JPH08178831A - 光散乱式粒子検出装置 - Google Patents
光散乱式粒子検出装置Info
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- JPH08178831A JPH08178831A JP6315269A JP31526994A JPH08178831A JP H08178831 A JPH08178831 A JP H08178831A JP 6315269 A JP6315269 A JP 6315269A JP 31526994 A JP31526994 A JP 31526994A JP H08178831 A JPH08178831 A JP H08178831A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/03—Cuvette constructions
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は光散乱式粒子検出装置において、検
出効率を維持しながら照射光の断面積を小さくして、エ
ネルギー密度を高め、且つ散乱光の集光量を高めること
により、検出感度を一段と高めようとするものである。 【構成】 粒子検出部としてフローセルを採用している
光散乱式粒子検出装置において、照射領域に対応するフ
ローセルの内壁面に照射領域の粒子に生じる散乱光を集
光する凸レンズを試料流体の通過する流路に突出形成す
るように構成する。
出効率を維持しながら照射光の断面積を小さくして、エ
ネルギー密度を高め、且つ散乱光の集光量を高めること
により、検出感度を一段と高めようとするものである。 【構成】 粒子検出部としてフローセルを採用している
光散乱式粒子検出装置において、照射領域に対応するフ
ローセルの内壁面に照射領域の粒子に生じる散乱光を集
光する凸レンズを試料流体の通過する流路に突出形成す
るように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子検出部としてフロ
ーセルを利用してなる光散乱式粒子検出装置に関する。
ーセルを利用してなる光散乱式粒子検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光散乱式粒子検出装置として、例
えば図４に示すような粒子検出装置がある。この粒子検
出装置は、粒子検出部である四角筒状のフローセル３の
内部を試料流体が流れる流路３ａとし、この流路３ａ中
の所定の領域或いは全領域（以下、この領域を照射領域
Ｚと呼ぶ）を、光源１から出射された光Ｌ１で照射光学
系２、すなわちコリメータ２ａおよび照射レンズ２ｂを
介して照射するようになされている。
えば図４に示すような粒子検出装置がある。この粒子検
出装置は、粒子検出部である四角筒状のフローセル３の
内部を試料流体が流れる流路３ａとし、この流路３ａ中
の所定の領域或いは全領域（以下、この領域を照射領域
Ｚと呼ぶ）を、光源１から出射された光Ｌ１で照射光学
系２、すなわちコリメータ２ａおよび照射レンズ２ｂを
介して照射するようになされている。
【０００３】しかして当該照射領域内を微粒子が通過す
る際、照射光Ｌ１によって当該微粒子が発する散乱光Ｌ
２はフローセル３側壁およびフローセル３の近傍に配置
された集光光学系６である集光凸レンズ４を介して光電
変換器５において光電変換され、光電変換器５の電気出
力に基づいて微粒子が検出測定される。尚、図中αは、
集光凸レンズ４に入射される散乱光の集光角である。
る際、照射光Ｌ１によって当該微粒子が発する散乱光Ｌ
２はフローセル３側壁およびフローセル３の近傍に配置
された集光光学系６である集光凸レンズ４を介して光電
変換器５において光電変換され、光電変換器５の電気出
力に基づいて微粒子が検出測定される。尚、図中αは、
集光凸レンズ４に入射される散乱光の集光角である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の光
散乱式粒子検出装置においては、下記の如き問題点を内
包している。 （１）フローセル中の流路全域に光を照射すれば、流路
内を流れる粒子を全て検出することが可能となり、検出
効率は十分良好なものとなる。しかしながら、流路全域
を照射する場合には、照射光の断面積は大きなものとな
らざるを得ず、畢竟、照射光のエネルギー密度は小さく
なり、検出感度は低下せざるを得ない。これとは逆に、
検出感度を上げるべく照射光を細くすれば、流路中の一
定領域しか照射しない為、検出し得ない粒子の存在を許
すこととなり、検出効率は低下せざるを得ないという不
都合が存在していた。
散乱式粒子検出装置においては、下記の如き問題点を内
包している。 （１）フローセル中の流路全域に光を照射すれば、流路
内を流れる粒子を全て検出することが可能となり、検出
効率は十分良好なものとなる。しかしながら、流路全域
を照射する場合には、照射光の断面積は大きなものとな
らざるを得ず、畢竟、照射光のエネルギー密度は小さく
なり、検出感度は低下せざるを得ない。これとは逆に、
検出感度を上げるべく照射光を細くすれば、流路中の一
定領域しか照射しない為、検出し得ない粒子の存在を許
すこととなり、検出効率は低下せざるを得ないという不
都合が存在していた。
【０００５】（２）また、検出感度を上げる為には、フ
ローセルの流路を小さくすることが望ましい。というの
は流路が小さければ照射光を細くでき、エネルギー密度
を大きくすることができるからである。しかも、そもそ
も流路が細いため、検出効率を低下させることもない。
しかしながらフローセルの流路を小さくすると流路の抵
抗が高まり、即ちコンダクタンスが小さくなり、半導体
の製造装置内部などで必要となる真空下での吸引、大流
量のサンプリング、レジストや液体の半導体材料等の粘
性の大きい液体のサンプリングには不適なものとなる。
ローセルの流路を小さくすることが望ましい。というの
は流路が小さければ照射光を細くでき、エネルギー密度
を大きくすることができるからである。しかも、そもそ
も流路が細いため、検出効率を低下させることもない。
しかしながらフローセルの流路を小さくすると流路の抵
抗が高まり、即ちコンダクタンスが小さくなり、半導体
の製造装置内部などで必要となる真空下での吸引、大流
量のサンプリング、レジストや液体の半導体材料等の粘
性の大きい液体のサンプリングには不適なものとなる。
【０００６】（３）更に、粒子に発生した散乱光の集光
量は、集光レンズ系の立体角に依存するのでレンズと物
体との間の距離に制約され、この集光量にも限界があっ
た。尚、集光量を多くして検出感度をあげるために、フ
ローセルの外壁面に凸レンズを設けることを本出願人は
提案している（特願平３ー１７３１０５号）。しかしな
がら、これはそもそもフローセル側壁から集光光学系方
向に射出する散乱光のフローセル側壁での屈折による見
掛けの集光角の減少を防ぐことで集光量を多くしたもの
であり、照射領域に生じた散乱光の集光量そのものを多
くするものではない。しかも特に液体試料において意義
があるものである。
量は、集光レンズ系の立体角に依存するのでレンズと物
体との間の距離に制約され、この集光量にも限界があっ
た。尚、集光量を多くして検出感度をあげるために、フ
ローセルの外壁面に凸レンズを設けることを本出願人は
提案している（特願平３ー１７３１０５号）。しかしな
がら、これはそもそもフローセル側壁から集光光学系方
向に射出する散乱光のフローセル側壁での屈折による見
掛けの集光角の減少を防ぐことで集光量を多くしたもの
であり、照射領域に生じた散乱光の集光量そのものを多
くするものではない。しかも特に液体試料において意義
があるものである。
【０００７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来のフローセルを用いた光散乱式粒子検出装置に
おいて、検出感度と検出効率との相反する問題、及び検
出感度と流路抵抗との相反する問題を解決し、しかも散
乱光の集光量そのものを一段と多くする光散乱式粒子検
出装置を提案しようとするものである。又本発明は、液
体のみならず気体試料にも有用である。
で、従来のフローセルを用いた光散乱式粒子検出装置に
おいて、検出感度と検出効率との相反する問題、及び検
出感度と流路抵抗との相反する問題を解決し、しかも散
乱光の集光量そのものを一段と多くする光散乱式粒子検
出装置を提案しようとするものである。又本発明は、液
体のみならず気体試料にも有用である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、フローセル内の流路の照射領域を通過す
る試料流体に含まれる微粒子に対して、照射光を照射す
ることにより得られる散乱光を光電変換器により光電変
換して測定データを得る光散乱式粒子検出装置におい
て、照射領域に対応するフローセル内壁に、照射領域の
粒子に生じる散乱光を集光する凸レンズを流路内に突出
形成した。
め、本発明は、フローセル内の流路の照射領域を通過す
る試料流体に含まれる微粒子に対して、照射光を照射す
ることにより得られる散乱光を光電変換器により光電変
換して測定データを得る光散乱式粒子検出装置におい
て、照射領域に対応するフローセル内壁に、照射領域の
粒子に生じる散乱光を集光する凸レンズを流路内に突出
形成した。
【０００９】
【作用】フローセル内壁に凸レンズを設けている為、凸
レンズが照射領域に近接することとなり、従って開口数
が大きくなり、測定対象となる流体内の微粒子による散
乱光を効率よく集光することができる。しかも流路中の
一部にレンズが突出形成されていることにより、流路の
幅が狭まり、すなわち照射領域を狭くすることができ、
これにより照射光のスポットをより細く絞ることができ
る。従って照射領域における光エネルギー密度が高ま
り、これにより粒子から散乱される散乱光の強度も大き
くなる。
レンズが照射領域に近接することとなり、従って開口数
が大きくなり、測定対象となる流体内の微粒子による散
乱光を効率よく集光することができる。しかも流路中の
一部にレンズが突出形成されていることにより、流路の
幅が狭まり、すなわち照射領域を狭くすることができ、
これにより照射光のスポットをより細く絞ることができ
る。従って照射領域における光エネルギー密度が高ま
り、これにより粒子から散乱される散乱光の強度も大き
くなる。
【００１０】
【実施例】以下図面に沿って、本発明の一実施例を説明
する。図１は光散乱式粒子検出装置の要部を示す図で、
図２（ａ）は、図１に示すフローセルの拡大図、図２
（ｂ）は、図１に示すフローセルの一部切欠き側面図で
ある。
する。図１は光散乱式粒子検出装置の要部を示す図で、
図２（ａ）は、図１に示すフローセルの拡大図、図２
（ｂ）は、図１に示すフローセルの一部切欠き側面図で
ある。
【００１１】１１は粒子検出部である角筒状のフローセ
ルであり、透明体、例えば石英、サファイア等で形成さ
れている。１１ａはフローセル１１中に形成された流路
であり、試料流体が通過する。ここに試料流体とは、液
体のみならず気体をも含む。
ルであり、透明体、例えば石英、サファイア等で形成さ
れている。１１ａはフローセル１１中に形成された流路
であり、試料流体が通過する。ここに試料流体とは、液
体のみならず気体をも含む。
【００１２】１２はフローセル１１と同一材料で形成さ
れた凸レンズであり、フローセル１１の内壁から流路１
１ａ側に突出形成されている。、凸レンズ１２はフロー
セル１１中の照射領域Ｚに生じる散乱光を集光し得る位
置に、即ち照射領域Ｚに対応するフローセル内壁に設け
らている。凸レンズ１２をフローセル１１の内壁に突出
形成することにより、微粒子に生じる散乱光をまず集光
することになる。この凸レンズ１２は言うまでもなく照
射領域Ｚに近接することとなり大きな開口数が得られ
る。
れた凸レンズであり、フローセル１１の内壁から流路１
１ａ側に突出形成されている。、凸レンズ１２はフロー
セル１１中の照射領域Ｚに生じる散乱光を集光し得る位
置に、即ち照射領域Ｚに対応するフローセル内壁に設け
らている。凸レンズ１２をフローセル１１の内壁に突出
形成することにより、微粒子に生じる散乱光をまず集光
することになる。この凸レンズ１２は言うまでもなく照
射領域Ｚに近接することとなり大きな開口数が得られ
る。
【００１３】ここで、同一材料を用いるのは、言うまで
もなくフローセル１１と凸レンズ１２とが同じ屈折率で
あることが好ましいからである。フローセル１１と凸レ
ンズ１２とは、これらと略同じ屈折率を有する接着剤を
用いて固着してもよい。しかしながら流路１１ａに流れ
る試料の性質に影響を受けるような、即ち剥離するよう
なことは好ましくなく、この点、融点付近まで加熱して
表面付近を溶かすことによって一体化させる密着接合が
好ましい。尚フローセル１１は、凸レンズ１２を設けた
フローセル構成部材を含む４枚の矩形状のフローセル構
成部材を張り合わせて形成する。
もなくフローセル１１と凸レンズ１２とが同じ屈折率で
あることが好ましいからである。フローセル１１と凸レ
ンズ１２とは、これらと略同じ屈折率を有する接着剤を
用いて固着してもよい。しかしながら流路１１ａに流れ
る試料の性質に影響を受けるような、即ち剥離するよう
なことは好ましくなく、この点、融点付近まで加熱して
表面付近を溶かすことによって一体化させる密着接合が
好ましい。尚フローセル１１は、凸レンズ１２を設けた
フローセル構成部材を含む４枚の矩形状のフローセル構
成部材を張り合わせて形成する。
【００１４】次に本実施例の作用について述べる。図１
において、光源１から射出された光Ｌ１は照射光学系２
を介して、フローセル１１の流路１１ａを照射する。図
２（ｂ）で示す如く、流路１１ａを矢印Ｆ方向に通過す
る試料流体中に粒子が存在する場合には、当該粒子に散
乱光Ｌ２が生じる。この散乱光Ｌ２は図２（ａ）で示す
如く集光角βの範囲で凸レンズ１２に入射される。凸レ
ンズ１２は照射領域Ｚ、即ち検出対象となる粒子のごく
近傍に位置することとなるため、従来の集光角αに較べ
て散乱光Ｌ２を大きな角度で集光することが可能とな
る。しかして散乱光Ｌ２は、凸レンズ１２、フローセル
１１の側壁を介し、更に集光光学系１３によって光電変
換器５上に集められる。
において、光源１から射出された光Ｌ１は照射光学系２
を介して、フローセル１１の流路１１ａを照射する。図
２（ｂ）で示す如く、流路１１ａを矢印Ｆ方向に通過す
る試料流体中に粒子が存在する場合には、当該粒子に散
乱光Ｌ２が生じる。この散乱光Ｌ２は図２（ａ）で示す
如く集光角βの範囲で凸レンズ１２に入射される。凸レ
ンズ１２は照射領域Ｚ、即ち検出対象となる粒子のごく
近傍に位置することとなるため、従来の集光角αに較べ
て散乱光Ｌ２を大きな角度で集光することが可能とな
る。しかして散乱光Ｌ２は、凸レンズ１２、フローセル
１１の側壁を介し、更に集光光学系１３によって光電変
換器５上に集められる。
【００１５】（その他の実施例） （１）上述の実施例においては、凸レンズ１２として円
形凸レンズを使用しているが、図３に示すようにシリン
ドリカルレンズ２２を用いてもよい。円形凸レンズを使
用した場合には、流路方向から見て円形凸レンズの両脇
にデッドスペースが形成されるが、シリンドリカルレン
ズ２２を使用した場合には試料流体はシリンドリカルレ
ンズ２２の前面をすべて通過することにより、デッドス
ペースが形成されず、即ち粒子の損失がなくなり、粒子
の検出効率が一段と高まる。
形凸レンズを使用しているが、図３に示すようにシリン
ドリカルレンズ２２を用いてもよい。円形凸レンズを使
用した場合には、流路方向から見て円形凸レンズの両脇
にデッドスペースが形成されるが、シリンドリカルレン
ズ２２を使用した場合には試料流体はシリンドリカルレ
ンズ２２の前面をすべて通過することにより、デッドス
ペースが形成されず、即ち粒子の損失がなくなり、粒子
の検出効率が一段と高まる。
【００１６】（２）上述の実施例においては、照射光学
系２の光軸は集光光学系１３の光軸およびフローセル１
１の流路方向に対して直交するように構成されている
が、本発明はこれに限らず、要は集光光学系１３に照射
光が入射しなければよいのだから、その他の構成が採用
されてもよい。
系２の光軸は集光光学系１３の光軸およびフローセル１
１の流路方向に対して直交するように構成されている
が、本発明はこれに限らず、要は集光光学系１３に照射
光が入射しなければよいのだから、その他の構成が採用
されてもよい。
【００１７】
【発明の効果】上述したように本発明によれば下記の効
果が得られる。 （１）凸レンズがフローセル内壁面に突出形成されてい
る為、当該部位において流路部の横断面積は小さくな
る。従って、エネルギー密度を大きくすべく照射光を細
くしても、検出効率は低下することなく、検出感度を高
めることができる。 （２）凸レンズの存在により、当該部位においてのみ、
局部的に流路が狭まっているにすぎない為、さほど流路
抵抗が大きくならず、粘性の大きな流体もサンプリング
でき真空下での吸引、大流量のサンプリングを妨げな
い。 （３）凸レンズを流路中に突出形成している為、凸レン
ズのごく近傍に存在する粒子を測定することとなる。従
って、粒子からの散乱光を効率よく集光でき、検出感度
を向上させることができる。
果が得られる。 （１）凸レンズがフローセル内壁面に突出形成されてい
る為、当該部位において流路部の横断面積は小さくな
る。従って、エネルギー密度を大きくすべく照射光を細
くしても、検出効率は低下することなく、検出感度を高
めることができる。 （２）凸レンズの存在により、当該部位においてのみ、
局部的に流路が狭まっているにすぎない為、さほど流路
抵抗が大きくならず、粘性の大きな流体もサンプリング
でき真空下での吸引、大流量のサンプリングを妨げな
い。 （３）凸レンズを流路中に突出形成している為、凸レン
ズのごく近傍に存在する粒子を測定することとなる。従
って、粒子からの散乱光を効率よく集光でき、検出感度
を向上させることができる。
【図１】本発明による光散乱式粒子検出装置の要部を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】（ａ）は図１のフローセルの拡大図であり、
（ｂ）は図１のフローセルの一部切欠き側面図である。
（ｂ）は図１のフローセルの一部切欠き側面図である。
【図３】（ａ）は本発明の他の実施例を示すフローセル
の断面図であり、（ｂ）は同じくフローセルの一部切欠
き側面図である。
の断面図であり、（ｂ）は同じくフローセルの一部切欠
き側面図である。
【図４】従来の光散乱式粒子検出装置の要部を示す断面
図である。
図である。
１…光源、５…光電変換器、１１…フローセル、１１ａ
…流路、１２、２２…凸レンズ、Ｌ１…照射光、Ｌ２…
散乱光、Ｚ…照射領域
…流路、１２、２２…凸レンズ、Ｌ１…照射光、Ｌ２…
散乱光、Ｚ…照射領域
Claims (4)
- 【請求項１】 フローセル内の流路の照射領域を通過す
る試料流体に含まれる微粒子に対して、照射光を照射す
ることにより得られる散乱光を光電変換器により光電変
換して測定データを得る光散乱式粒子検出装置におい
て、上記照射領域に対応するフローセル内壁に、上記照
射領域の粒子に生じる散乱光を集光する凸レンズを上記
流路内に突出形成したことを特徴とする光散乱式粒子検
出装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の粒子検出装置におい
て、上記凸レンズは円形凸レンズであることを特徴とす
る光散乱式粒子検出装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の粒子検出装置におい
て、上記凸レンズはシリンドリカルレンズであることを
特徴とする光散乱式粒子検出装置。 - 【請求項４】 請求項１、２および３に記載の粒子検出
装置において、上記凸レンズは上記フローセルと同一の
材質でなり、かつ上記フローセル内壁に密着接合されて
いることを特徴とする光散乱式粒子検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06315269A JP3124989B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | 光散乱式粒子検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06315269A JP3124989B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | 光散乱式粒子検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178831A true JPH08178831A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3124989B2 JP3124989B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=18063393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06315269A Expired - Fee Related JP3124989B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | 光散乱式粒子検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124989B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2264437A1 (en) * | 2009-06-15 | 2010-12-22 | Wyatt Technology Corporation | Improved method and apparatus for measuring the scattered light signals from a liquid sample |
| EP2333515A1 (de) * | 2009-12-11 | 2011-06-15 | Bayer Technology Services GmbH | Mittel zur Detektion von lumineszierenden und/oder lichtstreuenden Partikeln in strömenden Flüssigkeiten |
| US7989755B2 (en) | 2006-03-13 | 2011-08-02 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for photon detection including a sample cell with an outer surface with a curved bottom, and a pinhole created on a pinhole plate |
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1994
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