JPS6311838A - 粒子寸法検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粒子寸法検出装置に係り、更に詳しくいえば光
散乱を用いる粒子寸法検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

粒子寸法検出装置は今では良く知られており、粒子寸法
ｉ１Ｆ＋定のためにレーザを使用できることも良く知ら
れている（たとえば米国特許第３．４０６，２８９号明
細書参照）。また、開放空胴レーザを用いる粒子寸法測
定技術が、本願出願人が所ａする米国特許Ｅ４　、　５
７１　、０７９号明細書および第４，５９４，７５１号
明細書に開示されている。

データを獲得するために、検出器の直線アレイを用いて
、各検出器により発生された電気信号を並列処理するこ
とも行われている。たとえば、米国特許第３，９４１，
９８２号明細書を参照されたい。

粒子測定装置は、空気を含めて種々のガス中の粒子の存
在と寸法の少くとも一方を決定することを含めて、種々
の目的に利用されている。空気中の粒子に関しては、環
境からの粒子汚染の許容限界と影響により、現在使用さ
れている多くの装置を製作できるようにするために、効
果的な汚染管理を利用することが必要になってきた。と
くに、たとえばマイクロエレクトロニクス装置のために
必要とされるような精密な製作が、クリーンルームおよ
びクリーン装置の発達および応用によって大幅に可能と
されている。

永年にわたり、はとんど全ての電子装置用としてはクラ
ス１００またはクラス１０００の標準的なりリーンルー
ムで十分すぎるほどであった。しかし、マイクロコンピ
ュータが使用され、大容量のメモリチップのようなマイ
クロエレクトロニクス部品の需要が生ずるにつれて、製
作中に汚染に極めて弱い素子が開発される効果となった
。

それらの素子の製造中の粒子汚染による影響は製品の歩
留りが大幅に低下することである。たとえば、汚染粒子
はリソグラフによる映像発生を妨げたり、短絡または回
路を開いたり、損われた領域が生ずることがある。現時
点では、粒子による汚染により影響される電子工業のう
ち、半導体チップの製造が最も影響を受ける作業のよう
である。

ＶＬＳＩ（超人規模集積回路）産業は、クリーンルーム
の確認に用いられる空気粒子カウンタの技術レベルを押
しあげ続けてきた。はるかに高い規格が、はるかに低い
汚染レベルを達成する）濾過の改善はもちろん、ＶＬＳ
　Ｉの製造の需要を反映している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

いま知られているエアロゾルカウンタのほとんどの試料
流量は０．０２８ｒＩｔ／分（１立方フィート／分（ｃ
ｆｍ））である。しかし、クラス１における妥当な統計
的結果を達成するためには、感度が０．５μ（０，５Ｘ
１０−６ｍ）に限られるならば、空気試料の浅漬はもっ
と大きくする必要がある。寸法が小さくなるにつれて粒
子の数が増すから、適切な統計的なベースを一層容易に
得るために、空気粒子カウンタのほとんどの製作者はは
るかに小さい粒子寸法を選択している。

たとえば、０．ｌＸ１０−６ｍにおいては、クリーンル
ーム内で見出される平均粒子寸法分布は、０、ｌＸｌ０
−６ｍより大きい粒子の数は、０．　５Ｘ１０’ｍより
大きい粒子の数のほぼ１００倍である。したがって、よ
り臓度の高い粒子カウンタは、クリーンルームの標準的
な検査に要する時間が短くなる。

また、０．５Ｘ１０−６ｍより小さい粒子を含むものを
有する装置も製作されている。したがって、最短時間で
統計的なベースを発生することに加えて、感度が高くな
ると既知の粒子寸法情報により多くの潜在的な欠陥が生
ずる。

レーザの出現により、光散乱によって検出できる粒子の
寸法が通常で０．ｌＸ１０’ｍのように小さくなった。

その理由は、レーザがそれの全てのエネルギーを小さい
面積に集中できるからである。現在市販されているいく
つかの装置の感度は０、４　Ｘ　１０−６ｍであるが、
それらの装置のいずれも０．０２８ｍ／分（ｌｃｆｍ）
の流口で標本化できず、実際にはＯ，ＩＸｌｏ−Ｂｍの
感度においては０．０２８ｍ／分（０，１ｃ　ｆ　＋ｎ
）をこえない流量で標本化できるだけである。

半導体の製造者たちは、種々の処理に用いる、粒子汚染
の低い高純度ガスも要求している。はとんどの場合には
ライン圧（ｌｉｎｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　）　　（ｌＸ
ｌ０６ｐａ　（１５Ｐ、Ｓ、１．）まで）でＡＤｊ定を
行う必要がある。それらのガスのうちのいくつかは高分
子Ｑのガスであって、空気（主として酸素と窒素の混合
ガス）よりも大きく光を散乱させるから、０．０２８Ｔ
Ｉｔ／分（ｌｃｆｍ）より小さい流量が適当である場合
にも、分子による散乱は小さくしなければならない。

したがって、より小さい粒子−Ｊ°法で得られる潜在的
な統計」ユの利点は、高分子量の分子による散乱が起る
環境においては一部が失われる。そのような環境におい
て高感度を達成すること（たとえば０．０２Ｒｒｒｔ／
分（１ｃｆｔｎ）まで、またはそれをこえる高い流量を
達成することを含む）と、高い感度（少くとも０．ｌＸ
１０−θｎ１はど小さい寸法の粒子を検出すること）と
を組合わせて釘する性能を必要とする。

本発明は、高い分子散乱環境において感度が高く、しか
もそのような環境において粒子寸法感度０．１μ（０，
Ｉ　Ｘ　１０’ｍ）を達成できる粒子検出装置を提供す
るものである。高い流量（少くとも０．０２８３２ｙｄ
／分（ｌｃｆｍ）まで）、および高い圧力（大気用具１
−）または高分子はのガスの存在する環境において高い
感度が達成される。

〔問題点を解決するための手段〕

これは分子散乱による背景ノイズを減少することにより
達成される。そのノイズ減少は、段数の直線検出器を用
い、全検出領域のうち、混合ガスの流量と粒子およびレ
ーザビームの交差する部分のみを各検出器に検出させ、
検出した粒子を示す電気出力信号を各検出器に発生させ
、全ての検出器の出力を並列処理して、全検出領域内で
検出した粒子を指示させるようにすることにより達成さ
れる。

〔実施例〕

電子装置製造環境における現在の粒子管理は、主として
米国連邦規格２０９　（ＦＳ２０９）　、ドイツＶＤ１
２０８３ドキュメント、および類似の規格の適用を基に
している。第１図はＦＳ２０９において用いられている
現（１：の類似システムおよび寸法集中範囲を示すもの
である。第１図（および第２図と第３図）の縦軸には全
粒子／立方フィートが示され、図示のように前記粒子寸
法に等しいか、それより大きい。０．３５個／Ω　（１
０個／立方フィート）より低いカウントは、多類の試料
を得た場合を除き信頼できない（したがって破線で示し
ている）。図かられかるように、測定する必要がある最
小の粒子は直径０．５μであり、指定されている最高の
クリーン度は３．５個／ｇ（１００個／立方フィート）
である。

しかし、それらのクリーンルーム規格は数年間にわたっ
て用いられ、電子製品に対する現（１：の要求は、粒子
管理に対する要求が現（１；はより厳しくなっているか
ら、カバーされるレベルはマイクロエレクトロニクス装
置の妥当な製造にとって満足できない。したがって、粒
子汚染レベルの規定を改定する必要が明らかになってお
り、そのためにより小さい粒子およびよりきれいなレベ
ルを含めて測定できるようにするためのＦＳ２０９の修
正が検二寸されている。

ＦＳ２０９の改訂作業がインスティテユート・オブーエ
ンバイロンメンタルφサイエンス（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
　ｏ（’　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　５ｃｉｅｎｃ
ｅ）の指揮の下に行われているが、まだ完了していない
。その改訂の大きな口約の１つは、クラス１０レベルに
おけるルーム、または区域、空気クレンリネス・クラス
を定め、より低いレベルにおける適切な統計的規定を行
えるように、０．５μより小さい粒子の測定を行えるよ
うにすることである。あらゆる産業的区域において用い
られている規格が多分まもなく改訂されることがｒ・想
され、したがってＦＳ２０９の改訂は一連の新しい規格
における最明のものにすぎないようである。実際、クラ
スルベルは現（１−製作でき、近い将来には必ず実用化
される。

粒子の寸法が小さくなると粒子の数が急激に増加するか
ら、より小さい粒子を測定することは理由があるように
みえる。したがって、改訂されるＦＳ２０９の案には０
．　３Ｘ　１０−６１１１、およびよりきれいな区域の
場合には０．　　Ｉ　Ｘ　１０’ｍの粒子の測定が含ま
れている。第２図は現在検討されている区分であって、
０．５Ｘ１０’より小さい粒子を測定できるようにする
ものである。しかし、第２図における区分カーブの勾配
は、現行のＦＳ２０９における区分カーブの勾配を基に
している。

米国における少数のＶＬＳＩクリーンルームで得られた
最近のデータを基にした、区分カーブの勾配の変更につ
いて考えることにする。０．１×１０−６ｍからそれ以
上の粒子を測定するためにレーザカウンタが用いられ、
得たデータを第３図に示す。非常にクリーンなルーム内
での粒子１Ｊ法分布は、１．０Ｘ１０−６ｍｍトド・」
法では、現行のＦＳ２０９の区分カーブから１’　Ａ１
１１されるものよりもはるかに急な勾配を何するようで
あり、第３図に示すものよりも急な勾配を持たせる可能
性もいくらかある。

区分カーブを０．　　Ｉ　Ｘ　１０−”ｍの範囲まで延
ばしたとすると、クラス１００またはそれよりも良いル
ームについて妥当なデータをｉワるために要する時間と
努力は、ＦＳ２０９を第３図に示す最近のデータに従っ
て単に外挿したにすぎないということとは無関係に、そ
れぞれ短くなり、減少する。

本発明において達成されたように、高い分子散乱環境に
おいて０．　１μの感度を達成できる装置の開発は８鴇
には達成されなかった。１分間当り０．０２８ｒｒｌ（
１立ｈ°フイート）まで、またはそれをこえる高い流量
による分子散乱環境に関しては、そのような流量は、光
検出装置の感度領域を流れる流れのかなり大きい横断面
を支配する。

音速においても横断面は１．８平方龍であり、実用的な
真空源により全音速流を達成することは不可能である。

したがってより典型的な流速は音速の１／３〜１／２で
あり、流れの横断面は０．０２８Ｔｒ１／分（ｌｃｆｍ
）における典型的な装置においては４〜５平方止に増大
する。粒子の寸法を正確にするのであれば、流れのその
大きい横断面を一様に照射せねばならない。

したがって、照射される領域はレーザの小さく集束され
た領域に近くはできず、流れの横断面が第４Ａ図に示す
ように円形であればほとんどは拡げられたレーザビーム
の中に置かれ、流れの横断面が第４Ｂ図に示すように長
方形であればビームの軸に沿って引きのばされる。した
がって、本発明で用いられるような最適の設計では流れ
の横断面はＩ　Ｘ　１０＋−であり、集める光学装置は
米国特許第４．５７１，０７９号および第 ４．５９４，７５１号の各明細書に示されているものに
類似する。

０、　　Ｉ　Ｘ　１０−６ｍの感度を生じさせるために
は、レーザ自体は検出領域内に約１ワツトのパワーを発
生せねばならない。６３３日Ｉ１１で動作する共振Ｈｅ
Ｎｅレーザ空胴は、所要のパワーを発生する最も便利な
方法であるが、任意の１ワツト可視光レーザ（たとえば
アルゴンレーザ）も使用できる。

したがって、０　、　　Ｉ　Ｘ　１０　’ｍのように小
さい粒子を検出するのに十分なエネルギー密度を与え、
０．０２８１ｒｌ／分（ｌｃｆｍ）を可能にする横断面
を可能にする光源を構成できるから、問題は単純である
ようにみえる。

これは、検出領域内で粒子が唯一の光散乱源である場合
のことである。慎重に設計することにより、漂遊光を効
果的になくすことができる。しかし、空気中に含まれて
いる粒子に加えて、１−当り約１０１６個の空気分子が
存在し、しかもそれの空気分子を無くすことはできない
。計算を行った結果によれば、そのような量の空気は、
典型的な０、ｌＸｌ０−６ｍ粒子より、１００倍以上の
エネルギーを散乱させることが判明している（雑誌ｒＴ
ｈｃ　Ｔｏｕｒｎａｌ　ｏ［’　１Ｅｎｖｉｒｏｎ！ｌ
１ｃｎｔａｌＳｅｉｃｎｃｃｓｊ１９８５年１／２月号
所載のｌ（、Ｑ、ｌ（ＨｏｌｌｃｎｂｃｒｇのｒＴｈｃ
　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｒＰａｒｔｉｃｌｅ　５
１ｚｃｓ　ＢｅｌｏｗＯ，ＩＭｉｃｒｏｍｃｔｃｒｓＪ
と題する論文を参照されたい。）分子による散乱が大き
く存在するから、この信号源は主に直流である。

希９！の０．　　Ｉ　Ｘ　１０−６ｍ粒子信号を−スフ
するのは、分子散乱信号（交流ノイズ）の変化（交流）
である。このノイズ自体は直流分子散乱信号に比例する
。ノイズ源が旧来のショットノイズであれば、ノイズは
直流信号の十刀根に比例する。しかし、レーザ源では、
ノイズはショットノイズと仮定してλ１“算したものよ
り大きく、レーザ空胴は流れ自体により容易かつランダ
ムに変調される（ノイズを生ずる）。その場合には、交
流ノイズは、直流信号の平方根ではなくて、直流信号に
正比例する。測定により、０．０２８Ｔｒｌ／分（ｌｃ
ｆｍ）装置においては、分子散乱ノイズは０．１×１０
−６ｍの粒子のそれの５〜１０倍であり、従来の装置で
は検出が不可能となることが判明している。

分子散乱がもっとも大きい環境すなわち背景か存在する
場合があるが、それは、たとえば、分子散乱が０．１μ
粒子による散乱の１００倍をこえることがある場合であ
る。そのように高い分子散乱は、／１Ｉ１１定されるガ
スの量が大きい流星のために要求されるものより多い場
合ばかりでなく、たとえば分子密度が高い（大気圧より
高い圧力）ため、または大きいガス分子が存（１：、す
るために生ずることもある。いずれの場合でも、高い分
子散乱背景に遭遇すると、高い感度を達成するために本
発明の装置を常に利用できる。

本発明においては、検出すべき粒子を含んでいるガス（
通常は空気）を流させる検出領域に光を照射するために
照明装置が用いられる。その照明装置は、第５図に示す
ように、米国特許第４．５７１，０７９号および第 ４．５９４，７５１号の各明細書に示されているような
レーザビーム照明装置１０が好ましい。

第５図に示すように、プラズマチューブ１４の一端をブ
リュースターの窓１６で終端することにより、レーザ空
胴１２にアクセスできる。わん曲した反射鏡１８（その
半径はたとえばｒ−１００ｃｍ）がプラズマチューブ１
４の他端に置かれる。

光検出器２０と前置増幅器２２が反射鏡１８の外側でレ
ーザビームの軸に沿って設けられ、照明の和動的な強さ
を測定する。

粒子寸法を測定するために、測定すべき粒子がジェット
２４を通じて噴出されて、粒子がブリュスターの窓１６
と外部レーザ反射鏡２６（たとえばｒ＝７０ｃｍ）の間
でレーザビーム２５をｆＭ　ｔ７Ｊるようにする。

第５図に示すよう１ご、光サンプリングブロック２８が
粒子噴出領域に近接して置かれ、その光サンプリングブ
ロック２８は集光素子、または結像素子２つを位置させ
る。その結像素子２つは、粒子噴出領域の上方にその領
域に近接して設けられる一対のレンズ３０．３１を含む
ことができる。

段数の光検出器３４（第６図および第７図）を有する光
検出器ユニット３３が光サンプリングブロック２８に近
接して位置させられて、光検出器ユニット３３がレンズ
３０．３１の焦点面内に位置させられるようにする。光
検出器ユニット３３からの電気信号出力が並列処理Ｓ３
５に結合される。その・■列処理器の出力を分析器３６
を介して結合して低分解能指示出力を与えることができ
、かつ変換器ユニット３７を介して結合してデジタル粒
子寸法を示す高分解能出力を与えることができる。また
、最小寸法超過指示出力も変換器二ニット３７から与え
られる。

光検出器３９と前置増幅器４０をレーザビーム軸に沿っ
て反射鏡２６の他の側に位置させることもでき、それに
より、光検出器２０および前置増幅器２２が行うように
、基準計１定を行うことかできる。

本発明においては、分子散乱からの背景光を取扱うこと
ができるレベルまで減少させるために結像装置と検出器
アレイを用いることにより、ノイズが減少させられる。

第６図に最もよく示されているように、光検出器ユニ１
１・３３は長方形素子すなわち光検出器３４の直線アレ
イを含む（第６図には図示のためだけに１１個の光検出
器３４が示されている）。二次元データを得るために並
列処理回路に接続された光検出器の直線アレイを使用す
ることが米国特許第３，９４１，９８２号明細書に記載
されている。

このアレイの素子（第７図に示すようにフォトダイオー
ドとすることもできる）がレーザビーム内の対応する部
分（すなわち、全検出領域の一部）を見る。粒子から散
乱された光が、全検出領域の特定の素子のモニタされる
部分内の全ての空気分子により発生された拡散分子散乱
の背景とともに、１個の素子の１．に明るい像として再
び結像される。

したがって、アレイに用いられている素子の数だけ背景
分子散乱のはが減少させられる。ショットノイズで説明
されるノイズ源以外の光ノイズ源に対しては、アレイの
素子の数に比例してノイズを直接減少させることもでき
る。ショットノイズ源の場合には、ノイズはアレイ素子
の数の平方を艮に比例して減少する。

本発明に用いられる独立した光検出器の数はＮ個である
から、各光検出器からの電気信号出力を個々に質問して
、粒子像かいずれか１個の光検出器により観察された時
を決定せねばならない。第７図は光検出器ユニット３３
を形成する＋Ｕ数の光検出器３４を示す。各光検出器は
並列処理２Ｘ３５の異なる信号処理回路４１へ接続され
る。史に詳しくいえば、各光検出ＫＡ　３４は、各信号
処理回路４】内の前置増幅器４２へ接続される（各前置
増幅器の出力端子と負入力端子の間に帰還抵抗器４３が
接続される）。各信号処理回路４１は比較器４４と、ピ
ーク洛納素了（サンプルおよびホールド回路）４６も含
む。

各前置増幅器４２はノイズおよび粒子に関連する増幅さ
れた電気信号を発生する。その信号は関連する比較器４
４へ結合される。その比較器のしきい値レベルは検出１
１Ｊ能な最小粒子寸法の信号ピーク振幅に設定される。

比較器の出力は制御論理器４８により一緒に論理和をと
られる。その制御論理器４８は、タイミングをとる目的
、および検出可能な最小寸法の粒子が検出されたことを
指示する目的で、粒子の走行時間パルスを生ずる。

検出可能な最小寸法より大きい粒子の場合には、寸法の
分解が届望の分解能に依存する。たとえば、ｔドー寸法
チャネル内で０．Ｉ　Ｘ　１０−６ｍより大きい全ての
粒子の単純なカウントが望ましいとすると、信号処理回
路６１を制御論理器４８とＸ■合わせて用いることがで
きるだけである。

高分解能多チヤネル用（たとえば、０．１×１１１　〜
０．　２　Ｘ　１０−６ｍの１０チヤネルで０．０１Ｘ
１０−６ｍの分解能を望む場合）では、各光検出器のピ
ーク振幅を処理前に個々に格納する必要がある。そのよ
うに高い分解能（たとえば、第２のしきい値が０．　１
１　Ｘ　１０’ｍ）のためには、各前置増幅器４２から
の出力かそれに関連するピークｒ６納素子（サンプルお
よびホールド回路）４６へ結合される。サンプルおよび
ホールド回路４６に格納されているピーク振幅は変換器
ユニット′３７により個々に読出される。その変換器ユ
ニットは制御論理器４８と走査Ａ／Ｄ変換器４９を含む
。

低分解能多チヤネル用では、前置増幅器４２からの各出
力を関連する抵抗器５０を通って分析器ユニット３６の
加算増幅器５２（この増幅器の出力端子と負入力端子の
間には帰還抵抗器が接続されている）へ結合させるだけ
で、前置増幅器４２の全ての出力を加え合わせるのに十
分である。分析器ユニット３６は加算増幅器５２からの
出力を受ける通常のパルス高分析器５４も含む。そのよ
うな低分解能用途は、加え合わされたノイズが、使用す
る第２のしきい値レベルをこえるピーク振幅より依然と
して小さいように、第２のしきい値レベルが第１のしき
い値レベルより十分に高いことを意味する。たとえば、
第２のしきい値が０、　２　Ｘ　１０’ｍであるとする
と、それは０．　１ｘ１０’ｍのしきい値よりも約４０
倍高く、加え合わされたノイズはそのように高いしきい
値よりはるかに小さい。

したがって、各信号処理回路は、それに関連する光検出
器とともに、粒子がいつ生じたかと、および散乱事象の
大きさとを決定する。像が境界にあったり、作かにピン
ボケの場合には、散乱事象は２つの素子の間で分けるこ
とができる。

次に動作を説明する。レーザビームが検出領域へ向けて
照射され、粒子を含んでいるガスが、少くとも約０．０
２８ｍ／分（ｌｃｆｍ）の流量を含むことができる流は
で、検出領域を通って流される。そうすると検出領域内
の粒子が光を散乱させる。その光の散乱は少くとも０．
ｌＸｌ０−６ｍまでの直径の粒子によりひき起されるも
のであって、それより大きい直径の粒子は光検出器アレ
イにより検出できる。光検出器アレイの各光検出器は検
出領域の所定の部分をモニタし、その部分における検出
口■能な光散乱を検出して、その検出した光散乱を示す
電気出力信を（背景ノイズにより発生された信号ととも
に）発生する。それらの電気信号出力は・１Ｉｌｉ列処
理され、高分解能を達成するためにはピーク振幅が格納
される（あるいは、低分解能のためにはそれらの信号出
力は加え合わされてから分析さ炸る）。高分解能の読出
しを行うためには、格納されたピーク振幅を後で個々に
読出してから、デジタル出力に変換する。

本発明の一実施例においては、０．０２８３２Ｗ！／分
（ｉｃｆｍ）の流量で表される高い分子散乱の環境にお
いて、０．１μの粒子寸法感度が達成された。

〔発明の効果〕

以［−述べたように、分子散乱背景による必要とされる
ノイズ減少を行うために、光検出器アレイを用いること
により、高い分子散乱の環境において高い感度を達成で
きる改良した粒子寸法検出装置が本発明により得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は米国連邦層ｒ６２０９　（ＦＳ２０９）ｌ：規
定されていると区分系および寸法−濃度範囲に従う粒子
寸法分布カーブを示すグラフ、第２図はＦＳ２０９の現
在検討されている改訂室に従う粒子寸法分布カーブを示
すグラフ、第３図はＶＬＳ　Ｉ工業のために現在建設さ
れているクリーンルーム内で測定された実際のカウント
データを示す粒子寸法分布カーブを示すグラフ、第４Ａ
図は検出領域を設定するために用いられる円形の流れ横
断面を示す部分線図、第４Ｂ図は検出領域を設定するた
めに用いられる長方形の流れ横断面を示す部分線図、第
５図は開放空胴レーザおよび本発明の装置を有する粒子
−寸法測定装置の簡略化した概略側面断面図、第６図は
結像装置を通じて検出領域をモニタするための光検出器
ユニットの位置ぎめを本発明に従って行う様子を示す線
図、第７図は本発明の電子信号処理を示す筒略化したブ
ロック回路図である。 ２９・・・結像装置、３３・・・光結合器ユニット、３
４・・・光検出器、３５・・・並列処理器、３６・・・
分用器ユニット、３７・・・変換器ユニット、３９・・
・光検出器、４１・・・信号処理回路、４４・・・比較
器、４６・・・ピーク振幅格納素子、４８・・・制御論
理器、５２・・・加算増幅器、５４・・・パルス高分析
器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 手続補正：ｖ＋１ｉｆ彷式） 昭和６２年７月λｐｕ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の検出領域内に高い分子散乱背景が存在するよ
   うにその検出領域にガスと粒子の混合物を通すことがで
   きるようにする第１の手段と、前記検出領域内の粒子が
   光を散乱させるように前記検出領域に光を照射する第２
   の手段と、前記検出領域内で起きる分子散乱からの背景
   光に起因するノイズを、前記検出領域内の直径が約０．
   １μである粒子により散乱された光の検出および処理を
   可能にするレベルまで減少させ、前記検出領域内で検出
   されたそのような粒子の存在を示す電気信号出力を発生
   するように構成された検出処理手段とを備え、 高い分子散乱環境内で高感度で動作できることを特徴と
   する粒子寸法検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記高
   い分子散乱背景は高い流量、高い圧力および大きいガス
   分子のうちの少くとも１つを原因とすることを特徴とす
   る粒子寸法検出装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
   いて、前記第１の手段により、その第１の手段を流れる
   ガスと粒子の前記混合物を少くとも約０．０２８立方メ
   ートル／分（１立方フィート／分）の流量で流すことが
   できることを特徴とする粒子寸法検出装置。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
   の装置において、前記第１の手段はほぼ直円筒形の導管
   の１本を前記検出領域に隣接して含むことを特徴とする
   粒子寸法検出装置。 ５、特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載
   の装置において、前記第２の手段は前記検出領域を照射
   するためにレーザビームを前記検出領域に向けるレーザ
   装置を含むことを特徴とする粒子寸法検出装置。 ６、特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載
   の装置において、前記検出処理手段は複数の検出器を含
   み、各検出器は前記検出領域の種々の所定部分を監視す
   ることを特徴とする粒子寸法検出装置。 ７、特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記複
   数の検出器は検出器の直線アレイを含み、前記検出処理
   手段は前記検出器と前記検出領域の間に位置させられる
   映像発生手段を含み、各検出器直線アレイはほぼ長方形
   であって、前記映像発生手段を介して、ほぼ長方形の部
   分を前記検出領域の前記所定の部分として検出すること
   を特徴とする粒子寸法検出装置。 ８、特許請求の範囲第６項または第７項記載の装置にお
   いて、前記検出処理手段は複数の処理回路を含む並列プ
   ロセッサであり、各処理回路は前記複数の検出器のうち
   の異る１つに接続されて、それからの電気信号出力を別
   々に処理することを特徴とする粒子寸法検出装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記各
   処理回路は増幅器手段とこの増幅器手段から出力を受け
   るために接続されたピーク格納手段とを含み、前記検出
   処理手段は変換手段を含み、この変換手段は前記各ピー
   ク格納手段から出力を受け、それらの出力に応答して前
   記全体の検出領域内で検出された粒子を示す前記出力を
   生ずるために、前記各ピーク格納手段へ接続されること
   を特徴とする粒子寸法検出装置。 １０、特許請求の範囲第９項記載の装置において、前記
   各処理回路は、前記増幅器手段から出力を受けるために
   接続された比較器手段を含み、前記変換手段は、前記ピ
   ーク格納手段から出力を受けるために接続された走査ア
   ナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）変換器と、前記比較器手段
   から出力を受けるために接続された制御論理手段とを含
   み、その制御論理手段は、前記ピーク格納手段からの出
   力の前記Ａ−Ｄ変換器への結合を制御するために、前記
   ピーク格納手段と前記走査Ａ−Ｄ変換器にも接続される
   ことを特徴とする粒子寸法検出装置。 １１、特許請求の範囲第８項乃至第１０項のいずれかに
   記載の装置において、前記検出処理手段は加算手段と前
   記検出領域内で検出された粒子のうち０．１μより大き
   い所定の粒子直径を有する粒子の指示を行う分析器手段
   とを含むことを特徴とする粒子寸法検出装置。 １２、特許請求の範囲第９項乃至第１１項のいずれかに
   記載の装置において、前記各ピーク格納手段はサンプル
   ・ホールド回路であることを特徴とする粒子寸法検出装
   置。 １３、特許請求の範囲第１１項記載の装置において、前
   記加算手段は加算増幅器であり、前記分析器手段は検出
   した粒子のうち０．１ミクロンより大きい所定の粒子直
   径を有する粒子の出力を与えるパルス高分析器であるこ
   とを特徴とする粒子寸法検出装置。