JPH0654288B2 - Particle detector - Google Patents
Particle detectorInfo
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- JPH0654288B2 JPH0654288B2 JP60131297A JP13129785A JPH0654288B2 JP H0654288 B2 JPH0654288 B2 JP H0654288B2 JP 60131297 A JP60131297 A JP 60131297A JP 13129785 A JP13129785 A JP 13129785A JP H0654288 B2 JPH0654288 B2 JP H0654288B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、希薄濃度の微粒子を含む流動流体に集束され
たビーム光を照射し、個々の微粒子による前記ビーム光
の散乱光を検出して、微粒子の個数、粒径などを計測す
る微粒子検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention irradiates a fluid beam containing dilute concentration of fine particles with focused beam light and detects scattered light of the beam light by individual fine particles. The present invention relates to a particle detection device for measuring the number of particles, the particle size, and the like.
半導体や医薬品の製造プロセスでは環境空気の清浄度や
超純水、薬品の品質等を検査するために、また医学、生
物学等の研究分野では細胞の状態を検査するために、塵
埃や細胞等の微粒子を検出する微粒子検出装置が必要で
あるが、近来特に微細な粒径の粒子検出を可能とする性
能が微粒子検出装置に要求されている。In the manufacturing process of semiconductors and pharmaceuticals, to check the cleanliness of ambient air, ultrapure water, the quality of chemicals, etc., and in the field of research such as medicine and biology, to check the state of cells, dust and cells etc. There is a need for a fine particle detection device for detecting the above fine particles, but recently, there has been a demand for the fine particle detection device to have the capability of detecting particles having a particularly fine particle size.
第8図は従来の流体用微粒子検出装置の構成図で、図に
おいて、1は断面が方形をなし紙面に垂直な方向に微粒
子を含む測定流体2が流れるようにした透明な側壁を有
するフローセルで、3は、平行光束4を出射する発光器
5と光束4を集束してビーム光6にする集束レンズ7と
からなるビーム光照射機構である。ビーム光照射機構3
は、フローセル1中の測定流体2を透明な側壁を介して
ビーム光6で、該ビーム光6の光軸が図示の軸B1−B
2に一致するようにして、照射するように構成されてい
る。軸B1−B2は軸C1−C2と図の紙面に垂直な軸
と共に直交する三本の空間軸を構成する図の紙面内に想
定した軸で、Oはフローセル1内に設定した前記三軸の
交点である。8は、測定流体2がビーム光6で照射され
ることによって交点O近傍における流体2中の微粒子か
ら出射される散乱光を集光する集光レンズ9と、該レン
ズ9によって集光された光を光量に応じた電気信号10
aに変換して出力する光電変換器10と、レンズ9と変
換器10との間に介在させられ、変換器9に入射する光
の入射角を制限するように円形貫通孔11aが設けられ
た開口部材11と、からなる受光機構で、該受光機構8
はその光軸が軸C1−C2に一致するように配設されて
いる。12はフローセル1を透過したビーム光6が迷光
となって受光機構8に侵入しないように設けたビームブ
ロックで、該ブロック12はビーム光6を吸収するよう
に構成されている。14は電気信号10aに対して所定
の信号処理を行い、微粒子の個数、粒径分布等の微粒子
状態を表示するようにした信号処理部である。FIG. 8 is a block diagram of a conventional particle detection device for fluid, in which 1 is a flow cell having a transparent side wall having a rectangular cross section and allowing a measurement fluid 2 containing particles to flow in a direction perpendicular to the paper surface. , 3 is a beam irradiation mechanism consisting of a focusing lens 7 for the beam 6 to focus the light emitter 5 and the light beam 4 which emits a parallel light beam 4. Beam light irradiation mechanism 3
Is the beam of light 6 through the transparent side wall of the measuring fluid 2 in the flow cell 1, the optical axis of which is the axis B 1 -B shown in the figure.
Irradiation is performed so as to coincide with 2 . Axis B 1 -B 2 is an axis assumed in the plane of the drawing that constitutes three spatial axes orthogonal to the axis C 1 -C 2 and the axis perpendicular to the plane of the drawing, and O is set in the flow cell 1. It is the intersection of the three axes. 8, the measurement fluid 2 is a condenser lens 9 focusing light scattered light emitted from the particles in the fluid 2 in the intersection O vicinity by being irradiated by the beam light 6, condensed by the lens 9 Light The electric signal 10 according to the amount of light
A circular through hole 11a is provided so as to be interposed between the photoelectric converter 10 for converting to a and outputting the light and the lens 9 and the converter 10 and to limit the incident angle of light incident on the converter 9. A light receiving mechanism including the opening member 11 and the light receiving mechanism 8
Are arranged so that their optical axes coincide with the axes C 1 -C 2 . A beam block 12 is provided so that the beam light 6 that has passed through the flow cell 1 does not enter the light receiving mechanism 8 as stray light, and the block 12 is configured to absorb the beam light 6. Reference numeral 14 denotes a signal processing unit which performs predetermined signal processing on the electric signal 10a and displays the state of fine particles such as the number of fine particles and particle size distribution.
次に第8図に示した検出装置における受光機構8の動作
を第9図を用いて説明する。すなわち、第9図は第8図
における要部の拡大斜視図で、図においてA1−A2は
交点Oにおいて軸B1−B2および軸C1−C2と共に
直交三軸を構成する軸で、軸A1−A2はまたフローセ
ル1における長手方向の軸に一致している。Pは軸A1
−A2に平行な、測定流体2の流動方向を示す矢印であ
る。13は交点O近傍に形成された受光機構8の立体的
視野領域で、視野領域13は、受光機構8が前述のよう
に構成されているから、交点Oを中心とする軸C1−C
2を軸とする紡錘状となっている。領域13は受光機構
8の視野であるから、該領域13から出射された光のう
ち受光機構8によってとらえられた光のみが該機構8で
光電変換されることになる。第9図においては視野領域
13のすべてがビーム光6内に存在するように要部が構
成されているので、測定流体2によって搬送されて微粒
子が領域13を通過するとパルス状に散乱光が発生し、
したがってこの散乱光が光電変換器10に入射されて光電
変換された信号10aもパルス状となる。故に信号10
aを形成するパルスの個数と大きさによって視野領域1
3を通過する微粒子の個数と粒径とを検出することがで
きることになる。第8図の信号処理部14はこのような
信号処理を行うように構成されている。Next, the operation of the light receiving mechanism 8 in the detection device shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. That is, FIG. 9 is an enlarged perspective view of a main part in FIG. 8, and in the drawing, A 1 -A 2 is an axis that forms an orthogonal triaxial axis with an axis B 1 -B 2 and an axis C 1 -C 2 at an intersection O. Then, the axes A 1 -A 2 also coincide with the longitudinal axis of the flow cell 1. P is the axis A 1
-A 2 in parallel, a arrow indicating the direction of flow of the measurement fluid 2. 13 is a stereoscopic viewing area of the light-receiving mechanism 8 formed in the vicinity of the intersection O, the viewing area 13, since the light receiving mechanism 8 is configured as described above, the axis C 1 -C around the intersection point O
It has a spindle shape with 2 as the axis. Area 13 is a light receiving mechanism
Since the field of view is 8 , only the light captured by the light receiving mechanism 8 out of the light emitted from the region 13 is photoelectrically converted by the mechanism 8 . In FIG. 9, the main part is configured so that the entire visual field region 13 exists within the light beam 6, and therefore, when fine particles carried by the measurement fluid 2 pass through the region 13, scattered light is generated in a pulse shape. Then
Therefore, the scattered light is incident on the photoelectric converter 10 and the signal 10a photoelectrically converted is also pulse-shaped. Therefore signal 10
Field of view 1 depending on the number and magnitude of the pulses forming a
It is possible to detect the number and the particle size of the fine particles passing through 3. The signal processing unit 14 in FIG. 8 is configured to perform such signal processing.
第8図においては微粒子検出が上述のようにして行われ
るが、受光機構8の受光量が少ないと正確な微粒子検出
が不可能となる。したがって、散乱光量を多くするため
にビーム光6を細く絞って光強度を強くすることが通常
行われており、このため、一般に、ビーム光6の交点O
近傍における直径は数百〜数十μmとなっている。第8
図の集束レンズ7はこういう理由で設けられている。In FIG. 8, fine particle detection is performed as described above, but if the light receiving amount of the light receiving mechanism 8 is small, accurate fine particle detection becomes impossible. Therefore, in order to increase the amount of scattered light, it is usual to narrow the beam light 6 to increase the light intensity. Therefore, in general, the intersection point O of the beam light 6 is increased.
The diameter in the vicinity is several hundreds to several tens of μm. 8th
The focusing lens 7 in the figure is provided for this reason.
第8図においては上述のようにして視野領域13を通過す
る微粒子の個数と粒径とが検出されるが、領域13にお
けるビーム光6の強度分布が不均一であると下記に説明
するように検出誤差が発生する。すなわち第10図はこ
のような検出誤差の発生理由を説明する説明図で、第1
0図(A)は第9図において領域13近傍を軸A1−A2
と軸C1−C2とで形成される面で切断した図形に対応
した図形である。第10図(A)の15,16は第9図に
おける領域13、ビーム光6のそれぞれに対応する視野
領域、ビーム光で、この場合ビーム光16が領域15を
貫通するようになっている。In FIG. 8, the number and the particle size of the fine particles passing through the visual field region 13 are detected as described above, but as will be described below, the intensity distribution of the light beam 6 in the region 13 is non-uniform. A detection error will occur. That is, FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the reason why such a detection error occurs.
FIG. 0 (A) shows the vicinity of the region 13 in FIG. 9 as the axis A 1 -A 2
It is a figure corresponding to the figure cut by the plane formed by and the axes C 1 -C 2 . Reference numerals 15 and 16 in FIG. 10 (A) denote the area 13 and the field of view corresponding to the light beam 6 and the light beam in FIG. 9, and in this case, the light beam 16 penetrates the area 15.
17a,17bは測定流体2によって搬送されて図の紙
面上を領域15を横切るようにしてP方向に移動する、
同じ粒径を有する球状の二個の微粒子である。第10図
(A)において微粒子17a,17bが上述のように移動
した場合、ビーム光16における図の紙面上の強度分布
が、第10図(B)に示したように、点Oにおける光強度
を最大値とする吊鐘状になっていると、微粒子17a,
17bが領域15を横切る経路によってはビーム光16
による散乱光が発生しない場合が生じ、あるいは同じ大
きさの微粒子17a,17bに対してそれぞれ強度の異
る散乱光が発生する場合が生じる。故に前者の場合微粒
子の個数に対する検出誤差が発生することになり、後者
の場合微粒子の粒径に対する検出誤差が発生することに
なる。上述の微粒子検出装置では、測定流体を照射する
ビーム光の強度を強くしてできるだけ小さい粒径の微粒
子を検出できるようにするために、該ビーム光として通
常レーザビームが採用されており、このようなレーザビ
ームでは光強度分布が第10図(B)のようになってい
るので前述のような検出誤差が発生する。17a and 17b are conveyed by the measurement fluid 2 and move in the P direction across the area 15 on the paper surface of the drawing,
Two spherical fine particles having the same particle size. Fig. 10
When the particles 17a and 17b move as described above in (A), the intensity distribution on the paper surface of the beam light 16 as shown in FIG. 10 (B) shows the maximum value of the light intensity at the point O. If it has a hanging bell shape, the fine particles 17a,
Depending on the path 17b traverses the region 15, the beam of light 16
In some cases, the scattered light may not be generated, or in some cases, scattered light having different intensities may be generated for the fine particles 17a and 17b having the same size. Therefore, in the former case, a detection error with respect to the number of fine particles occurs, and in the latter case, a detection error with respect to the particle size of fine particles occurs. In the above-mentioned particle detection device, a laser beam is usually used as the beam light in order to increase the intensity of the beam light for irradiating the measurement fluid so as to detect particles having a particle size as small as possible. Since the light intensity distribution of such a laser beam is as shown in FIG. 10 (B), the above-described detection error occurs.
このため、従来、第10図(B)に示した光強度分布曲
線上で光強度がほぼ一様になる、第10図(A)に示し
た軸A1−A2近傍のみを測定流体が流れるように該流
体を細く絞る方法や、第9図において視野領域13をビ
ーム光6の光強度分布がほぼ一様になっている部分内に
配置する方法などが採用されているが、前者の方法を採
用した微粒子検出装置では、検出可能な微粒子の粒径を
小さくするためにビーム光を絞って光強度を強くする
と、測定流体部分の光強度分布の不均一度が大きくなる
ので微粒子粒径の検出誤差が大きくなり、換言すれば微
粒子粒径に対する検出装置の分解能が悪くなり、このよ
うな粒径分解能の悪化を防止するために測定流体をさら
に絞って該流体がビーム光強度分布の一様部分にのみ存
在するようにすると、所定時間内に検査できる測定流体
の量が少くなるという問題がある。また後者の方法を採
用した微粒子検出装置では、検出可能な微粒子粒径を小
さくするためにビーム光6を絞ると、受光機構8の視野
領域13がビーム光6のほぼ全域にわたって配置されて
いる場合には、前述と同様に光強度分布不均一の理由で
粒径分解能が低下するという問題があり、またこのよう
な分解能低下を防止するために視野領域13を狭くしよ
うとして開口部材の貫通孔11aを小さくすると、該貫
通孔を通過しうる光量が減少するので光電変換器10に
入射する散乱光量はビーム光6の光強度を強くした割に
は増加しないことになり検出可能な微粒子径を小さくで
きない。For this reason, conventionally, the measurement fluid is only in the vicinity of the axis A 1 -A 2 shown in FIG. 10 (A), where the light intensity is almost uniform on the light intensity distribution curve shown in FIG. 10 (B). A method of narrowing the fluid so as to flow or a method of arranging the visual field region 13 in a portion where the light intensity distribution of the beam light 6 is substantially uniform in FIG. 9 are adopted. In the particle detection device adopting the method, if the beam intensity is narrowed to increase the light intensity in order to reduce the particle size of the detectable particles, the nonuniformity of the light intensity distribution in the measurement fluid part increases, so the particle size Detection error becomes large, in other words, the resolution of the detection device with respect to the particle size of fine particles becomes poor, and in order to prevent such deterioration of particle size resolution, the measurement fluid is further narrowed down so that the fluid has one of the beam light intensity distributions. To exist only in the part , There is a problem that the measured amount of fluid that can be inspected in a predetermined time is less. Further, in the particle detection device adopting the latter method, when the beam light 6 is narrowed down in order to reduce the detectable particle size of the particle, the visual field region 13 of the light receiving mechanism 8 is arranged over almost the entire area of the beam light 6. Has a problem that the particle size resolution is lowered due to the non-uniformity of the light intensity distribution as described above, and the through hole 11a of the opening member is used to narrow the visual field region 13 in order to prevent such a resolution reduction. When is smaller, the amount of light that can pass through the through-hole is reduced, so that the amount of scattered light that enters the photoelectric converter 10 does not increase even if the light intensity of the beam light 6 is increased. Can not.
この発明の目的は、上述したような従来の微粒子検出装
置における問題を解消して、一定時間内に検査しうる含
微粒子流体の容積減少や粒径分解能の低下を招くことな
く検出可能粒径を小さくすることができる微粒子検出装
置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the problems in the conventional particle detection device as described above, and to detect the detectable particle size without reducing the volume of the particle-containing fluid that can be inspected within a certain period of time and the particle size resolution. It is an object of the present invention to provide a particle detection device that can be reduced in size.
この発明は、上述の目的を達成するために、含微粒子測
定流体の流れを横切って測定流体の所定幅に、集束され
たビーム光を直線状に繰返し走査するためのビーム光偏
向部を備えたビーム光照射機構と、前記ビーム光の照射
によって微粒子から出射される散乱光を受光して光電変
換器で電気信号に変換した前記散乱光に応じた信号パル
ス列を出力する受光機構と、前記パルス列中の最大パル
スのピーク値およびパルス列群の群数情報を処理して微
粒子の粒径および粒子数を出力する信号処理部とで構成
するものとする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a beam light deflection unit for linearly repeatedly scanning a focused beam light across a flow of a measurement fluid containing fine particles to a predetermined width of the measurement fluid. A beam light irradiation mechanism, a light receiving mechanism for receiving scattered light emitted from the fine particles by irradiation of the beam light and outputting a signal pulse train corresponding to the scattered light converted into an electric signal by a photoelectric converter, and the pulse train And a signal processing unit for processing the peak value of the maximum pulse and the group number information of the pulse train group and outputting the particle size and the number of particles.
前記のように構成することによって、ビーム光によって
照射される測定流体部分における該ビーム光の強度分布
一様領域が該ビーム光の走査方向に実質的に拡大され、
かつビーム光の強度分布形状が微粒子検出装置の粒径分
解能に影響を与えないようになる。従って一定時間内に
検査しうる含微粒子測定流体の容積減少や粒径分解能の
低下を招くことなく検出可能粒径を小さくすることので
きる微粒子検出装置が得られるようになる。By configuring as described above, the intensity distribution uniform region of the beam light in the measurement fluid portion irradiated by the beam light is substantially expanded in the scanning direction of the beam light,
Moreover, the shape of the intensity distribution of the beam light does not affect the particle size resolution of the particle detection device. Therefore, it becomes possible to obtain a fine particle detection device capable of reducing the detectable particle size without causing a decrease in the volume of the fine particle-containing measurement fluid that can be inspected within a fixed time and a decrease in the particle size resolution.
第1図は本発明の第1実施例の構成図である。第1図の
第8図と異る主な点は、集束レンズ7とフローセル1と
の間に、測定流体2をビーム光6によって直線状に繰り
返して走査するためのビーム光偏向部18が設けられて
いることと、第8図の信号処理部14とは異る信号処理
を行う信号処理部31が設けられていることで、この場
合発光器5はレーザビームを平行光束4として出射する
He−Neレーザ発生器で構成されている。19は発光
器5と集束レンズ7とビーム光偏向部18とからなるビ
ーム光照射機構で、ビーム光偏向部18は第2図に示し
たように構成されている。すなわち第2図は第1図にお
ける要部の構成図で、第2図において、20は、レーザ
ビーム4が反射面上のQ点に入射された状態で、電磁石
21による振動磁界によって傾きが角度2θの範囲内で
振動的に繰り返して変化させられる反射鏡である。ビー
ム光偏向部18はこのような構成された反射鏡20と電
磁石21とからなっているので、該偏向部18から出射
されるビーム光6も、図示したように、角度2θの範囲
内で振動的に方向が変化する。したがって第1図におい
ては、上記のようにして方向の変化するビーム光6によ
って測定流体2が直線状に走査されることになり、この
場合、ビーム光6の点Qを中心とする回動によって形成
される走査面が第1図の紙面に一致するように要部が構
成されている。なお第2図から明らかなように、ビーム
光6は軸B1−B2の両側に角度θづつふれるようにな
っている。FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention. The main difference from FIG. 8 in FIG. 1 is that a beam light deflector 18 for linearly and repeatedly scanning the measuring fluid 2 with the beam light 6 is provided between the focusing lens 7 and the flow cell 1. And the signal processing unit 31 for performing signal processing different from that of the signal processing unit 14 in FIG. 8 is provided. In this case, the light emitter 5 emits the laser beam as the parallel light beam 4 He. -Ne laser generator. Reference numeral 19 denotes a beam light irradiation mechanism including a light emitter 5, a focusing lens 7 and a beam light deflector 18, and the beam light deflector 18 is configured as shown in FIG. That is, FIG. 2 is a configuration diagram of the main part in FIG. It is a reflecting mirror that can be repeatedly changed in an oscillating manner within a range of 2θ. Since the beam light deflecting section 18 is composed of the reflecting mirror 20 and the electromagnet 21 configured as described above, the beam light 6 emitted from the deflecting section 18 also vibrates within the range of the angle 2θ as shown in the figure. Direction changes. Therefore, in FIG. 1, the measuring fluid 2 is linearly scanned by the light beam 6 whose direction is changed as described above. In this case, the rotation of the light beam 6 about the point Q is performed. The main part is constructed so that the formed scanning surface coincides with the paper surface of FIG. As is apparent from FIG. 2, the light beam 6 is designed to be touched on both sides of the axis B 1 -B 2 by an angle θ.
第3図は第1図および第2図に示した微粒子検出装置の
動作説明図で、同図(A)は第1図の紙面に対応する測
定流体部の平面図、同図(B)は第10図(A)に対応
する第1図の側断面図である。第3図において、E,F
はビーム光6が最外側にふれた時の該ビーム光の光軸と
軸C1−C2との交点、Lは点Q,O間の距離、lは点
E,F間の距離、dは、ビーム光6の光軸が点E又はF
を通ったときに、軸A1−A2と軸C1−C2とで形成
される面にそれぞれ形成されたビーム光6による円形ス
ポット22または23の直径である。上述したように、
この場合ビーム光6は角度2θの範囲で振動的にふれる
から、軸A1−A2と軸C1−C2とで形成される面に
おいては、長さがl、幅がdである方形状帯状部24a
と該帯状部24aの各端部に連なる半円部24bとから
なる領域24がビーム光6によって周期的に繰り返して
照射されることになる。換言すれば領域24はビーム光
6による照射領域で、この場合視野領域13は照射領域
24を含むように配設されている。第3図においては照
射領域24および視野領域13が上述のように配設されて
いるので、該照射領域24を通過する微粒子にもとづく
散乱光によって、第1図の光電変換器10から第4図に
示したような電気信号10aが出力される。FIG. 3 is an explanatory view of the operation of the particle detection device shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 3A is a plan view of the measurement fluid portion corresponding to the paper surface of FIG. 1, and FIG. FIG. 11 is a side sectional view of FIG. 1 corresponding to FIG. 10 (A). In FIG. 3, E, F
Is the intersection of the optical axis of the light beam 6 and the axis C 1 -C 2 when the light beam 6 touches the outermost side, L is the distance between points Q and O, l is the distance between points E and F, d Means that the optical axis of the light beam 6 is a point E or F.
The diameter of the circular spot 22 or 23 due to the beam light 6 formed on the surface formed by the axis A 1 -A 2 and the axis C 1 -C 2 respectively when passing through. As mentioned above,
In this case, since the light beam 6 vibrates in the range of the angle 2θ, one having a length of l and a width of d on the surface formed by the axes A 1 -A 2 and C 1 -C 2. Shaped band portion 24a
The region 24 composed of the semicircular portion 24b connected to each end of the strip portion 24a is periodically and repeatedly irradiated by the light beam 6. In other words, the area 24 is an irradiation area by the light beam 6, and in this case, the visual field area 13 is an irradiation area.
It is arranged so as to include 24 . Since in the third diagram irradiation region 24 and field area 13 is arranged as described above, the scattered light based on the particles passing through the irradiated region 24, FIG. 4 from the photoelectric converter 10 of FIG. 1 The electric signal 10a as shown in is output.
第4図は第3図(B)に対応する説明図で、図において
は説明の便宜上第3図(B)における視野領域13は省
略してある。第4図において、17は軸A1−A2に平行
なP方向に等速度で移動して領域24を横切る微粒子、
25は軸C1−C2に沿ったビームスポット22の光強
度分布特性線、26は特性線25に対応するビームスポ
ット23の光強度分布特性線である。特性線25と26
とは同じ形状の吊鐘状曲線で、この結果照射領域24にお
いては点EとFとの間の軸C1−C2上の部分の光強度
分布が最大になる。なおこの場合l>dであるように要
部が構成されている。第4図において、微粒子17の移
動速度に比べて第3図のビーム光6のふれ速度がかなり
速く設定されていると、微粒子17が照射領域24を横
切ることによって微粒子から出射される散乱光に応じて
図示したような一連のパルス列からなる電気信号10a
が発生し、この信号10aの頂部を図上破線で結ぶ包絡
線27は特性線25または26に対応した吊鐘状とな
る。したがって、このような包絡線形状を有するパルス
列群の群数を計数することによって領域24を通過する
微粒子17の個数検出を行うことができ、また各微粒子
に応じたパルス列10a中の最大パルスのピーク値10
mを測定することによって微粒子17の粒径検出を行う
ことができるわけで、第1図の信号処理部31は信号1
0aに対してこのような信号処理を行うように構成され
ている。第1図の実施例では例えばd=0.1[mm]に設定
されており、またビーム光6の振動周波数は20〔KH
z〕に設定されているので、微粒子17の移動速度を5
0〔mm/s〕とする、微粒子17が領域24を通過する時
間が0.1/50=2×10-3〔s〕となり、この結果包絡線2
7を構成するパルスの個数は約80個となる。上述した
所から明らかなように、包絡線27を構成するパルスの
個数が多い程包絡線27は特性線25または26の形状
に近似するので、微粒子17の粒径測定の際の粒径分解
能が向上する。前記パルスの個数が少ないと、特性線2
5または26のビーク部で粒子を照射する確率が低くな
るので粒径分解能が低下する。FIG. 4 is an explanatory diagram corresponding to FIG. 3 (B), and the visual field region 13 in FIG. 3 (B) is omitted in the figure for convenience of explanation. In FIG. 4, reference numeral 17 denotes fine particles that move at a constant velocity in the P direction parallel to the axis A 1 -A 2 and cross the region 24,
25 is a light intensity distribution characteristic line of the beam spot 22 along the axis C 1 -C 2 , and 26 is a light intensity distribution characteristic line of the beam spot 23 corresponding to the characteristic line 25. Characteristic lines 25 and 26
Is a bell-shaped curve having the same shape, and as a result, in the irradiation region 24, the light intensity distribution in the portion between the points E and F on the axis C 1 -C 2 becomes maximum. In this case, the main part is configured such that 1> d. In FIG. 4, when the deflection speed of the beam light 6 in FIG. 3 is set to be considerably faster than the moving speed of the fine particles 17, the scattered light emitted from the fine particles 17 when the fine particles 17 cross the irradiation region 24 is generated. Accordingly, an electric signal 10a including a series of pulse trains as illustrated
Occurs, and an envelope 27 connecting the top of the signal 10a with a broken line in the figure becomes a bell shape corresponding to the characteristic line 25 or 26. Therefore, the number of the fine particles 17 passing through the region 24 can be detected by counting the number of pulse train groups having such an envelope shape, and the peak of the maximum pulse in the pulse train 10a corresponding to each fine particle can be detected. Value 10
Since the particle size of the fine particles 17 can be detected by measuring m, the signal processing unit 31 in FIG.
0a is configured to perform such signal processing. In the embodiment of FIG. 1, for example, d = 0.1 [mm] is set, and the oscillation frequency of the beam light 6 is 20 [KH].
z], the moving speed of the fine particles 17 is set to 5
The time required for the fine particles 17 to pass through the region 24 is 0.1 / 50 = 2 × 10 −3 [s], which is 0 [mm / s].
The number of pulses forming 7 is about 80. As is clear from the above description, the larger the number of pulses forming the envelope 27, the more the envelope 27 approximates the shape of the characteristic line 25 or 26. improves. When the number of the pulses is small, the characteristic line 2
Since the probability of irradiating the particles in the 5 or 26 beak portion is lowered, the particle size resolution is lowered.
第1図の微粒子検出装置は上述のようにして微粒子検出
を行うので、ビーム光6における第4図に示した強度分
布特性線25または26の形状が微粒子検出装置の粒径
分解能に影響を与えることはなく、また第1図の微粒子
検出装置では、第4図から明らかなように、ビーム光6
によって照射される測定流体2の部分における該ビーム
光の強度分布一様領域が、第10図の場合に比べてビー
ム光6の走査方向に引き伸ばされて拡大されている。し
たがってこのような構成の微粒子検出装置においては、
検出可能な微粒子粒径を小さくするためにビーム光6を
絞って該ビーム光の強度分布一様領域を狭くしても粒径
分解能が低下することはなく、またこのような構成の微
粒子検出装置においてはビーム光6のふれ幅lを該ビー
ム光の強度とは無関係に設定できるので、測定流体2の
流路を第4図の照射領域24を横切るように設定した微
粒子検出装置の場合に検出可能粒径を小さくするために
ビーム光6を絞っても、測定流体2の流路を細くする必
要はない。すなわち、第1図の微粒子検出装置は、一定
時間内に検査しうる測定流体2の容積減少や粒径分解能
の低下を招くことなく検出可能粒径を小さくすることが
できる。Since the particle detection apparatus of FIG. 1 performs particle detection as described above, the shape of the intensity distribution characteristic line 25 or 26 shown in FIG. 4 in the beam light 6 affects the particle size resolution of the particle detection apparatus. In addition, in the particle detection device of FIG. 1, as can be seen from FIG.
The intensity distribution uniform region of the beam light in the portion of the measurement fluid 2 irradiated by is expanded and expanded in the scanning direction of the beam light 6 as compared with the case of FIG. Therefore, in the particle detection device having such a configuration,
Even if the beam light 6 is narrowed down to narrow the intensity distribution uniform region of the beam light in order to reduce the detectable particle size of the particle, the particle size resolution does not decrease, and the particle detection device having such a configuration is used. In the above, since the deflection width 1 of the beam light 6 can be set independently of the intensity of the beam light, detection is performed in the case of a fine particle detection device in which the flow path of the measurement fluid 2 is set so as to cross the irradiation region 24 in FIG. Even if the beam light 6 is narrowed down in order to reduce the possible particle size, it is not necessary to narrow the flow path of the measurement fluid 2. That is, the particle detection device of FIG. 1 can reduce the detectable particle size without causing a decrease in the volume of the measurement fluid 2 that can be inspected within a certain period of time and a decrease in particle size resolution.
第5図は本発明の第2実施例の構成図で、本図の第1図
と異る所は集束レンズ7とビーム光偏光部18との配列
順序が逆になっている点である。レンズ7と偏光部18
とをこのように配列しても第1図の場合と同様にして微
粒子検出を行うことができることは明らかであるが、特
に第5図の場合、レンズ7がフローセル1近傍に配置さ
れるので該レンズ7に焦点距離の短いものを使用するこ
とができ、したがってレンズ7の開口数を大きくするこ
とができるのでビーム光6を細く集束することができ、
この結果第5図の微粒子検出装置では検出可能粒径を小
さくできる利点がある。FIG. 5 is a block diagram of the second embodiment of the present invention, which is different from FIG. 1 in that the converging lens 7 and the beam light polarization section 18 are arranged in reverse order. Lens 7 and polarization unit 18
It is clear that the particles can be detected in the same manner as in the case of FIG. 1 by arranging and in such a manner, but particularly in the case of FIG. 5, since the lens 7 is arranged in the vicinity of the flow cell 1, A lens having a short focal length can be used for the lens 7, and therefore, the numerical aperture of the lens 7 can be increased, so that the beam light 6 can be focused finely.
As a result, the particle detection device of FIG. 5 has an advantage that the detectable particle size can be reduced.
第6図は本発明の第3実施例の構成図で、本図の第1図
と異る所はフローセル1におけるビーム光6の前方散乱
光を受光するように受光機構8を配置した点である。第
6図の装置においても第1図の装置におけると同様にし
て微粒子検出が行えることが明らかであるが、特に第6
図の場合は、前記前方散乱光の強度が前述の各実施例に
おけるような側方散乱光の強度よりも強いので、微粒子
検出が容易であるという利点がある。FIG. 6 is a block diagram of a third embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 of the present drawing is that the light receiving mechanism 8 is arranged to receive the forward scattered light of the beam light 6 in the flow cell 1. is there. It is apparent that the apparatus shown in FIG. 6 can detect fine particles in the same manner as the apparatus shown in FIG.
In the case of the figure, since the intensity of the forward scattered light is higher than the intensity of the side scattered light as in each of the above-mentioned embodiments, there is an advantage that the fine particles can be easily detected.
第7図が第2図に示したビーム光偏向部18に代わるビ
ーム光偏向部28の構成説明図で、図において、29a
は駆動電源30によって駆動される超音波振動子、29
bは振動子29aから出射された超音波を伝播させる機
能を一部の機能として有する光音響媒体で、媒体29b
は、ここに入射された光ビームの進行方向を該媒体を伝
播する超音波の状態に応じて偏向させる機能も有してい
る。29cは媒体29bを伝播して来た超音波を吸収す
る吸音材である。29は上述の振動子29aと媒体29
bと吸音材29cとからなる光音響偏向素子で、ビーム
光偏向部28は偏向素子29と電源30とで構成されて
いる。ビーム光偏向部28においても、図示のように、
入射されるレーザビーム4を駆動電源30によって角度
2θの間に高速で振動するビーム光6とすることができ
るので、このような偏向部28を、上述した微粒子検出
装置の各実施例において、ビーム光偏向部18に代えて用
いることができる。FIG. 7 is a structural explanatory view of a beam light deflecting section 28 which replaces the beam light deflecting section 18 shown in FIG.
Is an ultrasonic transducer driven by a drive power source 30, 29
Reference numeral b denotes a photoacoustic medium having a function of propagating the ultrasonic wave emitted from the transducer 29a as a part of the function.
Also has a function of deflecting the traveling direction of the light beam incident thereon according to the state of ultrasonic waves propagating through the medium. 29c is a sound absorbing material that absorbs the ultrasonic waves that have propagated through the medium 29b. 29 is the above-mentioned vibrator 29a and medium 29
In the photoacoustic deflecting element composed of b and the sound absorbing material 29c, the beam light deflecting section 28 is composed of a deflecting element 29 and a power source 30. Also in the beam light deflector 28 , as shown in the figure,
Since the incident laser beam 4 can be made into the beam light 6 which oscillates at a high speed during the angle 2θ by the driving power source 30, such a deflecting unit 28 is used as a beam in the above-described embodiments of the particle detecting device. It can be used in place of the light deflector 18 .
上述の各実施例においては開口部材11の貫通孔11a
を円形としたが、この貫通孔はスリットや他の形状に形
成されていてもよいものであり、また受光機構8の光軸
は、ビーム光6の光軸に対して上述の各実施例における
交角とは異る角度で交わるようになっていてもよいもの
である。また本発明においては、含微粒子測定液体2に
投射されるビーム光6は円形断面のビーム光に限られる
ものではなく、フローセル1の断面形状や三軸A1−A
2,B1−B2,C1−C2の空間的方向もまた上述の
実施例に限定されるものではない。なお本発明による検
出装置は、第4図に示した電気信号10aにおけるパル
スの個数を計数することによって含微粒子測定流体の流
速測定を行うこともできる。In each of the above-described embodiments, the through hole 11a of the opening member 11 is used.
Although the through hole is circular, the through hole may be formed in a slit or another shape, and the optical axis of the light receiving mechanism 8 is the same as that of the beam light 6 in each of the above-described embodiments. The angle of intersection may be different from the angle of intersection. Further, in the present invention, the beam light 6 projected on the fine particle-containing measurement liquid 2 is not limited to the beam light having a circular cross section, but the cross sectional shape of the flow cell 1 and the triaxial A 1 -A.
The spatial directions of 2 , B 1 -B 2 and C 1 -C 2 are not limited to those in the above embodiment. The detection device according to the present invention can also measure the flow velocity of the particulate-containing measurement fluid by counting the number of pulses in the electric signal 10a shown in FIG.
上述したように、本発明の微粒子検出装置は、含微粒子
測定流体の流れを横切って測定流体の所定幅に、集束さ
れたビーム光を直線状に繰返し走査するためのビーム光
偏向部を備えたビーム光照射機構と、前記ビーム光の照
射によって微粒子から出射される散乱光を受光して該散
乱光に応じた信号パルス列を出力する受光機構と、前記
パルス列中の最大パルスのピーク値およびパルス列群の
群数情報を処理して微粒子の粒径および粒子数を出力す
る信号処理部とから構成した。このように構成すること
によって、ビーム光によって照射される測定流体部分に
おける該ビーム光の強度分布一様領域が該ビーム光の走
査方向に実質的に拡大され、ビーム光の強度分布形状が
微粒子検出装置の粒径分解能に影響を与えないようにな
る結果、一定時間内に検査しうる含微粒子測定流体の容
積減少や粒径分解能の低下を招くことなく検出可能粒径
を小さくすることのできる微粒子検出装置が得られる効
果がある。As described above, the particle detection device of the present invention includes the beam light deflector for linearly repeatedly scanning the focused beam light across the flow of the particle-containing measurement fluid to the predetermined width of the measurement fluid. Beam light irradiation mechanism, light receiving mechanism for receiving scattered light emitted from fine particles by irradiation of the beam light and outputting a signal pulse train corresponding to the scattered light, peak value of maximum pulse in the pulse train, and pulse train group And a signal processing unit for processing the group number information of (1) and outputting the particle size and the number of particles. With this configuration, the intensity distribution uniform region of the beam light in the measurement fluid portion irradiated with the beam light is substantially expanded in the scanning direction of the beam light, and the intensity distribution shape of the beam light is detected by the fine particles. As a result of not affecting the particle size resolution of the device, it is possible to reduce the detectable particle size without causing a decrease in the volume of fine particle-containing measurement fluid that can be inspected within a certain period of time and a decrease in particle size resolution. There is an effect that the detection device can be obtained.
第1図は本発明の第1実施例の構成図、第2図は第1図
における要部の構成図、第3図は第1図および第2図に
示した微粒子検出装置の動作説明図で、同図(A)は平
面図、同図(B)は側面図である。第4図は第3図
(B)に対応する説明図、第5図および第6図はそれぞ
れ本発明の第2および第3実施例の各構成図、第7図は
第2図に示したビーム光偏向部とは異るビーム光偏向部
の構成説明図、第8図は従来の流体用微粒子検出装置の
構成図、第9図は第8図における要部の拡大斜視図、第
10図は検出誤差説明図で、同図(A)はビーム光配置
図、同図(B)はビーム光の強度分布図である。 2……測定流体、3,19……ビーム光照射機構、6,
16……ビーム光、8……受光機構、18,28……ビ
ーム光偏向部、14,31……信号処理部。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a main part in FIG. 1, and FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the particle detection device shown in FIGS. 1 and 2. In the figure, (A) is a plan view and (B) is a side view. FIG. 4 is an explanatory view corresponding to FIG. 3 (B), FIGS. 5 and 6 are configuration diagrams of the second and third embodiments of the present invention, and FIG. 7 is shown in FIG. FIG. 8 is a structural explanatory view of a beam light deflecting unit different from the beam light deflecting unit, FIG. 8 is a structural diagram of a conventional fluid particle detection device, and FIG. 9 is an enlarged perspective view of an essential part in FIG. 8 and FIG. Is a diagram for explaining a detection error, FIG. 7A is a light beam arrangement diagram, and FIG. 7B is a light beam intensity distribution diagram. 2 ... Measuring fluid, 3 , 19 ... Beam light irradiation mechanism, 6,
16 ... Beam light, 8 ... Light receiving mechanism, 18 , 28 ... Beam light deflecting unit, 14 , 31 ... Signal processing unit.
Claims (1)
定流体の所定幅に、集束されたビーム光を直線状に繰り
返し走査するためのビーム光偏向部を備えたビーム光照
射機構と、前記ビーム光の照射によって前記微粒子から
出射される散乱光を受光して該散乱光に応じた信号パル
ス列を出力する受光機構と、前記パルス列中の最大パル
スのピーク値およびパルス列群の群数情報を処理して微
粒子の粒径および粒子数を出力する信号処理部とからな
ることを特徴とする微粒子検出装置。1. A beam light irradiation mechanism having a beam light deflector for linearly repeatedly scanning a focused beam light across a flow of a measurement fluid containing fine particles to a predetermined width of the measurement fluid; A light receiving mechanism that receives scattered light emitted from the fine particles by irradiation of beam light and outputs a signal pulse train corresponding to the scattered light, and a peak value of the maximum pulse in the pulse train and group number information of pulse train groups are processed. And a signal processing unit for outputting the particle size and the number of particles.
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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1985
- 1985-06-17 JP JP60131297A patent/JPH0654288B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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