JPH01260345A - レーザ微粒子測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ光を用いて被測定流体中の微粒子を測
定するためのレーザ微粒子測定装置に関するものである
。

【従来の技術】

レーザ微粒子測定装置は、可干渉性のある光としてのレ
ーザ光を発振させるレーザ装置を用い、このレーザ装置
から発振されたレーザ光を被測定流体に向けて照射し、
このレーザ光の散乱光を集光用の光学系を備えた検出器
に集光させて光電変換し、その信号を微粒子判定回路に
入力して、この判定回路で散乱光の強度に関する信号を
処理することによって、被測定流体中に微粒子が混入し
ているか否か、及びその粒径２個数等の検出を行うため
のもので、例えばＬＳＩの製造工程において使用される
キャリヤガスや超純水等の処理用流体の清浄度の検査装
置等として用いられている。 そして、測定精度の向上を図るために、外部鎖式のレー
ザ装置を用いて、その共振領域内に被測定流体の流路を
設けるようにしている。 而して、近年においては、１メガビツト、４メガビツト
等のように極めて高い集積度を有するＬＳＩの製造が行
われるようになってきており、かかる集積度の高いＬＳ
Ｉを製造する工程において使用される処理用流体も極め
て厳格な管理を必要とし、粒径の極めて小さな微粒子が
混入していたとしても、ＬＳＩの品質等に影響を与える
ことになる。従って、このような処理用流体を実際に使
用するに先立って行われる清浄度の測定精度、即ち検出
可能な最小粒径に対する要求が増々厳格となっている。 ここで、前述した微粒子の散乱光は照射するレーザ光に
比例するものであり、被測定流体の流路断面積とこの被
測定流体に照射されるレーザ光のビーム径とによって定
まる検出体積を同一として、空気分子等から生じるレー
リー散乱によるノイズ成分を同じとした場合において、
より細かい微粒子をも検出することができるように測定
精度を向上させるためには、レーザパワー密度の高いレ
ーザ光を発振することができるレーザ装置を用いる必要
がある。また、レーザパワー密度を同じとした場合にお
いては、レーリー散乱光や迷光等のノイズ成分を可及的
に少なくすることが測定精度の向上を図る上で有利であ
る。 而して、被測定流体を通過するレーザ光を偏平化すれば
、レーザ光におけるレーザパワー密度を高めることがで
き、しかもレーリー散乱光の発生を抑制することができ
ることになり、測定精度を向上させることができるよう
になる。そこで、このようにレーザ光を偏平化させるた
めに、スリット部材を用い、このスリット部材をレーザ
光の光路に配置するように構成したものは、従来から知
られている。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、前述したスリット部材なレーザ光の光路に介
装するには、レーザ光の光路とスリ・ント部材との位置
合わせな行うのが極めて困難であるだけでなく、このス
リット部材における開口部の幅は一定となっているので
、一定の比率での偏平化しか行うことができず、その偏
平化率の調整が不可能であるという問題点もある。また
、スリット部材をレーザ光の光路に臨ませると、該スリ
ット部材にレーザ光が反射して迷光を発生させることに
なり、この迷光がノイズ成分となって、Ｓ／Ｎを低下さ
せる等の問題点がある。 本発明は叙上の点に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、簡単な構成で、容易にレーザ光を
偏平化させることができ、しかも迷光の発生を最小限に
抑制することができるようにしたレーザ微粒子測定装置
を提供することにある。 Ｅ問題点を解決するための手段】 前述した目的を達成するために、本発明は、レーザ装置
のレーザ管と一側のミラーとの間におけるレーザ光の光
路と交差するように被測定流体の流路を設け、この被測
定流体に向けてレーザ光を照射して、その散乱光を集光
することにより、当該被測定流体中に混入する微粒子を
測定するための装置であって、レーザ光の被測定流体の
流路と交差する部分を偏平化するために、該レーザ光の
光路の片側にナイフェツジを設け、該ナイフェツジのエ
ツジ部を前記光路内に入り込ませるように構成したこと
をその特徴とするものである。 ［作用１ 前述したように、レーザ光の光路における片側にナイフ
ェツジを配設すれば、ミラー間を往復するレーザ光は該
ナイフェツジを配設した側とは反対側も偏平化されるこ
とになり、全体が楕円状に偏平化することになる。そし
て、このナイフェツジにおけるエツジ部の光路への入り
込み量を調節するだけで極めて容易に偏平化率の調整を
行うことができるようになる。しかも、ナイフェツジは
光路の片側だけにしか設けられていないので、迷光の発
生を最小限に抑制することができるようになる。この結
果、レーザパワー密度の向上及びレーリー散乱光、迷光
等のノイズの低減を図ることかできるようになり、検出
可能な最小粒径をより小さくすることができて、微粒子
の検出測定を高精度に行うことができるようになる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 まず、第１図に本発明に係るレーザ微粒子測定装置の全
体構成を示す。 レーザ微粒子測定装置は、レーザ装置１を有し、このレ
ーザ装置１から出射されるレーザ光の光路中に検出位置
２が形成されている。検出位置２には、第２図に示した
ように、インレットノズル３とアウトレットノズル４と
が対向配設されており、該インレットノズル３からアウ
トレットノズル４に向けて被測定流体が流通せしめられ
るようになっている。そして、レーザ装置１からのレー
ザ光は、被測定流体の流路と直交する方向に通過するよ
うになっており、この被測定流体中に微粒子が混入して
いると、レーザ光が散乱することになる。この散乱光の
強度は粒径により変化するものであるから、該散乱光を
レンズ系（またはミラー系）を２用いた集光光学系５を
介して集光して、光電変換器６により光電変換を行って
、この信号を処理することによって、被測定流体中に混
入する微粒子の数及び粒径等を検出することができるよ
うになっている。 ここで、微粒子測定を行うためのレーザ共振器としては
、気体レーザ、固体レーザ、液体レーザ、半導体レーザ
等を用いることができるが、連続発振が容易に得られる
ことから、気体レーザが好適であり、特に、周波数分布
幅が狭い安定した波長のコヒーレント光を連続発振する
ことができる点から、気体レーザのうち、Ｈｅ−Ｍｅレ
ーザ、　Ａｒレーザ、Ｃ０２レーザが最も好ましい。そ
して、このレーザ装置においては、レーザ管１０と該レ
ーザ管１０により励起されるレーザ光の共振領域を形成
するミラー１１．１２を備え、これらミラー１１．１２
はレーザ管１０の外部に配置した、所謂外部鎖式となっ
ており、被測定流体が流れる流路はレーザ管１０とミラ
ー１１との間に形成されるようになっている。 また、このレーザ管１０の外周には外部電極を装着し、
該外部電極には高周波電源が接続されるようになってお
り、この高周波電源に電圧を印加することにより、レー
ザ管ＩＯ内に封入されたレーザ媒質が励起されて、レー
ザ発振が発生するように構成されているが、このレーザ
発振の機構については、従来から周知であるので、その
図示及び説明は省略する。 而して、このレーザ装置１によるレーザ光の光束の断面
形状を偏平化するために、第２図に示したように、ナイ
フェツジ１３が用いられる。そして、このナイフェツジ
１３は、検出位置２よりレーザ管１０の配設側に変位し
た位置において、そのエツジ部Ｌ３ａが光路内に入り込
むように設けられている。そして、該ナイフェツジ１３
はレーザ光の光路と直交する方向に向けて位置調整可能
な支持機構１４に支持されるようになっている。ここで
、前述したナイフェツジ１３はレーザ光の光路の片側だ
けに設けられており、この光路の反対側にはナイフェツ
ジ等は設けられてはいない。 本実施例は前述した構成を有するもので、次にその作用
について説明する。 レーザ管１０の外周に設けた外部電極に接続した高周波
電源に電圧を印加すると、レーザ管１０内に封入された
レーザ媒質が励起されて、レーザ発振が発生する。この
ようにして発生した光はミラー１１、１２間における光
路に沿って往復反射を繰り返す間に指数関数的に増大す
る。 そこで、測定部２において、インレットノズル３からア
ウトレットノズル４に向けて被測定流体を流すと、この
被測定流体の流路はレーザ光の光路を横切ることになる
。そして、この被測定流体中に微粒子が混入している場
合には、レーザ光が散乱せしめられることになり、この
流路からの散乱光は集光光学系５を介して光電変換器６
に入射されて、この光電変換器６により光電変換されて
、この散乱光の強度に関する信号を適宜の手法で処理す
ることによって、微粒子の個数及びその粒径等を測定す
ることができるようになる。 ここで、前述したレーザ光の光路にはナイフェツジ１３
が臨んでおり、該ナイフェツジ１３のエツジ部１３ａは
この光路内に入り込むようになっている。このために、
レーザ光は該ナイフエ・ンジ１３の干渉を受けて、偏平
化する。ここで、レーザ光はミラー１１．１２間を往復
するものであるから、このナイフェツジ１３を入れた側
とは反対側の部分も、偏平化されることになる。従って
、第３図（ａ）に示したように、レーザ光の光路が被測
定流路の軸線方向に幅狭となるように偏平化されて、同
図に点線で示したように、ナイフェツジ１３を設けない
場合と比較して、レーザ光の断面積が小さくなる。この
結果、第３図（ｂ）から明らかなように、点線で示した
レーザ光を偏平化しないものと比較して、横モードが低
次化すると共に、レーザパワー密度が高くなり、より微
細な微粒子の検出が可能となる。 而して、前述した如く、レーザ光の光路における片側に
ナイフェツジ１３を設けるだけで、レーザ光を偏平化す
ることができるようになるので、その偏平化率の調整は
、支持機構１４により該ナイフェツジ１３を被測定流路
の軸線と直交する方向に進退させるだけで良いので、こ
の調整操作が著しく簡略化されることになる。 また、レーザ光の断面積を小さくすることができるよう
になると、空気分子によるレーリー散乱光を減少させる
ことができるようになるので、ノイズ成分の低減を図る
ことができて、　Ｓ／Ｎの向上を図ることができるよう
になる。そして、このレーリー散乱光の発生防止をより
確実にするためには、ナイフェツジ１３を検出位置２か
ら可及的に遠ざけるようにすればよい。 さらに、レーザ光の光路における片側だけにナイフェツ
ジ１３を入れるようにしているので、該ナイフェツジ１
３におけるレーザ光の反射による迷光の発生が少なくな
る。また、この光路内に入る部分はエツジ部１３ａとな
っているので、迷光の発生を極めて少なくすることがで
きるようになり、前述したレーリー散乱光の減少と相俟
ってＳ／Ｎを大幅に低減することができるようになり、
測定精度を著しく向上させることができるようになる。 【発明の効果Ｊ 以上説明したように、本発明はレーザ光の光路に、その
片側にナイフェツジを配設して、該ナイフェツジのエツ
ジ部を光路に入り込ませるように構成したので、レーザ
光における被測定流体の流路との交差部分を偏平化する
ことができるようになって、レーザパワー密度の向上及
びレーリー散乱光の低減を図ることができるようになり
、測定精度か向上すると共に、その偏平化率の調整を著
しく簡略化することができるようになる。また、ナイフ
ェツジを片側だけに設けるようにしているので、迷光の
発生を最小限に抑制することができるようになり、さら
に測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は微粒子
測定装置の全体構成図、第２図は第１図の要部拡大図、
第３図（ａ）はレーザ光と被測定流体の流路との交差部
分の状態を示す説明図、第３図（ｂ）はレーザ光のレー
ザパワー密度の太きさを示す線図である。 ｌ　：レーザ装置、２：検出位置、３：インレットノズ
ル、４ニアウドレツトノズル、５　：集光光学系、６：
光電変換器、ｌＯ：レーザ管、１１．１２：ミラー、１
３：ナイフエ・ンジ、１３ａ；エツジ部、１４：支持機
構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ装置のレーザ管と一側のミラーとの間におけるレ
   ーザ光の光路と交差するように被測定流体の流路を設け
   、この被測定流体に向けてレーザ光を照射して、その散
   乱光を集光することにより、当該被測定流体中に混入す
   る微粒子を測定するための装置において、前記レーザ光
   の前記被測定流体の流路と交差する部分を偏平化するた
   めに、該レーザ光の光路の片側にナイフエッジを設け、
   該ナイフエッジのエッジ部を前記光路内に入り込ませる
   ように構成したことを特徴とするレーザ微粒子測定装置
   。