JPH01297517A - レーザ共振器のレーザパワー密度測定方式 - Google Patents
レーザ共振器のレーザパワー密度測定方式Info
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- JPH01297517A JPH01297517A JP12697888A JP12697888A JPH01297517A JP H01297517 A JPH01297517 A JP H01297517A JP 12697888 A JP12697888 A JP 12697888A JP 12697888 A JP12697888 A JP 12697888A JP H01297517 A JPH01297517 A JP H01297517A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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。
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１
本発明は、レーザタストモニタ等として用いられるレー
ザ共振器内のレーザパワー密度を測定するための方式に
関するものである。
ザ共振器内のレーザパワー密度を測定するための方式に
関するものである。
［従来の技術］
レーザ共振器は各種の測定装置として用いられている。
例えば、サンプル流体中に含まれる微粒子の検出を行う
レーザタストモニタは、測定対象となるサンプル流体に
向けてレーザ光を照射し、このサンプル流体中に含まれ
る微粒子からの散乱反射光を集光して光電変換し、この
検出信号の波高値から粒径を測定するように構成したも
ので、ＬＳＩの製造工程において使用されるキャリヤガ
スや超純水等からなる処理用流体の清浄度を検査する装
置等として好適に用いられている。
レーザタストモニタは、測定対象となるサンプル流体に
向けてレーザ光を照射し、このサンプル流体中に含まれ
る微粒子からの散乱反射光を集光して光電変換し、この
検出信号の波高値から粒径を測定するように構成したも
ので、ＬＳＩの製造工程において使用されるキャリヤガ
スや超純水等からなる処理用流体の清浄度を検査する装
置等として好適に用いられている。
而して、近年においては、１メガビツト、４メガビツト
というように極めて集積度の高いＬＳＩか製造されるよ
うになってきており、これに伴なって微粒子の測定精度
、即ち検出可能な最小粒径に対する要求が増々厳格にな
ってきている。
というように極めて集積度の高いＬＳＩか製造されるよ
うになってきており、これに伴なって微粒子の測定精度
、即ち検出可能な最小粒径に対する要求が増々厳格にな
ってきている。
ここで１粒子からの散乱光の強度は、それに照射するレ
ーザ光のレーザパワー密度に比例するために、検出すべ
き微粒子の粒径に応じたレーザパワー密度を有するレー
ザ共振器を用いなければならない。このために、レーザ
ダストモニタとしてレーザ共振器を組み込むに際しては
、このレーザ共振器内のレーザパワー密度を正確に測定
する必要かある。また、実際に微粒子の測定を行うに際
して、散乱光の強度は粒子に照射されるレーザ光の強度
により異なるために、予めそのレーザ共振器の特性を評
価しておかなければ、正確な微粒子の測定を行うことが
できないことにもなる。さらにまた、レーザタストモニ
タの設計・開発を行う場合においても、レーザ共振器内
のレーザパワー密度を測定することか必要となる。
ーザ光のレーザパワー密度に比例するために、検出すべ
き微粒子の粒径に応じたレーザパワー密度を有するレー
ザ共振器を用いなければならない。このために、レーザ
ダストモニタとしてレーザ共振器を組み込むに際しては
、このレーザ共振器内のレーザパワー密度を正確に測定
する必要かある。また、実際に微粒子の測定を行うに際
して、散乱光の強度は粒子に照射されるレーザ光の強度
により異なるために、予めそのレーザ共振器の特性を評
価しておかなければ、正確な微粒子の測定を行うことが
できないことにもなる。さらにまた、レーザタストモニ
タの設計・開発を行う場合においても、レーザ共振器内
のレーザパワー密度を測定することか必要となる。
従来技術にあっては、かかる１／−ザ共振器のレーザパ
ワー密度の測定を、レーザ共振器における反射ミラーか
らの漏光を測定し、この測定値とミラーの透過率とに基
づいてレーザパワー密度を推定するようにしていた。
ワー密度の測定を、レーザ共振器における反射ミラーか
らの漏光を測定し、この測定値とミラーの透過率とに基
づいてレーザパワー密度を推定するようにしていた。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、実際に微粒子を検出・測定する位置はレーザ
管と反射ミラーとの間の位置であり、前述した従来技術
のように、微粒子測定位置とは異なる反射ミラーの外部
でレーザパワー密度を測定するようにした場合、その正
確な測定を行うことかできないという欠点かある。
管と反射ミラーとの間の位置であり、前述した従来技術
のように、微粒子測定位置とは異なる反射ミラーの外部
でレーザパワー密度を測定するようにした場合、その正
確な測定を行うことかできないという欠点かある。
本発明は叙上の点に鑑みてなされもので、その目的とす
るところは、レーザ共振器内の測定位置におけるレーザ
パワー密度を正確に測定することができるレーザ共振器
内のレーザパワー密度の測定方式を提供することにある
。
るところは、レーザ共振器内の測定位置におけるレーザ
パワー密度を正確に測定することができるレーザ共振器
内のレーザパワー密度の測定方式を提供することにある
。
［問題点を解決するための手段１
前述した目的を達成するために、本発明は、外部鏡型の
レーザ共振器を用い、このレーザ共振器におけるレーザ
管とミラーとの間のレーザ光路を横切るようにサンプル
エアの通路を形成し、該サンプルエア中に一定の粒径な
有する標準粒子を搬送させて、該標準粒子からの散乱光
を集光し、その検出電圧、検出感度、検出器の回路系に
おける等価抵抗及び検出光学系の総合透過率を測定する
と共に、当該標準粒子による積分散乱断面積を算出する
ことによって、前記レーザ共振器内のレーザパワー密度
を算定するようにしたことをその特徴とするものである
。
レーザ共振器を用い、このレーザ共振器におけるレーザ
管とミラーとの間のレーザ光路を横切るようにサンプル
エアの通路を形成し、該サンプルエア中に一定の粒径な
有する標準粒子を搬送させて、該標準粒子からの散乱光
を集光し、その検出電圧、検出感度、検出器の回路系に
おける等価抵抗及び検出光学系の総合透過率を測定する
と共に、当該標準粒子による積分散乱断面積を算出する
ことによって、前記レーザ共振器内のレーザパワー密度
を算定するようにしたことをその特徴とするものである
。
［作用１
而して、ダストモニタ等の光学的な粒子測定装置にあっ
ては、レンズ等の光学手段を用いて被測定流体中に含ま
れる粒子からの散乱光を集光して、光検出器により光電
変換する。ここで、光検出器による検出電圧をＶｌとし
たときに、Ｖｔ ＝σ（Ｄｐ、入、ω）・１．（入）
・η （入）・Ｒ−Ｔ （入）・・・式 か成立する。而して、σ（Ｄｐ、入、ω）は積分散乱断
面積［ｃｍ２１ 、 Ｉ ＋（入）はレーザパワー密
度［Ｗ／ｃｍ２１ 、 η（入）は検出感度［Ａ／Ｗｌ
、 Ｒは抵抗［Ω１．Ｔ（入）は検出光学系の総合透
過率であり、また積分散乱断面積は、粒子の粒径（Ｄｐ
）と、レーザ光の波長（入）と検出光学系の集光立体角
（ω）の関数である。
ては、レンズ等の光学手段を用いて被測定流体中に含ま
れる粒子からの散乱光を集光して、光検出器により光電
変換する。ここで、光検出器による検出電圧をＶｌとし
たときに、Ｖｔ ＝σ（Ｄｐ、入、ω）・１．（入）
・η （入）・Ｒ−Ｔ （入）・・・式 か成立する。而して、σ（Ｄｐ、入、ω）は積分散乱断
面積［ｃｍ２１ 、 Ｉ ＋（入）はレーザパワー密
度［Ｗ／ｃｍ２１ 、 η（入）は検出感度［Ａ／Ｗｌ
、 Ｒは抵抗［Ω１．Ｔ（入）は検出光学系の総合透
過率であり、また積分散乱断面積は、粒子の粒径（Ｄｐ
）と、レーザ光の波長（入）と検出光学系の集光立体角
（ω）の関数である。
従って、前述の検出感度η（λ）、抵抗Ｒ及び検出光学
系の総合透過率Ｔ（入）を予め測定しておき、標準粒子
を搬送するサンプルエアな測定位置、即ちレーザ管と反
射ミラーとの間の位置に流して、その散乱光を検出光学
系で集光して光検出器により実際に電圧値Ｖｌを測定す
る。そして、標準粒子の粒径（Ｄｐ） 、レーザ光の波
長（入）及び検出光学系の集光立体角（ω）は知られて
いるので、積分散乱断面積σ（Ｄｐ、入、ω）を計算で
求めれることかでき、前述の各測定値とこの積分散乱断
面積の計算値を前記式に代入すれば、検出位置における
レーザパワー密度１．（入）を求めることがてきる。
系の総合透過率Ｔ（入）を予め測定しておき、標準粒子
を搬送するサンプルエアな測定位置、即ちレーザ管と反
射ミラーとの間の位置に流して、その散乱光を検出光学
系で集光して光検出器により実際に電圧値Ｖｌを測定す
る。そして、標準粒子の粒径（Ｄｐ） 、レーザ光の波
長（入）及び検出光学系の集光立体角（ω）は知られて
いるので、積分散乱断面積σ（Ｄｐ、入、ω）を計算で
求めれることかでき、前述の各測定値とこの積分散乱断
面積の計算値を前記式に代入すれば、検出位置における
レーザパワー密度１．（入）を求めることがてきる。
【実施例１
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図及び第２図に本発明の方式を実施するため
の測定装置の構成を示す。
の測定装置の構成を示す。
図中において、ｌはレーザ共振器、２はインレットノズ
ル、３はアウトレットノズルをそれぞれ示し、インレッ
トノズル２からアウトレットノズル３に向けて流れるサ
ンプル流体はレーザ共振器ｌにおけるレーザ光の光路り
を横切るようにな、っており、このレーザ光とサンプル
流体との交差した部分の体積か検出体積４である。そし
て、サンプル流体中には、予め測定した一定の粒径を有
する標準粒子を搬送させるようにしている。
ル、３はアウトレットノズルをそれぞれ示し、インレッ
トノズル２からアウトレットノズル３に向けて流れるサ
ンプル流体はレーザ共振器ｌにおけるレーザ光の光路り
を横切るようにな、っており、このレーザ光とサンプル
流体との交差した部分の体積か検出体積４である。そし
て、サンプル流体中には、予め測定した一定の粒径を有
する標準粒子を搬送させるようにしている。
ここで、レーザ共振器１としては、気体レーザ、固体レ
ーザ、液体レーザ、′ｆ−導体レーザ等を用いることが
できるか、微粒子の測定検出を行うために用いられる関
係上、連続発振か容易に得られる気体レーザが好適であ
り、この気体レーザのうち、周波数分布幅か狭い安定し
た波長のコヒーレント光を連続発振することかてきるＨ
ｅ−Ｎｅレーザ、 Ａｒレーザ、Ｃ０２レーザか最も好
ましい。そして、レーザ共振器１としては、レーザ管１
０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１
１、１２はレーザ管ＩＯの外部に配置した、所謂外部鎖
式となっており、検出体積４は一方のミラー１１とレー
ザ管ＩＯとの間に形成されている。
ーザ、液体レーザ、′ｆ−導体レーザ等を用いることが
できるか、微粒子の測定検出を行うために用いられる関
係上、連続発振か容易に得られる気体レーザが好適であ
り、この気体レーザのうち、周波数分布幅か狭い安定し
た波長のコヒーレント光を連続発振することかてきるＨ
ｅ−Ｎｅレーザ、 Ａｒレーザ、Ｃ０２レーザか最も好
ましい。そして、レーザ共振器１としては、レーザ管１
０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１
１、１２はレーザ管ＩＯの外部に配置した、所謂外部鎖
式となっており、検出体積４は一方のミラー１１とレー
ザ管ＩＯとの間に形成されている。
また、このレーザ管１０の外周には外部電極か装着され
Ｃおり、該外部電極には高周波電源が接続されて、この
高周波電源に電圧を印加することによって、レーザ管１
０内に封入されたレーザ媒質か励起されて、レーザ発振
が発生するようになっているが、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。
Ｃおり、該外部電極には高周波電源が接続されて、この
高周波電源に電圧を印加することによって、レーザ管１
０内に封入されたレーザ媒質か励起されて、レーザ発振
が発生するようになっているが、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、前述したサンプル流体をインレットノズル２か
らアウトレットノズル３に向けて流すと、レーザ共振器
１におけるレーザ光の光路りと交差する検出体積４の位
置において、このサンプル流体中に搬送される標準粒子
によってレーザ光か散乱せしめられることになるが、こ
の散乱光を集光するために、第２図に示したように、レ
ンズまたは反射鏡等を備えた集光光学系２０か設けられ
ると共に、光検出器２１が設けられており、集光光学系
２０によって集光された散乱光は光検出器２１によって
光電変換し、さらにこの検出電流を電流・電圧変換して
、その波高値を検出することかできるようになっている
。
らアウトレットノズル３に向けて流すと、レーザ共振器
１におけるレーザ光の光路りと交差する検出体積４の位
置において、このサンプル流体中に搬送される標準粒子
によってレーザ光か散乱せしめられることになるが、こ
の散乱光を集光するために、第２図に示したように、レ
ンズまたは反射鏡等を備えた集光光学系２０か設けられ
ると共に、光検出器２１が設けられており、集光光学系
２０によって集光された散乱光は光検出器２１によって
光電変換し、さらにこの検出電流を電流・電圧変換して
、その波高値を検出することかできるようになっている
。
前述のように構成した測定装置を用いてレーザ共振器ｌ
のレーザパワー密度の測定を行うための方法について説
明する。
のレーザパワー密度の測定を行うための方法について説
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、レーザ発振か生じる。このよ
うにして発生したレーザ光は、ミラー１１．１２間にお
ける光路りに沿って往復反射を繰り返す間に指数関数的
に増大することになる。
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、レーザ発振か生じる。このよ
うにして発生したレーザ光は、ミラー１１．１２間にお
ける光路りに沿って往復反射を繰り返す間に指数関数的
に増大することになる。
そこで、インレットノズル２からアウトレットノズル３
に向けてサンプル流体を流すと、このサンプル流体の流
路はレーザ光の光路りを横切ることになる。而して、こ
のサンプル流体には標準粒子か搬送されるようになって
いるので、該標僧粒子か光路りを横切ったときに、レー
ザ光か散乱せしめられることになり、この散乱光は集光
光学系２０により集光されて、光検出器２１に入射され
ることになる。そして、この光検出器２１に入射された
散乱光の強度は該光検出器２１により光電変換されて、
この光検出器２１の回路系全体の等価抵抗により電流・
電圧変換されて、波高値か測定されることになる。
に向けてサンプル流体を流すと、このサンプル流体の流
路はレーザ光の光路りを横切ることになる。而して、こ
のサンプル流体には標準粒子か搬送されるようになって
いるので、該標僧粒子か光路りを横切ったときに、レー
ザ光か散乱せしめられることになり、この散乱光は集光
光学系２０により集光されて、光検出器２１に入射され
ることになる。そして、この光検出器２１に入射された
散乱光の強度は該光検出器２１により光電変換されて、
この光検出器２１の回路系全体の等価抵抗により電流・
電圧変換されて、波高値か測定されることになる。
ここで、光検出器２１により検出された波高値なり１と
したときに、前述した如く、 Ｖ、＝σ（Ｄｐ、入、ω）・Ｉｉ（入）・η （入）・
Ｒ−Ｔ（λ） か成立する。
したときに、前述した如く、 Ｖ、＝σ（Ｄｐ、入、ω）・Ｉｉ（入）・η （入）・
Ｒ−Ｔ（λ） か成立する。
而して、装置構成から、光検出器２１による検出感度η
（入）、該光検出器２１の回路系の等価抵抗Ｒ及び集光
光学系２０における総合透過率Ｔ（入）は判明している
。また、標準粒子の粒径（Ｄｐ） 。
（入）、該光検出器２１の回路系の等価抵抗Ｒ及び集光
光学系２０における総合透過率Ｔ（入）は判明している
。また、標準粒子の粒径（Ｄｐ） 。
レーザ光の波長（入）及び検出光学系の集光立体角（ω
）は知られているので、これらの関数である積分散乱断
面積σ（Ｄｐ、入、ω）は計算で求めることかてきる。
）は知られているので、これらの関数である積分散乱断
面積σ（Ｄｐ、入、ω）は計算で求めることかてきる。
従って、これらのデータと前述した光検出器２１により
検出された波高値を前述の式に代入すれば、このレーザ
発振器ｌにおける検出体積４の位置でのレーザパワー密
度Ｉ、（入）か算出されることになる。
検出された波高値を前述の式に代入すれば、このレーザ
発振器ｌにおける検出体積４の位置でのレーザパワー密
度Ｉ、（入）か算出されることになる。
【発明の効果１
以上説明したように、本発明によれば、微粒子等を測定
する位置に、標準粒子を搬送するサンプル流体を流し、
このサンプル流体における標準粒子からの散乱反射光を
集光して、光電変換を行うことによって、レーザ共振器
内におけるレーザパワー密度を測定するようにしたので
、測定位置におけるレーザパワー密度を正確に測定する
ことがてきるようになり、レーザ共振器の検定を極めて
正確に行うことかできる等の諸効果を奏する。
する位置に、標準粒子を搬送するサンプル流体を流し、
このサンプル流体における標準粒子からの散乱反射光を
集光して、光電変換を行うことによって、レーザ共振器
内におけるレーザパワー密度を測定するようにしたので
、測定位置におけるレーザパワー密度を正確に測定する
ことがてきるようになり、レーザ共振器の検定を極めて
正確に行うことかできる等の諸効果を奏する。
図面は本発明の方式を実施するだめの装置構成を示すも
のであって、第１図はレーザ共振器の構成説明図、第２
図は散乱光検出機構の構成説明図である。 １：レーザ共振器、２：インレットノズル、３：アウト
レ・ントノズル、４：検出体積、■（）：レーザ管、１
１、１２：ミラー、２０：集光光学系、２１：光検出器
。
のであって、第１図はレーザ共振器の構成説明図、第２
図は散乱光検出機構の構成説明図である。 １：レーザ共振器、２：インレットノズル、３：アウト
レ・ントノズル、４：検出体積、■（）：レーザ管、１
１、１２：ミラー、２０：集光光学系、２１：光検出器
。
Claims (1)
- 外部鏡型のレーザ共振器を用い、このレーザ共振器にお
けるレーザ管とミラーとの間のレーザ光路を横切るよう
にサンプルエアの通路を形成し、該サンプルエア中に一
定の粒径を有する標準粒子を搬送させて、該標準粒子か
らの散乱光を集光し、その検出電圧、検出感度、検出器
の回路系における等価抵抗及び検出光学系の総合透過率
を測定すると共に、当該標準粒子による積分散乱断面積
を算出することによって、前記レーザ共振器内のレーザ
パワー密度を算定するようにしたことを特徴とするレー
ザ共振器内のレーザパワー密度測定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63126978A JP2581156B2 (ja) | 1988-05-26 | 1988-05-26 | レーザ共振器のレーザパワー密度測定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63126978A JP2581156B2 (ja) | 1988-05-26 | 1988-05-26 | レーザ共振器のレーザパワー密度測定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01297517A true JPH01297517A (ja) | 1989-11-30 |
| JP2581156B2 JP2581156B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=14948611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63126978A Expired - Fee Related JP2581156B2 (ja) | 1988-05-26 | 1988-05-26 | レーザ共振器のレーザパワー密度測定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2581156B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013522651A (ja) * | 2010-03-23 | 2013-06-13 | オフィール−スピリコン エルエルシー | ビーム散乱レーザーモニター |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5513299A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-30 | Cavazza Claudio | Manufacture of camphoric acid carnitine amide |
-
1988
- 1988-05-26 JP JP63126978A patent/JP2581156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5513299A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-30 | Cavazza Claudio | Manufacture of camphoric acid carnitine amide |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013522651A (ja) * | 2010-03-23 | 2013-06-13 | オフィール−スピリコン エルエルシー | ビーム散乱レーザーモニター |
| US8988673B2 (en) | 2010-03-23 | 2015-03-24 | Ophir-Spiricon, Llc | Beam scattering laser monitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2581156B2 (ja) | 1997-02-12 |
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