SU1402853A1 - Method of determining dimensions of microparticles - Google Patents
Method of determining dimensions of microparticles Download PDFInfo
- Publication number
- SU1402853A1 SU1402853A1 SU864157642A SU4157642A SU1402853A1 SU 1402853 A1 SU1402853 A1 SU 1402853A1 SU 864157642 A SU864157642 A SU 864157642A SU 4157642 A SU4157642 A SU 4157642A SU 1402853 A1 SU1402853 A1 SU 1402853A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- microparticles
- laser beam
- size
- scattered light
- wavelength
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл определени размеров микрочастиц, наход щихс в газовой или жидкой среде, а также на полированной поверхности. Цель - упрощение способа путем использовани относительных измерений и повышение точности определени размеров путём устранени зависимости от положени микрочастицы относительно оси освещающего лазерного пучка. Микрочастицы освещают совмещенными пучками двух лазеров , генерирующими излучение на двух различных длинах волн. Регистрацию рассе нного микрочастицами света ведут раздельно на двух длинах волн, соответствующих излучени м первого и второго лазеров, а размеры микрочастиц определ ют по соотношению обеих интенсивностей рассе нного света. 1 ил. i (ЛThe invention relates to measurement instrumentation and can be used to determine the size of microparticles in a gas or liquid medium, as well as on a polished surface. The goal is to simplify the method by using relative measurements and improving the accuracy of sizing by eliminating the dependence on the position of the microparticle relative to the axis of the illuminating laser beam. Microparticles illuminate the combined beams of two lasers, generating radiation at two different wavelengths. Light scattered by microparticles is recorded separately at two wavelengths corresponding to the radiation of the first and second lasers, and the size of the microparticles is determined by the ratio of the two scattered light intensities. 1 il. i (L
Description
toto
СХ5 елCX5 ate
соwith
10ten
1515
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл определени размеров микрочастиц, наход щихс в газо- 5 вой или жидкой среде, а также на полированной поверхности (в частности изобретение может найти применение дл анализа распределени размеров микрочастиц пыли, взвешенной в воз- ;духе, дл контрол загр знений тех- нологических жидкостей, например де- |ионизованной воды, в полупроводниковом производстве, дл контрол поверхностных загр знений полированных поверхностей оптических зеркал и по- |лупроводниковых пластин), Цель изобретени - повышение точ- |ности определени размеров микроча- ;стиц путем устранени зависимости ;От положени микрочастицы относитель- но оси освещающего лазерного пучка, На чертеже изображена блок-схема устройства дл осуществлени предла- гаемогр способа.The invention relates to measurement instrumentation and can be used to determine the size of microparticles in a gas or liquid medium, as well as on a polished surface (in particular, the invention can be used to analyze the size distribution of microparticles dust in the spirit, to control the contamination of technological liquids, such as de-ionized water, in semiconductor manufacturing, to control the surface contamination of polished surfaces of optical mirrors and conductor wafers), object of the invention - an increase accuracy | mikrocha- in the determination of the sizes; ticles by eliminating dependence; From microparticles position relative to the axis of the illuminating laser beam, the drawing shows a block diagram of an apparatus for carrying out the method predla- gaemogr.
Устройство содержит первый 1 и второй 2 лазеры, дихроичное зеркало 3, 6JIOK 4 фокусировки, блок 5 сканировани , объектив 6, полированную ;пластину 7, на поверхности которой наход тс микрочастицы, интегрирующую сферу 8, первый 9 и второй 10 светофильтры , первый 11 и второй 12 фото- умножители и блок 13 обработки сигналов .The device contains the first 1 and second 2 lasers, dichroic focusing mirror 3, 6JIOK 4, scanning unit 5, lens 6, polished; plate 7, on the surface of which there are microparticles, integrating sphere 8, first 9 and second 10 light filters, first 11 and second 12 photomultipliers and signal processing unit 13.
Способ осуществл ют следующим об- ;разом.The method is carried out as follows;
Свет от лазеров 1 и 2 с длинами ;волн X и Д падает на дихроичноеLight from lasers 1 and 2 with lengths; waves X and D are incident on a dichroic
напримерeg
jA, , г J- р / J- рjA, g J- p / J-p
и определ ютс размеры микрочастиц с использованием предварительных расчетов или калибровочной кривой.and determine the size of the microparticles using preliminary calculations or a calibration curve.
В основу способа положена функциональна зависимость интенсивности -. рассе нного света от размера микрочастицы:The basis of the method based on the functional dependence of the intensity -. scattered light from microparticle size:
I рас I fI ras I f
i i
1)one)
г Аg A
2020
2525
где IP - интенсивность подающего света;where IP is the intensity of the input light;
-радиус частицы;-radius particles;
-длина волны -wavelength
При работе лазера на основной моде интенсивность излучени в любом поперечном сечении пучка описываетс гауссовой функциейWhen the laser is operating on the fundamental mode, the radiation intensity in any beam cross section is described by the Gaussian function
1о« 1o "
X/tiJX / tiJ
(2)(2)
где 1„where 1 „
30thirty
XX
WW
интенсивность в центреcenter intensity
пучка;beam;
рассто ние от оси пучка;distance from beam axis;
параметр пространственногоspatial parameter
распределени интенсивности. Б случае попадани частицы не в центр пучка, где интенсивность света максимальна, а на край, где она намного меньще, фотоприемник зарегист-:, 35 рирует более слабую интенсивностьintensity distribution. In the case of a particle not in the center of the beam, where the light intensity is maximum, but on the edge, where it is much smaller, the photodetector registers: 35, the weaker intensity
рассе нного света, что приведет к кажущемус занижению размеров микрочастицы , а следовательно, к ухудшениюscattered light, which will lead to the apparent underestimation of the size of the microparticles, and consequently, to the deterioration
точности измерении, т.е. имеет место зеркало 3, которое совмещает оба пуч-40 зависимость измерений от координатыaccuracy of measurement, i.e. there is a mirror 3, which combines both pu-40 dependence of measurements on the coordinate
ка. Затем совмещенный пучок проходит через блок 4 фокусировки, блок 5 сканировани , объектив 6 и попадает на поверхность оптически полированной пластины 7 с микрочастицами. 45ka Then, the combined beam passes through the focusing unit 4, the scanning unit 5, the lens 6 and hits the surface of the optically polished microparticle plate 7. 45
Рассе нный микрочастицами свет собирают с помощью интегрирующей сферы 8, направл ют на светофильтры 9 и Ш, которые раздел ют рассе нное The light scattered by microparticles is collected by means of an integrating sphere 8, directed to light filters 9 and III, which separate the scattered light.
лучение 1р и 1р по длинам волн л, и AI и регистрируют его соответствующими фотоумножител ми 11 и 12 дл radiation 1p and 1p according to wavelength l, and AI and register it with the appropriate photomultipliers 11 and 12 for
X, Одновременное освещение микрочастиц вторым лазерным пучком с отличной от первой длиной волны, формирова ние обеих пучков с одинаковым распределением интенсивности по их поперечному сечению, совмещение этих пучков и раздельна регистраци рассе нного света дл каждой длины волны позвол ет определить размеры микрочастиц по соотношению интенсивностей рассе нного света, зарегистрированных на вышеуказанных длинах волн, и следовательно , получать более точные результаты измерени . Как видно из нижеприведен- 55 ных формул, соотношение /i интенсивностей рассе нного света на двух длинах волн /,. и Д представл ет собой функцию только размера частиц и при ее .X, Simultaneous illumination of microparticles with a second laser beam with a different wavelength from the first, the formation of both beams with the same intensity distribution over their cross section, the combination of these beams and the separate registration of scattered light for each wavelength allows determining the size of the microparticles according to the intensity ratio of the scattering light recorded at the above wavelengths, and therefore more accurate measurement results. As can be seen from the following formulas, the ratio / i of the intensities of the scattered light at two wavelengths / ,. and D is a function only of the size of the particles and when it is.
5050
каждой длины волны отдельно. Сигналы с выходов фотоумножителей поступают на блок 13 обработки сигналов, где определ етс соотношение /J интенсив .; .l 1each wavelength separately. The signals from the photomultiplier outputs are fed to the signal processing unit 13, where the ratio / J intensive is determined; .l 1
ностеи 1noses 1
и Iand I
р рассе нного света.p scattered light.
напримерeg
jA, , г J- р / J- рjA, g J- p / J-p
и определ ютс разand are determined once
меры микрочастиц с использованием предварительных расчетов или калибровочной кривой.microparticle measures using preliminary calculations or a calibration curve.
В основу способа положена функциональна зависимость интенсивности -. рассе нного света от размера микрочастицы:The basis of the method based on the functional dependence of the intensity -. scattered light from microparticle size:
I рас I fI ras I f
i i
1)one)
г Аg A
где IP - интенсивность подающего света;where IP is the intensity of the input light;
-радиус частицы;-radius particles;
-длина волны -wavelength
При работе лазера на основной моде интенсивность излучени в любом поперечном сечении пучка описываетс гауссовой функциейWhen the laser is operating on the fundamental mode, the radiation intensity in any beam cross section is described by the Gaussian function
1о« 1o "
X/tiJX / tiJ
(2)(2)
где 1„where 1 „
00
XX
WW
интенсивность в центреcenter intensity
пучка;beam;
рассто ние от оси пучка;distance from beam axis;
параметр пространственногоspatial parameter
распределени интенсивности. Б случае попадани частицы не в центр пучка, где интенсивность света максимальна, а на край, где она намного меньще, фотоприемник зарегист-:, 5 рирует более слабую интенсивностьintensity distribution. In the case of a particle not in the center of the beam, where the light intensity is maximum, but on the edge, where it is much smaller, the photodetector registers: 5, the weaker intensity
рассе нного света, что приведет к кажущемус занижению размеров микрочастицы , а следовательно, к ухудшениюscattered light, which will lead to the apparent underestimation of the size of the microparticles, and consequently, to the deterioration
5five
X, Одновременное освещение микрочастиц вторым лазерным пучком с отличной от первой длиной волны, формирование обеих пучков с одинаковым распределением интенсивности по их поперечному сечению, совмещение этих пучков и раздельна регистраци рассе нного света дл каждой длины волны позвол ет определить размеры микрочастиц по соотношению интенсивностей рассе нного света, зарегистрированных на вышеуказанных длинах волн, и следовательно , получать более точные результаты измерени . Как видно из нижеприведен- 5 ных формул, соотношение /i интенсивностей рассе нного света на двух длинах волн /,. и Д представл ет собой функцию только размера частиц и при ее .X, Simultaneous illumination of microparticles with a second laser beam with a different wavelength from the first, the formation of both beams with the same intensity distribution over their cross section, the combination of these beams and the separate registration of scattered light for each wavelength allows determining the size of the microparticles by the intensity ratio of the scattered light recorded at the above wavelengths, and therefore more accurate measurement results. As can be seen from the formulas below, the ratio i of the intensities of the scattered light at two wavelengths / ,. and D is a function only of the size of the particles and when it is.
00
оценке отпадает необходимость нахождени положени (координаты х) этой частицы относительно оси пучка:the evaluation eliminates the need to find the position (x coordinates) of this particle relative to the beam axis:
гg
гдеWhere
-li И 1 (-li and 1 (
й LL, lo е f, nd LL, lo e f,
l l
IP Ig е 1 I и ijIP Ig e 1 I and ij
AI )AI)
(3(3
f -) i л,1 f -) i l, 1
- интенсивность в центре пучков на длинах волн и соответственно Aj.- intensity in the center of beams at wavelengths and, accordingly, Aj.
Поскольку пространственное распределение интенсивности по сечению.одинаково дл обеих лазерных пучков, т.е. Wj , то зависимость (3) имеет видSince the spatial intensity distribution over the cross section is the same for both laser beams, i.e. Wj, the dependence (3) has the form
/i / i
- I. fi(r/X,)- I. fi (r / X,)
I о f,(r/, )I about f, (r /,)
(4)(four)
о 2 . / Л2about 2. / L2
Таким образом, использу предлага- емьш способ (в отличие от известных) получают достоверные результаты безThus, using the proposed method (unlike the well-known ones), reliable results are obtained without
учета положени микрочастицы относительно центра поперечного сечени ла- 25 се нного света осуществл ют раздельСпособ определени размеров микро частиц, включающий освещение микро- частиц первым монохроматичным лазерным пучком, относительное перемещени микрочастиц и освещающего лазерного пучка, регистрацию рассе нного микрочастицами света, анализ параметров рассе нного света, отличающий с тем, что, с целью повьпие- ни точности определени размеров путем устранени зависимости от положени микрочастицы относительно оси освещающего лазерного пучка, микрочастицы дополнительноодновременно освещают вторым монохроматичным лазерным пучком с длиной волны, отличной от длины волны первого монохроматичного лазерного пучка, причем оба пучка формируют с одинаковым распределением интенсивности по их сечению и направл ют их соосно, регистрацию расtaking into account the position of the microparticles relative to the center of the cross-section of the solar light 25, a separate method is used to determine the size of the micro particles, including the illumination of the micro particles by the first monochromatic laser beam, the relative displacements of the micro particles and the illuminating laser beam, the analysis of the scattered light parameters characterized by the fact that, in order to determine the accuracy of dimensions by eliminating the dependence on the position of the microparticle relative to the axis, the laser beam, the microparticles are additionally simultaneously illuminated by a second monochromatic laser beam with a wavelength different from that of the first monochromatic laser beam, and both beams are formed with the same intensity distribution over their cross section and direct them coaxially, registering
10ten
1515
2020
25 се нного света осуществл ют раздельФормула изобретени 25 light of the sun is carried out. The formula of the invention is
Способ определени размеров микрочастиц , включающий освещение микро- частиц первым монохроматичным лазерным пучком, относительное перемещение микрочастиц и освещающего лазерного пучка, регистрацию рассе нного микрочастицами света, анализ параметров рассе нного света, отличающий с тем, что, с целью повьпие- ни точности определени размеров путем устранени зависимости от положени микрочастицы относительно оси освещающего лазерного пучка, микрочастицы дополнительноодновременно освещают вторым монохроматичным лазерным пучком с длиной волны, отличной от длины волны первого монохроматичного лазерного пучка, причем оба пучка формируют с одинаковым распределением интенсивности по их сечению и направл ют их соосно, регистрацию расThe method of determining the size of microparticles, including the illumination of the microparticles by the first monochromatic laser beam, the relative displacement of the microparticles and the illuminating laser beam, recording the light scattered by the microparticles, analyzing the parameters of the scattered light, so as to determine the size accuracy by elimination of dependence on the position of the microparticle relative to the axis of the illuminating laser beam; the microparticles additionally simultaneously illuminate the second monochromatic laser beam th of a wavelength different from the wavelength of the first monochromatic laser beam, both beam forming with the same intensity distribution over their cross-section and fed them coaxially races registration
зерного пучка, что в свою очередь повышает точность определени размеров микрочастиц.grain beam, which in turn improves the accuracy of determining the size of microparticles.
но на каждой длине волны, а размеры микрочастиц определ ют по соотноще- нию интенсивностей рассе нного света.but at each wavelength, and the size of the microparticles is determined by the ratio of the intensities of the scattered light.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864157642A SU1402853A1 (en) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | Method of determining dimensions of microparticles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864157642A SU1402853A1 (en) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | Method of determining dimensions of microparticles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1402853A1 true SU1402853A1 (en) | 1988-06-15 |
Family
ID=21271448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864157642A SU1402853A1 (en) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | Method of determining dimensions of microparticles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1402853A1 (en) |
-
1986
- 1986-12-08 SU SU864157642A patent/SU1402853A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Овод В. И., Шлюко В. Я. Корректировка xapaктepиcтиk лазерных анализаторов микрочастиц с учетом неравномерности распределени плотности по- .тока излучени . Оптике-механическа промьшшенность, 1985, № 5, с. 8-10. Suda К. Rev. Sci. Instr. 51 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5329352A (en) | Spectroscopically correlated light scanning microscopy | |
JP4455730B2 (en) | Method and apparatus for particle evaluation using multi-scan beam reflectivity | |
JP3145487B2 (en) | Particle analyzer | |
US3851169A (en) | Apparatus for measuring aerosol particles | |
JP2002542482A (en) | Novel scanning spectrophotometer for high-throughput fluorescence detection | |
JPH01126529A (en) | Matching of particle to be detected | |
CN106596354B (en) | Light scattering characteristic measuring device and method based on micro-lens array | |
CA2334225C (en) | Method and device for opto-electrical acquisition of shapes by axial illumination | |
WO2022189250A1 (en) | Measuring apparatus and method for roughness and/or defect measurement on a surface | |
JPH038686B2 (en) | ||
JPH0224535A (en) | Particle analyzing apparatus | |
EP1411345A1 (en) | Multi-parameter fluorimetric analysis in a parallel multi-focal arrangement | |
US6034769A (en) | Method and device for counting and measuring particles | |
JPH0579970A (en) | Particle analyzer | |
SU1402853A1 (en) | Method of determining dimensions of microparticles | |
JPS6151569A (en) | Cell identifying device | |
JPS59160741A (en) | Measuring device of grain size | |
JPS61173141A (en) | Particle analyzing instrument | |
JPH01270644A (en) | Particle analyser | |
JPH0486546A (en) | Specimen inspection device | |
JP2005338100A (en) | Capillary array electrophoresis apparatus and electrophoresis method | |
JPH03102249A (en) | Method and apparatus for detecting foreign matter | |
JPH03214038A (en) | Instrument for measuring aerosol, dust and the like spreaded in the air | |
JPH03150444A (en) | Sample inspecting device | |
JP2749912B2 (en) | Sample measuring device and sample measuring method |