WO2007029480A1 - 粒子検出器 - Google Patents

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WO2007029480A1
WO2007029480A1 PCT/JP2006/316334 JP2006316334W WO2007029480A1 WO 2007029480 A1 WO2007029480 A1 WO 2007029480A1 JP 2006316334 W JP2006316334 W JP 2006316334W WO 2007029480 A1 WO2007029480 A1 WO 2007029480A1
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photoelectric conversion
conversion element
light
particle detector
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Inventor
Tomonobu Matsuda
Original Assignee
Rion Co., Ltd.
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Application filed by Rion Co., Ltd. filed Critical Rion Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N2015/03—Electro-optical investigation of a plurality of particles, the analyser being characterised by the optical arrangement

Definitions

  • the present invention relates to a particle detector capable of detecting minute particles contained in a sample fluid.
  • a laser beam is irradiated perpendicularly or at an angle with respect to a sample fluid flowing in a flow cell, and scattered light emitted from minute particles contained in the sample fluid is emitted. It is known to detect with a photoelectric conversion element (see, for example, Patent Document 1). In this case, since scattered light is generated when the particles cross the laser beam, the output signal (particle signal) of the photoelectric conversion element is pulsed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3521381
  • the pulse width of the particle signal is the value obtained by dividing the beam diameter of the laser beam in the particle detection area by the flow velocity of the particle. Therefore, in order to manage high cleanliness, more minute particles are measured from more samples. There is a need to. For this purpose, the flow of the sample must be increased and the beam diameter must be reduced. In the conventional configuration, the pulse width force of the particle signal, for example, several seconds to several tens. Because of the short time, it is difficult to distinguish from noise from external light, laser noise and electrical noise.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its object is to increase the pulse width of the particle signal output from the photoelectric conversion element.
  • the present invention intends to provide a particle detector that enables detection of finer particles. Means for solving the problem
  • the invention according to claim 1 is directed to irradiating a sample fluid with a light beam to form a particle detection region, and using a photoelectric conversion element to scatter light scattered by particles passing through the particle detection region.
  • a particle detector that receives light and detects particles, the direction in which the sample fluid flows is parallel to the direction of the light beam.
  • the invention according to claim 2 is the particle detector according to claim 1, further comprising condensing means for condensing the scattered light.
  • the invention according to claim 3 is the particle detector according to claim 2, wherein a slit parallel to the direction in which the sample fluid flows is provided at the focal point of the light collecting means.
  • the invention according to claim 4 is the particle detector according to claim 2 or 3, wherein the condensing means is a condensing lens.
  • the invention according to claim 5 is the particle detector according to claim 2 or 3, wherein the condensing means is a concave mirror.
  • the invention according to claim 6 is the particle detector according to claim 2, 3, 4 or 5, further comprising integrating means for integrating the output signal of the photoelectric conversion element.
  • the invention according to claim 7 is the particle detector according to claim 2, 3, 4, 5 or 6, further comprising a frequency filter for filtering the output signal of the photoelectric conversion element.
  • the scattered light is condensed on the photoelectric conversion element by the condensing means, so that the SZN ratio can be improved.
  • the scattered light of the particles existing in the particle detection region is allowed to pass through and the external light is blocked by the slit, the SZN ratio is improved and the particle signal is noisy due to external light or the like. Can be easily identified.
  • the scattered light is condensed on the photoelectric conversion element by the condenser lens.
  • the noise caused by extraneous light is suppressed by the slit, so the SZN ratio is improved and the particle signal can be easily distinguished from the noise caused by extraneous light.
  • the scattered light is condensed on the photoelectric conversion element by the concave mirror, and noise due to extraneous light is suppressed by the slit, so that the SZN ratio is improved and the particle signal is exogenous. It can be easily identified from noise caused by light or the like.
  • the signal level is increased by integrating the particle signal generated by the integrating means while passing through the particle detection region, the SZN ratio is improved and the particle signal is increased. Can be easily identified from noise caused by extraneous light.
  • the noise component can be removed by the frequency filter, the SZN ratio is improved, and the particle signal can be easily identified from noise caused by external light or the like.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a particle detector according to the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the photoelectric conversion element viewed from the slit in the first embodiment.
  • FIG. 4 is an output waveform diagram of each component of the photoelectric conversion element and signal processing means, (a) is an output waveform diagram of the photoelectric conversion element, (b) is an output waveform diagram of the capacitor circuit, and (c) is an amplifier waveform.
  • Output waveform diagram (d) is the output waveform diagram of the low-pass filter, (e) is the output waveform diagram of the detector
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a second embodiment of a particle detector according to the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of the photoelectric conversion element viewed from the slit in the second embodiment.
  • FIG. 1 shows the Fig. 2 is a front view of the photoelectric conversion element viewed from the slit
  • Fig. 3 is a configuration diagram of the photoelectric conversion element and the signal processing means
  • Fig. 4 is a photoelectric conversion unit.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a second embodiment of the particle detector according to the present invention
  • FIG. 6 is a front view of the photoelectric conversion device as seen from the slit. It is.
  • the laser light source 5 that forms the particle detection region 4 the condensing lens 7 that collects the scattered light emitted by the particle 6 that passes through the particle detection region 4, the slit 8 that blocks unnecessary extraneous light, and the light
  • There is also power such as the photoelectric conversion element 9 that converts the light collected by the lens 7 into a voltage corresponding to the intensity of the light.
  • the flow cell 3 is made of a transparent member, has a straight channel 3a having a predetermined length, and is bent as a whole. Further, the flow cell 3 has a square cross-sectional shape and is formed into an L-shaped cylinder as a whole.
  • the reason why the straight flow path 3a having a predetermined length is provided is to make the flow of the sample fluid 1 into a laminar flow when the sample fluid 1 flows through the flow cell 3.
  • the conditions for obtaining the laminar flow include the viscosity of the sample fluid 1, the length of the straight flow path, the cross-sectional shape and flow velocity of the flow path, etc., and the length of the straight flow path 3a and the cross-section of the flow path.
  • the shape is determined by taking into account the viscosity and flow velocity of sample fluid 1!
  • the laser light source 5 irradiates the linear flow path 3a of the flow cell 3 with the laser light La to form a particle detection region 4 at a predetermined location.
  • the optical axis of the laser beam La coincides with the central axis of the straight flow path 3a.
  • the angle formed by the optical axis of the laser light La and the perpendicular of the outer wall 3b of the flow cell 3 may be set to a predetermined angle ⁇ . This is to prevent the laser light La from being reflected by the outer wall 3b of the flow cell 3 and returning a part of the reflected light to the laser light source 5.
  • the condensing lens 7 has an optical axis orthogonal to the central axis of the straight flow path 3a of the flow cell 3, and condenses the scattered light Ls emitted by the particle 6 that has received the laser light La in the particle detection region 4. .
  • the slit 8 is provided at the focal point of the condenser lens 7 on the opposite side of the flow cell 3 in which the direction of the long side of the slit hole 8a coincides with the direction of the optical axis of the laser light La. As shown in FIG. 2, the slit 8 allows the scattered light Ls emitted while the particle 6 passes through the particle detection region 4 to pass therethrough and blocks the extraneous light. Further, the range of the particle detection region 4 is set by the size of the slit hole 8a of the slit 8.
  • the light receiving surface 9 a is parallel to the slit 8 and is provided on the opposite side of the condensing lens 7 with respect to the slit 8.
  • the photoelectric conversion element 9 converts the scattered light Ls that has passed through the slit 8 into a voltage.
  • the angle between the optical axis of the laser beam La and the outer wall 3b of the flow cell 3 is set to a predetermined angle ⁇ , the light receiving surface 9a of the slit 8 and the photoelectric conversion element 9 is connected to the optical axis of the laser beam La. And parallel.
  • the signal processing means 10 is connected to the photoelectric conversion element 9.
  • the signal processing means 10 also includes a capacitor circuit 11 as an integration means, an amplifier 12, a low-pass filter 13 as a frequency filter, and a detection unit 14 that detects particle signals.
  • the capacitor circuit 11 is connected in series to the output of the photoelectric conversion element 9 and outputs a signal obtained by integrating the output signal of the photoelectric conversion element 9.
  • the amplifier 12 amplifies the output signal of the capacitor circuit 11 to a desired level.
  • the low-pass filter 13 removes a high-frequency noise component from the output signal of the amplifier 12.
  • the detection unit 14 detects a pulse signal that is a particle signal from the output signal of the low-pass filter 13.
  • a photoelectric conversion element having a storage effect such as a charge coupling element (CCD) may be used! ,.
  • CCD charge coupling element
  • the laser light La emitted from the laser light source 5 overlaps the flow path 2 formed by the straight flow path 3a of the flow cell 3, and a part of the overlapping area becomes the particle detection area 4.
  • the particles 6 moving in the flow path 2 overlapping with the laser light La continue to emit scattered light Ls.
  • the scattered light Ls from the particles 6 is collected by the condenser lens 7, and as shown in FIG.
  • An image 6a of the particle 6 is formed at the position of the hole 8a.
  • the image 6a of the particle 6 imaged by the condenser lens 7 moves the position of the slit hole 8a in the direction of arrow B, which is the direction opposite to the moving direction of the particle 6.
  • the image 6 a of the particle 6 imaged at the position of the slit hole 8 a passes through the slit 8 and reaches the photoelectric conversion element 9.
  • the photoelectric conversion element 9 is continuously irradiated with the scattered light Ls while the particles 6 are moving in the particle detection region 4.
  • the output signal E of the photoelectric conversion element 9 that has received the scattered light Ls is a minute signal including noise while the pulse width D is secured to some extent. Therefore, by connecting the capacitor circuit 11 to the photoelectric conversion element 9 in series, as shown in FIG. 4 (b), integration is performed for the time of the pulse width D, so the level of the output signal F of the capacitor circuit 11 is It can rise and raise the S / N ratio. Further, when the output signal F of the capacitor circuit 11 is amplified by the amplifier 12, the output signal G of the amplifier 12 becomes a level as shown in FIG. 4 (c).
  • a pulse signal S corresponding to the particles is generated as shown in FIG. 4 (d).
  • the pulse signal S force that is the output signal of the single pass filter 13 is input to the detection unit 14 that also has a threshold circuit force, for example, as shown in FIG. 4 (e)
  • the pulse signal S has a level higher than the threshold value. It is in. Therefore, the pulse signal S can easily identify noise force due to extraneous light and the like, and the pulse signal S is recognized as a particle signal.
  • the second embodiment of the particle detector according to the present invention includes a flow cell 3 in which a flow channel 2 for flowing a sample fluid 1 is formed, and a laser beam La in the flow channel 2.
  • the laser light source 5 that forms the particle detection region 4 by irradiating the particle, the scattered light Ls emitted from the particle 6 that passes through the particle detection region 4, the concave mirror 20 that emits light, the slit 8 that blocks unnecessary extraneous light, and the concave mirror 20
  • There is also power such as the photoelectric conversion element 9 that converts the collected light into a voltage corresponding to the intensity of the light.
  • the concave mirror 20 has an optical axis orthogonal to the central axis of the straight flow path 3a of the flow cell 3, and collects the scattered light Ls emitted by the particles 6 that have received the laser light La in the particle detection region 4.
  • the slit 8 is provided at the focal point of the concave mirror 20 in which the direction of the long side of the slit hole 8a coincides with the direction of the optical axis of the laser light La. As shown in FIG. 6, the slit 8 allows the scattered light Ls emitted while the particle 6 passes through the particle detection region 4 to pass therethrough and blocks the extraneous light.
  • the light receiving surface 9 a is provided in parallel with the slit 8, and is provided on the opposite side of the concave mirror 20 with respect to the slit 8. Then, the image 6a of the particle 6 imaged by the concave mirror 20 moves the position of the slit hole 8a in the direction of arrow C which is the direction opposite to the moving direction of the particle 6. Further, the range of the particle detection region 4 is set by the size of the slit hole 8a of the slit 8.
  • a signal processing means 10 is connected to the photoelectric conversion element 9.
  • the signal processing means 10 also includes a capacitor circuit 11 as an integration means, an amplifier 12, a low-pass filter 13 as a frequency filter, and a detection unit 14 that detects particle signals. Since the configuration other than condensing the scattered light Ls by the concave mirror 20 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, description of other configurations and operations is omitted.
  • the particle detector according to the present invention capable of reliably detecting minute particles is applied to the management of high cleanliness of ultrapure water and chemicals in the manufacture of precision electronic equipment, and is expected to grow in demand. Is done.

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Abstract

【課題】　光電変換素子から出力される粒子信号のパルス幅を長くして、より微小な粒子の検出を可能にする粒子検出器を提供する。 【解決手段】　試料流体１にレーザ光Ｌａを照射して粒子検出領域４を形成し、この粒子検出領域４を通過する粒子６による散乱光Ｌｓを光電変換素子９で受光して粒子を検出する粒子検出器において、試料流体１の流れる方向とレーザ光Ｌａの方向を平行にした。また、散乱光Ｌｓを集光する集光レンズ７と、この集光レンズ７の焦点に試料流体１の流れる方向と平行なスリット８を備えてもよい。更に、光電変換素子９の出力信号を積分するコンデンサ回路１１と、コンデンサ回路１１の出力信号を濾波するローパスフィルタ１３を設けることができる。

Description

明 細 書
粒子検出器
技術分野
[0001] 本発明は、試料流体中に含まれる微小な粒子を検出することができる粒子検出器 に関する。
背景技術
[0002] 従来の粒子検出器としては、フローセル中を流れる試料流体に対して垂直に若しく はある角度を設けてレーザ光を照射し、試料流体中に含まれる微小な粒子が発する 散乱光を光電変換素子で検出することが知られている (例えば、特許文献 1参照)。 この場合、粒子がレーザ光を横切る際に散乱光が生じるので、光電変換素子の出力 信号 (粒子信号)はパルス状になる。
[0003] そして、近年の精密電子機器の製造にお!、ては、高密度 ·高精度な微細加工が必 要とされ、そこで使用される超純水や薬液に高清浄度が要求されている。この清浄度 を管理するために、粒子検出器が用いられている力 超純水などでは、 0. 05 m り更に微小な粒子を測定 ·管理しなければならない。このような微小な粒子を検出す るために、レーザ光を細く絞って、レーザ光のエネルギー密度を上げる手法が用いら れている。
[0004] 特許文献 1 :特許第 3521381号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかし、特許文献 1に記載された粒子検出器において、レーザ光を細く絞ると、粒子 力 Sレーザ光を横切る時間が短くなり、粒子信号のパルス幅が短くなつて検出が困難 になってくる。
粒子信号のパルス幅は、粒子検出領域におけるレーザ光のビーム径を粒子の流速 で除した値となるので、高清浄度を管理するには、より多くの試料中からより微小な粒 子を測定する必要がある。そのためには、試料の流れを速くし、ビーム径を小さくしな ければならないが、従来の構成では粒子信号のパルス幅力 例えば数 秒〜数十 秒と短いため、外来光によるノイズ、レーザによるノイズや電気ノイズなどと区別す るのが難しい。
[0006] 本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、そ の目的とするところは、光電変換素子から出力される粒子信号のパルス幅を長くして 、より微小な粒子の検出を可能にする粒子検出器を提供しょうとするものである。 課題を解決するための手段
[0007] 上記課題を解決すべく請求項 1に係る発明は、試料流体に光ビームを照射して粒 子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過する粒子による散乱光を光電変換 素子で受光して粒子を検出する粒子検出器において、試料流体の流れる方向と光 ビームの方向を平行にしたものである。
[0008] 請求項 2に係る発明は、請求項 1記載の粒子検出器において、前記散乱光を集光 する集光手段を備えたものである。
[0009] 請求項 3に係る発明は、請求項 2記載の粒子検出器において、前記集光手段の焦 点に試料流体の流れる方向と平行なスリットを備えた。
[0010] 請求項 4に係る発明は、請求項 2又は 3記載の粒子検出器において、前記集光手 段を集光レンズとした。
[0011] 請求項 5に係る発明は、請求項 2又は 3記載の粒子検出器において、前記集光手 段を凹面鏡とした。
[0012] 請求項 6に係る発明は、請求項 2、 3、 4又は 5記載の粒子検出器において、前記光 電変換素子の出力信号を積分する積分手段を設けた。
[0013] 請求項 7に係る発明は、請求項 2、 3、 4、 5又は 6記載の粒子検出器において、前 記光電変換素子の出力信号を濾波する周波数フィルタを設けた。
発明の効果
[0014] 以上説明したように請求項 1に係る発明によれば、試料流体の流れる方向と光ビーム の方向を平行にしたことにより、粒子検出領域を長くすることが可能になり、粒子検出 領域を粒子が移動する間、散乱光が発生しつづけるので、光電変換素子で散乱光 を受光する時間が長くなるため、光電変換素子が出力する粒子信号のパルス幅が長 くなり、粒子信号を外来光などによるノイズから容易に識別することができる。 [0015] 請求項 2に係る発明によれば、集光手段により散乱光を光電変換素子に集光させる ので、 SZN比を向上させることができる。
[0016] 請求項 3に係る発明によれば、スリットにより粒子検出領域に存在する粒子の散乱 光を通過させると共に外来光を遮断させるので、 SZN比が向上し、粒子信号を外来 光などによるノイズから容易に識別することができる。
[0017] 請求項 4に係る発明によれば、集光レンズにより散乱光を光電変換素子に集光させ
、またスリットにより外来光によるノイズが抑制されるので、 SZN比が向上し、粒子信 号を外来光などによるノイズから容易に識別することができる。
[0018] 請求項 5に係る発明によれば、凹面鏡により散乱光を光電変換素子に集光させ、ま たスリットにより外来光によるノイズが抑制されるので、 SZN比が向上し、粒子信号を 外来光などによるノイズから容易に識別することができる。
[0019] 請求項 6に係る発明によれば、積分手段により粒子検出領域を通過する間に粒子 が発生した粒子信号を積分して信号レベルが大きくなるので、 SZN比が向上し、粒 子信号を外来光などによるノイズから容易に識別することができる。
[0020] 請求項 7に係る発明によれば、周波数フィルタによりノイズ成分を除去することがき るので、 SZN比が向上し、粒子信号を外来光などによるノイズから容易に識別する ことができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明に係る粒子検出器の第 1実施の形態の構成図
[図 2]第 1実施の形態におけるスリットから見た光電変換素子の正面図
[図 3]光電変換素子と信号処理手段の構成図
[図 4]光電変換素子及び信号処理手段の各構成要素の出力波形図で、 (a)は光電 変換素子の出力波形図、（b)はコンデンサ回路の出力波形図、（c)は増幅器の出力 波形図、（d)はローパスフィルタの出力波形図、（e)は検出部の出力波形図
[図 5]本発明に係る粒子検出器の第 2実施の形態の構成図
[図 6]第 2実施の形態におけるスリットから見た光電変換素子の正面図
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図 1は本発 明に係る粒子検出器の第 1実施の形態の構成図、図 2は同じくスリットから見た光電 変換素子の正面図、図 3は光電変換素子と信号処理手段の構成図、図 4は光電変 換素子及び信号処理手段の各構成要素の出力波形図、図 5は本発明に係る粒子検 出器の第 2実施の形態の構成図、図 6は同じくスリットから見た光電変換素子の正面 図である。
[0023] 本発明に係る粒子検出器の第 1実施の形態は、図 1に示すように、試料流体 1を流 す流路 2を形成したフローセル 3と、流路 2にレーザ光 Laを照射して粒子検出領域 4 を形成するレーザ光源 5と、粒子検出領域 4を通過する粒子 6が発する散乱光 を 集光する集光レンズ 7と、不要な外来光を遮断するスリット 8と、集光レンズ 7が集光し た光を光の強さに応じた電圧に変換する光電変換素子 9など力もなる。
[0024] フローセル 3は、透明部材から成り、所定長さの直線流路 3aを有し、全体として屈 曲している。また、フローセル 3は、断面形状を四角形状とし、全体として L型筒形状 に形成したものである。所定長さの直線流路 3aを設けた理由は、フローセル 3に試料 流体 1を流したとき、試料流体 1の流れを層流にするためである。なお、層流を得るた めの条件としては、試料流体 1の粘度、直線流路の長さ、流路の断面形状及び流速 などが挙げられ、直線流路 3aの長さ及び流路の断面形状については、試料流体 1の 粘度と流速を勘案して決定して!/ヽる。
[0025] レーザ光源 5は、フローセル 3の直線流路 3aにレーザ光 Laを照射し、所定箇所に 粒子検出領域 4を形成する。レーザ光 Laの光軸は、直線流路 3aの中心軸と一致す る。また、レーザ光 Laの光軸と、フローセル 3の外壁 3bの垂線とが成す角を所定角度 Θに設定してもよい。これは、レーザ光 Laがフローセル 3の外壁 3bで反射して反射 光の一部がレーザ光源 5に戻るのを防止するためである。
[0026] 反射光の一部がレーザ光源 5に戻ると、帰還ノイズがレーザ光 Laに重畳するので 好ましくないからである。この場合、レーザ光線の中心軸は、流路 2の中心軸と平行 にならないが、所定角度 Θを十分小さくすれば問題ない。なお、レーザ光 Laがフロ 一セル 3の外壁 3bで反射しないように、例えばレーザ光 Laをフローセル 3の外壁 3b と同じ物質中を通して直線流路 3aの所定箇所に導くことができれば、所定角度 Θを 設定する必要はない。 [0027] 集光レンズ 7は、フローセル 3の直線流路 3aの中心軸と直交する光軸を有し、粒子 検出領域 4においてレーザ光 Laを受けた粒子 6が発する散乱光 Lsを集光する。スリ ット 8は、スリット孔 8aの長辺の方向がレーザ光 Laの光軸の向きと一致し、且つフロー セル 3と反対側の集光レンズ 7の焦点に設けられている。スリット 8は、図 2に示すよう に、粒子 6が粒子検出領域 4を通過する間に発する散乱光 Lsを通過させ、外来光を 遮断する。また、粒子検出領域 4の範囲は、スリット 8のスリット孔 8aの大きさにより設 定されること〖こなる。
[0028] 光電変換素子 9は、受光面 9aがスリット 8に平行で、且つスリット 8に対して集光レン ズ 7と反対側に設けられている。光電変換素子 9は、スリット 8を通過した散乱光 Lsを 電圧に変換する。なお、レーザ光 Laの光軸とフローセル 3の外壁 3bとの成す角を、 所定角度 Θに設定した場合には、スリット 8及び光電変換素子 9の受光面 9aを、レー ザ光 Laの光軸と平行にする。
[0029] 更に、光電変換素子 9には、図 3に示すように、信号処理手段 10が接続されている 。信号処理手段 10は、積分手段としてのコンデンサ回路 11、増幅器 12、周波数フィ ルタとしてのローノ スフィルタ 13、粒子信号を検出する検出部 14力もなる。コンデン サ回路 11は、光電変換素子 9の出力に直列に接続され、光電変換素子 9の出力信 号を積分した信号を出力する。増幅器 12は、コンデンサ回路 11の出力信号を所望 なレベルに増幅する。ローパスフィルタ 13は、増幅器 12の出力信号から高周波ノィ ズ成分を除去する。検出部 14は、ローパスフィルタ 13の出力信号から粒子信号であ るパルス信号を検出する。なお、光電変換素子 9とコンデンサ回路 11の替わりに、電 荷結合素子 (CCD)のように蓄電効果を有する光電変換素子を用いてもよ！、。
[0030] 以上のように構成した本発明に係る粒子検出器の第 1実施の形態の動作について 説明する。
フローセル 3の流路 2に粒子 6を含んだ試料流体 1を矢印 Aの方向に流す。すると、 レーザ光源 5から出射したレーザ光 Laは、フローセル 3の直線流路 3aで形成される 流路 2と重なり、その重なる領域の一部が粒子検出領域 4になる。レーザ光 Laと重な る流路 2を移動する粒子 6は、散乱光 Lsを発し続ける。
[0031] そして、粒子 6による散乱光 Lsは、集光レンズ 7で集光され、図 2に示すように、スリ ット孔 8aの位置で粒子 6の像 6aが結像される。粒子 6が粒子検出領域 4を移動する 間、集光レンズ 7で結像された粒子 6の像 6aは、スリット孔 8aの位置を粒子 6の移動 方向と反対方向である矢印 Bの方向に移動する。更に、スリット孔 8aの位置に結像し た粒子 6の像 6aは、スリット 8を通過し、光電変換素子 9に到達する。光電変換素子 9 には、粒子 6が粒子検出領域 4を移動している間、散乱光 Lsが照射し続けることにな る。
[0032] 図 4 (a)に示すように、散乱光 Lsを受けた光電変換素子 9の出力信号 Eは、パルス 幅 Dはある程度確保されつつもノイズを含む微小な信号である。そこで、光電変換素 子 9にコンデンサ回路 11を直列接続することにより、図 4 (b)に示すように、パルス幅 Dの時間分だけ積分されるので、コンデンサ回路 11の出力信号 Fのレベルが上昇し 、 S/N比を上げることができる。更に、コンデンサ回路 11の出力信号 Fを増幅器 12 で増幅すると、増幅器 12の出力信号 Gは、図 4 (c)に示すようなレベルになる。
[0033] 次いで、増幅器 12の出力信号 Gから、ローパスフィルタ 13により高周波成分を除去 すると、図 4 (d)に示すように、粒子に対応したパルス信号 Sが生成される。そして、口 一パスフィルタ 13の出力信号であるパルス信号 S力 例えばスレッシュホールド回路 力もなる検出部 14に入力されると、図 4 (e)に示すように、パルス信号 Sは閾値丁より 高いレベルにある。従って、パルス信号 Sは外来光などによるノイズ力も容易に識別 され、ノ ルス信号 Sが粒子信号であると認識される。
[0034] 次に、本発明に係る粒子検出器の第 2実施の形態は、図 5に示すように、試料流体 1を流す流路 2を形成したフローセル 3と、流路 2にレーザ光 Laを照射して粒子検出 領域 4を形成するレーザ光源 5と、粒子検出領域 4を通過する粒子 6が発する散乱光 Ls 光する凹面鏡 20と、不要な外来光を遮断するスリット 8と、凹面鏡 20が集光し た光を光の強さに応じた電圧に変換する光電変換素子 9など力もなる。
[0035] 凹面鏡 20は、フローセル 3の直線流路 3aの中心軸と直交する光軸を有し、粒子検 出領域 4においてレーザ光 Laを受けた粒子 6が発する散乱光 Lsを集光する。スリット 8は、スリット孔 8aの長辺の方向がレーザ光 Laの光軸の向きと一致し、且つ凹面鏡 2 0の焦点に設けられている。スリット 8は、図 6に示すように、粒子 6が粒子検出領域 4 を通過する間に発する散乱光 Lsを通過させ、外来光を遮断する。 [0036] 光電変換素子 9は、受光面 9aがスリット 8に平行で、且つスリット 8に対して凹面鏡 2 0と反対側に設けられている。そして、凹面鏡 20で結像された粒子 6の像 6aは、スリツ ト孔 8aの位置を粒子 6の移動方向と反対方向である矢印 Cの方向に移動する。また、 粒子検出領域 4の範囲は、スリット 8のスリット孔 8aの大きさにより設定されることになる
[0037] 更に、光電変換素子 9には、図 3に示すように、信号処理手段 10が接続されている 。信号処理手段 10は、積分手段としてのコンデンサ回路 11、増幅器 12、周波数フィ ルタとしてのローノ スフィルタ 13、粒子信号を検出する検出部 14力もなる。なお、凹 面鏡 20で散乱光 Lsを集光すること以外の構成は、図 1に示す第 1実施の形態と同様 なので、その他の構成及び動作の説明は省略する。
産業上の利用可能性
[0038] 微小な粒子を確実に検出することができる本発明に係る粒子検出器は、精密電子 機器の製造における超純水や薬液の高清浄度の管理に適用され、需要の拡大が期 待される。

Claims

請求の範囲
[1] 試料流体に光ビームを照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過 する粒子による散乱光を光電変換素子で受光して粒子を検出する粒子検出器にお いて、試料流体の流れる方向と光ビームの方向を平行にしたことを特徴とする粒子検 出器。
[2] 前記散乱光を集光する集光手段を備えた請求項 1記載の粒子検出器
[3] 前記集光手段の焦点に試料流体の流れる方向と平行なスリットを備えた請求項 2記 載の粒子検出器。
[4] 前記集光手段が、集光レンズである請求項 2又は 3記載の粒子検出器。
[5] 前記集光手段が、凹面鏡である請求項 2又は 3記載の粒子検出器。
[6] 前記光電変換素子の出力信号を積分する積分手段を設けた請求項 2、 3、 4又は 5 記載の粒子検出器。
[7] 前記光電変換素子の出力信号を濾波する周波数フィルタを設けた請求項 2、 3、 4、 5又は 6記載の粒子検出器。
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