JPH02267848A - 微粒子検出器 - 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】 ［概要］ 光ビームを多重反射させた光学系を利用し、迷光を減少
した微粒子検出器に関し、 光ビームを多重反射させた光学系にスリットを用いると
いう簡単な構成で迷光を減少した微粒子検出器を提供す
ることを目的とし、 凹面鏡と凸面鏡とを対向させて構成した光学系により、
光を高密度に集積させた領域を得て、真空または気体中
の微粒子を検出する微粒子検出器において、前記凹面鏡
・凸面鏡の前面にそれぞれ幅の異なる２段以上のスリッ
トを配置して構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は光ビームを多重反射させた光学系を利用し、迷
光を減少させた微粒子検出器に関する。

従来、凹と凸の球面鏡を対向して配置してレーザ光を多
重反射させた光学系を利用して微粒子を検出する方法が
提案されている。この光学系では迷光が多く生じて、高
感度の検出が妨げられており、迷光を減少した微粒子検
出器を開発することが要望されていた。

［従来の技術］ 第６図に示す微粒子検出器について、本発明の特許出願
人は特願昭６２−２８７５６６号及び特願昭６２−３２
１８２９号により出願した。第６図において、１は例え
ば半径９００ｎの凸面鏡（球面鏡または円筒面鏡）、２
は半径１０００ｍｍの凹面鏡（球面鏡または円筒面鏡）
、３はレーザ光源、４は集光器、５は光ファイバ束、６
は光ファイバ束の保護管、Ｌはレーザビーム光、Ｃはカ
ーテン、Ｐは微粒子を示す。

高真空雰囲気に保持された空間における光学系として、
凸面鏡１と凹面鏡２は、その光軸を僅がずらして対向さ
せ、例えば波長７８０ｎｍのビーム光を発射する半導体
レーザ３からレーザビーム光を照射する。ビーム光りは
両鏡１，２間を多数回反射してビームのカーテンＣを形
成する。カーテンＣの側方には集光器４が設置され、光
ファイバ束５を介して微粒子Ｃによる散乱光を光学系か
ら外部へ取り出す。微粒子Ｃは高真空空間に浮遊してい
るものである°。多重反射光を用いる目的は粒子に多く
のビームを同時に当てて、強い散乱光を生じさせること
である。鏡の間に広い範囲でしかも−様な強度で強い光
を生じさせることが出来るので、高確率で高感度な粒子
検出が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ 凹と凸の球面鏡間での多重反射光を用いる粒子検出法で
は、多くの迷光が生じ、微粒子検出のときノイズが大き
くなる欠点がある。迷光は、■　鏡の反射面で光が四方
に散乱されること、■　反射の際に反射膜を通り抜けた
光が鏡の中を行き来し、それが表面に出てくること、■
　多数回の反射の後にビームの径が拡大して光が発散さ
れることによる。

これらの迷光は集光器のフードの中を照らして、そこで
反射した光が、レンズを通り抜けて結局測定装置のセン
サに届き、ノイズとして検出される欠点があった。従来
、この迷光を減少させるための技術は存在しなかった。

本発明の目的は前述の欠点を改善し、光ビームを多重反
射させた光学系にスリットを用いという簡単な構成で、
迷光を減少した微粒子検出器を提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 第１図は本発明の原理構成を示す図である。第１図にお
いて、１は凸面鏡、２は凹面鏡、３はレーザ光源、４は
集光器、７−１．７−２は凸面鏡の前面に設けた１段目
のスリット、８−Ｌ８−２は２段目のスリットを示す。

凹面鏡２と凸面鏡１とを対向させて構成した光学系によ
り光を高密度に集積させた領域を得て真空または空気中
の微粒子を検出する微粒子検出器において、本発明は下
記の構成としている。即ち、前記凹面鏡２・凸面鏡１の
前面にそれぞれ幅の異なる２段以上のスリット？−Ｌ７
−２．８−１８−２を配置した構成である。

［作用コ 光ビームが鏡１，２により多重反射する際、当初細かっ
たビームが拡がってくる。ビームが拡大した部分を１段
目のスリット７−１　、７−２により遮断することによ
り、ビーム発生源からの光のような鋭い光となり、迷光
の発生が抑制される。この際、１段目のスリットの側面
がビームで照らされるので、これが迷光の発生源となる
。１段目のスリット側面からの迷光は、２段目のスリッ
ト８〜１．８−２で遮ぎることで検出器に到達する光が
減少し、迷光の抑制をより向上させることが出来る。

［実施例］ 第２図は本発明の実施例として、球面鏡と、測定装置と
して光電子増倍管を使用した場合を示している。光学系
の凹面鏡２は曲率半径が１０００ｍｍ、凸面鏡１の半径
が９５０關とし、その間隔を５０ｍｍとする構成で、Ｈ
ｅＮｅレーザ光を多重反射させる。迷光を測定するとき
、凹と凸の球面鏡間の空間をレンズ系で狙って微粒子を
検出する状態で、迷光を集めて光電子増倍管で検出する
。また多重反射光は始めに入射した点から２５ｍ進んで
入射側に戻って行くように設定し、行きの光と戻りの光
が重なり合うようにしている。米電子増倍管にはレンズ
フード１１を取り付けて、レンズフード１１の先端位置
を、多重反射光の形成面から距離Ｓだけ離して、Ｓ　＝
　４．３　、９．３　、１２．３龍の場合について実験
を行った。Ｓが大きい場合、多重反射光の反射する点で
生じた迷光が検出され易くなり、発生した迷光を高感度
で測定することが出来る。第２図において、５は検出し
た光を取り出す光ファイバの束、６は光ファイバ束の保
護管、１２は散乱光及び迷光を集める集光レンズ、１３
は光ファイバ束の受光面である。集光レンズ１２は直径
が１２鶴、ｆ−８，５の非球面レンズとし、前記受光面
１３は４Ｘ２１１１の四角形のものとし、集光レンズ１
２の後方１５．３　ｎ＋の位置に配置した。本発明によ
るスリット７−１．８−１及び７−２．８・２間の距離
をＳｐで示し、またスリット７−１と８−１の幅はスリ
ット７−２と８−２の幅より狭く設定した。以上の条件
における実験結果を第３図に示す。第３図Ａはスリット
７−２と８−２の幅を１．０ｍ、第３図Ｂは同１．５ｍ
ｍとし、前記レンズフードの位置Ｓを４．３，９．３，
１２．３１１としたときを、それぞれ前・中・後の位置
として示す。

またスリット７−２の位置Ｓｐを１　、２　、４　ｍｍ
とした各場合を示している。

そして比較のために、第３図にはスリットがないときを
追加して描き、第４図にはスリットを１段構成とした場
合を、第５図にはスリットを３段構成とした場合を示す
。各図における条件は図中に示しである。比較して見る
と判るように、スリットを２段構成としたときは、１段
の場合と比較し、全体に出力が低下して顕著に迷光が低
下していることが判る。なお、検出器を後方に位置させ
た場合は検出値の増大が少なくて、迷光が全体として減
少している。またＳｐと示した間隔が大きいとき、迷光
が減る傾向が見える。これは１段スリットの縁を照らし
た光が２段目のスリットで良く遮蔽されるためである。

次に３段スリットを、２段と１段の間に配置した場合の
例を第５図に示している。Ｗの値は１段スリットと３段
スリット間の距離を示し、この図において○印は３段目
のスリットが無い場合である。第５図に示すように若干
の効果が認められ、スリットを３段とすることで、僅か
ながらも迷光の減少を更にはかることが出来ることが示
された。

［発明の効果コ このようにして本発明によると、光ビームを多重反射さ
せた光学系にスリットを用いるという簡単な構成で、迷
光を減少することが出来たため、微粒子検出器のＳＮ比
として大きな値が得られ、検出の高感度化を可能として
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の実施例の構成を示す図、第３図は２段
スリットによる迷光減少を説明する図、 第４図は１段スリットの場合を説明する図、第５図は３
段スリットによる迷光減少を説明する図、 第６図は従来の微粒子検出器の構成を示す図である。 １・−凸面鏡 ２−・・凹面鏡 ５−光ファイバ束 ７−１．７−２．８−１．８−２−−スリット）更禾の
Ｊ寅巳暴 第６図 特許出願人　　　　富士通株式会社 代　理　人　　　弁理士　鈴木栄祐 寸 上方 （Ｖ） 〜 〜 上方 （Ｖ） 〜 ７凶 ｒワ 〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、凹面鏡（２）と凸面鏡（１）とを対向させて構成し
   た光学系により光を高密度に集積させた領域を得て真空
   または気体中の微粒子を検出する微粒子検出器において
   、 前記凹面鏡（２）・凸面鏡（１）の前面にそれぞれ幅の
   異なる２段以上のスリット（７−１）（７−２）（８−
   １）（８−２）・・・・を配置したこと を特徴とする微粒子検出器。