JPH11153535A - Visualization system for fine particle - Google Patents

Visualization system for fine particle

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JPH11153535A
JPH11153535A JP33500597A JP33500597A JPH11153535A JP H11153535 A JPH11153535 A JP H11153535A JP 33500597 A JP33500597 A JP 33500597A JP 33500597 A JP33500597 A JP 33500597A JP H11153535 A JPH11153535 A JP H11153535A
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JP
Japan
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light
fine particles
fine particle
laser
light source
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Application number
JP33500597A
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Japanese (ja)
Inventor
Masami Nishiko
雅美 西子
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NESUTO KK
Original Assignee
NESUTO KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a visualization system, for a fine particle, by which the fine particle can be visualized with uniform sensitivity and surely by powerful laser sheet light. SOLUTION: A visualization system for a fine particle is constituted in such a way that a light source 10, a beam expander 12, a guide mirror 14, a multiple reflection mirror 20, a beam trap 22, an analog differentiating camera 30 and a display device 40 are contained. Laser light which is output from the light source 10 is made incident on the multiple reflection mirror 20 via the beam expander 12 and the guide mirror 14 so as to be reflected in a multiple manner, and sheet light is formed. The analog differentiating camera 30 photographs scattered light generated when the sheet light hits the fine particle, its output is differentiated, and a high-frequency component corresponding to the scattered light of the fine particle is emphasized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、浮遊する各種の微
粒子を可視化する微粒子の可視化システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine particle visualization system for visualizing various floating fine particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体産業の分野では、クリーンルーム
内の空気中に存在する微粒子が諸々のトラブルの原因と
なっている。また、日常の身の回りにおいても、自動車
や工場などから日々膨大な量の様々な物質の微粒子が大
気中に排出されており、人体に蓄積するこれらの微粒子
が人の健康に害を与えている。
2. Description of the Related Art In the field of the semiconductor industry, fine particles present in air in a clean room cause various troubles. Also, in daily life, an enormous amount of fine particles of various substances are discharged into the atmosphere daily from automobiles and factories, and these fine particles accumulated in the human body are harmful to human health.

【0003】このようなことから、特に最近、空気中に
浮遊する微粒子の管理が必要になっており、目に見えな
い空気中の微粒子を管理するために可視化する数々の手
法が提案されている。例えば、特開昭61−02972
9号公報には、レーザ光をシリンドリカルレンズを通す
ことにより扇状のシート光に変換し、この扇状のシート
光を空気中の微粒子に照射することにより、微粒子の可
視化を行う従来技術が開示されている。また、特開平4
−307346号公報には、レーザ光をポリゴンミラー
に照射し、これを回転させて光の膜を形成することによ
り、煙またはミストを可視化する技術が開示されてい
る。
[0003] In view of the above, in particular, recently, it is necessary to manage fine particles floating in the air, and various techniques for visualizing the fine particles in the air have been proposed in order to manage fine particles in the air. . For example, JP-A-61-02972
No. 9 discloses a conventional technique of converting a laser beam into a fan-shaped sheet light by passing through a cylindrical lens, and irradiating the fan-shaped sheet light to fine particles in the air to visualize the fine particles. I have. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
Japanese Patent Publication No. 307346 discloses a technique for irradiating a polygon mirror with laser light and rotating the polygon mirror to form a light film, thereby visualizing smoke or mist.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
開昭61−029729号公報に開示された手法におい
ては、1本のレーザ光を扇状のシート光に広げているた
め、投影距離に逆比例してエネルギーが減衰し、同じ大
きさの微粒子が浮遊している場合であってもその浮遊場
所によっては可視化した微粒子の見え方、すなわち検出
の感度に違いが生じて好ましくない。また、上述した特
開平4−307346号公報に開示された手法において
は、1本のレーザ光を光学的に走査(または回転)させ
て扇状のシート光を形成しているため、シート光の個
々の位置で時間の同時性がなくなる、微粒子をレーザ
光が横切る瞬間の散乱光で微粒子像が形成されるため、
ポリゴンミラーから距離が離れるほど散乱時間が短くな
って見かけ上の感度が低下する、観察対象の微粒子の
動きがシート光と垂直方向の動きを持つ場合に、レーザ
光の位相によって検出できない微粒子(レーザ光に当た
らずにレーザ光を散乱しないで通過する微粒子)が存在
する、といった不都合がある。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-029729, since one laser beam is spread into a fan-shaped sheet light, it is inversely proportional to the projection distance. Therefore, even if fine particles of the same size are floating, the appearance of the visualized fine particles, that is, the detection sensitivity is different depending on the floating position, which is not preferable. Further, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-307346 described above, since one laser beam is optically scanned (or rotated) to form a fan-shaped sheet beam, each sheet beam is individually scanned. Since the time synchronization is lost at the position, the fine particle image is formed by the scattered light at the moment when the laser light crosses the fine particles,
As the distance from the polygon mirror increases, the scattering time decreases and the apparent sensitivity decreases. When the movement of the fine particles to be observed is perpendicular to the sheet light, the fine particles that cannot be detected by the phase of the laser light (laser However, there is an inconvenience that fine particles that pass through the laser beam without being scattered without being exposed to light exist.

【0005】このように、従来の各種の手法を用いて微
粒子の可視化を行った場合には、観察位置によって検出
感度が不均一であったり、微粒子を検出できない場合が
存在し、効率よく微粒子の可視化を行うことができなか
った。
[0005] As described above, when visualization of fine particles is performed using various conventional techniques, there are cases where the detection sensitivity is not uniform or the fine particles cannot be detected depending on the observation position. Visualization could not be performed.

【0006】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、微粒子を均一な感度で、し
かも確実に可視化することができる微粒子の可視化シス
テムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a fine particle visualization system capable of surely visualizing fine particles with uniform sensitivity. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の微粒子の可視化システムは、対向配置
された一対の反射部材のいずれかの対向面にレーザ光を
入射して多重反射を生じさせ、この多重反射された空間
を撮影手段によって撮影することにより、一対の反射部
材の間に存在する微粒子を可視化している。特に、レー
ザ光はエネルギー密度が高いため、微粒子に当たったと
きの散乱光の強度が大きく、撮影に適している。また、
反射率の高い(反射による損失が少ない)反射部材を用
いることにより、多重反射された全範囲にわたってレー
ザ光の強度をほぼ均一に保つことができ、微粒子を均一
な感度で可視化することができる。また、多重反射され
たレーザ光は、定常的であって同時性を有しており、こ
れを横切る微粒子を確実に可視化することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, a system for visualizing fine particles according to the present invention is provided. The fine particles existing between the pair of reflecting members are visualized by photographing the multi-reflected space by the photographing means. In particular, since the energy density of the laser light is high, the intensity of the scattered light when the laser light hits the fine particles is large, which is suitable for photographing. Also,
By using a reflective member having a high reflectivity (less loss due to reflection), the intensity of the laser beam can be kept substantially uniform over the entire range of multiple reflections, and fine particles can be visualized with uniform sensitivity. In addition, the multiple-reflected laser light is stationary and has synchronism, and the fine particles crossing the laser light can be reliably visualized.

【0008】また、撮影手段から出力される信号を微分
する微分処理手段をさらに備えることにより、微粒子に
よって散乱される周波数成分の高い映像信号が微分強調
されるため、可視化の感度をさらに上げることができ
る。
Further, by further providing a differentiation processing means for differentiating a signal output from the photographing means, a video signal having a high frequency component scattered by the fine particles is differentially emphasized, so that the sensitivity of visualization can be further increased. it can.

【0009】また、上述した撮影手段をアバランシェ増
倍動作型撮像管とすることが好ましい。アバランシェ増
倍動作型撮像管は、アバランシェ効果によってゲインが
高くダイナミックレンジが広いため、微細で輝度変化の
少ない被写体の撮影に適しており、高感度で微粒子の可
視化を行うことができる。特に、上述した微分処理手段
と組み合わせることにより、出力振幅の飽和がなくなっ
て撮像管のダイナミックレンジを100%利用すること
が可能となり、微粒子の可視化に有利なS/N特性が得
られる。
It is preferable that the above-mentioned photographing means is an avalanche multiplication operation type image pickup tube. The avalanche multiplying operation type imaging tube has a high gain and a wide dynamic range due to the avalanche effect, so is suitable for photographing a subject which is fine and has little change in luminance, and can visualize fine particles with high sensitivity. In particular, by combining with the above-mentioned differential processing means, the saturation of the output amplitude is eliminated, and the dynamic range of the image pickup tube can be used 100%, so that an S / N characteristic advantageous for visualizing fine particles can be obtained.

【0010】また、上述した構成に、レーザ光のビーム
幅を広げるビームエクスパンダを加えることにより、均
一なシート光を形成するために一対の反射部材において
多重反射させる回数を減らしたり、隣接したビーム光間
の隙間を減らすことができる。
In addition, by adding a beam expander for widening the beam width of the laser beam to the above-described configuration, the number of times of multiple reflection by a pair of reflecting members to form a uniform sheet light can be reduced, or an adjacent beam can be reduced. The gap between light can be reduced.

【0011】また、上述したレーザ光を出力する光源と
しては、アルゴンレーザを用いることが好ましい。アル
ゴンレーザから出力されるレーザ光は、上述したアバラ
ンシェ増倍動作型撮像管の受光感度が良好な波長領域
(約450〜520nm)の波長を有しており、しかも
そのエネルギー密度が高いため、散乱光を撮影する微粒
子の可視化に適している。
Further, it is preferable to use an argon laser as a light source for outputting the laser light. The laser light output from the argon laser has a wavelength in a wavelength region (about 450 to 520 nm) in which the light receiving sensitivity of the avalanche multiplying operation type imaging tube is good and the energy density is high, so that the laser light is scattered. Suitable for visualizing fine particles for capturing light.

【0012】また、上述したようにレーザ光を多重反射
させるため、反射部材による反射の損失が少なく、全反
射に近いことが好ましいが、反射部材として誘電体多層
膜ミラーを用いることにより、アルゴンレーザから出力
されるレーザ光の波長を含む広い範囲の光をほぼ全反射
に近い状態で反射させることができ、均一な強度のシー
ト光を得ることができる。
In addition, since the laser beam is multiply reflected as described above, it is preferable that the reflection loss by the reflection member is small and the reflection is close to total reflection. However, by using a dielectric multilayer mirror as the reflection member, the argon laser can be used. A wide range of light including the wavelength of the laser light output from the light source can be reflected in a state almost close to total reflection, and sheet light with uniform intensity can be obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明を適用した一実施形態の微
粒子の可視化システムは、多重反射ミラーにレーザ光を
入射することにより均一な強度のシート光を発生させ、
このシート光が照射された微粒子の散乱光をカメラで撮
影することにより、空中に浮遊する微粒子の可視化を行
うことに特徴がある。以下、本発明を適用した一実施形
態の微粒子の可視化システムについて、図面を参照しな
がら具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A fine particle visualization system according to an embodiment of the present invention generates a sheet light having a uniform intensity by irradiating a laser beam to a multiple reflection mirror.
It is characterized in that the scattered light of the fine particles irradiated with the sheet light is photographed by a camera, thereby visualizing the fine particles floating in the air. Hereinafter, a fine particle visualization system according to one embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

【0014】図1は、本実施形態の微粒子の可視化シス
テムの構成を示す図である。同図に示す可視化システム
は、光源10、ビームエクスパンダ12、ガイドミラー
14、多重反射ミラー20、ビームトラップ22、アナ
ログ微分カメラ30、表示装置40を含んで構成されて
いる。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a system for visualizing fine particles according to the present embodiment. The visualization system shown in FIG. 1 includes a light source 10, a beam expander 12, a guide mirror 14, a multiple reflection mirror 20, a beam trap 22, an analog differential camera 30, and a display device 40.

【0015】光源10は、例えばアルゴンレーザであ
り、出力されるレーザ光は500nm近傍に複数の波長
成分を有している。具体的には、488nmと514n
mに波長成分の大きなピークを有しており、それ以外に
457.9nm、465.8nm、476/472.7
nm、496.5nm、501nmに小さなピークを有
している。
The light source 10 is, for example, an argon laser, and the output laser beam has a plurality of wavelength components near 500 nm. Specifically, 488 nm and 514 n
m has a large peak of the wavelength component, and is otherwise 457.9 nm, 465.8 nm, 476 / 472.7.
nm, 496.5 nm, and 501 nm.

【0016】ビームエクスパンダ12は、光源10から
出力された細い平行光線束を太い平行光線束に変換する
ためのものであり、例えば焦点位置を一致させた2組の
レンズによって構成されている。このビームエクスパン
ダ12を通すことにより、所定の幅をもったレーザ光が
得られる。ガイドミラー14は、ビームエクスパンダ1
2を通したレーザ光を反射させて、多重反射ミラー20
の対向領域に入射するするためのものである。
The beam expander 12 converts a thin parallel light beam output from the light source 10 into a thick parallel light beam, and is composed of, for example, two sets of lenses whose focal positions are matched. By passing through the beam expander 12, a laser beam having a predetermined width is obtained. The guide mirror 14 is a beam expander 1
2 to reflect the laser light passing through the
In the opposite region.

【0017】多重反射ミラー20は、互いに反射面が対
向するように所定の距離を隔てて平行に配置された一組
の誘電体多層膜ミラー20A、20Bを含んで構成され
ている。誘電体多層膜ミラー20A、20Bは、多層膜
誘電体反射鏡とも呼ばれ、高屈折率と低屈折率の誘電体
薄膜を交互に数層から数十層重ねた反射膜を有してい
る。誘電体を利用しているため光の吸収が少なく、干渉
を利用しているため分光反射率を自由に選定でき、特定
の波長の光に対して100%に近い反射率を持たせるこ
とができるという特徴を備えている。なお、多重反射ミ
ラー20におけるレーザ光の反射回数は、レーザ光の入
射角度や各誘電体多層膜ミラー20A、20Bの間隔や
長さ等によって決定される。また、多重反射ミラー20
の設置角度や高さは調整が可能であって、レーザ光の入
射位置や入射角度はある範囲で調整できるようになって
いる。
The multiple reflection mirror 20 includes a pair of dielectric multilayer mirrors 20A and 20B which are arranged in parallel at a predetermined distance so that the reflection surfaces face each other. Each of the dielectric multilayer mirrors 20A and 20B is also called a multilayer dielectric reflector, and has a reflective film in which several to several tens of dielectric thin films having a high refractive index and a low refractive index are alternately stacked. Since a dielectric material is used, light absorption is small. Since interference is used, a spectral reflectance can be freely selected, and a light having a specific wavelength can have a reflectance close to 100%. It has the feature. The number of reflections of the laser light by the multiple reflection mirror 20 is determined by the angle of incidence of the laser light, the distance between the dielectric multilayer mirrors 20A and 20B, the length, and the like. The multiple reflection mirror 20
The installation angle and height can be adjusted, and the incident position and incident angle of the laser beam can be adjusted within a certain range.

【0018】図2は、本実施形態で使用した誘電体多層
膜ミラー20A、20Bの反射特性を示す図である。同
図において、横軸は反射光の波長を、縦軸は反射損失を
それぞれ示している。同図に示すように、誘電体多層膜
ミラー20A、20Bは、約450nm〜540nmの
波長領域の光に対する反射損失がほとんどなく、全反射
に近い状態で入射光を反射することができる。上述した
ように、光源10としてのアルゴンレーザーから出力さ
れるレーザ光の波長は、約450nm〜520nmの範
囲に含まれており、誘電体多層膜ミラー20A、20B
によってほぼ全反射させることができる。したがって、
誘電体多層膜ミラー20A、20B間を多重反射させた
場合であっても、レーザ光の減衰の程度を最小限に抑え
ることができる。
FIG. 2 is a diagram showing the reflection characteristics of the dielectric multilayer mirrors 20A and 20B used in the present embodiment. In the figure, the horizontal axis represents the wavelength of the reflected light, and the vertical axis represents the return loss. As shown in the figure, the dielectric multilayer mirrors 20A and 20B have almost no reflection loss with respect to light in the wavelength region of about 450 nm to 540 nm, and can reflect incident light in a state close to total reflection. As described above, the wavelength of the laser beam output from the argon laser as the light source 10 is included in the range of about 450 nm to 520 nm, and the dielectric multilayer mirrors 20A and 20B.
Can be almost totally reflected. Therefore,
Even when multiple reflections occur between the dielectric multilayer mirrors 20A and 20B, the degree of laser light attenuation can be minimized.

【0019】このようにして多重反射ミラー20による
多重反射によってレーザ光を用いたシート光が形成さ
れ、この平面的なシート光がアナログ微分カメラ30の
撮影空間、すなわち微粒子の観察空間として利用され
る。
In this manner, sheet light using laser light is formed by multiple reflection by the multiple reflection mirror 20, and this planar sheet light is used as a photographing space of the analog differential camera 30, that is, an observation space for fine particles. .

【0020】ビームトラップ22は、多重反射ミラー2
0を通過したレーザ光を吸収するためのものである。ビ
ームトラップ22を備えることにより、不要な散乱光の
発生を抑えることができる。
The beam trap 22 includes the multiple reflection mirror 2
This is for absorbing the laser light passing through zero. The provision of the beam trap 22 can suppress generation of unnecessary scattered light.

【0021】アナログ微分カメラ30は、多重反射ミラ
ー20によって形成されたシート光の形成面と垂直方向
に配置されて、シート光の全体もしくは一部を撮影して
映像信号に変換するためのものであり、その受光部には
例えばアバランシェ増倍動作型撮像管が用いられる。な
お、多重反射ミラー20の裏側(アナログ微分カメラ3
0による撮影を行った場合にその背景となる領域)は無
反射背景とすることが好ましい。
The analog differential camera 30 is arranged in a direction perpendicular to the sheet light forming surface formed by the multiple reflection mirror 20, and is for photographing the whole or a part of the sheet light and converting it into a video signal. For example, an avalanche multiplication operation type imaging tube is used for the light receiving unit. The back side of the multiple reflection mirror 20 (analog differential camera 3
It is preferable that an area that becomes the background when the photographing is performed using 0 is a non-reflective background.

【0022】図3は、アバランシェ増倍動作型撮像管の
構造を示す図である。同図に示すアバランシェ増倍動作
型撮像管32は、電子ビームを発生させるとともにこの
発生させた電子ビームを走査する偏向電極を有する電子
銃33と、非晶質半導体膜に高電圧を印加して半導体膜
の厚さ方向に電荷のアバランシェ効果による増倍を行う
HARP(High-gain Avalanche Rushing amorphous Ph
otoconductor)ターゲット34とを含んで構成されてい
る。例えば、このアバランシェ増倍動作型撮像管32と
しては、スーパーハーピコンと称される高感度撮像管が
商品化されている。
FIG. 3 is a diagram showing the structure of an avalanche multiplication operation type imaging tube. The avalanche multiplying operation type imaging tube 32 shown in FIG. 1 generates an electron beam and has an electron gun 33 having a deflection electrode for scanning the generated electron beam, and a high voltage applied to the amorphous semiconductor film. HARP (High-gain Avalanche Rushing amorphous Ph) which multiplies the charge by the avalanche effect in the thickness direction of the semiconductor film.
otoconductor) target 34. For example, as the avalanche multiplication type imaging tube 32, a high-sensitivity imaging tube called a super harpicon has been commercialized.

【0023】このアバランシェ増倍動作型撮像管32
は、上述したように、非晶質半導体における電荷のアバ
ランシェ増倍を行う光導電性ターゲットの動作原理を利
用したものであり、感度および解像度が高く、特に紫外
光の波長に対して良好な受光感度を有する。例えば、6
4〜100倍程度のゲインを容易に得ることができ、試
験的には1000倍のゲインを得ることも可能である。
This avalanche multiplication operation type imaging tube 32
Is based on the principle of operation of a photoconductive target that performs avalanche multiplication of charges in an amorphous semiconductor, as described above, and has high sensitivity and high resolution, and particularly has good light reception for the wavelength of ultraviolet light. Has sensitivity. For example, 6
A gain of about 4 to 100 times can be easily obtained, and it is also possible to obtain a gain of 1000 times on a test basis.

【0024】上述したアバランシェ増倍動作型撮像管3
2は、従来のSIT(Silicon Intensifier Target)や
II(Image Intensifier )付きCCDに比較すると、
増幅の揺らぎが少なく、SN比の高い撮影画像を得るこ
とができる。
The above-mentioned avalanche multiplication type image pickup tube 3
2 is compared with the conventional SIT (Silicon Intensifier Target) and II (Image Intensifier) CCD.
It is possible to obtain a captured image with a small fluctuation of amplification and a high SN ratio.

【0025】図4は、アバランシェ増倍動作型撮像管3
2の分光感度特性を示す図である。同図において、横軸
は光の波長を、縦軸は規格化された分光感度をそれぞれ
示している。同図に示すように、本実施形態のアバラン
シェ増倍動作型撮像管は、400〜500nmに分光感
度のピークが存在し、それより波長が短い300nmに
おいてもピーク感度の50%以上の感度を有している。
上述したように、アルゴンレーザーから出力されるレー
ザ光の波長は、450〜520nmに含まれており、こ
の波長域の光に対して分光感度のピークがあることか
ら、アバランシェ増倍動作型撮像管32を用いることに
より、アルゴンレーザーから出力されるレーザ光による
散乱光を最も効率よく撮影することができる。
FIG. 4 shows an avalanche multiplication operation type imaging tube 3.
FIG. 4 is a diagram illustrating spectral sensitivity characteristics of FIG. In the figure, the horizontal axis represents the light wavelength, and the vertical axis represents the normalized spectral sensitivity. As shown in the figure, the avalanche multiplication operation type imaging tube of the present embodiment has a spectral sensitivity peak at 400 to 500 nm, and has a sensitivity of 50% or more of the peak sensitivity even at 300 nm, which is a shorter wavelength. doing.
As described above, the wavelength of the laser light output from the argon laser is included in the wavelength range of 450 to 520 nm, and there is a peak in spectral sensitivity for light in this wavelength range. By using 32, it is possible to most efficiently capture the scattered light due to the laser light output from the argon laser.

【0026】図5は、アバランシェ増倍動作型撮像管3
2を含むアナログ微分カメラ30の全体構成を示す図で
ある。同図に示すように、アナログ微分カメラ30は、
アバランシェ増倍型撮像管32の他に、増幅器35、微
分回路36、輝度情報圧縮回路37、加算回路38、増
幅器39を備えている。
FIG. 5 shows an avalanche multiplication operation type imaging tube 3.
FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of an analog differential camera 30 including the second embodiment; As shown in FIG.
In addition to the avalanche multiplication type imaging tube 32, an amplifier 35, a differentiation circuit 36, a luminance information compression circuit 37, an addition circuit 38, and an amplifier 39 are provided.

【0027】アバランシェ増倍動作型撮像管32から取
り出された信号は、低雑音の増幅器35で増幅された
後、情報損失のないアナログの微分回路36と輝度情報
圧縮回路37に分かれる。微分回路36は、微粒子等の
周波数成分の高い情報を増幅して取り出すためのもので
あり、輝度情報圧縮回路37は、映像信号の振幅が所定
の電圧(例えば1VP-P )に収まるように調整を行う。
このような2系統の回路で処理された信号は、加算回路
38で合成され、増幅器39によってゲイン調整やフォ
ーマット処理を行った後に、アナログ微分カメラ30か
ら映像信号として出力される。この出力された映像信号
は、表示装置40に入力され、画面表示が行われる。
The signal extracted from the avalanche multiplying operation type imaging tube 32 is amplified by a low noise amplifier 35 and then divided into an analog differentiation circuit 36 having no information loss and a luminance information compression circuit 37. The differentiating circuit 36 is for amplifying and extracting information having a high frequency component such as fine particles, and the luminance information compressing circuit 37 adjusts the amplitude of the video signal so as to be within a predetermined voltage (for example, 1 V PP ). Do.
The signals processed by these two circuits are combined by an adder circuit 38, and after gain adjustment and format processing are performed by an amplifier 39, are output as video signals from the analog differential camera 30. The output video signal is input to the display device 40 and is displayed on the screen.

【0028】上述した多重反射ミラー20が反射部材
に、アナログ微分カメラ30が撮影手段、微分処理手段
にそれぞれ対応している。
The above-mentioned multiple reflection mirror 20 corresponds to a reflection member, and the analog differential camera 30 corresponds to a photographing means and a differentiation processing means.

【0029】このように、本実施形態の微粒子の可視化
装置は、レーザ光を多重反射ミラー20に入射してシー
ト光を形成しており、多重反射ミラー20を構成する誘
電体多層膜ミラー20A、20Bによって挟まれた所定
の領域に存在する微粒子にシート光を照射して散乱光を
生じさせることができる。したがって、この散乱光をア
ナログ微分カメラ30で撮影することにより、その散乱
光のみを撮影することができ、微粒子の可視化が可能と
なる。
As described above, the fine particle visualization device of the present embodiment forms the sheet light by irradiating the laser beam to the multiple reflection mirror 20, and forms the dielectric multilayer mirror 20 A, The scattered light can be generated by irradiating the sheet light to the fine particles existing in the predetermined region sandwiched by the sheets 20B. Therefore, by photographing the scattered light with the analog differential camera 30, only the scattered light can be photographed, and the fine particles can be visualized.

【0030】特に、アルゴンレーザ発信器から出力され
るレーザ光は、エネルギー密度が高いため、微粒子によ
って生じた散乱光の強度も大きく、撮影の感度を高める
ことができる。また、誘電体多層膜ミラー20A、20
Bを用いて多重反射ミラー20を構成することにより、
レーザ光をほぼ全反射させることができるため、シート
光の全体の強度をほぼ均一に保つことができ、撮影位置
によって微粒子の検出感度(撮影感度)が異なるという
ことがない。また、レーザ光を振動等によってシート状
にしているわけではないため、常に可視光の同時性を確
保することができる。また、アナログ微分カメラ30を
用いて、撮像管32の出力に対してアナログ微分処理を
行っているため、微粒子の散乱光のように高い周波数成
分のみを強調して撮影することができ、微粒子の可視化
を確実に行うことができる。また、ビームエクスパンダ
12を用いることにより、多重反射ミラー20に入射す
るレーザ光のビーム幅を広げることができるため、多重
反射させたレーザ光の隣同士の隙間を減らしたり、ある
いは多重反射ミラー20による反射回数を減らすことが
できる。
In particular, since the laser light output from the argon laser transmitter has a high energy density, the intensity of the scattered light generated by the fine particles is large, and the sensitivity of photographing can be increased. Also, the dielectric multilayer mirrors 20A, 20A
By configuring the multiple reflection mirror 20 using B,
Since the laser light can be substantially totally reflected, the overall intensity of the sheet light can be kept substantially uniform, and the detection sensitivity (photographing sensitivity) of the fine particles does not vary depending on the photographing position. Further, since the laser beam is not formed into a sheet shape by vibration or the like, the simultaneousness of visible light can always be ensured. Further, since the analog differentiation processing is performed on the output of the image pickup tube 32 using the analog differentiation camera 30, only the high frequency components such as the scattered light of the fine particles can be emphasized and photographed. Visualization can be performed reliably. Further, by using the beam expander 12, the beam width of the laser light incident on the multiple reflection mirror 20 can be increased, so that the gap between adjacent multiple reflection laser lights can be reduced, or the multiple reflection mirror 20 can be used. Can reduce the number of reflections.

【0031】実際に、上述した可視化システムを組み立
ててクリーンルームに設置し、出力500mWのアルゴ
ンレーザを用い、多重反射ミラー20の長さを100m
m、間隔を250mm、反射回数を21回に設定して実
験したところ、基準粒子発生装置から放出された0.2
μmの微粒子像の可視化が確かめられている。
Actually, the above-described visualization system was assembled and installed in a clean room, and the length of the multiple reflection mirror 20 was set to 100 m using an argon laser having an output of 500 mW.
m, the interval was set to 250 mm, and the number of reflections was set to 21 times.
The visualization of a micron particle image has been confirmed.

【0032】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、光源1
0としてアルゴンレーザを使用する場合を説明したが、
使用するレーザ光の波長が短くなればそれだけ微粒子に
よる反射率が高くなって散乱光の強度が大きくなるた
め、さらに波長の短いレーザ光を出力することができる
光源10を用いるようにしてもよい。また、本実施形態
では、アナログ微分カメラ30を用いて微粒子による散
乱光を撮影するようにしたが、微粒子の大きさ等によっ
ては微分機能を含まないカメラを用いるようにしてもよ
い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the light source 1
Although the case of using an argon laser as 0 has been described,
The shorter the wavelength of the laser light used, the higher the reflectance by the fine particles and the greater the intensity of the scattered light. Therefore, the light source 10 capable of outputting laser light with a shorter wavelength may be used. In this embodiment, the analog differential camera 30 is used to photograph the scattered light by the fine particles. However, a camera that does not include a differentiation function may be used depending on the size of the fine particles.

【0033】また、上述した実施形態の微粒子の可視化
システムは、多重反射ミラー20が設置された空間に存
在する微粒子を可視化する場合を説明したが、この可視
化システムの使い方は様々な変形実施が考えられる。例
えば、多重反射ミラー20を清浄空気が充填された窓付
きの密閉容器に収納し、この状態で微粒子を可視化した
い場所に移動して密閉容器を開放する。すると、密閉容
器内に可視化したい微粒子が侵入してくるので、一定時
間放置した後に再度密閉容器を閉じる。このようにして
採取した微粒子が含まれる密閉容器を、光源10やアナ
ログ微分カメラ30等が設置された場所に持ち帰り、密
閉状態を保ったままでレーザ光を多重反射ミラー20に
入射し、密閉容器に設けられた窓から微粒子による散乱
光を撮影する。あるいは、多重反射ミラー20を清浄空
気で置換されたチャンバ内に備えておいて、風船などを
用いて別に採取してきた気体をこのチャンバ内に導入し
て、この採取してきた気体に含まれる微粒子の可視化を
行うようにしてもよい。
Although the system for visualizing fine particles according to the above-described embodiment visualizes fine particles existing in the space in which the multiple reflection mirror 20 is installed, various modifications are conceivable for using this visualization system. Can be For example, the multi-reflection mirror 20 is housed in a closed container with a window filled with clean air, and in this state, it is moved to a place where the fine particles are desired to be visualized, and the closed container is opened. Then, the fine particles to be visualized enter the closed container, so that the closed container is closed again after being left for a certain period of time. The sealed container containing the fine particles collected in this manner is brought back to the place where the light source 10 and the analog differential camera 30 are installed, and the laser beam is incident on the multi-reflection mirror 20 while maintaining the sealed state. The scattered light by the fine particles is photographed from the provided window. Alternatively, the multi-reflection mirror 20 is provided in a chamber replaced with clean air, and a gas separately collected by using a balloon or the like is introduced into the chamber, and fine particles contained in the collected gas are removed. Visualization may be performed.

【0034】[0034]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、対向
配置された一対の反射部材のいずれかの対向面にレーザ
光を入射して多重反射を生じさせ、この多重反射された
空間を撮影手段によって撮影することにより、一対の反
射部材の間に存在する微粒子の可視化が可能となる。特
に、レーザ光はエネルギー密度が高いため、微粒子に当
たったときの散乱光の強度が大きく、撮影に適してい
る。また、反射率の高い反射部材を用いることにより、
多重反射された全範囲にわたってレーザ光の強度をほぼ
均一に保つことができ、微粒子を均一な感度で可視化す
ることができる。また、多重反射されたレーザ光は、定
常的であって同時性を有しており、これを横切る微粒子
を確実に可視化することができる。また、撮影手段から
出力される信号をアナログ微分処理することにより、微
粒子によって散乱される周波数が高い信号が強調される
ため、可視化の感度をさらに高くすることができる。
As described above, according to the present invention, a laser beam is made incident on one of the opposing surfaces of a pair of opposing reflecting members to cause multiple reflections, and this multiply reflected space is formed. By photographing with the photographing means, it becomes possible to visualize the fine particles existing between the pair of reflecting members. In particular, since the energy density of the laser light is high, the intensity of the scattered light when the laser light hits the fine particles is large, which is suitable for photographing. Also, by using a reflective member having a high reflectance,
The intensity of the laser beam can be kept substantially uniform over the entire range of the multiple reflection, and the fine particles can be visualized with uniform sensitivity. In addition, the multiple-reflected laser light is stationary and has synchronism, and the fine particles crossing the laser light can be reliably visualized. Further, by subjecting the signal output from the photographing means to analog differentiation processing, a signal having a high frequency scattered by the fine particles is emphasized, so that the sensitivity of visualization can be further increased.

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

【図1】本実施形態の微粒子の可視化システムの構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system for visualizing fine particles according to an embodiment.

【図2】本実施形態で使用した誘電体多層膜ミラーの反
射特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing reflection characteristics of a dielectric multilayer mirror used in the present embodiment.

【図3】アバランシェ増倍動作型撮像管の構造を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of an avalanche multiplication operation type imaging tube.

【図4】アバランシェ増倍動作型撮像管の分光感度特性
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating spectral sensitivity characteristics of an avalanche multiplication operation type imaging tube.

【図5】アナログ微分カメラの全体構成を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating an overall configuration of an analog differential camera.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光源 12 ビームエクスパンダ 14 ガイドミラー 20 多重反射ミラー 20A、20B 誘電体多層膜ミラー 22 ビームトラップ 30 アナログ微分カメラ 32 アバランシェ増倍動作型撮像管 33 電子銃 34 ターゲット 36 微分回路 40 表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source 12 Beam expander 14 Guide mirror 20 Multiple reflection mirror 20A, 20B Dielectric multilayer mirror 22 Beam trap 30 Analog differentiation camera 32 Avalanche multiplication operation type imaging tube 33 Electron gun 34 Target 36 Differentiation circuit 40 Display device

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向配置された一対の反射部材と、 前記一対の反射部材のいずれかの対向面にレーザ光を入
射して多重反射を生じさせる光源と、 前記一対の反射部材によって前記レーザ光が多重反射さ
れた空間を撮影する撮影手段と、 を備え、前記一対の反射部材の間に存在する微粒子を可
視化することを特徴とする微粒子の可視化システム。
A pair of reflecting members disposed opposite to each other; a light source that causes a laser beam to enter a facing surface of one of the pair of reflecting members to generate multiple reflections; And a photographing means for photographing a space where multiple reflections have occurred, and visualizing the fine particles present between the pair of reflecting members.
【請求項2】 請求項1において、 前記撮影手段は、アバランシェ増倍動作型撮像管である
ことを特徴とする微粒子の可視化システム。
2. The system for visualizing fine particles according to claim 1, wherein the photographing means is an avalanche multiplication operation type imaging tube.
【請求項3】 請求項1または2において、 前記撮影手段から出力される信号をアナログ微分する微
分処理手段を備えることを特徴とする微粒子の可視化シ
ステム。
3. The system for visualizing fine particles according to claim 1, further comprising a differentiation processing unit that performs analog differentiation on a signal output from the imaging unit.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記光源から照射された細いレーザ光を太いレーザ光に
変換するビームエクスパンダをさらに備えることを特徴
とする微粒子の可視化システム。
4. The fine particle visualization system according to claim 1, further comprising a beam expander for converting a thin laser beam emitted from the light source into a thick laser beam.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかにおいて、 前記光源としてアルゴンレーザを用いることを特徴とす
る微粒子の可視化システム。
5. The system for visualizing fine particles according to claim 1, wherein an argon laser is used as the light source.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかにおいて、 前記反射部材は、誘電体多層膜ミラーであることを特徴
とする微粒子の可視化システム。
6. The system according to claim 1, wherein the reflection member is a dielectric multilayer mirror.
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