JPS63501448A - 液中の不純物測定方法 - 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】 液中の不純物測定方法 発明の背景 本発明は、液体中の不純物の例えば０．Ｏｌｐｐｍから１０’ｐｐｍの間の測定 、特に不純物の濃度がｐｐｍ以下の超高純度を持つ液体中の不純物を迅速に測定 するだめの方法に関する。

公知の技術に関する摘要 近年、超高純度水が半導体機器の研究、開発及び製造にとって不可欠であること が認識されている。１個の“チップ”を製造するのに必要とされる水の量は２か ら５す゛ットルの間にある。半導体工業により制定されている規格は、水中の不 純物の量がｐｐｍ単位以下であることを要求している。超高純度水に対するこれ 等の要求は、水の中の痕跡不純物の濃度測定法に対する必要性をより高める。

かかる不純物の測定に付随する問題は、超高純度水が殆んどあらゆる構成材料を 浸すことのできる事実により複雑なものとなる。即ち、純粋に接触するあらゆる 材料は、迅速に溶け、水自体の状態を変化せしめる。従って、かかる水の中の不 純物の量を迅速に測定することにより、この不純物を許容し得る限界に保持し得 ることが重要性を帯びて来る。超高純度の状態に保たれることを要する他の液体 に対しても、同様の規定が必要である。

現在、液中の不純物を検出するのに用いられる標準テスト法は、揮発性の液を蒸 発せしめて皿及び残滓を１０５℃で３０分間加熱した後の残滓を測定している。

蒸発残滓テスト法は、ＢＯＯＫ　ＯＦ　ＳＥＭＩＳＴＲＮＤＡ’ＲＤＳ　１９８ ５．Ｖｏｌｕｍｅ　１゜Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎｓ、ｐ、６．５ ｅｃｔｉｏｎ　３．　３゜Ｄｅｔｅｒｍｉｍａｔｉｏｎｏｆ　Ｒｅ５ｉｄｕｅ　 Ａｆｔｅｒ　Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ；ｉｎ　ｔｈｅ　Ａｎｎｕａｌ　Ｂｏｏｋ 　ｏｆ　ＡＳＴＭ　５ｔａｎｄ＆ｒｄｓ。

１９８４、　Ｄｅｓｉｇｎａｔｌｏｎ：Ｄ　１３５３−８３゜５ｔａｎｄａｒｄ 　Ｔｅ５ｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｎｏｎｖｏｌａｔｉｌｅ　Ｍａｔｔｅｒｉ ｎ　Ｖｏｌａｔｉｌｅ　５ｏｌｖｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉｎ　Ｐａ１ｎｔ 。

Ｖａｒｎｉｓｈ、Ｌａｃｑｕｅｒ、　ａｎｄ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔ ｓ：ａｓｗｅｌｌ　ａｓ　ｉｎ　Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、 　Ｖｏｌｕｍｅ５０　Ｎｏ、７．　Ｊｕｎｅ　１９７８　１ｓｓｕｅ、　ｉｎ　 ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅ　ｅｎｔｉｔｌｅｄ″Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ 　ＰｕｒｉｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ　：　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉ 　ｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅＲｅｓｉｄｕｅ　Ａｆｔｅｒ　Ｅｖａｐ ｏｒａｔｉｏｎ　Ｔｅ５ｔ　５ｏｌｖｅｎｔｓ　”　。

ｂｙ　Ｃａｍｐｂｅｌ　ｌ　ａｎｄ　Ｈａｌｌｑｕｌｓｔに記載されている。

テスト法は、基本的には同じである。例えば最後の方法は、０．００６ｃｍの厚 みを有する“家庭用”のアルミニウムホイルを、直径約２０ｃｍの円型に切り抜 いたものを用いる。不純物を測定すべき液で洗い、空気で乾燥した後、前記ホイ ルは８００域のビー力の底の周囲に押し付けられる。得られたアルミホイル皿は 、次に１０５℃で３０分間加熱される。用いられた液がアルミニウムを侵す場合 には、白金皿が用いられる。皿は、次に塩化カシラムを入れたデシケータ−中で 約３０分間から４５分間冷却される。

静電気が次に放射線源から放射され、その後皿はその重さが計量される。次に皿 は、０．８μｍのメンブランフィルタ−を通して濾過された窒素をそれに流入せ しめるジアーズ　アセンブリー（Ｔｈｉｅｒｓ　ａｓｓｅ田ｂｌｙ）中に入れら れる。２００ｇに相当する測定されるべき液量が皿に加えられる。皿と液は、次 のその上に設けられた加熱ランプ及び下の低温ホットプレートにより加熱される 。

加熱は、蒸発が８戎／分以上でない割合で行なわれるように調節される。

液の蒸発後、皿は尚ジアーズ　アセンブリーに入れられたままで１０５℃のオー ブンに３０分間放置され、次に上記のデシケータ−の中で冷却される。約３５分 から４０分後に静電気が放電され、次に皿だけの重量が秤量される。残滓の重量 は、皿のみの場合の最初の重量を差引くことによりめることができる。上記の方 法の精度は、０．４ｐｐｍ程度の低い残滓量を検出することを可能にする。誤差 は、空気中の不純物、装置の汚染物、移し替えた場合の残滓の損失、秤量前の皿 の冷却時間、空気中からの水分の吸収及び逃出蒸気の連行による残滓の損失を、 その原因とすることが考えられる。

上述のことから、上記方法は、かなりの精度を確保できるものの、不純物の分析 に長時間を必要とし、従って液体中の不純物の測定に要求される迅速さを満足す るものではないことは明らかである。

本発明は、半導体工業及び液体の中に含まれる不純物の迅速な分析を必要とする 他の業種の要求を対象とする。

本発明方法は、標準法よりも遥かに正確、迅速且つ必要量が少いことのために、 より経済的である。基本的な必要事項は、分析されるべき液体が蒸発することの できる液滴に分散されることが必要であると同時に、その壁体との間に不純物を 追加するが如き反応又は溶解を起すことな（適切な溶液の中に入れることのでき る性質のものでなければならない。

発明の概要 本発明方法は、不純物が測定されるべき液体を、大気条件下のガス流中に、直径 りが正確に判明している均一な液滴として分散せしめることを内容とする。液滴 は、次に迅速に蒸発し、直径ｄの未知な残滓粒子を後に残す。

液滴及び／又は残留粒子上に静電荷があれば、次に中和され残留粒子の直径ｄが 次に測定される。液中のボリューム単位、Ｃ７による残留濃度は１、次式により 計算さ液体は、出来れば振動オリフィスジェネレーターにより分散せしめられ、 この場合、シリンジポンプにより供給される液体ジェットは、圧電振動器（ｐｉ ｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｖｌｂｒａｔｏｒ）を用いることにより制御された方法 で、極めて均等な液滴に細分される。振動器は、液滴の均一なサイズを制御する 選択可能な周波数で振動する。液滴が形成されると同時に、それらは空気又は窒 素の如き撹乱ガス流の中に運ばれることにより分散かつ乾燥し、各液滴は後に残 滓粒子を残す。静電荷の存在する場合の中和には、クリプトン−８５（Ｋｒｙｐ ｔｏｎ　−８５）放射線中和装置を用いて行なわれる。

本発明の一つの実施例によれば、残滓粒子のガス流は有機不純物の蒸発を行うた めに、周期的な加熱ゾーンを通過せしめることができる。これにより、残滓粒子 が有機物であるか、又は無機物であるかを判定することが可能である。熱に晒さ れる前後の粒子のサイズを比較することにより有機不純物の量をめることができ る。

液滴ジェネレーターから生じる残滓粒子の各々は直径ｄを持ち、かつこれは本発 明方法によって測定される。

この目的にとって重要となるのは、光散乱スペクトロメーターの如き粒子のサイ ズの測定装置である。使用することのできる他の装置は、下記の本発明の詳細の 中に記載されている。

液滴の直径及び残滓粒子の直径ｄが判れば、液中の不純物のボリューム単位の濃 度、Ｃｖを計算することかで本発明は、添付の図面を参照することにより、更に 容易に理解することができる。

図面の摘要 図１は、液滴ジェネレーターからの粒子供給源及びレーザー光線散乱粒子のスペ クトロメーターを用いる本発明方法を模式的に示すフロー図； 図２は、一般的な光散乱粒子のスペクトロメーターを示す模式図； 図３は、本発明のプロセス、特に液滴ジェネレーターを示す模式図；及び 図４は、静電気分級装置と凝結核カウンターとを用いた本発明のプロセスを模式 的に示すフロー図である。

発明の詳細な説明 本発明の方法の精度は、不純物が分析されるべき液体の液滴の直径りの正確な認 識及び液滴から液が蒸発した後に残る残滓粒子の直径ｄの測定によって決まる。

振動オリフィス液滴形成装置が均一な液滴をガス流中に均一に分散せしめるため に好んで使用される。好ましい液滴形成装置は、ＴＳＩ、Ｉｎｃ；製のモデル３ ４５０である。この装置は、科学文献の中で公知である。例えばＲｏＮ、　Ｂｅ ｒｇｌａｎｄ及びＢ、Ｙ、Ｈ，Ｌｉｖ（１９７３）Ｅｖｉｒｏｎ、Ｓｅｉ、　Ｔ ｅｃｈｎｏｌ、　７．　１４７．を参照されたい。

液滴形成装置の模式図は、図３から知ることができる。

図に示される如く、シリンジポンプ６０が、サンプリングされるべき液を予め定 められた流量でチャンバー６２に供給し、この中では流れが振動オリフィスを通 過する際に、振動オリフィス６４が均一な液滴６６を１つ宛て形成する。振動オ リフィス６４は、均一な液滴６６を液体ジェットの破断を制御することにより生 ぜしめる。液滴が不均一になることは、適切な周波数の周期的な撹乱を調節され た方法で与えることにより避けることができる。このプロセスは、標準偏差が普 通液滴の中央値の１％以下の極めて均一な液滴を作り出す。

振動オリフィス６４はサイズが極めて小さく、シリンジポンプ６０からの液体溶 液は予め定められた流量で供給される。圧電セラミック（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔ ｒｉｃ　ｃｅｒａｍｉｃ　）はオリフィス６４を一定の周波数で振動せしめ、こ の振動は、発振電圧ポテンシャルにより駆動される。均一な液滴６６が形成され ると、それらはチャンバー６２の底から入る撹乱空気ジェット６８の中に送り込 まれる。撹乱エアージェット６８は液滴を分散せしめ、凝集を防止する働きをな す。濾過された大量の洗浄且つ乾燥した空気がチャンバー６２に加えられること により、液の蒸発を引き起こす。

液滴６６がチャンバー６２の中を上方に向かって通過する際に、それらは、チャ ンバー内のクリプトン−８５中和装置７０の脱イオン効果を作用せしめられるこ とにより、液滴又は残滓粒子に静電荷があると、これが中和される。

各液滴が中和装置７０及びある長さのコラム６２を通過するときに、液体は、液 滴６６から蒸発することにより残滓粒子６９を生ぜしめ、該残滓粒子は有機及び ／又は無機の成分からなる。粒子は、バルブ７４により制御されているチューブ ７２の中に引き込まれ、これが、粒子をチューブ７６又は７８を通して粒径分析 器８０に導く。流れの一部はチューブ７８に通され、ここでヒーター８２により 加熱される。ヒーター８２を通過した粒子の径を、チューブ７６を通過した粒子 の径と比較することにより残滓粒子が有機物であるか否かを知ることができる。

粒径分析器の一種の光線散乱粒子スペクトロメーターは、図２に模式的に示され ている。図に示された如く、測定されるべき粒子１００は、入射光線１０２を通 過せしめられることにより、光を１０３に示される如く散乱せしめる。散乱した 光は集光システム１０４によりピックアップされ、該集光システムは光を増倍型 光電管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　ｔｕｂｅ）　、又は感光ダイオード １０６に導く。増倍型光電管又は感光ダイオード１０６からの信号は、増巾器１ ０８に送られ次に読取器１１０に送られる。

０．１μｍから１２μｍの範囲の残滓粒径の測定に対して好まれる装置は、パー ティクル　メジャーリングシステム　インコーホレーテッド（Ｐ　ａｒｔｉｃｌ ｅＭｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　、Ｉｎｃ、　）から入手することのでき るレーザー光線散乱粒子スペクトロメーター、モデルＬＡＳ−Ｘ又はＬＡＳ−２ ５０Ｘである。この装置の模式図は図１２に示されている。

図３に概略が示されたサンプル液滴形成装置は、不純物を測定すべき液を均一な 液滴として空気中に分散せしめ、直径りを持つ各液滴は、蒸発後に直径ｄを持つ 残滓粒子サンプルを形成する。この液滴形成装置の出口は、図１に示される粒子 の供給源１０を構成する。粒子供給源１０から出る残滓粒子サンプル流は、５０ ０μｍの直径を持つハイポダーミック（ｈｙｐｏｄｅｒｍｉｃ）チューブ１８を 通じて引き出される。同時に流曾計１２により制御される外箱空気はフィルター １４を通って流れ、ノズル１６において空気力学的に焦点を結び、ここで残滓粒 子サンプル流が濾過された該外箱空気の流れと合体する。濾過された外箱空気と 残滓粒子サンプル流との組み合わされた流れは、ポンプ２２によりフィルター２ ４に吸引される前に、位置２０においてレーザ光線と交差する。フィルター２４ は、系からフロメーター２６に導かれる空気の通過中に残滓粒子を集める。ニー ドルバルブ２５及び２７は、系に出入りする空気の量を制御する。

レーザー２８は、ハイブリッドＨｅ−Ｎｅ６３２．８ｎｍチューブであり、レー ザーのために特別にデザインされたアルミニウム製外被を有する。レーザーが作 用するキャビティー３０は、ハウジング３２の中に含まれる。

レーザー２８は、２つの正面ミラー３４及び３６と共に使用される。第１コレク ティング表面ミラーは、パラボラ型のミラー３４であり、これを通して分析され るべき粒子はサンプリングプロセス中にその焦点を通過する。

パラボラ型のミラー３４は、６３２．８ｎｍの波長の場合に、９０％の反射性を 保障するために金メッキされている。

第２の表面ミラー３６は４５６の角度を持ち、６３２゜３ｎｍで９９％以上の反 射性を得るために、誘電的にコートされる。同様に、誘電的にコートされる非球 面屈折エレメント３８は単一アルミニウムブロック４０の中に収納されている。

レーザーキャビティー３０は、Ｏ−リング４２．４４及び４４によりシールされ る。また、レーザー２８とは対角的な位置には、外部ミラー４８がある。シール されたミラー５０が、レーザーと基準光検出モジュール５２との間で回転する。

散乱検出モジュール５４は、光学システムを完成させる。

上記の光学系は、４００μｍ−６００μｍのビーム巾の場合に５００　Ｗｃｍ２ を上回るエネルギー密度を可能にする。組み合わされた結像システムは、４倍（ ４Ｘ）の有効倍率を持つ。系は、３５％−１２０％の光を集め２．２ｐｉルミス テラジアン角（Ｓ　ｔｅｒａｄｉａｎ　５ｏｌｉｄ　ａｎｇｌｅ）を与える。

粒子のサンプリングは、濾過された外箱空気流により囲まれた粒子供給源１０か ら粒子サンプル流から成る、空気力学的に焦点を結ぶジェットにより行なわれる 。粒子サンプル流は、図１の点２０のバラポリツクミラー３４の焦点に位置する 。レーザーから集められた光線は、バラポリツクミラー３４により平行化され、 フラットミラー３６で４５°に反射された後、再び非球面レンズ３８により再び 焦点を結ぶ。集められた光線は、光線検出モジュール５４により光電流信号に変 換される。

約０．５μｍ以上の直径ｄを持つ残留粒子に対して、特に適合する残滓粒子の直 径を測定するための上記に代わる装置は、ティーニスアイ、インコーホレーテッ ド（Ｔ　Ｓ　Ｉ　、Ｉ　ｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ　）により製作されたニーピー ニス３３アエロダイナミツク　パーティクル　サイザー（Ａ　Ｐ　Ｓ　３３ａｅ ｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　５ｉｚｅｒ　）である。

アエロダイナミック　パーティクル　サイザーの原理は、□判明している流れの 中での粒子の加速度を測定し得るならば、真の空気力学的なサイズをめることが できるものである。この装置においては、粒子がノズルを通して引き出されるこ とにより、正確に制御された加速高速工アージェットが形成される。粒子の速度 は、レーザー速度計により測定される。全測定時間中、流れの領域の中の任意の 点での速度は、粒子の空気力学的サイズ特性に従ってジェットの中で一定の値を 保つ。小さい粒子は、大きい粒子よりもより迅速に加速が行なわれる。

粒子速度は、実際に加速ノズルの出口において測定される。レーザー速度計シス テムは、レーザ光源、ビームの拡大及び分割装置、焦点を結んだ後に受光するた めの装置及び増倍型光電管光検出システム （ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　ｌｉｇｈｔ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓ ｔｅｍ）からなる。

実際には拡大されたレーザビームは、２つに分割され、次にこれらは流れの加速 ノズルの直ぐ下の２つの平行平面の中に焦点を結ぶ。これ等２つの平行平面を通 過する各粒子は散乱光の２つパルスを形成し、これらは集められて増倍型光電管 光検出システム上で焦点を結ぶことにより、２つの電気パルスを形成する。２つ のパルスの間隔は、測定されることにより粒子の速度を、従ってその空気力学的 サイズを示す。

約０．１μｍから約０．０１μｍの直径を持つ残滓粒子の直径を測定するために は静電分級器と粒子検出器、例えば凝縮核カウンターとの組み合わせが好適であ る。

記載のタイプの静電気分級器はティーニスアイ　インコーホレーテッド（ＴＳ　 Ｉ、Ｉｎｃ、　）により製作されている。

静電分級器の原理は、図４に模式的に示されている。

液滴発生装置により形成された残滓粒子流がＫｒ−８５双極チヤージヤーを通過 した後に、粒子ｉこは双極平衡電荷レベルが形成される。０．００５μｍから０ ．３μｍの直径域の中で、大抵の粒子は、単一の正、又は負の電荷単位を与えら れる。正、又は負の電荷粒子は、次にその概要を図４に示されている差動電気運 動性分析装置を通過せしめられる。この装置は、その範囲が電圧によって決まる 狭い、運動を許す範囲の中の粒子を除き、全ての粒子を除外する。

粒子は、入ロア０を通じて中に入り、入ロア４から装置内に入る空気の流れによ り、接地されたチャンバー７２内の装置部分を通じて運ばれ、その後、可変高圧 電源７６に接触する。チャパー７２内では、あらゆる粒子は、電圧により決まる 狭い、運動の可能な範囲内の粒子を除き、除去される。運動性分析装置の電圧が その作動域にわたって調節されることにより直径ｄが不明の残滓粒子のエキゾー スト流は、チャンバー７２の出ロア８から出て、凝縮核カウンター８１に導かれ る。凝縮核カウンター８１が粒子を検出するときに、粒子の直径は、運動性分析 装置電圧、定常流速及びシステムの形状を知ることにより正確にめることができ る。何故ならばすべての粒子は、単一電荷を持つからである。

使用し得る凝縮核カウンターの一つのタイプは、ティーニスアイ　インコーホレ ーテッド（ＴＳ　Ｌ　Ｉｎｃ、　）により製作されているモデル３０２０である 。この装置の中では、ブタノールはミクロン以下の粒子上に凝縮され、この粒子 はブタノール蒸気の表面を約３３℃の温度下で通過せしめられる。蒸気は、粒子 表面上に凝縮し、それらを約１０μｍの液滴にまで成長せしめる。ブタノール蒸 気を表面に凝縮せしめた粒子は、次に信頼度の高い１００００時間のハロゲンラ ンプの高照度ビームを通過する。その結果、前方に向かって生じる光の散乱は、 光の検出器によりピックアップされることにより、フォトダイオードの出力に変 換され、この出力はノイズ比に対して高い信号を持つ。アナログ出力は、全濃度 領域にわたり濃度に正比例する。

処理方法の説明 本発明のプロセスは、液中の不純物のｐｐｍ以下の濃度の迅速な測定方法を提供 する。該方法は、不純物が有機物又は無機物の何れであるかには関係なく使用す ることができる。

理想的には、不純物を測定するための液は、液滴の形成を可能にする周囲条件で 、比較的低い速度で進むべきである。また、液は、その中に外部から不純物が更 に侵入することを防止するために、かかる液とは反応せぬ適切な容器の中に保存 されることができるべきである。最後に、液体は蒸発することが出来ねばならな い。

液中の不純物を測定するには、液は、先ずガス流中で正確に判明している直径り を持つ均一な液滴の中に分散せしめられねばならない。図面は成るタイプの液滴 形成装置を示すが、究極的に直径りが正確に判明している均一な液滴を形成し得 る如何なるタイプのものも使用することができる。例えば液は、図３に記載され たタイプの均一分散エアロゾル発生装置を用いて直接均一分散せしめられること ができる。好ましい装置はティーニスアイインコーホレーテッド（ＴＳＩ、Ｉｎ ｃ、）のモデル３４５０である。

一般に、図に示された如き振動オリフィスジェネレーターの場合には、液滴の直 径のサイズは１μｍから２００μｍ、特に約２０μｍから約５０μｍの範囲内に おさめられることができる。最後に述べた範囲では、不純物のｐｐｍレベルでの 測定に対して優れた結果をもたらすことができる。

測定プロセス中、液体の汚染されることを防止するために液が接触する材質は、 得られる結果を最高に正確にするために考慮されねばならない。例えばステンレ ス鋼は、振動オリフィスジェネレーターのパイブレーク−ヘッド及びオリフィス プレート上に、一般的に使用される。

チューブ、ガスケット、フィルター及びマイクロオリフィスを保護する１３ｍｍ フィルターには、テフロンが用いられる。また、フィルターホルダーには、一般 にポリプロピレンが用いられる。シリンダ材料も、又考慮されねばならない。材 料の正確な選択は、使用される液のタイプによって決まる。

大抵の有機溶剤及び水の中の不純物の測定に対しては、ステンレス鋼及びテフロ ンが好まれる。更に、ポリプロピレンフィルターハウジングは、はとんどの有機 溶液、又は水と反応するとは思われない。シリンジは、それを形成する材料のみ ならず、プランジャーをも包含する。

イソプロパツールの場合には、ボロシリケートガラスのシリンジに、テフロンプ ランジャーを用いたときに満足し得る結果が得られる。水の測定の場合には、ポ リプロピレンシリンジはネオプレンプランジャーを用いることにより満足し得る 結果が得られた。然し、材料のタイプによっては測定すべき液と反応することが 銘記されるべきであり、その時々に材料の適切な選択が検討されねばならない。

通常、液滴を形成するために使用されるべきガス流は、限外濾過装置（Ｕ　１ｔ ｒａｆｉ　Ｉｔｅｒ）を通された空気である。

他の場合には、同じ（限外濾過装置を通された空気、又は測定されるべき液、又 はその中の不純物と反応せぬ他の不活性ガスを使用することができる。

液滴は、液を不純物から迅速に蒸発せしめることにより、直径ｄの残滓粒子を残 すための動作を促進するのに、撹乱ガスの中に乗せられることが望ましい。

液滴又は残滓粒子上の静電荷を中和することが重要である。理想的には静電荷は 、ボルツマン（Ｂ　ｏｌｔｚｍａｎ　）最終電荷平衡状態近くにまで低下せしめ られるべきである。粒子及び液滴の中和には、液滴が形成されつつある際に、又 はそれらが蒸発又は乾燥する間に行なうことができる。

クリプトン−８５（Ｋｒｙｐｔｏｎ　−８５）放射線中和装置を用いて液滴及び 残滓粒子上の静電荷を中和する場合に、優れた結果が得られた。然し、他の同位 元素、例えばＡｍ−１３１も使用することができる。

図３に示された如く、液滴形成装置にはガス粒子流を加熱するために、出口に近 く短い加熱セクションを備えることかできる。粒子は、残滓が有機性か無機性で あるかの推定のために、このセクションを通すことができる。

不純物が有機残滓からなるときには、直径の変化が加熱後に表われる。加熱セク ションを通過した後の粒子の直径を加熱セクシシンを通されなかった粒子の直径 と比較したときに得られる差異は直径の差異により不純物の有機部分をめること を可能にする。

振動オリフィスジェネレーターを用いる際に、各液滴のボリュームＶは、次の式 を用い、運転パラメーターから計算することができる； Ｖ＝Ｑ／Ｆ 但し、Ｑはジェット中の液体の体積流量であり、Ｆは周期的な撹乱を生ぜじめる ための励磁周波数である。精度を最高レベルにするためには、液体Ｑの体積流は 、各シリンジ毎にその時々に改めてめられることが必要である。　■がめられる と、液滴の直径りは、球の体積の公式の中のＤをめることにより計算される；又 、Ｖ＝Ｑ／Ｆであるから ンプによって供給される液の量を測定することにより、測定することができる。

例えば、１０ｃｒｊが蒸発を最小に抑えるために隔壁によりシールされた小型フ ラスコに注入され得る。誤差分析は、時間測定、秤量及び蒸発損失に対する誤差 が無視し得るに過ぎないものであることを実証した。６４分間のテスト期間中、 開放されたフラスコからの蒸発は０．０６ｇに過ぎないことが判った。約０．０ ５ｃｎｆ又は液体の供給率である０、１５３ｃ＋Ｊ／分に対する約０．５％に相 当する最後の液滴が、不確定の主因となっていた。この結果、総合した不確定さ は、Ｑの±１％以下であった。

振動オリフィスジェネレーターの読取りから個々に得られるパラメーターＱ及び Ｆを測定することにより、Ｄに対する総合不確定さは約１／２％となった。

２０μｍオリフィス及び４Ｏ−８０ＫＨｚの周波数領域を用いることにより、Ｆ に対する総合不確定性及び安定性は、約０．２％と判定された。

液滴が形成され、振動オリフィスジェネレーターの乾燥チューブの中を流された 後に、大気雰囲気下で液体ができる限り蒸発することにより生じる乾燥した残滓 粒子の希釈ガス流が生まれる。図３に記載の装置を用いることにより、例えば１ ｃｒｊ当り約５０粒子が形成される。溶剤液法からの溶剤の蒸発は極めて迅速に 行なわれるが、その溶液濃度が著るしく高い場合でも約１００　ｍ　ｓから２１ ００　ｍ　ｓで充分である。

液滴中の静電荷が中和され且つ液滴が乾燥して残滓粒子を形成した後、残滓粒子 の直径ｄが次にめられる。

残滓粒子の直径は、使用すべき最良の装置が何であるかを定める。

特に残滓粒子が０．１μｍから１２μｍの範囲内の直径を持つときには残滓粒子 の直径ｄの測定に対する光線散乱粒子スペクトロメーターを用いる装置を使用し だ場合に優れた結果を得ることができた。好ましい装置の例が図１に示され、こ の装置の模式図は図２に示されている。好ましい装置はパーティクル　メジャー リング　システム　インコーホレーテッド（Ｐ　ａｒｔｉｃｌｅ　Ｍｅａｓｕｒ ｉｍｇＳｙｓｔｅｍ　、Ｉｎｃ、　）の光線散乱粒子スペクトロメーター、モデ ルＬＡＳ−Ｘ又はＬＡＳ−２５０Ｘである。

レーザー光線散乱スペクトロメーターは、粒子に対する“光学的に等価な球“の 径を測定するが、これは粒子の形状及び屈折率によって左右されることに留意が 必要である。完全に円形ではなく球状様であり、そのサイズが１μｍ以下のＮａ Ｃρ結晶の如き粒子は、一般にシステマテイックな誤差の原因とはならない。サ イズの差異は、パルスの分布を僅かに拡げることになるが、これはレーザー光線 散乱スペクトロメーターの分解能に影響を認め得る程のものではない。

塩水液滴は蒸発することにより乾燥した固形粒子を形成し、その体積サイズは関 係湿度が約４６〜５０％以下の場合では該湿度には無関係で一定である。粒子は 、高湿度下では水を吸収する（潮解）ことにより成長し始める。上述の如（Ｎａ Ｃρの固形結晶は、立方体でコーナーは丸い。

不純物濃度が極めて低い他の無機粒子は、しばしば球体様であるが多結晶系であ り、電子顕微鏡の視野の中では割目状の表面を持つ。

上記と異なり、有機不純物及び有機溶剤は、粘性の高い油状の性質を示すことが ある。このように形成された残滓液滴は、溶剤の蒸気圧よりも大巾に低い蒸気圧 を持つ球となる。生じた残滓液滴は、各種のオンラインサイズ分析技法による分 析に対して充分に安定している。環境温度以上の熱を与えられた時には、これら の液滴は蒸発し、不純物が有機性か又は無機性かを判別するための手段を提供す る。

液体の液滴の直径り及び残滓粒子の直径ｄを測定するための上記の装置に比較し て、振動オリフィスジェネレーターとレーザー光線散乱スペクトロメーターとの 組み合わせが、大抵の液体の中の不純物を測定するために好んで使用される。そ の理由の一つは、光線散乱スペクトロメーターの分解能と線型性が０．７μｍ以 下のサイズ範囲内で最良であるからである。０．５μｍから３μｍの残滓粒子径 サイズ範囲をカバーするレーザー光線散乱スペクトロメーターに、４０μｍの液 滴径サイズを用いた場合に、０．１ｐｐｍ−Ｖから１２５ｐｐｍ−Ｖの範囲の不 純物濃度が検出されることができない。

約０．５μｍ以上の径を持つ残滓粒子に対しては、ティーニスアイ　インコーホ レーテッド（ＴＳＩ。

Ｉ　ｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ　）製のＡＰＳ２２の如き空気力学的パーティクル サイザーを使用することができる。

粒子径が約０．１μｍから約０．０１μｍの範囲以下の残滓粒子の場合には、図 ４に示された如き静電分級装置が凝縮核カウンターの如き粒子検出器と組合わさ れることにより、サイズの分級に用いられ得る。好ましい静電分級装置は、ティ ーニスアイ　インコーホレーテッド（ＴＳＩ、Ｉｎｃ、）により供給され。好ま しい粒子検出器はティーニスアイ　インコーホレーテッド（ＴＳＩ。

１１ｃ、）により製作された凝縮核カウンター、モデル３０２０である。

液滴の直径り及び残滓粒子の直径ｄがめられた後、ボリューム濃度、Ｃにより表 わされるオリジナルの液■ 中に含まれている不純物の量は、次式からめられる：Ｃ＝　（ｄ／Ｄ）　３ ■ 下記の例は、本発明の概念を示すことを目的とし、その限界を構成することを意 図するものではない。

例　１ 水及びイソプロピルアルコールが、約０．２ｐｐｍから約１１００ｐｐの範囲内 での不純物レベルを別個に測定され、しかも該測定ぼ、各液体に対して３から４ 濃度レベルに分けて行なわれた。

用いられた水は下記の本発明方法により得ることのできる０、１６ｐｐｍｖの初 期残滓レベルを持つ市販のボトル入りの脱イオン水であった。“蒸発後の残滓” 法により測定されたとき、残留レベルは０．４１ｐｐｍｗであった。塩化ナトリ ウムが水の中に溶かされることにより、２ｐｐｍｗ及び以上の不純物レベルが作 り出された。

用いられたイソプロピルアルコールは、′蒸発後の残滓”法により２ｐｐｍ以下 のラベルを持つＨＰＬＣグレードであった。残滓を加熱する前に測定された不純 物含有量は、夫々０．８ｐｐｍｖ及び０．６ｐｐｍｗであった。加熱後すべての 残滓は蒸発せしめられた。２ｐｐｍ以上の不純物レベルは、イソプロピルアルコ ールをネオブレンガスケット材料からの抽出物と混合することにより、約５ｐｐ ｍから１１００ｐｐの間の不純物レベルを作り出すことにより準備される。

不純物を測定するために用いられた装置は、図３に概要を示された如き振動オリ フィスジェネレーター及び図１に概要を示された如きレーザー光線散乱スペクト ロメーターからなっていた。用いられた振動オリフィスジェネレーターは、ティ ーニスアイ　インコーホレーテッド（ＴＳ　Ｌ　Ｉｎｃ、　）のモデル３４５０ であった。２０μｍオリフィスが用いられ、液体供給速度Ｑは、０．１５３ｃｍ ｆ／分から０．０７７ｃｍ！／分の間であった。

オリフィスは、４０ＫＨｚ−１５０ＫＨｚの範囲内の周波数で振動せしめられた 。液滴は、限外濾過装置を通された空気の撹乱流の中に投じられた。イソプロピ ルアルコールに対する測定に対しては、４４μｍの液滴径サイズが用いられ、水 の測定に対しては４２μｍと２３μｍの液滴径サイズが用いられた。

残滓粒子径は、パーティクル　メジャーリング　システム　インコーホレーテッ ド（Ｐ　ａｒｔｃｌｃ　ＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ、Ｉｎｃｏｒｐｒａ ｔｅｄ、　）製のレーザ光線散乱スペクトロメーターＬＡＳ−２５０Ｘを用いて 測定された。

イソプロピルアルコール測定に対して用いられたシリンジはボロシリケート製で 、プランジャーはテフロン製であり、水の測定には使い捨て式のポリプロピレン シリンジとネオプレンプランジャーとが用いられた。シリンジ内に水又はイソプ ロピルアルコールが充填され、液滴サイズ測定のための僅かな量の液が、２０分 間又は１時間の間隔で供給がアトマイズ（ａｔｏｍｉｚｅ　）された。

比較の目的に限り、本発明方法によることなく　“蒸発後の残滓′法を用いた各 濃度において、秤量法により同時に測定された。有機性残滓の存在する場合には 、測定は１０５℃の加熱の前後に行なわれた。

使用された“蒸発後の残滓”は、概要をＡ　Ｓ　Ｔ　Ｍ（Ａｍｅｖｉｃａｎ　５ ｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）及びＳ　Ｅ　Ｍ 　Ｉ　（Ｓ　ｅｍｌｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｍａｔｅｒｉｌｓ　Ｉ　ｎ５ｔｉｔｕ ｔｅ）により記載されている。基本的には、各サンプルは、低蒸発率を維持する ために適切な温度において、蒸発せしめられた。水が不純物を測定されるときに は、皿は、使用温度域にわたり重量が一定であることのテストを既に終わってい るコーティングにより不活性化された。蒸発は、クラス１００清浄室条件の下で 実施された。テストされた液のボリュームは約３０ｃｍから約１０００ｃｒｊの 範囲にあり、正確なボリュームは、実在する不純物のレベルによって定められる 。重量を測るためにマイクロバランス又はセミマイクロバランスが用いられ、両 者の選択は皿の風袋重量により支配された。

本発明方法と標準法との間の相関性に対するデーターを更に得るために残滓粒子 の単一粒子分析に対する幾つかの試みが選ばれた。この場合に測定は、ＳＥＭ及 びＥＤＳにより行なわれた。“軟質“の有機球体が存在するときには、静電沈降 が粒子サンプルを得るために用いられた。固形無機粒子が存在する他の場合には 、粒子サンプルを得るのに衝撃動作が用いられた。

不純物の測定の結果は、下記の表工及びＨにまとめられている： 表Ｉ及び■の結果は、極めて低い不純物レベルでも、本発明方法を用いることに より極めて高い解像力及び精度が得られることを示している。比較によれば残滓 又はバルク（Ｂｕｌｋ）蒸発法は約０．１ｐｐｍｗの検出限界を持つ。表Ｈには 、不純物の濃度の高い場合に、残滓粒径が１．０５μｍ±０．１μｍと、液滴径 が４２μｍとの場合を除−き、結果の間に良好な一致が認められる。同じ不純物 濃度において４２μｍの代わりに２３μｍの液滴径を用いる場合には、表Ｈの最 後の例に示される如く、２つの方法の間には良好な一致が得られた。

表Ｉは、１１０ｐｐｍｖの不純物濃度を持つイソプロピルアルコールの測定に対 して±３０の不確定性を示している。これは、４４μｍの液滴径がレーザー光線 散乱スペクトロメーターを用いて、正確な測定を行なうには大き過ぎる径の残滓 粒子を生ぜしめることの事実に基づく。然しこれは、最初の液滴を小さく選ぶこ とにより克服されることができる。液滴径を小さくすることによって、レーザー 光線散乱スペクトロメーターにより処理の可能な残滓粒径が得られる。

０．１６ｐｐｍｖレベルでの水の残滓粒径の電子顕微鏡像は、０．２２μｍの幾 何学的な粒径を示した。表■からは、０．１６ｐｐｍｖの水の不純物レベル０． ２３±０．０１μｍの残滓粒径が示される。これも又、本発明方法の信頼性を実 証する。

その各々に１日を費やしたテストが、シリンジ材料による不純物のもたらす影響 をめるために実施された。

テストの結果は、イソプロピルアルコールに対し、ボロシリケートガラスシリン ジとテフロンプランジャーとが経時的な結果の変動又はドリフトを認めなかった 。

然し、使い捨てのポリプロピレンシリンジとネオブレンプランジャーとを用いて イソプロピルアルコールを測定したときには、不純物レベルは、テストの時間中 に２００倍以上にも増大することが判明した。

与えられた不純物濃度での水の経時的なテストに関しては、ボロシリケートガラ スシリンジとテフロンプランジャーとを使用した際には、水の中への滲出の兆候 を認めることができた。０．１６ｐｐｍの最初のレベルは、１時間の間に約０． ２ｐｐｍに上昇した。ポリプロピレンシリンジとミオプランジャーとを使用し、 純粋な水を用いて更にすすぎ洗いをしたあとには、水への滲出の兆候は２４時間 の経過後逸は認め得なかった。この時間の経過後には０．１６ｐｐｍから０．１ ８ｐｐｍへの上昇が認められた。上記テストでは、加熱は用いられなかった。

この中に記載の方法は、極めて低い濃度での液中の不純物の迅速な測定を可能に する。測定すべき液の液滴を分散せしめることにより、その径りをめ、次に液滴 を測定し得る径ｄを持つ残滓粒子を残す如く液滴を蒸発せしめことにより、オリ ジナル液中のボリューム濃度Ｃｖを下記の式に従ってめることを可能にす；Ｃ＝ 　（ｄ／Ｄ）　３ ■ 方法は迅速に行なうことができ、１回のテストは５分以内にい行い得る。更に、 該方法では、表Ｉ及びＨに示された・結果により実証される如く、精度の高さは 信頼し得るものであり、必要な液の量が比較的少量であることから経済的である 。

この中に記載のプロセスにおける各種の変更及び修正は、この分野におる熟練者 にとっては、容易に考えられるものであり、付随の請求範囲の中に包括される本 発明の精神と適用範囲とから逸脱することなく、許容されるものである。

国際調査報告 ｌｅｔ＠ＭＩＩｌａＡａｌ＾−ａｌｌ（１１−１１ＲＨ＠ＰＣＴ／υＳ８６１０ ２５３０ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔ’−、、Ｅ　ＩＮＴＥＲ，ＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ ＥＡＲＣ：（ＲＥＰＯＲＴ　ＯＳ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．不純物を含む液体を準備し； 正確に直径Ｄの判明している均一な液滴を生ぜしめるために、ガス流中に前記液 体を分散せしめ；前記ガス流中を搬送される間に、前記液滴を蒸発せしめ、しか も各液滴は、直径ｄを有する残滓粒子を残し； 前記液滴及び残滓粒子に静電荷が生じた場合には中和し； 前記残滓粒子の直径ｄを測定し； 前記液滴中の体積残滓濃度，Ｃｖを下記の式に従って計算する； Ｃｖ＝（ｄ／Ｄ）３ ことを特徴とする液中のｐｐｍ単位以下の不純物のレベルを迅速に測定するため の方法。
2. ２．前記液体は単分散（ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ）液滴発生器を用いて分散せ しめられ、この場合にシリンジポンプにより供給される液体ジェットは制御され た方法で振動数を選択することのできる圧電振動オリフィス（ｐｉｅｚｏｅｌｅ ｃｔｒｉｃ　ｖｉｂｒａｔｏｒ　ｏｒｉｆｉｃｅ）により高度に均一な液滴に細 分され、しかも前記液滴は撹乱ガス流の中に送り込まれ、該ガスは液滴又は分散 する不純物とは殆んど反応することはなく前記液滴を迅速に乾燥せしめる請求の 範囲第１項に記載の方法。
3. ３．前記液滴の直径Ｄは、約１μｍから約２００μｍの範囲内のものである請求 の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
4. ４．前記液滴径Ｄは、約２０μｍから約５０μｍの範囲内にある請求の範囲第１ 項に記載の方法。
5. ５．前記液滴及び乾燥された残滓粒子は、クリプトン（Ｋｒｙｐｔｏｎ）−８５ 放射線中和装置により電気的に中和されることによって、前記液滴及び残滓粒子 上の静電荷のレベルがボルツマン（Ｂｏｌｚｍａｎｎ）電荷平衡点の近傍にまで 引き下げられる請求の範囲第２項に記載の方法。
6. ６．前記残滓流しを搬送する前記ガス流を、周期的に加熱することにより有機不 純物の蒸発作用を生ぜしめ、加熱前の前記粒子の直径ｄと、加熱後の前記粒子の 直径ｄとを比較することにより、不純物が有機であるか無機であるかの決定を可 能にすることを含む請求の範囲第５項に記載の方法。
7. ７．測定すべき前記残滓粒子は約０．１μｍから約１２μｍの範囲の直径ｄを持 ち、前記残滓粒子径ｄは光線散乱スペクトロメーターを用いて測定される請求の 範囲第２項又は第５項に記載の方法。
8. ８．液中において測定されるべき不純物は、約０．０５ｐ　ｐｍから約２ｐｐｍ の範囲の濃度を持つ請求の範囲第１項又は第７項に記載の方法。
9. ９．前記ガス流は、前記均一分散液滴形成器を通過する前にフィルターを通され る請求の範囲第２項に記載の方法。
10. １０．前記残滓粒子の径ｄは約０．１μｍから約０．０１μｍの範囲内にあり、 前記残滓粒子の直径ｄは静電分級器を通過して粒子検出器に送られる請求の範囲 第１項又は第２項に記載の方法。
11. １１．前記粒子検出器が凝縮核カウンターである請求の範囲第１０項に記載の方 法。
12. １２．測定されるべき前記残滓粒子が０．５μｍ以上に径ｄを有し、前記残滓粒 子の直径は空気力学的粒径分析器（ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅｒ）により測定 される請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
13. １３．液のための槽； 液のジェットを形成するために、前記槽から液をポンピングするための前記槽に 接続されたシリンジポンプ； 選択可能な周波数で振動することができ、前記シリンジポンプからの液ジェット を制御された手段で極めて均一な直径Ｄを有する液滴に分割し得る圧電振動オリ フィス（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｖｉｂｒａｔｏｒ　ｏｒｉｆｉｃｅ）；前 記圧電振動オリフィスに予め定められた周波数を供給するための発信器； 前記液滴を搬送し、かつ液滴ガス流を形成する撹乱ガス供給源； 前記液滴及びガスに対する入口を持つ前記液滴ガス流を容れるためのチャンバー ； 前記ガス流により運ばれる前記液滴の蒸発後に残る残滓粒子を集めるための出口 ； 前記液滴及び残滓粒子上に静電荷があれば、これを中和するための前記チャンバ ー内の手段；前記残滓粒子の直径ｄを測定するための光線散乱スペクトロメータ ーに前記ガスにより運ばれる前記残滓粒子に通すためのコンジット（ｃｏｎｄｕ ｉｔ）手段からなる振動オリフィス液滴形成装置を組み合わせてなり、前記光線 散乱スペクトロメーターは、前記粒子の収集のための手段； 光線束； 前記収集手段からの粒子を前記光線束の進路に９０°の角度を以って導き入れる ための手段；前記集光装置からの光を受けるための増倍型光電管（ｐｈｏｔｏｍ ｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　ｔｕｂｅ）；前記増倍型光電管からの信号を増巾するため の手段；及び 粒径ｄの測定を可能にするための前記増巾器手段からの出力を読み取るための手 段； を含む液中の不純物の測定のための装置。
14. １４．液体のための槽； 液のジェットを形成するために、前記槽から液をポンピングするための前記槽に 接続されたシリンジポンプ； 選ばれた周波数で振動し、かつ前記シリンジポンプからの液体ジェットを制御さ れた方法で直径Ｄを有する高度に均一な液滴に分割することのできる圧電振動オ リフィス（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｉｂｒａｔｉｎｇｏｒｉｆｉｃｅ） ； 前記圧電振動オリフィスに予め定められた周波数を与えるための発信器； 前記液滴を運び、液滴−ガス流を形成するための撹乱ガス供給源； 前記液滴及びガスに対する入口を持つ前記液滴ガス流を容れるためのチャンバー ； 前記ガス流により運ばれる前記液滴の蒸発後に残る残滓粒子を集めるための出口 ； 前記液滴及び残滓粒子に静電荷があれば、中和するための前記チャンバー内の手 段；及び 電荷を与えられたときに、前記粒子の運動性によって前記粒子の径ｄにより前記 残滓粒子を分級するため、静電気分級装置に前記ガス流により運ばれる前記残滓 粒子を通し、その後に前記粒子を凝縮核カウンターにより検出するためのコンジ ット手段の組み合わせを以ってなり、前記静電荷分級器は、チャンバー； 前記チャンバーを接地するための手段；前記チャンバー内のガス流手段； 前記ガス流中を運ばれる前記残滓粒子のための入口手段； 前記ガス流手段のための入口手段； 前記ガス流手段のための出口手段； 前記ガス流中を運ばれる前記非選択残滓粒子のための出口手段； 前記粒子上に双極平衡電荷レベルを確立するための前記チャンバー内の手段； 高圧電源； 電気的運動性スペクトラムを走査するための前記高圧給電に必要とされる可変電 圧電源； 粒子検出のための凝縮核カウンターへ前記ガス流により運ばれる前記分級された 残滓粒子を導くための出口手段 を以って構成され、しかも前記凝縮核カウンターは、液体プール； 前記ガス流により運ばれた前記残滓粒子を前記液体ブールの上を通すことにより 液滴を形成するための手段； コンデンサーチューブ； 高照度光束； 前記ガス流により運ばれた前記液滴を、前記光束を通過せしめるための手段； 前記液滴により散乱した光を集めるための集光装置；前記集光装置からの光を受 けるための光検出器；前記光検出器により受けられる光に応じて電気パルスを送 るためのフォトダイオード出力；前記電気パルスの読み取りのためのアナログ出 力からなる液中の不純物の測定のための装置。
15. １５．液体のための槽； 液体ジェットを形成するために、前記槽から液をポンピングするための前記槽に 接続されたシリンジポンプ； 選ばれた周波数で振動することができ、前記シリンジポンプからの液ジェットを 制御された方法で直径Ｄを有する高度に均一な液滴に分割し得る圧電振動オリフ ィス（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｉｂｒａｔｉｎｇ　ｏｒｉｆｉｃｅ）； 前記圧電振動オリフィスに予め定められた周波数を与えるための発信器； 前記液滴を搬送して液滴−ガス流を形成するための撹乱ガス供給源； 前記液滴及びガスのための入口を持つ前記液滴−ガス流を容れるためのチャンバ ー； 前記ガス流により運ばれる前記液滴の蒸発後に残る残滓粒子を集めるための出口 ； 前記液滴及び残滓粒子に静電荷があれば中和するための前記チャンバー内の手段 ；及び 前記ガスにより運ばれる前記残滓粒子を空気力学粒径分析機（ｐａｒｔｉｃｌｅ 　ｓｉｚｅｒ）に通すためのコンジット手段 の組み合わせを以ってなり、前記空気力学粒径分析機は、 正確に制御されたガスの加速性の高速ジェットを作るために、前記ガス流により 運ばれる前記残滓粒子を引き出すためのフローノズル手段； 粒子の速度を測定するためのレーザーベロシメーター（ｌｅｓｅｒ　ｖｅｌｏｃ ｉｍｅｔｅｒ）からなり、前記レーザーベロシメーターは、レーザー光源； レーザービームを拡大し、かつそれを２つのビームに分割するビーム拡大器（ｂ ｅａｍ　ｅｘｐａｎｄｅｒ）及び細分器（ＳＰｌｉｔｔｅｒ）； 前記ビームを加速フローノズルの直下にある２つの平行平面に焦点を結ばせるた めの手段；前記２つのビームを通過する残滓粒子の通過から生じた光パルスを集 めるための手段； 増倍型光電管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）式光線検出システム； 前記集められた光を前記増倍型光電管式光検出システム上で焦点を結ばせること により２つの電気パルスを生ぜしめるための手段； ２つの電気パルスの間隔を測定し、従って粒子の速度を、従ってその空気力学的 なサイズを測定するための手段 からなる液体の中の不純物を測定するための装置。