JPH02161336A - 粒子検出装置 - Google Patents

粒子検出装置

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JPH02161336A
JPH02161336A JP63315674A JP31567488A JPH02161336A JP H02161336 A JPH02161336 A JP H02161336A JP 63315674 A JP63315674 A JP 63315674A JP 31567488 A JP31567488 A JP 31567488A JP H02161336 A JPH02161336 A JP H02161336A
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0211Investigating a scatter or diffraction pattern

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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〕 本発明は粒子検出装置に関し、気体或は液体といった流
体中の粒子の濃度を例えばレーザ光でなる光ビームを用
いて検出するいわゆる光散乱方式の粒子検出装置に適用
して好適なものである。
〔発明の概要〕
本発明は、光散乱方式の粒子検出装置において、粒子の
移動に応じて複数の光電変換出力を得てこれを加算する
ことにより粒子検出信号を得るようにしたことにより、
S/N比を一段と改善した粒子検出信号を得ることがで
きる。
〔従来の技術〕
この種の光散乱式粒子検出装置は、例えば、半導体製造
工程において用いられるクリーンルームの清浄度を測定
する場合などに適用するもので、第4図に示すように、
流入側ノズル1から流入した試料空気AIRを、例えば
レーザビームでなる光ビーム2を横切るように排出側流
路3に噴射させる。
試料空気AIR中に粒子PCLが含まれていると、これ
が光ビーム2を横切る際に散乱光LAIを発生させ、こ
の散乱光LAIが集光レンズ4によって光電変換素子で
なる受光素子5に集光される。
受光素子5から得られる光電変換出力S1は増幅処理回
路部6において増幅処理されて粒子検出信号S2として
粒子数カウント部7へ送出される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第4図の構成の粒子検出装置によって得られる粒子検出
信号S2は、第5図に示すように、時間tの経過に従っ
て試料空気AIR中に粒子PCLが含まれていないとき
出力電圧レベルがほぼOになるのに対して、粒子PCL
が光ビーム2を横切るごとにピーク波形PEAKを発生
し、このピーク波形PEAKO数を粒子数カウント部7
においてカウントすることによって単位体積当たりの粒
子数を求めることができる。
ところが実際上第4図の構成によって得ることができる
粒子検出信号S2には、ピーク波形PEAKのピーク値
と比較してかなり大きな雑音成分N0ISEが混入する
ため、信号対雑音比(すなわちS/N比)が低下するこ
とにより粒子数を誤カウントするおそれがある。
因に雑音成分N0ISHの発生原因としては、試料空気
AIRの空気分子によって光ビーム2が散乱されてこれ
が散乱光LAIに雑音成分として重畳したり、受光素子
5の光電変換動作時に雑音を発生したり、増幅処理回路
部6を構成する回路素子、配線等において雑音が発生し
たりすると考えられる。
S/N比を向上させる方法として、光ビーム2の光の強
さを増大させることが考えられるが、このようにしても
ピーク波形PEAKのピーク値が太き(なると同時に空
気分子からの散乱光に基づく雑音成分N0ISEも大き
くなることを避けえないために、S/N比の改善手段と
しては実用上未だ不十分である。実際上、試料空気AI
Rのサンプル量を大きくするために、光ビーム2の照射
領域を大きくした場合に、S/N比改善効果が低くなる
傾向にある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、粒子検出
信号のS/N比を格段的に改善し得るようにした粒子検
出装置を提案しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる問題点を解決するため本発明においては、試料流
体AIRに光ビーム2を照射し、試料流体AIR中に含
まれている粒子PCLからの散乱光LAIを受光部13
において光電変換することにより粒子検出信号S4を得
るようになされた粒子検出装置11において、粒子PC
Lが光ビーム2内を進行している間の所定の複数の位置
において生ずる散乱光LAIに基づいて受光部13から
複数の光電変換出力S21〜S2nを得、この複数の光
電変換出力S21〜S2nの加算結果出力を粒子検出信
号S4として送出するようにする。
〔作用〕
粒子PCLが光ビーム2内を進行している間に、所定の
複数の位置において生ずる散乱光LAIは受光部13上
に移動する粒子PCLの像を結像させる。その結果粒子
PCLの位置に対応して受光部13から得られる複数の
光電変換出力S21〜S2nを加算すると、各光電変換
出力521−32nに含まれている雑音信号成分は互い
に相関をもたないので加算出力に含まれる雑音成分N0
ISEの比率が小さくなる。
かくして全体としてS/N比を一段と改善し得る粒子検
出装置を得ることができる。
〔実施例〕
以下図面について、本発明を例えば試料流体として空気
を用いた場合の一実施例を詳述する。
第4図との対応部分に同一符号を付して示す第1図にお
いて、11は全体として粒子検出装置を示し、集光レン
ズ12は光ビーム2内を粒子PcLが通過する際に生ず
る散乱光LAIを集束して当該集束光LA2を複数n個
の光電変換素子D1、B2・・・・・・Dnを直線上に
配列してなる受光部13上に粒子PCLO像を結像させ
る。
ここで光電変換素子D1、B2・・・・・・Dnは、粒
子PCLが流入側ノズル1の方向から光ビーム2に突入
した後、排出側流路3側へ抜は出すまで移動して行く間
に、当該粒子PCLの移動位置の変化に対応して粒子P
CLの像が光電変換素子D1、B2・・・・・・Dn上
を移動して行く。
かくして粒子PCLが光ビーム2内を移動して行く間に
、これに応じて光電変換素子D1、B2、B3””D 
(n−1) 、Dnから第2図(A1)、(A2)、(
A3)−・−(A (n−1))、(An)に示すよう
に、時間Tの間隔を有する時点1、.1t、1.・・・
・・・j、l−1、jnにおいてピーク波形PEAKを
生ずる光電変換出力S21、S22、S 23”・・S
 2 (n −1) 、S 2 nが発生され、これが
それぞれ遅延回路部14の遅延回路DLI、DL2、D
L3・・・・”DL、(n−1) 、DLnにおいて遅
延されて遅延検出出力S31、S32、S 33・・・
・・・S 3 (n −1) 、S 3 nとじて加算
回路部15に入力される。
ここで遅延回路部14の遅延回路DLI、DL2、DL
3−−”DL、(n−1) 、DLnは、それぞれ第2
図(B1)、(B2)、(B3)・・・・・・(B(n
−1))、(B n)に示すように、遅延時間(n−1
)T、(n−2) T、 (n−3) T・・・・・・
IT、OTの遅延時間を存し、かくして集束光LA2が
光電変換素子D1、B2、B3・・・・・・D(n  
1)、Dnまで移動していったとき、集束光LA2が最
後の光電変換素子Dnに入射したタイミング(すなわち
時点tnのタイミング)で遅延検出出力331、S32
、S33・・・・・・B3 (nt) 、S3nが同時
に加算回路部15に入力され、その加算出力が粒子検出
信号S4として粒子数カウント部7に送出される。
第1図の構成において、遅延検出出力331、S32、
S 33・”・S 3 (n −1) 、S 3 nの
出力電圧をV+ 、Vz 、V3”・l/、1−1 、
V、とじ、それぞれ次式 のように、 信号電圧成分v、3、VtS、V3s・・
・・・・V(n−113、VMSと、 雑音電圧成分V
IN% VzwsVss・・・・・・V(PI−1+1
% V□との和として表すと、信号電圧成分VIffs
Vtl、V 3m・・”・・V (,1−1) S、v
7゜は、同じ粒子PCLについての検出信号であるので
相関があると考えることができる。従って加算回路部1
3において加算することによって得られる粒子検出信号
S4の信号電圧成分V□Gは次式、Vs+a  xv、
、+v、、+v、、+・+−n+Vい−US+VnS 
    ・・・・・・ (2)のように、 信号電圧成
分VI!、VtS、V3s・・・・・・V(+5−11
1、■1.の和として表すことができる。
これに対して雑音電圧成分VI N% V zHlva
N・・・・・・Vい−I、いV、、、lは、互いに相関
がない信号であるので、加算回路部15において加算し
た結果得られる粒子検出信号S4の雑音電圧成分VnO
9は次式、 wos− のように、各雑音信号成分の2乗和の平方根として表す
ことができる。
そこで信号電圧成分V+S〜■7sの値をV+s−Vz
s= V3!”・”・”” V <、I−+>s−Vn
sミV。
のように、電圧V、に等しいと考えれば、(4)式を(
2)式に代入することにより、信号電圧成分V3.6は V310  =nvi のように、電圧■、の1倍になる。
同様にして、雑音電圧成分V工〜■、の平均値を■8と
して VIN−vzs= VffN=”””= V (n−1
1N−Vt5H=VH のように、互いに等しい値をもつものと考えれば、(6
)式を(3)式に代入することにより雑音電圧成分vN
osは次式 のように雑音電圧成分の平均値vHの1倍になる。
そこで粒子検出信号S4のS/N比を次式%式%(8) のように表すことができる。
このようにして、第1図の構成によれば、(8)式に基
づいて粒子検出信号S4のS/N比を1倍に改善するこ
とができる。
実験によれば、受光部13として、第4図の従来の場合
と同様に光電変換素子数nをn=1に選定した場合には
、第3図(A)に示すように、第5図について上述した
と同様にS/N比がかなり小さい粒子検出信号S4Lか
得られないのに対して、充電変換素子数nをn=16程
度選定した場合には、第3図(B)に示すように、S/
N比の改善度が大きな粒子検出信号S4を得ることがで
きた。
さらに光電変換素子数nをn=25程度に増大した場合
には、第3図(C)に示すように、さらに、S/N比が
一段と大きな粒子検出信号S4を得ることができた。
なお、上述の実施例においては、試料液体として空気を
用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
空気以外の気体、又は気体以外の流体例えば液体にも広
く適用できる。
〔発明の効果〕
上述のように本発明によれば、粒子が光ビーム内を進行
する間に、当該粒子PCLの位置の変化に対応する複数
の光電変換出力を得てこれを加算処理して粒子検出信号
を得るようにしたことにより、従来の場合と比較して一
段とS/N比が大きな粒子検出信号を得ることができる
系統図、第5図はその粒子検出信号を示す信号波形図で
ある。
1・・・・・・流入側ノズル、2・・・・・・光ビーム
、3・・・・・・排出側流路、4.12・・・・・・集
光レンズ、5・・・・・・受光素子、7・・・・・・粒
子数カウント部、13・・・・・・受光部、14・・・
・・・遅延回路部、15・・・・・・加算回路部、D1
〜Dn・・・・・・光電変換素子、DLI〜DLn・・
・・・・遅延回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 試料流体に光ビームを照射し、上記試料流体中に含まれ
    ている粒子からの散乱光を受光部において光電変換する
    ことにより粒子検出信号を得るようになされた粒子検出
    装置において、 上記粒子が上記光ビーム内を進行している間の所定の複
    数の位置において生ずる上記散乱光に基づいて上記受光
    部から複数の光電変換出力を得、上記複数の光電変換出
    力の加算結果出力を粒子検出信号として送出する ことを特徴とする粒子検出装置。
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JPH03269342A (ja) * 1990-03-20 1991-11-29 Hamamatsu Photonics Kk 液中パーティクルカウンタ
JP2018513971A (ja) * 2015-04-02 2018-05-31 パーティクル・メージャーリング・システムズ・インコーポレーテッド 粒子計数器におけるレーザノイズ検出及び緩和

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