JPH06300677A - Particle detection device - Google Patents

Particle detection device

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JPH06300677A
JPH06300677A JP6057519A JP5751994A JPH06300677A JP H06300677 A JPH06300677 A JP H06300677A JP 6057519 A JP6057519 A JP 6057519A JP 5751994 A JP5751994 A JP 5751994A JP H06300677 A JPH06300677 A JP H06300677A
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Japan
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particles
nozzle
focal zone
focusing
light beam
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Nagaraja Rao
ナガラジャ・ラオ
Kianoush Beyzavi
キアヌシュ・ベイザビ
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Abstract

PURPOSE: To provide a novel device and method used for detecting particles in vacuum at high efficiency and without any change of a detecting position. CONSTITUTION: This detection device particularly includes a device for a particle detection means designed to detect gas particles present in a vacuum line at high efficiency. Also, a suddenly converging nozzle 10 is used, and floating particles flowing via the nozzle 10 are selectively focused to a small zone positioned downstream of a nozzle outlet and at a distance smaller than the outlet on a nozzle axis 27. A focal zone 26 is extremely smaller than the nozzle outlet, and irradiated with a beam 22 of small breadth and high brightness. Thus, the particles flowing through the irradiated focal zone 26 are detected with a photo detector element exposed to scattered light from the particles.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、粒子検知のための新し
い装置と方法に関し、特に高効率且つそのままの位置で
粒子を検知または粒子を分離できる装置と方法を含む。
本発明は、粒子の測定/計数システムに関し、特に、真
空ライン及び半導体処理装置での使用における特別の適
用可能性を有し、改良された粒子検知手段を有する測定
/計数システムに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a new apparatus and method for particle detection, and more particularly to an apparatus and method for detecting particles or separating particles in situ with high efficiency.
The present invention relates to particle measuring / counting systems, and more particularly to measuring / counting systems having improved particle sensing means with particular applicability in use in vacuum lines and semiconductor processing equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】粒子測定または粒子分離装置の利用状況
は増加している。最大の単一の利用分野は半導体産業で
あって、半導体製作においては清浄度が非常に重要であ
る。例えば、粒子計数は、半導体製造動作が実施される
クリーン・ルームと呼ばれる部屋の粒子数をモニタする
のに使用される。通常、クリーン・ルームは、空気の1
容積当たりにおいて許容される所定の大きさの粒子の最
大数をもとにして一般に類別される。作られる製品が仕
様書を満足し、品質レベルを維持させるためには、粒子
汚染物質が許容できる最小限の必要条件に保たれること
の保証が必要である。
The use of particle measuring or particle separating devices is increasing. The single largest field of application is the semiconductor industry, where cleanliness is very important in semiconductor fabrication. For example, particle counting is used to monitor the number of particles in a room called a clean room where semiconductor manufacturing operations are performed. A clean room is usually one of the air
Classification is generally based on the maximum number of particles of a given size allowed per volume. In order for the product to be produced to meet specifications and maintain quality levels, it is necessary to ensure that particulate contaminants are kept to the minimum acceptable requirements.

【0003】空気中の粒子計数に最も使用される基本シ
ステムは、光ビーム中にサンプルのエア・ストリームを
送り、その結果、粒子によって光エネルギが散乱され
る。この散乱したエネルギが検知され、適切な光学装置
と電子機器によって測定される。散乱された光信号の検
知と処理に使用される光学装置及び電子機器にはかなり
の改良が行われた。またレーザの出現は、照射光ビーム
の品質と輝度を大いに改良した。
The most basic system used for particle counting in air is to send an air stream of sample into a light beam, which results in scattering of light energy by the particles. This scattered energy is detected and measured by suitable optics and electronics. Significant improvements have been made to the optics and electronics used to detect and process scattered light signals. The advent of lasers has also greatly improved the quality and brightness of the illuminating light beam.

【0004】これらの改良にもかかわらず、諸装置から
のデータ・アウトプットの正確さは、まだ所望の正確さ
に達していない。各試験ではまた、例えば粒子の再循
環、異なる装置間の絶対計数相互関係の不一致、などの
他の不正確さを示した。
Despite these improvements, the accuracy of the data output from the devices has not yet reached the desired accuracy. Each test also showed other inaccuracies such as, for example, particle recirculation, discrepancies in absolute counting correlations between different devices, and the like.

【0005】この粒子検知にかかわるその他の問題は、
通常、レーザ光ビームである光ビームを通って通過する
流動ストリーム内に、検知または測定される粒子を含ま
せる、粒子測定システムの開発によって解決した。前述
のように、ビームを通って通過する粒子は光を散乱し、
その散乱光は1つまたは複数の光検出器に捉えられ、集
束させられて電気パルスを発生させる。散乱光の輝度及
びそれゆえに、光検出器によって生成されるパルスの振
幅は、粒子の大きさの示度を与える。
Other problems associated with this particle detection are:
It has been solved by the development of a particle measurement system that includes particles to be detected or measured in a flow stream that passes through a light beam, which is typically a laser light beam. As mentioned earlier, particles that pass through the beam scatter light,
The scattered light is captured by one or more photodetectors and focused to generate electrical pulses. The intensity of the scattered light, and therefore the amplitude of the pulse produced by the photodetector, gives an indication of particle size.

【0006】多くのシステムでは、含ませられた流動ス
トリーム中のあらゆる粒子を検知することが重要であ
る。これには、粒子を含有する流動ストリームの断面積
全体を通って光ビームが通過する必要がある。流動スト
リームが液体ストリームである場合、光ビームを通って
ストリームを搬送している導管は一般に途中で狭くな
り、狭い断面積となるので高輝度ビームは流動ストリー
ムの断面積全体を通って通過できる。粒子を含有する流
動ストリームが相当な密度の気体ストリームである場
合、シードされた気体流はノズルによってシート形状に
細くさせられ、レーザ・ビームは、例えばKenneth P.G
rossに付与された米国特許第4746215号記載のよ
うに、シート形状のストリームの長い幅に沿って通過す
ることができる。この装置のノズルは、緩やかに断面積
を変化させており、浮遊粒子が気体ストリーム・ライン
の流速に密接に続く能力にそれほど影響を及ぼさない
(すなわち、粒子と気相との間には分離が生じない)。
しかしながら、半導体処理装置のように粒子が真空中に
ある場合、ノズルがストリームをシート状に形成するこ
とは難しい。更に、真空ラインが半導体処理の作業域に
能率的に真空を伝送するには、真空ラインが相当な断面
積を有することが必要である。このように、従来技術の
粒子検知システムは、幅が狭い導管またはノズルを有す
るため、半導体処理装置に使用されるような真空ライン
において、粒子の検知が満足にできない流動ストリーム
を形成する。
In many systems it is important to detect every particle in the entrained flow stream. This requires the light beam to pass through the entire cross-sectional area of the flow stream containing the particles. When the flowing stream is a liquid stream, the conduits carrying the stream through the light beam are generally narrowed along the way, resulting in a narrow cross-sectional area so that the high intensity beam can pass through the entire cross-sectional area of the flowing stream. If the flow stream containing the particles is a gas stream of considerable density, the seeded gas stream is made thin into a sheet shape by a nozzle and the laser beam is directed, for example, by Kenneth P. et al. G
As described in US Pat. No. 4,746,215 to Ross, it is possible to pass along the long width of a sheet-shaped stream. The nozzle of this device has a gradual change in cross-sectional area that does not significantly affect the ability of suspended particles to closely follow the flow rate of the gas stream line (ie, there is a separation between particles and gas phase). Does not occur).
However, when the particles are in a vacuum like a semiconductor processing apparatus, it is difficult for the nozzle to form the stream in a sheet shape. Furthermore, in order for the vacuum line to efficiently transfer the vacuum to the work area of semiconductor processing, the vacuum line must have a considerable cross-sectional area. Thus, prior art particle detection systems have narrow conduits or nozzles, thus creating a flow stream that is unsatisfactory for particle detection in vacuum lines such as those used in semiconductor processing equipment.

【0007】半導体及びパッケージング・デバイスの製
造では薄膜技術を用いるが、歩留りにおける主な障害
は、薄膜表面の粒子汚染物質による欠陥である。このよ
うな欠陥の主因は、薄膜デバイスを製造するために使用
される処理装置またはツールによって生成される汚染物
質の粒子に起因することが著者Bowling、R.A らによる
下記の記事で明らかにされている。"Status and needs
of in-situ real-timeprocess particle detection"、
J.Environ.Sci、Vol.32(5)、pages 22-27(198
9年)。
Although thin film technology is used in the manufacture of semiconductors and packaging devices, a major obstacle in yield is defects due to particulate contaminants on the thin film surface. The main cause of such defects is attributed to particles of contaminants produced by the processing equipment or tools used to manufacture thin film devices by the authors Bowling, R .; This is made clear in the following article by A et al. "Status and needs
of in-situ real-timeprocess particle detection ",
J. Environ. Sci, Vol. 32 (5), pages 22-27 (198
9 years).

【0008】薄膜製造または半導体産業において使用さ
れる処理装置の多くは、低圧力で動作する(例えばRI
E、PECVD)。そのままの位置で粒子をモニタする
これらのツールは、汚染物質の検知及び汚染物質に関す
る処理装置の制御に頻繁に使用され、ほとんどの場合、
処理室の排出ラインに取付けられている。
Many of the processing equipment used in the thin film manufacturing or semiconductor industries operate at low pressures (eg RI).
E, PECVD). These in-situ particle monitoring tools are often used to detect contaminants and control process equipment for contaminants, and in most cases,
It is attached to the discharge line of the processing chamber.

【0009】現在、利用可能な真空ライン・モニタは、
光の散乱を一般に利用し、流れの方向に垂直にレーザ・
ビームが照射されるセクションを通過する気体中の粒子
を検知する。これに関しては下記の記事に記載されてい
るので参照されたい。Greenstein、D.らによる"Invest
igating a Prototype In Situ ParticleMonitor on the
Exhaust Line of a CVD Reactor"、Microcontaminatio
n、Vol.3、pages 21-26(1991年)、及びStern、
J.E.らによる"MonitoringDownstream Particles in a
Single-Wafer CVD Oxide Reactor"、Microcontaminati
on、Vol.11、pages 17-56(1991年)。上記記載の
手段では、単一の集束レーザ・ビームが使用され、流体
通過断面の狭い部分を照射する。流体の粒子群の非常に
狭い1部分だけが照射され検知される。このような粒子
モニタの低検知効率(0.1パーセント乃至3.0パー
セント程度)は、品質の乏しい粒子計数統計値を生み、
そのため、統計的プロセス制御(SPC)応用例におい
てモニタが使用されなくなる。
Currently available vacuum line monitors are:
Lasers are commonly used to normalize the direction of flow by utilizing the scattering of light.
Detect particles in the gas passing through the section illuminated by the beam. Please refer to the following article for this. Greenstein, D.D. By "Invest
igating a Prototype In Situ ParticleMonitor on the
Exhaust Line of a CVD Reactor ", Microcontaminatio
n, Vol. 3, pages 21-26 (1991), and Stern,
J. E. Et al., "Monitoring Downstream Particles in a
Single-Wafer CVD Oxide Reactor ", Microcontaminati
on, Vol. 11, pages 17-56 (1991). The means described above uses a single focused laser beam to illuminate a narrow portion of the fluid passage cross section. Only a very narrow portion of the fluid particle population is illuminated and detected. The low detection efficiency (0.1% to 3.0%) of such particle monitors yields poor quality particle count statistics,
As a result, monitors are not used in statistical process control (SPC) applications.

【0010】低検知効率の解決には多数の試みが行われ
た。1つのケースにおいて、真空の導管中の照射域を増
す光の「シート」または「ネット」を生成するのに複数
の反射ビームが使用された。これはBordenに付与された
米国特許第4739177号に記載されている。しかし
ながら、 Caldow、R.らによる下記記載の自主的な研究
は、Borden及び他氏によって述べられたシステム効率を
若干改良しただけである。"Performance of the High Y
ield Technology Inc.PM-100 In SituParticle Flux M
onitor"、Aerosol Science Technology、Vol.12、page
s 981-991(1990年)。その結果は、Bordenの米国
特許第4739177号の譲受人であるHigh Yield Tec
hnology 社製作の多重反射ビーム・システムを使用した
場合、6.0ミクロン粒子において4.7パーセントの
モニタ計数効率、及び0.5ミクロン粒子においては僅
か0.1%であった。
Many attempts have been made to solve the low detection efficiency. In one case, multiple reflected beams were used to create a "sheet" or "net" of light that increased the illuminated area in a vacuum conduit. This is described in US Pat. No. 4,739,177 to Borden. However, Caldow, R .; The independent work described below by them et al. Only slightly improved the system efficiency described by Borden and others. "Performance of the High Y
ield Technology Inc. PM-100 In SituParticle Flux M
onitor ", Aerosol Science Technology, Vol. 12, page
s 981-991 (1990). The result is High Yield Tec, assignee of Borden US Pat. No. 4,739,177.
Using a multi-reflecting beam system manufactured by hnology, the monitor count efficiency was 4.7 percent at 6.0 micron particles and only 0.1% at 0.5 micron particles.

【0011】最近、Sommerに付与された米国特許第50
92675号記載のデバイスは、レーザ光の1枚のシー
トを使用して真空の導管の断面積全体を照射することに
より、導管を流れる全粒子が検知可能である。これは、
照射される断面を増やすが、しかしながら、現在の技術
水準では最小限の検知可能の粒子の大きさを検知するの
には相当な高出力のレーザを必要とする。
Recently, US Patent No. 50 to Sommer
The device described in No. 92675 is capable of detecting all particles flowing through a conduit by illuminating the entire cross-sectional area of the vacuum conduit using a sheet of laser light. this is,
Increasing the illuminated cross section, however, current state of the art requires a fairly high power laser to detect the minimum detectable particle size.

【0012】このように、粒子検知器または粒子計数器
のいっそうの改良が望まれる。
Thus, further improvements in particle detectors or particle counters are desired.

【0013】本明細書で述べる発明もまた、散乱光によ
って粒子を検知する。しかしながら、新しい設計は光
源、ビーム光学装置、光検知素子を利用し、及び流体流
中の浮遊粒子の大部分を断面がノズル出口域に比べて狭
い焦点域に空気力学的に集束する、単一のノズル設計を
用いた特別設計のシステムを利用する。焦点域は、好適
には焦点に集められたレーザ・ビームである1つ以上の
狭く、高輝度の光ビームによって照射され、流体流の粒
子群のかなりの粒子(100%近くの予測)が検知でき
る。この新しい発明によって得られる高効率の粒子検知
は、SPC応用例などの多くの産業の応用に適してい
る。
The invention described herein also detects particles by scattered light. However, the new design utilizes a light source, beam optics, a light-sensing element, and a single aerodynamic focusing of most of the suspended particles in the fluid stream into a focal zone whose cross-section is narrow compared to the nozzle exit zone. A specially designed system using the nozzle design of The focal zone is illuminated by one or more narrow, high-intensity light beams, which are preferably focused laser beams, to detect significant particles (nearly 100% predicted) of the fluid stream particles. it can. The highly efficient particle detection provided by this new invention is suitable for many industrial applications such as SPC applications.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高効率且つ
流体流内のそのままの位置で粒子を検知するための、新
しい方法と装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a new method and apparatus for detecting particles in situ in a fluid stream with high efficiency.

【0015】本発明の目的は、高効率且つそのままの位
置で粒子を検知する装置と方法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for detecting particles in situ with high efficiency.

【0016】本発明の他の目的は、高効率で真空内で働
く粒子検知器を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a particle detector that operates in a vacuum with high efficiency.

【0017】更に本発明の目的は、半導体プロセスのオ
ンラインで働く粒子検知器を提供することである。
It is a further object of the present invention to provide a particle detector that works on-line in semiconductor processing.

【0018】更に本発明の他の目的は、検知される粒子
の焦点位置を変更できる、調整可能なノズルを有する粒
子検知器を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a particle detector having an adjustable nozzle capable of changing the focus position of a detected particle.

【0019】更に本発明の他の目的は、粒子を検知する
ために使用されるノズルと光ビーム間の距離を変えられ
る滑動可能手段を有する、粒子検知器を提供することで
ある。
Yet another object of the invention is to provide a particle detector having slidable means capable of varying the distance between the nozzle used to detect particles and the light beam.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、流体導
管を流れる粒子を検知する装置を有する。上記流体導管
は下記構成から成る。焦点域に上記粒子を空気力学的に
集束させるための、少なくとも1つの集束手段を有する
ノズルと、ここにおいて上記焦点域の断面積は、上記集
束手段の断面積より実質的に狭く、及び少なくとも1つ
の狭い光ビームによって上記焦点域を照射するための少
なくとも1つの手段と、上記光ビームによって照射を受
けた上記粒子による散乱光を検知するための、少なくと
も1つの手段との構成である。
A feature of the invention includes an apparatus for sensing particles flowing in a fluid conduit. The fluid conduit has the following configuration. A nozzle having at least one focusing means for aerodynamically focusing the particles in a focal zone, wherein the cross sectional area of the focal zone is substantially smaller than the cross sectional area of the focusing means, and at least 1 At least one means for illuminating the focal zone with two narrow light beams and at least one means for detecting scattered light by the particles illuminated by the light beams.

【0021】本発明の他の特徴は、下記構成の流体導管
中を流れる粒子を検知するための方法を含むことにあ
る。 (a)少なくとも1つの集束手段によって検知される粒
子を空気力学的に焦点域に集束させ、ここにおいて、上
記焦点域の断面積は上記集束手段の断面積より小さく、
(b)少なくとも1つの狭い光ビームによって上記焦点
域を照射し、上記光ビームが上記焦点域の上記粒子によ
って散乱させられるようにし、(c)上記光ビームによ
って照射を受けた上記粒子によって散乱した上記光を検
知し、及び検知段階において検知された焦点域の粒子数
を計数することを更に含む方法。
Another feature of the present invention is to include a method for detecting particles flowing in a fluid conduit of the following construction. (A) Aerodynamically focus particles detected by at least one focusing means into a focal area, wherein the cross-sectional area of said focal area is smaller than the cross-sectional area of said focusing means,
(B) illuminating the focal region with at least one narrow light beam such that the light beam is scattered by the particles in the focal region; (c) scattering by the particles illuminated by the light beam. The method further comprising detecting the light and counting the number of particles in the focal zone detected in the detecting step.

【0022】[0022]

【実施例】検知システムを動作させて、気体または液体
などの流体流中の粒子数を求める場合、微粒子が流体中
に浮遊していると仮定している。一般に気体または液体
は担体の役割を担い、浮遊粒子を検知システムによって
使用されるレーザ・ビームなどの光ビームの焦点を通過
させて移送する。浮遊粒子が光を散乱して検知可能とな
るので、粒子の大きさ、数などの微粒子の物理的特性を
知ることができる。様々な理由のために粒子の検知を行
う。例えば、少数の例をあげるならば、環境に散乱して
いる粒子の数及び大きさを知ることにより、汚染具合が
規定のプロセスまたは環境限界を越えているかどうか知
ることができる。
EXAMPLES When operating a sensing system to determine the number of particles in a fluid stream, such as a gas or liquid, it is assumed that the particles are suspended in the fluid. A gas or liquid generally acts as a carrier, transporting airborne particles through the focus of a light beam, such as the laser beam used by the sensing system. Since the suspended particles scatter light to be detected, it is possible to know the physical characteristics of the particles such as the size and number of particles. Particle detection is performed for various reasons. For example, knowing the number and size of particles scattered into the environment, to name but a few, can tell if the degree of contamination exceeds specified process or environmental limits.

【0023】好適なノズルの実施例を図1に示す。急激
に収束させるノズル10はノズル・ハウジング12を有
し、1つ以上の上側に固定または移動可能なノズル・プ
レート14、及び1つ以上の下側に固定または移動可能
なノズル・プレート16によって覆われている。ノズル
・ハウジング12は管形がよいが、しかし何れの形状で
もよい。ノズル・ハウジング12は好適には円形がよ
く、流動粒子11並びに13を外部に流出させるための
ノズル開口部すなわちノズル出口部15を有する。図の
説明上、流動粒子11だけを場合によっては担体流体ま
たは担体気体とし、流動粒子13は検知される粒子、ま
たは望ましくない粒子または汚染物質と呼ぶ。
An example of a suitable nozzle is shown in FIG. The abrupt convergent nozzle 10 has a nozzle housing 12 and is covered by one or more upper fixed or moveable nozzle plates 14 and one or more lower fixed or moveable nozzle plates 16. It is being appreciated. The nozzle housing 12 is preferably tubular, but can be any shape. The nozzle housing 12 is preferably circular and has a nozzle opening or nozzle outlet 15 for outflowing the fluidized particles 11 and 13. For purposes of illustration, only fluid particles 11 are sometimes referred to as carrier fluids or gases, and fluid particles 13 are referred to as detected particles or unwanted particles or contaminants.

【0024】上部プレート14は、一般に図1に示す角
度4を有する。この角度4は、プロセス条件により90
度乃至135度の範囲で変えられる。同様に、下部プレ
ート16は角度6を有する。この角度6もまた、プロセ
ス条件により90乃至135度の範囲で変えられる。一
般的なオペレーションでは図の角度4と6の好適な角度
は90度であることがわかっている。
The top plate 14 generally has an angle 4 shown in FIG. This angle 4 is 90 depending on the process conditions.
It can be changed in the range of degrees to 135 degrees. Similarly, the lower plate 16 has an angle 6. This angle 6 can also be changed in the range of 90 to 135 degrees depending on the process conditions. It has been found that for typical operation, the preferred angle between angles 4 and 6 in the figure is 90 degrees.

【0025】プレート14と16は、同サイズ或いは異
なるサイズでもよい。同様にプレート14と16は、長
方形或いは半円形または他の形状でもよい。ノズル10
のプレート14と16の代わりに、単一のプレート17
であることができ、これは、流動粒子11と13の通過
のために好適には円形である出口部すなわち開口部15
を有する。同様にプレート17は、アイリスのような可
変の開口部15を持ち、流体流の特性を変更できる。プ
レート17の角度4と6の角度は90度であることがよ
いが、応用例に対応して角度を変えるのがよい。
The plates 14 and 16 may be the same size or different sizes. Similarly, the plates 14 and 16 may be rectangular or semi-circular or other shapes. Nozzle 10
A single plate 17 instead of the plates 14 and 16 of
Which is preferably circular for the passage of the flowing particles 11 and 13 and which is the outlet or opening 15.
Have. Similarly, the plate 17 has an iris-like variable opening 15 to allow modification of fluid flow characteristics. The angle between the angles 4 and 6 of the plate 17 is preferably 90 degrees, but it is better to change the angle depending on the application.

【0026】典型的な状況における流体流は、検知また
は計数されなければならない1つ以上の望ましくない粒
子13を含む1つまたは複数の担体流体11を有する。
半導体のプロセスでは、担体流体11は一般に気体であ
り、少数の名をあげるならば、例えば、窒素、ヘリウ
ム、水素、アルゴン、酸素或いは気体の混合物であり、
及び流動粒子13は、半導体製造プロセス中に一般に侵
入するある種の汚染粒子である。一般に流動粒子13
は、担体ガス分子11よりかなり大きい質量を持つ。
The fluid flow in a typical situation has one or more carrier fluids 11 containing one or more undesired particles 13 which must be detected or counted.
In semiconductor processes, the carrier fluid 11 is generally a gas, for example nitrogen, helium, hydrogen, argon, oxygen or a mixture of gases, to name a few,
And the flow particles 13 are some contaminant particles that commonly enter during the semiconductor manufacturing process. Generally fluidized particles 13
Has a much larger mass than the carrier gas molecule 11.

【0027】気体と汚染粒子とを含む流動体が集束ノズ
ル10を通り抜ける際、重い粒子13は軽い気体粒子1
1から分離され、流体すなわち粒子気体ジェットが結果
として生ずる。図1でより詳細に図示されているように
流動粒子11は、ノズル開口部すなわち出口部15に近
接するに従い集束し、それほど圧縮せずに開口部15を
通過直後に発散する。一方、浮遊汚染粒子13もまた、
ノズル出口部すなわち開口部15に接近するに従い集束
するが、その大きい運動量、すなわち慣性によりその収
束運動はノズル開口部すなわち出口部の下流部に留まる
傾向があり、その重さが十分にある場合は、共通の焦点
すなわち焦点域26でジェット軸を最終的には交差す
る。流動粒子11と違って、汚染粒子13は焦点域26
で高圧縮されるので、結果として該領域において非常に
濃い局所の粒子濃度になる。ノズルの下流における流体
流は、このように粒子13が濃縮された領域23と、粒
子13が減少した領域21とに分離され、虚の面すなわ
ち領域20によって分割される。要約すると、集束ノズ
ル10は重い粒子13を主に集中させて狭い焦点域26
を通すが、軽い気体粒子11を同様に制約しない役割を
する。
As the fluid containing gas and contaminant particles passes through the focusing nozzle 10, the heavy particles 13 are replaced by the light gas particles 1.
1, resulting in a fluid or particle gas jet. As shown in more detail in FIG. 1, the fluidized particles 11 converge as they approach the nozzle opening or outlet 15 and diverge immediately after passing through the opening 15 without being significantly compressed. On the other hand, the suspended pollutant particles 13 are also
It converges as it approaches the nozzle outlet or opening 15, but due to its large momentum, ie inertia, its converging movement tends to stay downstream of the nozzle opening or outlet and if its weight is sufficient. , And finally intersects the jet axes at a common focus or focal zone 26. Unlike the flowing particles 11, the pollutant particles 13 have a focal area 26
The result is a highly concentrated local particle concentration in the region. The fluid flow downstream of the nozzle is thus separated into a region 23 enriched in particles 13 and a region 21 depleted in particles 13 and divided by an imaginary plane or region 20. In summary, the focusing nozzle 10 concentrates the heavy particles 13 mainly and narrows the focus area 26.
However, it also plays a role of not restricting the light gas particles 11.

【0028】下記文献は最近の理論的及び実験的研究
で、前述の選択的粒子集束の現象について詳細に記述し
ているので参照されたい。Fernandez de la Mora、
J.、Rossell-Llompart、J.及びRiesco-Chueca、P.
(1989年)"AerodynamicFocusing of Particles an
d Molecules in Seeded Supersonic jets"、fromRarefi
ed Gas Dynamics:Physical Phenomena、Muntz、E.
P.、Weaver、D.P.、and Campbell、D.H.、Eds.Vo
l.117 of Progress in Astronautics andAeronautic
s、AlAA、Washington D.C.例えば、Fernandez de la
Moraらによる前述の記事252ページの図2は、粒子含
有気体が急激に収束させるノズルを通して流れる場合の
軽い気体中にシードされた重い粒子の軌道を示す。重い
相の粒子は、ノズルの下流のノズル軸に沿って集中する
傾向がある。十分な慣性を持つ粒子は、共通の交差ポイ
ントすなわち焦点でノズル軸を交差し、その交差位置
は、流量、ノズル形状、粒子慣性に依存し、更にノズル
の上流における粒子がシードする位置にある程度、関係
する。大きい粒子の慣性は別として、焦点の位置は流れ
と粒子のパラメータとは理論的に無関係であるが、ノズ
ルの上流の実質的に異なる位置からの粒子に見られるよ
うに「幾何学的な収差」が光学システム同様に影響す
る。しかしながら、広範囲な流れの条件にわたって動作
する一定のノズルにおいて、粒子のほとんどが、ノズル
の出口部よりも範囲が非常に狭い(2、3%程度)焦点
域を軌道的に通る。焦点域26は、開口部すなわち出口
部15から下流の方向へノズルの出口部寸法より小さい
距離に一般に位置し、粒子の相はこの領域において最大
で1000倍まで濃くなる。
The following references are recent theoretical and experimental studies, and refer to the detailed description of the phenomenon of selective particle focusing described above. Fernandez de la Mora,
J. Rossell-Llompart, J .; And Riesco-Chueca, P.M.
(1989) "Aerodynamic Focusing of Particles an
d Molecules in Seeded Supersonic jets ", fromRarefi
ed Gas Dynamics: Physical Phenomena, Muntz, E.
P. , Weaver, D. P. , And Campbell, D.M. H. , Eds. Vo
l. 117 of Progress in Astronautics and Aeronautic
s, AlAA, Washington D.S. C. For example, Fernandez de la
FIG. 2 on page 252 of the aforementioned article by Mora et al. Shows the trajectories of heavy particles seeded in a light gas as it flows through a nozzle that causes the gas to rapidly converge. Heavy phase particles tend to concentrate along the nozzle axis downstream of the nozzle. Particles with sufficient inertia intersect the nozzle axis at a common intersection point or focal point, the location of the intersection depending on flow rate, nozzle geometry, particle inertia, and to some extent upstream of the nozzle where the particles are seeded. Involved. Aside from the inertia of large particles, the location of the focal point is theoretically independent of the flow and particle parameters, but the "geometrical aberrations" seen in particles from substantially different locations upstream of the nozzle Affects as well as optical systems. However, in a constant nozzle operating over a wide range of flow conditions, most of the particles orbit through a focal zone that is much narrower (a few percent) than the outlet of the nozzle. The focal zone 26 is generally located at a distance downstream from the opening or outlet 15 which is smaller than the outlet dimension of the nozzle, and the particle phase is up to 1000 times thicker in this area.

【0029】粒子が担体流体の慣性力よりも大きい慣性
によって集中される現象は、技術文献においては厳密に
は「空力集束」と呼ぶ。例として、前述のFernandez de
laMoraらの文献を参照されたい。
The phenomenon in which particles are concentrated by an inertia greater than the inertial force of the carrier fluid is technically called "aerodynamic focusing" in the technical literature. As an example, the above-mentioned Fernandez de
See la Mora et al.

【0030】図2は、本発明の好適な実施例の概略図で
ある。一般的な応用例における本発明の装置25は、粒
子含有気体を搬送する流動導管の2つの流体導管セクシ
ョン32と34の間に挿入され、適切な結合または固定
手段31と33によって固定される。流体導管32は流
動導管の入口であり、一方、流体導管34は流動導管の
出口である。
FIG. 2 is a schematic diagram of the preferred embodiment of the present invention. The device 25 of the invention in a general application is inserted between two fluid conduit sections 32 and 34 of a flow conduit carrying a particle-containing gas and secured by suitable coupling or securing means 31 and 33. Fluid conduit 32 is the inlet of the flow conduit, while fluid conduit 34 is the outlet of the flow conduit.

【0031】開口部すなわち出口部15は、汚染または
望ましくない流動粒子13を確実に集束するために円形
であることが好ましい。開口部15の直径は、ノズル1
0の入口よりも少なくとも1/2より小さくしなければ
ならない。ノズル10に接近する粒子13は、キャリア
・ガス中に任意に分散させられ、ノズル10を通って通
過することにより適切な条件を生み、全ての粒子13は
集束させられてノズル軸27上に位置する狭い焦点域2
6を通って流れる。ノズルの形状パラメータを適切に変
えることにより、例えば、入口の直径にかかわるノズル
開口部すなわちノズル出口部15の直径を変化させるこ
とにより、焦点域26は、出口部すなわち開口部15か
らの様々な距離に位置できる。ノズル10の最適な設計
は、勿論、検知される粒子の物理的特性、担体流体流の
特性、検知される粒子数、その他に依存する。
The openings or outlets 15 are preferably circular in order to ensure focusing of contaminated or unwanted fluid particles 13. The diameter of the opening 15 depends on the nozzle 1
It must be at least 1/2 less than the 0 entry. Particles 13 approaching the nozzle 10 are optionally dispersed in a carrier gas and pass through the nozzle 10 to create the appropriate conditions, all particles 13 being focused and positioned on the nozzle axis 27. Narrow focal range 2
Flowing through 6. By varying the shape parameters of the nozzle appropriately, for example, by varying the diameter of the nozzle opening or nozzle outlet 15 with respect to the diameter of the inlet, the focal zone 26 will be at different distances from the outlet or opening 15. Can be located in. The optimum design of the nozzle 10 depends, of course, on the physical properties of the particles being detected, the characteristics of the carrier fluid flow, the number of particles being detected, etc.

【0032】ほとんどの応用例において、焦点域26は
ノズル開口部すなわち出口部から下流に位置し、ノズル
開口部すなわち出口部の直径の0.5倍乃至3倍の距離
が一般的であることがわかっている。ノズル出口部すな
わち開口部15の断面積と比較して小さい断面積を有す
る焦点域26は、焦点域26の粒子ストリームよりも狭
く焦点を合わせられた高輝度の光ビーム22によって照
射される。2つの焦点の交差(すなわち、光ビーム22
と粒子13のストリームの交差)によって汚染粒子13
が検知され、計数できることになる。この本発明の装置
を使用することにより、集束ノズルを持たない現在可能
な類似手段よりも、非常に高い100%に近い粒子検知
効率が得られることが考えられる。
In most applications, the focal zone 26 is located downstream from the nozzle opening or outlet, and a distance of 0.5 to 3 times the diameter of the nozzle opening or outlet is typical. know. The focal zone 26, which has a small cross-sectional area compared to the cross-sectional area of the nozzle exit or opening 15, is illuminated by a high intensity light beam 22 that is narrower focused than the particle stream in the focal zone 26. The intersection of the two focal points (ie the light beam 22
And the stream of particles 13)
Will be detected and can be counted. It is believed that by using this device of the present invention, much higher particle detection efficiencies approaching 100% can be obtained than currently available similar means without focusing nozzles.

【0033】例えば、レーザ・ビームなどの狭い光ビー
ム22は、好適にはレーザ・ダイオードである光源18
を使用して作り出し、適切なコリメータ28を用いて光
ビーム22を焦点域26に合わす。散乱光は受光部29
を用いて好適にはソリッド・ステート光検出器、または
光電子増倍管である光検知器19によって集光される。
入射光ビームは、図2に示されている前方散乱構成の光
停止部24で終える。この光停止部24は、入射光ビー
ム22が検知器19に到達するのを防止するので、検知
器19は粒子からの散乱光だけを検知する。装置25を
通過する粒子11と13は、ポンプを使用して流動導管
34の出口を通って一般に放出される。
A narrow beam of light 22, such as a laser beam, is source 18 which is preferably a laser diode.
To focus the light beam 22 on the focal zone 26 using a suitable collimator 28. The scattered light is received by the light receiving unit 29.
Is collected by a photodetector 19, which is preferably a solid-state photodetector or a photomultiplier tube.
The incident light beam ends at the light stop 24 in the forward scattering configuration shown in FIG. This light stop 24 prevents the incident light beam 22 from reaching the detector 19, so that the detector 19 only detects scattered light from the particles. The particles 11 and 13 passing through the device 25 are generally discharged through the outlet of the flow conduit 34 using a pump.

【0034】図1と図2からわかるように、計数される
粒子13の最大濃度は焦点域26に存在する。従って、
最大濃度の計数を得るために、ノズル軸27と光軸37
は角度90度で交差する必要があり、その結果、光ビー
ムの焦点は粒子流の焦点と最適に交差できる。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the maximum concentration of counted particles 13 is in the focal zone 26. Therefore,
In order to obtain the maximum density count, the nozzle axis 27 and the optical axis 37
Must intersect at an angle of 90 degrees so that the focus of the light beam can optimally intersect the focus of the particle stream.

【0035】急激に収束させるノズル10の開口部15
の大きさは、一般に導管より小さいが、しかし、集束光
ビーム22の厚さに対しては大きい。これにより極端な
抵抗を受けずにノズルを通して効果的に真空を送ること
ができる。
Aperture 15 of nozzle 10 for abrupt convergence
Is generally smaller than the conduit, but larger for the thickness of the focused light beam 22. This allows the vacuum to be effectively delivered through the nozzle without experiencing extreme resistance.

【0036】ほとんどの応用例において、検知用光学装
置と流動性の粒子はハウジング30内に有ることが好ま
しい。またハウジング30は焦点域26を周囲の空気の
振動並びに無用の源からの光、などの外部の影響から保
護する。
In most applications, the sensing optics and the flowable particles are preferably contained within housing 30. The housing 30 also protects the focal zone 26 from external influences such as ambient air vibrations and light from unwanted sources.

【0037】本発明の装置の他の好適な実施例を図3に
示す。本発明の装置35は装置25に非常に類似する
が、光源18はノズル10に対して実質的に同軸的に合
わせられている。ノズル軸27と光ビーム軸37との間
にある交差7の角度が小さい場合、ノズル軸の長い部分
が照射されることになる。極端なケースでは光ビーム2
2は、ノズル10と同軸である可能性もある。この実施
例では、形状的な収差の影響はそれほど無いので、ノズ
ル10にある粒子13は、ノズル出口部15から僅かに
変更された距離にある軸を交差することになる。
Another preferred embodiment of the device of the present invention is shown in FIG. The device 35 of the present invention is very similar to the device 25, but the light source 18 is aligned substantially coaxially with the nozzle 10. If the angle of the intersection 7 between the nozzle axis 27 and the light beam axis 37 is small, the long part of the nozzle axis will be illuminated. Light beam 2 in extreme cases
2 may be coaxial with the nozzle 10. In this example, the effect of geometrical aberrations is less so that the particles 13 at the nozzle 10 will cross the axis at a slightly modified distance from the nozzle exit 15.

【0038】図3に示すように、ノズル出口部、すなわ
ち、開口部15と光ビーム37の軸との距離は調整可能
である。この距離の変更は、例えば、ノズル10をベア
リングなどの適切な可動手段39に搭載し、ノズル10
を軸方向へ、或いは光学装置のハウジング30を軸方向
へ移動できる。同様に所望の結果を得るために伸縮方式
を用いて、ノズル10、光学システム或いは両方共動か
すことができる。
As shown in FIG. 3, the nozzle outlet, that is, the distance between the opening 15 and the axis of the light beam 37 is adjustable. To change this distance, for example, the nozzle 10 is mounted on an appropriate movable means 39 such as a bearing,
Can be moved axially or the housing 30 of the optical device can be moved axially. Similarly, the nozzle 10, the optical system, or both can be moved using a telescoping method to achieve the desired result.

【0039】図5は本発明の他の実施例を図示し、粒子
13を流体流から除去するための集塵手段または除去手
段50が示されている。除去手段50は、焦点域26ま
たはその近辺に置かれる。従って、流体流の高濃度域2
3は、除去手段50によって除去され、一方、流体流の
希薄域21は、除去手段50を実質的に迂回する。焦点
域26に近接して除去するために、除去手段50は、流
体流の高濃度域23を除去する限界を決める。除去手段
50が焦点域26に近づくほど、流体流の高濃度域23
は更に除去される。除去手段は除去を行う前に粒子を計
数するために図5で示されるように、光ビーム22及び
関連装置に連動して使用できる。代わりに、光ビーム2
2と関連装置が取り外され、単に粒子を除去して後で計
数する方法もある。除去装置50は高濃度域23の流れ
が入込む管56を有することができる。管56は焦点域
またはその近辺で流体流と交差するので、管50の断面
積(または直径)はノズル15の断面積(または直径)
よりも小さい。必要であるならば、ポンプ52が加えら
れる。管56は粒子13を流体導管から除去してバイア
導管54を通し、更に処理する。管56を経て、流体導
管34を通過後、必要であれば粒子をある位置で計数で
きる。
FIG. 5 illustrates another embodiment of the present invention, showing a dust collection or removal means 50 for removing particles 13 from a fluid stream. The removal means 50 is placed in or near the focal zone 26. Therefore, the high concentration region 2 of the fluid flow
3 is removed by the removal means 50, while the lean region 21 of the fluid stream substantially bypasses the removal means 50. For removal near the focal zone 26, the removal means 50 define a limit for removing the high concentration zone 23 of the fluid stream. The closer the removal means 50 is to the focal zone 26, the higher concentration zone 23 of the fluid flow
Are further removed. The removal means can be used in conjunction with the light beam 22 and associated equipment, as shown in FIG. 5, to count particles prior to removal. Instead, light beam 2
There is also a method in which 2 and related devices are removed, and particles are simply removed and counted later. The removal device 50 can have a tube 56 into which the flow in the high concentration zone 23 enters. Since the tube 56 intersects the fluid flow at or near the focal region, the cross-sectional area (or diameter) of the tube 50 is the cross-sectional area (or diameter) of the nozzle 15.
Smaller than. Pump 52 is added if necessary. Tube 56 removes particles 13 from the fluid conduit and through via conduit 54 for further processing. After passing through the conduit 56 and through the fluid conduit 34, the particles can be counted at a location if desired.

【0040】図4は、本発明を利用している実用処理を
例示する概略図である。処理室45を持つ処理装置40
は、流動処理入口42と流動処理出口44とを有する。
図4で示されるように本発明の装置は、流動処理入口4
2または流動処理出口44或いは双方の位置に置くこと
ができる。処理室45における作業の結果、流動ストリ
ームに導入されていた粒子の正確な計数を得るために、
本発明の検知システムを流動処理入口42及び流動処理
出口44の双方に置くのがよい。また、本発明の粒子検
知器は処理室45から十分に離し、これらの粒子検知器
が処理室45内で生じる処理の何れの悪影響を受けない
ように注意しなければならない。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a practical process utilizing the present invention. Processing device 40 having processing chamber 45
Has a flow process inlet 42 and a flow process outlet 44.
As shown in FIG. 4, the apparatus according to the present invention has a flow treatment inlet 4
It can be located at the two or the flow treatment outlets 44 or both. As a result of the work in the processing chamber 45, in order to obtain an accurate count of the particles introduced into the flow stream,
The sensing system of the present invention may be located at both flow process inlet 42 and flow process outlet 44. Also, care must be taken that the particle detectors of the present invention are sufficiently separated from the process chamber 45 so that these particle detectors are not adversely affected by any of the processing that occurs within the process chamber 45.

【0041】本発明は、また高効率且つそのままの位置
で粒子を検知及び粒子を分離する装置と方法を含む。本
発明は粒子、特に気体中における粒子の高効率の分離及
び測定を提供する。多くの産業のアプリケーションにお
いて本発明が必要とされる。このような産業には、例え
ば、半導体産業、製薬産業、環境関連産業その他があ
る。おそらく、本発明が最も使用される分野は、半導体
を製作する際の清浄度が非常に重要である半導体産業で
あろう。本発明はまた、粒子の測定を可能とするだけで
はなく、有用、無用の粒子を分離できる。同様に製薬産
業において、ある種の薬が微粒状態に処理されるよう
に、微粒子の分離が所望される。環境関連のアプリケー
ションでは、詳細に分析するための標本抽出と薄められ
た環境の煙霧体の濃縮が得られる。もちろん、粒子を気
体ストリームから分離するために、フィルタやインパク
タ等の現在使用されている多数の装置がある。これらの
装置は一般に 流れを遮る素子の表面の粒子を集める。
しかしながら、本発明は流れる粒子をそのままの位置で
測定するだけでなく、同種類の粒子を高効率で分離す
る。
The present invention also includes apparatus and methods for highly efficient and in-situ particle detection and particle separation. The present invention provides highly efficient separation and measurement of particles, especially particles in a gas. The invention is required in many industrial applications. Such industries include, for example, the semiconductor industry, the pharmaceutical industry, the environment-related industry, and the like. Perhaps the most used field of the invention is the semiconductor industry, where cleanliness in semiconductor fabrication is very important. The present invention not only allows measurement of particles, but can separate useful and useless particles. Similarly, in the pharmaceutical industry, separation of microparticles is desired so that certain drugs are processed into a finely divided state. Environmental applications provide sampling for detailed analysis and enrichment of diluted environmental fumes. Of course, there are numerous devices currently in use, such as filters and impactors, to separate particles from the gas stream. These devices generally collect particles on the surface of the element that obstruct the flow.
However, the present invention not only measures flowing particles in situ, but also separates particles of the same type with high efficiency.

【0042】本発明は、図5で示されるようにノズル1
0の下流のあるプローブ或いはコレクタである除去手段
50に対して一直線に揃うノズル10を利用する。一般
にノズル10を通る流れは亜音速であるので、ノズル1
0を出る流れを真空中に放出する必要はない。適切に選
ばれた流れの条件下においてノズル10は、ノズル出口
部と比較してサイズが小さい焦点域26に、流体中の粒
子13を空気力学的に集束、すなわち一点に集める。使
用されるプローブすなわち除去手段50は、一般にノズ
ル10の出口部のサイズより小さい入口部を有する。プ
ローブすなわち除去手段50は、ノズル軸に対して一直
線に合わせるのが好ましく、粒子の焦点域26に近づけ
るかまたは重なるように配置する。ノズル10を出る気
体流の中心の小さな部分は集束によって粒子が非常に富
み、プローブすなわち除去手段50を通して引き込まれ
る。すなわち抽出され、一方、一般に「クリーン」なキ
ャリア・ガス60である残りは、除去手段50の外壁に
沿って放出される。プローブである除去手段50を通る
流れは等速であるのが好ましい。すなわち、プローブ入
口内を通る気体または粒子の速さは、プローブの上流の
流れの速さと等しい。等速サンプリングはプローブ壁に
対する粒子損失を減らすのに一般に有用である。これは
一般にノズルの出口部よりも採集開口部径が大きい従来
技術の手段では可能ではなかった。
The present invention relates to a nozzle 1 as shown in FIG.
A nozzle 10 is used which is aligned with a removing means 50 which is a probe or collector downstream from 0. Generally, the flow through nozzle 10 is subsonic, so nozzle 1
It is not necessary to discharge the stream exiting 0 into the vacuum. Under properly selected flow conditions, the nozzle 10 aerodynamically focuses, i.e., focuses, the particles 13 in the fluid into a focal zone 26 that is smaller in size than the nozzle outlet. The probe or removal means 50 used typically has an inlet section that is smaller than the size of the outlet section of the nozzle 10. The probe or removal means 50 is preferably aligned with the nozzle axis and is located close to or overlapping the focal zone 26 of the particle. A small central portion of the gas stream exiting the nozzle 10 is very rich in particles due to focusing and is drawn through the probe or removal means 50. That is, it is extracted, while the rest, which is generally a "clean" carrier gas 60, is discharged along the outer wall of the removal means 50. The flow through the removal means 50, which is a probe, is preferably constant velocity. That is, the velocity of the gas or particles passing through the probe inlet is equal to the velocity of the flow upstream of the probe. Constant velocity sampling is generally useful in reducing particle loss on the probe wall. This was not possible with prior art means which generally have a larger collection opening diameter than the outlet of the nozzle.

【0043】図5に詳細に説明されているように、粒子
13を流体流から除去するためのコレクタ或いはプロー
ブである除去手段50が示されている。除去手段50は
焦点域26に、またはその近辺に置かれる。この様な方
法で流体流である粒子高濃度域23の流体は、除去手段
50によって除去される。一方、流体流である粒子希薄
域21の流体は実質的に除去手段50をバイパスして
「クリーン」・キャリア・ガス60として出る。除去手
段50の焦点域26への近接の程度により、流体流にお
ける高濃度域23の流体が除去される度合いが決まる。
除去手段50が焦点域26に近づくほど、流体流におけ
る高密度域23の流体が更に除去される。除去手段50
は、図5で示されるように光ビーム22並びに関連装置
と連係して使用でき、粒子を除去する前に計数できる。
他の方法として、光ビーム22と関連装置が外され、粒
子は単に除去されてから計数する方法もある。除去装置
50は高濃度域23の流体が流れ込む管56を有する。
管56を焦点域26において、またはその近辺で流体流
と交差させるため、管またはパイプ50の断面積(また
は直径)は、ノズル開口部すなわち出口部15の断面積
(または直径)より小さい。微粒子を除去するために必
要であるならば、ポンプ52が加えられる。管56は、
バイア導管54で処理するために粒子13を流体導管か
ら除去する。粒子が管56によって流体導管34を抜け
出た後、所望であれば、あるポイントで粒子を計数可能
である。同様に、除去された微粒子は更に処理するため
に送出可能である。この処理には薬の微粒状態処理、ま
たはこれらの微粒子の閉ループ・システムからの除去等
である。
As illustrated in detail in FIG. 5, a removal means 50 is shown which is a collector or probe for removing particles 13 from the fluid stream. The removal means 50 is located at or near the focal zone 26. The fluid in the particle high-concentration region 23, which is the fluid flow, is removed by the removing means 50 by such a method. On the other hand, the fluid in the particle-lean zone 21, which is the fluid stream, substantially bypasses the removal means 50 and exits as a "clean" carrier gas 60. The degree of proximity of the removal means 50 to the focal zone 26 determines the extent to which fluid in the high concentration zone 23 of the fluid stream is removed.
The closer the removal means 50 is to the focal zone 26, the more fluid in the dense zone 23 in the fluid stream is removed. Removing means 50
Can be used in conjunction with the light beam 22 and associated equipment as shown in FIG. 5 and can be counted prior to particle removal.
Another method is to disconnect the light beam 22 and associated devices and simply remove the particles before counting. The removing device 50 has a pipe 56 into which the fluid in the high concentration region 23 flows.
The cross-sectional area (or diameter) of the tube or pipe 50 is smaller than the cross-sectional area (or diameter) of the nozzle opening or outlet portion 15 in order to intersect the fluid flow at or near the focal zone 26. Pump 52 is added if needed to remove particulates. Tube 56
Particles 13 are removed from the fluid conduit for processing in via conduit 54. After the particles have exited fluid conduit 34 by tube 56, the particles can be counted at a point if desired. Similarly, the removed particulate can be delivered for further processing. This treatment may be a fine particle treatment of the drug, or removal of these fine particles from a closed loop system.

【0044】もちろん、本発明はまた、空気力学的に集
束させて軽い粒子からの重い粒子の分離、またはすでに
分離した粒子の再度の分離、或いは選択的に粒子を集束
させて選択的に粒子を分離する等にも使用できる
Of course, the present invention also includes aerodynamically focusing to separate heavy particles from lighter particles, or to separate particles that have already separated, or to selectively focus particles to selectively particle. Can be used for separation, etc.

【0045】更に粒子13からの前方散乱光を検知する
ことが一般的によい。本発明の装置はその構成を限定せ
ず、及び角度自由の検知も同様に使用できる。
Furthermore, it is generally better to detect the forward scattered light from the particles 13. The device of the present invention is not limited in its configuration, and angular freedom sensing can be used as well.

【0046】ある応用例においては、長方形のノズル開
口部15を使用するのが有利である場合もある。この場
合、開口部15において大きな縦横比ができ、浮遊粒子
13は、例えば縦幅が横幅に比べて長い長方形のスリッ
トを流れる際に集束される。このケースにおける焦点域
26は、スリットの長さに相当する、流体流に対して横
方向となる長さを有する。光ビーム22は、通過する粒
子全体の長さに沿って、流動導管の壁を横切って粒子を
照射する。
In some applications it may be advantageous to use a rectangular nozzle opening 15. In this case, a large aspect ratio is created in the opening 15, and the suspended particles 13 are converged when flowing through, for example, a rectangular slit whose vertical width is longer than its horizontal width. The focal zone 26 in this case has a length transverse to the fluid flow, which corresponds to the length of the slit. The light beam 22 illuminates the particles across the wall of the flow conduit along the length of the particles that it passes through.

【0047】ノズル10の他の構成には、調整可能な出
口部すなわち開口部15があり、広範囲な圧力と流量に
おける本発明の装置の用途が拡大する。軸対称形状の構
成上、アイリス・ダイアフラム17に代わる、例えば、
プレート14、16に置き換えてカメラ開口部などで使
用される可変の形状が得られるかもしれない。長方形の
形状においては、互いに逆方向に移動する2つの同一平
面上のプレート14と16を使用して可変であるスリッ
ト開口部15を使用できる。
Another configuration of nozzle 10 has an adjustable outlet or opening 15 which expands the application of the device of the present invention over a wide range of pressures and flow rates. Instead of the iris diaphragm 17 due to the configuration of the axisymmetric shape, for example,
Plates 14 and 16 may be substituted to provide variable shapes used in camera apertures and the like. In the rectangular shape, a slit opening 15 can be used which is variable using two coplanar plates 14 and 16 moving in opposite directions.

【0048】本発明の装置は、亜音速及び超音速の流速
条件下で動作できる。粒子集束は、前述のノズルを通し
て亜音速と超音速の流速で観測されるが、しかし、本装
置の意図する多くの応用例においては亜音速の条件下で
動作させることが一般に有利である。一定のポンプ容量
のために亜音速の流れは大きい直径のノズルで一般に運
転されるので、ノズル全体に相応な小さい圧力低下が生
じる。流速条件が亜音速、及び0.1トル乃至10トル
の圧力範囲においてノズルは、ほとんどの応用例が3m
mより大きい出口直径を有するが、一方、このような応
用例において、焦束されたレーザ・ビームは約1mm以
上の厚さを有するのが好ましい。流速が超音速である場
合、1mmより小さいノズルが必要である。
The device of the present invention can operate under subsonic and supersonic flow velocity conditions. Particle focusing is observed at subsonic and supersonic flow rates through the nozzles described above, but in many intended applications of the device it is generally advantageous to operate under subsonic conditions. Because of the constant pump capacity, the subsonic flow is generally operated with large diameter nozzles, resulting in a correspondingly small pressure drop across the nozzle. In the case where the flow velocity is subsonic and the pressure range is 0.1 torr to 10 torr, most of the nozzles are 3m.
While having an exit diameter greater than m, in such applications, the focused laser beam preferably has a thickness of about 1 mm or greater. If the flow velocity is supersonic, nozzles smaller than 1 mm are needed.

【0049】本明細は特定の好適な実施例に関して説明
したが、多くの代替、修正、変形が前述の範囲内で可能
であることは当業者には明らかである。従って、添付の
クレームは本発明の趣旨、及び範囲内において、何れの
代替、変更及び変形をも包含する。
Although the present specification has been described with reference to particular preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that many alternatives, modifications and variations are possible within the scope of the foregoing. Accordingly, the appended claims encompass any alternatives, modifications and variations within the spirit and scope of the invention.

【0050】以下に、実施例を整理して記載する。 (1)流体導管中を流れる粒子を検知するための装置で
あって、上記粒子を焦点域に空気力学的に集束させるた
めの少なくとも1つの集束手段を有するノズルと、ここ
において、上記焦点域の断面積が上記集束手段の断面積
よりも実質的に小さく、及び少なくとも1つの狭い光ビ
ームによって上記焦点域を照射するための少なくとも1
つの手段と、上記光ビームによって照射を受けた上記粒
子の散乱光を検知するための少なくとも1つの手段とで
構成する装置である。 (2)上記集束手段は、急激に収束させるノズルであ
る、(1)記載の装置である。 (3)上記ノズルは、実質的に軸対称である、(2)記
載の装置である。 (4)上記ノズルは、実質的に長方形である、(2)記
載の装置である。 (5)少なくとも上記ノズルの断面積の1部が調整可能
である、(2)記載の装置である。 (6)上記ノズルを通る流体流の速度が亜音速である、
(2)記載の装置である。 (7)上記光ビームは実質的に横方向から上記焦点域を
横切る、(1)記載の装置である。 (8)上記光ビームは実質的に同軸方向から上記焦点域
を横切る、(1)記載の装置である。 (9)上記集束手段は、上記焦点域と上記集束手段との
距離を変更可能な手段を有する、(1)記載の装置であ
る。 (10)上記ノズルと、上記光ビームによって照射され
る上記焦点域との距離は、少なくとも上記ノズル幅の3
分の1である、(2)記載の装置である。 (11)上記集束手段を移動させるための少なくとも1
つの手段を有する、(1)記載の装置である。 (12)検知される上記粒子は、少なくとも1つの担体
流体によって搬送される、(1)の装置である。 (13)上記少なくとも1つの流体は少なくとも1つの
気体である、(12)記載の装置である。 (14)上記少なくとも1つの光ビームはレーザ光であ
る、(1)記載の装置である。 (15)上記散乱光を検知する少なくとも1つの手段
は、上記散乱光に対して電気的に計算する少なくとも1
つの手段を有する、(1)記載の装置である。 (16)上記焦点域及びその近辺において、上記焦点域
及び上記流体導管から上記粒子の少なくとも1部を除去
するための少なくとも1つの手段を更に有する、(1)
記載の装置である。 (17)上記除去手段が管である、(16)記載の装置
である。 (18)流体導管中を流れる粒子を検知するための方法
であって、(a)少なくとも1つの集束手段によって検
知される粒子を空気力学的に焦点域に集束させ、ここに
おいて、上記焦点域の断面積は上記集束手段の断面積よ
り小さく、(b)少なくとも1つの狭い光ビームによっ
て上記焦点域を照射し、上記光ビームが上記焦点域の上
記粒子によって散乱させられるようにし、(c)上記光
ビームによって照射を受けた上記粒子による上記散乱光
を検知し、及び検知段階において検知された焦点域の粒
子数を計数することを更に含む、方法である。 (19)上記集束手段は、急激に収束させるノズルであ
る、(18)記載の方法である。 (20)上記ノズルは実質的に軸対称である、(19)
記載の方法である。 (21)上記ノズルは実質的に長方形である、(19)
記載の方法である。 (22)上記ノズルの断面積の少なくとも1部が変更可
能である、(19)記載の方法である。 (23)上記ノズルを通る流体流の速度が亜音速であ
る、(19)記載の方法である。 (24)上記光ビームは実質的に横方向から上記焦点域
を横切る、(18)記載の方法である。 (25)上記光ビームは実質的に同軸方向から上記焦点
域を横切る、(18)記載の方法である。 (26)上記集束手段は、上記焦点域と上記集束手段と
の距離を変える手段を有する、(18)記載の方法であ
る。 (27)上記ノズルと、上記光ビームによって照射され
た上記焦点域との距離は、少なくとも上記ノズル幅の3
分の1である、(19)記載の方法である。 (28)上記集束手段を移動させる少なくとも1つの手
段を有する、(18)記載の方法である。 (29)検知される上記粒子は、少なくとも1つの担体
流体によって搬送される、(18)記載の方法である。 (30)上記少なくとも1つの流体は少なくとも1つの
気体である、(29)記載の方法である。 (31)上記少なくとも1つの光ビームはレーザ光であ
る、(18)記載の方法である。 (32)上記散乱光を検知する少なくとも1つの手段
は、上記散乱光に対して電気的に計算する、少なくとも
1つの手段を有する、(18)記載の方法である。 (33)上記焦点域及びその近辺において、上記焦点域
及び上記流体導管から上記粒子の少なくとも1部を除去
するためのステップを更に含む、(18)記載の方法で
ある。 (34)上記除去手段が管である、(33)記載の方法
である。 (35)流体導管中を流れる粒子を分離するための装置
であって、上記粒子を焦点域に空気力学的に集束させる
ための少なくとも1つの集束手段を有するノズルと、こ
こにおいて、上記焦点域の断面積が上記集束手段の断面
積より実質的に小さく、及び上記焦点域と上記流体導管
から、上記集束された粒子を除去するための少なくとも
1つの手段とで構成する装置である。 (36)流体導管中を流れる粒子を分離するための方法
であって、(a)少なくとも1つの集束手段によって分
離される粒子を空気力学的に焦点域に集束し、ここにお
いて上記焦点域の断面積は上記集束手段の断面積より小
さく、(b)上記分離された粒子を上記焦点域及び上記
流体導管から除去する方法である。 (37)上記焦点域の上記粒子を計数するための、少な
くとも1つの手段を更に有する、(16)記載の装置で
ある。 (38)少なくとも1つの粒子計数手段を用いて上記焦
点域の上記粒子を計数するステップを更に有する、(3
3)記載の方法である。
Examples will be summarized and described below. (1) A device for detecting particles flowing in a fluid conduit, the nozzle having at least one focusing means for aerodynamically focusing the particles in a focal zone, wherein: A cross-sectional area is substantially smaller than the cross-sectional area of the focusing means, and at least one for illuminating the focal zone with at least one narrow light beam.
The device comprises one means and at least one means for detecting scattered light of the particles irradiated by the light beam. (2) The device according to (1), wherein the focusing means is a nozzle that rapidly converges. (3) The device according to (2), wherein the nozzle is substantially axisymmetric. (4) The device according to (2), wherein the nozzle has a substantially rectangular shape. (5) The device according to (2), wherein at least a part of the cross-sectional area of the nozzle is adjustable. (6) The velocity of the fluid flow through the nozzle is subsonic.
(2) The device described in the above. (7) The apparatus according to (1), wherein the light beam traverses the focal region substantially in the lateral direction. (8) The device according to (1), wherein the light beam traverses the focal region from a substantially coaxial direction. (9) The device according to (1), wherein the focusing unit has a unit capable of changing a distance between the focal region and the focusing unit. (10) The distance between the nozzle and the focal area irradiated by the light beam is at least 3 of the nozzle width.
It is the device according to (2), which is one-tenth. (11) At least one for moving the focusing means
The device according to (1), which has two means. (12) The device of (1), wherein the detected particles are carried by at least one carrier fluid. (13) The device according to (12), wherein the at least one fluid is at least one gas. (14) The apparatus according to (1), wherein the at least one light beam is laser light. (15) At least one means for detecting the scattered light is at least one for electrically calculating the scattered light.
The device according to (1), which has two means. (16) further comprising at least one means for removing at least a portion of the particles from the focal zone and the fluid conduit in and near the focal zone.
The device described. (17) The apparatus according to (16), wherein the removing means is a tube. (18) A method for detecting particles flowing in a fluid conduit, comprising: (a) aerodynamically focusing particles detected by at least one focusing means into a focal zone, wherein: The cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the focusing means, (b) illuminating the focal zone with at least one narrow light beam such that the light beam is scattered by the particles in the focal zone; The method further comprising detecting the scattered light by the particles illuminated by a light beam and counting the number of particles in the focal region detected in the detecting step. (19) The method according to (18), wherein the focusing means is a nozzle that rapidly converges. (20) The nozzle is substantially axisymmetric, (19)
This is the method described. (21) The nozzle is substantially rectangular, (19)
This is the method described. (22) The method according to (19), wherein at least a part of the cross-sectional area of the nozzle can be changed. (23) The method according to (19), wherein the velocity of the fluid flow passing through the nozzle is subsonic. (24) The method according to (18), wherein the light beam traverses the focal region substantially in the lateral direction. (25) The method according to (18), wherein the light beam traverses the focal region in a substantially coaxial direction. (26) The method according to (18), wherein the focusing means has means for changing a distance between the focal region and the focusing means. (27) The distance between the nozzle and the focal area irradiated by the light beam is at least 3 of the nozzle width.
It is the method according to (19), which is one-third. (28) The method according to (18), further including at least one means for moving the focusing means. (29) The method according to (18), wherein the detected particles are carried by at least one carrier fluid. (30) The method according to (29), wherein the at least one fluid is at least one gas. (31) The method according to (18), wherein the at least one light beam is laser light. (32) The method according to (18), wherein at least one means for detecting the scattered light has at least one means for electrically calculating the scattered light. (33) The method of (18), further comprising the step of removing at least a portion of the particles from the focal zone and the fluid conduit at or near the focal zone. (34) The method according to (33), wherein the removing means is a tube. (35) A device for separating particles flowing in a fluid conduit, the nozzle having at least one focusing means for aerodynamically focusing the particles to a focal zone, wherein the nozzle of the focal zone is An apparatus having a cross-sectional area substantially smaller than the cross-sectional area of the focusing means and comprising the focal zone and at least one means for removing the focused particles from the fluid conduit. (36) A method for separating particles flowing in a fluid conduit, comprising: (a) aerodynamically focusing particles separated by at least one focusing means into a focal zone, wherein the focal zone is cut off. The area is smaller than the cross-sectional area of the focusing means, and (b) is a method of removing the separated particles from the focal zone and the fluid conduit. (37) The apparatus according to (16), further including at least one means for counting the particles in the focal region. (38) further comprising counting the particles in the focal zone using at least one particle counting means, (3
3) The method described.

【0051】[0051]

【発明の効果】この新しい発明によって得られる高効率
の粒子検知は、SPC応用例などの多くの産業の応用に
適する。
The highly efficient particle detection provided by this new invention is suitable for many industrial applications such as SPC applications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の好適な流動ノズルを例示する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a preferred flow nozzle of the present invention.

【図2】光ビームの進行方向が、ノズルを通る流体流に
対して実質的に横方向である、本発明の好適な実施例の
概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the invention in which the direction of travel of the light beam is substantially transverse to the fluid flow through the nozzle.

【図3】光ビームの進行方向が、ノズルを通る流体流に
対して実質的に同軸方向である、本発明の他の実施例の
概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of another embodiment of the invention in which the direction of travel of the light beam is substantially coaxial to the fluid flow through the nozzle.

【図4】本発明を利用する産業のプロセスを示す本発明
の他の実施例の概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention showing an industrial process utilizing the present invention.

【図5】流動ストリームから粒子を除去するための集塵
装置を示す、本発明の他の実施例の概略図である。
FIG. 5 is a schematic view of another embodiment of the present invention showing a dust collector for removing particles from a flowing stream.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ノズル 12、30 ハウジング 14、16 ノズル・プレート 11、13 流動粒子 15 開口部すなわち出口部 18 光源 17 アイリス・ダイアフラム 19 光検知器 21 希薄域 22 光ビーム 23 高濃度域 24 光停止部 26 焦点域 27 ノズル軸 28 コリメータ 29 受光部 32、34 流体導管 37 光ビーム軸 40 処理装置 45 処理室 50 除去手段 52 ポンプ 54 バイア導管 56 管 60 「クリーン」・キャリア・ガス 10 Nozzle 12, 30 Housing 14, 16 Nozzle Plate 11, 13 Flowing Particle 15 Opening or Outlet 18 Light Source 17 Iris Diaphragm 19 Photodetector 21 Dilute Region 22 Light Beam 23 High Concentration Region 24 Light Stopper 26 Focal Region 27 Nozzle Axis 28 Collimator 29 Light Receiving Section 32, 34 Fluid Conduit 37 Light Beam Axis 40 Processing Device 45 Processing Chamber 50 Removal Means 52 Pump 54 Via Conduit 56 Tube 60 “Clean” Carrier Gas

フロントページの続き (72)発明者 キアヌシュ・ベイザビ アメリカ合衆国27519、ノース・カロライ ナ州カーリー、ピー・オー・ボックス 4751Front Page Continuation (72) Inventor Keanush Bayzavi P-O Box 4751, Carly, NC 27519, USA

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】流体導管中を流れる粒子を検知するための
装置であって、上記粒子を焦点域に空気力学的に集束さ
せるための少なくとも1つの集束手段を有するノズル
と、ここにおいて、上記焦点域の断面積が上記集束手段
の断面積よりも実質的に小さく、及び少なくとも1つの
狭い光ビームによって上記焦点域を照射するための少な
くとも1つの手段と、上記光ビームによって照射を受け
た上記粒子の散乱光を検知するための少なくとも1つの
手段と、で構成する装置。
1. A device for detecting particles flowing in a fluid conduit, said nozzle having at least one focusing means for aerodynamically focusing said particles in a focal zone, wherein said focus is provided. At least one means for illuminating the focal zone with at least one narrow light beam, the particle having a cross-sectional area substantially smaller than the cross-sectional area of the focusing means, and the particles illuminated by the light beam And at least one means for detecting scattered light of.
【請求項2】上記集束手段は、急激に収束させるノズル
である、請求項1記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the focusing means is a nozzle that rapidly converges.
【請求項3】上記ノズルは、実質的に軸対称である、請
求項2記載の装置。
3. The apparatus of claim 2, wherein the nozzle is substantially axisymmetric.
【請求項4】上記ノズルは、実質的に長方形である、請
求項2記載の装置。
4. The device of claim 2, wherein the nozzle is substantially rectangular.
【請求項5】少なくとも上記ノズルの断面積の1部が調
整可能である、請求項2記載の装置。
5. The apparatus of claim 2 wherein at least a portion of the nozzle cross-sectional area is adjustable.
【請求項6】上記ノズルを通る流体流の速度が亜音速で
ある、請求項2記載の装置。
6. The apparatus of claim 2, wherein the velocity of the fluid flow through the nozzle is subsonic.
【請求項7】上記光ビームは実質的に横方向から上記焦
点域を横切る、請求項1記載の装置。
7. The apparatus of claim 1, wherein the light beam traverses the focal zone from a substantially lateral direction.
【請求項8】上記光ビームは実質的に同軸方向から上記
焦点域を横切る、請求項1記載の装置。
8. The apparatus of claim 1, wherein the light beam traverses the focal zone from a substantially coaxial direction.
【請求項9】上記集束手段は、上記焦点域と上記集束手
段との距離を変更可能な手段を有する、請求項1記載の
装置。
9. The apparatus according to claim 1, wherein the focusing means includes means capable of changing a distance between the focal zone and the focusing means.
【請求項10】上記ノズルと、上記光ビームによって照
射される上記焦点域との距離は、少なくとも上記ノズル
幅の3分の1である、請求項2記載の装置。
10. The apparatus according to claim 2, wherein a distance between the nozzle and the focal area irradiated by the light beam is at least one third of the nozzle width.
【請求項11】上記集束手段を移動させるための少なく
とも1つの手段を有する、請求項1記載の装置。
11. The apparatus of claim 1 having at least one means for moving said focusing means.
【請求項12】検知される上記粒子は、少なくとも1つ
の担体流体によって搬送される、請求項1の装置。
12. The apparatus of claim 1, wherein the particles to be detected are carried by at least one carrier fluid.
【請求項13】上記少なくとも1つの流体は少なくとも
1つの気体である、請求項12記載の装置。
13. The device of claim 12, wherein the at least one fluid is at least one gas.
【請求項14】上記少なくとも1つの光ビームはレーザ
光である、請求項1記載の装置。
14. The apparatus of claim 1, wherein the at least one light beam is laser light.
【請求項15】上記散乱光を検知する少なくとも1つの
手段は、上記散乱光に対して電気的に計算する少なくと
も1つの手段を有する、請求項1記載の装置。
15. The apparatus of claim 1, wherein the at least one means for detecting scattered light comprises at least one means for electrically calculating the scattered light.
【請求項16】上記焦点域及びその近辺において、上記
焦点域及び上記流体導管から上記粒子の少なくとも1部
を除去するための少なくとも1つの手段を更に有する、
請求項1記載の装置。
16. Further comprising at least one means for removing at least a portion of the particles from the focal zone and the fluid conduit in and near the focal zone.
The device according to claim 1.
【請求項17】上記除去手段が管である、請求項16記
載の装置。
17. The apparatus of claim 16 wherein said removing means is a tube.
【請求項18】流体導管中を流れる粒子を検知するため
の方法であって、 (a)少なくとも1つの集束手段によって検知される粒
子を空気力学的に焦点域に集束させ、ここにおいて、上
記焦点域の断面積は上記集束手段の断面積より小さく、 (b)少なくとも1つの狭い光ビームによって上記焦点
域を照射し、上記光ビームが上記焦点域の上記粒子によ
って散乱させられるようにし、 (c)上記光ビームによって照射を受けた上記粒子によ
る上記散乱光を検知し、及び検知段階において検知され
た焦点域の粒子数を計数することを更に含む、方法。
18. A method for detecting particles flowing in a fluid conduit, comprising: (a) aerodynamically focusing particles detected by at least one focusing means into a focal zone, wherein the focus is (B) illuminating the focal zone with at least one narrow light beam such that the light beam is scattered by the particles in the focal zone; D) detecting the scattered light by the particles illuminated by the light beam, and counting the number of particles in the focal zone detected in the detecting step.
【請求項19】上記集束手段は、急激に収束させるノズ
ルである、請求項18記載の方法。
19. The method according to claim 18, wherein said focusing means is a nozzle for rapidly focusing.
【請求項20】上記ノズルは実質的に軸対称である、請
求項19記載の方法。
20. The method of claim 19, wherein the nozzle is substantially axisymmetric.
【請求項21】上記ノズルは実質的に長方形である、請
求項19記載の方法。
21. The method of claim 19, wherein the nozzle is substantially rectangular.
【請求項22】上記ノズルの断面積の少なくとも1部が
変更可能である、請求項19記載の方法。
22. The method of claim 19, wherein at least a portion of the cross-sectional area of the nozzle is variable.
【請求項23】上記ノズルを通る流体流の速度が亜音速
である、請求項19記載の方法。
23. The method of claim 19, wherein the velocity of the fluid flow through the nozzle is subsonic.
【請求項24】上記光ビームは実質的に横方向から上記
焦点域を横切る、請求項18記載の方法。
24. The method of claim 18, wherein the light beam traverses the focal zone from a substantially lateral direction.
【請求項25】上記光ビームは実質的に同軸方向から上
記焦点域を横切る、請求項18記載の方法。
25. The method of claim 18, wherein the light beam traverses the focal zone from a substantially coaxial direction.
【請求項26】上記集束手段は、上記焦点域と上記集束
手段との距離を変える手段を有する、請求項18記載の
方法。
26. The method of claim 18, wherein said focusing means comprises means for varying the distance between said focal zone and said focusing means.
【請求項27】上記ノズルと、上記光ビームによって照
射された上記焦点域との距離は、少なくとも上記ノズル
幅の3分の1である、請求項19記載の方法。
27. The method of claim 19, wherein the distance between the nozzle and the focal area illuminated by the light beam is at least one third of the nozzle width.
【請求項28】上記集束手段を移動させる少なくとも1
つの手段を有する、請求項18記載の方法。
28. At least one for moving said focusing means.
19. The method according to claim 18, comprising one means.
【請求項29】検知される上記粒子は、少なくとも1つ
の担体流体によって搬送される、請求項18記載の方
法。
29. The method of claim 18, wherein the particles to be detected are carried by at least one carrier fluid.
【請求項30】上記少なくとも1つの流体は少なくとも
1つの気体である、請求項29記載の方法。
30. The method of claim 29, wherein the at least one fluid is at least one gas.
【請求項31】上記少なくとも1つの光ビームはレーザ
光である、請求項18記載の方法。
31. The method of claim 18, wherein the at least one light beam is laser light.
【請求項32】上記散乱光を検知する少なくとも1つの
手段は、上記散乱光に対して電気的に計算する、少なく
とも1つの手段を有する、請求項18記載の方法。
32. The method of claim 18, wherein the at least one means for detecting scattered light comprises at least one means for electrically calculating on the scattered light.
【請求項33】上記焦点域及びその近辺において、上記
焦点域及び上記流体導管から上記粒子の少なくとも1部
を除去するためのステップを更に含む、請求項18記載
の方法。
33. The method of claim 18, further comprising the step of removing at least a portion of the particles from the focal zone and the fluid conduit at and near the focal zone.
【請求項34】上記除去手段が管である、請求項33記
載の方法。
34. The method of claim 33, wherein the removing means is a tube.
【請求項35】流体導管中を流れる粒子を分離するため
の装置であって、上記粒子を焦点域に空気力学的に集束
させるための少なくとも1つの集束手段を有するノズル
と、ここにおいて、上記焦点域の断面積が上記集束手段
の断面積より実質的に小さく、及び上記焦点域と上記流
体導管から、上記集束された粒子を除去するための少な
くとも1つの手段とで構成する装置。
35. A device for separating particles flowing in a fluid conduit, said nozzle having at least one focusing means for aerodynamically focusing said particles in a focal zone, wherein said focusing point. An apparatus having a cross-sectional area substantially smaller than the cross-sectional area of the focusing means, and comprising the focal area and at least one means for removing the focused particles from the fluid conduit.
【請求項36】流体導管中を流れる粒子を分離するため
の方法であって、 (a)少なくとも1つの集束手段によって分離される粒
子を空気力学的に焦点域に集束し、ここにおいて上記焦
点域の断面積は上記集束手段の断面積より小さく、 (b)上記分離された粒子を上記焦点域及び上記流体導
管から除去する、方法。
36. A method for separating particles flowing in a fluid conduit comprising: (a) aerodynamically focusing particles separated by at least one focusing means into a focal zone, wherein said focal zone. The cross-sectional area of is smaller than the cross-sectional area of the focusing means, and (b) removing the separated particles from the focal zone and the fluid conduit.
【請求項37】上記焦点域の上記粒子を計数するため
の、少なくとも1つの手段を更に有する、請求項16記
載の装置。
37. The apparatus of claim 16 further comprising at least one means for counting the particles in the focal zone.
【請求項38】少なくとも1つの粒子計数手段を用いて
上記焦点域の上記粒子を計数するステップを更に有す
る、請求項33記載の方法。
38. The method of claim 33, further comprising counting the particles in the focal zone using at least one particle counting means.
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