JPH0434097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、気体中に浮遊する微粒子を微粒子か
らの散乱光を利用して検出する光散乱式微粒子検
出器に関するものである。

〔従来技術〕

従来、同様な目的をもつた微粒子検出器では、
内部鏡レーザを光源とし、レーザ共振器から外部
へ出力された光を被測定エアロゾルに照射してい
た。検出性能を向上させるためには、照射光の強
度を高めることが有効であり、発振モードが、多
数あるマルチモードレーザを使用することで対処
していた（特開昭50−9484号公報参照）。

しかし、内部鏡レーザを用いてさらに光強度を
上げるためには、レーザ管を大型化する以外なく
飛躍的な性能向上は、現実的に無理であつた。

又、一定強度のレーザ光で検出感度を上げるた
めには、レーザ光を細く絞り込む必要があり、そ
の結果レーザ光を通過する被測定エアロゾルの量
は少なくなつてしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の限界を越
えて、検出感度を上げ、サンプリング流量を増大
した微粒子検出器を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明において
は、外部鏡及びプラズマ管を有する外部鏡レーザ
と、外部鏡とプラズマ管の中間に配置された検出
セルと、検出セル内に被測定エアロゾルを流通さ
せる二重吸引ノズルおよび排気ノズルと、被測定
エアロゾルからの散乱光を集光する集光手段と、
集光された散乱光を光電変換する受光素子とによ
つて、光散乱式の微粒子検出器を構成すると共
に、上記の外部鏡レーザにマルチモードレーザを
採用し、かつレーザ共振器内のレーザ光を直接被
測定エアロゾルに照射するようにしたことを特徴
としている。

すなわち、本発明では従来技術よりもさらに照
射強度を上げることによつて、検出感度の向上お
よびサンプリング流量の増大を計つたものであ
り、そのために、従来の内部鏡レーザを外部鏡レ
ーザに変え、レーザ共振器内の光を利用し、さら
に発振モードは従来のマルチモードを踏襲した。

内部鏡レーザでは、共振器から外部へ出力され
る光量は、共振器内部光の数パーセントにすぎず
したがつて、共振器内では光強度が１〜２ケタ高
くなつている。この光の中へ、被測定エアロゾル
を通過させることにより、エアロゾル中の粒子
は、強い散乱光を発生する。又従来と同等な散乱
光を得るためには、レーザ光強度が増大した分だ
け、光線の断面積を大きくでき、したがつてそこ
を通過するエアロゾル流量は増大できる。

又、マルチモード発振とすることによりシング
ルモード発振よりも光強度が２〜10倍増大する。

さらに、シングルモードレーザでは、発振モー
ドをひとつだけ選択しているため、大きな粒子の
飛来や光学的アライメントの狂い等、そのモード
の発振を妨げる様な外乱が生じた場合、発振が停
止してしまうが、マルチモードでは、発振を維持
できるモードが多数あるため発振が完全に停止す
ることが少ない。

なお、２枚の鏡からなる共振器内をエアロゾル
が通過するためミラーが汚染されレーザ発振が妨
げられない様、エアロゾルをクリーンエアで包み
込んで通過させる二重ノズル構造とした。

〔発振の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例になる光散乱式微
粒子検出器の横断面略図である。レーザプラズマ
管１は、ミラー２と外部ミラー３により、外部ミ
ラー型レーザ発振器を構成している。上記プラズ
マ管１内で発生した光９は、上記のミラー２と外
部ミラー３間で反射され共振状態となる。このと
きの共振モードは空間的に多数のモードが存在す
るマルチモードとなるように設定されている。こ
れにより、ミラー２と外部ミラー３の間、すなわ
ちレーザプラズマ管１と外部ミラー３の間には、
極めて強力なマルチモードレーザ光９が存在して
いる。

上記構成による外部ミラー型レーザ発振器は、
検出セル４に組込まれている。

第２図は縦断面略図である。検出セル４には、
上記レーザ発振器中のレーザ光９と直交する位置
に二重吸引ノズル１１と、同ノズルに相対する位
置に排気ノズル１５が各々組込まれている。

二重吸引ノズルは横断面形状が同心円になるよ
うな二重パイプ構造のノズルであり、内側のパイ
プの中をエアロゾル入口１３から導入された被測
定エアロゾルが通過し、内側のパイプと外側のパ
イプの間をクリーンエア入口１２から導入された
クリーンエアが通過するようになつている。

排気ノズル１５をポンプ等で減圧することによ
り、被測定エアロゾル及びクリーンエアが各々二
重吸引ノズルを通つて検出セル内に噴射され、噴
流１４となつて検出領域５を通過し、排気ノズル
１５を通つて出口１６から検出セル外へと排気さ
れる。

噴射流１４は二重吸引ノズルの作用により中心
部を被測定エアロゾル、外周部をクリーンエアが
流れる。噴射された被測定エアロゾルの周囲に
は、クリーンエアによるエアカーテンが形成さ
れ、被測定エアロゾル中のダスト等が検出セル内
に飛散することを防いでいる。

これにより検出セル４、レーザプラズマ管１、
外部ミラー３、集光レンズ６等の汚染による検出
性能低下やレーザ発振の停止から装置が守られ
る。

噴射流１４は上記レーザプラズマ管１と外部ミ
ラー３の間をレーザ光９に対して垂直に通過す
る。レーザプラズマ管１と外部ミラー３の間に
は、共振状態のマルチモードレーザ光９が存在し
ており、噴射流１４の中心部を流れている被測定
エアロゾルは、すべてこのマルチモードレーザ光
９を横切つて通過するように配置されている。こ
の被測定エアロゾルの流れ１４とレーザ光９の交
わつた部分が検出領域５であり、被測定エアロゾ
ル中に微粒子が存在すれば、ここで散乱光が生じ
る。

上記微粒子からの散乱光１０は集光レンズ６に
より集光され、受光素子８へ送られる。

集光レンズ６の結像点に置かれたスリツト７
は、受光素子８の視野を上記検出領域５のみに限
定し、信号光以外の迷光を除去してＳ／Ｎ比を向
上させるためのものである。

散乱光は、受光素子８により電気信号に変換さ
れ、被測定エアロゾル中に存在する微粒子が電気
的に検出される。

〔発明の効果〕

本発明の要点は、従来の微粒子検出器で用いら
れていたシングルモード外部鏡レーザをマルチモ
ード外部鏡レーザに変え性能を向上したことにあ
る。

マルチモードレーザでは発振可能なモードを総
て利用しているので、同一のプラズマ管でも、ひ
とつの共振モードのみを選択して発振するシング
ルモードレーザより、強いパワーが得られる。

又、発振モードを限定する必要がないためアラ
イメントがとりやすく同時にアライメントのくず
れに対してもシングルモードより強い。

さらに、吸引ノズルにより共振器内の検出領域
に吸引された被測定エアロゾル中に大きな粒子が
存在する等、発振状態を妨げる外乱が生じた場合
でも、多数の発振を維持できるモードが存在する
ために発振が完全に停止してしまうことが少な
い。

したがつて従来の微粒子検出器の性能及び装置
としての安定性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例にな
る光散乱型微粒子検出器の横断面略図および縦断
面略図である。 １……レーザプラズマ管、２……ミラー、３…
…外部ミラー、４……検出セル、５……検出領
域、６……集光レンズ、７……スリツト、８……
受光素子、９……レーザ光、１０……散乱光、１
１……二重吸引ノズル、１２……クリーンエア入
口、１３…エアロゾル入口、１４……エアロゾル
噴流、１５……排気ノズル、１６……排気出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外部鏡及びプラズマ管を有する外部鏡レーザ
   と、前記外部鏡とプラズマ管の中間に配置された
   検出セルと、該検出セル内に被測定エアロゾルを
   流通させる二重吸引ノズル及び排気ノズルと、被
   測定エアロゾルの散乱光を集光する集光手段と、
   この集光手段によつて集光された散乱光を光電変
   換する受光素子とからなる光散乱式微粒子検出器
   において、前記外部鏡レーザにマルチモードレー
   ザを採用し、レーザ共振器内のレーザ光を直接被
   測定エアロゾルに照射することを特徴とする光散
   乱式微粒子検出器。