KR20170130423A

KR20170130423A - 미립자 계측 장치

Info

Publication number: KR20170130423A
Application number: KR1020177026708A
Authority: KR
Inventors: 아키타케 다무라; 가오루 후지하라
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-11-28
Also published as: KR102434111B1; US20180120216A1; US10139334B2; JPWO2016158443A1; WO2016158443A1; JP6397992B2

Abstract

미립자 계측 장치는, 액체의 흐름을 형성하도록 개구로부터 액체를 방출하는 노즐과, 액체의 흐름이 형성되는 영역 내에서 전반하도록 광을 출사하는 광출사부와, 영역의 길이 방향을 따른 일부 영역으로부터의 광을 받도록, 상기 영역의 외측에 마련된 광검출기와, 영역의 외주에, 액체가 흐르는 방향을 따른 기체의 흐름을 형성하는 기류 형성부를 구비한다.

Description

미립자 계측 장치

본 발명의 실시형태는 미립자 계측 장치에 관한 것이다.

액체 중의 미립자의 수를 계측하기 위하여 미립자 계측 장치가 이용되고 있다. 미립자 계측 장치의 일종으로서, 특허문헌 1 및 비특허문헌 1에는, 석영 등의 투명한 셀 중에 액체를 유입시키고, 셀에 광을 비추었을 때에 발생하는 산란광을 관측하여 입자의 검출을 행하는 장치가 기재되어 있다.

또, 특허문헌 2에는, 형광 염색된 박테리아를 함유하는 시료수를 여기광으로 조사하고, 당해 박테리아로부터의 형광을 수광함으로써 박테리아 수를 계수하는 카운터가 기재되어 있다. 이 카운터에서는, 노즐로부터 토출된 시료수에 의하여 제트류가 형성된다. 그리고, 여기광 광원으로부터의 광으로 제트류가 조사되어, 수류(水流) 내로부터의 형광이 광검출기에 의하여 수광된다. 이 광검출기로부터 출력되는 신호에 근거하여, 박테리아 수가 구해진다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평6-11433호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 소64-18046호

비특허문헌 1: "액체 중의 입자 계측"[online], 헤이세이 19년 10월, 리온 가부시키가이샤[헤이세이 27년 3월 20일 검색], 인터넷<URL: http://www.rion.co.jp/product/docs/07.pdf>

일반적으로, 미립자 계측 장치에서는, 보다 고정밀도로 미립자의 계측을 행하기 위하여, 미립자로부터의 광에 근거하는 신호와 다른 광에 근거하는 노이즈의 비, 즉, SN비를 향상시키는 것이 요구된다. SN비를 향상시키는 하나의 방법으로서, 미립자가 계측되는 수류의 구간(계측 영역)을 길게 하여 신호를 높이는 것이 생각된다. 그러나, 특허문헌 1 및 비특허문헌 1과 같이, 액체를 셀에 유입시켜 관측하는 경우에는, 셀 표면이나, 셀과 액체의 계면에서 산란광이 발생한다. 이와 같은 산란광은 미광(迷光)이 되므로, 노이즈가 증가한다는 문제가 있다.

또, 특허문헌 2의 카운터에서는, 셀을 이용하지 않는 방법이 이용되고 있다. 그러나, 노즐로부터 토출된 제트류는, 제트류의 길이가 일정한 길이 이상이 되면 수류가 불안정한 난류 상태가 된다. 이와 같이 수류가 불안정하게 되어 있는 영역이 계측 영역에 포함되면, 수류의 표면 등으로부터 노이즈의 원인이 되는 광이 발생하여, SN비가 저하될 우려가 있다. 그러므로, 수류가 불안정한 영역을 계측 영역으로서 이용할 수 없어, 계측 영역을 길게 하는 것이 곤란했다. 이러한 배경으로부터, 긴 구간에 걸쳐 안정된 액체의 흐름을 형성 가능한 미립자 계측 장치가 요구되고 있다.

일 양태에 있어서는, 미립자 계측 장치가 제공된다. 이 미립자 계측 장치는, 노즐, 광출사부, 광검출부 및 기류 형성부를 구비하고 있다. 노즐은, 액체의 흐름을 형성하도록 개구로부터 액체를 방출한다. 광출사부는, 액체의 흐름이 형성되는 영역 내에서 전반(傳搬)하도록 광을 출사한다. 광검출부는, 영역의 길이 방향을 따른 일부 영역으로부터의 광을 받도록, 상기 영역의 외측에 마련되어 있다. 기류 형성부는, 영역의 외주에, 액체가 흐르는 방향을 따른 기체의 흐름을 형성한다.

일 양태에 관한 미립자 계측 장치에서는, 노즐로부터의 액체의 흐름(액류)의 주위에 액류의 방향을 따른 기체의 흐름(기류)이 기류 형성부에 의하여 형성된다. 이 기류에 의하여, 안정된 대략 기둥 모양의 액류가 긴 구간에 걸쳐 형성된다. 이 액류가 형성되는 영역의 일부 영역으로부터의 광이 광검출기에 의하여 수광되므로, 당해 일부 영역을 통과하는 미립자로부터의 광에 근거하는 SN비가 높은 신호를 얻는 것이 가능해진다.

일 실시형태에서는, 기류 형성부는, 기류의 속도를 조정하기 위한 조정 기능을 갖고 있어도 된다. 이 실시형태에 의하면, 기류의 속도가, 노즐로부터 방출되는 액류의 속도에 따라 조정된다. 따라서, 보다 안정된 대략 기둥 모양의 액류가 형성된다.

일 실시형태에서는, 광출사부는 노즐 내로부터 개구를 통하여 광을 출사하고, 개구와 광검출기의 사이에는, 광을 차폐하는 차폐부가 마련되어 있어도 된다. 이 실시형태에 의하면, 개구로부터의 미광이 광검출기에 도달하는 것이 방지된다. 따라서, 노이즈가 저감된다.

일 실시형태에서는, 기류 형성부가 차폐부를 구성해도 된다. 이 실시형태에 의하면, 차광용의 별도의 부품이 불필요해진다.

일 실시형태에서는, 광출사부는, 개구에 있어서의 광의 빔 폭을 그 개구보다 좁게 하는 집광 광학 요소를 가져도 된다. 이 실시형태에 의하면, 광출사부로부터의 광이 개구의 둘레 가장자리에서 반사 또는 산란함으로써 발생하는 노이즈광이 억제된다. 또, 집광 광학 요소에 의하여 집광된 광은 액류 중에서 퍼지므로, 액류 중의 넓은 범위에 광이 전반한다.

일 실시형태에서는, 액체를 회수하기 위한 회수구를 갖는 회수부와, 일부 영역에 대하여 회수구의 옆이자, 또한 영역의 외주에, 액체가 흐르는 방향을 따른 기체의 흐름을 형성하는 다른 기류 형성부를 더 구비해도 된다. 이 실시형태에 의하면, 일부 영역보다 회수구측의 액류를 안정시킬 수 있다. 따라서, 일부 영역보다 회수구측으로부터 발생하는 노이즈광을 저감시킬 수 있다.

일 실시형태에서는, 광학적으로 투명한 관 모양 부재이며, 기체의 흐름이 형성되는 영역을 통하여 일부 영역을 둘러싸도록 마련된, 관 모양 부재를 더 구비해도 된다. 이 실시형태에 의하면, 광검출기가 관찰을 행하는 상기 일부 영역의 주위에 있어서의 기류가 안정된다.

이상 설명한 바와 같이, 수류를 안정시키고, 수류 중의 미립자의 계측을 고정밀도로 행할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 미립자 계측 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 미립자 계측 장치에 있어서의 검출기를 설명하는 도이다.
도 3은 제2 실시형태에 관한 미립자 계측 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 편의상, 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 생략하는 경우가 있다.

(제1 실시형태)

도 1은 미립자 계측 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타나는 미립자 계측 장치(1)는, 임의의 액체에 포함되는 미립자를 계측하는 장치이며, 예를 들면 반도체의 세정에 사용되는 초순수에 포함되는 미립자 수를 암시야 조명으로 계측하는 장치이다. 이 미립자 계측 장치(1)는, 노즐(10), 광출사부(20), 광검출기(30) 및 기류 형성부(40)를 구비하고 있다.

노즐(10)은, 대략 기둥 모양의 액체의 흐름(액류)을 형성하도록 액체를 방출한다. 일례에서는, 노즐(10)은 연직 하방을 향하는 액류를 형성한다. 이하, 노즐(10)이 액체로서 물(W)을 방출하는 예에 대하여 설명하지만, 노즐(10)에 의하여 방출되는 액체는 임의의 액체일 수 있다. 일 실시형태에서는, 노즐(10)은, 그 일단에 있어서 저류부(13)에 접속되어 있다. 저류부(13)는, 공급되는 물(W)을 저류하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 저류부(13)는, 물(W)이 저류되는 내부 공간을 제공하는 바닥이 있는 원통형상을 가질 수 있다. 노즐(10)은, 저류부(13)의 내부 공간과 연통하도록, 저류부(13)의 바닥면 중앙에 접속하고 있다. 이 노즐(10)은, 그 하단측에 마련된 개구단(11a)에 근접함에 따라 축경(縮徑, 직경이 작아짐)하는 통형상을 갖고 있다. 노즐(10)의 개구단(11a)은, 개구(11)를 구획 형성하고 있다. 이 노즐(10)은, 물(W)이 표면 및 내부에 흐트러짐이 없는 대략 기둥 모양의 수류(WF)를 형성하도록, 개구(11)로부터 물(W)을 방출한다. 또한, 대략 기둥 모양이란, 엄밀한 기둥체의 형상을 의미하는 것이 아니며, 하방에 따라 직경이 작아지는 대략 기둥체의 형상을 포함하는 것이다. 일 실시형태에서는, 물(W)은, 저류부(13)에 저류된 자체 중량에 의한 압력에 의하여 노즐(10)로부터 방출되어 자유 낙하한다. 이 경우, 저류부(13)에 저류된 물(W)의 양은, 도시하지 않은 수량 조절기에 의하여 일정해지도록 조절되어도 된다. 이로써, 물(W)의 방출의 압력이 항상 일정해진다. 또한, 저류부(13) 내의 기체(예를 들면 대기 또는 불활성 가스)의 압력을 조정함으로써, 물(W)의 방출의 압력을 조정해도 된다.

노즐(10)의 하방에는 회수부(15)가 배치되어 있다. 회수부(15)는 개구(11)로부터 방출된 물(W)을 회수하기 위한 것이다. 회수부(15)에는, 회수구(15a)가 형성되어 있다. 이 회수구(15a)는, 회수부(15)의 상부이자, 또한 노즐(10)의 개구(11)의 하방에 형성되어 있다. 노즐(10)로부터 방출된 물(W)은, 회수구(15a)를 통하여 회수부(15)에 회수된다. 이 회수부(15)에는 회수된 물(W)을 배출하기 위한 배수구(15b)가 마련되어 있다.

광출사부(20)는, 개구(11)보다 노즐(10)의 내측에 배치되어 있으며, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역 내에서 광파이버와 동일한 원리로 전반하도록 광(LB)을 출사한다. 즉, 통상, 액체의 굴절률은 공기의 굴절률보다 크기 때문에, 액체 중을 전반하는 광에는, 기체 및 액체의 계면에서 전반사(全反射)하는 임계각이 존재한다. 이로 인하여, 광(LB)의 수류(WF)에 대한 입사 각도에 의하여, 광(LB)은 기체 및 액체의 계면에서 전반사를 반복하면서 전반한다. 일 실시형태에서는, 광출사부(20)는, 광원(21) 및 집광 렌즈(집광 광학 요소)(23)를 구비한다. 광원(21)은, 예를 들면 레이저 광원이며, 개구(11)를 향하여 광(LB)을 출사하도록 배치되어 있다. 집광 렌즈(23)는, 광원(21)과 개구(11)의 사이에 배치된다. 집광 렌즈(23)는, 광원(21)으로부터 출사된 광(LB)을 집광하고, 개구(11) 내에 있어서의 광(LB)의 빔 폭을 당해 개구(11)의 폭보다 좁게 한다. 이로써, 광원(21)으로부터 출사된 광(LB)은, 개구단(11a)에 닿지 않고, 개구(11)의 내측을 통과한다.

광원(21) 및 집광 렌즈(23)는, 케이스(25) 내에 수용되어 있다. 케이스(25)는, 적어도 광(LB)의 출사측에 바닥면이 형성된 통 모양체이다. 바닥면은, 광원(21)으로부터 출사된 광이 투과하는 출사구(26)이며, 예를 들면 석영 유리와 같은 광학적으로 투명한 재료에 의하여 형성되어 있다. 케이스(25)는, 노즐(10)의 저류부(13)에 물이 저류된 상태에 있어서, 출사구(26)가 물(W)에 침지되도록 배치되어 있다. 따라서, 광출사부(20)로부터 출사되는 광은, 출사구(26)로부터 직접 수중에 전반되기 때문에, 산란광의 발생을 감소시킬 수 있다.

광검출기(30)는, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역의 길이 방향을 따른 일부 영역(계측 영역(R))으로부터의 광을 검출하는 것이며, 이 대략 기둥 모양의 영역의 외측에 배치된다. 또, 광검출기(30)는, 수류(WF)의 방향에 교차하는 방향으로부터의 광을 받도록, 계측 영역(R)을 향해 있다. 광검출기(30)에는, 예를 들면 CCD나 CMOS 등의 수광 소자가 이용될 수 있다. 광검출기(30)는, 처리부(33)에 접속되어 있다. 처리부(33)는, 광검출기(30)에 의하여 검출된 신호를 해석한다. 예를 들면, 광검출기(30)는, 검출된 광량에 따른 신호 레벨을 갖는 신호를 처리부(33)에 출력한다. 그리고, 처리부(33)는, 물(W)에 포함되는 미립자의 개수(미립자 수)로서, 광검출기(30)로부터 입력된 신호 중에서 소정의 임곗값 이상의 신호 레벨을 갖는 펄스의 개수를 카운트한다.

도 2는, 광검출기(30)를 설명하기 위한 모식도이며, 도 1의 XY 평면에 있어서의 광검출기(30), 수류(WF) 및 미러(35)의 배치를 나타내고 있다. 광검출기(30)는, 광(LB)이 입사하는 수광부(31)를 갖고 있다. 일 실시형태에서는, 이 수광부(31)의 전방에는, 당해 수광부(31)와 대향하도록, 미러(35)가 배치되어 있다. 또한, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역은, 수광부(31)와 미러(35)의 사이에 있다. 미러(35)는, Z축 방향으로 뻗는 타원기둥의 표면을 따른 곡면형상의 반사면을 제공하고 있다. 이 미러(35)의 1개의 초점은, XY 평면에 있어서의 수류(WF)의 대략 중심에 있으며, 다른 초점은 광검출기(30)의 수광부(31)에 맞춰져 있다. 이 실시형태에서는, 수류(WF) 내의 미립자(P)로부터의 산란광(S)은, 미러(35)측으로 진행하고, 당해 미러(35)에 의하여 수광부(31)를 향하여 반사된다. 따라서, 수광부(31)에 의하여 수광되는 광량이 증가한다. 이와 같이 미러(35)의 형상, 수광부(31)의 구경(口徑) 등은, 수류(WF) 내의 미립자(P)로부터의 산란광(S)이 수광부(31)에 입사하도록 설정되어 있다.

다시 도 1을 참조한다. 기류 형성부(40)는, 계측 영역(R)에 있어서 대략 기둥 모양의 수류(WF)를 안정시키기 위한 기류(AF1)를 형성한다. 일 실시형태에서는, 기류 형성부(40)는, 기체 안내부(41) 및 송풍기(49)를 갖고 있다. 송풍기(49)는, 기체 안내부(41)에 접속되어 있으며, 당해 기체 안내부(41)에 기체, 예를 들면 공기를 공급한다. 기체 안내부(41)는, 송풍기(49)로부터 공급되는 기체를 안내하고, 당해 기체를 그 방출구로부터 방출하여, 대략 기둥 모양의 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역의 주위에 기류(AF1)를 형성한다. 일 실시형태에서는, 기체 안내부(41)는, 통체(41a) 및 통체(41b)를 갖고 있다. 통체(41a) 및 통체(41b)의 각각은, 그 하방측의 단부에 근접함에 따라 축경하는 통형상을 갖고 있다. 이들 통체(41a) 및 통체(41b)는, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역을 중심으로 하여 동일 축 모양으로 배치되어 있다. 이와 같이 배치되는 통체(41a)와 통체(41b)의 사이의 간극은, 기체의 유로로서 기능한다. 또, 통체(41a) 및 통체(41b)의 하단은, 기체 안내부(41)에 있어서의 기체의 방출구를 구성하고 있고, 노즐(10)보다 하방이며, 계측 영역(R)보다 상방에 배치되어 있다. 내측에 배치된 통체(41b)의 하단의 내경은, 외측에 배치된 통체(41a)의 하단의 내경보다 작게 형성되어 있다. 이로써, 기류(AF1)를 수류(WF)에 효율적으로 내뿜을 수 있다.

이 기체 안내부(41)에 송풍기(49)로부터 기체가 공급되면, 당해 기체는 통체(41a)와 통체(41b)의 사이의 간극을 거쳐, 기체 안내부(41)의 방출구로부터 방출된다. 이로써, 기류 형성부(40)는, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역의 외주를 따라, 수류(WF)를 따른 하향의 기류(AF1)를 형성한다. 일 실시형태에서는, 기류 형성부(40)는, 기류(AF1)의 속도를 조정하기 위한 조정 기능을 갖고 있다. 예를 들면, 기류 형성부(40)는, 송풍기(49)의 출력을 조정함으로써, 기류(AF1)의 속도를 임의로 조정할 수 있다.

또, 일 실시형태에 있어서는, 기류 형성부(40)의 통체(41a) 및 통체(41b), 즉, 기체 안내부(41)는 차광성을 갖고 있으며, 차폐부를 구성하고 있다. 이 차폐부는, 개구(11)와 광검출기(30)의 사이에 개재하고 있으며, 개구(11)에서 발생하는 노이즈광(N1)이 광검출기(30)에 도달하지 않도록 차광하고 있다.

또, 일 실시형태에서는, 계측 영역(R)보다 회수구(15a)측에, 다른 기류 형성부(45)가 배치되어 있다. 기류 형성부(45)는, 계측 영역(R)보다 회수구(15a)측에 있어서의 대략 기둥 모양의 수류(WF)를 안정시키기 위한 기류(AF2)를 형성한다. 이 기류 형성부(45)는, 기류 형성부(40)와 동일한 구성을 구비하고 있으며, 통체(48a) 및 통체(48b)를 갖는 기체 안내부(48)와, 당해 기체 안내부(48)에 접속된 송풍기(49)를 갖고 있다. 이 기류 형성부(45)는, 계측 영역(R)보다 하방에 있어서, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역의 외주를 따라, 수류(WF)를 따른 하향의 기류(AF2)를 형성한다. 또, 기체 안내부(48)의 통체(48a) 및 통체(48b)는 차폐부를 구성하고 있다. 이 차폐부는, 회수구(15a)와 광검출기(30)의 사이에 개재하고 있으며, 회수구(15a)에서 발생하는 노이즈광(N2)이 광검출기(30)에 도달하지 않도록 차광하고 있다.

미립자 계측 장치(1)에서는, 노즐(10)의 개구(11)로부터 방출된 물(W)은, 대략 기둥 모양의 수류(WF)가 되어 낙하한다. 이 수류(WF)는, 그 주위의 기류에 의하여 긴 구간에 있어서, 난류가 억제된 안정된 기둥 형상을 유지한다. 또, 미립자 계측 장치(1)에서는, 광출사부(20)는, 수류(WF) 내에 광(LB)을 출사한다. 출사된 광(LB)은, 수류(WF)와 공기의 계면에서 전반사되면서 수류(WF) 내를 하방을 향하여 전반한다. 수류(WF) 내에 미립자(P)가 존재하는 경우에는, 수류(WF) 내를 전반하는 광(LB)이 미립자(P)에 조사된다. 이로써, 미립자(P)로부터의 산란광(S)이 발생한다. 산란광(S)은, 임계각보다 작은 각도로 계면에 입사하면, 수류(WF)의 계면을 투과한다. 계측 영역(R)에 있어서 수류(WF)의 계면을 투과한 산란광(S)은, 광검출기(30)에 의하여 검출된다. 그리고, 처리부(33)에서는, 광검출기(30)로부터의 신호(산란광(S)의 강도)에 근거하여 미립자 수가 계측된다. 계측 영역(R)을 통과한 수류(WF)는, 기류 형성부(45)로부터의 기류(AF2)에 의하여 안정된 대략 기둥 모양을 유지한 채로, 회수구(15a)에 유입된다.

이 미립자 계측 장치(1)에 의하면, 상술한 바와 같이, 안정된 대략 기둥 모양의 수류(WF)가 긴 구간에 걸쳐 형성된다. 따라서, 계측 영역(R)을 길게 할 수 있으며, 당해 계측 영역(R)을 통과하는 미립자로부터의 광에 근거하는 SN비가 높은 신호를 얻는 것이 가능해진다.

또, 기류 형성부(40)는, 기류의 속도를 조정하기 위한 조정 기능을 갖고 있다. 이로써, 기류의 속도가, 노즐(10)로부터 방출되는 수류(WF)의 속도에 따라 조정된다. 따라서, 보다 안정된 대략 기둥 모양의 수류(WF)가 형성된다.

또, 수류(WF)의 계면에 대하여 임계각보다 작은 각도를 갖는 노이즈광(N1)이 개구(11)로부터 방출되어도, 당해 노이즈광(N1)이 차폐부, 즉, 기체 안내부(41)에 의하여 차광되도록 되어 있다. 따라서, 노이즈가 저감된다. 또, 기체 안내부(41)가 차폐부를 구성하고 있으므로, 차광용의 별도의 부품이 불필요해진다.

또, 광출사부(20)는, 개구(11)에 있어서의 광(LB)의 빔 폭을 당해 개구(11)보다 좁게 하는 집광 렌즈(23)를 갖고 있다. 이로써, 광출사부(20)로부터의 광(LB)이 개구단(11a)에서 반사 또는 산란함으로써 발생하는 노이즈광(N1)이 억제된다. 또, 집광 렌즈(23)에 의하여 집광된 광은 수류(WF) 중에서 확산되므로, 수류(WF) 중의 넓은 범위에 광(LB)이 전반한다.

또, 미립자 계측 장치(1)는, 수류(WF)를 회수하기 위한 회수구(15a)를 갖는 회수부(15)와, 계측 영역(R)에 대하여 회수구(15a)의 옆이자, 또한 수류(WF)의 외주에, 기류(AF)를 형성하는 기류 형성부(45)를 구비하고 있다. 이로써, 계측 영역(R)보다 회수구(15a)측의 수류(WF)를 안정시킬 수 있다. 따라서, 계측 영역(R)보다 회수구(15a)측으로부터 발생하는 노이즈광(N2)을 저감시킬 수 있다.

(제2 실시형태)

다음으로 도 3을 참조하여 제2 실시형태에 관한 미립자 계측 장치에 대하여 설명한다. 도 3에 나타나는 미립자 계측 장치(101)는, 기류 형성부(140) 및 회수부(115)의 구성에 있어서 제1 실시형태의 미립자 계측 장치(1)와 상이하다. 이하, 주로 제1 실시형태와 상이한 점에 대하여 설명하며, 동일한 요소나 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙여 자세한 설명은 생략한다.

미립자 계측 장치(101)는, 노즐(10), 저류부(13), 광출사부(20), 광검출기(30), 처리부(33) 및 기류 형성부(140)를 구비하고 있다. 기류 형성부(140)는, 기체 안내부(144) 및 송풍기(49)를 갖고 있다. 송풍기(49)는, 기체 안내부(144)에 접속되어 있다.

기체 안내부(144)는, 상부 통체(141), 중간 통체(143) 및 하부 통체(145)를 포함하고 있다. 상부 통체(141)는, 상부(141a), 제1 중간부(141b), 제2 중간부(141c), 및 하부(141d)를 포함하고 있다. 상부(141a)는, 원통형상을 갖고 있다. 제1 중간부(141b)는, 상부(141a)의 하단으로부터 내측을 향하여 뻗어 있는 환형판형상을 갖고 있다. 제2 중간부(141c)는, 제1 중간부(141b)의 내측 둘레에 연속되어 있으며, 당해 제2 중간부(141c)의 하단에 근접함에 따라 축경하는 통형상을 갖고 있다. 이들 상부(141a), 제1 중간부(141b), 및 제2 중간부(141c)는, 저류부(13) 및 노즐(10)을 둘러싸도록 뻗어 있으며, 저류부(13) 및 노즐(10)과의 사이에 기체의 유로를 형성하고 있다. 또, 하부(141d)는, 원통형상을 갖고, 제2 중간부(141c)의 하단에 연속되어 있으며, 노즐(10)의 개구(11)보다 하방의 위치까지 뻗어 있다. 또, 하부(141d)는, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역과의 사이에 기체의 유로가 되는 공간을 두고 그 영역을 둘러싸고 있다. 이러한 상부 통체(141)에 송풍기(49)로부터 기체가 공급되면, 당해 기체가 저류부(13) 및 노즐(10)과 상부 통체(141)의 사이의 공간을 하방을 향하여 흐른다. 또, 상부 통체(141)는 차광성을 갖고 있으며, 개구(11)와 광검출기(30)의 사이에 개재하여, 차폐부를 구성하고 있다. 이 차폐부는, 개구(11)에서 발생하는 노이즈광(N1)이 광검출기(30)에 도달하지 않도록 차광하고 있다.

중간 통체(143)는, 상부 통체(141)의 하단에 연속되어 하방으로 뻗어 있는 원통 모양의 관 모양 부재이다. 중간 통체(143)는, 예를 들면 석영 유리와 같은 광학적으로 투명한 재료에 의하여 형성되어 있다. 중간 통체(143)는, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역과의 사이에 기체의 유로가 되는 공간을 두고 그 영역을 둘러싸고 있다. 이 중간 통체(143)를 갖는 기류 형성부(140)에 의하여 형성된 기류(AF)는, 수류(WF)의 계면과 중간 통체(143)의 내주면의 사이를 통과한다. 수류(WF)가 형성되는 영역 중, 중간 통체(143)에 의하여 둘러싸인 영역이 계측 영역(R)으로 되어 있다. 이로 인하여, 광검출기(30)는, 계측 영역(R)으로부터의 산란광(S)을 관찰할 수 있도록, 중간 통체(143)를 향해 배치된다.

하부 통체(145)는, 중간 통체(143)의 하단에 연속되어 하방으로 뻗어 있는 원통형의 관 모양 부재이다. 하부 통체(145)는, 수류(WF)가 형성되는 대략 기둥 모양의 영역과의 사이에 기체의 유로가 되는 공간을 두고 그 영역을 둘러싸고 있다. 하부 통체(145)의 하단측은, 회수부(115)의 내측까지 들어가 있다. 이 회수부(115)의 상부에는, 하부 통체(145)보다 큰 직경의 회수구(115a)가 형성되어 있다. 또, 회수부(115)의 하부에는, 물을 배출하기 위한 배수구(115b)가 형성되어 있다. 그리고, 이 회수구(115a)의 내주와의 사이에 소정의 간극을 갖고 하부 통체(145)의 하단측이 삽입되어 있다. 기류 형성부(140)에 의하여 형성된 기류(AF)는, 수류(WF)의 계면과 하부 통체(145)의 내주면의 사이를 통과한 후에, 하부 통체(145)와 회수구(115a)의 간극으로부터 외부로 배출된다. 또, 하부 통체(145)는 차광성을 갖고 있으며, 차폐부(146)를 구성하고 있다. 차폐부(146)는, 회수구(115a)와 광검출기(30)의 사이에 위치하고 있으며, 회수구(115a)에서 발생하는 노이즈광(N2)이 광검출기(30)에 도달하지 않도록 차광하고 있다.

일 실시형태에서는, 기체 안내부(144)가 중간 통체(143)를 갖고 있으며, 당해 중간 통체(143)는, 광학적으로 투명한 관형 부재이며, 기체의 흐름이 형성되는 영역을 통하여 계측 영역(R)을 둘러싸도록 마련되어 있다. 이로써, 계측 영역(R)의 주위에 있어서의 기류(AF)가 안정된다. 또한, 이 중간 통체(143)는, 상부 통체(141) 및 하부 통체(145)와 연속되어 기체 안내부(144)를 구성하고 있다. 즉, 기체 안내부(144)는, 노즐(10)의 개구(11)로부터 회수부(115)까지의 전체 범위에 있어서 연속되어 형성되어 있다. 이와 같이 상부 통체(141), 중간 통체(143) 및 하부 통체(145)에 의하여 수류(WF)를 장거리에 걸쳐 둘러싸는 기류(AF)가 형성되므로, 보다 수류(WF)가 안정된다.

이상, 다양한 실시형태에 대하여 설명했지만, 이들 실시형태에 한정되지 않고 변형 양태를 구성하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 광원(21)으로서 레이저 광원이 채용되어 있었지만, 이에 한정되지 않고, LED 등의 다른 광원을 광원(21)으로서 이용하는 것이 가능하다.

또, 상술한 실시형태에서는, 광(LB)이 미립자(P)에 조사되었을 때의 산란광(S)을 검출하는 구성이 채용되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 미립자 계측 장치는, 형광 표지가 부여된 미립자(예를 들면 박테리아나 바이러스 등)를 포함하는 유체에 대하여, 광출사부로부터 여기광을 출사하고, 광검출기에 의하여 형광을 검출하는 것이어도 된다.

또, 광검출기(30)를 1개만 구비하는 예를 나타냈지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 수류(WF)에 있어서의 계측 영역(R)을 길게 한 경우 등에는, 광검출기를 복수 구비해도 된다. 복수의 광검출기를 구비함으로써, 산란광(S)의 검출 감도나 SN비를 향상시킬 수 있다.

또, 저류부(13) 내에 있어서, 출사구(26)가 물(W)에 침지되도록 배치되어 있는 예를 나타냈지만, 출사구는 수면으로부터 이간되어 있어도 된다.

또, 송풍기(49)가 접속된 기류 형성부(45)로부터 기류(AF2)가 발생하는 예를 나타냈지만, 송풍기(49) 대신에 흡인기도 이용해도 된다.

또, 각 실시형태에 있어서, 상호의 구성을 적절히 조합해도 된다. 예를 들면, 제1 실시형태에 있어서의 미러(35)를, 제2 실시형태에 있어서 사용해도 된다. 또, 제1 실시형태에 있어서의 기체 안내부(41)로부터 기류를 발생시키는 구성에 더하여, 제2 실시형태에 있어서의 기체 안내부(144)와 같이, 저류부(13) 및 노즐(10)과 통체(41a)의 사이로부터도 기류가 발생하도록 송풍기를 구비해도 된다. 통체(41a)와 노즐(10)의 사이로부터 기류가 누출되지 않고, 효율적으로 하향의 기류를 발생시킬 수 있다. 또, 제1 실시형태에 있어서의 기체 안내부(41)로부터 통체(41b)를 제거하고, 저류부(13) 및 노즐(10)과 통체(41a)의 사이로부터만 기류가 발생하도록 송풍기를 구비해도 된다.

1, 101…미립자 계측 장치
10…노즐
11…개구
20…광출사부
15, 115…회수부
15a, 115a…회수구
30…광검출기
40, 45, 140…기류 형성부
41, 48, 144…기체 안내부

Claims

액체의 흐름을 형성하도록 개구로부터 액체를 방출하는 노즐과,
상기 액체의 흐름이 형성되는 영역 내에서 전반(傳搬)하도록 광을 출사하는 광출사부와,
상기 영역의 길이 방향을 따른 일부 영역으로부터의 광을 받도록, 상기 영역의 외측에 마련된 광검출기와,
상기 영역의 외주에, 상기 액체가 흐르는 방향을 따른 기체의 흐름을 형성하는 기류 형성부를 구비하는 미립자 계측 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기류 형성부는, 상기 기체의 흐름의 속도를 조정하기 위한 조정 기능을 갖고 있는, 미립자 계측 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 광출사부는 상기 노즐 내로부터 상기 개구를 통하여 광을 출사하고,
상기 개구와 상기 광검출기의 사이에는, 광을 차폐하는 차폐부가 마련되어 있는, 미립자 계측 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 기류 형성부가 상기 차폐부를 구성하는, 미립자 계측 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
광학적으로 투명한 관 모양 부재이며, 상기 기체의 흐름이 형성되는 영역을 통하여 상기 일부 영역을 둘러싸도록 마련된, 상기 관 모양 부재를 더 구비하는, 미립자 계측 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체를 회수하기 위한 회수구를 갖는 회수부와,
상기 일부 영역에 대하여 상기 회수구의 옆이자, 또한 상기 영역의 외주에, 상기 액체가 흐르는 방향을 따른 기체의 흐름을 형성하는 다른 기류 형성부를 더 구비하는, 미립자 계측 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광출사부는, 상기 개구에 있어서의 상기 광의 빔 폭을 상기 개구보다 좁게 하는 집광 광학 요소를 갖는, 미립자 계측 장치.