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JPS60190834A - 微粒子検出器用ノズル - Google Patents

微粒子検出器用ノズル

Info

Publication number
JPS60190834A
JPS60190834A JP3267985A JP3267985A JPS60190834A JP S60190834 A JPS60190834 A JP S60190834A JP 3267985 A JP3267985 A JP 3267985A JP 3267985 A JP3267985 A JP 3267985A JP S60190834 A JPS60190834 A JP S60190834A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
aerosol
velocity
screen
particle detector
Prior art date
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Granted
Application number
JP3267985A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0368335B2 (ja
Inventor
Fukuo Iwatani
岩谷 福雄
Kunio Yamada
邦夫 山田
Kazuya Tsukada
塚田 一也
Katsumi Takami
高見 勝己
Tadashi Suda
須田 匡
Kensaku Takahashi
高橋 健策
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Electronics Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3267985A priority Critical patent/JPS60190834A/ja
Publication of JPS60190834A publication Critical patent/JPS60190834A/ja
Publication of JPH0368335B2 publication Critical patent/JPH0368335B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2202Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2001/222Other features
    • G01N2001/2223Other features aerosol sampling devices

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  • Molecular Biology (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 この発明は微粒子・を含む気体(エアロゾル)を噴流さ
せて光学的に微粒子の粒径等を?l111定する微粒子
検出器に使用する微粒子検出器用ノズルの改良に関する
ものである。
〔発明の背景〕
光学式による微粒子検出器により微粒子を検出する方法
は、検出セルと称する容器内で微粒子を含有するエアロ
ゾルがノズルより噴射され、この噴流にレーザビームを
照射し、微粒子による散乱光を受光器で受光するもので
ある。(特開昭50−117489号)その場合、噴流
の一定領域を限定し、その領域内に生じた散乱光のみを
受光する方法がとられており、この領域を検出領域とい
う。噴射された上記エアロゾルは該ノズルと対向する位
置に設けられている排気孔より排出されるが、この場合
、エアロゾルは検出領域内で層流であることは勿論、排
気に際しても乱流を生ぜず、整然と排出されることが望
ましい。もし、乱流を生ずるときは、微粒子は検出セル
内を漂流循環して、再び検出領域に廻り込み、誤計測の
原因となる。
また、微粒子が検出セル内を浮遊、漂流するときは壁面
に沈着するなど検出セルの汚染の原因となるので排除す
ることが必要である。
以上述べた点に関して、従来の微粒子検出器に用いられ
ているノズルの構造について第1図(a)。
(b)、 (c)により説明する。
第1図(a)において検出セル1には微粒子を含有する
被測定エアロゾル3を導入するためのバイブ2があり、
バイブ2の先端は検出セル1内でノズル6の一部を構成
する。一方、被測定エアロゾル3を安定な層流とするた
めにバイブ4よりグリーンエア5を導入して、ノズル6
において前記エアロゾル3の外周を包囲し、かつ、これ
と同一方向に流れるエアスクリーンを形成するものであ
る。
このようにして層流とされたエアロゾル3の噴流は検出
領域7を通過し、ここで微粒子の検出が行なわれた後、
クリーンエア5とともに餌:出口8より排気9として七
ト出される。
以上において、エアロゾル3の層流状態を維持するには
エアロゾル3およびクリーンエア5の各速度ならびに両
者の相対速度を適切にとることが必要であり、したがっ
て、導入バイブ2および4の実効口径、エアロゾル3、
クリーンエア5の流量などを合理的に設計しなければな
らない。また、ノズル6の断面形状も重要である。
流体力学によれば、流れが層流であるか、乱流定義され
ている。直径りなる水平管内を比重量γ、粘性係数μな
る流体が速度Vで流りるときのレイノズル数RはR=V
Dγ/μ塾表わされる。この式が示すように、レイノズ
ル数Rは速度Vに比例しており、速度Vの増加によりレ
イノズル数Rが一定値を超えるときは、流れは乱流とな
るものとされている。
上述した、エアロゾル3の外周にクリーンエア5のスク
リーンがある場合に、上式のレイノズル数Rを当てはめ
るとき、速度Vとしてはエアロゾル3とクリーンエア5
の相対速度をとることが妥当であろう。噴流を安定な層
流とするために、古くから行なわれているダイナミック
フォーカシングと称される噴射方式においては、上記し
た2重構造のノズルを用い、中心気体と外周のスクリー
ン気体との相対速度を小さくとるものであり、上記の所
論を裏書きしている。
さて、最近における気体(空気)中の微粒子の検出技術
に対する要請はますます高度化し、粒径においてはサブ
ミクロンもしくはそれ以下の乾田の検出を必要とする。
また、微粒子の濃度に関しては、半導体製造工場におけ
るクリーンルームC質の向上に対応して、極めて低eJ
度の状態を測梵可能とする必要がある。このような低濃
度におし゛て、測定データの信頼性を確保するには、可
及酌に多量のエアロゾル3を検出領域7内に導入すζこ
とが望ましい。すなわち、検出領域7の体積カ一定であ
るとすれば、エアロゾル3の速度を高lることが必要と
なる。しかしながら、前述した彷来の方式では乱流を生
ずるため無闇に速度を上Cツられない。こノシを第1図
(b)、 (c)により説明すこ第1図(b)はエアロ
ゾル3とクリーンエア5とがノズル6より噴射されてい
る状態を示す。上述Cように、エアロゾル3とクリーン
エア5との相部:速度Vはかなり小さく保たれているの
で、その町りにおいてはエアロゾル3は層流を維持でき
る4件下にあるが、しかし、クリーンエア5自体の退度
を増加するときは1周囲の気体(検出セル11の静11
・■値))−の相対法度の増加となり、クリー: ンエ
ア5のレイノズル数Rが増加して逐には乱流となる。こ
の乱流はスクリーンの役を果さず、ひいてはエアロゾル
3を乱流とする原因となる。第1図(b)におけるクリ
ーンエア5′、エアロゾル3′はそれぞれ乱流を模した
ものである。
さらに上記において、ノズル6から噴射された後の微粒
子の挙動をみると、第1図(C)のように微粒子の粒径
(重量)によって異なる分布特性をもつことが知られて
いる。すなわち、エアロゾル3は、ノズル6の先端で噴
射された際、外周のクリーンエアロの噴流の方向が中心
方向に指向しているため、これに押された形で、エアロ
ゾル3の噴流の直径は曲線3″で示すように縮小し、こ
のとき、微粒子のうち粒径の大きいものほど中心に近く
集中し、かつ、その保有する運動量が大きいので直進性
が大きい。
これに対して1粒径の小さい微粒子は中心に集中するこ
とが比較的少なく、運動量が小さいこと] と相俟って
、クリーンエア5の乱流に巻き込まれて飛散する度合い
が大きいとされる。図中、黒点は微粒子で、直径は粒径
を表わしている。このような状態が検出領域7に生ずる
ときは、粒径の小さい微粒子はど測定結果の信頼性の低
下を招くなど、低濃度でかつ極微粒子の測定の要請に対
して厚い壁をなして進歩を阻んでいる。
〔発明の目的〕
したが゛って、この発明は上述した従来の光学式微粒子
検出器に用いられているノズルの欠点什除いて、より高
速で安定なエアロゾルのJW流を構成できる微粒子検出
器用ノズルを提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
この発明の要点は、エアロゾルの外周のスクリーンを速
度の異なる2層もしくはそれ以上の多層となるようにノ
ズルを構成したことにある。スクリーンを2層とした場
合、中心のエアロゾルに接する第1層のスクリーンの速
度は従来技術と同様にエアロゾルの速度と略同等、すな
わち不11対速度を零に近くするか、第1層のスクリー
ンの外周に設ける第2層のスクリーンの速度は第1層の
それより低くとる。これらにより、第2層のスクリーン
と検出セル内の静止気体との相対速度、および、第2層
のスクリーンと第1Nのスクリーンとの相対速度はとも
に小さく押えられるので、各層のスクリーンの乱流化、
ひいては中心層のエアロゾルの乱流化が防止できる。換
言すれば、中心層のエアロゾルの速度を増加することが
可能となるものであ−る。
外周のスクリーンは上記の2層方式に限らず、3層以上
の多層も考えられる。多層のスクリーンの場合において
は、より外層のスクリーンはど速度を低くとり、各層ス
クリーン間の相対速度を可及的に小さくとることにより
、中心層のエアロゾルを安定な層流とすることに効果が
あることは、」二連の所論から容易に推察できるもので
ある。
〔発明の実施例〕
第2図(a)、 (b)はこの発明による微粒子検出器
用ノズルの実施例における構造および気体の流れを示す
断面図で、2層のスクリーンよりなるものである。第2
図(a)において、従来のパイプ4の外側に、さらに、
軸方向にスライド可能なパイプ10を設け、これに第2
のクリーンエア]1を導入し、第2層のスクリーンを構
成する。この場合、第2図(b)に矢印で示すエアロゾ
ル3′、第1層スクリーン5′および第2層スクリーン
11′のそれぞれの速度V 1. V 2およびv3は
各流体の流入量、各流体のパイプ2,4.10の実効断
面積ならびにノズル12の形状などにより決まるもので
あるが、エアロゾル3′を安定な層流とするためには、
速度■、とV2とはほぼ等しく、また、速度■3は、速
度■2と速度零との中間の適切な値をとることが必要で
ある。この場合、速度■1は従来よりも大きくとること
ができることは勿論で、これにより、流速を大きくする
目的が達せられる。なお、速度■3は実験的に決めるこ
とが必要で、この発明では、パイプ10にスライド機構
13.14を設け、パイプ10を軸方向に移動すること
により、ノズル12の先端12’、12”の間隔を変化
させることにより、速度v3を微細に調整し、最適な層
流を実現するように工夫されているものである。
〔発明の効果〕
以上の説明により明らかなように、この発明による微粒
子検出器用ノズルにあっては、従来のノズルの外周をさ
らにクリーンエアによるスクリーンを設けるものでり、
すなわち、スクリーンの層を2層もしくはそれ以上とし
、外層のスクリーンより、内層のスクリーンに及ぶに従
い、流体の速度を段階的にあげるもので、したがって、
各層スクリーン間の相対速度を小さく、即ち、各層の流
体のレイノズル数Rを小さくすることにより乱流の発生
を防止するものである。このような特徴を有するこの発
明のノズルを微粒子検出器に使用すれば、従来よりも高
速度で安定なエアロゾルの層流を構成できるので、低濃
度で、かつ極めて微細な微粒子の検出の信頼性の向上に
大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 (b)および(C)は従来の微粒子検
出器に使用されているノズルの構造と流体、微粒子の流
れを示す断面図、第2図(a)、 (b)はこの発明に
よる微粒子検出器用ノズルの構造と流体の流れを示す断
面図である。 コ、・・・検出セル、2,4.10・・・パイプ、3,
3′・・・エアロゾル、3″・・・エアロゾルの縮ホ曲
線、5゜5’、11.11’・・・クリーンエア、6,
12・・・ノズル、12’、12”・・・ノズルの先端
、7・・・検出領域、8・・・排出口、9・・・排気。  眼代理人 弁理士 小 川 勝 男設 とθノ 2 旧 (6)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、光学式微粒子検出器の検出セルで被検出微粒子を含
    む気体からなる被測定媒体を噴射するノズルが軸中心に
    該被測定媒体を噴射する中心層噴射孔と、該中心層噴射
    孔からの被測定媒体の外周を包囲し、かつ、相互の相対
    速度が段階的に異なる複数の気体スクリーン噴射できる
    複数個の同心円噴射孔とから構成されていることを特徴
    とする微粒子検出器用ノズル。
JP3267985A 1985-02-22 1985-02-22 微粒子検出器用ノズル Granted JPS60190834A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3267985A JPS60190834A (ja) 1985-02-22 1985-02-22 微粒子検出器用ノズル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3267985A JPS60190834A (ja) 1985-02-22 1985-02-22 微粒子検出器用ノズル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60190834A true JPS60190834A (ja) 1985-09-28
JPH0368335B2 JPH0368335B2 (ja) 1991-10-28

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ID=12365556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3267985A Granted JPS60190834A (ja) 1985-02-22 1985-02-22 微粒子検出器用ノズル

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JP (1) JPS60190834A (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
JPH0368335B2 (ja) 1991-10-28

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