JPH0792075A - Fine grain detecting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、微粒子検出回路に関
し、詳しくは、レーザダストモニタにおいて、小径微粒
子検出用の検出回路と大粒径微粒子検出用の検出回路と
を別々に設けることなく、１つの検出回路で小径から大
径までの微粒子が検出できるようなダイナミックレンジ
の広い微粒子検出回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine particle detection circuit, and more specifically, to a laser dust monitor without separately providing a detection circuit for detecting small diameter fine particles and a detection circuit for detecting large diameter fine particles. The present invention relates to a fine particle detection circuit having a wide dynamic range so that fine particles from small diameter to large diameter can be detected by one detection circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザダストモニタは、クリーンルーム
などに浮遊する塵埃などの微粒子を検出してその数をカ
ウントする。微粒子の検出は、検出セルにエアーを供給
してそのエアーの流れにレーザビームを照射し、その散
乱光を受光することでなされる。それにより各種大きさ
の微粒子を検出することができるが、微少な微粒子ほど
検出信号のS/N 比が悪化し、その検出が困難になる。2. Description of the Related Art A laser dust monitor detects fine particles such as dust floating in a clean room or the like and counts the number thereof. Fine particles are detected by supplying air to the detection cell, irradiating the flow of the air with a laser beam, and receiving the scattered light. As a result, fine particles of various sizes can be detected, but the smaller the fine particles, the worse the S / N ratio of the detection signal becomes, making it difficult to detect them.
【０００３】通常、微粒子からの散乱光を受光する検出
信号は、その粒径の６乗の関係でレベルが変化する。し
たがって、微少粒子から比較的大きな粒径の粒子まで検
出しようとすると、非常にダイナミックレンジの大きな
検出回路が必要になる。また、微少粒子の検出レベルは
非常に小さくなるので、その散乱光を受光する受光素子
（あるいは受光器）を含むその微粒子検出回路には、S/
N 比の高い回路が必要になる。しかも、より微少な微少
粒子を検出することが微粒子検出装置の性能のよさに直
接関係する。Usually, the level of a detection signal for receiving scattered light from fine particles changes in relation to the sixth power of the particle size. Therefore, in order to detect from minute particles to particles having a relatively large particle diameter, a detection circuit having a very large dynamic range is required. Also, since the detection level of minute particles becomes extremely small, the particle detection circuit that includes a light receiving element (or light receiver) that receives the scattered light is
A circuit with a high N ratio is required. In addition, the detection of smaller fine particles is directly related to the performance of the fine particle detection device.
【０００４】従来の一般的な微粒子検出回路は、より微
少な粒子を検出するために、オペアンプの利得を決定す
るフィードバック抵抗Ｒｆをできるだけ高抵抗値のもの
とし、このオペアンプの入力側に受光素子として、例え
ば、アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）を使用し、
これによりエアーからの散乱光を受光し、ＡＰＤに流れ
る電流を前記の抵抗Ｒｆを介して供給することで大きな
検出電圧を発生している。In the conventional general fine particle detection circuit, in order to detect finer particles, the feedback resistance Rf that determines the gain of the operational amplifier is made as high as possible, and the input side of this operational amplifier is used as a light receiving element. , For example, using an avalanche photodiode (APD),
Thereby, the scattered light from the air is received, and the current flowing through the APD is supplied through the resistor Rf to generate a large detection voltage.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の構成の
微粒子検出回路にあっては、より微少な微粒子の検出に
は適しているが、ダイナミックレンジが小さく、大きな
粒径からの散乱光を受けたときに、ＡＰＤに大きな電流
が流れて、オペアンプが飽和する問題がある。そこで、
ダイナミックレンジを大きく採るために、抵抗Ｒｆの値
を小さい抵抗値に設定することが行われる。しかし、抵
抗値の低下は、抵抗の熱雑音ノイズ等によるさらなるS/
N 比の悪化を招き、より微少な微少粒子の検出が困難に
なる。However, although the fine particle detection circuit having the above-mentioned configuration is suitable for detecting finer particles, it has a small dynamic range and receives scattered light from a large particle size. When this happens, a large current flows through the APD, and the operational amplifier is saturated. Therefore,
In order to obtain a large dynamic range, the resistance Rf is set to a small resistance value. However, the decrease in resistance value is caused by the additional S /
The N ratio is deteriorated, and it becomes difficult to detect smaller fine particles.
【０００６】このような問題を回避するために、従来
は、図４に示すように、より微少な微粒子を検出するオ
ペアンプ１１からなる微粒子検出回路と比較的大きな粒
径の微粒子を検出するオペアンプ１２からなる微粒子検
出回路をそれぞれ設けている。なお、フィードバック抵
抗Ｒ1 の抵抗値は、抵抗Ｒ2 に対して１桁程度か、それ
以上大きな値の高抵抗である。また、ＶB は、ＡＰＤに
対するバイアス電圧を発生する負電源である。しかし、
このような検出回路を用いると、検出位置が２個所にな
る関係で、それぞれの位置での調整がそれぞれに必要に
なり、また、検出セルの小型化ができないばかりでな
く、コスト高になる欠点がある。この発明の目的は、こ
のような従来技術の問題点を解決するものであって、微
少粒径から比較的大きな粒径の微粒子まで、１つの検出
回路で検出することができる微粒子検出回路を提供する
ことにある。In order to avoid such a problem, conventionally, as shown in FIG. 4, a fine particle detection circuit composed of an operational amplifier 11 for detecting finer particles and an operational amplifier 12 for detecting fine particles having a relatively large particle size have been used. And a particle detection circuit composed of The resistance value of the feedback resistor R1 is a high resistance of about one digit or more than that of the resistor R2. VB is a negative power supply that generates a bias voltage for the APD. But,
When such a detection circuit is used, since there are two detection positions, it is necessary to make adjustments at each position, and it is not possible to downsize the detection cell and the cost becomes high. There is. An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, and to provide a particle detection circuit capable of detecting from a small particle size to a relatively large particle size with a single detection circuit. To do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の微粒子検出回路の特徴は、所定の電流電圧
変換率を有する第１の電流電圧変換回路と、微少な入力
電流を検出するためにこの電流電圧変換回路より大きな
電流電圧変換率を有する第２の電流電圧変換回路と、こ
れら電流電圧変換回路の入力の間に接続された受光素子
とを備えていて、第１及び第２の電流電圧変換回路が、
受光素子が微粒子からの所定値以上の散乱光を受けたと
きに発生する電流によりそれぞれに出力電圧が発生する
ようにバイアスされ、受光素子に流れる電流値が所定値
以上のときには、第１の電流電圧変換回路により変換さ
れた電圧値が検出信号とされ、電流値が所定値未満のと
きには第２の電流電圧変換回路により変換された電圧値
が検出信号とされるものである。The features of the particulate matter detection circuit of the present invention that achieves such an object are that the first current-voltage conversion circuit having a predetermined current-voltage conversion rate and a minute input current are detected. For this reason, a second current-voltage conversion circuit having a larger current-voltage conversion rate than this current-voltage conversion circuit and a light-receiving element connected between the inputs of these current-voltage conversion circuits are provided, and the first and second current-voltage conversion circuits are provided. The current-voltage conversion circuit of
When the light receiving element is biased to generate an output voltage by the current generated when the light receiving element receives scattered light of a predetermined value or more, and the current value flowing in the light receiving element is the predetermined value or more, the first current The voltage value converted by the voltage conversion circuit is used as the detection signal, and the voltage value converted by the second current-voltage conversion circuit is used as the detection signal when the current value is less than the predetermined value.
【０００８】[0008]
【作用】このように、通常の粒子を検出する電流電圧変
換回路にさらにこれより電流変換率の大きい電流電圧変
換回路を加えて、微少な粒子の検出には、この電流電圧
変換回路により検出信号を発生させ、この電流電圧変換
回路と通常の大きさの粒子を検出する電流電圧変換回路
との間に受光素子を設けることで２つの電流電圧変換回
路を同時に駆動するようにする。このようにすることに
よりダイナミックレンジを大きく採ることができ、より
微少な微粒子から比較的大きな粒子に至まで１つの受光
素子で検出することができる。その結果、１つの検出回
路とすることができる。また、検出特性もそれぞれの電
流変換回路の電流変換率を選択することで検出粒径に対
してほぼ連続的な検出を容易に行え、大、小の粒径に応
じた検出がより高い精度できる。Thus, in addition to the current-voltage conversion circuit for detecting normal particles, a current-voltage conversion circuit having a larger current conversion rate is added to detect a minute particle, and the detection signal is detected by this current-voltage conversion circuit. Is generated and a light receiving element is provided between the current-voltage conversion circuit and the current-voltage conversion circuit that detects particles of a normal size, so that the two current-voltage conversion circuits are driven simultaneously. By doing so, a large dynamic range can be taken, and one light receiving element can detect from fine particles to relatively large particles. As a result, one detection circuit can be obtained. Also, regarding the detection characteristics, by selecting the current conversion rate of each current conversion circuit, it is possible to easily detect almost continuously with respect to the detected particle size, and the detection according to the large and small particle sizes can be made more accurate. .
【０００９】[0009]
【実施例】図１は、この発明の一実施例の微粒子検出回
路のブロック図であり、図２は、この発明の電流電圧変
換回路を構成する一方のオペアンプを抵抗に替えた他の
一実施例の微粒子検出回路のブロック図、図３は、分割
受光の受光素子を用いたこの発明の他の一実施例の微粒
子検出回路のブロック図である。図１において、１は、
微粒子検出回路であり、オペアンプ２，３と、ＡＰＤ
４、絶縁アンプ５、微粒子径判定回路６とからなる。オ
ペアンプ２は、非反転増幅器の電流電圧変換回路を構成
していてこの発明の第２の電流電圧変換回路の具体例に
相当する。オペアンプ３も非反転増幅器の電流電圧変換
回路を構成していてこの発明の第１の電流電圧変換回路
の具体例に相当する。オペアンプ２の（−）入力とオペ
アンプ３の（−）入力との間には逆方向にＡＰＤ４が挿
入されている。オペアンプ２の（＋）入力は、接地電位
にバイアスされていて、正負の電源電圧±１５Ｖで動作
する。オペアンプ３の（＋）入力は、−１００Ｖにバイ
アスされていて、−１００Ｖを基準として正側の電源電
圧−８５Ｖと負側の電源電圧−１１５の正負電源で動作
する。 その結果、ＡＰＤ４は、通常、−１００Ｖで逆
バイアスされた状態になっている。1 is a block diagram of a particle detection circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows another embodiment in which one of the operational amplifiers constituting the current-voltage conversion circuit of the present invention is replaced with a resistor. FIG. 3 is a block diagram of an example particle detection circuit, and FIG. 3 is a block diagram of a particle detection circuit of another embodiment of the present invention using a light receiving element for divided light reception. In FIG. 1, 1 is
A particle detection circuit, which includes operational amplifiers 2 and 3 and an APD
4, an insulating amplifier 5, and a fine particle diameter determination circuit 6. The operational amplifier 2 constitutes a current-voltage conversion circuit of a non-inverting amplifier and corresponds to a specific example of the second current-voltage conversion circuit of the present invention. The operational amplifier 3 also constitutes the current-voltage conversion circuit of the non-inverting amplifier and corresponds to a specific example of the first current-voltage conversion circuit of the present invention. An APD 4 is inserted in the opposite direction between the (−) input of the operational amplifier 2 and the (−) input of the operational amplifier 3. The (+) input of the operational amplifier 2 is biased to the ground potential and operates with the positive and negative power supply voltages ± 15V. The (+) input of the operational amplifier 3 is biased to −100V and operates with a positive and negative power source of −85V on the positive side and −115V on the negative side with reference to −100V. As a result, the APD 4 is normally reverse biased at -100V.
【００１０】オペアンプ２には、フィードバック抵抗と
して約１００ｋΩの抵抗Ｒf1が出力と（−）入力との間
に挿入され、さらにこれに並列にフィードバック方向に
対して順方向にダイオードＤが挿入されている。一方、
オペアンプ３には、フィードバック抵抗Ｒf2として約１
０ｋΩの抵抗Ｒf2が出力と（−）入力との間に挿入され
ていて、その出力は、絶縁アンプ５に入力される。In the operational amplifier 2, a resistor Rf1 of about 100 kΩ is inserted as a feedback resistor between the output and the (-) input, and a diode D is inserted in parallel with the resistor Rf1 in the forward direction with respect to the feedback direction. . on the other hand,
About 1 is set as the feedback resistance Rf2 in the operational amplifier 3.
A resistor Rf2 of 0 kΩ is inserted between the output and the (−) input, and the output is input to the isolation amplifier 5.
【００１１】ここで、オペアンプ２は、微少粒径の微粒
子検出回路を構成し、その電流電圧変換率は、フィード
バック抵抗の値がオペアンプ３の１０倍になっているの
で、オペアンプ３のほぼ１０倍と大きい。また、その検
出範囲は、ダイオードＤでクランプされる範囲までに設
定されている。このクランプ電圧値はほぼ１Ｖｆ（ただ
し、Ｖｆは順方向降下電圧値で、通常、０．６から０．
７Ｖ程度である。）であって、この検出レベル以下の微
粒子が検出される。言い換えれば、この回路は、微粒子
からの散乱光を受光したときにＡＰＤ４に流れる電流が
７０μＡ程度までの電流についての検出を行う。しか
も、これ以上の電流が流れたときに出力電圧を１Ｖｆに
クランプすることで、ＡＰＤ４のカソード側の電圧を一
定に保持して大粒径側の検出に対して安定した電流を発
生させる。Here, the operational amplifier 2 constitutes a fine particle detection circuit having a minute particle diameter, and the current-voltage conversion rate thereof is 10 times that of the operational amplifier 3 because the value of the feedback resistance is 10 times that of the operational amplifier 3. And big. Further, the detection range is set up to the range clamped by the diode D. This clamp voltage value is approximately 1 Vf (however, Vf is a forward drop voltage value, usually from 0.6 to 0.
It is about 7V. ) And fine particles below this detection level are detected. In other words, this circuit detects the current flowing through the APD 4 up to about 70 μA when the scattered light from the particles is received. Moreover, the output voltage is clamped to 1 Vf when a current larger than this flows, so that the cathode side voltage of the APD 4 is held constant and a stable current is generated for the detection of the large particle size side.
【００１２】オペアンプ３は、大きな微粒子を検出する
微粒子検出回路を構成している。言い換えれば、前記の
７０μＡ程度で、０．０７Ｖ程度の電圧を発生する。微
粒子からの散乱光を受光したときにＡＰＤ４に流れる電
流が７０μＡ以上の電流についてのもの（電圧値として
０．０７Ｖ以上のもの）を検出する。絶縁アンプ５は、
オペアンプ３の動作基準電位が−１００Ｖとなっていの
で、この基準電位を接地電位にまで戻すために挿入され
ている。The operational amplifier 3 constitutes a particle detection circuit for detecting large particles. In other words, a voltage of about 0.07 V is generated at the above-mentioned about 70 μA. The current flowing through the APD 4 when the scattered light from the particles is received is 70 μA or more (the voltage value is 0.07 V or more) is detected. The isolation amplifier 5
Since the operation reference potential of the operational amplifier 3 is -100V, it is inserted to return this reference potential to the ground potential.
【００１３】オペアンプ３のフィードバック抵抗Ｒf2
は、オペアンプ２のフィードバック抵抗Ｒf1の約１／１
０であるので、散乱光の強度が強く、ＡＰＤ４に大きな
電流が流れても飽和しない。そのような値に抵抗Ｒf2の
値が選択されている。ＡＰＤ４に７０μＡ以上の電流が
流れたときには、ダイオードＤが導通してオペアンプ２
は、飽和動作をすることなく、その出力は、接地電位か
らほぼ０．７Ｖでクランプされる。Feedback resistor Rf2 of the operational amplifier 3
Is about 1/1 of the feedback resistance Rf1 of the operational amplifier 2.
Since it is 0, the intensity of scattered light is high, and even if a large current flows through the APD 4, it is not saturated. The value of the resistor Rf2 is selected as such a value. When a current of 70 μA or more flows through the APD 4, the diode D becomes conductive and the operational amplifier 2
Has no saturation operation and its output is clamped at approximately 0.7V from ground potential.
【００１４】微粒子径判定回路６は、例えば、４ビット
程度で粗い階段でＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路６
ａ，６ｂを有している。Ａ／Ｄ変換回路６ａは、オペア
ンプ２からの出力がクランプレベル、ここでは０．７Ｖ
未満であるときにイネーブルにされてオペアンプ２の出
力電圧の大きさに応じて４段階に分類された検出粒子径
の４ビットデータを出力として発生する。Ａ／Ｄ変換回
路６ｂは、オペアンプ２からの出力がクランプレベル、
ここでは０．７Ｖ以上であるときにイネーブルにされて
オペアンプ３の出力電圧の大きさに応じて４段階に分類
された４ビットの検出粒子径のデータを出力として発生
する。微粒子径判定回路６は、Ａ／Ｄ変換回路６ａのデ
ータを下位桁のデータとし，Ａ／Ｄ変換回路６ｂのデー
タを上位桁のデータとして合成して８ビットの検出粒子
径データとしてＣＰＵ等の後段の演算処理装置へ送出す
る。The fine particle diameter determination circuit 6 is, for example, an A / D conversion circuit 6 which performs A / D conversion in coarse steps with about 4 bits.
It has a and 6b. In the A / D conversion circuit 6a, the output from the operational amplifier 2 is a clamp level, here 0.7V.
When it is less than the above, it is enabled and generates as output 4-bit data of the detected particle diameter classified into four stages according to the magnitude of the output voltage of the operational amplifier 2. In the A / D conversion circuit 6b, the output from the operational amplifier 2 is a clamp level,
Here, when the voltage is 0.7 V or more, it is enabled, and 4-bit detected particle diameter data classified into four stages according to the magnitude of the output voltage of the operational amplifier 3 is generated as an output. The fine particle diameter determination circuit 6 synthesizes the data of the A / D conversion circuit 6a as the lower digit data and the data of the A / D conversion circuit 6b as the upper digit data to generate 8-bit detected particle diameter data as a CPU or the like. It is sent to the arithmetic processing unit in the subsequent stage.
【００１５】このような検出回路により、１つの受光系
で小さな微粒子から比較的大きな粒径の微粒子を検出で
き、オペアンプ２のフィードバック抵抗Ｒf2の値を大き
くできることでより微少な微粒子の検出についてS/N 比
を向上させることができる。With such a detection circuit, one light receiving system can detect particles having a relatively large particle size from small particles, and the value of the feedback resistance Rf2 of the operational amplifier 2 can be increased to detect smaller particles. The N ratio can be improved.
【００１６】図２は、図１のオペアンプ３の電流電圧変
換回路を＋１００Ｖの電源ラインに接続された抵抗Ｒ≒
１０ＫΩに替え、全体の基準電圧を接地電位にした実施
例であって、比較的大きな微粒子を検出するための電流
電圧変換を抵抗Ｒにより行っている。また、絶縁アンプ
５に替えて出力側をホトカプラ８で結合したコンパレー
タ７を設けている。コンパレータ６の電源電圧は、±１
０５Ｖであり、このコンパレータ７には、一定値以下の
入力電流信号をカットするために比較閾値として電圧Ｖ
ｓが加えられ、受光電流を抵抗Ｒで変換した電圧値を直
接受ける。FIG. 2 shows a resistor R.apprxeq. Connected to the power supply line of +100 V in the current-voltage conversion circuit of the operational amplifier 3 shown in FIG.
This is an embodiment in which the whole reference voltage is set to the ground potential instead of 10 KΩ, and the resistance R is used for current-voltage conversion for detecting relatively large particles. Further, instead of the isolation amplifier 5, a comparator 7 whose output side is coupled by a photo coupler 8 is provided. The power supply voltage of the comparator 6 is ± 1
05V, and this comparator 7 has a voltage V as a comparison threshold in order to cut an input current signal below a certain value.
s is added and the voltage value obtained by converting the received light current by the resistor R is directly received.
【００１７】図１においてオペアンプ２の抵抗Ｒf1に並
列に設けられていたダイオードＤは、この例では、ＡＰ
Ｄ４のアノードと＋１５Ｖのバイアスの間に接続されて
いる。ＡＤＰ４に一定以上の大きな電流が流れ、そのア
ノードの端子電圧が＋１５Ｖを越えたときに、そのアノ
ードは、ほぼ＋１５Ｖにクランプされる。このときオペ
アンプ２の出力は、−十数Ｖに固定される。したがっ
て、このような負の電圧が発生しているときには、微粒
子径判定回路６は、これを検出信号としては取り扱わな
い。The diode D provided in parallel with the resistor Rf1 of the operational amplifier 2 in FIG.
It is connected between the anode of D4 and a bias of + 15V. When a large current of a certain level or more flows through the ADP4 and the terminal voltage of the anode exceeds + 15V, the anode is clamped at approximately + 15V. At this time, the output of the operational amplifier 2 is fixed at −10V. Therefore, when such a negative voltage is generated, the particle size determination circuit 6 does not handle this as a detection signal.
【００１８】図３は、ＩＣ化に適した微粒子検出回路で
あり、１つの受光素子４に替えて多数のＡＰＤ４ａ，４
ｂ，…，４ｎを一列に配列して受光面を形成した１つの
受光素子、いわゆるラインセンサにより、分割受光する
場合の例である。この実施例の全体の基準電圧も接地電
位になっている。この例では、オペアンプ２に替えて、
オペアンプ２ａ，２ｂ，…２ｎが設けられている。オペ
アンプ３ａは、オペアンプ３に対応する電流電圧変換回
路であり、その受光素子側の入力は、抵抗を介して各Ａ
ＰＤ４ａ，４ｂ，…，４ｎのカソードに共通に接続され
ている。オペアンプ３ａのフィードバックは、絶縁アン
プ５に替えて設けらたトランジスタＱを介して行われて
いる。FIG. 3 shows a fine particle detection circuit suitable for use as an IC. Instead of one light receiving element 4, a large number of APDs 4a, 4 are provided.
.., 4n are arranged in a row to form a light-receiving surface, that is, a single light-receiving element, that is, a so-called line sensor, is used to perform divided light reception. The entire reference voltage of this embodiment is also at ground potential. In this example, instead of the operational amplifier 2,
Opamps 2a, 2b, ... 2n are provided. The operational amplifier 3a is a current-voltage conversion circuit corresponding to the operational amplifier 3, and the input on the light receiving element side of the operational amplifier 3a is
, 4n are commonly connected to the cathodes of the PDs 4a, 4b ,. The feedback of the operational amplifier 3a is performed via the transistor Q provided in place of the isolation amplifier 5.
【００１９】ここで、トランジスタＱは、オペアンプ３
ａの出力信号の基準レベルを次段の信号入力レベルまで
落とす、基準レベルシフト回路になっている。このトラ
ンジスタＱによりオペアンプ３の出力電圧値が電流値に
変換されて、基準バイアスＶによってオペアンプ３ａの
出力が電流伝送されシフトされて電流電圧変換回路９の
入力に加えられる。そして、電流電圧変換回路９の電圧
出力が微粒子系判定回路６に入力されることになる。Here, the transistor Q is the operational amplifier 3
The reference level shift circuit drops the reference level of the output signal of a to the signal input level of the next stage. The output voltage value of the operational amplifier 3 is converted into a current value by the transistor Q, and the output of the operational amplifier 3a is current-transmitted and shifted by the reference bias V and applied to the input of the current-voltage conversion circuit 9. Then, the voltage output of the current-voltage conversion circuit 9 is input to the particulate system determination circuit 6.
【００２０】以上説明してきたが、実施例における受光
素子は、ＡＰＤを使用しているが、受光に応じて発生電
流あるいは内部抵抗が変化するような２端子の他の受光
素子をもちいてもよいことはもちろんである。また、オ
ペアンプ２のフィードバックダイオードＤは、１つであ
るが、オペアンプの特性とフィードバック抵抗の抵抗値
に応じてさらに直列に多数設けてもよい。As described above, the light receiving element in the embodiment uses the APD, but other light receiving elements having two terminals such that the generated current or the internal resistance changes according to the received light may be used. Of course. Further, the number of the feedback diode D of the operational amplifier 2 is one, but more feedback diodes D may be provided in series depending on the characteristics of the operational amplifier and the resistance value of the feedback resistor.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、通常の粒子を検出する電流電圧変換回
路にさらにこれより電流変換率の大きい電流電圧変換回
路を加えて、微少な粒子の検出には、この電流電圧変換
回路により検出信号を発生させ、この電流電圧変換回路
と通常の大きさの粒子を検出する電流電圧変換回路との
間に受光素子を設けて２つの電流電圧変換回路を同時に
駆動するようにするようにしているので、ダイナミック
レンジを大きく採ることができる。その結果、より微少
な微粒子から比較的大きな粒子に至まで１つの受光素子
で検出することができ、１つの検出回路とすることがで
きる。また、検出特性もそれぞれの電流変換回路の電流
変換率を選択することで検出粒径に対してほぼ連続的な
検出を容易に行え、大、小の粒径に応じた検出がより高
い精度できる。さらに、受光素子が１つであることか
ら、調整が容易になり、微粒子検出セル内の設置スペー
スも減少し、製造価格も低減される。As can be understood from the above description, in the present invention, a current-voltage conversion circuit having a larger current conversion rate is added to the current-voltage conversion circuit for detecting a normal particle, so that To detect particles, a detection signal is generated by this current-voltage conversion circuit, and a light-receiving element is provided between this current-voltage conversion circuit and a current-voltage conversion circuit that detects particles of a normal size, and two current-voltage conversion circuits are provided. Since the conversion circuits are driven at the same time, a large dynamic range can be taken. As a result, one light receiving element can detect even finer particles to relatively large particles, and one detection circuit can be obtained. Also, regarding the detection characteristics, by selecting the current conversion rate of each current conversion circuit, it is possible to easily detect almost continuously with respect to the detected particle size, and the detection according to the large and small particle sizes can be made more accurate. . Further, since there is only one light receiving element, the adjustment is facilitated, the installation space in the particle detection cell is reduced, and the manufacturing cost is reduced.
【図１】図１は、この発明の一実施例の微粒子検出回路
のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a particle detection circuit according to an embodiment of the present invention.
【図２】図２は、この発明の電流電圧変換回路を構成す
る一方のオペアンプを抵抗に替えた他の一実施例の微粒
子検出回路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a particle detection circuit of another embodiment in which one of the operational amplifiers constituting the current-voltage conversion circuit of the present invention is replaced with a resistor.
【図３】図３は、分割受光の受光素子を用いたこの発明
の他の一実施例の微粒子検出回路のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a particle detection circuit of another embodiment of the present invention using a light receiving element for split light reception.
【図４】図４は、従来の微粒子検出回路のブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram of a conventional particle detection circuit.
１…微粒子検出回路、２，３，１１，１２…オペアン
プ、４…アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）、５…
絶縁アンプ、６…微粒子径判定回路。1 ... Particle detection circuit, 2, 3, 11, 12 ... Operational amplifier, 4 ... Avalanche photodiode (APD), 5 ...
Insulation amplifier, 6 ... Particle size judgment circuit.
Claims (3)
電圧変換回路と、微少な入力電流を検出するためにこの
電流電圧変換回路より大きな電流電圧変換率を有する第
２の電流電圧変換回路と、これら電流電圧変換回路の入
力の間に接続された受光素子とを備え、第１及び第２の
電流電圧変換回路は、前記受光素子が微粒子からの所定
値以上の散乱光を受けたときに発生する電流によりそれ
ぞれに出力電圧が発生するようにバイアスされ、前記受
光素子に流れる電流値が所定値以上のときには、第１の
電流電圧変換回路により変換された電圧値が検出信号と
され、前記電流値が前記所定値未満のときには第２の電
流電圧変換回路により変換された電圧値が検出信号とさ
れることを特徴とする微粒子検出回路。1. A first current-voltage conversion circuit having a predetermined current-voltage conversion ratio, and a second current-voltage conversion circuit having a larger current-voltage conversion ratio than the current-voltage conversion circuit for detecting a minute input current. A circuit and a light-receiving element connected between the inputs of these current-voltage converting circuits. In the first and second current-voltage converting circuits, the light-receiving element receives scattered light of a predetermined value or more from the fine particles. When the current value flowing through the light receiving element is equal to or more than a predetermined value, the voltage value converted by the first current-voltage conversion circuit is used as the detection signal. A particle detection circuit, wherein the voltage value converted by the second current-voltage conversion circuit is used as a detection signal when the current value is less than the predetermined value.
成され、受光素子はアバランシェホトダイオードであ
り、このアバランシェホトダイオードから前記所定値以
上の電流値を入力に受けたときに出力電圧値をクランプ
するクランプ回路が設けられている請求項１記載の微粒
子検出回路。2. The second current-voltage conversion circuit is composed of an operational amplifier, the light receiving element is an avalanche photodiode, and the output voltage value is clamped when a current value of the predetermined value or more is received from the avalanche photodiode. The particle detection circuit according to claim 1, further comprising a clamp circuit.
光素子はアバランシェホトダイオードであり、このアバ
ランシェホトダイオードがこの抵抗に接続されて前記ア
バランシェホトダイオードに流れる電流が電圧に変換さ
れる請求項１記載の微粒子検出回路。3. The first current-voltage converting circuit is a resistor, the light receiving element is an avalanche photodiode, and the avalanche photodiode is connected to the resistor to convert the current flowing through the avalanche photodiode into a voltage. The particle detection circuit described.
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