JPH0533951Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば半導体製造におけるウエハー
洗浄工程等において用いられる超純水とか、クリ
ーンルームにおける清浄空気といつた流体中に含
まれる微粒子（有機物、塵、埃、バクテリア等）
の数をリアルタイムで連続測定するための微粒子
カウンタに関する。

〔従来の技術〕

かかる微粒子カウンタにおいて優れた測定精度
を確保するためには、その測定部における微粒子
検出部へ測定対象である試料流体を一定流量ずつ
安定的に連続供給することが必須の前提条件であ
る。

また、前述のような用途においては、高感度で
あることが必要であり、光源としてレーザー光を
使用する関係上、試料流体供給量の少流量化が必
要であるが、例えば20ml／minといつた少流量を
安定的に得ることは困難であつた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

即ち、前記何れの用途の微粒子カウンタにおい
ても、測定器への試料流体供給量の少流量化が困
難であり、従つて、測定器をはじめとする各構成
要素の小型化、低価格化および精度維持を図るこ
とが困難であるという問題もあつた。

本考案は、上記した従来問題に鑑みてなされた
ものであつて、その目的は、測定部への試料流体
供給量の少流量化を実現して、測定部ひいては装
置全体の小型化、低価格化および精度維持を図る
ことができる微粒子カウンタを提供せんとするこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本考案による微
粒子カウンタは、第１図に示すように、導入され
た試料流体を測定用ラインとバイパスライン
とに一定流量比で分流し、前記測定用ラインか
らの試料流体を測定用流体として測定部におけ
る微粒子検出部へ供給する一方、前記バイパス
ラインからの試料流体をシースフロー用流体と
して前記測定部における微粒子検出部の周囲
へ供給するように構成すると共に、前記測定部
から導出された前記測定用流体とシースフロー用
流体との混合流体を定流量弁を介して排出する
ように構成してある、という特徴を備えている。

〔作用〕

上記特徴構成により発揮される作用は下記の通
りである。

即ち、上記本考案による微粒子カウンタによれ
ば、測定部における微粒子検出部への試料流
体供給量の定流量化を図るための構成要素とし
て、定流量弁（流体の圧力変動に拘わらず常に
一定流量の流体を通過させる弁）を用いており、
しかも、試料流体中の微粒子が付着して粒子汚染
の原因となり易いその定流量弁を測定部の下
流側に配置してあるから、測定部における微粒
子検出部へ試料流体を一定流量ずつ安定的に連
続供給することができ、また、装置内に導入した
試料流体を測定用ラインとバイパスラインと
に一定流量比で分流するようにしたから、定流量
弁の正確で応答性の良い動作に必要な流量を十
分に確保することができると共に、測定部にお
ける微粒子検出部への試料流体供給量の少流量
化を容易に図ることができ、従つて、測定部ひ
いては装置全体の小型化、低価格化および精度維
持を達成でき、更に、バイパスラインからの試
料流体をシースフロー用流体として測定部にお
ける微粒子検出部の周囲へ供給するように構成
したから、微粒子検出部における試料流体の流
れを層流化でき、また、測定部における微粒子
付着による粒子汚染も防止できるので、かかる点
からも測定精度の大幅な向上を達成することがで
きるようになつた。

〔実施例〕

以下、本考案に係る微粒子カウンタの具体的実
施例を図面（第２図ないし第９図）に基いて説明
する。

第２図に示すように、本微粒子カウンタは、そ
の試料流体導入口コネクタを介して、例えば試
料流体が圧送されている主配管に接続され、その
導入口コネクタから導入された試料流体は、流
量計（非接触式のものが望ましい）を備えた測
定用ラインと、キヤピラリーなどの流量安定化
要素を備えたバイパスラインとに、一定流量
比で分流され、そして、前記測定用ラインから
の試料流体は、測定用流体としてシースフロー式
測定部における微粒子検出部の吹き出しノズ
ルへ供給され、一方、前記バイパスラインか
らの試料流体は、シースフロー用流体として前記
測定部における微粒子検出部の周囲へ供給さ
れ、更に、測定部から導出された測定用流体と
シースフロー用流体との混合流体が、定流量弁
および導出口コネクタXIを介して外部へ排出され
るように構成されている。なお、前記バイパスラ
インへの流体供給量は測定用ラインへの流体
供給量よりも十分に大きくとつている。この例で
は、前記測定用ラインへは10〜100ml／min、
バイパスラインへは500〜600ml／min程度の流
量を夫々供給するようにしている。また、後で詳
述するが、図中は微粒子検出用の光線（例えば
レーザービーム）を前記微粒子検出部へ照射す
る発光器である。

第３図は前記定流量弁の一例を示し、この例
では、管XIIの流路内に中央孔付き弾性体を介
装して成る非常に簡素でかつ安価な構成のものを
用いている。かかる構成の定流量弁において
は、それに導入される流体の圧力が高くなるにつ
れて、前記弾性体がその中央孔を狭めるよう
に可逆的に弾性変形することにより、それを通過
する流体流量が自動的に絞られるようになつてお
り、従つて、流体の圧力変動に関係無く常に一定
の通過流量を得ることができるのである。

上記のように構成された微粒子カウンタにおい
ては、測定部における微粒子検出部への試料
流体供給量の定流量化を図るために、導入される
試料流体の圧力変動に拘わらず常に一定流量の流
体を通過させ得る定流量弁を用いており、しか
も、試料流体中の微粒子が付着して粒子汚染の原
因となり易いその定流量弁を測定部の下流側
に配置してあるから、測定部の上流側における
粒子汚染や気泡発生あるいは試料流体の圧力変動
に起因する測定誤差が生じることが無く、測定部
における微粒子検出部へ試料流体を一定流量
づつ常に安定的に連続供給することができ、ま
た、装置内に導入した試料流体を測定用ライン
とバイパスラインとに一定流量比で分流するよ
うにしてあるから、定流量弁の正確で応答性の
良い動作に必要な流量を十分に確保することがで
きると共に、測定部における微粒子検出部へ
の試料流体供給量の少流量化を実現でき、従つ
て、測定部ひいては装置全体の小型化、低価格
化および精度維持を達成でき、更に、バイパスラ
インからの試料流体をシースフロー用流体とし
て測定部における微粒子検出部の周囲へ供給
するように構成してあるから、微粒子検出部に
おける試料流体の流れを層流化でき、また、測定
部における微粒子付着による粒子汚染も効果的
に防止でき、全体として極めて高い測定精度を得
ることができる。

第４図は、上記のように構成された微粒子カウ
ンタにおける流量特性を試験した結果の一例を示
すものであり、これから明らかなように、試料流
体の非常に幅広い流体圧変動にも拘わらず、導入
される全流量は勿論、測定ラインへ供給される
流量も、殆ど変化せずに安定かつ一定したものに
なつていることが判る。

次に、上記構成の微粒子カウンタにおいて用い
られているシースフロー式の測定部の詳細構成に
ついて、第５図ないし第６図を参照しながら説明
しておく。

なお、かかるシースフロー型式を採用した微粒
子カウンタについては、実願昭60−74127（実開昭
61−189251号）により、本願出願人が既に提案し
ているものであるが、その出願にかかる微粒子カ
ウンタにおいては、測定部における微粒子検出部
の周囲へ供給するシースフロー用流体として、試
料流体とは別に用意された純水を用いているのに
対して、本考案においては、試料流体そのものを
シースフロー用流体として利用しているという点
で大きく異なつている。

第５図に示す縦断面図において、１は、アルミ
ニウムなどの金属または遮光性を有する合成樹脂
で形成された筒状のセルであつて、その一端周壁
部には、前記バイパスラインからの試料流体が
シースフロー用流体として導入される注入部２が
設けられていると共に、その他端部にはキヤツプ
３が設けられており、また、そのキヤツプ３を貫
通させて、前記シースフロー流体および後述する
測定用流体をセル１内から導出する流出部４が形
成されている。

５，６は入射光線の透過部としての窓孔であつ
て、セル１の周壁を貫通してほぼ相対する位置に
形成されており、それら窓孔５，６を閉鎖する状
態に透光体（所謂セル窓）７，８が貫通装着され
ている。これら透光体７，８は、石英ガラスなど
の光線透過物質で円柱状に形成され、かつ、その
周面が塗料などにより黒くされている。９，９は
透光体７，８をセル１に固定するキヤツプ状の固
定部材であつて、夫々に光通過孔１０，１０が形
成されている。１１はＯリングである。

１２は、セル１内にその内面と間隔をおいてほ
ぼ同軸状に配置された整流筒であつて、前記注入
部２および流出部４に連通しており、その整流筒
１２内に前記微粒子検出部が形成されている。
この整流筒１２はABSなどの遮光性のある合成
樹脂やアルミニウムなどの任意の材料で形成でき
るが、黒色などの光線の反射が少ない色にするの
が望ましい。

１３，１４は前記透光体７，８と相体するよう
に整流筒１２の周壁に形成した光通過孔で、これ
らの軸線とほぼ直交する位置における整流筒１２
の周壁に検出光通過孔１５が形成されている。

１７…は、整流筒１２の内外にシースフロー用
流体を流動させるために、その整流筒１２の周壁
に複数個設けられた通水孔であり、１８は、前記
光通過孔１３と検出光通過孔１５との間および光
通過孔１４と検出光通過孔１５との間において、
整流筒１２の外面にその軸線方向に設けられた隔
壁（第７図参照）である。

１９は、前記測定用ラインに接続された測定
用流体の供給パイプであつて、その先端に設けら
れたノズル２０が前記光通過孔１３に重ならない
範囲で光通過孔１３に接近させる状態で、注入部
２側のセル１の端部から整流筒１２内に挿入され
ている。２１は前記供給パイプ１９の保持ブロツ
クで、袋ナツト２２によりセル１に取りつけられ
ている。２３はＯリングである。

２４は発光器であつて、これにより照射される
微粒子検出用光線が入射光線として透孔体７から
整流筒１２内へ入射される。２５は注入部２に接
続された給水パイプ、２６は流出部４に接続され
た排水パイプである。

第６図において、２７は検出光通過孔１５と相
対するようにセル１の周壁に形成された検出孔透
過用の窓孔であつて、これは石英ガラスなどの光
線透過物質で形成された透孔体２８で閉鎖され、
かつ、この透孔体２８の一端はセル１内に突出し
ている。２９は取付ブロツクで、これは止めねじ
３０でセル１に固着され、その取付孔３１の周縁
に設けた係止段部３２でＯリング３３を介して透
孔体２８を押圧している。

３４は一端が取付孔３１に取り付けられた支持
筒であつて、その一端内部には透孔体２８に相対
するように光学系３５が取り付けられ、また、そ
の他端内部にはねじで進退可能に取り付けられた
縦断面凹形の取付体３６内に光フアイバー３７の
一端が挿入固着され、かつ、その取付体３６の光
学系３５と相対した端部にピンホール３８が設け
られている。３９は取付体３６の止めねじ、４０
は光フアイバー３７の他端に接続された光検出
器、４１はセル１の取付ブロツクである。

上記のように構成されたシースフロー式測定部
において、前記バイパスラインから供給され
るシースフロー用流体Ｂを、給水パイプ２５から
セル１内に供給し、セル１および整流筒１２内を
流動させて排水パイプ２６から排出する（第８図
参照）。そして、前記測定用ラインから給水パ
イプ１９に供給した測定用流体を前記シースフロ
ー用流体Ｂよりも高圧にしてノズル２０から整流
筒１２内においてシースフロー用流体Ｂ中に噴射
する。シースフロー用流体Ｂ中に噴出した測定用
流体は、大きな圧力差のためにシースフロー用流
体Ｂとは混合すること無く、シースフロー用流体
Ｂ中を直進する。即ち、ノズル２０から噴射され
た測定用流体は、シースフロー用流体Ｂで包囲さ
れて層状になつて直進する。

一方、発光器２４からはヘリウムネオンレーザ
ーなどの入射光線Ｃが透光体７と光通過光１３を
通過して、前記シースフロー用流体Ｂと層状にな
つて直進する測定用流体に至り、この測定用流体
を通過した透過光線C₁が透光体８を通過する。
従つて、測定用流体中に微粒子が存在すると、そ
れを透過する入射光線Ｃが、第８図の拡大部Ａで
示すように、その微粒子に当たつて散乱し、その
散乱光の一部が検出光線Ｄとなつて、検出光通過
孔１５から透光体２８と光学系３５を経てピンホ
ール３８から光フアイバー３７に入射される（第
６図参照）。光フアイバー３７に入射された検出
光線が光検出器４０でカウントされて、単位量の
測定用流体中の微粒子の数が計測される。

なお、この場合、試料流体そのものをシースフ
ロー用流体Ｂに用いているが、光学系３５が微粒
子検出部における測定用流体に対してのみフオ
ーカスされているので、シースフロー用流体Ｂ中
に存在する微粒子が検出されることは無く、問題
は無い。

かかるシースフロー型式の測定部では、上記の
ように、シースフロー用流体Ｂ中を層状になつて
直進する測定用流体に入射光線Ｃを照射するか
ら、その入射光線Ｃはシースフロー用流体Ｂから
測定用流体へ直接進入することができるので、例
えばガラス管内を通過する測定用流体に入射光線
を照射する従来方式による場合のように、屈折率
の差による光線の散乱が無く、高精度の計測が可
能である。そして、整流筒１２は比較的小径であ
るから、その内部のシースフロー用流体Ｂは静か
に流動し測定用流体を効果的に層流化できる。

〔考案の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本考
案に係る微粒子カウンタによれば、測定部におけ
る微粒子検出部への試料流体供給量の定流量化を
図るための構成要素として、流体の圧力変動に拘
わらず常に一定流量の流体を通過させ得る定流量
弁を採用すると共に、粒子汚染の原因となり易い
その定流量弁を測定部の下流側に配置したことに
より、従来のように測定部の上流側における粒子
汚染や気泡発生あるいは試料流体の圧力変動に起
因する測定誤差が生じさせないで、測定部におけ
る微粒子検出部へ試料流体を一定流量づつ安定的
に連続供給することができ、もつて、極めて高精
度で安定した測定を行えるようになり、また、装
置内に導入した試料流体を測定用ラインとバイパ
スラインとに一定流量比で分流するようにしたこ
とにより、定流量弁の正確で応答性の良い動作に
必要な流量を十分に確保することができると共
に、測定部における微粒子検出部への試料流体供
給量の少流量化を容易に図ることができ、従つ
て、測定部ひいては装置全体の小型化、低価格化
および精度維持を達成でき、更に、バイパスライ
ンからの試料流体をシースフロー用流体として測
定部における微粒子検出部の周囲へ供給するよう
に構成したから、シースフロー用流体として別途
純水などを準備する必要が無く、微粒子検出部に
おける試料流体の流れを層流化でき、また、測定
部における微粒子付着による粒子汚染も防止でき
るので、かかる点からも測定精度の大幅な向上と
装置の簡略化を達成することができる、という実
用上優れた効果が発揮されるに至つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る微粒子カウンタの基本的
構成を示す回路図（クレーム対応図）である。ま
た、第２図ないし第９図は本考案による微粒子カ
ウンタの一実施例を示し、第２図は全体概略回路
構成図、第３図は定流量弁の一例の具体的構成を
示す縦断面図、第４図は本装置の流量特性にかか
る試験結果例であり、そして、第５図ないし第９
図は測定部の具体的構成を示し、第５図は縦断面
図、第６図は第５図とは90度異なる位置における
縦断面図、第７図は横断面図、第８図は概略透視
図、第９図は部分分解図である。 ……測定用ライン、……バイパスライン、
……測定部、……微粒子検出部、……定流
量弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導入された試料流体を測定用ラインとバイパス
   ラインとに一定流量比で分流し、前記測定用ライ
   ンからの試料流体を測定用流体として測定部にお
   ける微粒子検出部へ供給する一方、前記バイパス
   ラインからの試料流体をシースフロー用流体とし
   て前記測定部における微粒子検出部の周囲へ供給
   するように構成すると共に、前記測定部から導出
   された前記測定用流体とシースフロー用流体との
   混合流体を定流量弁を介して排出するように構成
   してあることを特徴とする微粒子カウンタ。