JPH06221989A - 光散乱式微粒子検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ光源を安定動作させることにより粒子検
出精度を向上させる。 【構成】レーザ光源３から出射する光源光ＬＡ１をフロ
ーセル２に入射させる構成として、戻り光ＬＡ１１及び
ＬＡ１２がレーザ光源３に戻らないようにフローセル２
を傾けるように位置決めする。かくして比較的大きい光
エネルギーを有する光源光ＬＡ１が反射することにより
生ずる戻り光ＬＡ１１及びＬＡ１２の影響を受けないよ
うにレーザ光源３の出力を安定化することができること
により、異常カウント動作をさせないようにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光散乱式微粒子検出装置
に関し、特にフローセル流路内の微粒子を検出する場合
に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光散乱式微粒子検出装置１とし
て、図６に示すように、四角筒状のフローセル２に設け
られた流路２Ａを流れる試料流体に例えば半導体レー
ザ、ヘリウムネオンレーザ、アルゴンレーザ等でなるレ
ーザ光源３から出射された光源光ＬＡ１を光源用集光レ
ンズ４によつて照射し、試料流体に微粒子が含まれてい
るとき、当該微粒子から得られる散乱光を検出用集光レ
ンズ５を通じてフオトダイオードでなる散乱光検出器６
において検出し、かくして散乱光検出器５において得ら
れる微粒子検出信号Ｓ１に基づいて微粒子の通過を検出
するようになされたものが用いられている。

【０００３】微粒子検出信号Ｓ１はフローセル２を含む
光学系が収納されている遮光箱７から外部に取り出さ
れ、波高分析器８において波高分析することにより微粒
子の粒径に対応する微粒子判定信号Ｓ２を形成し、当該
微粒子判定信号Ｓ２に基づいて粒子計数器９において計
数した粒子数計数信号Ｓ３の計数内容を表示器１０にお
いて表示するようになされている。

【０００４】フローセル２を流れる試料流体に微粒子が
含まれているとき、当該微粒子の粒径にほぼ比例した波
高値を有する微粒子計数信号Ｓ１を発生することによ
り、波高分析器８はその波高値を複数の粒径に対応する
大きさのスレシヨルド基準値と比較し、微粒子検出信号
Ｓ１が各スレシヨルド基準値を超えたとき、カウントパ
ルスでなる微粒子判定信号Ｓ２を送出し、これにより微
粒子が通過するごとに微粒子計数器９において各粒径ご
との計数動作をなし得るようになされている。

【０００５】かくして図６の光散乱式微粒子装置１によ
れば、フローセル２を通過する微粒子を、１つ又は複数
の粒径ごとに分類しながら計数することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６に示す従来の光散
乱式微粒子検出装置１においては、四角筒状のフローセ
ル２の１つの透過壁部２Ｂ１に対して、その表面ＳＳ１
と直交する方向から光源光ＬＡ１を入射させることによ
り、流路２Ａの中心軸と直交する方向から当該中心軸に
沿つて流れる微粒子に光源光ＬＡ１を照射するようにな
されていると共に、微粒子からの散乱光のうち、光源光
ＬＡ１の入射方向と直交する方向に散乱した散乱光をフ
ローセル２の透過壁部２Ｂ２（透過壁部２Ｂ１と隣接し
ている）を通つて検出用集光レンズ５の方向に出射させ
るようになされている。

【０００７】因に、図７に示すように、フローセル２の
透過壁部２Ｂ１及び２Ｂ２において、その外表面ＳＳ１
及びＳＳ３の向きｘ及びｙは光源光ＬＡ１及び散乱光Ｌ
Ａ２の光軸の方向Ｘ及びＹと一致し、フローセル２はこ
のように外表面ＳＳ１と直交する方向から光源光ＬＡ１
を入射しかつ外表面ＳＳ３と直交する方向に散乱光ＬＡ
２を出射するような状態に位置決めされている。

【０００８】このようにすれば、実質上レーザ光源３か
ら到来する光源光ＬＡ１及び散乱光ＬＡ２が共に透過壁
部２Ｂ１及び２Ｂ２を直交するように横切ることになる
ので、第１に透過光の屈折をできるだけ小さくでき、第
２に壁面における反射光量をできるだけ小さくでき、第
３に透過壁部２Ｂ１及び２Ｂ２を透過する光束の断面積
をできるだけ小さくできることにより光エネルギーを有
効に利用することができるような利点を実現できる。

【０００９】しかしながら図６に示すような光散乱式微
粒子検出装置１によると、比較的大きなエネルギーの光
源光ＬＡ１がフローセル２の透過壁部２Ｂ１に入射する
ことにより、当該透過壁部２Ｂ１の外表面ＳＳ１及び又
は流路２Ａ側の内表面に例えばごみや汚れが付着して強
い反射光が光源用集光レンズ４を通つてレーザ光源５に
戻るような状態になると、突発的にレーザ光源３の出力
に変動を与えることにより光源光ＬＡ１の光強度を変動
させるような現象が生じることにより、波高分析器８か
ら得られる微粒子判定信号Ｓ２が異常に過大になる問題
がある。

【００１０】この現象は次のような理由で生ずると考え
られる。すなわちフローセル２の透過壁部２Ｂ１に入射
する光源光ＬＡ１は、図７及び図８において拡大して示
すように、透過壁部２Ｂ１を透過する際に、その外表面
ＳＳ１及び流路２Ａ側の内表面ＳＳ２においてその一部
が反射して戻り光ＬＡ１１及びＬＡ１２として光源用集
光レンズ４の光軸に沿つてレーザ光源３に戻る。

【００１１】この戻り光ＬＡ１１及びＬＡ１２の光量は
通常の状態では微小であるので、レーザ光源３の出力に
与える影響が小さいが、例えば外表面ＳＳ１及び内表面
ＳＳ２にごみや汚れが付着して戻り光ＬＡ１１及びＬＡ
１２の光量が大きくなつた場合には、これがレーザ光源
３の特性に影響を与え、主として出力の変動等が生ずる
原因になる。

【００１２】このような出力の変動が生ずると、実験結
果を図１０に示すように、微粒子検出信号Ｓ１の信号波
形のうちあばれ波形部分Ｋ１が大きくなつて波高分析器
８内に設定されているスレシヨルド基準レベルを繰返し
横切るような状態になるおそれがある。このような状態
になると、流路２Ａに検出すべき微粒子が通つて散乱光
ＬＡ２が生じたとき、波高分析器８から送出される微粒
子判定信号Ｓ２に雑音パルスＫ２が重畳するように発生
し、これが粒子計数器９において誤カウントされる結果
になる。

【００１３】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、このような戻り光に基づく誤カウントを発生させな
いようにした光散乱式微粒子検出装置を提案しようとす
るものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、レーザ光源３から出射された光源
光ＬＡ１を四角筒状のフローセル２の第１の透過壁部２
Ｂ１を透過してフローセル２の流路２Ａを流れる試験流
体に照射し、試験流体に含まれる微粒子によつて生ずる
散乱光のうち光源光ＬＡ１の入射方向と直交する方向に
散乱した部分を第２の透過壁部２Ｂ２を透過して散乱光
検出器６に入射し、波高分析器８において散乱光検出器
６から得られる微粒子検出信号Ｓ１が所定の基準レベル
を超えたとき微粒子判定信号Ｓ２を発生し、この微粒子
判定信号Ｓ２を粒子計数器９によつて計数することによ
り試験流体に含まれる微粒子の数を計数する光散乱式微
粒子検出装置２１において、フローセル２を、光源光Ｌ
Ａ１のうち第１の透過壁部２Ｂ１の表面において反射さ
れた部分により生ずる戻り光がレーザ光源３に戻らない
ような傾き角度θをもつように、位置決めした構成を有
する。

【００１５】

【作用】光源光ＬＡ１のうち第１の透過壁部２Ｂ１の表
面ＳＳ１、ＳＳ２において反射された部分により生ずる
戻り光ＬＡ１１及びＬＡ１２がレーザ光源３に戻らない
ような傾き角度θをもつ状態にフローセル２を位置決め
するようにしたことにより、レーザ光源３が当該戻り光
ＬＡ１１及びＬＡ１２によつて出力変動が生ずるおそれ
をなくすことにより、散乱光検出器６から得られる微粒
子検出信号Ｓ１に出力変動に基づく雑音パルスが混入す
るおそれを有効に回避し得、かくして微粒子の検出動作
を一段と安定化し得る。

【００１６】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１７】図６〜図９との対応部分に同一符号を付し
て示す図１〜図３において、光散乱式微粒子検出装置２
１のフローセル２は図６〜図９の場合と比較して、入射
側の透過壁部２Ｂ１の外表面ＳＳ１及び内表面ＳＳ２が
光源光ＬＡ１と直交しない方向に傾斜するような向きに
傾けるように位置決めされ、これにより外表面ＳＳ１の
表面からの戻り光ＬＡ１１及び内表面ＳＳ２からの戻り
光ＬＡ１２が集光レンズ４を通つてレーザ光源３に戻ら
ないようになされている。

【００１８】この実施例の場合フローセル２は、図２に
示すように、レーザ光源３からの光源光ＬＡ１がＸ軸上
の光路を通つて流路２Ａに入射し、Ｘ軸と直交するＹ軸
方向に散乱した散乱光ＬＡ２をＹ軸上に配設された散乱
光検出器６に入射させるようにフローセル２に対してレ
ーザ光源３及び散乱光検出器６の位置関係が決められて
いると共に、フローセル２はＹ軸を中心として傾き角θ
（例えばθ＝＋10°〜−10°）だけ傾けた位置に位置決
めされ、かくしてフローセル２の入射側透過壁部２Ｂ１
の向きがレーザ光源３が設けられているＸ軸に対して傾
き角θだけ傾くようにフローセル２が位置決めされてい
る。

【００１９】因に図６〜図９について上述した光散乱式
微粒子検出装置１は、図７に示すように、レーザ光源３
及び散乱光検出器６が配設されているＸ軸及びＹ軸に直
交するＺ軸と一致するような向きに流路２Ａ内の試験流
体が流れるようにフローセル２が位置決めされている。
従つてフローセル２の入射側表面ＳＳ１の向きｘと、散
乱光ＬＡ２が射出する面ＳＳ３の向きｙと、流路２Ａの
中心線が延長する向きｚとは、レーザ光源３及び散乱光
検出器６に対するフローセルの位置関係を表すＸＹＺ空
間においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸とそれぞれ一致するよう
な向きにフローセル２の各部の向きｘ、ｙ及びｚが位置
決めされている。

【００２０】これに対して図１〜図３の場合は、散乱光
ＬＡ２が出射する外表面ＳＳ３の向きｘがＹ軸と一致す
るのに対して、光源光ＬＡ１が入射する外表面ＳＳ１の
向きｘ及び流路２Ａの中心線の向きｚがそれぞれＸ軸及
びＺ軸に対して傾き角θだけ傾くような状態に位置決め
されている。

【００２１】以上の構成において、図３に示すように、
レーザ光源３から出射した光源光ＬＡ１がフローセル２
の入射側の外表面ＳＳ１に入射したとき、入射面ＳＳ１
及び流路２Ａ側の内側面ＳＳ２から反射した戻り光ＬＡ
１１及びＬＡ１２は光源用集光レンズ４を通つてレーザ
光源３に至る光路を戻らない方向に進行して行く。

【００２２】従つてレーザ光源３は当該戻り光ＬＡ１１
及びＬＡ１２に戻つた場合に生ずる出力変動を生じさせ
ないようにできる。

【００２３】実験によれば、図１０に対応させて図４に
示すように、散乱光検出器６から得られる微粒子検出信
号Ｓ１のあばれ波形部分Ｋ１１は異常に高くなるような
状態が得られなくなることにより、波高分析器８におい
て予め設定された基準レベルを繰返し横切るような状態
が生じなくなり、かくして微粒子判定信号Ｓ２に出力変
動に基づくパルス波形が重畳しなくなる。

【００２４】この結果図１〜図３の構成によれば、たと
え光源光ＬＡ１が入射する透過壁部２Ｂ１の入射側の外
表面ＳＳ１及び流路２Ａ側の内表面ＳＳ２にごみや汚れ
が突発的に付着しても、これにより誤カウントが生ずる
おそれを有効に回避し得る。

【００２５】図５及び図１１は、図１〜図３に示すよう
にフローセル２を傾かせた構成の光散乱式微粒子検出装
置２１及び図６〜図９に示すようにフローセル２を傾か
せていない構成の光散乱式微粒子検出装置１を長時間の
間試験運用した場合の粒子の測定結果を示すもので、図
１１の場合には、 0.1〔μｍ〕の粒径の微粒子の検出結
果を表す曲線Ｋ３１だけに異常な計数結果を表すパルス
状波形部が生じたのに対して、図５の場合には、このよ
うな異常な計数状態を表すような波形は得られなかつ
た。

【００２６】従つて図５の測定結果を得ることができた
図１〜図３の構成によれば、戻り光ＬＡ１１及びＬＡ１
２によつてレーザ光源３に出力変動を生ずることを有効
に回避できたことが確認できた。

【００２７】因に図１１の場合には、最も小径な微粒
子、すなわち 0.1〔μｍ〕の微粒子を測定するために波
高分析器８に設定されている比較的低い基準レベルを横
切るようなあばれ波形部Ｋ１（図１０）を有する微粒子
検出信号Ｓ１が突発的に生じたために異常なパルスＫ２
（図１０）が微粒子判定信号Ｓ２に生じたのに対して、
測定すべき粒径が0.15〔μｍ〕及び 0.2〔μｍ〕のよう
に大きい場合には基準レベル値が高いので異常なあばれ
波形部Ｋ１の影響が相対的に小さくなるために、微粒子
判定信号Ｓ２に異常なパルスＫ２が生じなかつたものと
考えられる。

【００２８】従つて図５のような測定結果が得られたこ
とは、図１〜図３に示すようにフローセル２を傾けたこ
とにより戻り光ＬＡ１１及びＬＡ１２が光源用集光レン
ズ４を通してレーザ光源３に戻らないように構成したこ
とにより、レーザ光源３の出力変動を有効に防止し得た
と評価できる。

【００２９】また上述の実施例の場合傾き角θを＋10°
〜−10°の範囲に選定したことにより、図６〜図９につ
いて上述した従来の光散乱式微粒子検出装置１において
得ることができる効果（すなわち第１に透過光の屈折を
できるだけ小さくでき、第２に壁面における反射光量を
できるだけ小さくでき、第３に透過壁部を透過する光束
の断面積をできるだけ小さくできるような効果）を、同
じように得ることができる。

【００３０】なお上述の実施例においては、図２につい
て上述したように、散乱光検出器６を配設したＹ軸のま
わりにフローセル２を傾き角θだけ傾けるようにした場
合について述べたが、フローセル２の傾け方はこれに限
らず種々の方法を用いることができ、要はレーザ光源３
から出射された光源光ＬＡ１がフローセル２の入射側外
表面ＳＳ１に入射する際に当該外表面ＳＳ１及び流路２
Ａの内表面からの戻り光ＬＡ１１及びＬＡ１２がレーザ
光源３に戻らないような向きに当該入射側の透過壁面２
Ｂ１の表面ＳＳ１及びＳＳ２が傾くようにすれば良く、
このようにすれば上述の場合と同様の効果を得ることが
できる。

【００３１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、十分にエ
ネルギーが大きい光源光に基づいて生ずるフローセルか
らの戻り光がレーザ光源に戻らないようにフローセルを
傾けるようにしたことにより、レーザ光源において出力
変動を生じさせないようにでき、かくして一段と安定な
微粒子の検出動作をなし得る光散乱式微粒子検出装置を
容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光散乱式微粒子検出装置を示す略
線的系統図である。

【図２】図１のフローセルの位置決め状態を示す斜視図
である。

【図３】図１の戻り光の光路を示す略線的系統図であ
る。

【図４】図１の微粒子検出信号及び微粒子判定信号の実
験結果を示す信号波形図である。

【図５】図１の運用試験結果を示す信号波形図である。

【図６】従来の光散乱式微粒子検出装置を示す略線的系
統図である。

【図７】フローセルの位置決め状態を示す斜視図であ
る。

【図８】戻り光の光路を示す略線図である。

【図９】図８の部分的拡大図である。

【図１０】図６の微粒子検出信号及び微粒子判定信号を
示す信号波形図である。

【図１１】図６の運用試験結果を示す信号波形図であ
る。

【符号の説明】

１、２１……光散乱式微粒子検出装置、２……フローセ
ル、２Ａ……流路、２Ｂ１、２Ｂ２……透過壁部、３…
…レーザ光源、４……光源用集光レンズ、５……検出用
集光レンズ、６……散乱光検出器、８……波高分析器、
９……粒子計数器、１０……表示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源から出射された光源光を四角筒
   状のフローセルの第１の透過壁部を透過して上記フロー
   セルの流路を流れる試験流体に照射し、上記試験流体に
   含まれる微粒子によつて生ずる散乱光のうち上記光源光
   の入射方向と直交する方向に散乱した部分を第２の透過
   壁部を透過して散乱光検出器に入射し、波高分析器にお
   いて上記散乱光検出器から得られる微粒子検出信号が所
   定の基準レベルを超えたとき微粒子判定信号を発生し、
   上記微粒子判定信号を粒子計数器によつて計数すること
   により上記試験流体に含まれる微粒子の数を計数する光
   散乱式微粒子検出装置において、 上記フローセルを、上記光源光のうち上記第１の透過壁
   部の表面において反射された部分により生ずる戻り光が
   上記レーザ光源に戻らないような傾き角度をもつよう
   に、位置決めしたことを特徴とする光散乱式微粒子検出
   装置。