JPS59104533A - 光散乱式微粒子検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、気体中に浮遊する微粒子を微粒子からの散乱
光を利用して検出する光散乱式微粒子検出器に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来、同様な目的をもった微粒子検出器では、内部鏡レ
ーザを光源とし、レーザ共振器から外部へ出力された光
を被測定エアロゾルに照射していた。検出性能を向上さ
せるためには、照射光の強度を高めることが有効であり
、発振モードが、多数あるマルチモードレーザを使用す
ることで対処していた。

しかし、内部鏡レーザを用いてさらに光強度を上げるた
めては、レーザ管を大型化する以外なく飛躍的な性能向
上は、現実的に無理であった。

又、一定強度のレーザ光で検出感度を上げるためには、
レーザ光を細く絞り込む必要がろシその結果レーザ光を
通過する一１＆測定エアロゾルの童は少なくなってしま
う。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の限界を越えて、検
出感度を上げ、サンプリング流量を増大した微粒子検出
器を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明においては、−外部
鏡及びプラズマ管より成る外部鏡レーザと、外部鏡とプ
ラズマ管の中間に配置された検出器ｐと、検出セル内に
被測定エアロゾルをクリーンエアで包んだ状態で吸引・
排気する二重吸引ノズルおよび排気ノズルと、被測定エ
アロゾルからの散乱光を集光する集光レンズと、集光さ
れた散乱光を光電変換する受光累子とによって、光散乱
式の微粒子検出器を構成すると共に、上記の外部鏡レー
ザにマルチモードレーザを採用し、かつレーザ共振器内
のレーザ光を直接被測定エアロゾルに照射するようにし
たことを特徴としている。

すなわち、本発明では従来技術よシもさらに照射強度を
上げることによって、検出感度の向上およびサンプリン
グ流量の増大を計ったものであり、そのために、従来の
内部鏡レーザを外部鏡レーザに変え、レーザ共振器内の
光を利用し、さらに発振モードは従来のマルチモードを
踏襲した。

内部鏡レーザでは、共振器から外部へ出力される光量は
、共振器内部光の数パーセントにすぎずしだがって、共
振器内では光強度が１〜２ケタ高くなっている。この光
の中へ、被測定エアロゾルを通過させることによシ、エ
アロゾル中の粒子は、強い散乱光を発生する。又従来と
同等な散乱光を得るために汀、レーザ光強度が増大した
分だけ、光線の断面積を犬さくでき、したがってそこを
通過するエアロゾル流量は増大できる。

又、マルチモード発振とすることによりシングルモード
発振ようも光強度が２〜１０倍増大する。

さらに、シングルモードレーザでは、発振モードをひと
つだけ選択しているため、大きな粒子の炊米や光学的ア
ライメントの狂い等、そのモードの発振を妨げる様な外
乱が生じた場合、発振が停止してし捷うが、マルチモー
ドでは、発振を維持できるモードが多数あるため発振が
完全に停止することが少ない。

なお、２枚の境からなる共振器内をエアロゾルが通過す
るためミラーが汚染されレーザ発振が妨げられない様、
エアロゾルをクリーンエアで包み込んで通過さぜる二重
ノズル構造とした。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例になる元散乱式敬粒子検出
器の横断面略図である。レーザプラズマ管１は、ミラー
２と外部ミラー３により、外部ミラー型レーザ発振器を
構成している。上記プラズマ管１内で発生した光９は、
上記のミラー２と外部ミラー３間で反射され共振状態と
なる。このときの共振モードは空間的に多数のモードが
存在するマルチモードとなるように設定されている。こ
れにより、ミラー２と外部ミラー３の間、すなわちレー
ザプラズマ管１と外部ミラー３の間には、極めて強力な
マルチモードレーザ光９が存在している。

上記構成による外部ミラー型レーザ発振器は、検出セル
４に組込まれている。

第２図は縦断面略図である。検出セル４には、上記レー
ザ発振器中のレーザ光９と直交する位置に二重吸引ノズ
ル１１と、同ノズルに相対する位置に排気ノズル１５が
各々組込まれている。

′二重吸引ノズルは横断面形状が同心円になるような二
重パイプ構造のノズルであシ、内側のパイプの中をエア
ロゾル入口１３がら導入された被測定エアロゾルが通過
し、内側のパイプと外側のパイプの間をクリーンエア入
口１２がら導入されたクリーンエアが通過するようにな
っている。

排気ノズル１５をポンプ等で減圧することにより、被測
定エアロゾル及びクリーンエアが各々二重吸引ノズルを
通って検出セル内に噴射され、噴流１４となって検出領
域５を通過し、排気ノズル１５を通って出口１６から検
出セル外へと排気される。

噴射流１４は二重眩引ノズルの作用にょシ中心部を被れ
！；；定エアロゾル、外周部をクリーンエアが流れる。

噴射された被ｄ１ｕ定エアロゾルの周囲には、クリーン
エアシでよるエアカーテンが形成され、被測定エアロゾ
ル中のダスト等が検出セル内に飛散することを防いでい
る。

これによシ検出セル４、レーザプラズマ管１、外部ミラ
ー３、集光レンズ６等の汚染による検出性能低下やレー
ザ発振の停止から装置が守られる。

噴射流１４は上記レーザプラズマ管１と外部ミラー３の
間をレーザ光９に対して垂直に通過する。

レーザプラズマ管１と外部パワー３の間には、共撮状態
のマルチモードレーザ光９が存在しており、喧射流１４
の中心部を流れている被測定エアロゾルは、すべてこの
マルチモードレーザ光９を横切って通過するように配置
されている。この被測定エアロゾルの流れ１４とレーザ
光９の交わった部分が検出領域５であシ、被測定エアロ
ゾル中に微粒子が存在すれば、ここで散乱光が生じる。

上記微粒子からの散乱光１０は集光レンズ６によシ集光
され、受光素子８へ送られる。

集光レンズ６の結像点に置かれたスリット７は、受光素
子８の視野を上記検出領域５のみに限定し、信号光以外
の迷光を除去してＳ／Ｎ比を向上させるだめのものであ
る。

散乱光は、受光素子８によシミ気信号に変換され、被測
定エアロゾル中に存在する微粒子が電気的に検出される
。

〔発明の効果〕

本発明の要点は、従来の微粒子検出器で用いられていた
シングルモード外部鏡し−ザをマルチモード外部鏡レー
ザに変え性能を向上したことにある。

マルチモードレーザでは発振可能なモードを総て利用し
ているので、同一のプラズマ管でも、ひとつの発振モー
ドのみを選択して発振するシングルモー　ドレープより
、強いパワーが得られる。

又、発振モードを限定する必要がないためアライメント
がとりやすく同時にアライメントのくずれに対してもシ
ングルモードより強い。

さらに、吸引ノズルにより共去器内の検出領域に吸引さ
れた被測定エアロゾル中に大きな粒子が存在する等、発
壺状態を妨げる外乱が生じた場合でも、多数の発振を維
持できるモードが存在するために発振が完全に停止して
しまうことが少ない。

したがって従来の微粒子検出器の性能及び装置としての
安定性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例になる光散乱
型微粒子検出器の横断面略図および縦断面略図である。 １・・・レーザプラズマ管、２・・・ミラー、３・・・
外部ミラー、４・・・検出セル、５川検出領域、６・・
・集光レンズ、７・・・スリット、８・・・受光素子、
９・・・レーザ光、１０・・・散乱光、１１・・・二重
吸引ノズル、１２・・・クリーンエア入口、１３・・・
エアロゾル入口、１４・・・エアロゾル噴流、１５・・
・排気ノズル、１６・・・排気出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、外部鏡及びプラズマ管よシ成る外部鏡レーザと外部
   鏡とプラズマ管の中間に配置された検出セル、検出セル
   内に被測定エアロゾルをクリーンエアで包んだ状態で吸
   引・排気する二重吸引ノズルと排気ノズル、被測定エア
   ロゾルからの散乱光を集光する来光レンズ、集光された
   散乱光を光電変換する受光素子からなる光散乱式微粒子
   検出器において、外部鏡レーザにマルチモードレーザを
   採用し、レーザ共振器内のレーザ光を直接被測定エアロ
   ゾルに照射することを特徴とする光散乱式微粒子検出器
   。