JPH047952B2 - - Google Patents
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- JPH047952B2 JPH047952B2 JP60115981A JP11598185A JPH047952B2 JP H047952 B2 JPH047952 B2 JP H047952B2 JP 60115981 A JP60115981 A JP 60115981A JP 11598185 A JP11598185 A JP 11598185A JP H047952 B2 JPH047952 B2 JP H047952B2
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- Japan
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- particles
- particle size
- laser beam
- counting device
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は半導体製造工場のクリーンルーム等に
おいて用いられ、空気中に含まれる微小な粒子数
を計数する微粒子計数装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a particle counting device that is used in clean rooms of semiconductor manufacturing plants and the like and counts the number of minute particles contained in the air.
本発明による微粒子計数装置は、エアロゾルに
含まれる微粒子を核として高温飽和蒸気を凝縮さ
せてその粒径を拡大し微粒子数を光学的に検出す
るものであつて、蒸気の溶媒としてプロピレング
リコールを用いたものである。プロピレングリコ
ールを用いることにより無臭、無害で消費量の少
なくし、保守の容易な微粒子計数装置とすること
ができる。
The particle counting device according to the present invention optically detects the number of particles by condensing high-temperature saturated steam using particles contained in an aerosol as nuclei, expanding the particle size, and using propylene glycol as a solvent for the vapor. It was there. By using propylene glycol, a particulate counting device that is odorless, harmless, consumes less, and is easy to maintain can be obtained.
半導体工場のクリーンルーム等に用いられる微
粒子計数装置としては、工場内のエアロゾルを抽
出してノズルより所定の測定領域内に噴出させ、
そこにレーザ光等を照射し散乱光の有無に基づい
て粒子数を計測する微粒子計数装置が知られてい
る。このような従来の微粒子計数装置によればサ
ブミクロンオーダの領域の超微粒子の測定が困難
であり、微粒子を測定領域に噴出させる速度によ
つて測定できる粒子径が制限されてしまうという
問題点があつた。
A particle counting device used in clean rooms of semiconductor factories, etc. extracts aerosol in the factory and ejects it into a predetermined measurement area from a nozzle.
A particle counting device is known that irradiates a particle with a laser beam or the like and measures the number of particles based on the presence or absence of scattered light. With such conventional particle counting devices, it is difficult to measure ultrafine particles in the submicron order region, and the problem is that the particle size that can be measured is limited by the speed at which the particles are ejected into the measurement area. It was hot.
そこで例えば特開昭57−42839号に示されてい
るように、微粒子を核として蒸気を凝縮させ、成
長させて光学的に検出するようにした微粒子検出
装置が知られている。このような核凝縮法による
蒸気としては通常ブチルアルコールやヘキサノー
ル等の蒸気が用いられる。これらの溶媒は蒸発熱
や比熱が小さく又表面張力も小さいので、飽和蒸
気の発生が容易であり微粒子を核として容易に粒
径の大きな凝縮核を作ることができる。しかしな
がらこれらの溶媒は有害であり、核凝縮させて微
粒子数を計測した後有害な蒸気が空中に漏れる恐
れがあり、異臭が発生するという問題点がある。
又従来の微粒子計数装置において蒸気を発生させ
るために溶媒を蒸発筒に供給するが、溶媒の消費
量が多く補給に手間がかかるという問題点もあつ
た。 For example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-42839, a particle detection device is known in which vapor is condensed using particles as nuclei, and the particles are allowed to grow and optically detected. As the vapor produced by such a nuclear condensation method, a vapor of butyl alcohol, hexanol, or the like is usually used. Since these solvents have low heat of vaporization, low specific heat, and low surface tension, they can easily generate saturated steam and can easily form condensation nuclei with large particle sizes using fine particles as nuclei. However, these solvents are harmful, and there is a problem that harmful vapors may leak into the air after the nuclei are condensed and the number of fine particles is measured, and an unpleasant odor may be generated.
Furthermore, in the conventional particulate counting device, a solvent is supplied to the evaporation column to generate steam, but there is a problem in that a large amount of solvent is consumed and it takes time and effort to replenish the solvent.
本発明はこのような従来の微粒子計数装置の問
題点に鑑みてなされたものであつて、無臭無害で
あり又消費量が少ない溶媒を用いて容易に微粒子
数を計数することができる微粒子計数装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of conventional particulate counting devices, and provides a particulate counting device that is odorless, harmless, and capable of easily counting the number of particulates using a solvent that consumes a small amount. The purpose is to provide
本発明はレーザビームを発生させるレーザ光源
と、該レーザビームを集束させる光学手段と、微
粒子の粒径を拡大させる粒径拡大手段と、を有
し、該レーザビームの焦点位置を通過する微粒子
の散乱孔に基づいて粒子数を計数する微粒子計数
装置であつて、粒径拡大手段は、高温のプロピレ
ングリコール飽和蒸気と被測定微粒子を含むエア
ロゾルとを混合し、微粒子を核として蒸気を凝縮
させ粒径を拡大させることを特徴とするものであ
る。
The present invention includes a laser light source that generates a laser beam, an optical means that focuses the laser beam, and a particle size enlarging means that enlarges the particle size of the particles, and includes This is a particle counting device that counts the number of particles based on scattering holes, and the particle size expansion means mixes high-temperature propylene glycol saturated vapor with an aerosol containing the particles to be measured, and condenses the vapor using the particles as nuclei to form particles. It is characterized by expanding the diameter.
このような特徴を有する本発明によれば、粒径
拡大手段の溶媒としてプロピレングリコールを用
いて高温飽和蒸気を発生させ、エアロゾルと混合
することによつて粒径を拡大している。プロピレ
ングリコールを用いることにより従来のヘキサノ
ール等に比べて消費量を例えば1/10程度に大幅に
減少させることが可能となる。又プロピレングリ
コールの蒸気が空中に漏れた場合にも無臭であり
又人体にも無害であるので、安全な微粒子計数装
置を構成することが可能である。 According to the present invention having such characteristics, the particle size is expanded by generating high-temperature saturated steam using propylene glycol as a solvent for the particle size expanding means and mixing it with an aerosol. By using propylene glycol, it is possible to significantly reduce the consumption amount to, for example, about 1/10 compared to conventional hexanol and the like. Furthermore, even if propylene glycol vapor leaks into the air, it is odorless and harmless to the human body, making it possible to construct a safe particle counting device.
(実施例の構成)
第1図は本発明による微粒子計数装置の一実施
例を示す全体構成図である。本図において光源室
1にはレーザダイオード2等のレーザ光源が配置
され、その光軸上に光径を平行光に拡大するコリ
メートレンズ3と円筒状レンズ4が配置される。
円筒状レンズ4は前面が平板であり裏面が円弧状
に形成されたレンズであつて、紙面に垂直軸方向
にはレーザビームを集束させずにX軸方向にのみ
レーザビームを集束させるものである。光源室1
の前面には中央のレーザビームの透過部を除いて
ヒータが貼り付けられたガラス板5が取り付けら
れる。そしてガラス板5を介して光行路に沿つて
計測室6が形成される。計測室6はレーザビーム
の光行路にエアロゾルを所定の速さで噴出させて
光散乱させる領域であつて、拡大した粒子の粒径
を保ち迷光による暗雑音を減少させるため密閉構
造とする。計測室6の右側方には更に光行路に沿
つて光検出室7が配置される。光検出室7は散乱
光を集光して電気信号に変換する部分であつて、
その前面に散乱光を集光する集光レンズ8及び9
が設けられる。集光レンズ9の焦点位置には例え
ばPINダイオード等の光電変換器10が設けられ
ており、散乱光をそれに対応した電気信号に変換
する。ここで集光レンズ8の中央位置には円筒状
レンズ4より直接与えられるレーザビームを遮断
するビームトラツプ11が設けられ、又集光レン
ズ8の表面にはほぼレンズ表面を所定間隔でくま
なく覆うヒータが設けられている。
(Configuration of Example) FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a particle counting device according to the present invention. In this figure, a laser light source such as a laser diode 2 is arranged in a light source chamber 1, and a collimating lens 3 and a cylindrical lens 4 for expanding the diameter of light into parallel light are arranged on its optical axis.
The cylindrical lens 4 has a flat front surface and an arcuate back surface, and focuses the laser beam only in the X-axis direction without focusing it in the axial direction perpendicular to the plane of the paper. . Light source room 1
A glass plate 5 to which a heater is attached is attached to the front surface of the glass plate 5 except for the central portion through which the laser beam passes. A measurement chamber 6 is formed along the optical path via the glass plate 5. The measurement chamber 6 is a region where aerosol is ejected at a predetermined speed into the optical path of the laser beam to scatter light, and has a closed structure in order to maintain the expanded particle size and reduce dark noise due to stray light. A photodetection chamber 7 is further arranged on the right side of the measurement chamber 6 along the optical path. The photodetection chamber 7 is a part that collects scattered light and converts it into an electrical signal,
Condensing lenses 8 and 9 condensing scattered light on the front surface thereof
is provided. A photoelectric converter 10 such as a PIN diode is provided at the focal point of the condensing lens 9, and converts the scattered light into an electrical signal corresponding to the scattered light. Here, a beam trap 11 is provided at the center of the condensing lens 8 to block the laser beam directly applied from the cylindrical lens 4, and a heater is provided on the surface of the condensing lens 8, covering almost the entire surface of the lens at predetermined intervals. is provided.
次にエアロゾルの粒径拡大手段について説明す
る。第2図に示すようにクリーンルーム内の空気
はバルブ20を介して流量計21に取り込まれ
る。流量計21にはフイルタ22が接続されてお
り、フイルタ22によつて粉塵が取り除かれ、清
浄な空気として高温飽和蒸気室23に与えられ
る。高温飽和蒸気室23は溶媒となるプロピレン
グリコールがヒータ24によつて加熱されてお
り、与えられた空気を高温の飽和蒸気としてダク
ト25を介して混合室26に伝える。混合室26
には更にダクト27を介してクリーンルーム内等
の被測定微粒子が含まれたエアロゾルが与えられ
ている。混合室26は常温のエアロゾルと清浄な
高温の飽和蒸気とを混合しエアロゾルの微粒子を
核として蒸気を凝縮させ粒径を拡大する領域であ
つて、ノズル28と一体に形成されている。ノズ
ル28は先端部が中央噴出口28aと周辺噴出口
28bとの二重構造を有しており、その先端がレ
ーザビームの光行路を介して排出ダクト31に対
向している。排出ダクト31はノズル28から噴
出されるエアロゾルを吸い込むものであつて、そ
の一端にバルブ32を介して流量計33が接続さ
れ、更に流量計33の出口側にポンプ34が接続
される。ポンプ34は排出ダクト31からの排気
を吸い込みフイルタ35を介して空気中に放出す
ることによつてノズル28側から測定用のエアロ
ゾルを噴出させるものである。 Next, a means for enlarging the aerosol particle size will be explained. As shown in FIG. 2, air within the clean room is taken into a flow meter 21 via a valve 20. A filter 22 is connected to the flow meter 21, and dust is removed by the filter 22, and the air is supplied as clean air to the high temperature saturated steam chamber 23. In the high-temperature saturated steam chamber 23, propylene glycol serving as a solvent is heated by a heater 24, and the supplied air is transmitted as high-temperature saturated steam to the mixing chamber 26 via a duct 25. Mixing chamber 26
Further, an aerosol containing particles to be measured from within a clean room or the like is provided through a duct 27. The mixing chamber 26 is a region where room temperature aerosol and clean high temperature saturated steam are mixed, and the steam is condensed using fine particles of the aerosol as nuclei to expand the particle size, and is formed integrally with the nozzle 28. The tip of the nozzle 28 has a double structure of a central jet nozzle 28a and a peripheral jet nozzle 28b, and the nozzle 28 faces the discharge duct 31 via the optical path of the laser beam. The discharge duct 31 sucks in the aerosol ejected from the nozzle 28, and a flow meter 33 is connected to one end of the discharge duct 31 via a valve 32, and a pump 34 is connected to the outlet side of the flow meter 33. The pump 34 sucks in the exhaust gas from the exhaust duct 31 and discharges it into the air through the filter 35, thereby ejecting an aerosol for measurement from the nozzle 28 side.
次に第2図はノズル28と一体に形成された混
合室26の一実施例を示す断面図である。本図に
示すように混合室26の下方のダクト40はダク
ト25を介して高温飽和蒸気室23に接続されて
おり、図中右側より被測定領域内のエアロゾルが
ダクト41を介して導かれる。ダクト41の先端
は、環状の保持部材42に設けられエアロゾルを
一時保持するエアチヤンバー42aに連通してい
る。エアチヤンバー42aの左端にはダクト40
を貫通するミキシングノズル43が形成されてい
る。エアチヤンバー42aが形成される保持部材
42の外側には更に円筒の固定リング44が設け
られる。固定リング44のダクト41近傍には、
図示のように空冷フイン44aが形成されダクト
41と保持部材42の温度上昇を抑制している。
更にミキシングノズル43に対向する位置には保
持部材42にノズル42bとチヤンバー42cが
形成され、液滴となつた不要のプロピレングリコ
ールを排出するドレインダクト45が設けられ
る。そしてこのダクト40の上端には内周にテー
パーが形成された拡散筒46に連通している。拡
散筒46は微粒子を核としてプロピレングリコー
ル蒸気を凝縮させる部分であつて、断熱効果を与
えるために熱の不良導体、例えば合成樹脂によつ
て構成するものとし、その端部は冷却筒47に接
続される。冷却筒47は熱伝導率のよい金属等の
材料により形成され、その外周に図示のように一
定間隔の空冷フイン47aが設けられる。冷却筒
47は通過するプロピレングリコール蒸気を冷却
する領域であつて、余分の蒸気を除くと共に凝縮
核の成長を促進するものである。冷却筒47には
図示のように窪みとそれに連通したドレイン孔4
7bが設けられており、液化した不要のプロピレ
ングリコール蒸気を混合室26より排出する。そ
してこの冷却筒47に連通して合成樹脂材料等か
らなる絞り部48が形成され、その先端がノズル
28の中央噴出口28aとなつて計測室6に面し
ている。ノズル28は前述したように二重構造と
なつており、紙面の上部より清浄な空気が円筒部
材49の絞り部48との間に導かれノズル28の
周辺噴出口28bに連通している。 Next, FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of the mixing chamber 26 formed integrally with the nozzle 28. As shown in the figure, a duct 40 below the mixing chamber 26 is connected to the high-temperature saturated steam chamber 23 via a duct 25, and the aerosol in the measurement area is guided through the duct 41 from the right side of the figure. The tip of the duct 41 communicates with an air chamber 42a provided in an annular holding member 42 and temporarily holding the aerosol. A duct 40 is located at the left end of the air chamber 42a.
A mixing nozzle 43 is formed to penetrate through the. A cylindrical fixing ring 44 is further provided on the outside of the holding member 42 in which the air chamber 42a is formed. Near the duct 41 of the fixed ring 44,
As shown in the figure, air cooling fins 44a are formed to suppress the rise in temperature of the duct 41 and the holding member 42.
Furthermore, a nozzle 42b and a chamber 42c are formed in the holding member 42 at a position facing the mixing nozzle 43, and a drain duct 45 is provided for discharging unnecessary propylene glycol in the form of droplets. The upper end of this duct 40 communicates with a diffusion tube 46 having a tapered inner circumference. The diffusion tube 46 is a part that condenses propylene glycol vapor using fine particles as a nucleus, and is made of a poor thermal conductor, such as synthetic resin, to provide a heat insulating effect, and its end is connected to the cooling tube 47. be done. The cooling cylinder 47 is made of a material such as metal having good thermal conductivity, and air cooling fins 47a are provided at regular intervals on its outer periphery as shown in the figure. The cooling cylinder 47 is a region for cooling the passing propylene glycol vapor, and serves to remove excess vapor and promote the growth of condensation nuclei. The cooling cylinder 47 has a depression and a drain hole 4 communicating with the depression as shown in the figure.
7b is provided to discharge unnecessary liquefied propylene glycol vapor from the mixing chamber 26. A constricted portion 48 made of a synthetic resin material or the like is formed in communication with the cooling cylinder 47, and its tip serves as the central spout 28a of the nozzle 28 and faces the measurement chamber 6. As described above, the nozzle 28 has a double structure, and clean air is introduced from the upper side of the paper between the constricted portion 48 of the cylindrical member 49 and communicates with the peripheral jet port 28b of the nozzle 28.
(粒径拡大部の特性)
次に本発明によるプロピレングリコールを用い
た粒径拡大手段の特性について説明する。混合室
26での粒径拡大は高温飽和蒸気の流量と温度及
びエアロゾルの流量と温度とが重要な要素とな
り、全体の熱収支と物質収支から決定される。第
3図はこれらの関係を温度−蒸気量線図上に図示
したものである。さて高温飽和蒸気室23から与
えられる高温飽和蒸気の温度をTsh、蒸気量を
Hshとし、混合室26に与えられるエアロゾルの
温度をTsl、その蒸気量Hslとすると、第3図に示
すように高温飽和蒸気室23より与えられる高温
飽和蒸気は飽和曲線A上にあり、エアロゾルはこ
の曲線より下方に位置する。そして混合室26内
でこれらを混合するとその直後は過飽和状態とな
つて図示のように温度Ti、蒸気量Hiとなるi点
に達する。そして過飽和状態となつた空気中に充
分な凝縮核が存在すればi点は凝縮過程によつて
断熱的に変化し、所定時間後ケルビン効果によつ
て飽和曲線A上の点fに達する。そのときの温度
をTsf、蒸気量をHsfとする。さてこのとき点iと
点fとの蒸気量との差ΔH(=Hi−Hsf)を蒸気凝
縮量とし、Ti、Tsfでの飽和蒸気圧の比を過飽和
度S(=Pi/Psf)として、過飽和度S及び凝縮蒸
気量ΔHが求まる。そして高温飽和蒸気の流量を
Qsh、エアロゾルの流量をQslとすると混合比Rh
(=Qsh/(Qsh+Qsl))が決定されるが、媒質と
してヘキサノール、プロピレングリコール、水及
びブタノールを選択した場合の混合比Rhに対す
る過飽和度S及び凝縮蒸気量ΔHは高温飽和蒸気
の夫々の温度について夫々第4〜7図a,bのよ
うに求めることができる。(Characteristics of Particle Size Enlargement Part) Next, the characteristics of the particle size enlargement means using propylene glycol according to the present invention will be explained. The particle size expansion in the mixing chamber 26 is determined based on the overall heat balance and mass balance, with the flow rate and temperature of the high temperature saturated steam and the flow rate and temperature of the aerosol being important factors. FIG. 3 illustrates these relationships on a temperature-vapor amount diagram. Now, the temperature of the high temperature saturated steam given from the high temperature saturated steam chamber 23 is T sh , and the steam amount is
Assuming that H sh is the temperature of the aerosol given to the mixing chamber 26, and the amount of steam is H sl , the high temperature saturated steam given from the high temperature saturated steam chamber 23 is on the saturation curve A, as shown in FIG. , aerosols are located below this curve. Immediately after these are mixed in the mixing chamber 26, they become supersaturated and reach point i, where the temperature is T i and the amount of steam is H i as shown in the figure. If there are sufficient condensation nuclei in the supersaturated air, point i changes adiabatically due to the condensation process, and reaches point f on the saturation curve A after a predetermined time due to the Kelvin effect. The temperature at that time is T sf and the amount of steam is H sf . Now, at this time, the difference ΔH (= H i - H sf ) between the steam amount at point i and point f is taken as the amount of steam condensation, and the ratio of the saturated vapor pressures at T i and T sf is the supersaturation degree S (= P i /P sf ), the degree of supersaturation S and the amount of condensed vapor ΔH are determined. And the flow rate of high temperature saturated steam is
If Q sh and the aerosol flow rate are Q sl , then the mixing ratio R h
(=Q sh / (Q sh + Q sl )) is determined, but when hexanol, propylene glycol, water and butanol are selected as the medium, the degree of supersaturation S and the amount of condensed vapor ΔH with respect to the mixing ratio Rh are determined by the amount of high temperature saturated steam. The respective temperatures can be determined as shown in Figures 4 to 7 a and b, respectively.
これらの図において過飽和度Sが大きければ小
さい粒でも粒径を拡大することができ、又凝縮蒸
気量ΔHの値はそのとき粒子に付着する蒸気量を
示している。従つて微粒子を光学的に検出するた
めには過飽和度Sが大きいことが好ましい。又凝
縮蒸気量ΔHが大きければ光学的に検出が容易と
なるが媒質の消費量が増大するので光学的に検出
できる範囲で小さい値となる媒質を選択すること
が好ましい。例えばヘキサノール及びプロピレン
グリコールは高温飽和蒸気の温度Tshを70℃、エ
アロゾルの温度Tslを25℃、混合比Rhを0.3とする
と、第4図a、第5図aに示すように過飽和度S
はいずれも2.3でありほぼ等しい値となつている。
このとき凝縮蒸気量ΔHは第4図b、第5図bに
示すようにヘキサノールでは0.01であり、プロピ
レングリコールでは約1/4の0.0025となつている。
前述したレーザ光源を用いた光学系ではプロピレ
ングリコールを溶媒としても微粒子を充分検出す
ることが可能である。従つて溶媒としてプロピレ
ングリコールを選択すればヘキサノールと同様に
微小粒子を充分に拡大することができ、しかも溶
媒の消費量を大幅に減少させることが可能であ
る。又第6図及び第7図に示されているように水
やブタノールは過飽和度Sが低く微小粒子を充分
に拡大することが困難である。 In these figures, if the degree of supersaturation S is large, the particle size can be expanded even for small particles, and the value of the amount of condensed vapor ΔH indicates the amount of vapor adhering to the particles at that time. Therefore, in order to optically detect fine particles, it is preferable that the degree of supersaturation S is large. Further, if the condensed vapor amount ΔH is large, optical detection becomes easier, but the consumption of the medium increases, so it is preferable to select a medium that has a small value within the optically detectable range. For example, for hexanol and propylene glycol, if the temperature T sh of high temperature saturated steam is 70°C, the temperature T sl of the aerosol is 25°C, and the mixing ratio R h is 0.3, the supersaturation degree is as shown in Figures 4a and 5a. S
are both 2.3, which is almost the same value.
At this time, the amount of condensed vapor ΔH is 0.01 for hexanol, as shown in FIGS. 4b and 5b, and 0.0025, which is about 1/4 of the amount for propylene glycol.
In the optical system using the laser light source described above, it is possible to sufficiently detect fine particles even when propylene glycol is used as a solvent. Therefore, if propylene glycol is selected as the solvent, microparticles can be sufficiently expanded in the same manner as hexanol, and the amount of solvent consumed can be significantly reduced. Furthermore, as shown in FIGS. 6 and 7, water and butanol have a low degree of supersaturation S, making it difficult to sufficiently enlarge microparticles.
(実施例の動作)
光源室1においてレーザダイオード2によつて
発振したレーザ光はレンズ3によつてコリメート
され、円筒状レンズ4によつてX軸方向のみが集
束される。このレーザビームが計測室6に与えら
れてノズル28の直前に焦点を結ぶ。そしてポン
プ34を動作させることによつて排出ダクト31
より混合室26内の空気が吸引される。そのため
クリーンルームの空気はバルブ20、流量計21
及びフイルタ22を介して清浄な空気として高温
飽和蒸気室23に導かれ、清浄な高温飽和水蒸気
がダクト25,40を介して混合室26に伝えら
れる。更にクリーンルームの被測定微粒子を含む
エアロゾルがダクト27,41を介して混合室2
6に伝えられる。ここで高温飽和蒸気が与えられ
るダクト40からの熱伝導によりダクト41の温
度が上昇するが、ダクト41を混合室26に接続
する固定リング44には図示のように空冷フイン
44aが形成されているため、ダクト41の温度
を下げることができエアロゾルの温度はほぼクリ
ーンルームの室温に保たれる。従つて高温の飽和
蒸気とエアロゾルとの温度差が一定以上に確保さ
れ、微粒子を核として飽和蒸気がその周囲に凝縮
し易くなる。そしてダクト40内で混合された微
粒子と高温の飽和蒸気は、拡散筒46を通過する
際に飽和蒸気が微粒子を核として凝縮成長し冷却
部47に与えられる。冷却筒47では空冷フイン
47aにより飽和蒸気を冷却することによつて余
分の飽和蒸気を凝縮させ、ドレイン47bより液
化したプロピレングリコールを放出させる。更に
液化した潜熱を吸収した温度上昇を抑制すること
によつて過飽和度を一定に保ち、微粒子を核とし
て成長した凝縮核の成長を促進する。こうして形
成された凝縮核は絞り部48を介してノズル28
の中央噴出口28aより計測室6内を通つて排出
ダクト31に噴出される。又クリーンルーム内の
空気はダクト30を通じて吸引され、フイルタ2
9を通過して清浄な空気としてノズル28の周辺
噴出口28bより噴出する。従つてレーザビーム
の焦点に粒径が拡大された凝縮核が噴き出され、
その周辺に清浄な空気が同一の速度で噴出するこ
ととなる。そしてこの凝縮核がレーザビームの焦
点を通過するときにレーザ光が散乱し、その散乱
光は集光レンズ8によつて集光される。ここで計
測室6内の浮遊凝縮核がレーザビーム内を通過し
たとしても、レーザ光が集光されていない部分で
はエネルギー密度が低いので集光レンズ8にほと
んど散乱光が伝えらない。又レーザ光が集束され
ている測定領域近傍ではノズル28の周辺噴出口
28bより清浄な空気が噴出しているので、浮遊
凝縮核による散乱の影響を除くことができ、中央
噴出口28aより噴出する微粒子の散乱光のみを
集光することができる。こうして得られた散乱光
は集光レンズ8,9によつて集光され光電変換器
10に伝えられて電気信号に変換される。(Operation of the Embodiment) Laser light oscillated by the laser diode 2 in the light source chamber 1 is collimated by the lens 3, and focused only in the X-axis direction by the cylindrical lens 4. This laser beam is applied to the measurement chamber 6 and focused just in front of the nozzle 28. Then, by operating the pump 34, the discharge duct 31
The air inside the mixing chamber 26 is sucked out. Therefore, the air in the clean room is controlled by the valve 20 and the flow meter 21.
The air is then guided as clean air to the high temperature saturated steam chamber 23 via the filter 22, and the clean high temperature saturated steam is conveyed to the mixing chamber 26 through the ducts 25 and 40. Furthermore, the aerosol containing the particles to be measured in the clean room flows through the ducts 27 and 41 to the mixing chamber 2.
6 can be conveyed. Here, the temperature of the duct 41 increases due to heat conduction from the duct 40 to which high-temperature saturated steam is supplied, but air cooling fins 44a are formed in the fixed ring 44 that connects the duct 41 to the mixing chamber 26 as shown in the figure. Therefore, the temperature of the duct 41 can be lowered, and the temperature of the aerosol can be maintained at approximately the room temperature of the clean room. Therefore, the temperature difference between the high-temperature saturated steam and the aerosol is ensured to be above a certain level, and the saturated steam tends to condense around the fine particles with the fine particles as the nucleus. When the fine particles and high-temperature saturated steam mixed in the duct 40 pass through the diffusion tube 46, the saturated steam condenses and grows with the fine particles as nuclei, and is supplied to the cooling section 47. In the cooling cylinder 47, the saturated steam is cooled by air cooling fins 47a to condense excess saturated steam, and liquefied propylene glycol is discharged from the drain 47b. Furthermore, by suppressing the temperature rise caused by absorbing the latent heat of liquefaction, the degree of supersaturation is kept constant and the growth of condensation nuclei grown using fine particles as nuclei is promoted. The condensation nuclei thus formed are passed through the constriction section 48 to the nozzle 28.
It is ejected from the central ejection port 28a through the measurement chamber 6 into the exhaust duct 31. Also, the air in the clean room is sucked through the duct 30 and passed through the filter 2.
9 and is ejected as clean air from the peripheral ejection port 28b of the nozzle 28. Therefore, condensation nuclei with enlarged particle size are ejected at the focus of the laser beam,
Clean air will be blown out at the same speed around it. When this condensation nucleus passes through the focal point of the laser beam, the laser light is scattered, and the scattered light is focused by the condenser lens 8. Even if the floating condensation nuclei in the measurement chamber 6 pass through the laser beam, almost no scattered light is transmitted to the condenser lens 8 because the energy density is low in the area where the laser beam is not focused. In addition, near the measurement area where the laser beam is focused, clean air is ejected from the peripheral ejection port 28b of the nozzle 28, so the influence of scattering by floating condensation nuclei can be removed, and the air is ejected from the central ejection port 28a. It is possible to collect only the light scattered by the particles. The scattered light thus obtained is collected by condensing lenses 8 and 9, transmitted to a photoelectric converter 10, and converted into an electrical signal.
尚本実施例では光源として半導体レーザを用い
ているが、He−Neレーザや白色光源等を用いる
ことができることはいうまでもない。更にフイル
タ35の排気を再び混合室に導き、粒径拡大手段
を循環式に構成することも可能である。又ドレイ
ン45,47bより得られる液化したプロピレン
グリコールを高温飽和蒸気室23に還流させれ
ば、更に溶媒の消費量を減少させることができ
る。 Although a semiconductor laser is used as a light source in this embodiment, it goes without saying that a He--Ne laser, a white light source, etc. can also be used. Furthermore, it is also possible to introduce the exhaust gas from the filter 35 into the mixing chamber again and configure the particle size enlarging means in a circulating manner. Further, if the liquefied propylene glycol obtained from the drains 45 and 47b is refluxed to the high temperature saturated steam chamber 23, the amount of solvent consumed can be further reduced.
第1図は本発明による微粒子計数装置の一実施
例を示す全体構成図、第2図は混合室26の一実
施例を示す断面図、第3図は混合室26における
温度−蒸気量線図、第4図a、第4図bはヘキサ
ノールについての混合比に対する過飽和度及び凝
縮蒸気量を示すグラフ、第5図a,bはプロピレ
ングリコールについての過飽和度と凝縮蒸気量、
第6図a,bは水についての過飽和度と凝縮蒸気
量、第7図a,bはブタノールについての過飽和
度と凝縮蒸気量を夫々示すグラフである。
1……光源室、2……レーザダイオード、3…
…コリメートレンズ、4……円筒状レンズ、6…
…計測室、7……光検出室、10……光電変換
器、11……ビームトラツプ、21,33……流
量計、22,29,35……フイルタ、23……
高温飽和蒸気室、26……混合室、27,30,
40,41……ダクト、28……ノズル、31…
…排出ダクト、34……ポンプ、42……保持部
材、43……ミキシングノズル、44……固定リ
ング、46……拡散筒、47……冷却筒、44
a,47a……空冷フイン、48……絞り部。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a particle counting device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of a mixing chamber 26, and FIG. 3 is a temperature-vapor amount diagram in the mixing chamber 26. , Figures 4a and 4b are graphs showing the degree of supersaturation and amount of condensed vapor with respect to the mixing ratio for hexanol, and Figures 5a and b are graphs showing the degree of supersaturation and amount of condensed vapor for propylene glycol.
6A and 6B are graphs showing the degree of supersaturation and the amount of condensed vapor for water, and FIGS. 7A and 7B are graphs showing the degree of supersaturation and the amount of condensed vapor for butanol, respectively. 1...Light source chamber, 2...Laser diode, 3...
...Collimating lens, 4...Cylindrical lens, 6...
...Measurement chamber, 7...Photodetection chamber, 10...Photoelectric converter, 11...Beam trap, 21, 33...Flowmeter, 22, 29, 35...Filter, 23...
High temperature saturated steam chamber, 26...Mixing chamber, 27, 30,
40, 41...Duct, 28...Nozzle, 31...
...Discharge duct, 34...Pump, 42...Holding member, 43...Mixing nozzle, 44...Fixing ring, 46...Diffusion tube, 47...Cooling tube, 44
a, 47a... air cooling fin, 48... constriction part.
Claims (1)
レーザビームを集束させる光学手段と、微粒子の
粒径を拡大させる粒径拡大手段と、を有し、該レ
ーザビームの焦点位置を通過する微粒子の散乱光
に基づいて粒子数を計数する微粒子計数装置にお
いて、 前記粒径拡大手段は、高温のプロピレングリコ
ール飽和蒸気と被測定微粒子を含むエアロゾルと
を混合し、微粒子を核として蒸気を凝縮させ粒径
を拡大するものであることを特徴とする微粒子計
数装置。 2 前記粒径拡大手段はエアロゾルを含むダクト
の高温飽和蒸気を導くダクトとの接続部に設けら
れた第1の冷却手段と、前記混合された被測定微
粒子及び高温飽和蒸気の流路に設けられた第2の
冷却手段と、前記第2の冷却手段を有する流路を
介して拡大された粒径の粒子をレーザビームの焦
点位置に噴出させる噴出手段と、を有することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の微粒子計
数装置。 3 前記第2の冷却手段は、周辺に空冷フインが
形成された冷却筒であることを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載の微粒子計数装置。[Scope of Claims] 1. A laser light source that generates a laser beam, an optical means that focuses the laser beam, and a particle size enlarging means that enlarges the particle size of fine particles, and the focal position of the laser beam is In a particle counting device that counts the number of particles based on scattered light of passing particles, the particle size enlarging means mixes high-temperature propylene glycol saturated vapor and an aerosol containing the particles to be measured, and generates steam using the particles as nuclei. A particle counting device characterized by condensing particles and expanding particle size. 2. The particle size enlarging means is provided at a first cooling means provided at a connection portion of the duct containing the aerosol with a duct that guides high temperature saturated steam, and in a flow path for the mixed measurement target particles and high temperature saturated steam. A claim characterized in that the invention comprises a second cooling means, and a jetting means for spouting particles having an enlarged particle size to a focal position of a laser beam through a flow path having the second cooling means. The particulate counting device according to item 1. 3. The particle counting device according to claim 2, wherein the second cooling means is a cooling cylinder having air cooling fins formed around the periphery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60115981A JPS61272635A (en) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | Measuring instrument for particulate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60115981A JPS61272635A (en) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | Measuring instrument for particulate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61272635A JPS61272635A (en) | 1986-12-02 |
| JPH047952B2 true JPH047952B2 (en) | 1992-02-13 |
Family
ID=14675919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60115981A Granted JPS61272635A (en) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | Measuring instrument for particulate |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS61272635A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1985
- 1985-05-29 JP JP60115981A patent/JPS61272635A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61272635A (en) | 1986-12-02 |
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