JPH04369464A - 光散乱式粒子検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光散乱式粒子検出装置に
関し、特にフローセル流路内の微粒子を検出する装置に
適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】光散乱式粒子検出装置１は、図５に示す
ようにフローセル２のほぼ中央部に設けられた流路２Ａ
を流れる試料流体に光源光ＬＡ１を集光レンズ３を介し
て照射し、試料流体に微粒子が含まれているとき、当該
微粒子から得られる散乱光を集光レンズ４を通じて散乱
光検出器５において検出し、その検出信号Ｓ１を用いて
微粒子の通過を検出するようになされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の従
来の光散乱式粒子検出装置１においては、流路２Ａにお
いて生じた散乱光は、図６に示すように例えば石英、サ
フアイヤ等を原料とするセル２と空気との屈折率の相違
に基づいて、セル２の厚味を透過して空気中に出る際に
、セル外壁位置において外側に拡がるように屈折し、そ
のため集光レンズ４を通過できる散乱光の光量が減少す
る結果になるように構成されている。

【０００４】従つてフローセルを使用しない光散乱式粒
子検出装置、例えば空気中の粒子を検出する光散乱式粒
子検出装置などの場合と比較すると、この種のフローセ
ル方式の粒子検出装置の検出感度が極端に低くなる問題
がある。

【０００５】かかる問題を解決する方法として従来、第
１に光源を高出力のアルゴンイオンレーザ、高出力半導
体レーザ等の高出力のものによつて構成したり、また第
２に光源光ＬＡ１を形成する際にレーザビームを小さく
絞ることにより試料流体の一部だけを測定するようにし
たり、さらに第３に集光レンズ４として短焦点距離のレ
ンズを用いてフローセルにできるだけ近づけることによ
り受光角を大きくし、その結果集光能力を上げるように
したりする方法が提案されている。

【０００６】しかしながら実際上、高出力アルゴンイオ
ンレーザや高出力半導体レーザを用いると出力が数ワツ
ト程度の大電力かつ大型の電源装置が必要となるという
問題がある。またレーザビームを小さく絞ると、測定デ
ータの信頼性が低下するという欠点がある。さらに短焦
点距離の集光レンズを用いるとレンズが肉厚となり収差
が発生するため集光能力が未だ不十分な問題がある。

【０００７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来のフローセルを用いた光散乱式粒子検出装置に
おける集光能力を一段と改善し得る光散乱式粒子検出装
置を提案しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め第１の発明においては、フローセル１２内の流路１２
Ａを通過する試料流体に含まれる微粒子２０に対して、
光源光ＬＡ２を照射することにより得られる散乱光を散
乱光検出器１５において検出信号Ｓ２に変換して測定デ
ータを得る光散乱式粒子検出装置において、散乱光検出
器１５と反対方向に散乱した散乱光を散乱光検出器１５
方向に反射させる凹面鏡１９と、凹面鏡１９により散乱
光検出器１５方向に反射された散乱光及び直接散乱光検
出器１５方向に散乱した散乱光を集束し散乱光検出器１
５に導く集光レンズ１４とを設けるようにする。

【０００９】また第２の発明においては、凹面鏡１９と
対向する散乱光検出器１５側のフローセル側面１２Ｂに
フローセル１２とほぼ同一の屈折率を有する凸レンズ２
１を設けるようにする。

【００１０】

【作用】第１の発明においては、散乱光検出器１５と対
向するフローセル側面１２Ｃに凹面鏡１９を設置するこ
とにより、散乱光検出器１５と反対方向に散乱した散乱
光を散乱光検出器１５方向に反射させ、これにより凹面
鏡１９を設置しない場合と比較して散乱光検出器１５に
おいて検出し得る散乱光の光量を一段と増大させること
ができる。

【００１１】また第２の発明においては、散乱光検出器
１５側のフローセル側面１２Ｂにフローセルとほぼ同一
の屈折率を有する凸レンズ２１を設置することにより、
直接散乱光検出器１５方向に散乱した散乱光及び凹面鏡
によつて散乱光検出器１５方向に反射された散乱光を、
散乱光検出器１５側のフローセル側面１２Ｂにおいて屈
折、拡散させずに集光レンズ１４に入射することができ
、その結果散乱光検出器１５において検出し得る散乱光
の光量を一段と高めることができる。

【００１２】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１３】（１）第１実施例 図１及び図２において、光散乱式粒子検出装置１１のフ
ローセル１２はほぼ正方形の断面形状を有し、その中心
位置に流路１２Ａが形成され、流路１２Ａ内を流れる試
料流体に対して集光レンズ１３によつて集光された光源
光ＬＡ２を照射し、試料流体内に微粒子があるとき散乱
光を周囲に散乱させるようになされている。

【００１４】フローセル１２の１つの側面１２Ｂから射
出した散乱光は、集光レンズ１４によつて集光されて散
乱光検出器１５に入射して検出信号Ｓ２に変換され、こ
れにより測定データを得るようになされている。

【００１５】かかる構成に加えて、フローセル１２の側
面１２Ｂと対向する側面１２Ｃには、フローセル１２と
ほぼ同一の屈折率を有する凸レンズ１６が、同様にフロ
ーセル１２とほぼ同一の屈折率を有する接着剤１７によ
つて固着されている。凸レンズ１６の外表面には例えば
蒸着によつて反射層１８が付着され、これにより凹面鏡
１９が形成されている。

【００１６】ここでフローセル１２の流路１２Ａの幅と
、凹面鏡１９との関係は、試料流体が流路１２Ａのほぼ
中心位置を通過し、かつ凹面鏡１９の焦点が試料流体の
位置にあるように選定される。実質上この条件を満足す
るように流路１２Ａの幅は小さい値に選定され、かつ凹
面鏡１９の曲率半径はできるだけ大きい値に選定され、
流路１２Ａの幅を「１」としたとき凹面鏡１９の曲率半
径はほぼ「８」以上に選定される。好ましい選定例とし
て、フローセル１２の流路１２Ａの幅は、流路１２Ａが
汚染した場合の洗浄を考慮して、　０．５〔ｍｍ〕程度
に選定され、また凹面鏡１９の曲率半径は、装置全体と
しての大きさを過大にさせない点を考慮して、４〜５〔
ｍｍ〕程度に選定されている。

【００１７】図１及び図２の構成において、光源光ＬＡ
２が流路１２Ａ内の試料流体を照射することにより散乱
する散乱光のうち、散乱光検出器１５の方向に散乱され
た散乱光は、フローセル１２の側面１２Ｂ位置において
屈折されて周囲に拡がるように折れ曲がりながら集光レ
ンズ１４の方向に射出する。かくして側面１２Ｂから射
出した散乱光のうち集光レンズ１４を通つた散乱光は当
該集光レンズ１４によつて散乱光検出器１５に入射する
。

【００１８】これに対して、試料流体によつて散乱され
た散乱光のうち、散乱光検出器１５と反対側の側面１２
Ｃに向つて散乱した散乱光は凹面鏡１９において反射さ
れて流路１２Ａに戻され、さらに流路１２Ａ位置を通り
過ぎて試料流体によつて散乱光検出器１５の方向に直接
散乱された散乱光と一緒に側面１２Ｂに向つて進み、そ
の結果散乱光検出器１５の方向に直接散乱された散乱光
と一緒に側面１２Ｂにおいて屈折され、集光レンズ１４
によつて散乱光検出器１５に集光される。

【００１９】ここで、凸レンズ１６及び接着剤１７の屈
折率がフローセルの屈折率とほぼ同じ値に選定され、し
かも凹面鏡１９の焦点が流路１２Ａの位置にあるように
選定されていることにより、凹面鏡１９において反射さ
れた散乱光がそのまま流路１２Ａに戻るように集束され
る。

【００２０】図１及び図２の構成によれば、フローセル
１２の側面のうち、流路１２Ａを間に挟んで散乱光検出
器１５とは反対側の側面に凹面鏡１９を設けるようにし
たことにより、凹面鏡１９の方向に散乱した散乱光を流
路１２Ａの方向に反射すると共に当該反射した散乱光を
散乱光検出器１５への検出光として利用することができ
る。かくして光散乱式粒子検出装置１１における散乱光
の検出感度を凹面鏡１９によつて反射した散乱光の光量
に応じて一段と高めることができる。

【００２１】（２）第２実施例 図１及び図２との対応部分に同一符号を付して示す図３
及び図４は第２実施例を示すもので、フローセル１２の
側面１２Ｂ及び集光レンズ１４間位置に、凸レンズ２１
を設けたことを除いて図１及び図２と同様の構成を有す
る。

【００２２】凸レンズ２１はフローセル１２とほぼ同じ
屈折率をもつと共に、当該凸レンズ２１がフローセル１
２とほぼ同じ屈折率をもつた接着剤２２によつて側面１
２Ｂ上に固着されている。

【００２３】図３及び図４の構成において、光源光ＬＡ
２が流路１２Ａ内の試料流体を照射することにより散乱
された散乱光のうち、散乱光検出器１５の方向の散乱光
及び凹面鏡１９において反射されて流路１２Ａ位置を通
り過ぎて側面１２Ｂに向つて進む散乱光は、フローセル
１２の側面１２Ｂ位置において、フローセル１２とほぼ
同じ屈折率を有する接着剤２２及び凸レンズ２１を屈折
されずに直進して集光レンズ１４に入射する。

【００２４】かくして図３及び図４の構成によれば、図
１及び図２の構成と比較して、フローセル１２の側面１
２Ｂを通過する際に屈折されない分集光レンズ１４に入
射する散乱光の光密度を高めることができ、従つて散乱
光検出器１５から得られる検出信号Ｓ２の検出感度をさ
らに一段と高めることができる。

【００２５】（３）他の実施例 なお上述の図１及び図２の実施例並びに図３及び図４の
実施例においては、フローセル１２及び凹面鏡１９間に
フローセルとほぼ同じ屈折率を有する凸レンズ１６を配
設した場合について述べたが、これに代え凸レンズ１６
を省略すると共に、凹面鏡１９をフローセル１２の側面
１２Ｃに密着して取り付けるようにしても、上述の場合
と同様の効果を得ることができる。

【００２６】また上述の図１及び図２並びに図３及び図
４の実施例においては、フローセル１２の断面形状を正
方形としたが、本発明はこれに限らず、その他の断面形
状例えば断面円形のものにも適用し得る。

【００２７】さらに上述の図３及び図４の実施例におい
ては、フローセル１２の側面の断面形状を正方形とした
ことにより、フローセル１２の側面１２Ｂ位置に設ける
凸レンズ２１を平凸レンズとしたが、本発明はこれに限
らず、フローセルの側面形状に適合した形状を有する凸
レンズを適用することができる。

【００２８】さらに上述の図３及び図４の実施例におい
ては、フローセル１２及び凸レンズ２１をフローセルと
ほぼ同じ屈折率を有する接着剤２２を用いて固着させる
ようにしたが、本発明はこれに限らず、例えばネジ等の
固定手段によつて締結すると共に、フローセル１２及び
凸レンズ２１間にできる隙間をフローセル１２とほぼ同
じ屈折率を有する充填材により充填するようにしても良
い。

【００２９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、フローセ
ル流路中の微粒子から得られる散乱光を散乱光検出器に
集光させる手段として、散乱光検出器とは反対側のフロ
ーセルの側面に凹面鏡を設けるようにしたことにより、
この分散乱光検出器に入射する散乱光の光量を増大し得
、その結果検出感度が一段と高い粒子検出装置を実現で
きる。

【００３０】さらに本発明によれば、これに加えて、フ
ローセルから散乱光検出器への散乱光の射出位置にフロ
ーセルとほぼ同じ屈折率の凸レンズを設けるようにした
ことにより、散乱光検出器に向つて射出する散乱光を屈
折により拡散させないようにでき、この分検出感度がさ
らに高い粒子検出装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光散乱式粒子検出装置の第１の実
施例の全体構成を示す断面図である。

【図２】図１のフローセルの近傍の構成を示す部分的拡
大図である。

【図３】本発明による光散乱式粒子検出装置の第２の実
施例の全体構成を示す断面図である。

【図４】図３のフローセルの近傍の構成を示す部分的拡
大図である。

【図５】従来の光散乱式粒子検出装置の全体構成を示す
断面図である。

【図６】図５のフローセルの近傍の構成を示す部分的拡
大図である。

【符号の説明】

２、１２……フローセル、２Ａ、１２Ａ……流路、３、
４、１３、１４……集光レンズ、５、１５……散乱光検
出器、６、２０……微粒子、１６……凸レンズ、１７…
…接着剤、１８……反射層、１９……凹面鏡、ＬＡ１、
ＬＡ２……光源光、Ｓ１、Ｓ２……検出信号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フローセル内の流路部を通過する試料流体
   に含まれる微粒子に対して、光源光を照射することによ
   り得られる散乱光を散乱光検出器において検出信号に変
   換して測定データを得る光散乱式粒子検出装置において
   、散乱光検出器と反対方向に散乱した散乱光を散乱光検
   出器方向に反射させる凹面鏡と、上記凹面鏡により散乱
   光検出器方向に反射された散乱光及び直接散乱光検出器
   の方向に散乱した散乱光を集束し散乱光検出器に導く集
   光レンズとを具えることを特徴とする光散乱式粒子検出
   装置。
2. 【請求項２】上記凹面鏡と対向する散乱光検出器側のフ
   ローセル側面にフローセルとほぼ同一の屈折率を有する
   凸レンズを設けることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の光散乱式粒子検出装置。