-
FACHGEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Partikelzählsystem, das Luftpartikel in einer Flüssigkeit sammelt und die Anzahl der Partikel misst.
-
STAND DER TECHNIK
-
Im Allgemeinen werden elektronische Vorrichtungen, die typischerweise Halbleiter als Bestandteile aufweisen und pharmazeutische Produkte und dergleichen in Reinräumen hergestellt. Solche elektronischen Vorrichtungen, pharmazeutische Produkte und dergleichen werden durch das Anhaften von feinen Partikeln und Mikroorganismen während des Herstellungsprozesses in ihrer Leistung und Qualität beeinträchtigt. Somit wird bevorzugt, dass Reinräume so sauber und so steril wie möglich gehalten werden.
-
Deshalb gibt es Verfahren in weit verbreitetem Gebrauch zum Überwachen des Sauberkeitszustands eines Reinraums durch Messen der Partikel, die in dem Reinraum schweben, mit einem Partikelzähler.
-
Für das Messen von Partikeln, die in einem Reinraum schweben, ist ein erster Stand der Technik unter Verwendung eines Luftpartikelzählers bekannt (siehe z.B.
JP 2009-539084 A Patentliteratur 1). Der erste Stand der Technik ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftpartikelzähler mit einer Scrollpumpe und einem Fotovervielfacherrohr ausgestattet ist. Dies ermöglicht es, die Anzahl der Partikel in der Luft bei der maximalen Strömungsrate von 100 l/min zu messen.
-
Auch ein zweiter Stand der Technik zum Sammeln von Luftpartikel durch einen Kollektor vor einem Messen der Partikel mit einem Partikelzähler ist bekannt (siehe z.B. japanisches Patent
JP 4571623 B2 : Patentliteratur 2). Gemäß diesem Stand der Technik wird eine Flüssigkeit in den Behälter des Kollektors geleert, die Luft wird in den Kollektor (Behälter) gesaugt, und Partikel, die in der eingesaugten Luft enthalten sind, werden durch Zentrifugieren in die Flüssigkeit eingeführt.
-
Gemäß dem zweiten Stand der Technik kann die Luft innerhalb des Strömungsratenbereichs von 200 bis 400 l/min angesaugt werden und daneben können Partikel in der angesaugten Luft in einer Flüssigkeit mit einem Volumen von 10 ml gesammelt werden.
-
Neben dem zweiten Stand der Technik ist auch ein dritter Stand der Technik zum Sammeln von Luftpartikeln in einer Flüssigkeit und Messen der Anzahl der Partikel bekannt (siehe z.B. japanisches Patent
JP 3745719 B2 : Patentliteratur 3). Gemäß diesem Stand der Technik ist Wasser in einer Mikroorganismusanalysevorrichtung aufgenommen und die (angesaugte) Luft wird durch das Wasser geführt, um Mikroorganismen und feine Partikel in der Luft mit dem Wasser zu vermischen. Danach wird das Wasser, das mit den Mikroorganismen und den feinen Partikeln vermischt wurde, mit einem Laserstrahl bestrahlt, um die Mikroorganismen mithilfe ihrer Autofluoreszenz zu messen.
-
In den letzten Jahren besteht Bedarf an einem Messverfahren, wie unten ausgehend von einem Standpunkt einer effizienteren Überwachung des Sauberkeitszustands eines Reinraums beschrieben ist. Im Speziellen besteht Bedarf an einem Verfahren zum Sammeln von so vielen Proben (Luft) wie möglich in kurzer Zeit und Messen der Anzahl von Partikel, die in den gesammelten Proben enthalten sind, in Echtzeit. In dem oben beschriebenen ersten bis dritten Stand der Technik wird simuliert, dass eine Partikelmessung zu geeigneten Zeitpunkten an einem Ort als Messvorgabe durchgeführt wird. Dementsprechend ist der Stand der Technik nicht zur Verwendung bei einer automatischen Messung von Partikeln an einem Ort der Messung für einen längeren Zeitraum geeignet.
-
Aus Sicht des Sammelns und Messens einer großen Anzahl von Proben weist der oben beschriebene erste bis dritte Stand der Technik Probleme auf, die unten beschrieben werden.
-
Im Speziellen gilt bei dem ersten Stand der Technik für einen Luftpartikelzähler, je stärker die messbare Strömungsrate der Luft angehoben wird, desto länger ist die benötigte Messzeit. Zusätzlich dazu wird der innere Durchmesser einer Strömungszelle entsprechend der Strömungsrate größer, wenn die Strömungsrate der Luft angehoben wird. Dies erfordert eine Ausweitung einer Region zur Detektion von Partikeln. Somit muss der Bereich der Laserbestrahlung ausgeweitet werden. In diesem Fall führt ein Ausweiten des Bereichs der Laserbestrahlung zu einer Abnahme der Energiedichte des Laserstrahls. Dies verursacht das Problem einer schlechteren Detektionsempfindlichkeit.
-
Als Gegenmaßnahme für die obigen Probleme ist ein Aufrechterhalten der Energiedichte des Laserstrahls notwendig, um die Empfindlichkeit der Detektion durch Anheben der Strömungsrate der Luft sowie der Strömungsrate in der Strömungszelle zu erhalten. In diesem Fall wird eine Hochleistungs-Laserstrahlquelle entsprechend dem oben erwähnten Strahlungsbereich benötigt. Alternativ dazu wird ein hochempfindliches Lichtempfangselement benötigt. Jedoch führt die Verwendung einer Hochleistungs-Laserstrahlquelle oder des hochempfindlichen Lichtempfangselements zu einem Kostenanstieg.
-
Wie oben beschrieben ist es extrem schwierig, einen Luftpartikelzähler zu verwenden, um eine große Anzahl von Proben zu sammeln und eine hohe Detektionsempfindlichkeit für den Partikeldurchmesser aufrechtzuerhalten. Falls ein Versuch unternommen wird, das Sammeln einer großen Anzahl von Proben mit dem Aufrechterhalten einer hohen Detektionsempfindlichkeit in Einklang zu bringen, wird der technische Schwierigkeitsgrad dabei sehr hoch. Deshalb ist der erste Stand der Technik nicht zur Verwendung beim Sammeln einer großen Anzahl von Proben und einem automatischen Messen der Anzahl von Partikel an einem Messort für einen längeren Zeitraum geeignet.
-
Indes kann die Menge (Strömungsrate) an angesaugter Luft gemäß dem Verfahren zum Messen der Anzahl von in einer Flüssigkeit gesammelten Partikeln erhöht werden, ohne dass dabei die Menge der Flüssigkeit als eine Probe erhöht wird.
-
Der zweite Stand der Technik ist somit für ein Sammeln einer größeren Anzahl von Proben geeignet. Beim Messen von Proben mit dem Partikelzähler muss der Betreiber jedoch den Behälter wie einen Kollektor entfernen und den Behälter in dem Partikelzähler platzieren. Somit ist der zweite Stand der Technik nicht zur Verwendung für ein sogenanntes konstantes Überwachen, bei dem Änderungen der Partikelzahl über eine längere Zeit hinweg überwacht werden (z.B. 24 h), geeignet.
-
Gemäß dem dritten Stand der Technik kann der Zustand der Luft zu einer bestimmten Zeit in Schüben gemessen werden. Jedoch erlaubt der dritte Stand der Technik keine Messung von chronologischen Änderungen bei der Anzahl von Partikeln. Deshalb ist der dritte Stand der Technik nicht für eine Verwendung bei einem konstanten Überwachen wie mit dem zweiten Stand der Technik geeignet.
-
Unter solchen Umständen wie den oben Beschriebenen, besteht Bedarf an einem geeigneten Verfahren zum Überwachen eines Sauberkeitszustands in Bezug auf das Sammeln von Partikeln, die in der Luft enthalten sind und zum Messen der Anzahl der Partikel.
-
WO 2005/001435 A2 offenbart ein autonomes System zur Überwachung von Bioagenzien umfassend einen Kollektor, der die zu überwachende Substanz sammelt, ein Probenvorbereitungsmittel und einen Detektor.
-
VERWEISLISTE
-
PATENTLITERATUR
-
- Patentliteratur 1: JP2009-539084 A
- Patentliteratur 2: JP 4 571 623 B2
- Patentliteratur 3: JP 3 745 719 B2
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die hierin offenbarte Erfindung verwendet die folgende Problemlösung.
-
Als diese Problemlösung ist ein Partikelzählsystem bereitgestellt. Das Partikelzählsystem umfasst das Folgende: einen Luftpartikelkollektor, der konfiguriert ist, einen Sammelvorgang durchzuführen, um Umgebungsluft in einen Behälter einzubringen, der eine Flüssigkeit enthält, um Luftpartikel in der Flüssigkeit zu sammeln; ein Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-ablaufvorgangs, das konfiguriert ist, eine Reihe von Flüssigkeitszulauf-/- ablaufvorgängen auszuführen, um dem Luftpartikelkollektor eine zusätzliche Flüssigkeit für den Sammelvorgang zuzuführen und das die Flüssigkeit nach dem Sammelvorgang aus dem Luftpartikelkollektor abgibt; und einen Flüssigkeitspartikelzähler, der konfiguriert ist, die Anzahl von Partikeln in der Flüssigkeit, die über die Reihe von Flüssigkeitszulauf/- Ablaufvorgängen aus dem Luftpartikelkollektor abgegeben wurde, zu messen.
-
Gemäß dieser Problemlösung wird die Zufuhr der Flüssigkeit an den Luftpartikelkollektor und das Abgeben der Flüssigkeit aus dem Luftpartikelkollektor als die Flüssigkeitszulauf-/- ablaufvorgänge ausgeführt. Das heißt, dass die Zufuhr und die Abgabe der Flüssigkeit automatisch gesteuert werden kann. Dementsprechend ist die Problemlösung z.B. für ein konstantes Überwachen des Sauberkeitszustands in dem Reinraum geeignet. Zusätzlich dazu wird die aus dem Luftpartikelkollektor abgegebene Flüssigkeit sofort in den Flüssigkeitspartikelzähler strömen gelassen. Dies ermöglicht es dem Flüssigkeitspartikelzähler, die Anzahl von Luftpartikeln in Echtzeit zu messen.
-
Es wird bevorzugt, dass der Luftpartikelkollektor die Luftpartikel in der Flüssigkeit durch Zentrifugieren sammelt. Somit kann der Luftpartikelkollektor die Partikel in der Flüssigkeit sammeln, die kleiner sind als 1 µm. Dies ermöglicht es, die Wirksamkeit der Partikelsammlung verglichen mit dem Fall, in dem das Verfahren verwendet wird, bei dem Luftpartikel, die von einer Pumpe zugeführt wurden, wie z.B. in Patentliteratur 3 beschrieben, in reinem Wasser zurückgehalten werden, zu verbessern.
-
Zusätzlich dazu kann der Flüssigkeitspartikelkollektor ein Lebendpartikelzähler sein, der z.B. die Anzahl von Lebendpartikeln aus den in der Flüssigkeit enthaltenen Partikeln messen kann. In diesem Fall kann der Flüssigkeitspartikelzähler ein Autofluoreszenz-Phänomen verwenden, um die von den Lebendpartikeln abgegebene Fluoreszenz zu detektieren. Somit kann die Messung der Anzahl von Lebendpartikeln, die in dem Reinraum schweben und die Änderungen der Anzahl von Lebendpartikeln überwacht werden.
-
Das Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-ablaufvorgangs umfasst Folgendes: einen Flüssigkeitsbehälter, der konfiguriert ist, die zusätzliche Flüssigkeit, die dem Luftpartikelkollektor zugeführt werden soll, aufzunehmen; einen ersten Strömungspfad, der konfiguriert ist, die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zu dem Luftpartikelkollektor strömen zu lassen; einen zweiten Strömungspfad, der konfiguriert ist, die aus dem Luftpartikelkollektor abgegebene Flüssigkeit zum Flüssigkeitspartikelzähler strömen zu lassen; einen dritten Strömungspfad, der konfiguriert ist, die Flüssigkeit nach Messen der Anzahl von Partikel durch den Flüssigkeitspartikelzähler strömen zu lassen; eine Pumpe, die in dem dritten Strömungspfad angeordnet ist und die die Flüssigkeit von dem zweiten Strömungspfad über den Flüssigkeitspartikelzähler in den dritten Strömungspfad strömen lässt; und eine Strömungsratensteuervorrichtung, die konfiguriert ist, die Menge der Flüssigkeit, die dem Luftpartikelkollektor aus dem Flüssigkeitsbehälter zugeführt wird und die Strömungsrate der Flüssigkeit, die von der Pumpe aus dem zweiten Strömungspfad über den Flüssigkeitspartikelzähler in den dritten Strömungspfad befördert wird, zu steuern.
-
In dem Partikelzählsystem der Problemlösung, sind der Flüssigkeitsbehälter und der Luftpartikelkollektor über den ersten Strömungspfad miteinander verbunden. Der Luftpartikelkollektor und der Flüssigkeitspartikelzähler sind über den zweiten Strömungspfad miteinander verbunden.
-
Zusätzlich dazu steuert die Strömungsratensteuervorrichtung die Flüssigkeitszufuhr aus dem Flüssigkeitsbehälter an den Luftpartikelkollektor und die Flüssigkeitszufuhr aus dem Luftpartikelkollektor an den Flüssigkeitspartikelzähler.
-
Dementsprechend besteht für den Bediener kein Bedarf, bei Abschluss des Sammelns der Partikel durch den Luftpartikelkollektor, die gesammelte Probe in den Flüssigkeitspartikelzähler einzusetzen. Dies ermöglicht ein automatisches Ausführen einer Reihe von Vorgängen von der Sammlung der Partikel bis hin zur Messung der Anzahl der Partikel. Zusätzlich dazu kann der Flüssigkeitspartikelzähler die Partikel, die von dem Luftpartikelkollektor gesammelt wurden, messen.
-
Die Pumpe verursacht, dass die Flüssigkeit bei einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit strömt, als die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die in den Behälter des Luftpartikelkollektors eingebracht wird.
-
Somit kann ein Flüssigkeitspartikelzähler verwendet werden, der eine Messung bei einer allgemeinen Strömungsrate vornimmt. Zusätzlich dazu kann der Flüssigkeitspartikelzähler die Anzahl von Partikel, die in der Flüssigkeit enthalten sind, bei einer konstanten Strömungsrate ohne Abhängigkeit von der Strömungsrate der Luft, die von dem Luftpartikelkollektor angesaugt wird, messen. Die Menge an Flüssigkeit, die von der Pumpe angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Ventils gesteuert werden.
-
In dem Partikelzählsystem gemäß der Problemlösung verursacht die Strömungsratensteuervorrichtung, dass der Flüssigkeitsbehälter die zusätzliche Flüssigkeit zuführt, während der Luftpartikelkollektor den Sammelvorgang ausführt und aktiviert die Pumpe, um die Flüssigkeit aus dem Luftpartikelkollektor nach dem Sammelvorgang in den zweiten Strömungspfad abzugeben.
-
Im Speziellen können das Sammeln der Partikel durch den Luftpartikelkollektor und die Messung der Partikel durch den Flüssigkeitspartikelkollektor gleichzeitig ausgeführt werden. Deshalb können Änderungen der Anzahl von Partikeln, die in dem Reinraum schweben, durch Durchführen einer kontinuierlichen Messung über einen vorbestimmten Zeitraum (z.B. 24 h) hinweg, überwacht werden.
-
Zusätzlich dazu wird die Flüssigkeit, in der die Partikel von dem Luftpartikelkollektor gesammelt werden, sofort dem Flüssigkeitspartikelzähler zugeführt. Dies ermöglicht es dem Flüssigkeitspartikelzähler, die Tendenzen eines Anstiegs oder einer Abnahme der Anzahl von Luftpartikeln in Echtzeit zu messen.
-
Nach Abschluss des Sammelvorgangs durch den Luftpartikelkollektor kann die Strömungsratensteuervorrichtung die Flüssigkeit aus dem Luftpartikelkollektor nach dem Sammelvorgang in den zweiten Strömungspfad abgeben.
-
Sogar in diesem Fall muss der Bediener die Probe, die von dem Luftpartikelkollektor gesammelt wurde (die Partikel-enthaltende Flüssigkeit), nicht in den Flüssigkeitspartikelzähler einsetzen. Somit kann ein intermittierendes Messen wie eine 30-minütige Messung in Zeitabständen von einer Stunde für 24 h lang durchgeführt werden, z.B. um Änderungen in der Anzahl von Partikeln, die in dem Reinraum schweben, zu untersuchen.
-
Als andere Möglichkeit der vorangegangenen intermittierenden Messung ist die Problemlösung für ein Messen der Anzahl von Partikeln, die in einer vorbestimmten Menge Luft, wie z.B. 600 1 oder 1500 1 enthalten ist, geeignet. Auch in diesem Fall muss der Bediener die Probe, die von dem Luftpartikelkollektor gesammelt wurde, nicht in den Flüssigkeitspartikelzähler einsetzen. Somit ist es z.B. möglich, eine Messung in kürzerer Zeit durchzuführen, als dies mit dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren möglich wäre.
-
In dem Partikelzählsystem gemäß der Problemlösung umfasst das Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-ablaufvorgangs ferner einen Flüssigkeitsströmungssensor, der in dem ersten Strömungspfad angeordnet ist, und der die Menge der Flüssigkeit, die dem Luftpartikelkollektor zugeführt wird, detektiert. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Strömungsratensteuervorrichtung die Menge der Flüssigkeit, die dem Luftpartikelkollektor aus dem Flüssigkeitsbehälter zugeführt wird, basierend auf der Menge der Flüssigkeit, die von dem Flüssigkeitsströmungssensor detektiert wird.
-
Unter Verwendung des oben beschriebenen Flüssigkeitsströmungssensors kann die Flüssigkeit in dem Luftpartikelkollektor in einer festgelegten Menge aufrechterhalten werden.
-
Gemäß der hierin offenbarten Erfindung können Partikel in der Luft effizient gesammelt werden und die Anzahl der Partikel kann automatisch gemessen werden. Zusätzlich dazu besteht keine Notwendigkeit, die Strömungsrate der Flüssigkeit, die von dem Flüssigkeitspartikelzähler gemessen wird, dementsprechend zu erhöhen, sogar wenn die Strömungsrate der Luft, die pro Zeiteinheit von dem Luftpartikelkollektor angesaugt wird, erhöht wird. Deshalb kann die Zeit zum Messen der Anzahl von Partikeln in einer vorbestimmten Menge Luft, verglichen mit dem Fall, in dem die Anzahl von Partikeln unter Verwendung des Luftpartikelzählers gemessen wird, verkürzt werden.
-
Zusätzlich dazu kann eine Reihe von Vorgängen vom Sammeln von Luftpartikeln bis hin zur Messung der Anzahl der Partikel automatisch durchgeführt werden. Dementsprechend ist die Erfindung auch für ein Überwachungsverfahren für ein konstantes Überwachen von Tendenzen zu einem Anstieg oder einer Abnahme der Anzahl von Partikeln geeignet.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
- 1 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines Partikelzählsystems gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration des Inneren einer Partikelzähleinheit;
- 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Strömung zeigt, die von einer Strömungsratensteuereinheit gemäß der Ausführungsform gesteuert wird;
- 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum kontinuierlichen Messen;
- 5 ist ein Graph, der die Änderungen der Anzahl von Partikeln, die durch die kontinuierliche Messung gemessen wurden, darstellt;
- 6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum intermittierenden Messen; und
- 7 ist ein Graph, der Änderungen der Menge einer Flüssigkeit in einem Behälterhauptkörper darstellt.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Hierin nachfolgendend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
-
[Ausführungsform]
-
1 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration eines Partikelzählsystems 1 gemäß einer Ausführungsform.
-
Das in 1 dargestellte Partikelzählsystem 1 wird in einem Reinraum, in dem z.B. elektronische Vorrichtungen oder pharmazeutische Produkte hergestellt werden, auf geeignete Weise verwendet.
-
Das Partikelzählsystem 1 umfasst einen Luftpartikelkollektor 2 (hierin nachfolgend als Kollektor 2 bezeichnet) als eine Struktur zum Sammeln von Partikeln in der Luft. Das Partikelzählsystem 1 umfasst ebenfalls einen Flüssigkeitspartikelzähler 4 (hierin nachfolgend als Partikelzähler 4 bezeichnet) als eine Struktur zum Messen der Anzahl der gesammelten Partikel.
-
[Luftpartikelkollektor]
-
Der Kollektor 2 führt einen Sammelvorgang durch, um die Umgebungsluft einem Behälter zuzuführen, der eine Flüssigkeit zum Sammeln von Luftpartikeln in der Flüssigkeit enthält. In der Ausführungsform sammelt der Kollektor 2 in der Luft befindliche Partikel in der Flüssigkeit durch Zentrifugieren. Der Kollektor 2 weist einen Behälterhauptkörper (Behälter) 6 und einen Sauger 8 auf. Diese Elemente mit beiden Enden einer U-förmigen Leitung 10 verbunden.
-
Der Behälterhauptkörper 6 umfasst einen zylindrischen Hauptkörperteil 6a und einen kegelstumpfförmigen Unterteil 6b. Diese Teile dienen als eine Zentrifugierkammer.
-
Ein kappenförmiges Deckelelement 6c ist in dem Hauptkörperelement 6a angeordnet. Eine obere Fläche des Deckelelements 6c ist mit der Leitung 10 verbunden, und eine Öffnung 6d zum Ansaugen von Außenluft ist auf einer peripheren Fläche des Deckelelements 6c gebildet.
-
Eine Flüssigkeit (reines Wasser) ist in dem Unterteil 6b aufgenommen. In der Ausführungsform beträgt die Menge der Flüssigkeit, die in dem Behälterhauptkörper 6 (Unterteil 6b) aufgenommen ist, z.B. etwa 10 ml.
-
Der Sauger 8 ist eine Vorrichtung zum Ansaugen der Luft aus dem Behälterhauptkörper 6. Der Sauger 8 saugt die Luft aus dem Behälterhauptkörper 6 durch die Leitung 10. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Behälterhauptkörper 6 durch die Öffnung 6d in dem Deckelelement 6c Außenluft zugeführt. Der Sauger 8 bildet einen spiralförmigen Luftstrom im Behälterhauptkörper 6 entlang einer inneren Wand. Zu diesem Zeitpunkt werden Partikel in dem Behälterhauptkörper 6 zentrifugiert und in der Flüssigkeit gesammelt. Die Strömungsrate der Luft, die dem Behälterhauptkörper 6 durch den Sauger 8 zugeführt wird, beträgt z.B. etwa 300 l/min.
-
[Flüssigkeitspartikelzähler]
-
Der Partikelzähler 4 misst die Anzahl der Partikel, die in der aus dem Kollektor 2 abgegebenen Flüssigkeit enthalten sind.
-
Eine Vielzahl von Anzeigelampen 4a ist an eine Oberfläche eines Gehäuses des Partikelzählers 4 angebracht. Die Anzeigelampen 4a geben z.B. den Zustand der Spannungsquelle (ein oder aus), den Messzustand und den Zustand der Netzwerkverbindung an.
-
Der Partikelzähler 4 umfasst ebenfalls eine Partikelzähleinheit 4b zum Messen der Anzahl von Partikel, die von dem Kollektor 2 in der Flüssigkeit gesammelt wurden. 1 stellt die Partikelzähleinheit 4b nicht dar.
-
Die Partikelzähleinheit 4b bestrahlt die Flüssigkeit, die in eine Strömungszelle strömt und einen Gegenstand (Partikel) enthält, mit Licht. Die Partikelzähleinheit 4b detektiert gestreute Lichtteilchen von dem Gegenstand und zählt die Anzahl der detektierten gestreuten Lichtteilchen.
-
Die Partikelzähleinheit 4b kann ebenfalls die Anzahl von Lebendpartikeln messen. In diesem Fall bestrahlt die Partikelzähleinheit 4b die Flüssigkeit, die in einer Strömungszelle strömt und Gegenstände (Lebendpartikel und Nicht-Lebendpartikel) enthält mit einem Ultraviolettlicht. Die Partikelzähleinheit 4b trennt und extrahiert Autofluoreszenzlichtteilchen, die von den Lebendpartikeln abgegeben werden unter Verwendung eines dichroitischen Spiegels und eines optischen Filters oder dergleichen und zählt die Anzahl der Lichtteilchen.
-
2 ist eine schematische Darstellung einer Konfiguration des Inneren der Partikelzähleinheit 4b.
-
Um gestreute Lichtteilchen zu detektieren, umfasst die Partikelzähleinheit 4b eine Leuchtvorrichtung 12, ein optisches Strahlungslinsensystem 14, eine Strömungszelle 16, ein erstes optisches Lichtsammellinsensystem 18, eine lichtabschirmende Vorrichtung 20, ein zweites optisches Lichtsammellinsensystem 22 und eine Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht 24.
-
[Leuchtvorrichtung]
-
Die Leuchtvorrichtung 12 umfasst, z.B. eine Halbleiterlaserdiode (einschließlich eines Halbleiter-LED-Elements und hierin nachfolgend als Laserdiode bezeichnet). Die Laserdiode 12 bestrahlt eine Flüssigkeit (reines Wasser), die Partikel enthält, mit Laserstrahlen 12a.
-
[Optisches Strahlungslinsensystem]
-
Das optische Strahlungslinsensystem 14 umfasst z.B. eine Vielzahl unterschiedlicher Arten von optischen Linsen. Die optischen Linsen umfassen z.B. eine Kollimatorlinse, eine bikonvexe Linse und eine zylindrische Linse. Das optische Strahlungslinsensystem 14 bestrahlt den Gegenstand mit den Laserstrahlen 12a, die von der Laserdiode 12 ausgestrahlt werden.
-
[Strömungszelle]
-
Die Strömungszelle 16 umfasst ein hohles, zylindrisches Quadratsäulenelement 16a, das z.B. aus synthetisiertem Kristall, Saphir und dergleichen besteht. Die Strömungszelle 16 ist so strukturiert, dass eine Flüssigkeit (reines Wasser) 28, die Partikel 26 als einen Gegenstand enthält, von unten nach oben hindurchströmt. Eine hohle Region des zylindrischen Elements 16a, in dem die Flüssigkeit (pures Wasser) strömt, wird mit Laserstrahlen 12a bestrahlt, um dadurch eine Detektionsregion zu bilden.
-
Diese Lichtteilchen werden durch die Vorrichtung zum Empfangen gestreuten Lichtteilchen 24 durch das erste optische Lichtsammellinsensystem 18 und das zweite optische Lichtsammellinsensystem 22 detektiert. Die Intensitäten der gestreuten Lichtteilchen, d.h. die Anzahl der gestreuten Lichtteilchen hängt von der Größe der Partikel 26 ab. Je größer die Partikelgröße, desto größer wird die Anzahl der Lichtteilchen. Zusätzlich dazu nehmen die gestreuten Lichtteilchen der Partikel 26 dementsprechend zu, wenn die Strömungszelle mit einer größeren Anzahl von Laserstrahlen 12a mit erhöhter Laserleistung bestrahlt wird.
-
[Lichtabschirmende Vorrichtung]
-
Die lichtabschirmende Vorrichtung 20 umfasst z.B. eine Laserfalle (hierin nachfolgend als Laserfalle 20 bezeichnet). Die Laserfalle 20 schirmt die Laserstrahlen 12a, die von der Laserdiode 12 abgegeben wurden und dann durch die Strömungszelle 16 geführt wurden, ab.
-
[Erstes optisches Lichtsammellinsensystem]
-
Das erste optische Lichtsammellinsensystem 18 umfasst, z.B. eine Vielzahl von optischen Linsen. Das erste optische Lichtsammellinsensystem 18 ist in einem Winkel von etwa 90 Grad in Bezug auf die Richtung des Laserstrahls 12a (optische Achse) angeordnet. Das erste optische Lichtsammellinsensystem 18 sammelt die gestreuten Lichtteilchen von den Partikeln 26 in der Strömungszelle 16.
-
Es wird bevorzugt, dass die Durchmesser der Linsen groß sind, um die lateralen gestreuten Lichtteilchen von den Partikeln 26 so gut wie möglich sammeln zu können. Die Linsendurchmesser werden abhängig von der Position (Abstand) einer Detektionsvorrichtung zum Detektieren der gestreuten Lichtteilchen von den Partikeln 26 ausgewählt.
-
[Zweites optisches Lichtsammellinsensystem]
-
Das zweite optische Lichtsammellinsensystem 22 umfasst z.B. eine Vielzahl von optischen Linsen. Das zweite optische Lichtsammellinsensystem 22 ist in der Bewegungsrichtung (optische Achse) der Lichtteilchen angeordnet, die durch das erste optische Lichtsammellinsensystem 18 hindurchgetreten sind, angeordnet/bereitgestellt. Das zweite optische Lichtsammellinsensystem 22 sammelt die gestreuten Lichtteilchen, die durch das erste optische Lichtsammellinsensystem 18 hindurchgetreten sind und bildet ein Bild auf einer Einfallsebene der Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht 24 ab.
-
[Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht]
-
Die Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht 24 umfasst z.B. eine Fotodiode oder einen Fotovervielfacher. Die Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht 24 empfängt die gestreuten Lichtteilchen von den Partikeln 26, die durch das zweite optische Lichtsammellinsensystem 22 hindurchgetreten sind. Die Lichtteilchen, die an der Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht 24 empfangen werden, werden entsprechend der Lichtmenge in elektrische Signale umgewandelt. Das elektrische Signal wird von der Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht 24 ausgegeben. Ein Zählsystem, das nicht dargestellt ist, misst die Anzahl der Partikel auf der Basis des Signalausgangs von der Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht 24.
-
[Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-ablaufvorgangs]
-
Das Partikelzählsystem 1 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst ebenfalls ein Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-ablaufvorgangs. Das Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-Ablaufvorgangs führt eine Reihe von Flüssigkeitszulauf-/-Ablaufvorgängen aus, um dem Kollektor 2 eine zusätzliche Flüssigkeit zuzuführen und um die Flüssigkeit nach dem Sammelvorgang aus dem Kollektor 2 abzugeben.
-
Als eine Konfiguration zum Durchführen dafür umfasst das Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-Ablaufvorgangs einen Flüssigkeitsbehälter 30, eine Leitung 32 als einen ersten Strömungspfad, eine Leitung 34 als einen zweiten Strömungspfad, einen Schlauch 36 als einen dritten Strömungspfad und eine Pumpe 38. Das Mittel zum Ausführen eines Flüssigkeitszulauf-/-Ablaufvorgangs umfasst ebenfalls eine Strömungsratensteuerungsvorrichtung 40.
-
[Flüssigkeitsbehälter]
-
Der Flüssigkeitsbehälter 30 enthält zusätzliche Flüssigkeit, die dem Kollektor 2 zugeführt werden soll. Der Flüssigkeitsbehälter 30 weist eine vorbestimmte Menge von Flüssigkeit auf, die bereits im Vorhinein darin enthalten ist. Eine geeignete Menge der enthaltenen Flüssigkeit wird dem Kollektor 2 aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 zugeführt. Die Menge der in dem Flüssigkeitsbehälter 30 enthaltenen Flüssigkeit kann von dem Bediener z.B. gemäß der Strömungsrate der Flüssigkeit, die in dem Partikelzähler 4 strömt und der Zeit, die zum Messen der Anzahl der Partikel erforderlich ist, frei eingestellt werden.
-
In der Ausführungsform verursacht der Flüssigkeitsbehälter 30 z.B. durch Anlegen eines Drucks, dass die Flüssigkeit in Richtung des Kollektors 2 strömt. Alternativ dazu kann der Flüssigkeitsbehälter 30 verursachen, dass die Flüssigkeit durch Anwenden der Schwerkraft strömt.
-
[Erster Strömungspfad]
-
Die Leitung 32 verbindet den Flüssigkeitsbehälter 30 mit dem Kollektor 2, um die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 zum Kollektor 2 strömen zu lassen.
-
Ein Flüssigkeitsströmungssensor 42 ist an der Leitung 32 angebracht. Der Flüssigkeitsströmungssensor 42 detektiert die Menge an Flüssigkeit, die dem Kollektor 2 zugeführt wird. Die Strömungsratensteuervorrichtung 40 steuert die Menge der Flüssigkeit, die aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 zugeführt wird, so, dass die Flüssigkeit, die dem Kollektor 2 zugeführt wird, z.B. gemäß einem Signalausgang von dem Flüssigkeitsströmungssensor 42 eine vorbestimmte Menge (10 ml) erreicht.
-
[Zweiter Strömungspfad]
-
Die Leitung 34 verbindet den Kollektor 2 mit dem Partikelzähler 4, um die Flüssigkeit, die aus dem Kollektor 2 abgegeben wurde, in Richtung des Partikelzählers 4 strömen zu lassen.
-
[Dritter Strömungspfad]
-
Der Schlauch 36 verbindet den Partikelzähler 4 mit der Pumpe 38, um die Flüssigkeit nach der Messung der Anzahl von Partikeln durch den Partikelzähler weiter strömen zu lassen.
-
[Pumpe]
-
Die Pumpe 38 verursacht, dass die Flüssigkeit von der Leitung 34 über den Partikelzähler 4 in Richtung des Schlauchs 36 strömt. Der Schlauch 36 ist um eine Rolle 38a gewickelt. Die Pumpe 38 wird hierin nachfolgend als Rollenpumpe 38 bezeichnet. In der Ausführungsform ist die Pumpe nicht auf die Rollenpumpe 38 beschränkt. Anstelle der Rollenpumpe 38 kann auch eine andere Art einer Flüssigkeitssaugpumpe verwendet werden, solange eine gewünschte Bedingung erreicht wird.
-
Die Rollenpumpe 38 dreht die Rolle 38a. Der Schlauch 36 wird mit der Drehung der Rolle 38a zusammengedrückt, um die Flüssigkeit im Schlauch 36 strömen zu lassen. Wenn die Rolle 38a sich zu drehen aufhört, stoppt auch die Strömung der Flüssigkeit im Schlauch 36 und der Flüssigkeit in der Leitung 34.
-
Die Flüssigkeit im Behälterhauptkörper 6 wird durch die Leitung 34 zum Partikelzähler 4 bewegt. Die Flüssigkeit in dem Behälterhauptkörper 6 wird ebenfalls von dem Partikelzähler 4 durch den Schlauch 36 zur Rollenpumpe 38 bewegt. Dann wird die Flüssigkeit in dem Behälterhauptkörper 6 als Abwasser nach außen abgegeben.
-
Der Schlauch 36 kann über ein Ventil 44 verfügen, um die Strömungsrate der Flüssigkeit, die aus dem Behälterhauptkörper 6 abgegeben wird, einzustellen. Jedoch muss das Ventil 44 nicht bereitgestellt sein, da die Rollenpumpe 38 die Flüssigkeit bei einer vorbestimmten Strömungsrate (z.B. 10 ml/min) strömen lassen kann. Zusätzlich dazu kann die Pumpe 38 in den Partikelzähler 4 eingebaut sein.
-
[Strömungsratensteuervorrichtung]
-
Die Strömungsratensteuervorrichtung 40 (hierin nachfolgend als Steuereinheit 40 bezeichnet) steuert die Menge der Flüssigkeit, die dem Kollektor 2 aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 zugeführt wird und die Strömungsrate der Flüssigkeit aus der Leitung 34 über den Partikelzähler 4 an den Schlauch 36, die von der Rollenpumpe 38 bereitgestellt wird.
-
In dem Partikelzählsystem 1 gemäß der Ausführungsform sind der Flüssigkeitsbehälter 30, der Kollektor 2, der Partikelzähler 4 und die Rollenpumpe 38 über ein Netzwerkkabel 46 mit der Steuereinheit 40 verbunden. Zusätzlich dazu sind der Flüssigkeitsströmungssensor 42 und das Ventil 44 über das Netzwerkkabel 46 mit der Steuereinheit 40 verbunden.
-
Die Steuereinheit 40 weist eine Anzeige 40a auf, die darin montiert ist, um dem Bediener den Messstatus anzuzeigen. Die Steuereinheit 40 weist ebenfalls ein Bedienpanel 40b auf, das darin montiert ist, um Bedingungen für die Partikelmessung durch den Partikelzähler 4 festlegen zu können.
-
Falls ein zur eingestellter Wert überschritten wird, gibt die Steuereinheit 40 eine Warnung aus. Dies ermöglicht es, den Bediener z.B. über das Auftreten einer Anomalie des Sauberkeitszustands des Reinraums zu informieren.
-
In der Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 40 ebenfalls eine Strömungsratensteuereinheit 40c. Im Übrigen zeigt 1 die Strömungsratensteuereinheit 40c nicht.
-
[Strömungsratensteuerung durch Steuereinheit]
-
3 ist ein Blockschaltbild, das eine Strömungssteuerung durch die Strömungsratensteuereinheit 40c gemäß der Ausführungsform darstellt. Weiße Pfeile in 3 geben eine Strömung der Flüssigkeit an. Schwarze Pfeile in 3 geben eine Strömungssteuerung durch die Strömungsratensteuereinheit 40c an.
-
[Flüssigkeitszufuhr zum Luftpartikelkollektor]
-
Die Strömungsratensteuereinheit 40c gibt ein Signal an den Flüssigkeitsbehälter 30 aus, um diesen anzuweisen, die Flüssigkeitszufuhr zu starten. Bei Empfang des Signals beginnt der Flüssigkeitsbehälter 30 die Flüssigkeitszufuhr zum Behälterhauptkörper 6.
-
Zu diesem Zeitpunkt kann der Flüssigkeitsbehälter 30 dem Behälterhauptkörper 6 die Flüssigkeit unter Verwendung eines Verfahrens zum Ausüben von Druck auf die Flüssigkeit durch ein Druckmittel (nicht dargestellt) zuführen. Der Flüssigkeitsbehälter 30 kann die Flüssigkeit auch unter Verwendung eines Verfahrens zum Strömenlassen der Flüssigkeit mithilfe der Schwerkraft oder dergleichen an den Behälterhauptkörper 6 zuführen.
-
Der Flüssigkeitsbehälter 30 führt dem Behälterhauptkörper 6 gemäß des Eingangssignals auch eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge (z.B. 10 ml) zu, oder führt dem Behälterhauptkörper 6 die Flüssigkeit kontinuierlich mit einer vorbestimmten Strömungsrate (z.B. 10 ml/min) zu.
-
Der Flüssigkeitsströmungssensor 42 ist in der Leitung 32 angeordnet. Ein elektrisches Signal von dem Flüssigkeitsströmungssensor 42 wird an die Strömungsratensteuereinheit 40c ausgegeben.
-
In diesem Fall kann die Strömungsratensteuereinheit 40c die Menge an Flüssigkeit, die dem Behälterhauptkörper 6 aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 zugeführt wird, gemäß des elektrischen Eingangssignals steuern. Der Flüssigkeitsströmungssensor 42 kann das vorangegangene Signal an den Flüssigkeitsbehälter 30 senden. In diesem Fall steuert der Flüssigkeitsbehälter 30 die Menge der Flüssigkeit, die gemäß des elektrischen Eingangssignals zugeführt wird.
-
[Sammeln von Partikeln durch den Luftpartikelkollektor]
-
Die Strömungsratensteuereinheit 40c gibt ein Signal an den Kollektor 2 aus, um ihn anzuweisen, das Ansaugen von Luft zu starten. Bei Empfang des Signals, saugt der Kollektor 2 Luft an. Dann sammelt der Kollektor 2 in der angesaugten Luft enthaltene Partikel in der aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 zugeführten Flüssigkeit.
-
Im Speziellen wird der Sauger 8 zuerst aktiviert, um Umgebungsluft in den Behälterhauptkörper 6 zuzuführen. Zu diesem Zeitpunkt saugt der Sauger 8 Luft z.B. bei einer Strömungsrate von 300 l/min.
-
Die Luft, die dem Behälterhauptkörper 6 zugeführt wird, dreht sich und strömt innerhalb des Behälterhauptkörpers 6. Auf diese Art werden die in der Luft enthaltenen Partikel durch Zentrifugieren in der Flüssigkeit gesammelt.
-
[Zufuhr der Flüssigkeit an den Flüssigkeitspartikelzähler]
-
Die Strömungsratensteuereinheit 40c gibt ein Signal an die Rollenpumpe 38 aus, um sie zu aktivieren. Bei Empfang des Signals dreht die Rollenpumpe 38 die Rolle 38a. Mit der Drehung der Rolle 38a wird die Flüssigkeit in dem Behälterhauptkörper 6 angesaugt. Die angesaugte Flüssigkeit strömt durch die Leitung 34 zu dem Partikelzähler 4. Zusätzlich dazu strömt die Flüssigkeit, in der die Anzahl der Partikel durch den Partikelzähler 4 gemessen wird, durch den Schlauch 36 zur Rollenpumpe 38 und wird dann als Abwasser nach außen abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Strömungsrate der Flüssigkeit, die durch die Leitung 34 und den Schlauch 36 strömt, z.B. 10 ml/min.
-
Auf diese Art ermöglicht ein Aktivieren der Rollenpumpe 38, dass die Flüssigkeit in dem Kollektor 2 in Richtung des Partikelzählers 4 strömt.
-
[Messung von Partikeln durch den Flüssigkeitspartikelzähler]
-
Die Strömungsratensteuereinheit 40c sendet ein Signal an den Partikelzähler 4 (Partikelzähleinheit 4b), um ihn anzuweisen, die Messung der Partikelanzahl zu starten.
-
Bei Empfang des Signals misst der Partikelzähler 4 die Anzahl der Partikel, die in der durch die Leitung 34 geströmten Flüssigkeit enthalten sind. Es gibt ein allgemein bekanntes Verfahren, durch das, in dem Fall, wenn die Flüssigkeit Luftblasen enthält, die Luftblasen und die Partikel getrennt werden. Somit kann der Partikelzähler 4 das vorangegangene Unterscheidungsverfahren bei der Messung der Partikel ausführen.
-
Die Anzahl der gemessenen Partikel wird z.B. auf der Anzeige 40a der Steuereinheit 40 angezeigt. Die Steuereinheit 40 speichert auch chronologische Daten in dem Speichermedium der Steuereinheit 40 und zeigt auf der Anzeige 40a einen Graphen an, der Änderungen in der Partikelanzahl darstellt. Die Steuereinheit 40 kann mit einem PC (Personal Computer) verbunden sein. In diesem Fall kann ein Graph, der die Anzahl der Partikel und Änderungen in der Partikelanzahl, die von dem Partikelzähler 4 gemessen wurden, auf der Anzeige des PCs anzeigen.
-
Die für den Reinraum verantwortliche Person kann die Anzahl der Partikel und die chronologischen Änderungen in der Anzahl der Partikel, die auf der Anzeige 40a angezeigt wird, überwachen, um den Sauberkeitszustand des Reinraums zu erkennen.
-
Zusätzlich dazu kann die Steuereinheit 40, wie oben beschrieben, eine Warnung ausgeben, falls ein im Vorhinein bestimmter Wert überschritten wird, um dem Bediener dieses Ereignis mitzuteilen.
-
Die Strömungsratensteuereinheit 40c sendet ein Signal an die sich in Betrieb befindende Rollenpumpe 38, um sie anzuhalten. Bei Empfang des Signals stoppt die Rollenpumpe 38 die Drehung der Rolle 38a. Dementsprechend wird das Abgeben der Flüssigkeit aus dem Behälterhauptkörper 6 angehalten.
-
Wie oben beschrieben, steuert die Steuereinheit 40 gemäß des Partikelsystems 1 der Ausführungsform, die Zufuhr der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 30 und das Abgeben der Flüssigkeit aus dem Kollektor 2 (Behälterhauptkörper 6).
-
Dies schließt die Notwendigkeit seitens des Bedieners aus, die gesammelte Probe nach Abschluss des Sammelns der Partikel durch den Kollektor 2 in den Partikelzähler 4 einsetzen zu müssen. Das Sammeln von Partikeln für die Messung der Anzahl der Partikel kann automatisch erfolgen.
-
Deshalb kann der Bediener (verantwortliche Person) die Anzahl der Partikel für 24 h kontinuierlich einfach dadurch messen, dass er die Messbedingungen in die Steuereinheit 40 eingibt, oder er kann die Anzahl der Partikel intermittierend bei vorbestimmten Zeitintervallen (z.B. jede Stunde) messen.
-
In der Ausführungsform wird ein Verfahren angewandt, bei dem Partikel in der Luft in einer Flüssigkeit (etwa 10 ml) in dem Behälterhauptkörper 6 gesammelt werden. Deshalb werden die Partikel, die in der Luft enthalten sind, z.B. sogar dann in der 10-ml-Flüssigkeit konzentriert, wenn die Luft bei einer Strömungsrate von entweder 100 l/min oder 300 l/min angesaugt wird.
-
Dementsprechend kann der Partikelzähler 4 Messungen der 10-ml-Flüssigkeit, deren Menge ausreichend kleiner ist als die Menge der angesaugten Luft, vornehmen. Deshalb kann die Messzeit im Vergleich zu dem Fall, in dem die Luft dem Partikelzähler 4 zur Messung der Partikel direkt zugeführt wird, signifikant verkürzt werden. Zusätzlich dazu kann ein Flüssigkeitspartikelzähler, der eine Messung bei einer allgemeinen Strömungsrate ermöglicht, verwendet werden. Es besteht ebenfalls keine Notwendigkeit, die Leistung der Laserstrahlen aus der Lichtemissionsvorrichtung 12, gemäß der Menge an angesaugter Luft, einzustellen. Ferner kann die Anzahl der Partikel gemäß dem Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform, ohne Abhängigkeit von der Menge an angesaugter Luft gemessen werden. Dies ermöglicht es, die Empfindlichkeit für den Partikeldurchmesser aufrechtzuerhalten.
-
[Messvorgang]
-
Als nächstes wird ein Verfahren zum Messen von Partikeln in dem Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform beschrieben.
-
In dem Partikelzählsystem 1 kann das Sammeln durch den Kollektor 2 und das Messen durch den Partikelzähler 4 kontinuierlich oder intermittierend ausgeführt werden. Zuerst wird das Verfahren für ein kontinuierliches Sammeln und Messen unten beschrieben.
-
[Kontinuierliches Messen]
-
4 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs zum kontinuierlichen Messen.
-
Das Verfahren zur kontinuierlichen Ausführung, wie oben beschrieben, bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausführen eines gleichzeitigen Sammelns von Partikeln durch den Kollektor 2 und eines Messens der Anzahl der Partikel durch den Partikelzähler 4, um eine kontinuierliche Messung für einen vorbestimmten Zeitraum (z.B. 24 h lang) durchzuführen. Hierin nachfolgend wird dieses Verfahren als „kontinuierliches Messen“ bezeichnet werden.
-
Schritt S 100: Die Strömungsratensteuereinheit 40c verursacht, dass der Flüssigkeitsbehälter 30 mit der Zufuhr von reinem Wasser (Flüssigkeit) beginnt.
-
Danach öffnet die Strömungsratensteuereinheit 40c das Ventil 44 und aktiviert die Rollenpumpe 38. Die Rollenpumpe 38 dreht die Rolle 38a, um die Flüssigkeit, die dem Behälterhauptkörper 6 zugeführt wurde, von der Leitung 34 in Richtung des Schlauchs 36 strömen zu lassen. Dann wird das Innere der Leitung 34, des Partikelzählers 4 und des Schlauchs 36 mit reinem Wasser gefüllt.
-
Zu diesem Zeitpunkt verursacht die Steuereinheit 40, gemäß eines Ausgangssignals von dem Flüssigkeitsströmungssensor 42, dass der Flüssigkeitsbehälter 30 die Menge an Flüssigkeit, die zugeführt wird, so steuert, dass die Flüssigkeit in dem Behälterhauptkörper 6 des Kollektors 2 in einer vorbestimmten Menge (10 ml) zurückgehalten werden kann.
-
Die Rollenpumpe 38 bewegt die Flüssigkeit, die durch die Leitung 34, den Partikelzähler 4 und den Schlauch 36 strömt, z.B. mit einer Strömungsrate von 10 ml/min. Die Menge der Flüssigkeit, die von der Rollenpumpe 38 (10 ml/min) angesaugt wird, wird durch das Ventil 44 eingestellt. Das Partikelzählsystem 1 kann nicht konfiguriert sein, das Ventil 44 zu umfassen, wenn die Strömungsrate von der Pumpe 38 ausreichend gut eingestellt werden kann.
-
Anstelle der Verwendung des Flüssigkeitsströmungssensors 42, kann die Steuereinheit 40 die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Pumpe 38 aktiviert wird und dem Zeitpunkt, zu dem das Innere der Leitung 34, des Partikelzählers 4 und des Schlauchs 36 mit dem reinen Wasser gefüllt sind (Flüssigkeitsverteilungszeit) im Vorhinein speichern. Diese Flüssigkeitsverteilungszeit kann z.B. basierend auf der Gesamtlänge der Leitung 34 und des Schlauchs 36 und der Menge, die von der Rollenpumpe 38 angesaugt wird, festgelegt werden.
-
Schritt S102: Die Strömungsratensteuereinheit 40c verursacht, dass der Kollektor 2 mit dem Ansaugen der Luft beginnt. Die Strömungsratensteuerungseinheit 40c verursacht ebenfalls, dass der Partikelzähler 4 mit dem Messen der Partikel beginnt.
-
Der Sauger 8 des Kollektors 2 saugt die Luft in dem Reinraum z.B. bei einer Strömungsrate von 300 l/min an. Der Partikelzähler 4 bestrahlt das reine Wasser, das bei einer Strömungsrate von 10 ml/min strömt, mit einem Laserstrahl, um gestreute Lichtteilchen von den Partikeln zu detektieren und misst die Anzahl der Partikel gemäß der detektierten gestreuten Lichtteilchen.
-
Schritt S104: Wenn eine vorbestimmte Zeit (z.B. 24 h) seit Beginn des Ansaugens der Luft und des Messens der Partikel abgelaufen ist, verursacht die Strömungsratensteuereinheit 40c, dass der Kollektor 2 und der Partikelzähler 4 das Ansaugen der Luft bzw. das Messen der Partikel stoppen. Alternativ dazu kann der Betreiber die Messungen durch den Kollektor 2 und den Partikelzähler 4 manuell beenden.
-
Schritt S106: Danach verursacht die Strömungsratensteuereinheit 40c, dass der Flüssigkeitsbehälter 30 die Zufuhr von reinem Wasser stoppt. Jedoch arbeitet die Rollenpumpe 38 weiterhin. Die Rollenpumpe 38 gibt das reine Wasser als Abwasser aus dem Behälterhauptkörper 6, der Leitung 34, dem Partikelzähler 4, dem Schlauch 36 und der Rollenpumpe 38 nach außen ab.
-
Schließlich schließt die Strömungsratensteuereinheit 40c das Ventil 44 und stoppt die Rollerpumpe 38, um diesen Vorgang zu beenden.
-
Das Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform kann eine Vorrichtung für die automatische Zufuhr von reinem Wasser an den Flüssigkeitsbehälter 30 umfassen. Bei einer solchen Konfiguration bestehen keine Bedenken, dass das reine Wasser in dem Flüssigkeitsbehälter 30 aufgebraucht wird. Somit ist diese Konfiguration für eine konstante Überwachung geeignet.
-
5 ist ein Graph, der Änderungen in der Anzahl der Partikel, die durch die kontinuierliche Messung gemessen werden, darstellt.
-
Der Messstatus der Partikel durch kontinuierliches Messen wird auf der Anzeige 40a der Steuereinheit 40 oder auf der Anzeige eines PCs, der mit der Steuereinheit 40 verbunden ist, jedoch nicht dargestellt ist, angezeigt. Falls ein im Vorhinein festgelegter Wert überschritten wird, kann die Steuereinheit 40 eine Warnung ausgeben, um dies dem Bediener mitzuteilen.
-
In dem Graph aus 5 gibt die vertikale Achse die Anzahl der Partikel an, die in der Flüssigkeit, die mit einer vorbestimmten Strömungsrate strömt, enthalten sind und die Querachse gibt die Messzeit an. Die Querlinie in dem Diagramm gibt den Bezugswert der Partikelanzahl an.
-
Beispielsweise wird dem Reinraum saubere Luft zugeführt. Der Reinraum wird in einem beinahe völlig sauberen Zustand gehalten. Dementsprechend ist die Partikelanzahl, die von dem Partikelzähler 4 gemessen wird, beinahe konstant.
-
Jedoch steigt die Anzahl der detektierten gestreuten Lichtteilchen in dem Bereich, der in 5 von einer gepunkteten Linie umgeben ist, d.h. die Anzahl der Partikel, stark an und deshalb überschreitet die Anzahl der Partikel den Bezugswert. In diesem Fall kann die verantwortliche Person erkennen, dass das Ausmaß der Sauberkeit in dem Reinraum vermindert ist.
-
Wie oben beschrieben ermöglicht die kontinuierliche Messung ein gleichzeitiges Ausführen des Sammelns der Partikel durch den Kollektor 2 und die Messung der Partikel durch den Partikelzähler 4. Deshalb ermöglicht es die kontinuierliche Messung, Änderungen in der Anzahl von Partikeln, die in dem Reinraum schweben, zu überwachen.
-
Die Flüssigkeit wird sofort nach dem Sammeln der Partikel durch den Kollektor 2 dem Partikelzähler 4 zugeführt. Dies ermöglicht, dass der Partikelzähler 4 die Anzahl der Partikel in der Luft in Echtzeit misst. Das Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform kann eine Vorrichtung für eine automatische Zufuhr von reinem Wasser an den Flüssigkeitsbehälter 30 umfassen. Bei einer solchen Konfiguration bestehen keine Bedenken, dass das reine Wasser in dem Flüssigkeitsbehälter 30 aufgebraucht wird. Somit ist diese Konfiguration für eine konstante Überwachung geeignet.
-
Gemäß des vorangegangenen Messverfahrens wird der Flüssigkeitsströmungssensor 42 als ein Beispiel verwendet. Jedoch ist eine kontinuierliche Messung auch ohne Verwendung des Flüssigkeitsströmungssensors 42 möglich.
-
Im Speziellen führt der Flüssigkeitsbehälter 30 die Flüssigkeit bei einer konstanten Strömungsrate (10 ml/min) zu. Somit strömt auch die Rollenpumpe 38 die Flüssigkeit bei einer konstanten Strömungsrate (10 ml/min) weiter.
-
Deshalb kann die Steuereinheit 40 durch vorheriges Einstellen der Steuereinheit 4, gemäß der vorangegangenen Strömungsrate, in Bezug auf (1) die Zeit, die erforderlich ist, um das reine Wasser in die Leitung 32 zu füllen, auf (2) die Zeit, die erforderlich ist, damit das reine Wasser in dem Behälterhauptkörper 6 eine vorbestimmte Menge erreicht und auf (3) die Zeit, die erforderlich ist, um das reine Wasser in die Leitung 34 und den Schlauch 36 zu füllen, den Flüssigkeitsbehälter 30, den Kollektor 2, den Partikelzähler 4 und die Pumpe 38 an vorbestimmten Zeitpunkten aktivieren.
-
[Intermittierende Messung]
-
Als nächstes wird das Verfahren zum Ausführen des Sammelns und des intermittierenden Messens von Partikeln beschrieben.
-
6 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs einer intermittierenden Messung. Das vorangegangene Verfahren für eine intermittierende Ausführung bezieht sich auf ein Verfahren zum unterbrochenen Ausführen des folgenden Zyklus in vorbestimmten Zeitabständen. Im Speziellen wird ein Vorgang vom Sammeln der Partikel bis hin zum Abschluss der Messung in dem einen Zyklus durchgeführt. Hierin nachfolgend wird das Verfahren zum Ausführen des Zyklus mit Unterbrechungen und Wiederholungen als „intermittierende Messung“ bezeichnet.
-
Die intermittierende Messung umfasst ebenfalls den Fall, in dem die Messung nur in einem Zyklus abgeschlossen wird (einzelne Messung).
-
Schritt S200: Die Strömungsratensteuereinheit 40c verursacht, dass der Flüssigkeitsbehälter 30 die Zufuhr des reinen Wassers (Flüssigkeit) startet.
-
Danach öffnet die Strömungsratensteuereinheit 40c das Ventil 44 und aktiviert die Rollenpumpe 38. Die Rollenpumpe 38 dreht die Rolle 38a, um die Flüssigkeit, die dem Behälterhauptkörper 6 aus der Leitung 34 in Richtung des Partikelzählers 4 und des Schlauchs 36 zugeführt wird, strömen zu lassen. Dann wird das Innere der Leitung 34, des Partikelzählers 4 und des Schlauchs 36 mit dem reinen Wasser gefüllt.
-
Zu diesem Zeitpunkt verursacht der Flüssigkeitsströmungssensor 42, dass der Flüssigkeitsbehälter 30 die Menge der zugeführten Flüssigkeit so steuert, dass die Flüssigkeit in dem Behälterhauptkörper 6 des Kollektors 2 bei einer vorbestimmten Menge (10 ml) aufrechterhalten werden kann.
-
Die Rollenpumpe 38 bewegt die Flüssigkeit mit einer Strömungsrate von z.B. 10 ml/min in die Leitung 34, den Partikelzähler 4 und den Schlauch 36. Die Menge der Flüssigkeit, die von der Pumpe 38 angesaugt (10 ml/min) wird, wird durch das Ventil 44 eingestellt. Das Partikelzählsystem 1 muss kein Ventil 44 umfassen, wenn die Rollenpumpe 38 die Strömungsrate ausreichend gut steuern kann.
-
Schritt 202: Danach verursacht die Strömungsratensteuereinheit 40c, dass der Flüssigkeitsbehälter 30 die Zufuhr von reinem Wasser stoppt. Zu diesem Zeitpunkt schließt die Strömungsratensteuereinheit 40c das Ventil 44 und stoppt die Rollenpumpe 38.
-
Zu diesem Zeitpunkt enthält der Behälterhauptkörper 6 noch 10 ml des reinen Wassers. Die Leitung 34, der Partikelzähler 4 und die Leitung 40 sind ebenfalls mit dem reinen Wasser gefüllt.
-
Schritt S204: Die Strömungsratensteuereinheit 40c verursacht, dass der Kollektor 2 mit dem Ansaugen von Luft beginnt. Der Kollektor 2 saugt die Luft mit einer Strömungsrate von 300 l/min an und sammelt Partikel, die in der Luft enthalten sind, durch Zentrifugieren in dem reinen Wasser.
-
Schritt S206: Bei Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer verursacht die Strömungsratensteuereinheit 40c, dass der Kollektor 2 das Ansaugen der Luft stoppt.
-
Schritt S208: Danach verursacht die Strömungsratensteuereinheit 40c, dass der Partikelzähler 4 mit dem Messen der Partikel beginnt.
-
Im Speziellen öffnet die Strömungsratensteuereinheit 40c das Ventil 44 und aktiviert die Rollenpumpe 38. Dementsprechend strömt das reine Wasser in dem Behälterhauptkörper 6 durch die Leitung 34 in Richtung des Partikelzählers 4. Der Partikelzähler 4 führt die Messung durch, bis die Flüssigkeit in dem Behälterhauptkörper 6 und der Leitung 34 vollständig nach außen abgegeben wird. Das heißt, die Zeit, die erforderlich ist, um die gesamte Flüssigkeit nach außen abzugeben, ist die Messzeit.
-
Die Leitung 34 und der Partikelzähler 4 werden bei Schritt S200 im Vorhinein mit dem reinen Wasser befüllt. Dementsprechend wird die Zeit (Intervall), die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Sammeln der Partikel durch den Kollektor 2 abgeschlossen ist und dem Zeitpunkt, an dem der Partikelzähler 4 die Messung beginnt, erforderlich ist, basierend auf der Zeit festgelegt werden, die erforderlich ist, bis das ganze reine Wasser, das im Vorhinein in die Leitung 34 gefüllt wurde, wieder zurück zum Schlauch 36 strömen gelassen wird.
-
Schritt S210: Nach Ablaufen der Messzeit verursacht die Strömungsratensteuereinheit 40c, dass der Partikelzähler 4 die Messung stoppt.
-
Die Messzeit wird in der Steuereinheit 40 basierend auf der Flüssigkeitsmenge, die von der Rollenpumpe 38 angesaugt wird (10 ml/min) eingestellt. Alternativ dazu kann die Messzeit in dem Partikelzähler 4 eingestellt werden.
-
Die Strömungsratensteuereinheit 40c schließt das Ventil 44 und stoppt die Rollenpumpe 38.
-
Schritt S212: Die Strömungsratensteuereinheit 40c bestimmt, ob die nächste Messung reserviert ist oder nicht. Wenn die nächste Messzeit reserviert ist (Ja), wird Schritt S200 ausgeführt, wenn die Reservierungszeit erreicht ist.
-
In der Zwischenzeit beendet die Strömungsratensteuereinheit 40c diesen Vorgang, wenn die nächste Messung nicht reserviert ist (Nein). Bei Beenden dieses Vorgangs kann die Strömungsratensteuereinheit 40c ein Signal an Partikelzähler 4 ausgeben, um ein Ausschalten zu befehlen. Bei Empfang des Signals schaltet sich der Partikelzähler 4 aus.
-
7 ist ein Graph, der Änderungen in der Flüssigkeitsmenge in dem Behälterhauptkörper 6 darstellt. Der Graph stellt Änderungen in der Flüssigkeitsmenge in dem Behälterhauptkörper 6 in einem Zyklus dar.
-
In 7 gibt die vertikale Achse die Menge des reinen Wassers in dem Behälterhauptkörper 6 an, und die Querachse gibt die Zeit an, die verstrichen ist, seit der Flüssigkeitsbehälter 30 mit der Zufuhr des reinen Wassers begonnen hat.
-
Das reine Wasser in dem Behälterhauptkörper 6 erreicht in 30 Sekunden (0,5 min) eine vorbestimmte Menge (10 ml), da der Flüssigkeitsbehälter 30 bereits mit der Zufuhr des reinen Wassers begonnen hat.
-
Danach sammelt der Kollektor 2 Partikel in der Luft. Bei der intermittierenden Messung, während der der Kollektor 2 die Partikel sammelt, führt der Flüssigkeitsbehälter 30 kein reines Wasser zu. Dementsprechend wird die Menge des reinen Wassers in dem Behälterhauptkörper 6 beinahe konstant gehalten.
-
Hier wird angenommen, dass die Zeit, die erforderlich ist, damit der Kollektor 2 die Partikel sammelt, zwei Minuten beträgt (aus 6001 Luft). Bei Abschluss des Sammelns der Partikel durch den Kollektor 2, beginnt der Partikelzähler 4 mit der Messung der Partikel. Zu diesem Zeitpunkt wird die Rollenpumpe 38 aktiviert, um das reine Wasser in den Behälterhauptkörper 6 durch die Leitung 34 in Richtung des Partikelzählers 4 strömen zu lassen.
-
Dieses Beispiel berücksichtigt die Zeit, die erforderlich ist, damit das reine Wasser, das die Partikel enthält, von dem Kollektor 2 aus den Partikelzähler 4 erreicht. Deshalb beginnt der Partikelzähler 4 30 Sekunden (0,5 min nach) nach Abschluss des Sammelns der Partikel durch den Kollektor 2 mit der Messung.
-
Auf diese Art, auch bei einer intermittierenden Messung, besteht für den Bediener keine Notwendigkeit, die Probe, die von dem Kollektor 2 gesammelt wurde (Flüssigkeit, die die Partikel enthält) in den Partikelzähler 4 einzusetzen. Somit kann eine intermittierende Messung, wie eine 30-minütige Messung in Abständen von einer Stunde, 24 h lang, durchgeführt werden, um z.B. Änderungen in der Anzahl von Partikeln, die in dem Reinraum schweben, zu untersuchen.
-
Wie oben beschrieben, können Partikel in der Luft gemäß des Partikelzählsystems 1 der Ausführungsform effizient gesammelt werden, und die Partikel können rasch gemessen werden.
-
Beispielsweise wird die Messzeit im Fall einer Verwendung eines Luftpartikelzählers, der konfigurier ist, die Anzahl von Luftpartikeln direkt zu messen, gemäß der Strömungsrate der angesaugten Luft, länger.
-
Im Gegensatz dazu beträgt die Zeit, gemäß dem Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform, wie aus dem in 7 dargestellten Graphen hervorgeht, die erforderlich ist, um einen Zyklus vom Beginn der Zufuhr einer Flüssigkeit bis zum Abschluss der Messung der Anzahl von Partikeln, auszuführen, etwa vier Minuten pro einer Luftmenge von 600 1. In dem Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform wird die Zeiteffizienz der Messung der Partikelanzahl höher, wenn die Sammelzeit in einem Zyklus erhöht wird.
-
Beispielsweise beträgt die Strömungsrate der Flüssigkeit, die durch den Partikelzähler 4 strömt, 10 ml/min, sogar wenn die Luftmenge erhöht wird. Deshalb kann eine schnelle Messung ohne Abhängigkeit von der Strömungsrate der von dem Kollektor 2 angesaugten Luft durchgeführt werden.
-
Gemäß dem Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform werden die von dem Kollektor 2 angesaugten Luftpartikel durch Zentrifugieren in die Flüssigkeit eingeführt. Dementsprechend kann der Kollektor 2 im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem Partikel in der Luft, die von der Pumpe weitergbewegt werden, in dem reinen Wasser aufgenommen werden, sogar Partikel in der Flüssigkeit sammeln, die kleiner sind als 1 µm.
-
Die hierin offenbarte Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die Erfindung kann in verschiedenen modifizierten Ausführungsformen umgesetzt werden. Beispielsweise kann der Partikelzähler 4 ein Autofluoreszenzphänomen verwenden, um die Anzahl von Lebendpartikeln aus den Partikeln, die in der Flüssigkeit enthalten sind, zu messen. In diesem Fall gibt es, sogar falls die Flüssigkeit Luftblasen enthält, einen Unterschied in der Wellenlänge zwischen gestreuten Lichtteilchen, die von den Luftblasen reflektiert werden und der Fluoreszenz, die von den Lebendpartikeln abgegeben wird und somit kann der Partikelzähler 4 diese Lichtteilchen unterscheiden. Das heißt, dass der Partikelzähler 4 nur die Fluoreszenz detektieren kann. Der Partikelzähler 4 kann somit die Anzahl der Lebendpartikel messen.
-
Die Steuereinheit 40 der Ausführungsform ist oben als eine Vorrichtung beschrieben, die von dem Partikelzähler 4 getrennt ist. Jedoch kann die Steuereinheit 40 auch mit dem Partikelzähler 4 integriert sein.
-
Bei der intermittierenden Messung in dem Partikelzählsystem 1 der Ausführungsform kann die Anzahl der Partikel in der Luft, die von dem Partikelzähler 4 zugeführt wurde, gemessen werden. In Bezug auf die intermittierende Messung kann der Partikelzähler 4 unter der Annahme, dass die Effizienz des Sammelns der Partikel nicht 100 % beträgt, mit einem Mittel zum Korrigieren der Messergebnisse basierend auf der Effizienz des Sammelns der Partikel, die im Vorhinein durch Experimente oder dergleichen bestimmt wurde, ausgestattet werden.
-
LISTE VON BEZUGSZIFFERN
-
- 1
- Partikelzählsystem
- 2
- Kollektor (Luftpartikelkollektor)
- 4
- Partikelzähler (Flüssigkeitspartikelzähler)
- 4a
- Anzeigelampe
- 4b
- Partikelzähleinheit
- 6
- Behälterhauptkörper (Behälter)
- 6a
- zylindrischer Hauptkörperteil
- 6b
- kegelstumpfförmiger Unterteil
- 6c
- kappenförmiges Deckelelement
- 6d
- Öffnung
- 8
- Sauger
- 10
- Leitung
- 12
- Leuchtvorrichtung
- 12a
- Laserstrahlen
- 14
- Strahlungslinsensystem
- 16
- Strömungszelle
- 16a
- hohles, zylindrisches Quadratsäulenelement
- 18
- erstes optisches Lichtsammellinsensystem
- 20
- lichtabschirmende Vorrichtung
- 22
- zweites optisches Lichtsammellinsensystem
- 24
- Vorrichtung zum Empfangen von gestreutem Licht
- 26
- Partikel
- 28
- Flüssigkeit
- 30
- Flüssigkeitsbehälter
- 32
- Leitung (erster Strömungspfad)
- 34
- Leitung (zweiter Strömungspfad)
- 36
- Schlauch (dritter Strömungspfad)
- 38
- Rollenpumpe (Pumpe)
- 38a
- Rolle
- 40
- Steuereinheit (Strömungsratensteuervorrichtung)
- 40a
- Anzeige
- 40c
- Strömungsratensteuereinheit
- 42
- Flüssigkeitsströmungssensor
- 44
- Ventil
- 46
- Netzwerkkabel
