JPH06221985A - 微粒子測定装置 - Google Patents
微粒子測定装置Info
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- JPH06221985A JPH06221985A JP5029601A JP2960193A JPH06221985A JP H06221985 A JPH06221985 A JP H06221985A JP 5029601 A JP5029601 A JP 5029601A JP 2960193 A JP2960193 A JP 2960193A JP H06221985 A JPH06221985 A JP H06221985A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で高感度の微粒子測定装置を提供する。
【構成】 レーザーダイオード励起固体レーザーシステ
ムの共振器中に試料管を配置すると共に、試料管内の測
定試料中に存在する微粒子による散乱光を集光検出する
測定系を２組配置した。
ムの共振器中に試料管を配置すると共に、試料管内の測
定試料中に存在する微粒子による散乱光を集光検出する
測定系を２組配置した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光による微粒
子測定の新規な装置に関する。
子測定の新規な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップをはじめとする、精密加工
を必要とする製品の製造においては、空気中や洗浄用液
体中の微粒子が製品の性能や収率に悪影響を与える。従
って作業環境で存在する微粒子を常に監視してクリーン
度を保つことが必要となる。微粒子を測定する方法のひ
とつに、レーザー光線を照射し微粒子による散乱光をは
かる、というものがある。
を必要とする製品の製造においては、空気中や洗浄用液
体中の微粒子が製品の性能や収率に悪影響を与える。従
って作業環境で存在する微粒子を常に監視してクリーン
度を保つことが必要となる。微粒子を測定する方法のひ
とつに、レーザー光線を照射し微粒子による散乱光をは
かる、というものがある。
【０００３】レーザー光は自然光に比べ指向性に優れて
いるため、レーザー光の光路上からずれた点から、レー
ザー光を観測することはできない。またレーザー光は干
渉性に優れていて、そのエネルギー密度が非常に高いた
めに、光を散乱するような物体に照射したときにはその
エネルギー密度に比例した、自然光ではみられないよう
な強い散乱光が発生する。
いるため、レーザー光の光路上からずれた点から、レー
ザー光を観測することはできない。またレーザー光は干
渉性に優れていて、そのエネルギー密度が非常に高いた
めに、光を散乱するような物体に照射したときにはその
エネルギー密度に比例した、自然光ではみられないよう
な強い散乱光が発生する。
【０００４】以上２つの理由により、レーザー光の光路
上にそのビーム幅よりも微少な散乱体があった場合、散
乱体に当たらないレーザー光はそのまま通過して、散乱
体に当たったレーザー光のみが方向を変えることになる
ので、もとのレーザー光の光路上以外からその散乱光を
観測すれば、散乱体の存在を感知することが可能にな
る。一般に市販されている出力数ｍＷ程度のＨｅ−Ｎｅ
レーザーを用いて、空気中や水中にレーザー光を通過さ
せただけで、数十μｍの大きさの粒子の散乱光が目視で
も確認できる。
上にそのビーム幅よりも微少な散乱体があった場合、散
乱体に当たらないレーザー光はそのまま通過して、散乱
体に当たったレーザー光のみが方向を変えることになる
ので、もとのレーザー光の光路上以外からその散乱光を
観測すれば、散乱体の存在を感知することが可能にな
る。一般に市販されている出力数ｍＷ程度のＨｅ−Ｎｅ
レーザーを用いて、空気中や水中にレーザー光を通過さ
せただけで、数十μｍの大きさの粒子の散乱光が目視で
も確認できる。
【０００５】レーザーの散乱光の強さや時間変化や空間
分布の様子から、散乱のもとになった粒子の数、大き
さ、密度を調べるのが、レーザー光照射による微粒子測
定法である。このような測定法においては、従来市販の
レーザー装置をそのまま微粒子測定装置内に組み込み、
レーザー装置から出力されるレーザー光を測定対象とな
る物質に照射しているのが実状である。
分布の様子から、散乱のもとになった粒子の数、大き
さ、密度を調べるのが、レーザー光照射による微粒子測
定法である。このような測定法においては、従来市販の
レーザー装置をそのまま微粒子測定装置内に組み込み、
レーザー装置から出力されるレーザー光を測定対象とな
る物質に照射しているのが実状である。
【０００６】一般にレーザー装置は、レーザー媒質励起
のためのエネルギー供給部と増幅器を中に含んだ共振器
とからなる。共振器によって光を閉じこめる一方で、励
起源からエネルギーを与えられたレーザー媒質で光を増
幅するのである。この共振器は特定の波長に対して高反
射率をもつミラーによって構成しているが、その反射率
は等しくはなく、共振器を構成するミラーの一方の反射
率を低くし、共振器内に存在するレーザー光強度の何割
かを出力として共振器外へとりだしている。
のためのエネルギー供給部と増幅器を中に含んだ共振器
とからなる。共振器によって光を閉じこめる一方で、励
起源からエネルギーを与えられたレーザー媒質で光を増
幅するのである。この共振器は特定の波長に対して高反
射率をもつミラーによって構成しているが、その反射率
は等しくはなく、共振器を構成するミラーの一方の反射
率を低くし、共振器内に存在するレーザー光強度の何割
かを出力として共振器外へとりだしている。
【０００７】反射率が何パーセントの時にレーザー出力
が最大になるのかはレーザーシステムの状態により多少
異なるが、市販されているレーザーシステムでは出力が
最高となるように出力ミラーの透過率を決定しており、
通常Ｈｅ−Ｎｅレーザーなどでは反射率９８％から９５
％の出力ミラーを使っている。つまり通常のレーザー装
置では、レーザー光出力として利用できる光強度は、そ
の共振器内で存在する光強度の１割にも満たない。
が最大になるのかはレーザーシステムの状態により多少
異なるが、市販されているレーザーシステムでは出力が
最高となるように出力ミラーの透過率を決定しており、
通常Ｈｅ−Ｎｅレーザーなどでは反射率９８％から９５
％の出力ミラーを使っている。つまり通常のレーザー装
置では、レーザー光出力として利用できる光強度は、そ
の共振器内で存在する光強度の１割にも満たない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】レーザー光照射による
微粒子測定において、測定感度を高めるために、微粒子
に当たるレーザー光の強度を高め、散乱光強度を上げる
というのが一方法である。しかし、高出力になればなる
ほど、レーザー装置が大型になり価格も高くなるので、
微粒子測定装置そのものが大型で高価格になってしまう
という難点がある。本発明の目的は、小型で高感度の微
粒子測定装置を提供することにある。
微粒子測定において、測定感度を高めるために、微粒子
に当たるレーザー光の強度を高め、散乱光強度を上げる
というのが一方法である。しかし、高出力になればなる
ほど、レーザー装置が大型になり価格も高くなるので、
微粒子測定装置そのものが大型で高価格になってしまう
という難点がある。本発明の目的は、小型で高感度の微
粒子測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の装置は、レーザーダイオードと、該ダイオ
ードからの励起光を集光するレンズと、該集光励起光を
受けて特定波長の光を放出するレーザー結晶と、該レー
ザー結晶の入射面に設けられたレーザー発振光高反射膜
と一対で光共振器を構成するミラーとからなるレーザー
ダイオード励起固体レーザーシステムの、その共振器中
にレーザー光の光軸と垂直に交差するようにレーザー発
振光に対して非反射コートを表面に施した中空構造の試
料管が配置され、該試料管からの散乱光を集光するレン
ズと該集光散乱光の波長の光のみを透過する光学フィル
ターと該フィルターを通した光の強度を測定する光検出
器とからなる散乱光測定系を２組、前記共振器に近接し
て互いに平行に配置した点に特徴がある。
め、本発明の装置は、レーザーダイオードと、該ダイオ
ードからの励起光を集光するレンズと、該集光励起光を
受けて特定波長の光を放出するレーザー結晶と、該レー
ザー結晶の入射面に設けられたレーザー発振光高反射膜
と一対で光共振器を構成するミラーとからなるレーザー
ダイオード励起固体レーザーシステムの、その共振器中
にレーザー光の光軸と垂直に交差するようにレーザー発
振光に対して非反射コートを表面に施した中空構造の試
料管が配置され、該試料管からの散乱光を集光するレン
ズと該集光散乱光の波長の光のみを透過する光学フィル
ターと該フィルターを通した光の強度を測定する光検出
器とからなる散乱光測定系を２組、前記共振器に近接し
て互いに平行に配置した点に特徴がある。
【００１０】
【作用】試料保護管の内部に測定対象となる、空気また
は液体を封入あるいは流動させ、レーザー発振をする
と、測定物中に微粒子があった場合、共振器内のレーザ
ー光がその微粒子で散乱され散乱光が全空間方位に放出
される。この散乱光をレンズで集めて光検出素子で受
け、該散乱光の強度に比例した電気信号を発生させ、メ
ーターで該信号値の大きさを表示し、散乱光強度を測定
する。該散乱光強度値から、測定試料中の微粒子断面積
の和が得られる。また、微粒子の粒径が一定の時は、該
散乱光強度値から、測定試料中の微粒子密度がわかる。
は液体を封入あるいは流動させ、レーザー発振をする
と、測定物中に微粒子があった場合、共振器内のレーザ
ー光がその微粒子で散乱され散乱光が全空間方位に放出
される。この散乱光をレンズで集めて光検出素子で受
け、該散乱光の強度に比例した電気信号を発生させ、メ
ーターで該信号値の大きさを表示し、散乱光強度を測定
する。該散乱光強度値から、測定試料中の微粒子断面積
の和が得られる。また、微粒子の粒径が一定の時は、該
散乱光強度値から、測定試料中の微粒子密度がわかる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の装置を概念的に示す図であ
る。レーザーダイオード１の光出射口前方に励起光集光
レンズ２が配置され、該集光レンズ２の焦点位置にレー
ザーダイオードが発する励起光を受けて特定波長の光を
放出するレーザー結晶４が配置され、該レーザー結晶４
の前方にはレーザー発振光高反射膜３と一対で光共振器
を構成するミラー６が配置され、該共振器内のレーザー
発振光の光路上に試料保護管５が配置されている。散乱
光集光レンズ７は、該レンズ７主平面が該光共振器の光
軸と平行で、かつ該レンズ７主平面中心から垂直にのば
した線上に試料保護管５がある位置に２組が共振器に近
接配置され、各該レンズ７の共振器と反対側に、入射光
面が共振器側を向いている光検出器８が配置され、該光
検出器８の入射光面直前に光学フィルター９が配置さ
れ、２つの光検出器は出力を表示する電圧メーター１０
とつながり、微粒子測定装置が構成されている。
る。レーザーダイオード１の光出射口前方に励起光集光
レンズ２が配置され、該集光レンズ２の焦点位置にレー
ザーダイオードが発する励起光を受けて特定波長の光を
放出するレーザー結晶４が配置され、該レーザー結晶４
の前方にはレーザー発振光高反射膜３と一対で光共振器
を構成するミラー６が配置され、該共振器内のレーザー
発振光の光路上に試料保護管５が配置されている。散乱
光集光レンズ７は、該レンズ７主平面が該光共振器の光
軸と平行で、かつ該レンズ７主平面中心から垂直にのば
した線上に試料保護管５がある位置に２組が共振器に近
接配置され、各該レンズ７の共振器と反対側に、入射光
面が共振器側を向いている光検出器８が配置され、該光
検出器８の入射光面直前に光学フィルター９が配置さ
れ、２つの光検出器は出力を表示する電圧メーター１０
とつながり、微粒子測定装置が構成されている。
【００１２】ここではレーザーダイオード１から照射す
る光を励起光、レーザー結晶４とミラー６で構成されて
いる光共振器で発振する光をレーザー発振光を呼ぶ。レ
ーザーダイオード１とレンズ２によりレーザー結晶４に
励起光を効率よく照射している。レーザー結晶４の励起
光入射面には励起光無反射で、かつレーザー発振光高反
射になるように、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ6 からなる多層膜
３が蒸着してあり、励起光入射面と反対側の面にはレー
ザー発振光無反射になるようにＳｉＯ2 の膜を蒸着して
ある。
る光を励起光、レーザー結晶４とミラー６で構成されて
いる光共振器で発振する光をレーザー発振光を呼ぶ。レ
ーザーダイオード１とレンズ２によりレーザー結晶４に
励起光を効率よく照射している。レーザー結晶４の励起
光入射面には励起光無反射で、かつレーザー発振光高反
射になるように、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ6 からなる多層膜
３が蒸着してあり、励起光入射面と反対側の面にはレー
ザー発振光無反射になるようにＳｉＯ2 の膜を蒸着して
ある。
【００１３】ミラー６は、レーザー結晶４と向かい合う
面がレーザー発振光に対し高反射率を持つ凹ミラーにな
っており、レーザー結晶４とミラー６で光共振器を構成
している。このように、共振器を構成するミラーのすべ
てにレーザー光に対し高反射率をもたせた場合、共振器
内で発振しているレーザー光を出力として共振器外へ取
り出すことはできないが、同条件で出力ミラーを使って
レーザー出力するシステムに比べ共振器内のレーザー光
強度は高くなる。測定試料の設置をするための素子であ
る試料保護管５も、レーザー発振光が通過する面にレー
ザー発振光に対する無反射膜がつけてある。光学フィル
ター９は、散乱光の波長の光のみが透過できる特性をも
つ色ガラスであり、光検出器８の受光面直前に配置して
測定目的である散乱光以外の光が入射するのを防いでい
る。
面がレーザー発振光に対し高反射率を持つ凹ミラーにな
っており、レーザー結晶４とミラー６で光共振器を構成
している。このように、共振器を構成するミラーのすべ
てにレーザー光に対し高反射率をもたせた場合、共振器
内で発振しているレーザー光を出力として共振器外へ取
り出すことはできないが、同条件で出力ミラーを使って
レーザー出力するシステムに比べ共振器内のレーザー光
強度は高くなる。測定試料の設置をするための素子であ
る試料保護管５も、レーザー発振光が通過する面にレー
ザー発振光に対する無反射膜がつけてある。光学フィル
ター９は、散乱光の波長の光のみが透過できる特性をも
つ色ガラスであり、光検出器８の受光面直前に配置して
測定目的である散乱光以外の光が入射するのを防いでい
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明の装置によれば、レーザー装置を
大型化することなく測定試料にきわめて強いレーザー光
を照射することができ、微粒子測定の感度をあげること
ができる。従来法の装置を本発明の装置構造に変えた場
合、試料に照射されるレーザー光は約１００倍強くなる
ので、測定感度を１桁あげることができる。
大型化することなく測定試料にきわめて強いレーザー光
を照射することができ、微粒子測定の感度をあげること
ができる。従来法の装置を本発明の装置構造に変えた場
合、試料に照射されるレーザー光は約１００倍強くなる
ので、測定感度を１桁あげることができる。
【図１】本発明の微粒子測定装置の概念図である。
１ レーザーダイオード ２ 励起光集光レンズ ３ レーザー発振光高反射膜 ４ レーザー結晶 ５ 測定試料保護管 ６ 共振器ミラー ７ 散乱光集光レンズ ８ 光検出器 ９ 光学フィルター １０ 電圧メーター
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザーダイオードと、該ダイオードか
らの励起光を集光するレンズと、該集光励起光を受けて
特定波長の光を放出するレーザー結晶と、該レーザー結
晶の入射面に設けられたレーザー発振光高反射膜と一対
で光共振器を構成するミラーとからなるレーザーダイオ
ード励起固体レーザーシステムの、その共振器中にレー
ザー光の光軸と垂直に交差するようにレーザー発振光に
対して非反射コートを表面に施した中空構造の試料管が
配置され、該試料管からの散乱光を集光するレンズと該
集光散乱光の波長の光のみを透過する光学フィルターと
該フィルターを通した光の強度を測定する光検出器とか
らなる散乱光測定系を２組、前記共振器に近接して互い
に平行に配置されてなる、微粒子測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029601A JPH06221985A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 微粒子測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029601A JPH06221985A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 微粒子測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06221985A true JPH06221985A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=12280596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5029601A Pending JPH06221985A (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 微粒子測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06221985A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0791817A1 (en) * | 1996-02-26 | 1997-08-27 | Particle Measuring Systems, Inc. | In-situ particle detection utilizing optical coupling |
| EP0885385A1 (en) * | 1996-03-08 | 1998-12-23 | Met One, Inc. | Particle counter employing a solid-state laser with an intra-cavity view volume |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP5029601A patent/JPH06221985A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0791817A1 (en) * | 1996-02-26 | 1997-08-27 | Particle Measuring Systems, Inc. | In-situ particle detection utilizing optical coupling |
| EP0885385A1 (en) * | 1996-03-08 | 1998-12-23 | Met One, Inc. | Particle counter employing a solid-state laser with an intra-cavity view volume |
| EP0885385A4 (en) * | 1996-03-08 | 1999-07-07 | Met One Inc | PARTICLE COUNTER USING A SEMICONDUCTOR LASER WITH A VISUALIZED VOLUME OF THE INTRACAVITY |
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