JPH10288600A - 微分型電気移動度測定器 - Google Patents

微分型電気移動度測定器

Info

Publication number
JPH10288600A
JPH10288600A JP9905897A JP9905897A JPH10288600A JP H10288600 A JPH10288600 A JP H10288600A JP 9905897 A JP9905897 A JP 9905897A JP 9905897 A JP9905897 A JP 9905897A JP H10288600 A JPH10288600 A JP H10288600A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slit
enclosure
electric mobility
differential
fine particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9905897A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3466416B2 (ja
Inventor
Kazuo Takeuchi
内 一 夫 武
Kikuo Okuyama
山 喜久夫 奥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RIKEN Institute of Physical and Chemical Research filed Critical RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority to JP09905897A priority Critical patent/JP3466416B2/ja
Publication of JPH10288600A publication Critical patent/JPH10288600A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3466416B2 publication Critical patent/JP3466416B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ容
易に測定することができる微分型電気移動度測定器を提
供する。 【解決手段】 微分型電気移動度測定器1は、基部4
と、基部4に対して伸縮体5を介して移動自在に連結さ
れた囲み体6と、基部4に連結されるとともに囲み体6
の内部に向かって延びる中心ロッド7とを備えている。
囲み体6は帯電した微粒子を内部に引き込むための一方
のスリット8を有し、中心ロッド7は一方のスリット8
から引き込まれた帯電した微粒子を外部に取り出すため
の他方のスリット9を有している。また、囲み体6およ
び中心ロッド7はともに導体からなり、中心ロッド7に
は可変電圧源12が接続され、囲み体6は接地されてい
る。なお、基部4と囲み体6とは移動自在に連結され、
伸縮体5により囲み体6の内部を密封状態に維持しつつ
一方のスリット8および他方のスリット9間の距離を変
化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエアロゾルやナノ
(nano)粒子等の微粒子を測定する微分型電気移動度測
定器(DMA:differential mobility analyzer)に係
り、とりわけ広範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ
容易に測定することができる微分型電気移動度測定器に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体製造プロセスにおける粒子
汚染の抑制、大気中における酸性雨やスモッグ等の発生
機構の解明、および量子ナノ材料の開発等に関連して、
大気等の雰囲気中に浮遊するエアロゾルやナノ粒子等の
微粒子が注目を集めている。
【0003】このような微粒子の測定装置としては従来
から微分型電気移動度測定器が知られている。ここで微
分型電気移動度測定器は、帯電した微粒子の電場中での
移動速度(電気移動度)の違いを利用して約1ナノメー
タ(nm)〜約10ミクロン(μm)の範囲にある微粒
子の粒径を測定するものである(詳細については例えば
文献1(T.Seto,T.nakamoto,K.Okuyama,M.Adachi,Y.Kug
a and K.Takeuchi: “Size distribution measurement
of nanometer-sized aerosol particles usingDMA unde
r low-pressure conditions”,J.Aerosol Sci.,28,pp.1
93-206(1997))および文献2(E.O.Knutson and K.T.Wh
itby: “Aerosol Classification byElectric Mobilit
y: Apparatus, Theory, and Applications”, J.Aeroso
l Sci.,Vol.6,pp.443-451(1975) )参照)。
【0004】ここで、このような微分型電気移動度測定
器の原理について図3により説明する。図3に示すよう
に、微分型電気移動度測定器は、中心ロッド(内筒)2
1と囲み体(外筒)22とからなる二重円筒構造を有
し、囲み体22の内周面と中心ロッド21の外周面との
間には可変電圧源28により所定電圧が印加されてい
る。また囲み体22の上部には、囲み体22の内周面と
中心ロッド21の外周面との間の空間にシースエアを供
給するための吐出口23が設けられている。さらに、囲
み体22の上部には帯電した微粒子を内部に引き込むた
めのスリット24が設けられ、また中心ロッド21の下
部にはスリット24から引き込まれた帯電した微粒子を
外部に取り出すためのスリット25が設けられている。
なお、囲み体22の吐出口23から供給されたシースエ
アは囲み体22の下部から排出され、ポンプ26および
フィルタ27,27を介して吐出口23に戻されるよう
になっている。
【0005】図3において、帯電した微粒子が囲み体2
2に設けられたスリット24から引き込まれると、この
引き込まれた微粒子は、囲み体22の吐出口23から供
給されるシースエアとともに中心軸方向下方に移動する
とともに、囲み体22の内周面と中心ロッド21の外周
面との間に形成される電場の影響を受けて個々の微粒子
の電気移動度に応じた速度で中心軸方向に引き寄せられ
る。そして、所定の軌跡を描いて中心ロッド21のスリ
ット25に到達した微粒子のみが外部に取り出される。
【0006】ここで、中心ロッド21に設けられたスリ
ット25に到達する微粒子の電気移動度Zp は、次式
(1)により算出される。 Zp =q・ln(r2 /r1 )/(2・π・V・L) … (1) 上式(1)において、qはシースエアの流量、r1 ,r
2 はそれぞれ中心ロッド21の外周面の半径,囲み体2
2の内周面の半径である。また、Vは囲み体22の内周
面と中心ロッド21の外周面との間に印加される電圧、
Lはスリット24およびスリット25間の距離である。
【0007】また、微粒子の電気移動度Zp と粒径Dp
との間には次式(2)により表される関係がある。 Zp =n・e・Cm /(3・π・μ・Dp ) … (2) 上式(2)において、nは微粒子の電荷量、eは電気素
量(1.6×10-19クーロン)、Cm はカニンガムの
補正係数、μは供給されるシースエアの粘性係数であ
る。
【0008】ここで、微分型電気移動度測定器から外部
に取り出される微粒子の粒径Dp は上式(1)(2)に
基づいて決定される。なお、このような微分型電気移動
度測定器において、各種の粒径を有する微粒子の測定を
行う場合には、可変電圧源28により囲み体22の内周
面と中心ロッド21の外周面との間に印加される電圧V
を所定範囲内で変化させ、これにより印加電圧Vに対応
する所定粒径Dp の微粒子のみを外部に取り出すように
している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の微分型電気移動度測定器においては、各種の粒径を有
する微粒子の測定を行うために、印加電圧Vを所定範囲
内で変化させ、これにより印加電圧Vに対応する所定粒
径Dp の微粒子のみを外部に取り出すようにしている。
しかしながら、このような微分型電気移動度測定器では
一般に、印加電圧Vのダイナミックレンジが一定の狭い
範囲に制限されているので、測定できる微粒子の粒径D
p の範囲が限定されているという問題がある。
【0010】なお、このような欠点を解消するための従
来の方法としては、(1)スリット24,25間の距離
Lの異なる複数の微分型電気移動度測定器を適宜使い分
ける方法か、(2)微分型電気移動度測定器内の所定箇
所にスリット24,25間の距離Lを調整するためのス
ペーサを挿入する方法がある。
【0011】しかしながら、上述した従来の方法のう
ち、スリット24,25間の距離Lの異なる複数の微分
型電気移動度測定器を適宜使い分ける方法では、測定の
ために複数の微分型電気移動度測定器を用意しなければ
ならず、コストがかさむという問題がある。
【0012】また、微分型電気移動度測定器内の所定箇
所にスペーサを挿入する方法では、スリット24,25
間の距離Lを変更するために微分型電気移動度測定器を
分解した上でスペーサを交換しなければならず、作業が
複雑であるとともに作業時間もかかるという問題があ
る。なお、このような方法では、分解によって微分型電
気移動度測定器の内部を一旦大気中に暴露してしまうの
で、微分型電気移動度測定器内に付着した水分を除去す
るための焼出し等の処理がさらに必要になるという問題
もある。
【0013】なお、上式(1)(2)によれば、理論的
にはシースエアの流量qを所定範囲内で適宜変化させる
ことによっても微分型電気移動度測定器から取り出され
る微粒子の粒径Dp を変化させることができるが、シー
スエアの流量qの変化は微分型電気移動度測定器の測定
条件に大きな影響を与えるので、このような方法では微
粒子の粒径Dp を正確に測定することができない。
【0014】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、広範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ
容易に測定することができる微分型電気移動度測定器を
提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、基部と、一方
のスリットを有するとともに前記基部に対して移動自在
に連結された囲み体と、前記基部に連結されるとともに
前記囲み体の内部に向かって延びる他方のスリットを有
するロッドとを備え、前記囲み体と前記ロッドとの間に
は所定電圧が印加され、前記囲み体に対して前記基部を
移動させることで前記一方のスリットおよび前記他方の
スリット間の距離を可変としたことを特徴とする微分型
電気移動度測定器を提供する。
【0016】また本発明は、上述した微分型電気移動度
測定器において、前記基部と前記囲み体とに連結され前
記囲み体の内部を密封する可動部をさらに備えたことを
特徴とする微分型電気移動度測定器を提供する。
【0017】本発明によれば、基部に対して囲み体を移
動自在に連結して一方のスリットおよび他方のスリット
間の距離を可変としているので、一方または他方のスリ
ットから引き込まれた帯電した微粒子が囲み体とロッド
との間に形成された電場内を他方または一方のスリット
まで移動する距離を可変とすることができ、このため広
範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ容易に測定する
ことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1および図2は本発明に
よる微分型電気移動度測定器の一実施の形態を示す図で
ある。ここで、図1は微分型電気移動度測定器において
スリット間の距離を最大にした場合を示し、図2は微分
型電気移動度測定器においてスリット間の距離を最小に
した場合を示す。
【0019】図1および図2に示すように、微分型電気
移動度測定器1は、テフロン材等の絶縁体2と台座3と
からなる基部4と、基部4に対して伸縮体(可動部)5
を介して移動自在に連結された囲み体6と、基部4に連
結されるとともに囲み体6の内部に向かって延びる中心
ロッド7とを備えている。
【0020】ここで、囲み体6は帯電した微粒子を内部
に引き込むための一方のスリット8を有し、中心ロッド
7は一方のスリット8から引き込まれた帯電した微粒子
を外部に取り出すための他方のスリット9を有してい
る。なお、一方のスリット8は囲み体6の内周面に沿っ
て環状に設けられ、また他方のスリット9は中心ロッド
7の下部にその外周面に沿って環状に設けられている。
【0021】また、囲み体6および中心ロッド7はとも
に導体からなり、中心ロッド7には可変電圧源12が接
続され、囲み体6は接地されている。
【0022】さらに、囲み体6の上部には、囲み体6の
内周面と中心ロッド7の外周面との間の空間にシースエ
アを供給するための吐出口10が設けられるとともに、
シースエアに含まれる不純物を除去するためのフィルタ
11が取り付けられている。なお、囲み体6の吐出口1
0から供給されたシースエアは囲み体6の下部から排出
され、ポンプ(図示せず)およびフィルタ(図示せず)
を介して吐出口10に戻されるようになっている。
【0023】なお、基部4の台座3と囲み体6とは移動
自在に連結され、図1および図2に示すように、伸縮体
5により囲み体6の内部を密封状態に維持しつつ一方の
スリット8および他方のスリット9間の距離を変化させ
ることができるようになっている。ここで、伸縮体5と
しては例えばベローズ等を用いることができる。
【0024】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。
【0025】図1および図2に示すように、帯電した微
粒子が囲み体6に設けられた一方のスリット8から引き
込まれると、この引き込まれた微粒子は、囲み体6の吐
出口10から供給される流量qのシースエアとともに中
心軸方向下方に移動するとともに、囲み体6の内周面と
中心ロッド7の外周面との間で印加電圧Vにより形成さ
れる電場の影響を受けて個々の微粒子の電気移動度Zp
に応じた速度で中心軸方向に引き寄せられる。そして、
所定の軌跡を描いて距離Lだけ進み、中心ロッド7の他
方のスリット9に到達した所定粒径Dp の微粒子のみが
外部に取り出される。
【0026】このような微分型電気移動度測定器1にお
いて、広範囲に分布した微粒子の粒径Dp を測定する場
合には、まず、囲み体5に対して基部4を移動させて一
方のスリット8および他方のスリット9間の距離Lを所
定値に設定する。
【0027】その後、このようにして設定した一方のス
リット8および他方のスリット9間の距離Lを一定に保
った状態で、可変電圧源12により囲み体6の内周面と
中心ロッド7の外周面との間に印加される電圧Vを所定
範囲内で変化させる。
【0028】そして、このようにして印加電圧Vを所定
範囲内で変化させて行う測定を、一方のスリット8およ
び他方のスリット9間の距離Lを順次変化させながら行
うことにより、一方のスリット8および他方のスリット
9間の距離Lおよび印加電圧Vに対応して上式(1)
(2)から決定される各種の所定粒径Dp を有する微粒
子を外部に取り出す。
【0029】なお、図1および図2に示す微分型電気移
動度測定器1において、囲み体6の内周面と中心ロッド
7の外周面との間に印加される電圧Vを1〜6000V
の範囲で変化させ、また一方のスリット8および他方の
スリット9間の距離Lを1〜30cmの範囲(具体的に
は1,4,7,10,20および30cm)で変化させ
た場合には、以下の表1および表2に示す範囲に分布し
た微粒子の粒径Dp を測定することができる。なお、こ
こでは、中心ロッド7の外周面の半径r1 ,囲み体6の
内周面の半径r2 をそれぞれ20mm,26mmとして
いる。また、表1および表2はそれぞれ、シースエアの
流量qを10,20(l/min)とした場合を示して
いる。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】このように本実施の形態によれば、基部4
に対して囲み体6を移動自在に連結して一方のスリット
8および他方のスリット9間の距離を可変としているの
で、一方のスリット8から引き込まれた帯電した微粒子
が囲み体6の内周面と中心ロッド7の外周面との間に形
成された電場内を他方のスリット9まで移動する距離L
を可変とすることができ、このため広範囲に分布した微
粒子の粒径Dp を安価かつ容易に測定することができ
る。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、帯
電した微粒子が囲み体とロッドとの間に形成された電場
内を移動する距離を可変とすることができ、このため広
範囲に分布した微粒子の粒径を安価かつ容易に測定する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による微分型電気移動度測定器の一実施
の形態を示す図。
【図2】図1に示す微分型電気移動度測定器においてス
リット間の距離を最小にした場合を示す図。
【図3】微分型電気移動度測定器の原理を説明するため
の図。
【符号の説明】
1 微分型電気移動度測定器 4 基部 5 伸縮体(可動部) 6 囲み体 7 中心ロッド 8,9 スリット 12 可変電圧源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基部と、 一方のスリットを有するとともに前記基部に対して移動
    自在に連結された囲み体と、 前記基部に連結されるとともに前記囲み体の内部に向か
    って延びる他方のスリットを有するロッドとを備え、 前記囲み体と前記ロッドとの間には所定電圧が印加さ
    れ、前記囲み体に対して前記基部を移動させることで前
    記一方のスリットおよび前記他方のスリット間の距離を
    可変としたことを特徴とする微分型電気移動度測定器。
  2. 【請求項2】前記基部および前記囲み体に連結され前記
    囲み体の内部を密封する可動部をさらに備えたことを特
    徴とする請求項1記載の微分型電気移動度測定器。
JP09905897A 1997-04-16 1997-04-16 微分型電気移動度測定器 Expired - Fee Related JP3466416B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09905897A JP3466416B2 (ja) 1997-04-16 1997-04-16 微分型電気移動度測定器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09905897A JP3466416B2 (ja) 1997-04-16 1997-04-16 微分型電気移動度測定器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10288600A true JPH10288600A (ja) 1998-10-27
JP3466416B2 JP3466416B2 (ja) 2003-11-10

Family

ID=14237105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09905897A Expired - Fee Related JP3466416B2 (ja) 1997-04-16 1997-04-16 微分型電気移動度測定器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3466416B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1446820A2 (en) * 2001-11-02 2004-08-18 Yale University Method and apparatus to increase the resolution and widen the range of differential mobility analyzers (dmas)
JP2007127457A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Shimadzu Corp イオン測定器
JP2007525666A (ja) * 2004-02-13 2007-09-06 ヒュンダイ カリブレーション アンド サーティフィケーション テクノロジーズ カンパニー リミテッド 粒子測定器及び粒子測定方法
EP2352008A2 (en) 2010-02-02 2011-08-03 Riken Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1446820A2 (en) * 2001-11-02 2004-08-18 Yale University Method and apparatus to increase the resolution and widen the range of differential mobility analyzers (dmas)
EP1446820A4 (en) * 2001-11-02 2008-09-24 Univ Yale METHOD AND DEVICE FOR MAGNIFYING THE RESOLUTION AND THE AREA OF DIFFERENTIAL MOBILITY ANALYZERS (DMAS)
JP2007525666A (ja) * 2004-02-13 2007-09-06 ヒュンダイ カリブレーション アンド サーティフィケーション テクノロジーズ カンパニー リミテッド 粒子測定器及び粒子測定方法
JP2007127457A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Shimadzu Corp イオン測定器
JP4604965B2 (ja) * 2005-11-01 2011-01-05 株式会社島津製作所 イオン測定器
EP2352008A2 (en) 2010-02-02 2011-08-03 Riken Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system
CN102192949A (zh) * 2010-02-02 2011-09-21 独立行政法人理化学研究所 微分型电迁移率分级装置、粒子测量系统以及粒子筛选系统
US8698076B2 (en) 2010-02-02 2014-04-15 Riken Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system
EP2352008A3 (en) * 2010-02-02 2014-10-08 Riken Differential mobility analyzer, particle measuring system, and particle sorting system

Also Published As

Publication number Publication date
JP3466416B2 (ja) 2003-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. On the performance of the electrical aerosol analyzer
US7437908B2 (en) Particle counter
WO2006044725A2 (en) Method and apparatus for generating charged particles
US10261049B2 (en) Aerosol ionizer
Cheng et al. Collection efficiencies of a point-to-plane electrostatic precipitator
US9753013B2 (en) Charged particle detector
US20010040215A1 (en) Apparatus for producing a flux of charge carriers
US6892142B2 (en) Method of analyzing particles suspended in liquid and liquid-suspended particle analyzer for carrying out the method
US2868318A (en) Collection of airborne material by electrostatic precipitation
JPH10288600A (ja) 微分型電気移動度測定器
US5702506A (en) Method and device for aerosol size-selective sampling
JP3459359B2 (ja) 微分型電気移動度測定器
Peterson Contact charging between a borosilicate glass and nickel
JP3487729B2 (ja) 微粒子分析装置およびその方法
JP3487756B2 (ja) 微分型電気移動度測定器
TWI666441B (zh) 石墨烯材料的數量表面積的定量方法
US8689652B2 (en) Method for determining the surface radius and/or particle density of a powder
US2986923A (en) Means for detecting and measuring aerosols
CN108161017A (zh) 一种用于3d打印的金属粉及其制备方法
JP3503931B2 (ja) 微分型電気移動度分析器および微粒子処理装置
KR100521302B1 (ko) 응축과 하전 방법에 의한 실시간 입자 계수 방법 및실시간 입자 계수기
Intra et al. An electrostatic sensor for nanometer-sized aerosol particles detection
PICKETT et al. The effect of varying inlet geometry on the collection characteristics of a 10-millimeter nylon cyclone
WO2010136633A1 (en) Method and apparatus for generating test aerosol
SU709984A1 (ru) Способ измерени удельной поверхности порошков провод щих материалов

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090829

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090829

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100829

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130829

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees