 In the control unit, the gas has been predetermined time data stored up leading to the imaging unit through the conduit from the sensing unit to receive the sensing data, the on-off after the elapse the predetermined time The charged particle amount specifying device for charged particles according to claim 1 , wherein the valve is controlled to be closed.
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