JPH0498145A

JPH0498145A - 流体中の微粒子計数装置

Info

Publication number: JPH0498145A
Application number: JP2216421A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Tsuchiya; 土屋　政義
Original assignee: Sigma Tech Co Ltd
Current assignee: Sigma Tech Co Ltd
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1992-03-30

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】（産業上の利用分野）本発明は流体中の微粒子計数装置に関し、詳しくは、液
体や気体等の流体中に含まれる微粒子の個数を光散乱に
より計数する微粒子計数装置に関する。

（従来の技術）発明者は、先に特願昭６２−２８８４７４号（特開平１
１３１４３３号）としてこの種の流体中の微粒子計数装
置を提案した。この微粒子計数装置は、少なくとも一部
が透明な検出管と、断面が前記検出管の中空部断面形状
とほぼ同一形状であるビームを前記検出管内に同軸に通
過させる光源と、前記検出管の透明部の一点から前記検
出管の軸線に対して角度を持たせて引いた仮想直線上に
検出方向を上記−点に向けて配置した光検出器とを備え
たものである。

この微粒子計数装置によれば、検出管内に流体を通過さ
せ、前記ビームを検出管の軸線に沿って光源から入射さ
せることにより、流体中の微粒子に当たったビームがい
わゆるＧｕｓｔａｖ　Ｍｉｅの光散乱理論に従った散乱
を受ける。従って、この散乱光を光検出器により検出す
ることで微粒子を計数することができると共に、散乱光
強度から微粒子の粒径を測定することができる。

（発明が解決しようとする課題）上述した構成の微粒子計数装置においては、流体の流路
と光源からのビームが同軸上になっているため、光源を
流体の流路の端部に配置しなくてはならず、必然的に計
数装置全体が流体の流路方向に大型化するという欠点が
ある。

また、光源は通常単一光源であるため、微粒子に照射さ
れる光強度が一般に弱く、微粒子からの散乱光強度も弱
いため、微粒子の計数が不正確になったり、特に微小な
粒径を正確に測定できない場合があった。更に、従来で
はビームを絞り込むことにより、検出セル内で微粒子が
通過する検出部の断面に比べてビームの断面が小さ過ぎ
る場合があり、これによって微粒子の計数漏れを生じる
恐れがあった。

加えて、この種の微粒子計数装置において、理想的には
微小粒径の微粒子から比較的大粒径の微粒子まで残らず
計数できることが望まるが、単一の受光光学系のみを持
つ従来の計数装置では、ある粒径の範囲までで受光素子
の出力側に接続されたプリアンプの出力電圧が飽和して
しまい、それ以上の粒径を持つ微粒子の計数が不可能で
あるといった問題もあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、小形化が可能であり、しかも
微小粒径から比較的大粒径の微粒子まで残らず正確に計
数できるようにした流体中の微粒子計数装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、複数の光源から照
射された複数のビームを検出セル内で重ね合わせ、この
重ね合わせた点に液体や気体等の流体を通過させると共
に、前記複数のビームのうち少なくとも１つのビームを
前記流体の流路とほぼ直交させ、前記検出セルを介して
上記ビームの進行方向前方に、流体中の微粒子による前
方散乱光を集光して電気信号に変換するための第１の受
光光学系を配置し、かつ、前記検出セルの側方に、流体
中の微粒子による側方散乱光を集光して電気信号に変換
するための一以上の受光光学系を配置したものである。

ここで、液体中の微粒子計数・装置の場合には、検出セ
ルの前方外周面に、前方散乱光を第１の受光光学系方向
に集光するためのマイクロレンズを配置すれば、前方散
乱光の集光効率を高めることができる。

（作用）本発明によれば、複数の光源から出射された複数のビー
ムが、検出管内で重ね合わされて流体に照射される。こ
れにより、流体中の微粒子から光強度の大きい前方散乱
光が生じ、この散乱光はマイクロレンズ及び第１の受光
光学系の集光用レンズ等を介して受光素子に入射し、比
較的微小粒径の微粒子の計数及び粒径測定が行なわれる
。また、流体中の微粒子から生じた側方散乱光は、検出
セルの側方に設けられた一以上の受光光学系の集光用レ
ンズ等を介して受光素子に入射し、比較的大粒径の微粒
子の計数及び粒径測定が行なわれる。

（実施例）以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。

まず、第１図はこの実施例の主要部の断面図、第２図は
第１図の上方から見た主要部の断面図である。これらの
図において、ｌは光源ホルダ６に取付けられた光源であ
り、この光源ｌは、隣合う光源ｌの光軸との交叉角がほ
ぼ４５度となるように同一平面上に３個配置されており
、光源ｌから出射されるビームは後述する検出セル８内
の検出管１１内部において一点に重なり合うようになっ
ている。ここで、光源１は、半導体レーザ２と、レンズ
３，４と、はぼ半円柱状のシリンドリカルレンズ５とか
ら構成されており、シリンドリカルレンズ５を経たビー
ムは断面形状が長方形（例えば０．０５ｍｍＸ０．８＋
ｎｍ）のほぼ帯状になって上記検出管１１に入射する。

なお、上記検出管１１における流体（この実施例では液
体）の通過孔は断面はぼ円形に形成され、その内径は例
えば０．６柵となっている。

このため、検出管ＩＩ内径よりも幅広のビームを検出管
１１に照射することにより、流体はすべてビームの断面
を通過することになり、微粒子の計数漏れをなくすこと
ができる。

一方、７は、検出セル８、液体の流入流出系及び散乱光
の受光光学系を内部に含むフレームである。すなわち、
このフレーム７にはサンプルとしての液体が流入する液
体流入管９と、液体が流出する液体流出管ＩＯと、両者
９，１０の間に同軸上に配置され、かつほぼ円筒状の透
明材料からなる検出セル８とが設けられている。そして
、検出セル８内に配置されて上記流入管９、流出管１０
に連通する検出管１１は、その中央部が透明に形成され
ていて各光源１からの３本のビームが入射可能となって
いる。なお、検出セル８内には乾燥した窒素ガスが封入
されており、セル内外の温度差によってセル表面に結露
が生じるのを防ぐように配慮されている。

検出セル８の光源１とは反対側の前方外周面には、はぼ
半球状のマイクロレンズ１２が取付けられている。この
マイクロレンズ１２は、第３図に示すように、マイクロ
レンズ１２がない場合にはレンズ１３に入射しないよう
な微粒子による前方散乱光（第３図において破線で示す
）をも広範囲にわたって集光する作用をなす。

第１図及び第２図において、マイクロレンズ１２の前方
にはレンズ１３．１４が配置され、レンズ１４の前方に
は受光素子１５がそれぞれ同軸上に配置されている。ま
た、受光素子１５はプリント基板１６に実装されたプリ
アンプ（図示せず）に接続されている。

ここで、マイクロレンズ１２、レンズ１３．１４及び受
光素子１５等は第１の受光光学系を構成している。

更に、第２図に詳示するように、検出セル８の側力には
、光源ｌからのビーム照射方向に対し直交する方向に沿
ってレンズ＋７．１８、受光素子１９及びプリント基板
２０上のプリアンプ（図示せず）が配づ置されており、これらのレンズ１７．　＋８、受光素子
１９等は液体中の微粒子からの側方散乱光を検出する第
２の受光光学系を構成している。

このように構成された本実施例にかかる微粒子計数装置
によれば、サンプルとして液体の流路と光源ｌからのビ
ームが同軸上ではないため、計数装置全体が液体の流路
方向に大型化する心配がない。

また、検出管１１内で３個の光源１からの３本のビーム
が重なり合うため、従来よりも照射光強度が増大する。

これにより、前方散乱光の強度も増大するため、微小粒
径の微粒子の計数や粒径の測定も正確に行なうことがで
きる。同時に、液体の流量が大きい場合（例えば１０（
ｌｕｌ／分）にも検出漏れを生じることなく確実に微粒
子を検出できるため、微粒子計数作業の効率を高めるこ
とが可能である。

なお、第４図は３本のビームによる前方散乱光の様子を
示すもので、この実施例では、従来の前方散乱光に相当
するＬ１以外にり、、Ｌ、をもマイクロレンズ１２によ
って集光することができるから、検出感度の向上が可能
になる。

更に、この実施例では第１及び第２の受光光学系を備え
ているので、前方散乱光による受光光量が多い第１の受
光光学系では微小粒径の微粒子を検出し、また、側方散
乱光によって比較的受光光量が少ない第２の受光光学系
では比較的大径の微粒子を検出する等の役割分担が可能
になり、プリアンプの出力飽和等を考慮することなく測
定のダイナミックレンジを拡大することができる。

広げるができる。

なお、上記実施例では光源１を３個設けた場合を説明し
たが、本発明においては更に多数の光源を配置すること
も可能である。また、微粒子を計数するサンプルとして
の流体は、液体のみならず気体でもよい。

更に、上記実施例ではレンズ＋７．１８、受光素子１９
等からなる第２の受光光学系を、第２図に示したように
光源ｌからのビーム照射方向に対して光軸がほぼ直交す
るように配置しであるが、この直交方向よりも若干斜め
前方に配置してもよい。これによって、第２の受光光学
系により多くの散乱光が受光されることになり、検出感
度の向］二を図ることができる。

また、第２の受光光学系の数は単一である必要はなく、
複数の受光光学系を検出セル８の周囲にそれぞれ配置し
てもよい。こうすることにより、側方散乱光を一層効率
的に検出して比較的大径の微粒子を高精度に検出するこ
とができる。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、ビームの照射方向と流体
の流路とが同軸りにないため、計数装置が前記流路方向
に大型化するおそれがなく、比較的コンパクトな計数装
置を実現することができる。

また、複数の光源からそれぞれ照射されたビームが一点
に重ね合わされ、その重ね合わされた点において微粒子
に光散乱を生じさせる構成であるから、従来に比べて散
乱光強度が飛躍的に増大し、計数漏れを生じる心配がな
いと共に、微小粒径（例えば０．１μｍ以下）の微粒子
の計数や粒径測定、及び大流量の流体中の微粒子を短時
間で測定することが可能になる。

更に、側方散乱光を検出する一以上の受光光学系を設け
たことにより、この受光光学系が受光する光強度はその
レベルが比較的小さいため、例えば粒径が１μｍ〜１５
μｍの大粒径の微粒子を計数することができ、他方、第
１の受光光学系では例えば粒径が０．７μｍ以下の微粒
子の計数専用とすることができる。これにより、従来の
単一の受光光学系では、プリアンプの出力電圧の飽和等
によって測定可能な粒径の範囲が制限されてしまうのと
異なり、測定可能な粒径の範囲を大幅に拡大することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を説明するため
のもので、第１図は主要部の断面図、第２図は第１図の
上方から見た主要部の断面図、第３図はマイクロレンズ
の作用説明図、第４図は前方散乱光の説明図である。１・・・光源　　　　　　２・・・半導体レーザ５・・
・シリンドリカルレンズ８・・・検出セル９・・・液体流入管　　　１０・・・液体流出管１１・
・検出管　　　　　１２・・マイクロレンズ３．４．　
＋３．１４．１７．１８・・レンズ１５、１９・・・受
光素子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源からのビームを微粒子を含む流体に照射し、
前記微粒子による散乱光を検出して前記微粒子を計数す
る流体中の微粒子計数装置において、複数の光源から照
射された複数のビームを検出セル内で重ね合わせ、この
重ね合わせた点に前記流体を通過させると共に、前記複
数のビームのうち少なくとも１つのビームを前記流体の
流路とほぼ直交させ、前記検出セルを介して上記ビーム
の進行方向前方に、前記検出セル内の流体中の微粒子に
よる前方散乱光を集光して電気信号に変換するための第
１の受光光学系を配置し、かつ、前記検出セルの側方に
、前記検出セル内の流体中の微粒子による側方散乱光を
集光して電気信号に変換するための一以上の受光光学系
を配置したことを特徴とする流体中の微粒子計数装置。
（２）検出セルの前方外周面に、前方散乱光を第１の受
光光学系方向に集光するためのマイクロレンズを配置し
た請求項（１）記載の流体中の微粒子計数装置。