JP2592273B2 - 流体中に含まれるパーティクル検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 純水、酸溶液、アルカリ溶液等の高純度の流体中に含
まれるパーティクル数を検出する装置の改良に関し、 被測定流体の温度がどのように変化しても、正しいパ
ーティクル数を測定できるよう改良した、流体中に含ま
れるパーティクル検出装置を提供することを目的とし、 レーザ発生装置と、該レーザ発生装置の発生するレー
ザ光が透過して入射するレーザ光入射窓と射出するレー
ザ光射出窓とを有し、被測定流体を供給されるセンサー
セルと、該センサーセルのレーザ光射出窓を透過して射
出されたレーザ光を、被測定流体中に含まれるパーティ
クルにより散乱された散乱レーザ光と散乱されなかった
非散乱光とに分離する手段と、前記散乱光を集束し検出
する散乱光検出手段と、前記非散乱レーザ光を検出する
非散乱光検出手段と、前記散乱光検出手段の検出値と前
記非散乱光検出手段の検出値とを入力され、被測定流体
中のパーティクル数を算出するパーティクル数算出手段
とを具備してなる、流体中に含まれるパーティクル検出
装置において、前記センサーセルには温度検出手段が設
けられ、前記パーティクル検出装置には、該温度検出手
段の検出する前記センサーセルの温度に追従して、前記
被測定流体の温度を制御する流体温度制御手段を設ける
よう構成する。

〔産業上の利用分野〕

純水、酸溶液、アルカリ溶液等の高純度の流体中に含
まれるパーティクル数を検出する装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来技術に係る流体中に含まれるパーティクル検出装
置の構成を第４図に示す。図において、被測定流体は、
配管５を介してセンサーセル１に供給され、レーザ発生
装置２において発生されたレーザは、サファイア、ガラ
ス等の耐蝕性があり、しかも、レーザ透過性の良い材料
からなる窓6aを透過してセンサーセル１に入射し、同様
に、サファイア、ガラス等の耐蝕性があり、しかも、レ
ーザ透過性の良い材料からなる窓6bを透過して外部に射
出される。

ここで、被測定流体中のパーティクルによって散乱さ
れた散乱レーザ光は、窓6bを透過して外部に射出した
後、中央に開口を有する平面鏡７によって屈折され、集
光レンズ８によって集光され、散乱光検出手段３によっ
て検出される。

一方、被測定流体中のパーティクルによって散乱さな
かった非散乱レーザ光は、レーザ光射出窓6bを透過して
外部に射出された後、平面鏡７の中央の開口7aを通り、
非散乱光検出手段４によって検出される。

前記散乱光検出手段３および非散乱光検出手段４の検
出値をパーティクル数算出手段９において比較すること
によって被測定流体中のパーティクル数を測定する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

たゞ、上記せる従来技術に係る流体中に含まれるパー
ティクル検出装置を使用すると、全く同一の被測定流体
であっても、その温度が相違すると、その中に含まれて
いるものとして検出されるパーティクル数が相違すると
いう欠点が発見された。

そこで、この現象を確認するため、全く同一の被測定
流体の温度を約20℃（Ａをもって第２図・第３図に図示
する）から一旦100℃（Ｂをもって第２図・第３図に図
示する）まで昇温し、再び約20℃（Ｃをもって第２図・
第３図に図示する）まで降温して、上記の流体中に含ま
れるパーティクル検出装置を使用して、その中に含まれ
るものとして検出されるパーティクル数を測定し、その
結果を、第２図と第３図とに示す。

第２図は、被測定流体の昇温・降温の経過を示す、時
間・温度曲線であり、第３図は昇温過程及び降温過程に
おいて、上記せる全く同一の被測定流体から検出された
パーティクル数を示す。

上記の実験結果から、被測定流体の温度が変化すれ
ば、パーティクル数の測定値が変化するだけでなく、同
じ温度であっても、その温度に到達するまでの温度の履
歴が異なれば、異なった測定値を示すことが確認され
た。

このことは、従来技術に係る流体中に含まれるパーテ
ィクル検出装置をもって測定した被測定流体中のパーテ
ィクル数の測定値が、測定後に施される温度補正のみを
もってしては、正しい値に換算されないことを示してい
る。

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、被
測定流体の温度がどのように変化しても、正しいパーテ
ィクル数を測定できるよう改良した、流体中に含まれる
パーティクル検出装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、レーザ発生装置（２）と、該レーザ発
生装置（２）の発生するレーザ光が透過して入射するレ
ーザ光入射窓（6a）と射出するレーザ光射出窓（6b）と
を有し、被測定流体を供給されるセンサーセル（１）
と、該センサーセル（１）のレーザ光射出窓（6b）を透
過して射出されたレーザ光を、被測定流体中に含まれる
パーティクルにより散乱された散乱レーザ光と、散乱さ
れなかった非散乱光とに分離する手段（７）と、前記散
乱レーザ光を検出する散乱光検出手段（３）と、前記非
散乱レーザ光を検出する非散乱光検出手段（４）と、前
記散乱光検出手段（３）の検出値と前記非散乱光検出手
段（４）の検出値とを入力され、被測定流体中のパーテ
ィクル数を算出するパーティクル数算出手段（９）とを
具備している、流体中に含まれるパーティクル検出装置
において、前記センサーセル（１）には温度検出手段
（10a）が設けられ、前記パーティクル検出装置には、
該温度検出手段（10a）の検出する前記センサーセル
（１）の温度に追従して、前記被測定流体の温度を制御
する流体温度制御手段（10）が設けられることによって
達成される。

なお、センサーセル（１）のレーザ光射出窓（6b）を
透過して外部に射出されたレーザ光を、被測定流体中に
含まれるパーティクルにより散乱された散乱光と、散乱
されなかった非散乱光とに分離する手段（７）は、中央
（非散乱光の光軸に対応する領域）に開口（7a）を有
し、非散乱光の光軸に傾斜して配設される平面鏡（７）
または凸面鏡（７）等をもって実現することができる。

〔作用〕

本発明に係る、流体中に含まれるパーティクル検出装
置においては、センサーセル１に温度検出手段10aを設
け、一方、被測定流体の供給配管５に流体温度制御装置
10を設け、この流体温度制御装置10を、温度検出手段10
aの検出する温度に追従して制御し、センサーセル１に
流入する被測定流体の温度をセンサーセル１の温度と同
一にするように制御するので、流体中に含まれるパーテ
ィクル検出装置に供給される被測定流体の温度は、常
に、流体中に含まれるパーティクル検出装置のセンサー
セルの温度（実質的には室温）と同一になり、正しいパ
ーティクル数を測定することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつゝ、本発明の一実施例に係る流
体中に含まれるパーティクル検出装置について説明す
る。

第１図参照 １はセンサーセルであり、被測定流体が供給される配
管５が接続され、レーザ発生装置２において発生された
レーザ光を透過するサファイア、ガラス等の耐蝕性があ
り、しかも、レーザ透光性の良い材料からなるレーザ光
入射窓6aと、同様に、レーザ光を透過するサファイア、
ガラス等の耐蝕性があり、しかも、レーザ透光性の良い
材料からなるレーザ光射出窓6bとを有する。

７は被測定流体中に含まれるパーティクルによって散
乱されて光軸が入射光の光軸からずれたレーザ光（散乱
レーザ光）と、被測定流体中に含まれるパーティクルに
よって散乱されず光軸が入射光の光軸からずれなかった
レーザ光（非散乱光）とを分離する機能を有する手段で
あり、本例においては、非散乱光の光軸に対応する領域
に開口7aを有し、非散乱光の光軸に傾斜して配置された
平面鏡７をもって構成されている。散乱レーザ光は平面
鏡７によって反射して光路を変更するが、非散乱レーザ
光は開口7aを通過して光路を変更することなく直進す
る。

３は散乱レーザ光検出手段であり、センサーセル１内
においてパーティクルによって散乱し、平面鏡７の表面
で反射して光路を変更した散乱レーザ光を集光レンズ８
を介して集光して、その強度を検出する。

４は非散乱レーザ光検出手段であり、センサーセル１
内においてパーティクルによって散乱しなかった非散乱
レーザ光を平面鏡７の中央部にある開口7aを通して受光
しその強度を検出する。

９はパーティクル数算出手段であり、散乱レーザ光検
出手段３による検出値と非散乱レーザ光検出手段４によ
る検出値とを比較し、被測定流体中に含まれるパーティ
クル数を算出する。

10aが本発明の要旨に係る温度検出手段であり、セン
サーセル１の温度を検出する。この温度検出手段10aの
検出値は四季を通じて多少変化するが、おゝむね室温で
あり、常時恒温に近い。

10bは被測定流体の温度を検出する被測定流体温度検
出器であり、本発明の要旨に係る温度検出手段10aの検
出値とともに調節器10cに入力される。

調節器10cは、被測定流体の温度をセンサーセル１の
温度に一致させるように動作する。本例においては、加
熱及び／または冷却媒体を供給する配管10dに設けられ
た制御弁10eを制御する。その結果、熱交換器10fにおけ
る熱交換量は制御され、センサーセル１に供給される被
測定流体の温度はセンサーセル１の温度と等しくされ
る。したがって、流体中に含まれるパーティクル検出装
置をもって検出されるパーティクルの数の精度は顕著に
向上する。なお、本実施例においては、散乱光と非散乱
光とを分離する手段７として、中央（非散乱光の光軸に
対応する領域）に開口7aを有し、非散乱光の光軸に傾斜
して設けられる平面鏡７を使用しているが、これは１例
であって、本発明を限定するものではない。上記の他、
中央（非散乱光の光軸に対応する領域）に開口（図示せ
ず）を有し、非散乱光の光軸に傾斜して設けられる凹面
鏡（図示せず）を使用することもできる。この場合に
は、集光レンズ８は不要となる。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る、流体中に含まれ
るパーティクル検出装置においては、センサーセルに供
給される被測定流体の温度が被測定流体供給前のセンサ
ーセルの温度と等しくなるよう制御されるので、原始的
には高温であった被測定流体が供給されても、センサー
セルに到着するときは被測定流体供給前のセンサーセル
の温度と等しくなり、センサーセル内温度は、被測定流
体供給前も、供給後も（測定期間中も）、変化しないの
で、流体中に含まれるパーティクル検出装置をもって検
出されるパーティクルの数の精度は顕著に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る流体中に含まれるパ
ーティクル検出装置の構成図である。 第２図は、従来技術に係る流体中に含まれるパーティク
ル検出装置の欠点を確認するためになした試験におけ
る、被測定流体の時間に対する温度変化を示す曲線であ
る。 第３図は、従来技術に係る流体中に含まれるパーティク
ル検出装置の欠点を確認するためになした試験の結果を
示すグラフであり、被測定流体が第２図に示す温度変化
をした場合のパーティクル数測定値である。 第４図は、従来技術に係る流体中に含まれるパーティク
ル検出装置の構成図である。 １……センサーセル、 ２……レーザ発生装置、 ３……散乱レーザ光検出手段、 ４……非散乱レーザ光検出手段、 ５……非測定流体供給配管、 6a……レーザ入射窓、 6b……レーザ射出窓、 ７……散乱光と非散乱光とを分離する手段（鏡） 7a……鏡７に非散乱光の光軸に対応して設けられた開
口、 ８……集光レンズ、 ９……パーティクル数算出手段、 10a……センサーセルの温度検出器、 10b……被測定流体の温度検出器、 10c……調節器、 10d……冷却及び／または加熱媒体供給配管、 10e……制御弁、 10f……熱交換器。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−181939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−182167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−42640（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−182168（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ発生装置（２）と、 該レーザ発生装置（２）の発生するレーザ光が透過して
   入射するレーザ光入射窓（6a）と射出するレーザ光射出
   窓（6b）とを有し、被測定流体を供給されるセンサーセ
   ル（１）と、 該センサーセル（１）のレーザ光射出窓（6b）を透過し
   て射出されたレーザ光を、被測定流体中に含まれるパー
   ティクルにより散乱された散乱レーザ光と、散乱されな
   かった非散乱光とに分離する手段（７）と、 前記散乱レーザ光を検出する散乱光検出手段（３）と、 前記非散乱レーザ光を検出する非散乱光検出手段（４）
   と、 前記散乱光検出手段（３）の検出値と前記非散乱光検出
   手段（４）の検出値とを入力され、被測定流体中のパー
   ティクル数を算出するパーティクル数算出手段（９）と を具備してなる、流体中に含まれるパーティクル検出装
   置において、 前記センサーセル（１）には、温度検出手段（10a）が
   設けられ、 前記パーティクル検出装置には、該温度検出手段（10
   a）の検出する前記センサーセル（１）の温度に追従し
   て、前記被測定流体の温度を制御する流体温度制御手段
   （10）が具備されてなる ことを特徴とする、流体中に含まれるパーティクル検出
   装置。
2. 【請求項２】前記散乱光と前記非散乱光とを分離する手
   段（７）は、前記レーザ光射出窓（6b）を透過した前記
   非散乱光の光軸上に設けられ、前記非散乱光の光軸に対
   応する領域に開口（7a）を有し、前記散乱光の光軸に対
   し傾斜をもって配設されてなる平面鏡（７）と、該平面
   鏡（７）によって反射された前記散乱光を集束する光学
   系（８）とよりなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の流体中に含まれるパーティクル検出装置。
3. 【請求項３】前記散乱光と前記非散乱光とを分離する手
   段（７）は、前記レーザ光射出窓（6b）を透過した前記
   非散乱光の光軸上に設けられ、前記非散乱光の光軸に対
   応する領域に開口（7a）を有し、前記散乱光の光軸に対
   し傾斜して配設されてなる凹面鏡（７）よりなり、前記
   散乱光検出手段（３）は前記凹面鏡（７）の焦点の位置
   に配設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の流体中に含まれるパーティクル検出装置。