JPH0434097B2 - - Google Patents
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- JPH0434097B2 JPH0434097B2 JP57213860A JP21386082A JPH0434097B2 JP H0434097 B2 JPH0434097 B2 JP H0434097B2 JP 57213860 A JP57213860 A JP 57213860A JP 21386082 A JP21386082 A JP 21386082A JP H0434097 B2 JPH0434097 B2 JP H0434097B2
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- laser
- light
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- external mirror
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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
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
- G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、気体中に浮遊する微粒子を微粒子か
らの散乱光を利用して検出する光散乱式微粒子検
出器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a light scattering particle detector that detects particles suspended in a gas by using scattered light from the particles.
従来、同様な目的をもつた微粒子検出器では、
内部鏡レーザを光源とし、レーザ共振器から外部
へ出力された光を被測定エアロゾルに照射してい
た。検出性能を向上させるためには、照射光の強
度を高めることが有効であり、発振モードが、多
数あるマルチモードレーザを使用することで対処
していた（特開昭50−9484号公報参照）。
Conventionally, particle detectors with similar purposes have
An internal mirror laser was used as a light source, and the aerosol to be measured was irradiated with light output from a laser resonator to the outside. In order to improve the detection performance, it is effective to increase the intensity of the irradiation light, and this was achieved by using a multi-mode laser that has many oscillation modes (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-9484). .
しかし、内部鏡レーザを用いてさらに光強度を
上げるためには、レーザ管を大型化する以外なく
飛躍的な性能向上は、現実的に無理であつた。 However, in order to further increase the light intensity using an internal mirror laser, it was practically impossible to dramatically improve the performance unless the laser tube was made larger.
又、一定強度のレーザ光で検出感度を上げるた
めには、レーザ光を細く絞り込む必要があり、そ
の結果レーザ光を通過する被測定エアロゾルの量
は少なくなつてしまう。 Furthermore, in order to increase the detection sensitivity with a laser beam of constant intensity, it is necessary to focus the laser beam narrowly, and as a result, the amount of aerosol to be measured that passes through the laser beam decreases.
本発明の目的は、上記した従来技術の限界を越
えて、検出感度を上げ、サンプリング流量を増大
した微粒子検出器を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a particulate detector with increased detection sensitivity and increased sampling flow rate, exceeding the limitations of the prior art described above.
上記の目的を達成するため、本発明において
は、外部鏡及びプラズマ管を有する外部鏡レーザ
と、外部鏡とプラズマ管の中間に配置された検出
セルと、検出セル内に被測定エアロゾルを流通さ
せる二重吸引ノズルおよび排気ノズルと、被測定
エアロゾルからの散乱光を集光する集光手段と、
集光された散乱光を光電変換する受光素子とによ
つて、光散乱式の微粒子検出器を構成すると共
に、上記の外部鏡レーザにマルチモードレーザを
採用し、かつレーザ共振器内のレーザ光を直接被
測定エアロゾルに照射するようにしたことを特徴
としている。
In order to achieve the above object, the present invention includes an external mirror laser having an external mirror and a plasma tube, a detection cell disposed between the external mirror and the plasma tube, and a detection cell in which an aerosol to be measured is caused to flow. a double suction nozzle and an exhaust nozzle, a condensing means for condensing scattered light from the aerosol to be measured;
A light-scattering type particle detector is constructed by a light-receiving element that photoelectrically converts the collected scattered light, and a multi-mode laser is used as the external mirror laser, and the laser light inside the laser resonator is It is characterized by directly irradiating the aerosol to be measured.
すなわち、本発明では従来技術よりもさらに照
射強度を上げることによつて、検出感度の向上お
よびサンプリング流量の増大を計つたものであ
り、そのために、従来の内部鏡レーザを外部鏡レ
ーザに変え、レーザ共振器内の光を利用し、さら
に発振モードは従来のマルチモードを踏襲した。 That is, the present invention aims to improve the detection sensitivity and increase the sampling flow rate by further increasing the irradiation intensity compared to the conventional technology.For this purpose, the conventional internal mirror laser is replaced with an external mirror laser. It uses light inside a laser resonator, and the oscillation mode follows the conventional multi-mode.
内部鏡レーザでは、共振器から外部へ出力され
る光量は、共振器内部光の数パーセントにすぎず
したがつて、共振器内では光強度が１〜２ケタ高
くなつている。この光の中へ、被測定エアロゾル
を通過させることにより、エアロゾル中の粒子
は、強い散乱光を発生する。又従来と同等な散乱
光を得るためには、レーザ光強度が増大した分だ
け、光線の断面積を大きくでき、したがつてそこ
を通過するエアロゾル流量は増大できる。 In an internal mirror laser, the amount of light output from the resonator to the outside is only a few percent of the light inside the resonator, so the light intensity inside the resonator is one to two orders of magnitude higher. By passing the aerosol to be measured into this light, the particles in the aerosol generate strongly scattered light. Furthermore, in order to obtain scattered light equivalent to that of the conventional method, the cross-sectional area of the light beam can be increased by the amount that the laser light intensity has increased, and therefore the flow rate of aerosol passing therethrough can be increased.
又、マルチモード発振とすることによりシング
ルモード発振よりも光強度が２〜10倍増大する。 Furthermore, by using multi-mode oscillation, the light intensity is increased by 2 to 10 times compared to single-mode oscillation.
さらに、シングルモードレーザでは、発振モー
ドをひとつだけ選択しているため、大きな粒子の
飛来や光学的アライメントの狂い等、そのモード
の発振を妨げる様な外乱が生じた場合、発振が停
止してしまうが、マルチモードでは、発振を維持
できるモードが多数あるため発振が完全に停止す
ることが少ない。 Furthermore, since single mode lasers only select one oscillation mode, oscillation will stop if a disturbance occurs that prevents oscillation in that mode, such as a flying large particle or optical alignment error. However, in multi-mode, there are many modes in which oscillation can be maintained, so oscillation rarely stops completely.
なお、２枚の鏡からなる共振器内をエアロゾル
が通過するためミラーが汚染されレーザ発振が妨
げられない様、エアロゾルをクリーンエアで包み
込んで通過させる二重ノズル構造とした。 Note that since the aerosol passes through a resonator made up of two mirrors, a double nozzle structure was used to wrap the aerosol in clean air and pass it through so that the mirror would not be contaminated and laser oscillation would not be hindered.
第１図は、本発明の一実施例になる光散乱式微
粒子検出器の横断面略図である。レーザプラズマ
管１は、ミラー２と外部ミラー３により、外部ミ
ラー型レーザ発振器を構成している。上記プラズ
マ管１内で発生した光９は、上記のミラー２と外
部ミラー３間で反射され共振状態となる。このと
きの共振モードは空間的に多数のモードが存在す
るマルチモードとなるように設定されている。こ
れにより、ミラー２と外部ミラー３の間、すなわ
ちレーザプラズマ管１と外部ミラー３の間には、
極めて強力なマルチモードレーザ光９が存在して
いる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light scattering particle detector according to an embodiment of the present invention. The laser plasma tube 1 includes a mirror 2 and an external mirror 3 to form an external mirror type laser oscillator. The light 9 generated within the plasma tube 1 is reflected between the mirror 2 and the external mirror 3 and enters a resonant state. The resonance mode at this time is set to be a multi-mode in which a large number of spatial modes exist. As a result, there is a gap between the mirror 2 and the external mirror 3, that is, between the laser plasma tube 1 and the external mirror 3.
An extremely powerful multimode laser beam 9 is present.
上記構成による外部ミラー型レーザ発振器は、
検出セル４に組込まれている。 The external mirror laser oscillator with the above configuration is
It is incorporated into the detection cell 4.
第２図は縦断面略図である。検出セル４には、
上記レーザ発振器中のレーザ光９と直交する位置
に二重吸引ノズル１１と、同ノズルに相対する位
置に排気ノズル１５が各々組込まれている。 FIG. 2 is a schematic longitudinal section. In the detection cell 4,
A double suction nozzle 11 is installed in the laser oscillator at a position orthogonal to the laser beam 9, and an exhaust nozzle 15 is installed at a position opposite to the nozzle.
二重吸引ノズルは横断面形状が同心円になるよ
うな二重パイプ構造のノズルであり、内側のパイ
プの中をエアロゾル入口１３から導入された被測
定エアロゾルが通過し、内側のパイプと外側のパ
イプの間をクリーンエア入口１２から導入された
クリーンエアが通過するようになつている。 The double suction nozzle is a nozzle with a double pipe structure in which the cross-sectional shape is concentric circles, and the aerosol to be measured introduced from the aerosol inlet 13 passes through the inner pipe, and the inner pipe and the outer pipe are separated. Clean air introduced from the clean air inlet 12 passes between the two.
排気ノズル１５をポンプ等で減圧することによ
り、被測定エアロゾル及びクリーンエアが各々二
重吸引ノズルを通つて検出セル内に噴射され、噴
流１４となつて検出領域５を通過し、排気ノズル
１５を通つて出口１６から検出セル外へと排気さ
れる。 By reducing the pressure of the exhaust nozzle 15 with a pump or the like, the aerosol to be measured and clean air are injected into the detection cell through the double suction nozzle, become a jet stream 14, pass through the detection area 5, and exit the exhaust nozzle 15. and is exhausted from the detection cell through the outlet 16.
噴射流１４は二重吸引ノズルの作用により中心
部を被測定エアロゾル、外周部をクリーンエアが
流れる。噴射された被測定エアロゾルの周囲に
は、クリーンエアによるエアカーテンが形成さ
れ、被測定エアロゾル中のダスト等が検出セル内
に飛散することを防いでいる。 In the jet flow 14, the aerosol to be measured flows through the center and clean air flows through the outer periphery due to the action of the double suction nozzle. An air curtain of clean air is formed around the injected aerosol to be measured to prevent dust and the like in the aerosol to be measured from scattering into the detection cell.
これにより検出セル４、レーザプラズマ管１、
外部ミラー３、集光レンズ６等の汚染による検出
性能低下やレーザ発振の停止から装置が守られ
る。 As a result, the detection cell 4, the laser plasma tube 1,
The device is protected from deterioration in detection performance and stoppage of laser oscillation due to contamination of the external mirror 3, condenser lens 6, etc.
噴射流１４は上記レーザプラズマ管１と外部ミ
ラー３の間をレーザ光９に対して垂直に通過す
る。レーザプラズマ管１と外部ミラー３の間に
は、共振状態のマルチモードレーザ光９が存在し
ており、噴射流１４の中心部を流れている被測定
エアロゾルは、すべてこのマルチモードレーザ光
９を横切つて通過するように配置されている。こ
の被測定エアロゾルの流れ１４とレーザ光９の交
わつた部分が検出領域５であり、被測定エアロゾ
ル中に微粒子が存在すれば、ここで散乱光が生じ
る。 The jet stream 14 passes between the laser plasma tube 1 and the external mirror 3 perpendicularly to the laser beam 9. A multimode laser beam 9 in a resonant state exists between the laser plasma tube 1 and the external mirror 3, and all the aerosol to be measured flowing in the center of the jet stream 14 is exposed to this multimode laser beam 9. It is arranged to pass across. The area where the flow 14 of the aerosol to be measured intersects with the laser beam 9 is the detection region 5, and if fine particles are present in the aerosol to be measured, scattered light is generated here.
上記微粒子からの散乱光１０は集光レンズ６に
より集光され、受光素子８へ送られる。 The scattered light 10 from the fine particles is collected by a condenser lens 6 and sent to a light receiving element 8 .
集光レンズ６の結像点に置かれたスリツト７
は、受光素子８の視野を上記検出領域５のみに限
定し、信号光以外の迷光を除去してＳ／Ｎ比を向
上させるためのものである。 A slit 7 placed at the imaging point of the condenser lens 6
This is to limit the field of view of the light receiving element 8 to only the detection area 5, to remove stray light other than the signal light, and to improve the S/N ratio.
散乱光は、受光素子８により電気信号に変換さ
れ、被測定エアロゾル中に存在する微粒子が電気
的に検出される。 The scattered light is converted into an electrical signal by the light receiving element 8, and the particles present in the aerosol to be measured are electrically detected.
本発明の要点は、従来の微粒子検出器で用いら
れていたシングルモード外部鏡レーザをマルチモ
ード外部鏡レーザに変え性能を向上したことにあ
る。
The key point of the present invention is to improve performance by replacing the single-mode external mirror laser used in conventional particle detectors with a multi-mode external mirror laser.
マルチモードレーザでは発振可能なモードを総
て利用しているので、同一のプラズマ管でも、ひ
とつの共振モードのみを選択して発振するシング
ルモードレーザより、強いパワーが得られる。 Since a multimode laser uses all possible oscillation modes, even with the same plasma tube, it can obtain stronger power than a single mode laser that oscillates by selecting only one resonance mode.
又、発振モードを限定する必要がないためアラ
イメントがとりやすく同時にアライメントのくず
れに対してもシングルモードより強い。 Furthermore, since there is no need to limit the oscillation mode, alignment is easy and at the same time it is more resistant to misalignment than single mode.
さらに、吸引ノズルにより共振器内の検出領域
に吸引された被測定エアロゾル中に大きな粒子が
存在する等、発振状態を妨げる外乱が生じた場合
でも、多数の発振を維持できるモードが存在する
ために発振が完全に停止してしまうことが少な
い。 Furthermore, even if a disturbance that disturbs the oscillation state occurs, such as the presence of large particles in the aerosol to be measured that is attracted into the detection area inside the resonator by the suction nozzle, there are modes that can maintain a large number of oscillations. Oscillation rarely stops completely.
したがつて従来の微粒子検出器の性能及び装置
としての安定性を高めることができる。 Therefore, the performance of the conventional particle detector and the stability of the device can be improved.
第１図および第２図は、本発明の一実施例にな
る光散乱型微粒子検出器の横断面略図および縦断
面略図である。
１……レーザプラズマ管、２……ミラー、３…
…外部ミラー、４……検出セル、５……検出領
域、６……集光レンズ、７……スリツト、８……
受光素子、９……レーザ光、１０……散乱光、１
１……二重吸引ノズル、１２……クリーンエア入
口、１３…エアロゾル入口、１４……エアロゾル
噴流、１５……排気ノズル、１６……排気出口。
1 and 2 are a schematic cross-sectional view and a schematic vertical cross-sectional view of a light scattering type particle detector according to an embodiment of the present invention. 1... Laser plasma tube, 2... Mirror, 3...
...External mirror, 4...Detection cell, 5...Detection area, 6...Condensing lens, 7...Slit, 8...
Light receiving element, 9... Laser light, 10... Scattered light, 1
1...Double suction nozzle, 12...Clean air inlet, 13...Aerosol inlet, 14...Aerosol jet stream, 15...Exhaust nozzle, 16...Exhaust outlet.
Claims (1)
と、前記外部鏡とプラズマ管の中間に配置された
検出セルと、該検出セル内に被測定エアロゾルを
流通させる二重吸引ノズル及び排気ノズルと、被
測定エアロゾルの散乱光を集光する集光手段と、
この集光手段によつて集光された散乱光を光電変
換する受光素子とからなる光散乱式微粒子検出器
において、前記外部鏡レーザにマルチモードレー
ザを採用し、レーザ共振器内のレーザ光を直接被
測定エアロゾルに照射することを特徴とする光散
乱式微粒子検出器。1. An external mirror laser having an external mirror and a plasma tube, a detection cell disposed between the external mirror and the plasma tube, a double suction nozzle and an exhaust nozzle that circulate the aerosol to be measured in the detection cell, a condensing means for condensing the scattered light of the measurement aerosol;
In this light-scattering particle detector, which includes a light-receiving element that photoelectrically converts the scattered light collected by the light-collecting means, a multimode laser is used as the external mirror laser, and the laser light inside the laser resonator is A light scattering type particle detector that is characterized by directly irradiating the aerosol to be measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57213860A JPS59104533A (en) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | Light scattering type detector for fine particle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57213860A JPS59104533A (en) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | Light scattering type detector for fine particle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59104533A JPS59104533A (en) | 1984-06-16 |
| JPH0434097B2 true JPH0434097B2 (en) | 1992-06-04 |
Family
ID=16646213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57213860A Granted JPS59104533A (en) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | Light scattering type detector for fine particle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59104533A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114145A (en) * | 1984-11-09 | 1986-05-31 | Hitachi Ltd | Particulate detecting device |
| JP2003344259A (en) | 2002-05-28 | 2003-12-03 | Rion Co Ltd | Particle detector |
| JP6596987B2 (en) | 2015-07-02 | 2019-10-30 | 富士電機株式会社 | Particle measuring device |
| GB2541773B (en) * | 2015-08-28 | 2018-02-28 | Agency Defense Dev | Particle detection apparatus for measuring size and concentration of particles by photon counting |
-
1982
- 1982-12-08 JP JP57213860A patent/JPS59104533A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59104533A (en) | 1984-06-16 |
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