JPH0619320B2 - 粒子検出装置 - Google Patents
粒子検出装置Info
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- JPH0619320B2 JPH0619320B2 JP63315674A JP31567488A JPH0619320B2 JP H0619320 B2 JPH0619320 B2 JP H0619320B2 JP 63315674 A JP63315674 A JP 63315674A JP 31567488 A JP31567488 A JP 31567488A JP H0619320 B2 JPH0619320 B2 JP H0619320B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
- G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
- G01N15/0211—Investigating a scatter or diffraction pattern
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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、気体或は液体といつた流
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。
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。
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。
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。
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LA1を発生させ、こ
の散乱光LA1が集光レンズ4によつて光電変換素子で
なる受光素子5に集光される。
が光ビーム2を横切る際に散乱光LA1を発生させ、こ
の散乱光LA1が集光レンズ4によつて光電変換素子で
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。
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。
第4図の構成の粒子検出装置によつ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の経過に従つ
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0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PEAKの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つて単位体積当たりの粒
子数を求めることができる。
信号S2は、第5図に示すように、時間tの経過に従つ
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0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PEAKの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つ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図の構成によつ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NOISE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。
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NOISE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NOISEの発生原因としては、試料空気
AIRの空気分子によつて光ビーム2が散乱されてこれ
が散乱光LA1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。
AIRの空気分子によつて光ビーム2が散乱されてこれ
が散乱光LA1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のピーク値が大きくなると同時に空気
分子からの散乱光に基づく雑音成分NOISE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AIR
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。
さを増大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のピーク値が大きくなると同時に空気
分子からの散乱光に基づく雑音成分NOISE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AIR
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。
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。
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LA1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LA1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。
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LA1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LA1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。
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LA1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S21〜S2n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NO
ISEの比率が小さくなる。
複数の位置において生ずる散乱光LA1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S21〜S2n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NO
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。
出装置を得ることができる。
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。
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LA1を集束して当該集束光LA2を複数n個
の光電変換素子D1、D2……Dnを直線上に配列して
なる受光部13上に粒子PCLの像を結像させる。
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LA1を集束して当該集束光LA2を複数n個
の光電変換素子D1、D2……Dnを直線上に配列して
なる受光部13上に粒子PCLの像を結像させる。
ここで光電変換素子D1、D2……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側へ抜け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PCLの像
が光電変換素子D1、D2……Dn上を移動して行く。
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側へ抜け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PCLの像
が光電変換素子D1、D2……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、D2、D3……D
(n−1)、Dnから第2図(A1)、(A2)、(A
3)……(A(n−1))、(An)に示すように、時
間Tの間隔を有する時点t1、t2、t3……tn-1 、
tnにおいてピーク波形PEAKを生ずる光電変換出力
S21、S22、S23……S2(n−1)、S2nが
発生され、これがそれぞれ遅延回路部14の遅延回路D
L1、DL2、DL3……DL(n−1)、DLnにお
いて遅延されて遅延検出出力S31、S32、S33…
…S3(n−1)、S3nとして加算回路部15に入力
される。
に、これに応じて光電変換素子D1、D2、D3……D
(n−1)、Dnから第2図(A1)、(A2)、(A
3)……(A(n−1))、(An)に示すように、時
間Tの間隔を有する時点t1、t2、t3……tn-1 、
tnにおいてピーク波形PEAKを生ずる光電変換出力
S21、S22、S23……S2(n−1)、S2nが
発生され、これがそれぞれ遅延回路部14の遅延回路D
L1、DL2、DL3……DL(n−1)、DLnにお
いて遅延されて遅延検出出力S31、S32、S33…
…S3(n−1)、S3nとして加算回路部15に入力
される。
ここで遅延回路部14の遅延回路DL1、DL2、DL
3……DL(n−1)、DLnは、それぞれ第2図(B
1)、(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……1T、0Tの遅延時間を有し、か
くして集束光LA2が光電変換素子D1、D2、D3…
…D(n−1)、Dnまで移動していつたとき、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S3
1、S32、S33……S3(n−1)、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。
3……DL(n−1)、DLnは、それぞれ第2図(B
1)、(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……1T、0Tの遅延時間を有し、か
くして集束光LA2が光電変換素子D1、D2、D3…
…D(n−1)、Dnまで移動していつたとき、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S3
1、S32、S33……S3(n−1)、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S31、S32、
S33……S3(n−1)、S3nの出力電圧をV1、
V2、V3……Vn-1 、Vnとし、それぞれ次式 のように、信号電圧成分V1S、V2S、V3S……
V(n-1)S、VnSと、雑音電圧成分V1N、V2N、V3N……
V(n-1)N、VnNとの和として表すと、信号電圧成分
V1S、V2S、V3S……V(n-1)S、VnSは、同じ粒子PC
L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。従つて加算回路部13において加算するこ
とによつて得られる粒子検出信号S4の信号電圧成分V
SIG は次式、 VSIG =V1S+V2S+V3S+…… +V(n-1)S+VnS ……(2) のように、 信号電圧成分V1S、V2S、V3S……V
(n-1)S、VnSの和として表すことができる。
S33……S3(n−1)、S3nの出力電圧をV1、
V2、V3……Vn-1 、Vnとし、それぞれ次式 のように、信号電圧成分V1S、V2S、V3S……
V(n-1)S、VnSと、雑音電圧成分V1N、V2N、V3N……
V(n-1)N、VnNとの和として表すと、信号電圧成分
V1S、V2S、V3S……V(n-1)S、VnSは、同じ粒子PC
L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。従つて加算回路部13において加算するこ
とによつて得られる粒子検出信号S4の信号電圧成分V
SIG は次式、 VSIG =V1S+V2S+V3S+…… +V(n-1)S+VnS ……(2) のように、 信号電圧成分V1S、V2S、V3S……V
(n-1)S、VnS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V1N、V2N、V3N……V
(n-1)N、VnN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VnOS は次式、 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。
(n-1)N、VnN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VnOS は次式、 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V1S〜VnSの値を V1S=V2S=V3S=……=V(n-1)=VnS ≡VS ……(4) のように、電圧VS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VSIG は VSIG =nVS ……(5) のように、電圧VSのn倍になる。
(2)式に代入することにより、信号電圧成分VSIG は VSIG =nVS ……(5) のように、電圧VSのn倍になる。
同様にして、雑音電圧成分V1N〜VnNの平均値をVNと
して V1N=V2N=V3N=……=V(n-1)N=VnN ≡VN ……(6) 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
VNOS は次式 のように雑音電圧成分の平均値VNの 倍になる。そこで粒子検出信号S4のS/N比を次式 のように表すことができる。
して V1N=V2N=V3N=……=V(n-1)N=VnN ≡VN ……(6) 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
VNOS は次式 のように雑音電圧成分の平均値VNの 倍になる。そこで粒子検出信号S4のS/N比を次式 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 倍に改善することができる。
づいて粒子検出信号S4のS/N比を 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S4し
か得られないのに対して、光電変換素子数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。
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S4し
か得られないのに対して、光電変換素子数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。
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。
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。
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。
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。
第1図は本発明による粒子検出装置の一実施例を示す略
線的系統図、第2図はその各部の信号を示す信号波形
図、第3図は実験結果を示す信号波形図、第4図は従来
の粒子検出装置を示す略線的系統図、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、DL1〜DLn……遅延回路。
線的系統図、第2図はその各部の信号を示す信号波形
図、第3図は実験結果を示す信号波形図、第4図は従来
の粒子検出装置を示す略線的系統図、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、DL1〜DLn……遅延回路。
Claims (1)
- 【請求項1】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
数の位置において順次得られる上記散乱光をそれぞれ受
光してそれぞれ光電変換信号を発生する複数の光電変換
素子と、 上記粒子が上記複数の位置を順次通過した時点から所定
の検出時点までの時間に相当する遅延時間だけ上記複数
の光電変換信号をそれぞれ遅延させる遅延手段と 上記遅延手段から得られる上記遅延された光電変換信号
を加算する加算手段と を具え、上記加算手段において得られる加算結果出力を
上記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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63315674A JPH0619320B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 粒子検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63315674A JPH0619320B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 粒子検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02161336A JPH02161336A (ja) | 1990-06-21 |
JPH0619320B2 true JPH0619320B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=18068206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63315674A Expired - Fee Related JPH0619320B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 粒子検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0619320B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002031594A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-01-31 | Rion Co Ltd | 光散乱式粒子検出器 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07109403B2 (ja) * | 1990-03-20 | 1995-11-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 液中パーティクルカウンタ |
EP3278082B1 (en) * | 2015-04-02 | 2020-03-25 | Particle Measuring Systems, Inc. | Laser noise detection and mitigation in particle counting instruments |
-
1988
- 1988-12-14 JP JP63315674A patent/JPH0619320B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002031594A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-01-31 | Rion Co Ltd | 光散乱式粒子検出器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02161336A (ja) | 1990-06-21 |
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