JP6080362B2 - Particle size measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、光学的手法（例えば、レーザ回折・散乱式等）を用いて、被測定粒子群が分散している被測定物について各粒子径区分における粒子個数を計測する粒子径計測装置に関する。特に、半導体製造工程において発生する微細な被測定粒子群について各粒子径区分における粒子個数をリアルタイムで計測する粒子径計測装置に関する。 The present invention relates to a particle size measuring apparatus that measures the number of particles in each particle size category for an object to be measured in which a group of particles to be measured is dispersed, using an optical method (for example, laser diffraction / scattering method). In particular, the present invention relates to a particle size measuring apparatus that measures the number of particles in each particle size category in real time for a group of fine particles to be measured generated in a semiconductor manufacturing process.
液体中に被測定粒子群が分散してなる懸濁液（或いは、気体中に被測定粒子群が分散してなるエアロゾル）は、食品や医薬品や化学工業やセラミックス等の種々の分野において取り扱われており、その懸濁液中の被測定粒子群の粒度分布（各粒子径区分における粒子個数）は、プロセスの効率化や製品の品質管理等において重要な項目とされている。 Suspensions in which particles to be measured are dispersed in a liquid (or aerosols in which particles to be measured are dispersed in a gas) are handled in various fields such as food, pharmaceuticals, chemical industry, and ceramics. The particle size distribution of the particles to be measured (the number of particles in each particle size category) in the suspension is an important item in improving process efficiency and product quality control.
液体中の被測定粒子群の粒度分布の測定方法については、種々の方式のものが知られているが、そのうち、レーザ回折・散乱法と称される方式のものは、所要測定時間が他の方式に比して極端に短くてよい等の多くの利点を有しており、特にプロセスでのオンライン測定等において多用されている。レーザ回折・散乱式の粒子径計測装置においては、測定空間に存在する媒体（例えば、水や空気等）中に分散状態の被測定粒子群にレーザ光（測定光）を照射することにより、被測定粒子群で回折・散乱されたレーザ光の空間的な光強度分布を複数個の光検出素子で検出して、その光強度分布からフラウンホーファ回折理論やミーの散乱理論に基づく演算を行うことによって、被測定粒子群の粒度分布を算出している（例えば、特許文献１参照）。よって、測定空間を真空装置の排気ラインに接続することにより、排気ラインを通過する被測定粒子群について被測定粒子群の粒度分布を算出することができる。 Various methods are known for measuring the particle size distribution of a group of particles to be measured in a liquid. Among them, a method called a laser diffraction / scattering method requires a different measurement time. It has many advantages such as being extremely short as compared with the method, and is often used especially in on-line measurement in a process. In a laser diffraction / scattering particle size measuring apparatus, a target particle group dispersed in a medium (for example, water or air) existing in a measurement space is irradiated with laser light (measuring light), and thereby a target is measured. By detecting the spatial light intensity distribution of the laser light diffracted and scattered by the measurement particle group using multiple light detection elements and performing calculations based on the Fraunhofer diffraction theory and Mie scattering theory from the light intensity distribution The particle size distribution of the measured particle group is calculated (see, for example, Patent Document 1). Therefore, by connecting the measurement space to the exhaust line of the vacuum apparatus, the particle size distribution of the measured particle group can be calculated for the measured particle group passing through the exhaust line.
また、図４は、本願出願前の発明者の知見に基づくものであるが、各粒子径区分における粒子個数を表示させることができる粒子径計測装置の概略構成の一例を示す図であり、図５は、図４に示す装置の光学系の構成を表す模式図である。粒子径計測装置１０１は、測定空間を配置するための測定空間配置部１３と、測定空間に対してレーザ光を照射する照射光学系１２と、光強度分布を検出する検出光学系１４と、アナログ信号をデジタル信号に変換させる変換ハードウェア１５と、アナログ信号を出力する出力ファームウェア１６と、制御ユニット１７と、制御ユニット１７とシリアルクロスケーブル５１を介して接続されたモニタＰＣ（表示器）１５０とを備える。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a particle size measuring apparatus that can display the number of particles in each particle size category , based on the knowledge of the inventor before filing the present application . 5 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system of the apparatus shown in FIG. The particle diameter measuring apparatus 101 includes a measurement space arranging unit 13 for arranging a measurement space, an irradiation optical system 12 for irradiating the measurement space with laser light, a detection optical system 14 for detecting a light intensity distribution, and an analog Conversion hardware 15 that converts a signal into a digital signal, output firmware 16 that outputs an analog signal, a control unit 17, a monitor PC (display device) 150 connected to the control unit 17 via a serial cross cable 51, Is provided.
ここでは、被測定粒子群を真空中に分散させたエアロゾルを測定することにより、エアロゾルについて下記（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数を表示するものとする。（Ａ）Ｒ１ｎｍ未満、（Ｂ）Ｒ１ｎｍ以上Ｒ２ｎｍ未満、（Ｃ）Ｒ２ｎｍ以上Ｒ３ｎｍ未満、（Ｄ）Ｒ３ｎｍ以上Ｒ４ｎｍ未満、（Ｅ）Ｒ４ｎｍ以上Ｒ５ｎｍ未満、（Ｆ）Ｒ５ｎｍ以上Ｒ６ｎｍ未満、（Ｇ）Ｒ６ｎｍ以上。 Here, by measuring an aerosol in which a group of particles to be measured is dispersed in a vacuum, the number of particles in the following seven particle size categories (A) to (G) is displayed for the aerosol. (A) R 1 nm or less, (B) R 1 nm or more and less than R 2 nm, (C) R 2 nm or more and less than R 3 nm, (D) R 3 nm or more and less than R 4 nm, (E) R 4 nm Or more, less than R 5 nm, (F) R 5 nm or more and less than R 6 nm, (G) R 6 nm or more.
測定空間配置部１３は、下端部に下側接続口１３ａを上端部に上側接続口１３ｂを有する。そして、上側接続口１３ｂは真空装置の排気ライン（図示せず）と接続されている。このような構成において、エアロゾルが、上側接続口１３ｂから測定空間に流入し、そして、測定空間を上方から下方へ通過し、その後、下側接続口１３ａから流出するようになっている。 The measurement space arrangement part 13 has a lower connection port 13a at the lower end and an upper connection port 13b at the upper end. The upper connection port 13b is connected to an exhaust line (not shown) of the vacuum device. In such a configuration, the aerosol flows into the measurement space from the upper connection port 13b, passes through the measurement space from the upper side to the lower side, and then flows out from the lower connection port 13a.
粒子径計測装置１０１の左側部には、照射光学系１２が設置され、具体的にはレーザ光源１２ａと集光レンズ１２ｂとが左からこの順に配置されている。このような照射光学系１２の構成において、レーザ光源１２ａで発生されたレーザ光は、集光レンズ１２ｂを通過して平行光とされ、左から右へ向かうように測定空間へ照射される。これにより、測定空間をエアロゾルが通過していれば、レーザ光は測定空間の被測定粒子群で回折・散乱して、空間的に回折・散乱光の光強度分布パターンが生ずることになる。 An irradiation optical system 12 is installed on the left side of the particle diameter measuring apparatus 101. Specifically, a laser light source 12a and a condenser lens 12b are arranged in this order from the left. In such a configuration of the irradiation optical system 12, the laser light generated by the laser light source 12a passes through the condenser lens 12b to become parallel light, and is irradiated to the measurement space from left to right. As a result, if the aerosol passes through the measurement space, the laser light is diffracted and scattered by the particles to be measured in the measurement space, and a light intensity distribution pattern of the diffracted / scattered light is generated spatially.
粒子径計測装置１０１の前部には、検出光学系１４が設置され、具体的には集光レンズ１４ａとアレイ型受光器（光電子増倍管）１４ｂとが奥からこの順に配置されている。アレイ型受光器１４ｂは、Ｎ個の光検出素子を左から右へ一直線状に順番に素子番号が並ぶように配置してあり、各光検出素子には、それぞれの位置に応じた回折・散乱角度を持つ光が入射するようにしてある。したがって、各光検出素子が検出するアナログ信号（ＰＭＴ生信号）は、各回折・散乱角度ごとの光の強度を表すことになる。 A detection optical system 14 is installed in the front part of the particle diameter measuring apparatus 101. Specifically, a condenser lens 14a and an array type light receiver (photomultiplier tube) 14b are arranged in this order from the back. The array-type light receiver 14b has N photodetecting elements arranged in a straight line from left to right so that the element numbers are arranged in order, and each photodetecting element has a diffraction / scattering according to its position. Light with an angle is incident. Therefore, the analog signal (PMT raw signal) detected by each photodetection element represents the light intensity for each diffraction / scattering angle.
アレイ型受光器１４ｂのＮｃｈの光検出素子からのＮｃｈのアナログ信号（ＰＭＴ生信号）は、ＰＭＴＩ／Ｆケーブル４６を介して変換ハードウェア１５によって所定の電圧第一閾値Ｖ１を境界としてＨ／Ｌのデジタル信号にデジタル化され、Ｎｃｈのデジタル信号が制御ユニット１７に送信される。図６は、アナログ信号（ＰＭＴ生信号）を変換ハードウェア１５によって所定の電圧第一閾値Ｖ１を境界としてＨ／Ｌのデジタル信号にデジタル化することを説明するための図である。なお、縦軸は電圧値であり横軸は時間である。また、「電圧第一閾値Ｖ１」とは、設計者等によって予め決められた任意の数値である。 Nch analog signals from the Nch of the photodetecting element of the array-type light receiving unit 14b (PMT raw signal), PMTI / F by conversion via the cable 46 hardware 15 as a boundary of a predetermined voltage first threshold V 1 H / The digital signal is digitized into an L digital signal, and the Nch digital signal is transmitted to the control unit 17. Figure 6 is a diagram for explaining the digitizing to a digital signal of H / L the first threshold value V 1 predetermined voltage as a boundary by the conversion hardware 15 to analog signals (PMT raw signal). The vertical axis represents voltage values and the horizontal axis represents time. The “voltage first threshold value V 1 ” is an arbitrary numerical value determined in advance by a designer or the like.
また、アレイ型受光器１４ｂのＮｃｈの光検出素子の内から選択されたＸｃｈ（＜Ｎｃｈ）の光検出素子からのＸｃｈのアナログ信号（ＰＭＴ生信号）は、ＰＭＴＩ／Ｆケーブル４６を介して出力ファームウェア１６によって制御ユニット１７に送信される。 Further, an Xch analog signal (PMT raw signal) from an Xch (<Nch) photodetection element selected from the Nch photodetection elements of the array type light receiver 14b is output via the PMTI / F cable 46. It is transmitted to the control unit 17 by the firmware 16.
制御ユニット１７はＣＰＵ４０を備える。ＣＰＵ４０が処理する機能をブロック化して説明すると、レーザ光源１２ａをＬＤＩ／Ｆケーブル４５を介して制御する光源制御部４１と、デジタル信号に基づいて被測定粒子が測定空間を通過したと認識する粒子個数計測部４２と、アナログ信号に基づいて測定空間を通過した被測定粒子の粒子径区分を分類して出力する粒子径計測部４３とを有する。 The control unit 17 includes a CPU 40. The functions processed by the CPU 40 will be described as a block. The light source control unit 41 that controls the laser light source 12a via the LDI / F cable 45, and the particles that recognize that the measured particle has passed through the measurement space based on the digital signal. It has a number measuring unit 42 and a particle size measuring unit 43 that classifies and outputs the particle size classification of particles to be measured that have passed through the measurement space based on analog signals.
粒子個数計測部４２は、変換ハードウェア１５からのＮｃｈのデジタル信号に基づいて、被測定粒子が測定空間を通過したと認識して、その粒子個数を計測する制御を行う。具体的には、変換ハードウェア１５によって所定の電圧第一閾値Ｖ１を境界として変換されたＨ／Ｌのデジタル信号を取得する。そして、Ｈのデジタル信号を１個の粒子が通過したと判定する一方、Ｌのデジタル信号を粒子が通過していないと判定する。このような判定を、各Ｎｃｈでそれぞれ実行する。 Based on the Nch digital signal from the conversion hardware 15, the particle number measuring unit 42 recognizes that the particle to be measured has passed through the measurement space and performs control to measure the number of particles. Specifically, to obtain a digital signal of the converted H / L of the first threshold value V 1 predetermined voltage as a boundary by the conversion hardware 15. Then, it is determined that one particle has passed through the H digital signal, while it is determined that no particle has passed through the L digital signal. Such a determination is performed for each Nch.
粒子径計測部４３は、出力ファームウェア１６からのＸｃｈのアナログ信号（ＰＭＴ生信号）に基づいて、測定空間を通過した被測定粒子の粒子径区分を分類して出力する制御を行う。図７は、アナログ信号（ＰＭＴ生信号）からの粒子径の算出方法を説明するための図である。なお、縦軸は電圧値であり横軸は時間である。また、「電圧第二閾値Ｖ２」とは、設計者等によって予め決められた任意の数値である。
具体的には、出力ファームウェア１６からのアナログ信号を取得し、所定の電圧第二閾値Ｖ２を超えた時間から所定の時間Δｔが経過するまでの間に得られた最大電圧値Ｖｍａｘを取得する。そして、最大電圧値Ｖｍａｘから（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分の内のいずれの粒子径区分に該当するかを判定するとともに、その粒子径区分における粒子個数を１個増加させる。このような計測を、各Ｘｃｈでそれぞれ実行する。
The particle size measuring unit 43 performs control to classify and output the particle size classification of the particles to be measured that have passed through the measurement space based on the Xch analog signal (PMT raw signal) from the output firmware 16. FIG. 7 is a diagram for explaining a method of calculating a particle diameter from an analog signal (PMT raw signal). The vertical axis represents voltage values and the horizontal axis represents time. Further, the “second voltage threshold V 2 ” is an arbitrary numerical value determined in advance by a designer or the like.
Specifically, to get an analog signal from the output firmware 16, obtains the maximum voltage value V max obtained during the time exceeds a predetermined voltage second threshold value V 2 until a predetermined time Δt has elapsed To do. Then, the determining whether the relevant from the maximum voltage value V max in (A) ~ any particle size range of the particles size range of 7 steps (G), increasing one particle number in the particle size range Let Such measurement is performed for each Xch.
モニタＰＣ（表示器）１５０は、ＣＰＵ１５３とメモリ５２と入力装置５５とモニタ５６とを備える。ＣＰＵ１５３は、各粒子径区分における粒子個数をモニタ５６に表示させる表示制御部１５４を有する。このような表示制御部１５４は、モニタＰＣ１５０にソフトウェアとしてインストールされている。 The monitor PC (display device) 150 includes a CPU 153, a memory 52, an input device 55, and a monitor 56. The CPU 153 includes a display control unit 154 that causes the monitor 56 to display the number of particles in each particle size category. Such a display control unit 154 is installed in the monitor PC 150 as software.
表示制御部１５４は、粒子径計測部４３から出力されメモリ５２に記憶された測定結果データに基づいて、（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数をモニタ５６に表示させる制御を行う。図８は、モニタ５６に表示された画像の一例を示す図である。下段には、（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数が示され、左側領域に（Ａ）〜（Ｇ）の粒子径区分、右側領域に粒子個数（パーティクル個数）であるリストボックス（表）として表示されている。上段には、（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径気分における粒子個数が、縦軸は粒子個数（パーティクル個数）、横軸は粒子径区分である棒グラフとして表示されている。 The display control unit 154 causes the monitor 56 to display the number of particles in the seven particle size categories (A) to (G) based on the measurement result data output from the particle size measurement unit 43 and stored in the memory 52. Take control. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the monitor 56. The lower row shows the number of particles in the seven particle size classifications (A) to (G), the particle size division (A) to (G) in the left region, and the particle number (particle number) in the right region. It is displayed as a list box (table). In the upper row, the number of particles in the seven-stage particle size moods (A) to (G) is displayed as a bar graph in which the vertical axis represents the number of particles (particle number) and the horizontal axis represents the particle size classification.
ところで、上述したような粒子径計測装置１０１では、Ｘｃｈのアナログ信号に基づいて計測する粒子径計測部４３と、Ｎｃｈのデジタル信号に基づいて計測する粒子個数計測部４２とを有する。図９は、粒子個数計測部４２で計測された粒子個数も併せて表示させた画像の一例を示す図である。右側領域には、粒子個数計測部４２によって計測された粒子個数が、縦軸は粒子個数、横軸はＮｃｈの光検出素子のｃｈ番号である棒グラフとして表示されている。
しかしながら、図９に示すように、粒子個数計測部４２によって計測された粒子個数と、粒子径計測部４３によって計測された粒子個数とは一致していない。
By the way, the particle diameter measuring apparatus 101 as described above includes a particle diameter measuring unit 43 that measures based on an Xch analog signal and a particle number measuring unit 42 that measures based on an Nch digital signal. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an image in which the number of particles measured by the particle number measuring unit 42 is also displayed. In the right region, the number of particles measured by the particle number measuring unit 42 is displayed as a bar graph in which the vertical axis represents the number of particles and the horizontal axis represents the ch number of the Nch photodetection element .
However, as shown in FIG. 9, the number of particles measured by the particle number measuring unit 42 does not match the number of particles measured by the particle diameter measuring unit 43.
そこで、本出願人らは、各粒子径区分における粒子個数を表示させる表示方法について検討した。粒子個数計測部４２によって計測された粒子個数と、粒子径計測部４３によって計測された粒子個数とが一致しない原因は、使用しているｃｈ数（ＸｃｈとＮｃｈ）や、サンプリング周期や、電圧閾値（電圧第一閾値Ｖ１と電圧第二閾値Ｖ２）が異なるためである。よって、棒グラフでなく、全粒子個数に対する各粒子径区分における粒子個数の割合を円グラフで表示させることを見出した。 Therefore, the present applicants examined a display method for displaying the number of particles in each particle size category. The reason why the number of particles measured by the particle number measuring unit 42 and the number of particles measured by the particle diameter measuring unit 43 do not match is the number of used channels (Xch and Nch), sampling cycle, voltage threshold This is because (the first voltage threshold V 1 and the second voltage threshold V 2 ) are different. Therefore, it has been found that the ratio of the number of particles in each particle size category with respect to the total number of particles is displayed in a pie chart rather than a bar graph.
すなわち、本発明の粒子径計測装置は、被測定粒子群を含む被測定物を通過させる測定空間に測定光を出射する光源と、前記光源からの測定光を前記被測定物に照射することにより発生する光強度分布をＮ個の光検出素子で検出する検出器と、Ｎ個の光検出素子からのＮ個のアナログ信号をＮ個のデジタル信号に変換させた後、Ｎ個のデジタル信号を出力する変換ハードウェアと、前記変換ハードウェアからのＮ個のデジタル信号に基づいて、各デジタル信号についてそれぞれ前記被測定粒子が測定空間を通過したと認識する粒子個数計測部と、Ｎ個の光検出素子の内のＸ個の光検出素子からのＸ個のアナログ信号を出力する出力ファームウェアと、前記出力ファームウェアからのＸ個のアナログ信号に基づいて、各アナログ信号についてそれぞれ前記測定空間を通過した被測定粒子の粒子径区分を分類して、各粒子径区分における粒子個数を計測する粒子径計測部と、前記粒子径計測部で計測された各粒子径区分における粒子個数を表示器に表示させるとともに、前記粒子個数計測部で計測された粒子個数を表示器に表示させることが可能となっている表示制御部とを備える粒子径計測装置であって、前記表示制御部は、全粒子個数に対する各粒子径区分における粒子個数の割合を円グラフで表示させることが可能となっているようにしている。 That is, the particle diameter measuring apparatus of the present invention is configured to irradiate the object to be measured with a light source that emits measurement light to a measurement space that allows the object to be measured including a group of particles to be measured to pass through, and the measurement light from the light source. A detector for detecting the generated light intensity distribution with N light detecting elements, and N analog signals from the N light detecting elements are converted into N digital signals, and then N digital signals are converted into N digital signals. Conversion hardware to be output, a particle number measuring unit for recognizing that the measured particles have passed through the measurement space for each digital signal based on N digital signals from the conversion hardware, and N light beams an output firmware for outputting the X number of analog signals from the X-number of the light detecting element of the detecting elements, based on X number of analog signals from the output firmware, its respective analog signals Each classified particles size range of particles to be measured that has passed through the measurement space, and the particle diameter measuring unit for measuring the number of particles in each particle size range, at each particle size range that is measured by the particle diameter measuring unit A particle diameter measuring apparatus comprising: a display control unit capable of displaying the number of particles on a display unit and displaying the number of particles measured by the particle number measurement unit on the display unit; The control unit is configured to display the ratio of the number of particles in each particle size category with respect to the total number of particles in a pie chart.
ここで、「測定光」としては、レーザ光が好ましいが、これに限らず、ＬＥＤによる光や分光器で分光された光、干渉フィルタやバンドパスフィルタ等で波長範囲が制限された光を用いてもよい。
また、「光強度」とは、光検出素子で検出される数値そのものではなくてもよく、被測定物を測定する前に既に検出されている初期余剰光の光強度が存在する場合もあるので、光検出素子で検出される数値と初期余剰光の数値との差分であることが好ましい。
Here, as the “measurement light”, laser light is preferable, but not limited to this, light using an LED, light dispersed by a spectroscope, light having a wavelength range limited by an interference filter, a bandpass filter, or the like is used. May be.
Further, the “light intensity” does not have to be the numerical value itself detected by the light detection element, and there may be the light intensity of the initial excess light that has already been detected before measuring the object to be measured. The difference between the numerical value detected by the light detection element and the numerical value of the initial surplus light is preferable.
以上のように、本発明の粒子径計測装置によれば、全粒子個数に対する各粒子径区分における粒子個数の割合を円グラフで表示させるため、粒子個数計測部によって計測された粒子個数と、粒子径計測部によって計測された粒子個数とは一致していなくても問題がなく、さらに見やすくなる。 As described above, according to the particle size measuring device of the present invention, the ratio of the number of particles in each particle size category to the total number of particles is displayed in a pie chart, so the number of particles measured by the particle number measuring unit, There is no problem even if it does not coincide with the number of particles measured by the diameter measuring unit, and it becomes easier to see.
（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の粒子径計測装置においては、Ｘ個のアナログ信号から得られた各粒子径区分における粒子個数の積算値を棒グラフで表示する機能を有しており、前記粒子径計測部で計測した粒子を粒子径ごとの積算値で確認する場合には前記棒グラフ表示を、前記円グラフ表示と切り換えて選択表示させることが可能となっているようにしてもよい。
さらに、本発明の粒子径計測装置においては、前記表示制御部は、所定の時間区間での円グラフと、開始時間から現時間までの円グラフとを表示させるようにしてもよい。
(Means and effects for solving other problems)
The particle size measuring apparatus of the present invention has a function of displaying the integrated value of the number of particles in each particle size category obtained from X analog signals in a bar graph, and is measured by the particle size measuring unit. When confirming the obtained particles by the integrated value for each particle diameter, the bar graph display may be switched to the pie chart display for selective display .
Furthermore, in the particle size measuring apparatus of the present invention, the display control unit may display a pie chart in a predetermined time interval and a pie chart from the start time to the current time.
以上のように、本発明の粒子径計測装置によれば、開始時間から現時間までの円グラフだけでなく、所定の時間区間での円グラフも観察することができるため、各粒子径区分における粒子個数をリアルタイムで知ることができる。このとき、大粒子径の被測定粒子が多く流れると、開始時間から現時間までの円グラフでは比率が大粒子径側に傾くが、その後の細かな粒子径に関する分布をうかがい知ることができる。 As described above, according to the particle size measuring device of the present invention, not only a pie chart from the start time to the current time but also a pie chart in a predetermined time interval can be observed. The number of particles can be known in real time. At this time, when a large amount of particles to be measured flow, the ratio inclines toward the large particle diameter in the pie chart from the start time to the current time, but it is possible to know the distribution regarding the fine particle diameter thereafter.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and includes various modes without departing from the spirit of the present invention.
図１は、本発明の一実施形態である粒子径計測装置の全体構成を示す概略構成ブロック図である。なお、粒子径計測装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。粒子径計測装置１は、測定空間を配置するための測定空間配置部１３と、測定空間に対してレーザ光を照射する照射光学系１２と、光強度分布を検出する検出光学系１４と、アナログ信号をデジタル信号に変換させる変換ハードウェア１５と、アナログ信号を出力する出力ファームウェア１６と、制御ユニット１７と、制御ユニット１７とシリアルクロスケーブル５１を介して接続されたモニタＰＣ（表示器）５０とを備える。 FIG. 1 is a schematic block diagram showing the overall configuration of a particle diameter measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the particle diameter measuring apparatus 101. FIG. The particle diameter measuring apparatus 1 includes a measurement space arranging unit 13 for arranging a measurement space, an irradiation optical system 12 for irradiating the measurement space with laser light, a detection optical system 14 for detecting a light intensity distribution, Conversion hardware 15 that converts a signal into a digital signal, output firmware 16 that outputs an analog signal, a control unit 17, and a monitor PC (display device) 50 connected to the control unit 17 via a serial cross cable 51 Is provided.
モニタＰＣ（表示器）５０は、ＣＰＵ５３とメモリ５２と入力装置５５とモニタ５６とを備える。ＣＰＵ５３は、各粒子径区分における粒子個数をモニタ５６に表示させる表示制御部５４を有する。このような表示制御部５４は、モニタＰＣ５０にソフトウェアとしてインストールされている。 The monitor PC (display device) 50 includes a CPU 53, a memory 52, an input device 55, and a monitor 56. The CPU 53 has a display control unit 54 that causes the monitor 56 to display the number of particles in each particle size category. Such a display control unit 54 is installed as software in the monitor PC 50.
表示制御部５４は、粒子径計測部４３から出力されメモリ５２に記憶された測定結果データに基づいて、（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数をモニタ５６に表示させる制御を行う。また、表示制御部５４は、入力装置５５等からの入力信号に基づいて、（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数を、棒グラフと円グラフのいずれで表示させるかを切り替えることができるようになっている。図２は、モニタに表示された円グラフの画像の一例を示す図である。下段には、（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数が示され、左側領域に（Ａ）〜（Ｇ）の粒子径区分、右側領域に粒子個数（パーティクル個数）であるリストボックス（表）として表示されている。 The display control unit 54 causes the monitor 56 to display the number of particles in the seven particle size classifications (A) to (G) based on the measurement result data output from the particle size measurement unit 43 and stored in the memory 52. Take control. Further, the display control unit 54 indicates whether to display the number of particles in the seven particle size classifications (A) to (G) as a bar graph or a pie chart based on an input signal from the input device 55 or the like. It can be switched. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a pie chart image displayed on the monitor. The lower row shows the number of particles in the seven particle size classifications (A) to (G), the particle size division (A) to (G) in the left region, and the particle number (particle number) in the right region. It is displayed as a list box (table).
上段の左側領域には、全粒子個数に対する（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数の割合が、所定の時間区分（ｔＸ秒〜ｔＸ＋５秒）の瞬時値の円グラフとして表示されている。また、上段の右側領域には、全粒子個数に対する（Ａ）〜（Ｇ）の７段階の粒子径区分における粒子個数の割合が、開始時間ｔ０から現時間ｔｇまでの累積値の円グラフとして表示されている。なお、「所定の時間区分」での時間間隔は、設計者等によって任意の数値とすることができ、本実施形態では５秒間としている。 In the upper left region, the ratio of the number of particles in the seven particle size categories (A) to (G) with respect to the total number of particles is an instantaneous value of a predetermined time segment (t X seconds to t X +5 seconds). Displayed as a pie chart. In the upper right region, the ratio of the number of particles in the seven particle size categories (A) to (G) with respect to the total number of particles is a pie chart of cumulative values from the start time t 0 to the current time t g. It is displayed as. The time interval in the “predetermined time segment” can be set to an arbitrary numerical value by a designer or the like, and is 5 seconds in this embodiment.
ここで、所定の時間区分（ｔＸ秒〜ｔＸ＋５秒）の瞬時値の円グラフと、開始時間ｔ０から現時間ｔｇまでの累積値の円グラフとを表示制御部５４が表示する表示方法の一例について説明する。図３は、表示方法について説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、n_sec_cnt=1、n_diam_cnt[]=0、n_diam_buf[]=0、n_diam_dt[]=0とする。なお、n_sec_cntは秒数カウンタであり、n_diam_cnt[]は制御機が持つ粒子径区分ごとのパーティクル累積値であり、n_diam_buf[]は粒子径区分ごとのパーティクル数（累積値用）であり、n_diam_dt[]は粒子径区分ごとのパーティクル数（瞬時値用）である。
Here, the predetermined time segments and pie instantaneous value of (t X s ~t X +5 seconds), the display control unit 54 and a pie chart of the cumulative value from the start time t 0 to the current time t g is displayed An example of the display method will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the display method.
First, in the process of step S101, n_sec_cnt = 1, n_diam_cnt [] = 0, n_diam_buf [] = 0, and n_diam_dt [] = 0. Note that n_sec_cnt is a seconds counter, n_diam_cnt [] is a particle cumulative value for each particle size category of the controller, n_diam_buf [] is a particle count for each particle size category (for cumulative value), and n_diam_dt [ ] Is the number of particles (for instantaneous values) for each particle size category.
次に、ステップＳ１０２の処理において、粒子径計測部４３から、例えば１秒間（現時間ｔｇ−１秒〜現時間ｔｇ秒）の各粒子径区分における粒子個数のデータを取得する。
次に、ステップＳ１０３の処理において、n_diam_cnt[]を更新する。つまり、開始時間ｔ０から現時間ｔｇ−１秒までの各粒子径区分における粒子個数を、開始時間ｔ０から現時間ｔｇまでの各粒子径区分における粒子個数に更新する。
次に、ステップＳ１０４の処理において、開始時間ｔ０から現時間ｔｇまでの累積値の円グラフを更新する。つまり、開始時間ｔ０から現時間ｔｇまでの累積値の円グラフを１秒間隔で更新して表示する。
Next, in the process of step S102, for example, data on the number of particles in each particle size segment for 1 second (current time t g −1 second to current time t g second) is acquired from the particle size measurement unit 43.
Next, n_diam_cnt [] is updated in the process of step S103. That is, the number of particles in each particle size segment from the start time t 0 to the current time t g −1 second is updated to the number of particles in each particle size segment from the start time t 0 to the current time t g .
Next, in the process of step S104, and it updates the pie accumulated value from the start time t 0 to the current time t g. That is, a pie chart of accumulated values from the start time t 0 to the current time t g is updated and displayed at 1 second intervals.
また、ステップＳ１０２の処理を終了した後に、ステップＳ１０５の処理において、1=n_sec_cntであるか否かを判定する。1=n_sec_cntであると判定したときには、ステップＳ１０６の処理において、n_diam_buf[]=n_diam_cnt[]とする。つまり、現時間ｔｇまでの各粒子径区分における粒子個数（後に現時間ｔｇ−５秒までの各粒子径区分における粒子個数となる）をメモリ５２に記憶しておく。
次に、ステップＳ１０７の処理において、n_sec_cnt++とする。
Further, after the process of step S102 is completed, it is determined in the process of step S105 whether 1 = n_sec_cnt. When it is determined that 1 = n_sec_cnt, n_diam_buf [] = n_diam_cnt [] is set in the process of step S106. That is, the number of particles in each particle size segment up to the current time t g (which will later become the number of particles in each particle size segment up to the current time t g −5 seconds) is stored in the memory 52.
Next, n_sec_cnt ++ is set in the process of step S107.
一方、ステップＳ１０５の処理において、1=n_sec_cntでないと判定したときには、ステップＳ１０８の処理において、5=n_sec_cntであるか否かを判定する。5=n_sec_cntであると判定したときには、ステップＳ１０９の処理において、n_diam_dt[]=n_diam_cnt[]-n_diam_buf[]とする。つまり、現時間ｔｇまでの各粒子径区間における粒子個数と、現時間ｔｇ−５秒までの各粒子径区分における粒子個数との差分を算出することで、所定の時間区分（現時間ｔｇ−５秒〜現時間ｔｇ）の各粒子径区分における粒子個数を取得する。
次に、ステップＳ１１０の処理において、n_sec_cnt=1、n_diam_buf[]=0とする。つまり、瞬時値処理について初期化する。
On the other hand, if it is determined in step S105 that 1 = n_sec_cnt, it is determined in step S108 whether 5 = n_sec_cnt. When it is determined that 5 = n_sec_cnt, n_diam_dt [] = n_diam_cnt []-n_diam_buf [] is set in the process of step S109. In other words, the number of particles among the particles size range of up to the current time t g, by calculating the difference between the number of particles in each particle size range of up to the current time t g -5 sec, the predetermined time segments (present time t g -5 seconds to acquire the number of particles in each particle size range of the current time t g).
Next, in the process of step S110, n_sec_cnt = 1 and n_diam_buf [] = 0. That is, the instantaneous value processing is initialized.
次に、ステップＳ１１１の処理において、所定の時間区分（現時間ｔｇ−５秒〜現時間ｔｇ）の瞬時値の円グラフを更新する。つまり、所定の時間区分（現時間ｔｇ−５秒〜現時間ｔｇ）の瞬時値の円グラフを５秒間隔で更新して表示する。
一方、ステップＳ１０８の処理において、5=n_sec_cntでないと判定したときには、ステップＳ１１２の処理において、n_sec_cnt++とするとともに、ステップＳ１０４、Ｓ１０７、Ｓ１１１の処理が終了していると、ステップＳ１０２の処理に戻る。
Next, in the process of step S111, a pie chart of instantaneous values in a predetermined time segment (current time t g −5 seconds to current time t g ) is updated. That is, a pie chart of instantaneous values in a predetermined time segment (current time t g −5 seconds to current time t g ) is updated and displayed at intervals of 5 seconds.
On the other hand, when it is determined in step S108 that 5 = n_sec_cnt is not satisfied, n_sec_cnt ++ is set in step S112, and when the processes in steps S104, S107, and S111 are completed, the process returns to step S102.
以上のように、粒子径計測装置１によれば、全粒子個数に対する各粒子径区分における粒子個数の割合を円グラフで表示させるため、粒子個数計測部４２によって計測された粒子個数と、粒子径計測部４３によって計測された粒子個数とは一致していなくても問題がなく、さらに見やすくなる。また、開始時間ｔ０から現時間ｔｇまでの円グラフだけでなく、所定の時間区分（現時間ｔｇ−５秒〜現時間ｔｇ）の円グラフも観察することができるため、各粒子径区分における粒子個数をリアルタイムで知ることができる。 As described above, according to the particle diameter measuring apparatus 1, in order to display the ratio of the number of particles in each particle diameter category with respect to the total number of particles in a pie chart, the number of particles measured by the particle number measuring unit 42 and the particle diameter There is no problem even if the number of particles measured by the measuring unit 43 does not match, and it becomes easier to see. In addition, not only a pie chart from the start time t 0 to the current time t g but also a pie chart of a predetermined time segment (current time t g −5 seconds to current time t g ) can be observed. The number of particles in the diameter category can be known in real time.
本発明は、光学的手法を用いて被測定粒子群が分散している被測定物について各粒子径区分における粒子個数を計測する粒子径計測装置等に使用することができる。 The present invention can be used for a particle diameter measuring apparatus or the like that measures the number of particles in each particle diameter section for an object to be measured in which a group of particles to be measured is dispersed using an optical technique.
１ 粒子径計測装置
１２ａ レーザ光源
１４ｂ アレイ型受光器（検出器）
１５ 変換ハードウェア
１６ 出力ファームウェア
４２ 粒子個数計測部
４３ 粒子径計測部
５０ モニタＰＣ（表示器）
５４ 表示制御部
1 Particle size measuring device 12a Laser light source 14b Array type photo detector (detector)
15 Conversion hardware 16 Output firmware 42 Particle number measurement unit 43 Particle size measurement unit 50 Monitor PC (display)
54 Display controller
Claims (3)
前記光源からの測定光を前記被測定物に照射することにより発生する光強度分布をＮ個の光検出素子で検出する検出器と、
Ｎ個の光検出素子からのＮ個のアナログ信号をＮ個の二値化信号に変換させた後、Ｎ個の二値化信号を出力する変換ハードウェアと、
前記変換ハードウェアからのＮ個の二値化信号に基づいて、各二値化信号についてそれぞれ前記被測定粒子が測定空間を通過したと認識する粒子個数計測部と、
Ｎ個の光検出素子の内のＸ個の光検出素子からのＸ個のアナログ信号を出力する出力ファームウェアと、前記出力ファームウェアからのＸ個のアナログ信号に基づいて、
各アナログ信号についてそれぞれ前記測定空間を通過した被測定粒子の粒子径区分を分類して、各粒子径区分における粒子個数を計測する粒子径計測部と、
前記粒子径計測部で計測された各粒子径区分における粒子個数を表示器に表示させるとともに、前記粒子個数計測部で計測された粒子個数を表示器に表示する制御が可能となっている表示制御部とを備える粒子径計測装置であって、
前記表示制御部は、前記粒子径計測で計測された全粒子個数に対する各粒子径区分における粒子個数の割合を円グラフで表示する制御が可能となっていることを特徴とする粒子径計測装置。 A light source that emits measurement light to a measurement space through which an object to be measured including a group of particles to be measured passes;
A detector for detecting a light intensity distribution generated by irradiating the object to be measured with measurement light from the light source with N light detection elements;
After the N analog signals from N optical detecting element was converted into N binary signal, and conversion hardware for outputting N pieces of binary signal,
Based on N binarized signals from the conversion hardware, a particle number measuring unit for recognizing that the measured particle has passed through the measurement space for each binarized signal ,
Based on output firmware that outputs X analog signals from X photodetecting elements of N photodetecting elements, and X analog signals from the output firmware,
A particle size measuring unit that classifies the particle size classification of the particles to be measured that have passed through the measurement space for each analog signal, and measures the number of particles in each particle size classification,
Display control capable of displaying on the display the number of particles in each particle size section measured by the particle size measuring unit and displaying the number of particles measured by the particle number measuring unit on the display A particle size measuring device comprising a portion,
The particle size measuring apparatus , wherein the display control unit is capable of displaying a ratio of the number of particles in each particle size category with respect to the total number of particles measured by the particle size measurement in a pie chart.
前記粒子径計測部で計測した粒子を粒子径ごとの積算値で確認する場合には前記棒グラフ表示を、前記円グラフ表示と切り換えて選択表示することが可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の粒子径計測装置。 It has a function to display the integrated value of the number of particles in each particle size category obtained from X analog signals in a bar graph,
It said bar graph display, characterized in that you to select the display is switched to the pie chart display is made possible in the case of confirming the particles measured by the particle diameter measuring unit in the integrated value for every particle diameter The particle diameter measuring device according to claim 1.
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