JPS6337235A - 液中の微粒子検出装置 - 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−１−の利用分野］ この発明は、純水または透明な薬剤溶液中に含まれる、
微ＩＡのｍ粒子を検出する液体の微粒子検出装置に関す
るものである。

［従来の技術］ ゛ト導体の製造過程においては、純水または透明な薬剤
溶液が使用されているが、純水といえども微断ではある
が塵埃微粒子が混入することがあり、薬剤溶液において
も同様である。これらに含まれた微粒Ｙはゝト導体製品
に付着してその品質を劣化させるので、微粒子の検査が
行われている。

従来においては、第４図（ａ）、（ｂ）に示す液中の微
粒子検出装置が使用されている。図（ａ）において、試
料液体は円形断面の導管１の内部を矢印Ｆの方向に通過
する。この液体に対して、側方より投光レンズ２で集束
されたレーザビーム３が東直に投光される。レーザビー
ム３は導管ｌの中心軸１−の焦点ｌ）で円形のスポット
４を形成し、以後拡散するが、遮光板５で遮られて受光
素ｒ８には達しない。

いま液体中に微粒子が含まれ、これがスポット４の１１
′／置に末たときは、レーザビーム３が散乱して、遮光
板５の外側にある散乱光６は受光レンズ７により来光さ
れて受光素ｒ８に入り、微粒ｒが検出される。この方式
は、レーザビーム３の進行方向に受光素ｒ８をおくので
前方受光方式とよばれており、微粒子の大きさがある程
度人きい場合は、次に述べる側方・受光方式に比べて散
乱光の受光感度が口紅であるが、その反面、レーザビー
ム３の方向に受光素ｒがおかれているため、レーザビー
ム３の直接光あるいは、それから派生した迷光を受光し
易いことが難点である。

これに対して、図（ｂ）は側ツノ受光力式で、導管１に
液体を通し、（９光レンズ２で集束されたレーザビーｌ
、３が、導管１に−Ｆ直に投光されることは図（ａ）と
同様であるが、受光の方向が異なり、導管１の中心軸（
Ｚ軸）に１角で、かつレーザビーム３（ｘ軸）にり・１
して垂直のｙ軸１・、すなわち側ノ」で受光する。受光
軸Ｒには受光レンズ７の後位で、スポット４に対する受
光レンズ７の焦点の位置にスリット板９を設けて、スボ
ソｉ・４の軸中心部の近傍を視野とするように限定し、
この視野内の散乱光を・受光素ｒ８に入力するものであ
る。

以１゛に述べた側力散乱光の受光１１式は、前ツノ受光
力式に比べて、・受光ノＪ向がレーザビーム３の進行方
向でないため、受光素ｒ８に入る迷光が比較的少なく、
また＠粉ｒの径がサブミクロンのオーダーでは散乱光の
強度が前方の受光位置とほぼ同等であり、極めて微小な
微粒ｒを検出できるものとして、従来から空気中の微粒
ｒ検出器に用いられているものである。

さてここで、側方受光方式における微粒子の検出領域に
ついて述べる。レーザビーム３は通常、ガウスビームと
称する、断面１・、の強度分布が中心より１′峰方向に
ガウスの１誤差曲線をなすものが使用されている。これ
を第４図（Ｃ）に、１りす。図において、レーザビーム
３の円形断面３′に対する強度分布はガウス曲線１０で
あり、このような強度分４１のスボント部４′に対して
、スリット９を通して視野９′に限定し、その中の散乱
光を受光して微Ｉ７．　Ｉ’を検出する。視野９′内に
含まれる領域が図の斜線で示す検出領域１１である。

いま、矢印Ｆ１が断面３′の中心Ｏを通り、失ｒｌｌＦ
２は中心０の外方を通るものとすると、検出領域１１に
おいて、ＦｌとＦ２におけるレーザビーム３の強度Ｕと
Ｌの相違のため、同一の大きさの微粒ｒに対して異なる
強度の散乱光が散乱される。散乱光の強度は微粒子の形
杖、大きさなどにより変化するものであるが、一般には
球形の標準粒子を用いてキャリプレートした基準により
、微粒子の形杖に拘わらず、等極内な標準粒子の大きさ
として評価されている。

しかし、１・、記の場合には、同・の微粒子が異なる大
きさとして検出されることとなり、微粒子の大きさの測
定エラーを生ずる。換１１すれば、これは微２：ｉ　Ｉ
’の直径（粒径）の分解能の悪さである。

液中に含まれる微粒子の検出に当たっては、その個数の
みならす、個々の大きさもできる限りｌ］−確に酔１定
することが望ましい。

［発明の目的］ この発明は、従来の側方受光方式による微粒−ｒ検出装
置における、レーザビームの強度分布特性にＪＩ（すく
、粒径分解能の悪さを改Ｚηした液中の微粒ｒ検出装置
を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための丁；段］ 従来の装置においては、レーザビームの断面が円形であ
ったのに対して、この発明においては、ンリンドリカル
・レンズを使用して、断面を楕円形とし、この楕円の長
軸を導管の中心軸に対して、角度０傾斜させて該中心軸
に投光する。これに対して、受光側では、該楕円の長軸
およびレーザビームの光軸の両者にそれぞれ垂直の方向
で、・受光レンズ、スリットおよび受光素ｒよりなる受
光器で散乱光を受光して、微粒子を検出する。なおこの
場合、導管の中心軸に対する、レーザビームの光軸の方
向は、垂直または適当な傾斜角とするものである。

［作用］ Ｂ− この発明においては、レーザビーム断面を楕円形とする
ことにより、その長軸の方向における強度分４１が緩や
かであることを利用して、散乱光の強度の偏Ｘを小さく
するものである。たたし、長軸の方向を導管の中心軸と
　一致させるときは、かえって改悪となり、また中心軸
と直角方向とするときは、・受光器の配置１・、で難点
がある。そこで、この発明においては、長軸の方向を導
管の中心軸に対して、角度０傾斜させ、これに対する受
光ノ」向としては、レーザビームの光軸と長軸のそれぞ
れに１ｒＥ直方向とするもので、これにより側方受光方
式が保持され、またスリットの方向を長軸と　一致させ
ることにより、視野とピントが正確となるものである。

なお、導管の中心軸に対するレーザビームの光軸の方向
は、機器配置の都合を４慮して、川向または適度の傾斜
を持たせることは自１１１とする。

［実施例］ 第１図（ａ）　、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はこの発
明による、液中の微粒子検出装置に用いられる、楕円新
曲のレーザビーノ、の長軸と液体の流れのＪＪ向および
受光ノＪ向の１１１／りかだの説明図である。

図（ａ）においては、導管の中心軸をＺ軸と【、τ、楕
円の長軸をこの方向にとった場合で、短軸をｙ軸として
・受光方向とする。この場合は、ガウス曲線１０ａは円
形より急峻となう−（、し“Ｉ？￥分解能はかえって劣
化するので採用しない。これに対して、図（ｂ）におい
ては長軸をｙ軸力向とするもので、受光軸ＲをＺ軸ノ」
向とすれば、ガウス曲線１０１）は円形に比して緩やか
であり、粒径分解能は向１゛する。しかしながら、この
場合は、図（Ｃ）に小ずように、導管ｌがあるため、Ｚ
軸ノＪ向で受光することは構造１−無理がある。これを
避けるため、受光軸ＲをＺ軸に対して傾斜させるときは
、長軸の両端とスリットとの間に距離のＸ！ができ、１
１確な視野、ピントの設定がむすかしい。

そこで、この発明におい′Ｃは、図（ｄ）に小ずように
、長軸のノ」向をＺ軸にλ・１して、角度Ｏｆ、″け傾
斜させるもので、これに従いパン尤輔Ｒをｙ軸から１６
度０傾斜させる。また、スリットのノＪ向を長軸と　一
致させる。これらにより、スリットによる視野の両端点
ｐ、ｑとスリットの両端点１）’ｌ（１’間の距離が同
一となってピントが１１°しく合わせられ、同時に視野
も正しく設定される。

以１°、において、角度０の大きさについてみると、０
が人きいときは前記したように、導管との関係で受光器
の配置が困難である。また、０が小さくなると、検出領
域の幅Ｗ域が狭くなり、液体の検査流ＩＡが減少する。

そこで１　＋１す限り角度０を人きくとることが必ヅで
ある。また、楕円の長軸と短軸の比についてみると、こ
れが大きいほど、曲線の変化が緩やかであり幅Ｗを増加
できるのでそれに相当して、検査流Ｒｔが増加する。

・方スボ・ノドの光強度は面積にほぼ反比例する。

そこで、円形と同等の面積で、＋４及的に長短比の人き
い楕円を用いることがＩ！Ｉ策である。

なお以１において、受光軸Ｒとレーザビームの光軸とは
直角に設定されて、側力・受光方式を構成し、その長所
を保持するものである。

第２図は、この発明による液中の微粒子検出具置の第１
の実施例の構成図である。図において、導管１の中心軸
を２軸古し、ｙ軸１．に／す／トリカル・レンズ２ａを
１没けてレーザビーノ、；３を＋？ｒｌ’１に９こ東す
る。／リンドリノノル・し７ス２　ｉ＋は、４のシリン
ダ軸Ｃかｚ　＋Ｉｌ＋　ｈ　１（１度０をなすように傾
斜させる。これにより、長軸がＺ軸と角度θをな４−楕
円スポット４ａがえられる。

受光軸Ｒについては、ｙ軸と角度０でかっ、Ｘ軸と直角
をなす方向とし、・受光し／ズ７、スリット板９および
受光素ｒ８を配置６する。この場合、スリットの長り方
向を長軸と　一致させる。このような方向とすることに
より、スリノ］・１におけるスポｙト４ａの視野の範囲
およびピントを良好とすることができる。また、側ノＪ
受九１１式が保１−されるものである。

第３図は、この発明による液中の微オー″７ｒ検出装置
の第２の実施例を小ずもので、この場合は、Ｚ軸に対し
て角度ωをなすノＪ向にレーザビーノ、；（を投光する
。すなわち、ｙ軸を中心に角度ω回転したＸ′軸方向に
投光する。このときＺ軸は２′軸となり、楕円の長軸を
２′軸に対して角度０傾斜する。受光軸Ｒはｙ軸（変化
しない）と角度０をなし、かつＸ゛軸と直１旬方向とす
るものである。

この場合においても、０の大小、楕円の長短比の特徴は
第２図の実施例と同様である。たたし、この場合は、投
光角度、受光角度にある程度の自１１１度があり、レー
ザビーム３による迷光の発生および、迷光の受光器への
入力の０１除のために有利である。

［発明の効果］ 以１−８の説明により明らかなように、この発明による
液中の微粒子−検出装置においては、断面が楕円形のレ
ーザビームを用いて、光強度の変化が小さい方向で微粒
子の散乱光を受光するもので、従来の円形の場合に比し
て、粒径分解能を若しく数片できるとともに、検出領域
を拡大して液体の検査７７１ｔｌｉｔを増加できる。ま
た、楕円の長軸の方向を２軸に対して傾斜させて、受光
方向およびスリットのノＪ向を合理的とすることにより
、視野とピントを＋ｌ（ｌ、＜設定できるものである。

なお、この発明の主旨は、導管の断面が円形に限られず
、角形なとの場合に対しても応用できるもので、この方
向に寄！ｊする効果が大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂＬ（ｃ）および（ｄ）はこの発明に
よる、液中の微粒子検１１１装置に用いる、楕円断面の
レーザビームの長軸と試料液体の流れ方向および散乱光
の受光方向に関する説明図、第２図はこの発明による、
液中の微粒子検出装置の第１の実施例の構成図、第３図
はこの発明による、液中の微粒子検出装置の第２の実施
例の構成図、第４図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）は従来
の液中の微粒子検出装置に関する図で、図（ａ）は前方
受光方式の構成図、図（ｂ）は側方受光方式の構成図、
図（ｃ）は図（ｂ）に対するレーザビームのスポットと
検出領域の説明図である。 １・・・導管、　　　　　　　２・・・投光レンズ、２
ａ・・・／リントリカルーレンズ、 ３・・・レーザビーム、　　　４・・・スポット、４ａ
・・・楕円スポット、　　５・・・遮光板、６・・・散
乱光、　　　　　７・・・受光レンズ、８・・・受光素
Ｊ’１　　　９スリツト板、１０、　ｌＯａ、ｌＯｂ・
・・ガウス曲線、１１・・・検出領域。 Ｆ・・・液体の流れの方向、Ｒ・・・受光軸、０・・・
楕円の長軸の傾斜角、 ω・・・レーザビームの傾斜角。 特ル１出願人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面が円形の透明な導管を通過する液体試料に対して、
   側方よりレーザビームを投光し、該投光により上記液体
   中に含まれている微粒子により生ずる散乱光を、上記レ
   ーザビームに対して垂直の側方で、スリットを設けた受
   光器により、上記レーザビームの光軸の近傍を視野とし
   て受光して、上記液体中の微粒子を検出する、側方散乱
   光受光方式による液中の微粒子検出装置において、上記
   レーザビームの断面をシリンドリカル、レンズにより楕
   円となし、該楕円の長軸の方向を上記導管の中心軸に対
   して傾斜角θとなしてレーザビームを投光し、該楕円の
   長軸および上記レーザビームの光軸の両者に対してそれ
   ぞれ垂直の方向で受光する、受光レンズ、スリット板お
   よび受光素子を設け、かつ該スリット板のスリットの方
   向を上記楕円の長軸の方向に一致させたことを特徴とす
   る、液中の微粒子検出装置。