JPH0743300A - Particle measuring device - Google Patents
Particle measuring deviceInfo
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- JPH0743300A JPH0743300A JP18461393A JP18461393A JPH0743300A JP H0743300 A JPH0743300 A JP H0743300A JP 18461393 A JP18461393 A JP 18461393A JP 18461393 A JP18461393 A JP 18461393A JP H0743300 A JPH0743300 A JP H0743300A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体製造プロセスで使用される液体のダス
トモニタとして、ダストである微粒子を気泡と区別して
1個単位で粒径の計測ができ、かつ、微粒子の物質をも
同定できる微粒子計測装置を実現する。
【構成】 液体を流すフローセル1の上流側3と下流側
3′とに光照射して、微粒子からの散乱光で微粒子の計
測を行う装置において、フローセル1中に電極2を設置
して電場を印加し、上記微粒子を電気泳動させ、その変
位量をアレイ型光検出器5、5′で検出し、液中に含ま
れる微粒子を気泡と区別して粒径を測定し、かつ、該微
粒子の物質の弁別をも行う。
(57) [Summary] [Purpose] As a dust monitor for liquids used in semiconductor manufacturing processes, it is possible to measure the particle size of individual particles by distinguishing them from bubbles, and also to identify the substance of particles. Realize a fine particle measuring device that can be used. [Constitution] In an apparatus for irradiating the upstream side 3 and the downstream side 3'of a flow cell 1 through which a liquid is irradiated with light and measuring fine particles by scattered light from the fine particles, an electrode 2 is installed in the flow cell 1 to generate an electric field. By applying, the fine particles are electrophoresed, the displacement amount thereof is detected by the array type photodetector 5, 5 ', the fine particles contained in the liquid are distinguished from the bubbles to measure the particle size, and the substance of the fine particles is measured. Also discriminate.
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスで
用いられる液体中のダストの濃度を計測するための微粒
子計測装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle measuring device for measuring the concentration of dust in a liquid used in a semiconductor manufacturing process.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、液体中に存在する異物微粒子(ダ
スト)を検出するために、異物微粒子を含んだ液体にレ
ーザ光を照射し、異物微粒子からの散乱光を検出して、
液体中に存在する微粒子濃度と共に、散乱光の強度値か
ら微粒子径を求めていた。これに関しては、例えば、特
開昭54−114260号公報に記載されている。ま
た、特開平1−3541号公報には、シースフローで包
んで流した微粒子液体に電場を印加し、微粒子の帯電状
態によって流れをシフトさせ、その下流のシースフロー
中で正帯電微粒子がシフトしてくる側と負帯電微粒子が
シフトしてくる側とに色の異なる光を別々に照射して、
散乱光の色によって帯電状態の異なる微粒子を区別して
計測する方法が記載されている。これでは帯電微粒子の
みを計測し、その微粒子が正帯電か負帯電かのみを判定
していた。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to detect foreign matter particles (dust) existing in a liquid, a liquid containing the foreign matter particles is irradiated with laser light and scattered light from the foreign matter particles is detected.
The particle size was obtained from the intensity value of scattered light together with the concentration of the particles present in the liquid. This is described, for example, in JP-A-54-114260. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 1-3541, an electric field is applied to a fine particle liquid that has been wrapped in a sheath flow to flow, and the flow is shifted depending on the charged state of the fine particles, and positively charged fine particles are shifted in the sheath flow downstream thereof. Irradiating different colors of light to the incoming side and the side where the negatively charged fine particles are shifted,
A method for distinguishing and measuring fine particles having different charging states according to the color of scattered light is described. In this method, only charged fine particles are measured, and it is determined whether the fine particles are positively charged or negatively charged.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】半導体ウェハの洗浄に
は高度のクリーン度が要求されるために、ダストである
微粒子の濃度を適時計測することにより、洗浄液の品質
管理を行う必要がある。しかし、上記の従来の技術によ
る微粒子計測装置では、洗浄過程で発生する気泡をダス
トとして計測してしまう欠点があった。また、ダストの
濃度(個数)を計測するだけであり、ダストの管理上必
要な汚染源が何であるかを知るダストの物質に関する情
報は、全く得られていなかった。Since a high degree of cleanliness is required for cleaning semiconductor wafers, it is necessary to control the quality of the cleaning liquid by timely measuring the concentration of fine particles of dust. However, the above-described conventional particle measuring device has a drawback that bubbles generated during the cleaning process are measured as dust. Moreover, only the concentration (number) of dust is measured, and no information about the substance of dust to know what is the pollution source necessary for dust management has been obtained.
【0004】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、半導体製造プロセスにおけるより高度
な品質管理が可能になるように、液体中の気泡と区別
し、さらに、微粒子の物質同定も可能な微粒子計測装置
を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve such a problem, and distinguishes it from bubbles in a liquid, and further identifies the substance of fine particles so as to enable higher quality control in the semiconductor manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a fine particle measuring device that can also perform
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明においては、光散乱によって液体中の微粒子を
計測する微粒子計測装置において、流れている液体中に
流れに対して垂直方向に電場を印加する手段と、上記液
体中に存在する微粒子の上記電場による電場方向への変
位量を測定する手段とを設け、上記微粒子の物質を弁別
できるようにする。また、これに加えて、微粒子からの
散乱光強度を測定して微粒子の粒径を測定し、微粒子の
物質別粒径分布を計測する。ここで上記微粒子の変位量
の測定には、アレイ型光検出器を用いる。To achieve this object, in the present invention, in a particle measuring apparatus for measuring particles in a liquid by light scattering, an electric field in a flowing liquid in a direction perpendicular to the flow is obtained. And a means for measuring the amount of displacement of the fine particles existing in the liquid in the direction of the electric field due to the electric field, so that the substances of the fine particles can be discriminated. In addition to this, the scattered light intensity from the fine particles is measured to measure the particle size of the fine particles, and the particle size distribution by substance of the fine particles is measured. An array-type photodetector is used to measure the amount of displacement of the fine particles.
【0006】また、上記電場印加のON状態とOFF状
態とにおける微粒子の検出数を測定し、液体中に存在す
る微粒子濃度と気泡濃度とを区別して計測し、それらの
検出数の差や比を表示する。Further, the number of detected fine particles in the ON state and the OFF state of the electric field application is measured, and the concentration of the fine particles and the bubble concentration present in the liquid are measured separately, and the difference or ratio between the detected numbers is calculated. indicate.
【0007】また、電場による微粒子の変位量と物質と
の対応関係の校正には、ポリスチレン粒子を懸濁した液
体試料を標準試料として用いる。さらに、微粒子と気泡
とを区別するための印加電場の強さの校正には、ゼータ
電位が十分に小さくなるように表面処理を施したポリス
チレン粒子と、表面処理を施していないポリスチレン粒
子とをそれぞれ懸濁した2種類の液体試料を用い、電場
ON、OFFにおける各微粒子検出数の差が、前者では
ほぼ零であり、後者では十分に計測できる範囲に印加電
場の強さを設定する。Further, a liquid sample in which polystyrene particles are suspended is used as a standard sample for the calibration of the correspondence between the amount of displacement of fine particles due to an electric field and the substance. Furthermore, in order to calibrate the strength of the applied electric field for distinguishing between fine particles and bubbles, polystyrene particles surface-treated so that the zeta potential is sufficiently small, and polystyrene particles not surface-treated, respectively. Using two kinds of suspended liquid samples, the difference in the number of detected fine particles when the electric field is ON and when the electric field is OFF is almost zero in the former case, and in the latter case, the strength of the applied electric field is set within a sufficiently measurable range.
【0008】[0008]
【作用】上記の微粒子計測装置における作用について、
以下、図1、9、10に基づいて説明する。[Operation] Regarding the operation of the above-mentioned particle measuring device,
Hereinafter, description will be given with reference to FIGS.
【0009】まず、図1において、フローセル1の中に
微粒子を含む被測定液体を一定の流速U(m/s)で流
す。この流路の両側に長さX(m)の電極2を設置し、
これらの間に電圧を印加し流体の流れの方向とは垂直に
電場を発生させ、帯電粒子に電気泳動による移動を生じ
させる。この電場による液体中微粒子の運動は、印加し
た電場の強さが一定であれば、微粒子は外液の粘性力と
電気力が釣り合って常に一定の速度で泳動することにな
る。この泳動速度は、電場をかける領域の上流と下流に
それぞれアレイ型光検出器5、5′に対応して設定され
た検出領域6、6′で以下のようにして求められる。ま
ず、電場が存在しない状態で標準粒子を流すことによ
り、2つのアレイ型光検出器における検出位置の対応関
係を明らかにして置く。次に、電場を印加すると2つの
アレイ型光検出器における検出位置の対応関係にずれが
生じる。このずれ量d(m)から、電気泳動速度S(m
/s)が以下のように求まる。First, in FIG. 1, a liquid to be measured containing fine particles is caused to flow in a flow cell 1 at a constant flow rate U (m / s). Electrodes 2 of length X (m) are installed on both sides of this flow path,
A voltage is applied between these to generate an electric field perpendicular to the direction of fluid flow, causing the charged particles to move by electrophoresis. When the strength of the applied electric field is constant, the movement of the particles in the liquid due to the electric field causes the particles to migrate at a constant speed at all times because the viscous force and the electric force of the external liquid are balanced. This migration velocity is obtained as follows in the detection regions 6 and 6'set corresponding to the array type photodetectors 5 and 5 ', respectively, upstream and downstream of the region to which an electric field is applied. First, a standard particle is caused to flow in the absence of an electric field to clarify the correspondence between the detection positions of the two array type photodetectors. Next, when an electric field is applied, the correspondence between the detection positions of the two array type photodetectors is displaced. From this deviation amount d (m), the electrophoretic velocity S (m
/ S) is obtained as follows.
【0010】[0010]
【数1】 [Equation 1]
【0011】したがって、ゼータ電位ζ(V)は以下の
ように求まる。Therefore, the zeta potential ζ (V) is obtained as follows.
【0012】[0012]
【数2】 [Equation 2]
【0013】ただし、ηは試料液の動粘性係数、εは試
料液の誘電率、Eは電場の強さ(V/m)である。Here, η is the kinematic viscosity of the sample solution, ε is the dielectric constant of the sample solution, and E is the strength of the electric field (V / m).
【0014】上記の条件において、フローセル1内の流
路断面における微粒子の速度分布は、ポアズイユの流れ
における速度分布ではなく一様と仮定している。ポアズ
イユの流れの速度分布においても同様に電気泳動速度S
と検出位置のずれdには数式1とは異なるが関数関係が
あり、その関数関係で補正すれば同様にずれ量dから電
気泳動速度Sが導出でき、数式2によってゼータ電位が
求まる。このゼータ電位ζは、Eが一定ならば、微粒子
物質と外液のηとεで変化し、微粒子の粒径及び形状に
依存する程度は非常に小さい(池田勝一著コロイド化学
(1986)裳華房)。したがって、一定の外液中で
は、このゼータ電位、即ち電気泳動速度で微粒子の物質
弁別が可能になる。Under the above conditions, it is assumed that the velocity distribution of fine particles in the cross section of the flow channel in the flow cell 1 is not the velocity distribution in the Poiseuille flow, but is uniform. Similarly in the velocity distribution of Poiseuille flow, the electrophoretic velocity S
The deviation d of the detection position has a functional relationship, which is different from the mathematical expression 1, but the electrophoretic velocity S can be similarly derived from the deviation amount d by correcting with the functional relationship, and the zeta potential can be obtained by the mathematical expression 2. If the E is constant, this zeta potential ζ changes with η and ε of the particulate matter and the external liquid, and the degree of dependence on the particle size and shape of the particulate is very small (Katsuichi Ikeda, Colloid Chemistry (1986) Sohua. Bunch). Therefore, in a constant external liquid, it becomes possible to discriminate the substance of fine particles at this zeta potential, that is, the electrophoretic velocity.
【0015】一般に、コロイド粒子の電気泳動速度は1
(v/cm)の電場に対して数(μm/s)である。し
たがって、電極間の距離を1(mm)として電圧を10
(V)とすると、電場は100(V/cm)となるので
帯電粒子の泳動速度は数100(μm/s)になる。電
極の長さを1(cm)として流速を10(cm/s)と
すると、電気泳動による検出位置のずれは数10(μ
m)となり、数100倍の倍率で測定すると検出器の面
上で数mmの長さになり、アレイの長さが1(cm)で
素子分割数20程度の一般的なアレイ型光検出器で十分
にずれを検出することができる。二、三の物質の泳動速
度の実験値(電場の強さ5.5V/mm、超純水中)を
あげると、ポリスチレン粒子(100±20μm/s、
負帯電)、Al2O3粒子(50±10μm/s、正帯
電)、表面をカルボキシル基修飾したポリスチレン粒子
(20±5μm/s、負帯電)などである。しかも、こ
れらの泳動速度は、粒径10μm以下の範囲で粒径に依
存していない。したがって、これらの泳動速度の物質ご
との対応表を作成しておけば、検出した微粒子の材料を
特定することが出来る。また、気泡の泳動速度はゼロで
あることが、本発明者らの実験により明らかになってい
る。上記の泳動速度は外液が純水の場合であるが、その
値は外液の粘性と誘電率とによって変化するので、外液
に合わせて泳動速度と物質の対応関係を補正する必要が
ある。その際、被測定液中に既知の材料でできた微粒子
を添加し、その泳動速度を上記の方法により計測し、未
知の微粒子の泳動速度の補正を行う手続きをとれば、任
意の液体中の微粒子の物質の同定も可能となる。Generally, the electrophoretic velocity of colloidal particles is 1
It is a few (μm / s) for an electric field of (v / cm). Therefore, when the distance between the electrodes is 1 (mm), the voltage is 10
At (V), the electric field is 100 (V / cm), and thus the migration velocity of charged particles is several hundreds (μm / s). If the length of the electrode is 1 (cm) and the flow rate is 10 (cm / s), the detection position shift due to electrophoresis is several tens (μ).
m), and when measured at a magnification of several hundred times, the length of the detector is several mm, and the array length is 1 (cm) and the number of element divisions is about 20. A general array type photodetector. Can sufficiently detect the deviation. The experimental values of the migration velocity of a few substances (intensity of electric field 5.5 V / mm, in ultrapure water) are polystyrene particles (100 ± 20 μm / s,
Negative charge), Al 2 O 3 particles (50 ± 10 μm / s, positive charge), polystyrene particles whose surface is modified with a carboxyl group (20 ± 5 μm / s, negative charge), and the like. Moreover, these migration velocities do not depend on the particle size in the range of the particle size of 10 μm or less. Therefore, the material of the detected fine particles can be specified by creating a correspondence table of these migration rates for each substance. Further, it has been clarified by experiments by the present inventors that the migration velocity of bubbles is zero. The above migration speed is when the external liquid is pure water, but since the value changes depending on the viscosity and dielectric constant of the external liquid, it is necessary to correct the correspondence relationship between the migration speed and the substance according to the external liquid. . At that time, by adding fine particles made of a known material to the liquid to be measured, measuring the migration speed by the above method, and correcting the migration speed of unknown fine particles It is also possible to identify the substance of fine particles.
【0016】微粒子1個毎にずれ量dを測定するために
は2つのアレイ型光検出器5、5′間(距離:L
(m))で時間的な相関を取る必要がある。上流側のア
レイ型光検出器5で検出した微粒子はL/U(s)後に
下流側のアレイ型光検出器5′を通過するので、この瞬
間に下流側のアレイ型光検出器5′で検出した微粒子
を、上流側のアレイ型光検出器5で検出した微粒子と同
一であるとみなすことができ、これによって2つのアレ
イ上の検出位置の差でdが決定される。時間的な相関を
とるための具体的な方法として、上流側のアレイ型光検
出器5の検出信号をゲート信号発生回路8とL/U
(s)だけ遅らせる遅延回路12とで下流側のアレイ型
光検出器5′の信号のゲート回路9に入力すればよい。In order to measure the deviation amount d for each fine particle, the distance between the two array type photodetectors 5 and 5 '(distance: L
(M)) needs to be temporally correlated. Since the fine particles detected by the upstream array-type photodetector 5 pass L / U (s) after passing through the downstream-side array-type photodetector 5 ', at this moment, the downstream-side array-type photodetector 5' The detected fine particles can be regarded as the same as the fine particles detected by the upstream array-type photodetector 5, whereby d is determined by the difference between the detection positions on the two arrays. As a specific method for obtaining the temporal correlation, the detection signal of the upstream array type photodetector 5 is supplied to the gate signal generating circuit 8 and L / U.
The delay circuit 12 for delaying by (s) may be input to the gate circuit 9 for the signal of the downstream array type photodetector 5 '.
【0017】さらに、上記の微粒子の泳動速度の測定と
同時に微粒子からの散乱光強度の測定により、物質ごと
に粒径を計測することが出来る。Furthermore, the particle size of each substance can be measured by measuring the intensity of scattered light from the particles simultaneously with the measurement of the migration velocity of the particles.
【0018】以上は、液中微粒子の物質弁別を行う原理
を説明したが、微粒子と気泡とを区別する方法は上記に
比較し簡単に行えるので、それを以下に記述する。この
作用を、図9と得られたデータ図10で説明する。図9
に示したように、フローセル1中で流れの上流に1組の
電極2を設置し、その下流に光照射する。照射領域3の
一部分6を通過した微粒子からパルス的に発生する散乱
光をレンズ4で集光して光検出器5で検出し、増幅器7
及び、ピークホールド回路およびA/D変換器10、メ
モリ11、制御用コンピュータ13、出力器14からな
る装置構成で散乱光パルスの単位時間当り検出数を波高
値別に計測する。測定時は、電極2間の電場を一定時間
間隔でONとOFFを繰り返しながら微粒子計測を行
う。印加する電場の強さは、電場ON時に電気泳動によ
って検出領域6を通過する帯電粒子が十分に減少する様
な値に設定する。気泡は帯電していないので、電場ON
−OFFの影響を受けないが、帯電粒子は電場ON時に
十分に減少するので、帯電しているダスト粒子と気泡と
を区別することができる。電場ON−OFFを繰り返し
て得られたデータの例を図10に示すが、電場ON時の
単位時間当りのカウント数が気泡に由来し、電場ON時
とOFF時の単位時間当りのカウント数の差が気泡以外
の微粒子に由来すると判定する。当然、電場ON時の単
位時間当りのカウント数には気泡以外にゼータ電位の小
さいダスト粒子が含まれるから、実際の気泡の濃度は、
電場ON時のカウント数レベル以下と判断するのが正し
い。いずれにしても、本発明においては、気泡の影響を
除いて微粒子の計測ができる。Although the principle of discriminating the substance of the fine particles in the liquid has been described above, the method for distinguishing the fine particles from the bubbles can be easily performed as compared with the above, which will be described below. This effect will be explained with reference to FIG. 9 and the obtained data, FIG. Figure 9
As shown in FIG. 1, a set of electrodes 2 is installed upstream of the flow in the flow cell 1, and light is irradiated downstream thereof. The scattered light generated in pulses from the fine particles that have passed through the part 6 of the irradiation region 3 is condensed by the lens 4 and detected by the photodetector 5, and the amplifier 7
Also, the number of detections of scattered light pulses per unit time is measured for each peak value by the device configuration including the peak hold circuit and the A / D converter 10, the memory 11, the control computer 13, and the output device 14. At the time of measurement, the electric field between the electrodes 2 is repeatedly turned on and off at regular time intervals to measure fine particles. The strength of the applied electric field is set to a value such that the charged particles passing through the detection region 6 are sufficiently reduced by electrophoresis when the electric field is ON. The bubbles are not charged, so the electric field is ON
Although not affected by -OFF, the charged particles are sufficiently reduced when the electric field is ON, so that it is possible to distinguish charged dust particles from bubbles. An example of data obtained by repeating the electric field ON-OFF is shown in FIG. 10. The number of counts per unit time when the electric field is ON is derived from bubbles, and the number of counts per unit time when the electric field is ON and OFF is shown. It is determined that the difference originates from fine particles other than bubbles. Naturally, the count number per unit time when the electric field is ON includes dust particles having a small zeta potential in addition to the bubbles, so the actual bubble concentration is
It is correct to judge that it is below the count level when the electric field is ON. In any case, in the present invention, it is possible to measure fine particles by removing the influence of bubbles.
【0019】[0019]
(実施例1)図1(a)、(b)は、本発明に係る微粒
子計測装置の第1の実施例の構成図である。図1(a)
は、フローセルと微粒子検出系を、図1(b)は、照射
光学系と水流系との関係を示す図である。(Embodiment 1) FIGS. 1A and 1B are configuration diagrams of a first embodiment of a particle measuring apparatus according to the present invention. Figure 1 (a)
FIG. 1 is a diagram showing a flow cell and a particle detection system, and FIG. 1B is a diagram showing a relationship between an irradiation optical system and a water flow system.
【0020】まず、石英製のフローセル1に、測定対象
となる微粒子を含む液体を、被測定液槽15からポンプ
18を利用して一定の流速U(m/s)で流す。フロー
セル1中の流路側面には、白金電極2が形成されてい
る。この電極2間の距離はl(m)であり、電極2の長
さはX(m)である。レーザ光源17よりハーフミラー
20及びミラー21を利用して、二本のレーザ光3、
3′をそれぞれフローセル1中の電極2の上流と下流部
に照射する。照射透過光はビームストッパ22で遮光す
る。それぞれの照射領域3、3′を通過する微粒子から
の散乱光をレンズ4、4′でそれぞれアレイ型光検出器
5、5′の検出面上に結像させ集光する。アレイ型光検
出器5、5′のアレイの方向は、微粒子の流れに垂直方
向に設置する。アレイ数はn個であり、それぞれch
(1)、ch(2)、……ch(n)と各素子に番号付
けをする。照射領域の結像とアレイ検出器の検出面との
関係は、照射領域3、3′内に図示した2つの検出領域
6、6′(その間の距離はL(m)である)で示すこと
ができる。アレイ型光検出器5、5′で検出した信号は
それぞれ増幅回路7、7′を通す。上流側の検出器5で
検出した信号をトリガとして一定時間(微粒子が2つの
検出領域6、6′の間を通過するのに要する時間、L/
U(s))の後に、下流側の検出器5′で検出を行う。
このために、増幅器7の信号をゲート信号発生回路8と
遅延回路12を通して、ゲート回路9に入れる。ゲート
回路9は上流側の検出器5のすくなくとも1個のある素
子ch(i)が微粒子を検出した場合、下流側の検出器
5′のすべての検出素子に対してL/U(s)後にゲー
トが開く。両検出器5、5′の検出信号は、それぞれ波
高値検出回路およびAD変換回路10、10′で信号の
ピーク値をデジタル化して、その値と共に上流側の検出
器5での素子番号と下流側の検出器5′での素子番号と
の差をメモリ11に格納する。First, a liquid containing fine particles to be measured is caused to flow through a quartz flow cell 1 from a liquid tank 15 to be measured at a constant flow rate U (m / s) using a pump 18. A platinum electrode 2 is formed on the side surface of the flow channel in the flow cell 1. The distance between the electrodes 2 is l (m), and the length of the electrodes 2 is X (m). Using the half mirror 20 and the mirror 21 from the laser light source 17, two laser beams 3,
3'is irradiated to the upstream and downstream parts of the electrode 2 in the flow cell 1, respectively. The irradiation transmitted light is blocked by the beam stopper 22. The scattered light from the fine particles passing through the irradiation areas 3 and 3'is focused by the lenses 4 and 4'on the detection surfaces of the array type photodetectors 5 and 5 ', respectively, and collected. The array type array of the photodetectors 5, 5'is installed in a direction perpendicular to the flow of particles. The number of arrays is n, and each is ch
Each element is numbered as (1), ch (2), ... Ch (n). The relationship between the imaging of the irradiation area and the detection surface of the array detector is indicated by the two detection areas 6 and 6 '(the distance between them is L (m)) shown in the irradiation areas 3 and 3'. You can The signals detected by the array type photodetectors 5 and 5'are passed through amplifier circuits 7 and 7 ', respectively. A signal detected by the detector 5 on the upstream side is used as a trigger for a predetermined time (time required for particles to pass between the two detection regions 6 and 6 ', L /
After U (s), detection is performed by the downstream detector 5 '.
For this purpose, the signal of the amplifier 7 is input to the gate circuit 9 through the gate signal generating circuit 8 and the delay circuit 12. When at least one element ch (i) of the upstream detector 5 detects a particle, the gate circuit 9 performs L / U (s) for all the detection elements of the downstream detector 5 '. The gate opens. The detection signals from both detectors 5 and 5'are digitized by the peak value detection circuit and the AD conversion circuit 10 and 10 ', respectively, and the peak value of the signal is digitized. The difference from the element number of the detector 5 ′ on the side is stored in the memory 11.
【0021】上記の装置において、電極2に電圧をかけ
ないで試料液体を流した場合は、少なくとも、上流側の
検出器5で検出した微粒子は下流側の検出器5′でも同
じように検出される様に調整が必要である。さらに言え
ば、上流側の検出器5の素子ch(i)で検出された微
粒子は、下流側の検出器5′でも素子ch(i)で検出
されるように調整する。しかし、検出素子番号がずれて
いる場合は後で補正すればよい。以下、検出素子番号が
ずれていないものとして記述する。通常測定中は、常に
電極2に電圧をかける。この電圧の値としては、測定す
る帯電微粒子がX/U(s)の間に泳動する距離が、領
域6、6′の長さ程度になるように決める。ただし、電
圧を印加すると水の電気分解が生じ電極上に気泡が発生
するが、この気泡が検出領域6、6′に侵入しない様に
流速を設定する必要がある。気泡発生を防止するため
に、電極2を絶縁体で覆う方法も考えられる。この場合
は電流がながれず水の電気分解が生じず計測に都合がよ
い。一定の電場中では泳動速度(S)は、帯電粒子のゼ
ータ電位に比例するので、上流側の検出器5での素子番
号と下流側の検出器5′での素子番号のずれがゼータ電
位に比例する。また、ゼータ電位から物質が分かるの
で、物質別に散乱光強度から粒径を見積ることができ
る。この測定結果の表示例を図2のa)、b)、c)に
示した。一方、気泡はゼータ電位がゼロであるので、ゼ
ータ電位によって気泡を区別することも可能である。In the above apparatus, when the sample liquid is flown without applying a voltage to the electrode 2, at least the particles detected by the upstream detector 5 are similarly detected by the downstream detector 5 '. Need to be adjusted so that Furthermore, the particles detected by the element ch (i) of the upstream detector 5 are adjusted so that they are also detected by the element ch (i) of the downstream detector 5 '. However, if the detection element numbers are deviated, they may be corrected later. Hereinafter, it is described that the detection element numbers are not displaced. Voltage is constantly applied to the electrode 2 during normal measurement. The value of this voltage is determined so that the distance that the charged fine particles to be measured migrate during X / U (s) is about the length of the regions 6 and 6 '. However, when a voltage is applied, electrolysis of water occurs and bubbles are generated on the electrodes, but it is necessary to set the flow velocity so that the bubbles do not enter the detection regions 6 and 6 '. A method of covering the electrode 2 with an insulator is also conceivable in order to prevent generation of bubbles. In this case, no current flows and electrolysis of water does not occur, which is convenient for measurement. Since the migration velocity (S) is proportional to the zeta potential of the charged particles in a constant electric field, the difference between the element number in the upstream detector 5 and the element number in the downstream detector 5'is the zeta potential. Proportional. Further, since the substance can be known from the zeta potential, the particle size can be estimated from the scattered light intensity for each substance. Display examples of the measurement results are shown in a), b), and c) of FIG. On the other hand, since the bubbles have zero zeta potential, it is possible to distinguish the bubbles by the zeta potential.
【0022】以上の実施例において、トリガとなる信号
は上流の検出器5のどの検出素子における検出信号でも
良いとしたが、アレイの両端の検出素子で検出される微
粒子は、下流側の検出器5′では電気泳動による移動の
ために帯電符号によっては検出領域からずれてしまい、
計測できる帯電はプラスかマイナスか一方のみになる。
したがって、ゼータ電位を測定するためのトリガ信号と
しては、上流側の検出器5の中心部の検出素子における
検出信号に限定する方法も考えられる。また、フローセ
ル1としてサファイア等の耐薬品性材料で作製したもの
を用いると、ふっ酸等の反応性液体中の微粒子を計測す
ることも可能となる。In the above embodiments, the trigger signal may be the detection signal of any detection element of the upstream detector 5, but the fine particles detected by the detection elements at both ends of the array are the detectors on the downstream side. In 5 ', due to the movement due to electrophoresis, it deviates from the detection area depending on the charge code,
Only positive or negative charge can be measured.
Therefore, the trigger signal for measuring the zeta potential may be limited to the detection signal in the detection element at the center of the upstream detector 5. When the flow cell 1 made of a chemically resistant material such as sapphire is used, it becomes possible to measure fine particles in a reactive liquid such as hydrofluoric acid.
【0023】また、上記実施例では、アレイ型光検出器
のアレイの方向と試料液体の流れの方向を垂直とした
が、垂直から少し傾いていたほうが良い場合がある。そ
れは、アレイ検出器の個々の検出素子間には僅かながら
隙間が存在し、この隙間によって微粒子の検出効率が低
下するからである。そこで、アレイ検出器を試料液体の
流れの方向と完全に垂直にせずに、ななめにすることに
より微粒子の流れに対して実効的に隙間をなくすことが
できる。Further, in the above embodiment, the array direction of the array type photodetector and the direction of the flow of the sample liquid are vertical, but it may be better to incline a little from the vertical. This is because there is a slight gap between the individual detection elements of the array detector, and this gap reduces the detection efficiency of particles. Therefore, when the array detector is not completely perpendicular to the flow direction of the sample liquid but is licked, it is possible to effectively eliminate the gap with respect to the flow of fine particles.
【0024】(実施例2)実施例1では、検出領域6、
6′を2箇所設定して微粒子の帯電状態を測定する例で
あったが、実施例2では、検出領域が1箇所のみで微粒
子の帯電状態を計測する場合について、図3に基づいて
説明する。(Embodiment 2) In the embodiment 1, the detection area 6,
6'is set in two places to measure the charged state of the fine particles, but in the second embodiment, a case where the charged state of the fine particles is measured in only one detection region will be described with reference to FIG. .
【0025】まず、石英製のフローセル1に測定対象と
なる微粒子を含む液体を一定の流速U(m/s)で流
す。フローセル1中の流路側面には、白金電極2が形成
されている。この電極2間の距離はl(m)であり、電
極2の長さはX(m)である。レーザ光3をフローセル
1中の電極2の下流部に照射する。その照射領域を通過
する微粒子からの散乱光をレンズ4でアレイ型光検出器
5の検出面上に結像させ集光する。アレイ型光検出器5
のアレイの方向は、微粒子の流れに垂直方向に設置す
る。アレイ数はn個であり、それぞれch(1)、ch
(2)、……ch(n)と各素子に番号付けをする。照
射領域の結像とアレイ型光検出器5の検出面との関係
は、照射3中に図示した検出領域6で示すことができ
る。アレイ型光検出器5で検出した信号は増幅回路7を
通す。First, a liquid containing fine particles to be measured is caused to flow in a flow cell 1 made of quartz at a constant flow rate U (m / s). A platinum electrode 2 is formed on the side surface of the flow channel in the flow cell 1. The distance between the electrodes 2 is l (m), and the length of the electrodes 2 is X (m). The laser light 3 is applied to the downstream portion of the electrode 2 in the flow cell 1. The scattered light from the fine particles passing through the irradiation area is focused by the lens 4 on the detection surface of the array type photodetector 5. Array type photodetector 5
The array of is oriented perpendicular to the flow of particles. The number of arrays is n, ch (1), ch
(2), ... Number each element with ch (n). The relationship between the image formation of the irradiation area and the detection surface of the array type photodetector 5 can be shown by the detection area 6 shown in the drawing during the irradiation 3. The signal detected by the array type photodetector 5 passes through the amplifier circuit 7.
【0026】図4は、電場OFF時における微粒子の検
出領域6における濃度分布と、電場ON時のプラスマイ
ナスの帯電粒子と中性粒子の濃度分布のシフトの様子を
模式的に示したものである。電場OFF時の微粒子の濃
度分布と比較すると、電場ON時はプラス帯電粒子の分
布とマイナス帯電粒子の分布はそれぞれ別の向きにシフ
トするので、帯電粒子および非帯電粒子を合計した分布
形状は変化する。電極間に印加する電圧および流速は、
この分布形状の変化が検出できる範囲に設定する必要が
ある。この場合、アレイ型光検出器5の中心部の検出素
子での単位時間当りのカウント数は電場OFF時と変化
がなく、アレイ型光検出器5の両端でカウント数が電場
OFF時と変化する。図5に、実際に計測された電場O
FF時におけるアレイ型光検出器5の検出位置(素子番
号)ごとの単位時間当りのカウント数分布と、同様に電
場ON時における単位時間当りのカウント数分布を示し
た。電場ON時の中心部の単位時間当りのカウント数は
電場OFF時のものと等しいが、アレイ型光検出器5の
両端側のカウント数は電場OFF時のものと異なり減少
する。アレイ型光検出器5の+電極側の検出素子での毎
分当りのカウント数をcn、−電極側の検出素子での毎
分当りのカウント数をc1、中心部での毎分当りのカウ
ント数をc0とすると、マイナス帯電粒子濃度はc0−
c1、プラス帯電粒子濃度はc0−cn、中性粒子濃度
はc1+cn−c0にそれぞれ比例する。FIG. 4 schematically shows the concentration distribution in the detection region 6 of fine particles when the electric field is OFF, and the shift of the concentration distribution of plus and minus charged particles and neutral particles when the electric field is ON. . Compared with the concentration distribution of fine particles when the electric field is OFF, the distribution of positively charged particles and the distribution of negatively charged particles are shifted in different directions when the electric field is ON, so the total distribution shape of charged particles and non-charged particles changes. To do. The voltage and flow rate applied between the electrodes are
It is necessary to set the range within which this change in distribution shape can be detected. In this case, the number of counts per unit time at the detection element at the center of the array type photodetector 5 does not change from that when the electric field is OFF, and the count number at both ends of the array type photodetector 5 changes when the electric field is OFF. . The electric field O actually measured is shown in FIG.
The distribution of the number of counts per unit time for each detection position (element number) of the array type photodetector 5 at the time of FF and the distribution of the number of counts per unit time when the electric field is ON are shown. The number of counts per unit time at the central portion when the electric field is ON is the same as that when the electric field is OFF, but the number of counts on both ends of the array type photodetector 5 decreases unlike when the electric field is OFF. In the array type photodetector 5, the number of counts per minute at the detection element on the + electrode side is cn, the number of counts per minute at the detection element on the-electrode side is c1, and the count per minute at the center. If the number is c0, the concentration of negatively charged particles is c0-
c1, the positively charged particle concentration is proportional to c0-cn, and the neutral particle concentration is proportional to c1 + cn-c0.
【0027】以上のようにして、検出領域が1箇所の場
合でも、微粒子の濃度を帯電状態別に計測することがで
きる。As described above, the concentration of fine particles can be measured for each charged state even when there is only one detection region.
【0028】(実施例3)実施例1では、微粒子1個ご
とにゼータ電位の計測ができたが、実施例2では、微粒
子が電場領域を通過する前の位置が分からないために、
微粒子1個ごとの帯電状態を計測することはできなかっ
た。したがって、本実施例では、実施例2の改良方法に
ついて図6を用いて説明する。(Embodiment 3) In the embodiment 1, the zeta potential can be measured for each fine particle, but in the embodiment 2, since the position before the fine particles pass through the electric field region is unknown,
It was not possible to measure the charge state of each fine particle. Therefore, in this embodiment, the improvement method of the second embodiment will be described with reference to FIG.
【0029】まず、図6に示すように、実施例2のフロ
ーセル1に電極2′を1組追加し、上流側の電極2で帯
電粒子をフローセル1の側面に集中させ、下流側の電極
2′に逆方向の電場を印加し、微粒子をゼータ電位に応
じて電気泳動をおこさせ、その泳動量を実施例2と同様
にレンズ4、アレイ型光検出器5、増幅器7、ピークホ
ールド回路およびAD変換器10からなる検出系で測定
する。しかし、この方法では、直進する微粒子と電場で
曲がって流れる微粒子とを区別することは不可能であ
る。つまり、帯電していない気泡と帯電している微粒子
とを区別することが微粒子毎には不可能である。しか
し、電場を印加した条件でのアレイ検出位置のカウント
数分布と、電場を印加しない条件でのアレイ検出位置の
カウント数分布とを比較して、気泡の濃度とゼータ電位
毎の微粒子濃度とを計測することはできる。しかし、電
極2′及び検出領域6をフローセル1に対称に設置する
と、プラス帯電粒子とマイナス帯電粒子とが区別できな
いので、図6に示すように、主にマイナス帯電粒子を計
測する場合には、下流側の電極2′のプラス電極を側面
から離して設置することにより、微粒子検出領域6にプ
ラス帯電粒子が流れ込まないようにする。また、検出領
域6を下流側の電極2′のマイナス側の近傍のみに設置
し、プラス帯電粒子を検出しない程度の低電場下で計測
する方法もある。First, as shown in FIG. 6, one set of electrodes 2'was added to the flow cell 1 of Example 2, the charged particles were concentrated on the side surface of the flow cell 1 by the electrode 2 on the upstream side, and the electrode 2 on the downstream side was formed. An electric field in the opposite direction is applied to ′, and the particles are electrophoresed according to the zeta potential, and the migration amount is the same as in Example 2, including the lens 4, the array-type photodetector 5, the amplifier 7, the peak hold circuit, and The measurement is performed by the detection system including the AD converter 10. However, with this method, it is impossible to distinguish between the fine particles that go straight and the fine particles that bend and flow in the electric field. That is, it is impossible to distinguish between uncharged bubbles and charged fine particles for each fine particle. However, by comparing the count number distribution of the array detection position under the condition of applying the electric field with the count number distribution of the array detection position under the condition of not applying the electric field, the bubble concentration and the particle concentration for each zeta potential are compared. It can be measured. However, if the electrode 2'and the detection region 6 are symmetrically installed on the flow cell 1, positively charged particles and negatively charged particles cannot be distinguished. Therefore, as shown in FIG. 6, when negatively charged particles are mainly measured, The positive electrode of the downstream electrode 2'is installed apart from the side surface so that positively charged particles do not flow into the particle detection region 6. There is also a method in which the detection region 6 is provided only near the negative side of the downstream electrode 2'and the measurement is performed under a low electric field where positively charged particles are not detected.
【0030】以上の工夫によって、例えばプラス帯電粒
子を検出しないようにしたとき、次のようにして、気泡
の濃度とマイナス帯電粒子のゼータ電位毎の濃度分布と
が計測可能となる。まず、上流側の電極2の電場がON
で下流側の電極2′の電場をOFFとしたときの一定時
間当りのカウント数分布を検出位置に対して計測する。
これをA分布とする。このA分布には気泡のみが含まれ
ている。つぎに、上流下流両方の電極2、2′の電場を
ONとした状態でのカウント数分布を測定する。この分
布をB分布とする。この分布には、気泡とゼータ電位情
報を含む帯電粒子との分布が含まれる。したがって、B
−Aによって、マイナス帯電粒子のゼータ電位別の濃度
分布が得られる。すなわち、物質毎の微粒子濃度が得ら
れる。With the above measures, for example, when the positively charged particles are not detected, the bubble concentration and the concentration distribution of the negatively charged particles for each zeta potential can be measured as follows. First, the electric field of the upstream electrode 2 is ON
At, the count number distribution per constant time when the electric field of the downstream electrode 2'is turned off is measured with respect to the detection position.
This is designated as A distribution. This A distribution contains only bubbles. Next, the count number distribution is measured with the electric fields of both the upstream and downstream electrodes 2, 2'ON. This distribution is called B distribution. This distribution includes the distribution of bubbles and charged particles containing zeta potential information. Therefore, B
With −A, a concentration distribution of negatively charged particles for each zeta potential can be obtained. That is, the fine particle concentration for each substance can be obtained.
【0031】(実施例4)図7をもとに、実施例4を説
明する。この実施例は、実施例1に電場で帯電粒子を集
中させる機能を付加し、帯電粒子が検出領域6の中の一
部の領域に集中して流れる様にした実施例である。(Fourth Embodiment) A fourth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment in which a function of concentrating the charged particles by an electric field is added to the first embodiment so that the charged particles flow concentratedly in a part of the detection region 6.
【0032】図7は、上流側の3枚からなる電極2でマ
イナス帯電粒子を集中化する場合を示したものである。
この例で注意しなければならないことは、液体に対して
電極を絶縁材でシールドして、液体の電気分解による気
泡発生を防止することである。この実施例は、実施例1
において検出領域6の端を通過したマイナス帯電粒子
が、電場による泳動のために検出領域6′の外側を通過
し、ゼータ電位が測定できない場合があるという欠点を
克服するものである。逆に、プラス帯電粒子を主に計測
したい場合は、上流側の電極2の電場の方向をすべて逆
にすればよい。FIG. 7 shows a case where the negatively charged particles are concentrated by the three electrodes 2 on the upstream side.
It should be noted in this example that the electrodes are shielded against the liquid by an insulating material to prevent generation of bubbles due to electrolysis of the liquid. This example is the same as Example 1.
It overcomes the disadvantage that the negatively charged particles that have passed through the end of the detection region 6 in (1) pass outside the detection region 6'due to migration due to an electric field, and the zeta potential may not be measured. On the contrary, when mainly measuring the positively charged particles, the directions of the electric fields of the electrodes 2 on the upstream side may be reversed.
【0033】以上の様に、検出領域あるいは検出領域の
上流に電場を印加させる手段を設けることによって、微
粒子の検出効率を高める事は、気体中の微粒子計測にも
有効である。As described above, increasing the detection efficiency of fine particles by providing the detection region or means for applying an electric field upstream of the detection region is also effective for measuring fine particles in a gas.
【0034】(実施例5)次に、図8をもとに、実施例
5について説明する。(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
【0035】この実施例は、実施例1及び実施例4の改
良型に相当し、電場による集中化をプラスマイナス両方
の帯電粒子に対して同時に行うことを特徴とする。すな
わち、上流側の検出領域6のさらに上流において、プラ
スマイナス両帯電粒子をそれぞれ両側壁に一旦集中させ
る様にした実施例である。この実施例の場合は、実施例
4の場合に比べると、電場による泳動でプラスマイナス
の両方の帯電粒子ともに上流下流の両検出領域6、6′
を高い確率で通過するように、上流下流の両電極2、
2′に印加する電圧で調整が可能である。両方の符号の
帯電粒子を、ともに高効率で検出および測定できる事
が、実施例4との違いである。This embodiment corresponds to an improved version of Embodiments 1 and 4, and is characterized in that concentration by an electric field is simultaneously performed on both positive and negative charged particles. That is, this is an example in which the plus and minus charged particles are once concentrated on both side walls, further upstream of the detection region 6 on the upstream side. In the case of this embodiment, compared with the case of the embodiment 4, both positive and negative charged particles due to migration due to an electric field both upstream and downstream detection regions 6 and 6 '.
So as to pass through with a high probability, both upstream and downstream electrodes 2,
Adjustment is possible by the voltage applied to 2 '. The difference from Example 4 is that both charged particles of both signs can be detected and measured with high efficiency.
【0036】(実施例6)図9、10を用いて、実施例
6について説明する。(Sixth Embodiment) A sixth embodiment will be described with reference to FIGS.
【0037】図9に示すように、フローセル1中で流れ
の上流に1組の電極2を設置し、その下流に光照射す
る。照射領域3の一部分6を通過した微粒子からパルス
的に発生する散乱光をレンズ4で集光して光検出器5で
検出し、増幅器7及び、ピークホールド回路およびA/
D変換器10、メモリ11、制御用コンピュータ13、
出力器14からなる装置構成で散乱光パルスの単位時間
当り検出数を波高値別に計測する。測定時は、電極2間
の電場を一定時間間隔でONとOFFを繰り返しながら
微粒子計測を行う。印加する電場の強さは、電場ON時
に電気泳動による変位で検出領域6を通過する帯電粒子
が十分に減少する様な値に設定する。この設定には、カ
ルボキシル基で表面を修飾してゼータ電位を低下させた
ポリスチレン粒子(超純水中の泳動速度は、電場の強さ
5.5V/mm条件で20μm/s)を測定して、電場
ONでカウント数が1/10以下に低下する様に設定し
た。気泡は帯電していないので、電場ON−OFFの影
響はないが、帯電粒子は電場ON時に十分に減少するこ
とを利用し、帯電しているダスト粒子と気泡とを区別す
る。As shown in FIG. 9, one set of electrodes 2 is installed in the flow cell 1 upstream of the flow, and light is irradiated downstream thereof. The scattered light generated in a pulse form from the fine particles that have passed through the part 6 of the irradiation region 3 is condensed by the lens 4 and detected by the photodetector 5, and the amplifier 7, the peak hold circuit and the A /
D converter 10, memory 11, control computer 13,
The number of detections of scattered light pulses per unit time is measured for each peak value with the device configuration including the output device 14. At the time of measurement, the electric field between the electrodes 2 is repeatedly turned on and off at regular time intervals to measure fine particles. The strength of the applied electric field is set to such a value that the charged particles passing through the detection region 6 are sufficiently reduced by the displacement caused by electrophoresis when the electric field is ON. For this setting, polystyrene particles whose surface was modified with a carboxyl group to lower the zeta potential (electrophoretic velocity in ultrapure water was 20 μm / s under an electric field strength of 5.5 V / mm) were measured. The count was set to 1/10 or less when the electric field was turned on. Since the bubbles are not charged, there is no influence of the electric field ON-OFF, but the fact that the charged particles are sufficiently reduced when the electric field is ON is used to distinguish the charged dust particles from the bubbles.
【0038】電場ON−OFFを10分間ずつ繰り返し
て得られるデータの例を図10に示すが、電場ON時の
10分間当りのカウント数が気泡に由来し、電場ON時
とOFF時の10分間当りのカウント数の差が気泡以外
の微粒子に由来する、と判定する。正確には、電場ON
時の10分間当りのカウント数には、気泡以外にゼータ
電位の小さいダスト粒子が含まれるから、実際の気泡の
濃度は、電場ON時のカウント数レベル以下と判断でき
る。この実施例の計測結果の表示例としては、図10の
他に、図10における前後の黒丸と白丸のデータの差の
時間的変化を表示することも考えられる。この表示の場
合、気泡を含まない微粒子だけの濃度変化を表す。An example of data obtained by repeating the electric field ON-OFF for 10 minutes each is shown in FIG. 10. The number of counts per 10 minutes when the electric field is ON is derived from bubbles, and the electric field is ON and OFF for 10 minutes. It is determined that the difference in the number of counts per hit originates in fine particles other than bubbles. To be exact, the electric field is ON
Since the number of counts per 10 minutes at that time includes dust particles having a small zeta potential in addition to the bubbles, it can be determined that the actual concentration of the bubbles is equal to or lower than the count number level when the electric field is ON. As a display example of the measurement result of this embodiment, in addition to FIG. 10, it is also possible to display a temporal change in the difference between the data of the black and white circles before and after in FIG. In the case of this display, the change in concentration of only fine particles not containing bubbles is shown.
【0039】(実施例7)図11、12、13を用い
て、実施例7について説明する。本実施例は、帯電粒子
と気泡とを分離して計測するものである。(Seventh Embodiment) A seventh embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, charged particles and bubbles are separated and measured.
【0040】本実施例のフローセル内部の構造を図11
に示す。光照射領域を微粒子の流れに平行に細長く設置
して、その両側に白金製の電極を設置する。印加する電
場の強さは3000V/mmである。気泡は帯電してい
ないので電場に依存せず直進して流れるが、ダスト粒子
は帯電しているので、電場印加時には照射領域に斜め入
射し、直進する場合より計数率(単位時間当りの検出
数)が増大する。この電場による検出効率の増大には、
気泡は無関係である。FIG. 11 shows the internal structure of the flow cell of this embodiment.
Shown in. The light irradiation area is set in parallel with the flow of fine particles, and platinum electrodes are installed on both sides thereof. The strength of the applied electric field is 3000 V / mm. Since the air bubbles are not charged, they flow straight ahead without depending on the electric field, but since the dust particles are charged, they enter the irradiation area obliquely when an electric field is applied, and the counting rate (the number of detections per unit time) ) Increases. To increase the detection efficiency by this electric field,
Bubbles are irrelevant.
【0041】図12は、電場ON−OFFを繰り返して
ポリスチレン粒子を計測した例である。この電場ON時
の計数率(単位時間当りの検出数)と電場OFF時の計
数率との差を定数倍することによって、気泡を含まない
粒子濃度が計測可能となる。実際に気泡を含む試料を分
離計測した結果を、図13に示す。気泡の発生は、超音
波気泡発生器をフローセルの上流に設置し、超音波のO
N−OFFによって行った。微粒子は粒径0.8μmの
ポリスチレン粒子である。気泡を発生した時でもポリス
チレン粒子の濃度はほぼ一定に計測され、気泡と分離さ
れて計測されていることが分かる。FIG. 12 shows an example in which polystyrene particles are measured by repeatedly turning on and off the electric field. By multiplying the difference between the count rate when the electric field is turned on (the number of detections per unit time) and the count rate when the electric field is turned off by a constant, the particle concentration without bubbles can be measured. FIG. 13 shows the result of actually separating and measuring the sample containing bubbles. To generate bubbles, install an ultrasonic bubble generator upstream of the flow cell
It was done by N-OFF. The fine particles are polystyrene particles having a particle size of 0.8 μm. It can be seen that the concentration of polystyrene particles is measured almost constant even when bubbles are generated, and is measured separately from the bubbles.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る微粒
子計測装置においては、液体試料を流すフローセル内に
電極を設けて電場を形成することにより、この電場によ
り液中の微粒子を電気泳動させて粒径の計測と同時に物
質の弁別をも可能にし、かつ、気泡とも区別できる微粒
子濃度計測を可能にした。As described above, in the fine particle measuring apparatus according to the present invention, the electrodes are provided in the flow cell for flowing the liquid sample to form the electric field, and the fine particles in the liquid are electrophoresed by the electric field. The particle size can be measured at the same time as the particle size measurement, and the particle concentration can be distinguished from air bubbles.
【図1】(a)は実施例1のフローセルおよび微粒子検
出系の構成を示し、(b)は照射光学系と水流系との関
係を示した図である。FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a flow cell and a particle detection system of Example 1, and FIG. 1B is a diagram showing a relationship between an irradiation optical system and a water flow system.
【図2】実施例1で得られた測定結果の表示例である。2 is a display example of measurement results obtained in Example 1. FIG.
【図3】実施例2の装置構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a device configuration of a second embodiment.
【図4】実施例2の測定原理を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the measurement principle of Example 2;
【図5】実施例2で得られたデータ表示の一例を示す図
である。5 is a diagram showing an example of a data display obtained in Example 2. FIG.
【図6】実施例3の装置構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a device configuration according to a third embodiment.
【図7】実施例4の装置構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a device configuration according to a fourth embodiment.
【図8】実施例5の装置構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a device configuration according to a fifth embodiment.
【図9】実施例6の装置構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a device configuration of a sixth embodiment.
【図10】実施例6で得られたデータ表示の一例を示す
図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a data display obtained in Example 6;
【図11】実施例7のフローセル内部を示す図である。11 is a diagram showing the inside of the flow cell of Example 7. FIG.
【図12】実施例7の原理の基礎となるデータ例であ
る。FIG. 12 is an example of data on which the principle of Example 7 is based.
【図13】実施例7で得られた測定結果の一例を示す図
である。FIG. 13 is a diagram showing an example of measurement results obtained in Example 7.
1…フローセル 2、2′…電極 3、3′…レーザ光 4、4′…レンズ 5、5′…アレイ型光検出器 6、6′…検出領域 7、7′…増幅器 8…ゲート信号発生回
路 9…ゲート回路 10、10′…ピークホールド回路及びAD変換器 11…メモリ 12…遅延回路 13…制御用コンピュータ 14…出力機器 15…被測定液槽 16…電極用電源 17…レーザ光源 18…ポンプ 19…廃液槽 20…ハーフミラー 21…ミラー 22…ビームストッパ1 ... Flow cell 2, 2 '... Electrode 3, 3' ... Laser light 4, 4 '... Lens 5, 5' ... Array type photodetector 6, 6 '... Detection area 7, 7' ... Amplifier 8 ... Gate signal generation Circuit 9 ... Gate circuit 10, 10 '... Peak hold circuit and AD converter 11 ... Memory 12 ... Delay circuit 13 ... Control computer 14 ... Output device 15 ... Measured liquid tank 16 ... Electrode power supply 17 ... Laser light source 18 ... Pump 19 ... Waste liquid tank 20 ... Half mirror 21 ... Mirror 22 ... Beam stopper
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 嘉敏 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 須田 匡 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 日 立電子エンジニアリング株式会社内Front page continued (72) Inventor Yoshitoshi Ito 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Tadashi Suda 2-6-2 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Engineering Co., Ltd.
Claims (8)
微粒子計測装置において、流れている液体中に該液体の
流れに対して垂直方向に電場を印加する手段と、上記電
場による上記微粒子の電場方向への変位量を測定する手
段とを設けたことを特徴とする微粒子計測装置。1. A fine particle measuring apparatus for measuring fine particles in a liquid by light scattering, a means for applying an electric field to a flowing liquid in a direction perpendicular to the flow of the liquid, and an electric field of the fine particles by the electric field. And a means for measuring the amount of displacement in the direction.
定と共に、上記微粒子からの散乱光強度を測定する手段
を設けたことを特徴とする請求項1に記載の微粒子計測
装置。2. The fine particle measuring device according to claim 1, further comprising means for measuring the amount of displacement of the fine particles in the electric field direction and measuring the intensity of scattered light from the fine particles.
する手段として、アレイ型光検出器を用いたことを特徴
とする請求項1または2に記載の微粒子計測装置。3. The fine particle measuring device according to claim 1, wherein an array type photodetector is used as a means for measuring the displacement amount of the fine particles due to the electric field.
との対応関係を校正する手段として、測定対象となる液
体中にポリスチレン粒子を懸濁した液体試料を用い、上
記ポリスチレン粒子の変位量を測定して校正を行うこと
を特徴とする請求項1、2または3に記載の微粒子計測
装置。4. A liquid sample in which polystyrene particles are suspended in a liquid to be measured is used as a means for calibrating the correspondence between the displacement amount of the fine particles due to the electric field and the substance, and the displacement amount of the polystyrene particles is The fine particle measuring device according to claim 1, 2 or 3, which is measured and calibrated.
領域の下流に設けられた上記微粒子を検出する手段によ
り、上記電場印加のON状態とOFF状態とにおける上
記微粒子の検出数をそれぞれ測定できるようにしたこと
を特徴とする請求項1、2、3または4に記載の微粒子
計測装置。5. The detection number of the fine particles in the ON state and the OFF state of the electric field application can be measured by means for detecting the fine particles provided in the electric field forming region or in the downstream of the electric field forming region. The fine particle measuring device according to claim 1, 2, 3, or 4, characterized in that.
時間的に繰り返し、上記電場印加のON状態とOFF状
態とにおける上記微粒子の検出数の差、あるいは比をそ
れぞれ表示することを特徴とする請求項5に記載の微粒
子計測装置。6. The ON state and the OFF state of the electric field application are temporally repeated, and the difference or the ratio of the number of detection of the fine particles in the ON state and the OFF state of the electric field application is displayed respectively. The fine particle measuring device according to claim 5.
めの印加電場の強さの校正手段として、正帯電または負
帯電の残基を付加してゼータ電位が十分に小さくなるよ
うに表面処理を施したポリスチレン粒子と、上記表面処
理を施してないポリスチレン粒子とを上記測定対象とな
る液体にそれぞれ懸濁した2種類の液体試料を用い、該
2種類の液体試料についてそれぞれ上記電場印加のON
状態とOFF状態との微粒子検出数を測定し、上記表面
処理を施したポリスチレン粒子の液体試料に対しては上
記ON状態とOFF状態とで上記検出数には差異が認め
られないが、上記表面処理を施してないポリスチレン粒
子の液体試料に対しては上記ON状態とOFF状態とに
おける上記検出数の差異が十分に測定できるように印加
電場の強さを設定することを特徴とする請求項5または
6に記載の微粒子計測装置。7. As a means for calibrating the strength of an applied electric field for distinguishing and measuring the fine particles and the bubbles, a positively or negatively charged residue is added to the surface treatment so that the zeta potential becomes sufficiently small. Two types of liquid samples in which the polystyrene particles subjected to the treatment and the polystyrene particles not subjected to the surface treatment are suspended in the liquid to be measured are used, and the electric field application is turned on for the two types of liquid samples.
The number of detected fine particles in the OFF state and that in the OFF state were measured, and there was no difference in the detected number between the ON state and the OFF state for the liquid sample of polystyrene particles subjected to the surface treatment. The strength of the applied electric field is set so that the difference in the number of detections in the ON state and the OFF state can be sufficiently measured for a liquid sample of polystyrene particles that has not been treated. Alternatively, the fine particle measuring device according to item 6.
置において、微粒子の検出領域あるいは検出領域の上流
に形成した電場によって、微粒子の検出効率を高めた事
を特徴とする微粒子計測装置。8. An apparatus for measuring fine particles in a fluid by light scattering, wherein the detection efficiency of fine particles is enhanced by a detection region of the fine particles or an electric field formed upstream of the detection region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18461393A JPH0743300A (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Particle measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18461393A JPH0743300A (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Particle measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743300A true JPH0743300A (en) | 1995-02-14 |
Family
ID=16156290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18461393A Pending JPH0743300A (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Particle measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743300A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015064628A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 栗田工業株式会社 | Method and device for measuring number of particulates in ultrapure water |
| US20230015811A1 (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-19 | Taiwan Redeye Biomedical Inc. | Particle detection device |
| CN117616264A (en) * | 2021-05-07 | 2024-02-27 | 大平研究所株式会社 | Measuring method and measuring system for microbubble dispersion |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP18461393A patent/JPH0743300A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015064628A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 栗田工業株式会社 | Method and device for measuring number of particulates in ultrapure water |
| JPWO2015064628A1 (en) * | 2013-10-31 | 2017-03-09 | 栗田工業株式会社 | Method and apparatus for measuring the number of fine particles in ultrapure water |
| CN117616264A (en) * | 2021-05-07 | 2024-02-27 | 大平研究所株式会社 | Measuring method and measuring system for microbubble dispersion |
| US20230015811A1 (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-19 | Taiwan Redeye Biomedical Inc. | Particle detection device |
| US11585754B2 (en) * | 2021-07-16 | 2023-02-21 | Taiwan Redeye Biomedical Inc. | Particle detection device |
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