JPH0737937B2 - 光散乱方式による微粒子検出装置 - Google Patents
光散乱方式による微粒子検出装置Info
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- JPH0737937B2 JPH0737937B2 JP62253270A JP25327087A JPH0737937B2 JP H0737937 B2 JPH0737937 B2 JP H0737937B2 JP 62253270 A JP62253270 A JP 62253270A JP 25327087 A JP25327087 A JP 25327087A JP H0737937 B2 JPH0737937 B2 JP H0737937B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造工場のクリーンルーム等において用
いられ微小な粒子を光学的に検出する微粒子検出装置に
関し、特にその光学系部分の改良に関するものである。
いられ微小な粒子を光学的に検出する微粒子検出装置に
関し、特にその光学系部分の改良に関するものである。
半導体工場のクリーンルーム等において用いられる微粒
計数装置は、工場内のエアロゾルを抽出してノズルより
所定の測定領域内に噴出させそこにレーザ光等を照射
し、散乱光の有無に基づいて粒子数を計測する微粒子計
数装置が知られている。又特開昭57−42839号に示され
ているように、微粒子を核としてアルコール等の蒸気を
凝縮させ成長させて光学的に検出するようにした微粒子
検出装置も知られている。このような微粒子検出装置で
は、レーザ光等の光源を集束させて測定領域に照射する
と共に、測定領域に微粒子を含むエアロゾルを通過させ
てその散乱光を集光し、電気信号に変換してその信号を
所定閾値レベルで弁別し微粒子の有無を検出するように
している。そして散乱光を効率良く集光するために集光
レンズが用いられていた。
計数装置は、工場内のエアロゾルを抽出してノズルより
所定の測定領域内に噴出させそこにレーザ光等を照射
し、散乱光の有無に基づいて粒子数を計測する微粒子計
数装置が知られている。又特開昭57−42839号に示され
ているように、微粒子を核としてアルコール等の蒸気を
凝縮させ成長させて光学的に検出するようにした微粒子
検出装置も知られている。このような微粒子検出装置で
は、レーザ光等の光源を集束させて測定領域に照射する
と共に、測定領域に微粒子を含むエアロゾルを通過させ
てその散乱光を集光し、電気信号に変換してその信号を
所定閾値レベルで弁別し微粒子の有無を検出するように
している。そして散乱光を効率良く集光するために集光
レンズが用いられていた。
しかるにこのような従来の光散乱方式による微粒子検出
装置では、散乱した光の一部のみが検出されることとな
って検出効率があまり良くないという問題点があった。
装置では、散乱した光の一部のみが検出されることとな
って検出効率があまり良くないという問題点があった。
本発明はこのような従来の光散乱方式による微粒子検出
装置の問題点に鑑みてなされたものであって、高い効率
で微粒子を検出できるようにすると共にノイズ等による
誤動作をなくするようにすることを技術的課題とする。
装置の問題点に鑑みてなされたものであって、高い効率
で微粒子を検出できるようにすると共にノイズ等による
誤動作をなくするようにすることを技術的課題とする。
本願第１の発明は第１図〜第３図に示すように、微粒子
を含むエアロゾルをダクトを介して吸引し測定領域に噴
出させる吸引手段と、測定領域に光ビームを照射する光
ビーム照射手段と、を有し、微粒子の通過に伴う散乱光
に基づいて微粒子を検出する光散乱方式による微粒子検
出装置であって、測定領域を取り囲み、該測定領域の同
一点を夫々一方の焦点として相対向させた回転楕円面を
有する一対の凹面鏡と、凹面鏡の鏡面に夫々設けられ、
相対向する他方の回転楕円面の焦点位置に配置されて相
対向する凹面で反射された散乱光を受光して電気信号に
変換する一対の光電変換器と、対の光電変換器の出力を
乗算して散乱検知信号とする乗算回路と、を具備するこ
とを特徴とするものであり、本願の第２の発明は第１の
発明に加えて、乗算回路の出力を所定の時定数で積分す
る積分回路を具備するものである。
を含むエアロゾルをダクトを介して吸引し測定領域に噴
出させる吸引手段と、測定領域に光ビームを照射する光
ビーム照射手段と、を有し、微粒子の通過に伴う散乱光
に基づいて微粒子を検出する光散乱方式による微粒子検
出装置であって、測定領域を取り囲み、該測定領域の同
一点を夫々一方の焦点として相対向させた回転楕円面を
有する一対の凹面鏡と、凹面鏡の鏡面に夫々設けられ、
相対向する他方の回転楕円面の焦点位置に配置されて相
対向する凹面で反射された散乱光を受光して電気信号に
変換する一対の光電変換器と、対の光電変換器の出力を
乗算して散乱検知信号とする乗算回路と、を具備するこ
とを特徴とするものであり、本願の第２の発明は第１の
発明に加えて、乗算回路の出力を所定の時定数で積分す
る積分回路を具備するものである。
本願第３の発明は第１図，第２図及び第６図に示すよう
に、微粒子を含むエアロゾルをダクトを介して吸引し測
定領域に噴出させる吸引手段と、測定領域に光ビームを
照射する光ビーム照射手段と、を有し、微粒子の通過に
伴う散乱光に基づいて微粒子を検出する光散乱方式によ
る微粒子検出装置であって、測定領域を取り囲み、該測
定領域内で夫々焦点を近接させて相対向させた回転楕円
面を有する一対の凹面鏡と、凹面鏡の鏡面に夫々設けら
れ、相対向する他方の回転楕円面の焦点位置に配置され
て相対向する凹面で反射された散乱光を受光して電気信
号に変換する一対の光電変換器と、対の光電変換器の出
力を乗算して散乱検知信号とする乗算回路と、を具備す
ることを特徴とするものであり、本願の第４の発明は第
３の発明に加えて、乗算回路の出力を所定の時定数で積
分する積分回路を具備するものである。
に、微粒子を含むエアロゾルをダクトを介して吸引し測
定領域に噴出させる吸引手段と、測定領域に光ビームを
照射する光ビーム照射手段と、を有し、微粒子の通過に
伴う散乱光に基づいて微粒子を検出する光散乱方式によ
る微粒子検出装置であって、測定領域を取り囲み、該測
定領域内で夫々焦点を近接させて相対向させた回転楕円
面を有する一対の凹面鏡と、凹面鏡の鏡面に夫々設けら
れ、相対向する他方の回転楕円面の焦点位置に配置され
て相対向する凹面で反射された散乱光を受光して電気信
号に変換する一対の光電変換器と、対の光電変換器の出
力を乗算して散乱検知信号とする乗算回路と、を具備す
ることを特徴とするものであり、本願の第４の発明は第
３の発明に加えて、乗算回路の出力を所定の時定数で積
分する積分回路を具備するものである。
このような特徴を有する本願の第１の発明によれば、回
転楕円面を有する二つの凹面鏡を対向させその焦点を一
致させて測定領域に配置するようにしている。そして各
回転楕円面を持つ凹面鏡の他方の焦点位置に夫々光電変
換器を配置しているため、いずれの方向に散乱光が散乱
してもいずれかの凹面鏡で反射されて他方の光電変換器
に導かれる。そして２つの光電変換器の出力を乗算して
散乱検知信号として出力している。従っていずれかの光
電変換器にのみ信号が得られる場合には、乗算出力が得
られないのでノイズとしてそのときの出力が自動的に停
止される。又本願の第２の発明では、その出力を更に所
定の時定数を有する積分回路に与えることによってダク
トを通過する微粒子の位置による信号強度の変化を少な
くするようにしている。又本願の第３の発明では、回転
楕円面を持つ凹面鏡の焦点を測定領域内で近接させるよ
うにしている。そして回転楕円面を持つ凹面鏡の他方の
焦点位置に夫々光電変換器を配置して散乱光の信号強度
をダクトを通過するエアロゾルの位置にほとんど依存し
ないようにして検知信号を出力している。更に本願の第
４の発明では、第２の発明と同様に乗算出力を積分回路
に与えてダクトを通過する微粒子の位置による信号強度
の変化を少なくするようにしている。
転楕円面を有する二つの凹面鏡を対向させその焦点を一
致させて測定領域に配置するようにしている。そして各
回転楕円面を持つ凹面鏡の他方の焦点位置に夫々光電変
換器を配置しているため、いずれの方向に散乱光が散乱
してもいずれかの凹面鏡で反射されて他方の光電変換器
に導かれる。そして２つの光電変換器の出力を乗算して
散乱検知信号として出力している。従っていずれかの光
電変換器にのみ信号が得られる場合には、乗算出力が得
られないのでノイズとしてそのときの出力が自動的に停
止される。又本願の第２の発明では、その出力を更に所
定の時定数を有する積分回路に与えることによってダク
トを通過する微粒子の位置による信号強度の変化を少な
くするようにしている。又本願の第３の発明では、回転
楕円面を持つ凹面鏡の焦点を測定領域内で近接させるよ
うにしている。そして回転楕円面を持つ凹面鏡の他方の
焦点位置に夫々光電変換器を配置して散乱光の信号強度
をダクトを通過するエアロゾルの位置にほとんど依存し
ないようにして検知信号を出力している。更に本願の第
４の発明では、第２の発明と同様に乗算出力を積分回路
に与えてダクトを通過する微粒子の位置による信号強度
の変化を少なくするようにしている。
（第１実施例の説明） 次に本願の第1,第２の発明による第１実施例について説
明する。第１図は本実施例の微粒子検出装置の光学系部
分を示す断面図、第２図はそのＡ−Ａ線断面図である。
これらの図においてダクト１は一端よりエアロゾルが導
かれるダクトであって、その他端はテーパ状に形成され
たノズル２として光測定室３に開放されている。そして
ノズル２の先端部に対向し、後述するようにレーザビー
ムの光行路４を挟んでダクト５が設けられる。ダクト５
は光検出室３においてノズル２からの微粒子を含むエア
ロゾルを所定の流量で吸引するものであって、その端部
は流量計６及びポンプ７に連結されている。ポンプ７は
ダクト１を介してエアロゾロを吸引する吸引手段であ
り、吸引したエアロゾルをフィルタ８を介して外部に放
出するようにしている。
明する。第１図は本実施例の微粒子検出装置の光学系部
分を示す断面図、第２図はそのＡ−Ａ線断面図である。
これらの図においてダクト１は一端よりエアロゾルが導
かれるダクトであって、その他端はテーパ状に形成され
たノズル２として光測定室３に開放されている。そして
ノズル２の先端部に対向し、後述するようにレーザビー
ムの光行路４を挟んでダクト５が設けられる。ダクト５
は光検出室３においてノズル２からの微粒子を含むエア
ロゾルを所定の流量で吸引するものであって、その端部
は流量計６及びポンプ７に連結されている。ポンプ７は
ダクト１を介してエアロゾロを吸引する吸引手段であ
り、吸引したエアロゾルをフィルタ８を介して外部に放
出するようにしている。
一方光源室10には第１図及び第２図に示すようにレーザ
ダイオード11等のレーザ光源が配置され、その光軸上に
光径を平行に拡大するコリメートレンズ12及び集光レン
ズ13が設けられる。光源室10の先端部はレーザビームを
照射する開口10aが形成されている。そして光源室10の
開口10aに対向してダクト１とダクト５との間隙を通る
光行路４を挟んでレーザビームを反射させないで吸収す
る光トラップ14が設けられている。そしてレーザビーム
とダクト１及び５との対向部分はエアロゾルによって散
乱光を発生させる測定領域15を構成している。ここで光
源室10は測定領域15に光ビームを照射する光ビーム照射
手段を構成している。
ダイオード11等のレーザ光源が配置され、その光軸上に
光径を平行に拡大するコリメートレンズ12及び集光レン
ズ13が設けられる。光源室10の先端部はレーザビームを
照射する開口10aが形成されている。そして光源室10の
開口10aに対向してダクト１とダクト５との間隙を通る
光行路４を挟んでレーザビームを反射させないで吸収す
る光トラップ14が設けられている。そしてレーザビーム
とダクト１及び５との対向部分はエアロゾルによって散
乱光を発生させる測定領域15を構成している。ここで光
源室10は測定領域15に光ビームを照射する光ビーム照射
手段を構成している。
さて光検出室３は図示のように回転楕円面を有する一対
の凹面鏡16,17から構成される。第３図（ａ）は凹面鏡1
6,17の回転楕円面を示す断面図である。本図に示すよう
に楕円の焦点をF1,F2とすると、一方の焦点より照射さ
れた光は回転楕円面内で反射されて全て他方の焦点に与
えられる。従って焦点F1,F2間及び長軸A,Bと２つの焦点
F1,F2との間がいずれも距離ａとなるように、ほぼ球に
近い楕円を用いて夫々長軸A,Bの位置にPINダイオード等
の光電変換器21,22を設け、第３図（ｂ）に示すように
焦点F1,F2の間の部分を取り除いて一対の凹面鏡16,17と
する。そうすれば２つの楕円の焦点Ｆが一致することと
なり、この焦点位置Ｆをレーザビームの光行路４をノズ
ル２及びダクト５の開口部が対向する測定領域15の中心
点15aに一致させる。即ち凹面鏡16の鏡面を構成する楕
円は測定領域15の中心点15aと光電変換器21を夫々一対
の焦点とする回転楕円面を構成している。又凹面鏡17も
同様にして測定領域15の中心点15aと光電変換器22を焦
点とする回転楕円面を構成している。そうすれば焦点
Ｆ、即ち測定領域15より散乱した光は一方の凹面鏡16に
照射されると他方の凹面鏡17の中心に配置された光電変
換器21に照射される。又焦点より散乱した光のうち他方
の凹面鏡17で反射された光は凹面鏡16の中心に配置され
た光電変換器22に照射されることとなる。従って全ての
立体角で反射された散乱光をいずれかの光電変換器21,2
2に与えることができる。光電変換器21,22は夫々他方の
回転楕円面から反射された散乱光を電気信号に変換する
ものである。
の凹面鏡16,17から構成される。第３図（ａ）は凹面鏡1
6,17の回転楕円面を示す断面図である。本図に示すよう
に楕円の焦点をF1,F2とすると、一方の焦点より照射さ
れた光は回転楕円面内で反射されて全て他方の焦点に与
えられる。従って焦点F1,F2間及び長軸A,Bと２つの焦点
F1,F2との間がいずれも距離ａとなるように、ほぼ球に
近い楕円を用いて夫々長軸A,Bの位置にPINダイオード等
の光電変換器21,22を設け、第３図（ｂ）に示すように
焦点F1,F2の間の部分を取り除いて一対の凹面鏡16,17と
する。そうすれば２つの楕円の焦点Ｆが一致することと
なり、この焦点位置Ｆをレーザビームの光行路４をノズ
ル２及びダクト５の開口部が対向する測定領域15の中心
点15aに一致させる。即ち凹面鏡16の鏡面を構成する楕
円は測定領域15の中心点15aと光電変換器21を夫々一対
の焦点とする回転楕円面を構成している。又凹面鏡17も
同様にして測定領域15の中心点15aと光電変換器22を焦
点とする回転楕円面を構成している。そうすれば焦点
Ｆ、即ち測定領域15より散乱した光は一方の凹面鏡16に
照射されると他方の凹面鏡17の中心に配置された光電変
換器21に照射される。又焦点より散乱した光のうち他方
の凹面鏡17で反射された光は凹面鏡16の中心に配置され
た光電変換器22に照射されることとなる。従って全ての
立体角で反射された散乱光をいずれかの光電変換器21,2
2に与えることができる。光電変換器21,22は夫々他方の
回転楕円面から反射された散乱光を電気信号に変換する
ものである。
次に本実施例の信号処理部の構成について第４図を参照
しつつ説明する。一対の光電変換器21,22の出力は夫々
増幅器23,24に与えられる。増幅器23,24は同一の増幅率
を有する増幅器であって、その出力は乗算器25に与えら
れる。乗算器25はこれらの信号を乗算するものであっ
て、その出力は積分回路26に与えられる。積分回路26は
後述するようにノズル２の中心を通る微粒子が光ビーム
を通過する時間を中心とする時定数を有する積分回路で
あって、その出力は比較器27に与えられる。この装置を
粒子数の計数装置とすれば、比較器27は所定の閾値レベ
ルが設定されており、そのレベルを越える信号を弁別す
るものであって、その出力はカウンタ28に与えられる。
カウンタ28は比較出力に基づいて粒子数を計数するもの
である。又第４図に破線で示すように本実施例を散乱光
レベルによって粒径を検出する検出装置とすれば、積分
出力は相異なった閾値レベルを有する比較器27,29を介
してカウンタ28,30に与えるものとする。
しつつ説明する。一対の光電変換器21,22の出力は夫々
増幅器23,24に与えられる。増幅器23,24は同一の増幅率
を有する増幅器であって、その出力は乗算器25に与えら
れる。乗算器25はこれらの信号を乗算するものであっ
て、その出力は積分回路26に与えられる。積分回路26は
後述するようにノズル２の中心を通る微粒子が光ビーム
を通過する時間を中心とする時定数を有する積分回路で
あって、その出力は比較器27に与えられる。この装置を
粒子数の計数装置とすれば、比較器27は所定の閾値レベ
ルが設定されており、そのレベルを越える信号を弁別す
るものであって、その出力はカウンタ28に与えられる。
カウンタ28は比較出力に基づいて粒子数を計数するもの
である。又第４図に破線で示すように本実施例を散乱光
レベルによって粒径を検出する検出装置とすれば、積分
出力は相異なった閾値レベルを有する比較器27,29を介
してカウンタ28,30に与えるものとする。
次に本実施例の動作について説明する。まずポンプ７を
駆動してダクト５よりエアロゾルを吸引することにより
エアロゾルをダクト１に導く。そうすればノズル２の先
端より微粒子を含むエアロゾルが噴出してダクト５に吸
引されることとなる。このときレーザダイオード等のレ
ーザ光源11を駆動してコリメートレンズ12,集光レンズ1
3を介して平行なレーザビームを光トラップ14側に向け
て照射する。そうすれば第１図に示すようにノズル２と
ダクト５が対向する測定領域15を光ビームが通過するこ
ととなる。従ってこの間を微粒子が通過すれば散乱光が
生じる。散乱光は第２図に示すように２つの凹面鏡16,1
7にほぼ一様に散乱することなるが、凹面鏡16の球面に
照射された散乱光は測定領域15とは異なる他方の焦点、
即ち光電変換器21に照射される。又凹面鏡17の各面に散
乱した光は測定領域15とは異なる他方の焦点、即ち光電
変換器22の中心に照射されることとなる。従って光電変
換器21,22よりほぼ同一の受光信号が得られることとな
り、夫々の出力は増幅器23及び24を介して増幅される。
そして夫々の出力は乗算器25によって乗算される。従っ
て光電変換器21,22に同時に散乱光信号が伝えられた場
合には、その出力が乗算されて大きなレベルの乗算信号
を得ることができる。しかし一方の光電変換器にのみノ
イズ等の影響によって信号が伝えられ、その出力が得ら
れる場合には、乗算器25からの乗算出力は微小なレベル
となる。このように乗算器を用いることによって２つの
信号の一致を自動的に判別してノイズを除去することが
できる。さて乗算器25の出力は積分回路26に与えられ
る。
駆動してダクト５よりエアロゾルを吸引することにより
エアロゾルをダクト１に導く。そうすればノズル２の先
端より微粒子を含むエアロゾルが噴出してダクト５に吸
引されることとなる。このときレーザダイオード等のレ
ーザ光源11を駆動してコリメートレンズ12,集光レンズ1
3を介して平行なレーザビームを光トラップ14側に向け
て照射する。そうすれば第１図に示すようにノズル２と
ダクト５が対向する測定領域15を光ビームが通過するこ
ととなる。従ってこの間を微粒子が通過すれば散乱光が
生じる。散乱光は第２図に示すように２つの凹面鏡16,1
7にほぼ一様に散乱することなるが、凹面鏡16の球面に
照射された散乱光は測定領域15とは異なる他方の焦点、
即ち光電変換器21に照射される。又凹面鏡17の各面に散
乱した光は測定領域15とは異なる他方の焦点、即ち光電
変換器22の中心に照射されることとなる。従って光電変
換器21,22よりほぼ同一の受光信号が得られることとな
り、夫々の出力は増幅器23及び24を介して増幅される。
そして夫々の出力は乗算器25によって乗算される。従っ
て光電変換器21,22に同時に散乱光信号が伝えられた場
合には、その出力が乗算されて大きなレベルの乗算信号
を得ることができる。しかし一方の光電変換器にのみノ
イズ等の影響によって信号が伝えられ、その出力が得ら
れる場合には、乗算器25からの乗算出力は微小なレベル
となる。このように乗算器を用いることによって２つの
信号の一致を自動的に判別してノイズを除去することが
できる。さて乗算器25の出力は積分回路26に与えられ
る。
ここで第５図は積分回路26の時定数を異ならせたときの
レーザビームの異なる位置を通過する粒子に対する散乱
光強度の変化を示す図である。本図に示すように、時定
数ｄは最も速いノズル２の中心を通過する微粒子が測定
領域15内のレーザビームを横切る時間を１として示すも
のであって、曲線Ａを時定数ｄ＝０、即ち積分回路26が
ない場合、曲線Ｂ〜Ｄを夫々時定数ｄ＝0.5,1,1.5と変
化させたときの信号強度の変化を示す図である。本図に
示すように積分回路26によってレーザビームの全ての位
置を通過する微粒子の信号強度の変化を少なくすること
ができる。そして時定数ｄを１となるように選択した場
合にその変化を最も少なくすることが可能となる。そし
て積分回路26の出力は比較器27によって弁別されカウン
タ28で計数されるため、計測領域15を通過する微粒子数
を測定することが可能である。又波高値レベルによって
粒子径を測定する場合にも異なった閾値レベルを有する
比較器27,29……を多数設けておくことによってそのレ
ベルに基づいた波高値の微粒子を計数することができ
る。
レーザビームの異なる位置を通過する粒子に対する散乱
光強度の変化を示す図である。本図に示すように、時定
数ｄは最も速いノズル２の中心を通過する微粒子が測定
領域15内のレーザビームを横切る時間を１として示すも
のであって、曲線Ａを時定数ｄ＝０、即ち積分回路26が
ない場合、曲線Ｂ〜Ｄを夫々時定数ｄ＝0.5,1,1.5と変
化させたときの信号強度の変化を示す図である。本図に
示すように積分回路26によってレーザビームの全ての位
置を通過する微粒子の信号強度の変化を少なくすること
ができる。そして時定数ｄを１となるように選択した場
合にその変化を最も少なくすることが可能となる。そし
て積分回路26の出力は比較器27によって弁別されカウン
タ28で計数されるため、計測領域15を通過する微粒子数
を測定することが可能である。又波高値レベルによって
粒子径を測定する場合にも異なった閾値レベルを有する
比較器27,29……を多数設けておくことによってそのレ
ベルに基づいた波高値の微粒子を計数することができ
る。
尚本実施例はレーザビームを細い平行なレーザビームと
なるようにしているが、測定領域で集光するようにして
もよい。この場合にも収束されたレーザビームを通過す
る時間を基準として積分回路の時定数を算出するものと
する。
なるようにしているが、測定領域で集光するようにして
もよい。この場合にも収束されたレーザビームを通過す
る時間を基準として積分回路の時定数を算出するものと
する。
〔第２実施例の説明〕 次に本願の第3,第４の発明による第２実施例について説
明する。本実施例においても前述した第１実施例と同様
に一対の凹面鏡41,42を相対向して配置し、その焦点の
領域に光行路４を挟んでノズル２とダクト５とを対向さ
せるようにしている。即ち第６図（ａ）に示すように楕
円の焦点をF1,F2とし、焦点F1,F2間の距離ａとすると、
長軸上の点Ａと焦点F1,長軸上の点Ｂと焦点F2の間の距
離が夫々距離ａとなるように球に近い楕円とし、夫々長
軸上の点A,Bの位置にPINダイオード等の光電変換器21,2
2を設ける。
明する。本実施例においても前述した第１実施例と同様
に一対の凹面鏡41,42を相対向して配置し、その焦点の
領域に光行路４を挟んでノズル２とダクト５とを対向さ
せるようにしている。即ち第６図（ａ）に示すように楕
円の焦点をF1,F2とし、焦点F1,F2間の距離ａとすると、
長軸上の点Ａと焦点F1,長軸上の点Ｂと焦点F2の間の距
離が夫々距離ａとなるように球に近い楕円とし、夫々長
軸上の点A,Bの位置にPINダイオード等の光電変換器21,2
2を設ける。
さて本実施例では一対の凹面鏡41,42の焦点位置をわず
かにずらせている。即ち第６図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、焦点F1,F2を近接させて焦点F1,F2をレーザビーム
の光行路４とノズル２及びダクト５の開口部が対向する
測定領域15内に含まれるようにする。即ち凹面鏡41の鏡
面を構成する楕円は測定領域15内の焦点F1と光電変換器
21の近傍の点Ｃを夫々一対の焦点とする回転楕円面を構
成している。又凹面鏡42も同様にして測定領域15内の焦
点F2と光電変換器22の近傍の点Ｄを焦点とする回転楕円
面を構成している。そうすれば測定領域15より散乱した
光のうち一方の凹面鏡41に照射される散乱光は他方の凹
面鏡42の中心に配置された光電変換器21に照射される。
又測定領域15より散乱した光のうち他方の凹面鏡42に照
射された散乱光は凹面鏡41の中心に配置された光電変換
器22に照射されることとなる。従って全ての立体角で反
射された散乱光をいずれかの光電変換器21,22に与える
ようにしている。この光電変換器の出力を処理する信号
処理回路については第４図に示す前述した第１実施例と
同様であり、増幅出力を乗算器25により乗算してその出
力レベルを比較器27,29により比較して粒子数の計数又
は粒子径の分級を行うようにしている。
かにずらせている。即ち第６図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、焦点F1,F2を近接させて焦点F1,F2をレーザビーム
の光行路４とノズル２及びダクト５の開口部が対向する
測定領域15内に含まれるようにする。即ち凹面鏡41の鏡
面を構成する楕円は測定領域15内の焦点F1と光電変換器
21の近傍の点Ｃを夫々一対の焦点とする回転楕円面を構
成している。又凹面鏡42も同様にして測定領域15内の焦
点F2と光電変換器22の近傍の点Ｄを焦点とする回転楕円
面を構成している。そうすれば測定領域15より散乱した
光のうち一方の凹面鏡41に照射される散乱光は他方の凹
面鏡42の中心に配置された光電変換器21に照射される。
又測定領域15より散乱した光のうち他方の凹面鏡42に照
射された散乱光は凹面鏡41の中心に配置された光電変換
器22に照射されることとなる。従って全ての立体角で反
射された散乱光をいずれかの光電変換器21,22に与える
ようにしている。この光電変換器の出力を処理する信号
処理回路については第４図に示す前述した第１実施例と
同様であり、増幅出力を乗算器25により乗算してその出
力レベルを比較器27,29により比較して粒子数の計数又
は粒子径の分級を行うようにしている。
第７図（ａ），（ｂ）は測定領域15を示す拡大斜視図及
び上面図である。本図に示すように２つの凹面鏡41,42
の焦点F1,F2が夫々わずかに隔たっている。そして焦点F
1の近傍を微粒子が通過する場合には、焦点F1と微粒子
との最短の距離ｌに対応して第８図（ａ）に示すような
受光曲線が得られることとなる。そしてこの感度低下が
ピーク値の となる距離をl1とすると、第７図（ｂ）に示すように焦
点F1,F2間を2l1となるようにあらかじめ光学系を構成し
ておく。さて微粒子が通過すると２つの凹面鏡41,42に
ほぼ一様に散乱することとなるが、前述のように凹面鏡
41,42の球面に夫々照射された散乱光は測定領域15とは
異なる他方の焦点、即ち夫々光電変換器21と22に照射さ
れる。従って光電変換器21,22よりほぼ同一の受光信号
が得られることとなり、夫々の出力は増幅器23及び24を
介して増幅される。そうすれば測定領域15を通過する微
粒子の位置によって光電変換器21,22の出力を加算する
と、その出力と微粒子の位置に対する特性は合成された
曲線として示される。そしてその出力は乗算器25により
乗算され乗算出力が比較器27によって比較される。ここ
で積分回路26の時定数を異ならせることによって種々の
特性の異なった動作曲線を得ることができる。
び上面図である。本図に示すように２つの凹面鏡41,42
の焦点F1,F2が夫々わずかに隔たっている。そして焦点F
1の近傍を微粒子が通過する場合には、焦点F1と微粒子
との最短の距離ｌに対応して第８図（ａ）に示すような
受光曲線が得られることとなる。そしてこの感度低下が
ピーク値の となる距離をl1とすると、第７図（ｂ）に示すように焦
点F1,F2間を2l1となるようにあらかじめ光学系を構成し
ておく。さて微粒子が通過すると２つの凹面鏡41,42に
ほぼ一様に散乱することとなるが、前述のように凹面鏡
41,42の球面に夫々照射された散乱光は測定領域15とは
異なる他方の焦点、即ち夫々光電変換器21と22に照射さ
れる。従って光電変換器21,22よりほぼ同一の受光信号
が得られることとなり、夫々の出力は増幅器23及び24を
介して増幅される。そうすれば測定領域15を通過する微
粒子の位置によって光電変換器21,22の出力を加算する
と、その出力と微粒子の位置に対する特性は合成された
曲線として示される。そしてその出力は乗算器25により
乗算され乗算出力が比較器27によって比較される。ここ
で積分回路26の時定数を異ならせることによって種々の
特性の異なった動作曲線を得ることができる。
ここで第８図（ｂ）は積分回路26の時定数を異ならせた
ときのレーザビームの異なる位置を通過する粒子に対す
る散乱光強度の変化を示す図である。本図に示すよう
に、時定数ｄは最も速いノズル２の中心を通過する微粒
子が測定領域15内のレーザビームを横切る時間を１とし
て示すものであって、曲線Ａを時定数ｄ＝０、即ち積分
回路26がない場合、曲線Ｂ〜Ｄを夫々時定数ｄ＝0.5,1,
1.5と変化させたときの信号強度の変化を示す図であ
る。本図に知すように積分回路26によってレーザビーム
の全ての位置を通過する微粒子の信号強度の変化を少な
くすることができる。そして時定数を１〜1.5となるよ
うに選択した場合にその変化を最も少なくすることが可
能となる。そして積分回路26の出力は比較器27によって
弁別されカウンタ28で計数されるため、測定領域15を通
過する微粒子数を測定することが可能である。又波高値
レベレによって粒子径を測定する場合にも異なった閾値
レベルを有する比較器27,29……を多数設けておくこと
によってそのレベルに基づいた波高値の微粒子を計数す
ることができる。
ときのレーザビームの異なる位置を通過する粒子に対す
る散乱光強度の変化を示す図である。本図に示すよう
に、時定数ｄは最も速いノズル２の中心を通過する微粒
子が測定領域15内のレーザビームを横切る時間を１とし
て示すものであって、曲線Ａを時定数ｄ＝０、即ち積分
回路26がない場合、曲線Ｂ〜Ｄを夫々時定数ｄ＝0.5,1,
1.5と変化させたときの信号強度の変化を示す図であ
る。本図に知すように積分回路26によってレーザビーム
の全ての位置を通過する微粒子の信号強度の変化を少な
くすることができる。そして時定数を１〜1.5となるよ
うに選択した場合にその変化を最も少なくすることが可
能となる。そして積分回路26の出力は比較器27によって
弁別されカウンタ28で計数されるため、測定領域15を通
過する微粒子数を測定することが可能である。又波高値
レベレによって粒子径を測定する場合にも異なった閾値
レベルを有する比較器27,29……を多数設けておくこと
によってそのレベルに基づいた波高値の微粒子を計数す
ることができる。
又本実施例は２つの凹面鏡の焦点F1,F2をわずかに離し
て配置するようにしているが、第６図（ｃ）に示すよう
にそれらの焦点位置を交差させその焦点F1,F2を所定間
隔例えばl1だけ隔てるように構成しても同一の効果が得
られる。
て配置するようにしているが、第６図（ｃ）に示すよう
にそれらの焦点位置を交差させその焦点F1,F2を所定間
隔例えばl1だけ隔てるように構成しても同一の効果が得
られる。
このように本願の第１の発明によれば、光検出室は夫々
の一方の焦点を測定領域に含み相対向させた回転楕円面
を有する一対の凹面鏡によって被われているため、全て
の散乱光をいずれか一方の凹面鏡に反射させ光電変換器
に導くことができる。従って測定領域を通過する散乱光
の集光効率を大幅に改善することができるという効果が
得られる。そして一方の光電変換器のみから信号が得ら
れる場合には乗算出力によってその信号が除かれるた
め、ノイズが重量されても誤った検知信号を出す恐れが
なくなる。
の一方の焦点を測定領域に含み相対向させた回転楕円面
を有する一対の凹面鏡によって被われているため、全て
の散乱光をいずれか一方の凹面鏡に反射させ光電変換器
に導くことができる。従って測定領域を通過する散乱光
の集光効率を大幅に改善することができるという効果が
得られる。そして一方の光電変換器のみから信号が得ら
れる場合には乗算出力によってその信号が除かれるた
め、ノイズが重量されても誤った検知信号を出す恐れが
なくなる。
又本願の第２の発明によれば、第１の発明による効果に
加えて乗算出力を積分回路に導くようにしているためエ
アロゾルを噴出させるノズルの開口の全ての領域でほぼ
均一した波高値を得ることができるという効果が得られ
る。
加えて乗算出力を積分回路に導くようにしているためエ
アロゾルを噴出させるノズルの開口の全ての領域でほぼ
均一した波高値を得ることができるという効果が得られ
る。
更に本願の第３の発明によれば、第１の発明による効果
に加えてレーザビームの幅が広くてもその焦点をわずか
にずらせているためレーザビームのビーム幅内でほぼ一
様な感度特性を得ることができる。
に加えてレーザビームの幅が広くてもその焦点をわずか
にずらせているためレーザビームのビーム幅内でほぼ一
様な感度特性を得ることができる。
更に本願の第４の発明によれば、この出力を積分回路に
導くようにしているためエアロゾルを噴出させるノズル
の開口の全ての領域でほぼ均一した波高値を得ることが
できるという効果が得られる。
導くようにしているためエアロゾルを噴出させるノズル
の開口の全ての領域でほぼ均一した波高値を得ることが
できるという効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例による微粒子検出装置の光学
系部分を示す図、第２図はそのＡ−Ａ線断面図、第３図
（ａ）は本実施例の凹面鏡の球面を示す図、第３図
（ｂ）はその中心部分を削除して一対の凹面鏡からなる
光測定室を構成した状態を示す概略図、第４図は本実施
例の信号処理部の構成を示すブロック図、第５図は本実
施例による積分回路の積分時定数を変化させたときの微
粒子の通過位置に対する信号強度の変化を示す図、第６
図（ａ）は本願の第２の実施例による凹面鏡の球面を示
す図、第６図（ｂ）はその中心部分を削除して一対の球
面鏡から成る光測定室を構成した状態を示す概略図、第
６図（ｃ）はその他の例を示す概略図、第７図（ａ）は
第２実施例の測定領域を拡大して示す拡大斜視図、第７
図（ｂ）はその上面図、第８図（ａ）は一方の光電変換
器に得られる感度曲線を示す図、第８図（ｂ）は２つの
光電変換器出力を加算し本実施例の積分回路の積分時定
数を変化させたときの微粒子の通過位置に対する信号強
度の変化を示す図である。 1,5……ダクト、２……ノズル、３……光測定室、４…
…走行路、７……ポンプ、10……光源室、11……レーザ
ダイオード、15……測定領域、16,17,41,42……凹面
鏡、21,22……光電変換器、23,24……増幅器、25……乗
算器、26……積分回路、27,29……比較器、28,30……カ
ウンタ
系部分を示す図、第２図はそのＡ−Ａ線断面図、第３図
（ａ）は本実施例の凹面鏡の球面を示す図、第３図
（ｂ）はその中心部分を削除して一対の凹面鏡からなる
光測定室を構成した状態を示す概略図、第４図は本実施
例の信号処理部の構成を示すブロック図、第５図は本実
施例による積分回路の積分時定数を変化させたときの微
粒子の通過位置に対する信号強度の変化を示す図、第６
図（ａ）は本願の第２の実施例による凹面鏡の球面を示
す図、第６図（ｂ）はその中心部分を削除して一対の球
面鏡から成る光測定室を構成した状態を示す概略図、第
６図（ｃ）はその他の例を示す概略図、第７図（ａ）は
第２実施例の測定領域を拡大して示す拡大斜視図、第７
図（ｂ）はその上面図、第８図（ａ）は一方の光電変換
器に得られる感度曲線を示す図、第８図（ｂ）は２つの
光電変換器出力を加算し本実施例の積分回路の積分時定
数を変化させたときの微粒子の通過位置に対する信号強
度の変化を示す図である。 1,5……ダクト、２……ノズル、３……光測定室、４…
…走行路、７……ポンプ、10……光源室、11……レーザ
ダイオード、15……測定領域、16,17,41,42……凹面
鏡、21,22……光電変換器、23,24……増幅器、25……乗
算器、26……積分回路、27,29……比較器、28,30……カ
ウンタ
Claims (4)
- 【請求項１】微粒子を含むエアロゾルをダクトを介して
吸引し測定領域に噴出させる吸引手段と、 前記測定領域に光ビームを照射する光ビーム照射手段
と、を有し、微粒子の通過に伴う散乱光に基づいて微粒
子を検出する光散乱方式による微粒子検出装置におい
て、 前記測定領域を取り囲み、該測定領域の同一点を夫々一
方の焦点として相対向させた回転楕円面を有する一対の
凹面鏡と、 前記凹面鏡の鏡面に夫々設けられ、相対向する他方の回
転楕円面の焦点位置に配置されて相対向する凹面で反射
された散乱光を受光して電気信号に変換する一対の光電
変換器と、 前記対の光電変換器の出力を乗算して散乱検知信号とす
る乗算回路と、 を具備することを特徴とする光散乱方式による微粒子検
出装置。 - 【請求項２】微粒子を含むエアロゾルをダクトを介して
吸引し測定領域に噴出させる吸引手段と、 前記測定領域に光ビームを照射する光ビーム照射手段
と、を有し、微粒子の通過に伴う散乱光に基づいて微粒
子を検出する光散乱方式による微粒子検出装置におい
て、 前記測定領域を取り囲み、該測定領域の同一点を夫々一
方の焦点として相対向させた回転楕円面を有する一対の
凹面鏡と、 前記凹面鏡の鏡面に夫々設けられ、相対向する他方の回
転楕円面の焦点位置に配置されて相対向する凹面で反射
された散乱光を受光して電気信号に変換する一対の光電
変換器と、 前記対の光電変換器の出力を乗算して散乱検知信号とす
る乗算回路と、 前記乗算回路の出力を所定の時定数で積分する積分回路
と、 を具備することを特徴とする光散乱方式による微粒子検
出装置。 - 【請求項３】微粒子を含むエアロゾルをダクトを介して
吸引し測定領域に噴出させる吸引手段と、 前記測定領域に光ビームを照射する光ビーム照射手段
と、を有し、微粒子の通過に伴う散乱光に基づいて微粒
子を検出する光散乱方式による微粒子検出装置におい
て、 前記測定領域を取り囲み、該測定領域内で夫々焦点を近
接させて相対向させた回転楕円面を有する一対の凹面鏡
と、 前記凹面鏡の鏡面に夫々設けられ、相対向する他方の回
転楕円面の焦点位置に配置されて相対向する凹面で反射
された散乱光を受光して電気信号に変換する一対の光電
変換器と、 前記対の光電変換器の出力を乗算して散乱検知信号とす
る乗算回路と、 を具備することを特徴とする光散乱方式による微粒子検
出装置。 - 【請求項４】微粒子を含むエアロゾルをダクトを介して
吸引し測定領域に噴出させる吸引手段と、 前記測定領域に光ビームを照射する光ビーム照射手段
と、を有し、微粒子の通過に伴う散乱光に基づいて微粒
子を検出する光散乱方式による微粒子検出装置におい
て、 前記測定領域を取り囲み、該測定領域内で夫々焦点を近
接させて相対向させた回転楕円面を有する一対の凹面鏡
と、 前記凹面鏡の鏡面に夫々設けられ、相対向する他方の回
転楕円面の焦点位置に配置されて相対向する凹面で反射
された散乱光を受光して電気信号に変換する一対の光電
変換器と、 前記対の光電変換器の出力を乗算して散乱検知信号とす
る乗算回路と、 前記乗算回路の出力を所定の時定数で積分する積分回路
と、 を具備することを特徴とする光散乱方式による微粒子検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253270A JPH0737937B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 光散乱方式による微粒子検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253270A JPH0737937B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 光散乱方式による微粒子検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196532A JPH0196532A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0737937B2 true JPH0737937B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=17248944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62253270A Expired - Lifetime JPH0737937B2 (ja) | 1987-10-07 | 1987-10-07 | 光散乱方式による微粒子検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737937B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005095925A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Digital Bio Technology | Device having an optical part for analyzing micro particles |
| JP2006528348A (ja) * | 2003-07-23 | 2006-12-14 | ライト−ハウス ワールドワイド ソルーションズ，インコーポレイティッド | 粒子センサーシステムの改良デザイン |
| US9739701B2 (en) | 2015-07-27 | 2017-08-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
| EP3761008A1 (en) * | 2015-12-14 | 2021-01-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Micro object detection apparatus |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0462424U (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-28 | ||
| JP2006189337A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 微粒子測定装置 |
| US7796253B2 (en) * | 2007-04-16 | 2010-09-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image forming apparatus for forming image on record medium |
| GB0801375D0 (en) * | 2008-01-25 | 2008-03-05 | Secr Defence | Fluid-borne particle detector |
-
1987
- 1987-10-07 JP JP62253270A patent/JPH0737937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006528348A (ja) * | 2003-07-23 | 2006-12-14 | ライト−ハウス ワールドワイド ソルーションズ，インコーポレイティッド | 粒子センサーシステムの改良デザイン |
| WO2005095925A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Digital Bio Technology | Device having an optical part for analyzing micro particles |
| US9739701B2 (en) | 2015-07-27 | 2017-08-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
| EP3761008A1 (en) * | 2015-12-14 | 2021-01-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Micro object detection apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0196532A (ja) | 1989-04-14 |
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