DE69801825T2

DE69801825T2 - Einen nichtviskosen strom erzeugende düse verwendendes teilchennachweissystem

Info

Publication number: DE69801825T2
Application number: DE69801825T
Authority: DE
Inventors: J. Knowlton
Original assignee: Particle Measuring Systems Inc
Current assignee: Particle Measuring Systems Inc
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2018-07-11
Also published as: EP0995101B1; JP3335645B2; US5861950A; JP2000512390A; EP0995101A1; DE69801825D1; WO1999002966A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft den Nachweis von Teilchen mit Abmessungen im Submikrometerbereich, und insbesondere ein Gerät und ein Verfahren zum Teilchennachweis unter Verwendung einer Düse, die einen nichtviskosen Fluß des Fluids erzeugt, in welchem die Teilchen nachgewiesen werden.

SCHILDERUNG DES PROBLEMS

Wenn ein Strahl aus Strahlungsenergie auf Teilchen auftritt, wird ein Teil der Energie gestreut. Die Intensität der gestreuten Energie hängt von der Wellenlänge der einfallenden Strahlungsenergie ab, von der Differenz des Brechungsindex des Teilchens in Bezug auf das Medium, in welchem es suspendiert ist, von der Größe und der Form des Teilchens, und von dem Winkel, in welchem die gestreute Energie beobachtet wird.
Die Messung kleiner Teilchen mit Abmessungen im Submikrometerbereich in Fluiden hat sich in den vergangenen Jahren deutlich entwickelt. Allgemein gesprochen ist eine Vorgehensweise vorhanden, um derartige Messungen durchzuführen, bei welcher man einen Lichtstrahl auf ein Fluid einfallen läßt, das die zu messenden Teilchen transportiert. Die Teilchen in dem Fluid führen zu einer Streuung des einfallenden Lichts. Das gestreute Licht wird gesammelt und nachgewiesen, um ein Maß für die Größe und Anzahl an Teilchen in dem Fluid zu erzeugen. Beispiele für diese Vorgehensweise zum Teilchennachweis finden sich im US-Patent Nr. 4,798,465, erteilt an Knollenberg am 14. April 1986, und übertragen an Particle Measuring Systems, Inc., im US-Patent Nr. 5,282,151, erteilt an Knollenberg am 25. Januar 1994, und an Particle Measuring Systems, Inc. übertragen, und im US-Patent Nr. 5,459,569, ausgegeben an Knollenberg et al am 17. Oktober 1995, und an Particle Measuring Systems, Inc. übertragen.
Viele Versuche auf diesem Gebiet haben sich darauf konzentriert, die Empfindlichkeit von Instrumenten zur Durchführung derartiger Messungen zu verbessern. Die Empfindlichkeit von Teilchenmeßinstrumenten ist durch das kleinste Teilchen definiert, das nachgewiesen werden kann. Im allgemeinen wurden Verbesserungen der Empfindlichkeit durch Verwendung eines stärker fokussierten Lichtstrahls erzielt. Da Teilchennachweisinstrumente häufig dazu verwendet werden, Teilchen in hochgereinigten Fluiden nachzuweisen, sind tatsächlich sehr wenige Teilchen in dem Fluid im Vergleich zum Gesamtvolumen des Fluids vorhanden. Um eine statistisch signifikante Messung zu erzielen, muß ein relativ großes Fluidvolumen durch das Meßgerät geleitet werden. Daher steht die Zeit bis zur statistischen Signifikanz für eine Teilchennachweismessung in direkter Beziehung zu dem "Probenvolumen" des Fluids, innerhalb dessen die Teilchen transportiert werden. Das Probenvolumen ist das Volumen in dem Schnitt zwischen dem Fluidfluß und dem einfallenden Licht, von welchem gestreutes Licht auf das Lichtnachweissystem gesammelt wird. Wenn der einfallende Lichtstrahl enger fokussiert wird, um die Meßempfindlichkeit zu erhöhen, nimmt das Probenvolumen unvermeidlich ab. Die Zeit bis zur statistischen Signifikanz für eine Teilchenmessung nimmt daher im allgemeinen entsprechend den Verbesserungen der Empfindlichkeit bei vorhandenen Teilchenmeßinstrumenten zu. Eine Erhöhung der Zeit bis zur statistischen Signifikanz stellte in Problem dar, da Benutzer dieser Instrumente Information in Echtzeit über ihren Prozeß benötigen, und lange Meßzeiten zu teueren Verzögerungen für erforderliche Prozeßeinstellungen führen können. Verbesserungen der Empfindlichkeit haben auch zu einer Beeinträchtigung der Meßauflösung geführt. Die Auflösung eines Meßgeräts legt seine Fähigkeit fest, unterschiedliche Größen zwischen Teilchen aufzulösen.
Das maximal erreichbare Probenvolumen ist ein Probenvolumen, durch welches das gesamte gemessene Fluid hindurchgeht. Wenn das gesamte oder nahezu das gesamte gemessene Fluid durch das Probenvolumen hindurchgeht, wird die Messung als "volumetrisch" bezeichnet. Gelangt weniger als etwa 90% des gemessenen Fluids durch das Probenvolumen, dann wird die Messung als "in-situ" bezeichnet. Ein Problem bei Probenvolumina mit größeren Abmessungen bei vorhandenen Teilchennachweisinstrumenten besteht darin, daß sich das gemessene Fluid mit einem nicht gleichmäßigen Geschwindigkeitsprofil im wesentlichen orthogonal zur Flußrichtung bewegt. Daher enthält das Probenvolumen Teilchen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Teilchennachweisverfahren, die auf dem gestreuten Licht beruhen, sind äußerst wirksam und exakt, aber nur, wenn sich alle nachgewiesenen Lichtstreuteilchen mit derselben Geschwindigkeit bewegen. Vorhandene Teilchennachweisinstrumente begrenzen daher entweder das Probenvolumen, so daß dieses nur einen Abschnitt des Fluidflußprofils enthält, der sich mit im wesentlichen gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt, oder sammeln nur gestreutes Licht von jenem Abschnitt des Fluidflußprofils, das sich mit im wesentlichen gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt.
Das US-Patent Nr. 5,067,814, das am 26. November 1991 an Suzuki et al erteilt wurde, und an die Horiba Ltd. übertragen wurde, beschreibt eine Einrichtung zur Messung kleiner Teilchen in Fluiden. Das Gerät von Horiba umfaßt eine Zelle, innerhalb derer Fluid in einem Strom von einer Düse ausgespritzt wird. Ein Laser sendet einen Lichtstrahl aus, der orthogonal zum Fluidstrom verläuft, und auf diesen einfällt. Ein Lichtnachweissystem ist koaxial zum Fluidstrom angeordnet, und sammelt Licht, das entlang der Achse des Fluidflusses durch Teilchen in dem Fluid gestreut wird. Nur Licht, das aus der Nähe des Zentrums des Fluidstroms gestreut wird, weist eine relativ gleichförmige Geschwindigkeit auf. Daher enthält das Lichtnachweissystem eine variable Blende, die das gestreute Licht, das den Detektor erreicht, auf jenes Licht einschränkt, das von Teilchen mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit gestreut wurde.
Das US-Patent Nr. 4,178,103, das am 11. Dezember 1979 an Wallace erteilt wurde, und an Chromatix, Inc. übertragen wurde, beschreibt ein Lichtstreuteilchennachweissystem, das einen nicht gehalterten "Vorhang" aus Fluid verwendet. Das Gerät von Wallace weist Licht orthogonal zum Fluidfluß nach, und verwendet eine Vorrichtung zur Ausbildung eines Fluidvorhangs, auf welchen der Lichtstrahl einfällt. Der Zweck des Fluidvorhangs besteht darin, Streuung von der Oberfläche des Vorhangs zu verringern, im Vergleich zu einem zylindrischen Düsenstrahl oder Strahl aus Wasser. Der Vorhang weist einen zentralen Abschnitt auf, der im wesentlichen gerade und eben ausgebildet ist, auf welchen der Lichtstrahl einfällt.
Das US-Patent Nr. 5,282,151, das am 25. Januar 1994 an Knollenberg erteilt wurde, und an Particle Measuring Systems, Inc. übertragen wurde, beschreibt einen nicht kreisförmigen Fluiddüsenstrahl, der von einer Lichtquelle zum Nachweis von Teilchen beleuchtet wird. Es wird keine Lehre in Bezug auf die Gleichförmigkeit der Fluidgeschwindigkeit über den Fluiddüsenstrahl zur Verfügung gestellt.
Es besteht ein Bedürfnis nach einem Teilchennachweissystem zum Nachweisen von Teilchen in einem Fluid, bei welchem im wesentlichen das gesamte Fluid durch das Probenvolumen hindurchgeht, und sich das gesamte Fluid im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit bewegt.

ANGABE DER LÖSUNG

Die voranstehend geschilderten Probleme und weitere werden gelöst, und ein technischer Fortschritt wird auf diesem Gebiet erzielt, durch das Teilchennachweissystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung erzeugt einen Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß, auf den ein Strahl aus fokussiertem Licht einfällt. Ein nichtviskoser Fluß ist ein Fluidfluß, bei welchem das Fluid ein Profil mit gleichmäßiger Geschwindigkeit aufweist. Nichtviskoser Fluß wird manchmal als "Stopfenfluß" bezeichnet. Da sich das gesamte Fluid in dem Düsenstrahl mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit bewegt, bewegen sich sämtliche in dem Fluid mitgeführten Teilchen mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit. Die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, daß ein Probenvolumen geschaffen wird, das im wesentlichen den gesamten Fluiddüsenstrahl enthält. Daher wird eine volumetrische Teilchennachweismessung erzielt, bei welcher sich sämtliche Teilchen im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit bewegen.
Bei einem viskosen Fluid tritt ein viskoser Widerstand auf, wenn es mit den Wänden der Leitung wechselwirkt, innerhalb der es fließt. Ein nichtviskoses Fluid ist ein derartiges Fluid, bei dem keine Viskositätseffekte auftreten. Prozeßfluids, wie sie beispielsweise in der Halbleiterherstellungsindustrie verwendet werden, sind selten, falls überhaupt, nichtviskos, das Teilchennachweissytem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet jedoch eine Flußdüse, die einen nichtviskosen Fluß zum Zwecke einer Teilchennachweismessung erzeugt.
Fluid wird zum Fließen unter einem Nominaldruck von etwa 1-5 psi veranlaßt. Das Fluid wird auf eine Geschwindigkeit verzögert, die signifikant kleiner ist als die Düsenstrahlgeschwindigkeit, und wird dann der Düse ausgesetzt. Die Düse ist so ausgebildet, daß der Fluiddüsenstrahl, der die Düse in eine Sammelkammer hinein verläßt, eine gleichförmige Geschwindigkeit über dem Düsenstrahl aufweist. Dies wird manchmal als "laminarer, nichtviskoser Fluß" oder "nichtviskoser Fluß" oder "Stopfenfluß" bezeichnet, und wird nachstehend als nichtviskoser Fluß bezeichnet. Der gesamte Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß wird von einer Lichtquelle mit hoher Intensität, beispielsweise einem Laser, beleuchtet. Teilchen in dem Düsenstrahl, die den beleuchteten Abschnitt durchqueren, streuen Licht entsprechend der Mie- oder Rayleigh-Streutheorie. Das gestreute Licht wird unter Verwendung eines optischen Systems auf einen Detektor abgebildet, für die nachfolgende Verarbeitung. Es kann von allen Teilchen gestreutes Licht gesammelt werden, da sich alle Teilchen in dem Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß mit derselben Geschwindigkeit bewegen. Es werden sowohl die Konzentration der Teilchenverunreinigung als auch die Größenverteilung der Teilchenverunreinigung bestimmt.
Die Düse weist einen Öffnungsdurchmesser und eine Dicke auf. Ein Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß wird von der Düse erzeugt, wenn das Verhältnis des Durchmessers zur Dicke etwa größer gleich 1 ist. Jede Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine Düse, welche diese charakteristischen Abmessungen hat.
Die Gleichförmigkeit des Düsenstrahls wird dadurch weiter erhöht, daß jede Grenzflächenabtrennung minimiert wird, beispielsweise turbulente Wirbel, die an der Düse auftreten. Dies wird durch Abrunden der Ecken oder Ränder der Einlaßseite der Düsenöffnung erreicht.
Der Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß muß keinen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Düse mit einem hohen Streckungsverhältnis einen Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß. Der stark verlängerte, ovalförmige Düsenstrahl wird vollständig von dem einfallenden Licht beleuchtet, wie bei der Ausführungsform mit einem kreisförmigen Düsenstrahl. Darüber hinaus trifft der Laser auf die kleinere Abmessung des ovalförmigen Düsenstrahls auf, und wird daher enger fokussiert. Daher wird eine volumetrische Messung mit hoher Empfindlichkeit erzielt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Scherfluß eingesetzt, so daß keine Relativgeschwindigkeit zwischen der Grenzfläche des Probenflusses in dem Düsenstrahl und dem Fluid in der Sammelkammer vorhanden ist. Hydrodynamische Fokussierung wird dazu verwendet, einen Probenfluß und einen Scherfluß so zu vereinigen, daß der Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß einen Probendüsenstrahl aufweist, der von dem Scherdüsenstrahl umschlossen wird. Daher ist keine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Probendüsenstrahl und dem Scherdüsenstrahl vorhanden. Dies bringt Vorteile in Bezug auf die Signalverarbeitung mit sich, da der Probendüsenstrahl noch gleichmäßiger ausgebildet wird. Die Verwendung eines Scherflusses unterstützt auch die Verbesserung der Stabilität einer Lasercavity, wenn die vorliegende Erfindung zusammen mit einer Lasercavity eingesetzt wird.
Die Vorteile der Messung gestreuten Lichtes von Teilchen, die sich in einem Düsenstrahl mit nichtvikosem Fluß bewegen, werden unabhängig von der Achse erzielt, auf welcher das gestreute Licht nachgewiesen wird. Gestreutes Licht kann beispielsweise auf einer Achse orthogonal zur Fluidflußachse nachgewiesen werden, zum Beispiel. Auch Licht, das koaxial zum Fluidfluß gestreut wird, kann gesammelt und nachgewiesen werden. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Nachweissystem koaxial zum Fluidfluß angeordnet, so daß koaxial zum Fluidfluß gestreutes Licht nachgewiesen wird. Ein Vorteil der Abbildung auf der Achse oder nahezu auf der Achse mit dem Fluß besteht darin, daß Rauschen in dem Signal, hervorgerufen durch Molekülstreuung, dadurch verringert werden kann, daß nur eine Abbildung des Schnitts des Düsenstrahls und der Beleuchtung erfolgt, so daß kein Rauschen infolge von Molekülstreuung außerhalb des interessierenden Bereichs vorhanden ist. Obwohl der Nachweis auf der Achse vorzuziehen ist, ist er nicht unbedingt erforderlich.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Probenfluidstrom mit einem Scherfluidstrom in einer Verzögerungskammer vereinigt. Am unteren Ende der Verzögerungskammer befindet sich eine Düse, aus welcher ein nichtviskoser Düsenstrahl aus Fluid in eine Sammelkammer ausgesandt wird. Die Düse ist so ausgebildet, daß sie einen Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß und hohem Streckungsverhältnis ausbildet, der aus einem Probenfluß besteht, der von einem Scherfluß umschlossen ist. Der Düsenstrahl ist im wesentlichen eine ebene Platte oder ein ebener Vorhang aus Fluid, mit einem im allgemeinen gleichmäßigen Geschwindigkeitsprofil über den Düsenstrahl. Auf den Düsenstrahl trifft ein intensiver Strahl aus Licht auf, der etwas breiter ist, als die Dicke des Düsenstrahls beträgt, und eine Höhe von etwa 20 Mikrometer aufweist. Der Lichtstrahl ist so ausgerichtet, daß er sich durch die längere Abmessung des Düsenstrahls mit hohem Streckungsverhältnis bewegt. Das Nachweissystem ist so angeordnet, daß es koaxial zum Fluidfluß gestreutes Licht sammelt. Das gesamte Probenfluid und darin enthaltene Teilchen bewegen sich im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit. Das gesamte Probenfluid wird von dem Licht beleuchtet. Das Licht kann eng fokussiert werden, zur Erzielung einer hohen Empfindlichkeit, infolge der länglichen Form des Düsenstrahls. Das optische Sammelsystem sammelt Licht, das von sämtlichen Teilchen in dem Probenfluid gestreut wurde, und bildet das gestreute Licht auf den Detektor ab. Es werden eine hohe Auflösung und eine kurze Meßzeit erzielt, da die Messung volumetrisch ist. Es wird eine hohe Empfindlichkeit erzielt, da der Laserstrahl fokussiert ist, um eine hohe Leistung auf einer relativ schmalen Linie über den vorhangförmigen Düsenstrahl zur Verfügung zu stellen.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung stellt bisher nicht erreichte Empfindlichkeits- und Auflösungseigenschaften für den Nachweis von Teilchen im Submikrometerbereich zur Verfügung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines allgemeinen Teilchennachweissystems.
Fig. 2 zeigt eine Leitung, in welche Fluid aus einem Tank fließt.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Teilchennachweissystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Aufsicht auf eine kreisförmige Düse für nichtviskosen Fluß gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der kreisförmigen Düse für nichtviskosen Fluß von Fig. 4.
Fig. 6 zeigt den Schnitt eines kreisförmigen Düsenstrahls mit nichtviskosem Fluß und eines Laserstrahls.
Fig. 7 ist eine Aufsicht einer alternativen kreisförmigen Düse für nichtviskosen Fluß gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht der kreisförmigen Düse für nichtviskosen Fluß von Fig. 7.
Fig. 9 ist eine Aufsicht auf eine ovale Düse für nichtviskosen Fluß gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht der ovalen Düse für nichtviskosen Fluß von Fig. 9.
Fig. 11 ist eine weitere Schnittansicht der ovalen Düse für nichtviskosen Fluß von Fig. 9.
Fig. 12 zeigt den Schnitt eines ovalen Düsenstrahls für nichtviskosen Fluß und eines Laserstrahls.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Teilchennachweissystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14 ist ein Querschnitt durch den Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß, der von der Einrichtung von Fig. 13 erzeugt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Teilchennachweissystem im allgemeinen: Fig. 1-2

In der gesamten detaillierten Beschreibung sind in den mehreren Figuren, die gemeinsame Elemente aufweisen, diese gemeinsamen Elemente unter Verwendung derselben Bezugszeichen bezeichnet. Fig. 1 zeigt schematisch ein allgemeines Teilchennachweissystem 10. Die Fig. 1 und 2 zeigen bekannte Teilchennachweissysteme und Prinzipien, und werden hier zur Erläuterung des technischen Hintergrundes angeführt. Das Probenfluid 100 enthält Teilchen 101 und fließt in der durch einen Pfeil 10x bezeichneten Richtung. Das Probenfluid 100 ist eine Flüssigkeit oder ein Gas. Das Probenfluid 100 kann in einer Leitung (nicht gezeigt) enthalten sein, oder kann ein Fluidstrom sein, wie in Fig. 1 gezeigt, und kann eine kreisförmige, quadratische oder andere Querschnittsform aufweisen. Ein Laser 102 erzeugt einen Lichtstrahl 103, der durch eine Strahlformoptik 104 geformt wird. Der sich ergebende Strahl 105 schneidet das Probenfluid 100 und fällt auf Teilchen 101 ein. Gestreutes Licht 106 wird durch die Streuung des Strahls 105 bei den Teilchen 101 hervorgerufen. Gestreutes Licht 106 wird durch eine Sammeloptik 107 gesammelt, und auf den Detektor 108 abgebildet. Der Strahl 105 wird im Lichtaufhänger 109 absorbiert, so daß der Strahl 105 nicht zurück in das Probenfluid 100 reflektiert wird. Der Detektor 108 erzeugt ein Ausgangssignal über einen Weg 110, das eine Anzeige für Teilchen 101 darstellt. Ein Prozessor 111 verarbeitet das über den Weg 110 empfangene Ausgangssignal zur Erzeugung eines Ausgangswertes oder einer Ausgangsgröße, welcher bzw. welche die Größe und/oder Anzahl an Teilchen 101 in dem Probenfluid 100 angibt. Es gibt verschiedene und zahlreiche, bekannte Alternativen für jedes der grundlegenden Elemente, die in Fig. 1 gezeigt sind. Beispielsweise kann die Sammeloptik 107, die ausgerichtet zum Strahl 105 in Fig. 1 dargestellt ist, statt dessen so angeordnet sein, daß sie Licht sammelt, das auf einer unterschiedlichen Achse gestreut wurde. Es sind verschiedene, unterschiedliche Arten von Detektoren 108 bekannt, und ebenso verschiedene Arten von Prozessoren 111. Alle diese verschiedenen Vorgehensweisen und Einrichtungen sind Fachleuten auf dem Gebiet des Teilchennachweises bekannt, und bilden einen Teil der vorliegenden Erfindung.
Der Schnittbereich 112 ist der Bereich des Schnitts zwischen dem Probenfluid 100 und dem Strahl 105. Der Probenbereich 113 ist der Bereich innerhalb des Schnittbereiches 112, aus welchem gestreutes Licht 106 auf den Detektor 108 abgebildet wird. Es gibt verschiedene Überlegungen, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, Meßauflösung und Meßempfindlichkeit, welche die Größe des Schnittbereiches 112 und des Probenbereiches 113 festlegen. Zum Beispiel erfordert eine sehr empfindliche Messung (eine, die relativ kleine Teilchen nachweisen kann) einen eng fokussierten Lichtstrahl. Es ist eine direkte Beziehung zwischen der Größe des Lichtstrahls und der Empfindlichkeit der Teilchennachweismessung vorhanden, da für einen vorgegebenen Laser ein stärker fokussierter Strahl mehr Leistung pro Flächeneinheit zur Verfügung stellt als ein geringer fokussierter Strahl. Ein sehr enger Lichtstrahl bringt es jedoch typischerweise mit sich, daß nur ein Teil des Probenfluids durch den Schnittbereich hindurchgeht (eine in-situ-Messung). Ein Nachteil der in-situ- Messung besteht darin, daß nicht alle Teilchen mit Licht derselben Intensität beleuchtet werden. Der Strahl 105 weist eine Gauss-förmige Intensitätsverteilung auf, so daß ein Teilchen, das durch einen "Rand" des Strahls 105 beleuchtet wird, mit niedrigerer Intensität beleuchtet wird als ein Teilchen, das durch das Zentrum des Strahls 105 beleuchtet wird. Eine weitere Einschränkung besteht darin, daß gestreutes Licht 106 durch Teilchen gestreut werden muß, die sich mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegen. Der Prozessor 111 hängt von der Annahme ab, daß das gesamte gestreute Licht 106 durch Teilchen 101 gestreut wird, die sich mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegen. Vorhandene Teilchennachweissysteme verwenden Probenfluidströme, die sich durch laminaren, entwickelten Fluß (nachstehend genauer unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert) auszeichnen, bei dem ein Fluidgeschwindigkeitsprofil orthogonal zur Flußrichtung vorhanden ist. Selbst innerhalb des Schnittbereiches 112 ist daher bei vorhandenen Systemen nur ein kleiner Anteil des Probenfluids 100 vorhanden, der sich mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt, und mit einer relativ gleichmäßigen Lichtintensität beleuchtet wird. Der Probenbereich 113 wird typischerweise bei vorhandenen Teilchennachweissystemen so festgelegt, daß nur gestreutes Licht 106 von Teilchen 101, die sich mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegen, und mit relativ gleichmäßiger Lichtintensität beleuchtet wurden, auf dem Detektor 108 abgebildet wird. Diese Anforderung verringert die Auflösung des Nachweissystems noch weiter, und erhöht die Abtastzeit. Die Größe des Abtastbereiches 113 ist festgelegt durch das Probenfluid 105, den Strahl 105 und die Sammeloptik 107, zur Anpassung an den Detektor 108, wie dies Fachleuten auf dem Gebiet des Teilchennachweises bekannt ist.
Ein "entwickelter" und "nichtviskoser" Fluß werden genauer in Bezug auf Fig. 2 erläutert. Fig. 2 zeigt einen Vorratsbehälter 200, der mit Fluid 203 gefüllt ist, das vom Vorratsbehälter 200 durch eine Leitung 201 fließt. Die Eigenschaften des Flusses des Fluids 203 und die Leitung 201 an den Positionen A bis F wird beschrieben. Die gestrichelten Linien an den Positionen A bis F zeigen das Geschwindigkeitsprofil des Fluids 203 durch die Leitung 201 am jeweiligen Ort. An der Position A ist Fluid 203 gerade in die Leitung 201 aus dem Vorratsbehälter 200 hineingelangt, und das Geschwindigkeitsprofil an der Position A ist gleichförmig über den Durchmesser 200. Wenn sich das gesamte Fluid mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt, wird dies hier als "nichtviskoser" Fluß bezeichnet. An der Position B hat sich das Geschwindigkeitsprofil des Fluids 203 zu entwickeln begonnen, infolge des viskosen Widerstands zwischen dem Fluid 203 und den Wänden der Leitung 201. Anteile des Fluids 203, die sich neben oder relativ nahe an der Wand der Leitung 201 bewegen, bewegen sich langsamer als Elemente des Fluids 203, die sich entlang dem Zentrum der Leitung 201 bewegen. Daher weist das Geschwindigkeitsprofil an der Position B einen relativ großen Bereich mit gleichförmiger Geschwindigkeit entlang dem Zentrum der Leitung 201 auf, jedoch Bereiche mit abnehmender Geschwindigkeit in der Nähe der Wände der Leitung 201. Der Fluß des Fluids 203 entwickelt sich über die Positionen C, D und E weiter, bis an der Position F der Fluidfluß vollständig "entwickelt" ist. Der nichtviskose Bereich 202 gibt den Bereich des nichtviskosen Flusses an jeder Position entlang der Leitung 201 an. Daher bewegt sich an der Position A das gesamt oder nahezu gesamte Fluid 203 mit gleichförmiger Geschwindigkeit, so daß der Fluß an der Position A als nichtviskos bezeichnet wird. An der Position D ist nur der Abschnitt des Geschwindigkeitsprofils innerhalb des nichtviskosen Bereiches 202 ein nichtviskoser Fluß. Bei der Entwicklung des Geschwindigkeitsprofils von der Position B zur Position F ist nur der Abschnitt des Profils innerhalb des Bereiches 202 mit nichtviskosem Fluß "nutzbar" als Probenbereich für ein Teilchennachweissystem.

Teilchennachweissystem gemäß der vorliegenden Erfindung: Fig. 3 bis 13

Fig. 3 zeigt ein Teilchennachweissystem 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 300 weist eine Verzögerungskammer 301 auf, eine Sammelkammer 302, ein Nachweissystem 303 und eine Beleuchtungsquelle 304. Die Verzögerungskammer weist einen Einlaß 305 auf, durch welchen ein Probenfluid von einer Prozeßleitung (nicht gezeigt) durch die Kammerwand 306 ins Innere 307 der Verzögerungskammer 301 fließt. Am Boden der Verzögerungskammer 301 befindet sich eine Düse 308 für nichtviskosen Fluß, in welcher eine Öffnung 309 vorgesehen ist. Probenfluid fließt in den Einlaß 305, durch die Verzögerungskammer 307 und in die Sammelkammer 302 durch die Düse 308 für nichtviskosen Fluß als Düsenstrahl 310 eines nichtviskosen Fluids. Die Geschwindigkeit des Probenfluids durch die Verzögerungskammer 301 ist signifikant niedriger als die Geschwindigkeit des Fluids im Düsenstrahl 310 mit nichtviskosem Fluß. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Geschwindigkeit durch die Verzögerungskammer 301 etwa 1/40 der Geschwindigkeit des Düsenstrahls 310 aus nichtviskosem Fluid. Die Düse 308 für nichtviskoses Fluid und insbesondere die Öffnung 309 werden genauer in Bezug auf die Fig. 4-5, 7-11 erläutert.
Die Beleuchtungsquelle 304 erzeugt einen Strahl 315, der mit Hilfe eines Beleuchtungseintrittsfensters 312 durch die Wand 311 der Sammelkammer 302 hindurchgeht. Der Strahl 315 schneidet den Düsenstrahl 310 mit nichtviskosem Fluß im Schnittbereich 321, und verläßt die Sammelkammer 302 durch das Beleuchtungsaustrittsfenster 313. Licht, das durch Teilchen in dem Probenfluid am Schnittbereich 321 gestreut wurde, geht durch das Nachweisfenster 317 hindurch, und wird durch eine Sammeloptik 318 auf den Detektor 319 abgebildet. Der Detektor 319 erzeugt Signale über einen Weg 321 zum Prozessor 320. Der Prozessor 320 erzeugt eine Ausgangsgröße in Bezug auf Abmessung und/oder Anzahl von Teilchen. Das Nachweissystem 303 mit Sammeloptik 318, Detektor 319 und Prozessor 320 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Fachleute auf dem Gebiet der Teilchennachweissysteme werden erkennen, daß verschiedene bekannte Vorgehensweisen die Anforderungen an das Nachweissystem 303 erfüllen.
Die Sammelkammer 302 weist Lichtblenden 316 auf, die jeweils mit einer Öffnung 323 versehen sind. Die Lichtblenden 316 sperren Licht ab, das durch die Grenzflächen 324 und 325 zwischen dem Inneren der Sammelkammer 302 und dem Beleuchtungseintrittsfenster 312 bzw. dem Beleuchtungsaustrittsfenster 313 gestreut wird. Der Strahl 315 wird durch den Lichtaufhänger 318 abgefangen, so daß der Strahl 315 nicht zurück in die Sammelkammer 302 oder zum Nachweissystem 303 reflektiert wird. Das Probenfluid verläßt die Sammelkammer 302 durch Auslässe 321 zu einer Prozeßleitung (nicht gezeigt). Die Sammelkammer 302 ist mit Probenfluid gefüllt. Das Nachweissystem 303 ist so betreibbar, daß es zwischen einem Teilchen im Düsenstrahl 310 mit nichtviskosem Fluß (das sich mit relativ hoher Geschwindigkeit bewegt) und einem Teilchen außerhalb des Düsenstrahls 310 mit nichtviskosem Fluß (das sich mit relativ niedriger Geschwindigkeit bewegt) unterscheiden kann, wie dies Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist. Fachleute auf diesem Gebiet erkennen auch, daß zusätzliche Auslässe 321 verwendet werden können.
Fig. 4 und 5 sind eine Aufsicht bzw. Schnittansicht eines Abschnitts der Düse 308 für nichtviskosen Fluß einschließlich der Öffnung 309. Die Düse 308 für nichtviskosen Fluß weist eine Dicke 501 und einen Düsendurchmesser 502 auf. Der Düsenstrahl 310 mit nichtviskosem Fluß wird als nichtviskoser Fluß gekennzeichnet, wenn das Verhältnis des Düsendurchmessers 502 und der Düsendicke 501 größer oder gleich Eins ist. Dies stellt sicher, daß die Entfernung, die von dem Probenfluid durch die Düse zurückgelegt wird, nicht groß genug ist, daß der Fluß ein ungleichförmiges Geschwindigkeitsprofil entwickeln könnte. Typische Maße für den Düsendurchmesser 502 und die Düsendicke 501 liegen im Bereich von 0,001" bis 0,010".
Fig. 6 zeigt schematisch mit weiteren Einzelheiten den Schnittbereich 321 zwischen dem Düsenstrahl 310 für nichtviskosen Fluß und dem Strahl 315. Wie unter Bezug auf Fig. 4 bemerkt, ist der Düsenstrahl 310 aus nichtviskosem Fluid dadurch gekennzeichnet, daß sich das gesamte Fluid innerhalb des Düsenstrahls 310 mit nichtviskosem Fluid mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt. Licht, das von irgendeinem oder irgendwelchen Teilchen gestreut wird, die durch den Schnittbereich 321 hindurchgehen, ist daher vom Detektor 319 nutzbar, da sich sämtliche Teilchen mit derselben oder nahezu derselben Geschwindigkeit bewegen. Der Schnittbereich 321 stellt daher auch den Probenbereich dar. Das Teilchen 620 repräsentiert die Teilchen, die durch den Schnittbereich 321 hindurchgehen. Licht 603 vom Strahl 315, das durch das Teilchen 602 gestreut wurde, wird von der Sammeloptik 318 gesammelt, und auf den Detektor 319 abgebildet, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 3 geschildert wurde. Der Strahl 315 ist in Fig. 6 so dargestellt, daß er an den Durchmesser des Düsenstrahls 310 aus nichtviskosem Fluid angepaßt ist. Alternativ hierzu kann die Auflösung verbessert werden, mit entsprechend verringerter Empfindlichkeit, wenn man die Abmessung 605 des Strahls 315 vergrößert, so daß der gesamte Düsenstrahl 310 mit relativ gleichmäßiger Intensität beleuchtet wird.
Die Fig. 7 und 8 erläutern einen Abschnitt einer alternativen kreisförmigen Düse 701 für nichtviskosen Fluß. Die Düse 701 für nichtviskosen Fluß weist eine kreisförmige Öffnung 702 auf, wie dies in Bezug auf die Düse 308 für nichtviskosen Fluß geschildert wurde. Zusätzlich ist die Innenoberfläche 703 der Öffnung 702 glatt an der Einlaßseite 704 der Düse 701 für nichtviskosen Fluß gekrümmt. Die glatt gekrümmte Form der Innenoberfläche 703 minimiert irgendwelche turbulenten Flußwirbel, die in dem Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid (nicht in Fig. 7 gezeigt) von der Düse 701 für nichtviskosen Fluß vorhanden sind. Die glatt gekrümmte Form der Innenoberfläche 703 verringert auch das Zusammenziehen des Fluiddüsenstrahls, also eine Strahleinschnürung, wenn der Düsenstrahl die Düse verläßt.
Die Fig. 9-11 zeigen einen Abschnitt einer Düse 901, die eine ovalförmige Düsenöffnung 902 verwendet. Auch die Düse 901 verwendet eine glatt gekrümmte Innenoberfläche 903, wie dies in Bezug auf die Fig. 7-8 beschrieben wurde, um turbulente Wirbel in dem erzeugten Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß zu verringern. Fig. 10 ist eine Schnittansicht durch die kurze Achse der ovalförmigen Düse 901. Fig. 11 ist eine Schnittansicht durch die lange Achse der ovalförmigen Düse 901. Wie bei den kreisförmigen Düsen der Fig. 4-5 und 7-8 muß der Durchmesser der Düse größer oder gleich der Dicke der Düse sein, um einen nichtviskosen Fluß zu erzeugen. Daher muß bei der Düse 901 das Verhältnis des Durchmessers 904 zur Dicke 906 größer oder gleich Eins sein. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser 904 gleich 0,008" und ist der Durchmesser 904 gleich 0,064". Die Form der Öffnung 902 muß nicht, wie in Fig. 9 gezeigt, oval sein, oder kreisförmig, wie dies in den Fig. 4-5, 7-8 gezeigt ist. Eine Öffnung mit jeder Form ist geeignet, die einen Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß erzeugt.
Fig. 12 zeigt schematisch Einzelheiten des Schnittbereiches 321 bei einer Ausführungsform, bei welcher die Düse 901 anstelle der Düse 308 von Fig. 3 verwendet wird. Die Lichtquelle 304 erzeugt einen Strahl 1202, der auf einen Düsenstrahl 1201 mit nichtviskosem Fluß auftrifft, im wesentlichen orthogonal zur kurzen Achse 1210 des Düsenstrahls 1201 mit nichtviskosem Fluß. Licht, das durch Teilchen gestreut wird (repräsentiert durch das Teilchen 1204), wird von der Sammeloptik 318 gesammelt und auf den Detektor 319 abgebildet. Der Strahl 1202 ist enger als beispielsweise der Strahl 315 von Fig. 6. Die längliche Form des Düsenstrahls 1201 mit nichtviskosem Fluß läßt es zu, daß der einfallende Lichtstrahl, der Strahl 1202, signifikant verengt wird, und immer noch vollständig und gleichförmig den gesamten Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß beleuchtet. Der Düsenstrahl 1201 mit nichtviskosem Fluß bewegt sich daher mit gleichförmiger Geschwindigkeit, so daß sich alle Teilchen mit derselben Geschwindigkeit bewegen, und der gesamte Düsenstrahl wird gleichförmig vom Strahl 1202 beleuchtet. Weiterhin ist der Strahl 1202 relativ eng fokussiert, infolge des hohen Streckungsverhältnisses des Düsenstrahls 1201. Dies gestattet eine Teilchenmessung mit hoher Auflösung und hoher Empfindlichkeit. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Strahl 1202 0,014" breit (Abmessung 1206), und 0,0012" dick (Abmessung 1205), wogegen der Düsenstrahl 1201 die Abmessung 0,008" an seiner kurzen Achse und 0,064" an seiner langen Achse aufweist. Die Sammeloptik 318 stellt eine Vergrößerung von 6,25 X zur Verfügung, so daß der Detektor 319 eine aktive Fläche von 0,050" · 0,400" aufweist.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines Teilchennachweissystems 1300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform von Fig. 13 ist ähnlich wie die Ausführungsform von Fig. 3, mit Ausnahme zusätzlicher Elemente, die nachstehend erläutert werden, zur Erzeugung eines Düsenstrahls mit nichtviskosem Fluß, der einen Scherfluß aufweist. Das System 1300 umfaßt eine Verzögerungskammer 1301, eine Sammelkammer 1302, ein Nachweissystem 303 und eine Beleuchtungsquelle 304. Die Verzögerungskammer 1301 empfängt zwei getrennte Flüsse, einen Scherfluß durch den Einlaß 1305 und einen Probenfluß durch den Einlaß 1304, und vereinigt die beiden Flüsse unter Verwendung hydrodynamischer Fokussierung. Die vereinigten Flüsse gelangen zur Düse 1306. Die Düse 1306 ist ähnlich der Düse in den Fig. 9-11. Probenfluid 1307 wird in den Einlaß 1304 der Leitung 1308 von einer Prozeßleitung (nicht gezeigt) eingegeben. Das Probenfluid 1307 ist das Teilchen enthaltende Fluid, das von dem System 1300 gemessen werden soll. Der Scherfluß fließt in den Einlaß 1305 von einer zweiten Prozeßleitung (nicht gezeigt) durch die Kammerwand 1306 zum Inneren 1307 der Verzögerungskammer 1301. Die Leitung 1308 ist im Zentrum der Verzögerungskammer 1301 angeordnet, und ebenso die Düsenöffnung 1309. Das Prinzip der hydrodynamischen Fokussierung gestattet es, daß das Probenfluid 1304 im Zentrum des vereinigten Flusses gehalten wird, der zur Düse 1306 und zur Düsenöffnung 1309 als Düsenstrahl 310 mit nichtviskosem Fluß gelangt. Im Boden der Verzögerungskammer 1301 befindet sich die Düse 1306 für nichtviskosen Fluß, in welcher eine Öffnung 1309 vorgesehen ist. Die Düse 1309 für nichtviskosen Fluß ist im wesentlichen ebenso ausgebildet, wie dies in den Fig. 9-11 gezeigt ist. Probenfluid fließt in den Einlaß 1304 und wird mit Scherfluid vom Einlaß 1305 vereinigt. Die vereinigten Fluide fließen durch die Verzögerungskammer 1301 und in die Sammelkammer 1302 durch die Düse 1306 für nichtviskosen Fluß als Düsenstrahl 1310 mit nichtviskosem Fluid. Die Geschwindigkeit des Probenfluids durch die Verzögerungskammer 1301 ist signifikant niedriger als die Geschwindigkeit des Fluids im Düsenstrahl 1310 mit nichtviskosem Fluß.
Fig. 14 ist eine Schnittansicht durch den Düsenstrahl 1310 mit nichtviskosem Fluß entlang der Achse des Strahls 1310 (Schnittbereich 321). Der Düsenstrahl 1310 mit nichtviskosem Fluß besteht aus dem Probenfluß 1401 und dem Scherfluß 1402. Der Strahl 1315 ist etwas breiter als der Probenfluß 1401, und beleuchtet daher das gesamte Probenfluid. Die Verwendung des Scherflusses 1402 stellt sicher, daß keine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Probenfluid und Fluid in der Nähe des Probenfluids vorhanden ist. Dieser stabilere Fluß erlaubt Messungen mit höherer Auflösung. Dies ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die Sammelkammer 302 tatsächlich eine Lasercavity ist, da der Scherfluß die Stabilität der Lasercavity verbessert.

Zusammenfassung

Die vorliegende Erfindung stellt eine volumetrische Teilchennachweismessung zur Verfügung, bei welcher sich der gesamte Strom des Probenfluids mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt. Der nichtviskose Düsenstrahl kann darüber hinaus geformt werden, um in vorteilhafter Weise eine relativ hohe Empfindlichkeit zuzulassen. Dies wird dadurch erzielt, daß die Form des nichtviskosen Düsenstrahls an die Form des einfallenden Lichtstrahls angepaßt wird, wodurch ein eng fokussierter Lichtstrahl den gesamten Düsenstrahl beleuchtet. Dies führt dazu, daß ein Düsenstrahl mit gleichmäßiger Geschwindigkeit von einem intensiven und gleichmäßigen Lichtstrahl beleuchtet wird, um Teilchennachweismessungen mit hoher Empfindlichkeit und hoher Auflösung zu ermöglichen.

Claims

1. System (10) zum Nachweis von Teilchen (101) mit Abmessungen im Submikrometerbereich in einem Probenfluid (100), gekennzeichnet durch:

eine Vorrichtung (308) für nichtviskosen Fluß zur Erzeugung eines Düsenstrahls (310, 1201, 1310) mit nichtviskosem Fluid aus dem Probenfluid;

eine Beleuchtungsvorrichtung (102, 304), die einen Strahl (103, 105, 315, 1202, 1315) aus Licht zur Verfügung stellt, der auf den Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid gerichtet ist, wobei der Lichtstrahl den Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid in einem Schnittbereich (112, 321) schneidet, was eine volumetrische Abtastung des Düsenstrahls mit nichtviskosem Fluid in dem Schnittbereich gestattet, wobei sämtliche Teilchen, die sich mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit durch den Schnittbereich bewegen, Licht von dem Lichtstrahl für Teilchennachweiszwecke streuen; und

eine Nachweisvorrichtung (108, 319) zum Empfang des gestreuten Lichts und zur Erzeugung einer Ausgangsgröße, welche die Teilchen anzeigt.

2. Teilchennachweissystem nach Anspruch 1, bei welcher die Vorrichtung für nichtviskosen Fluß aufweist:

eine Fluidverzögerungsvorrichtung (301), die einen Probenfluideinlaß (305) aufweist, durch welchen das Probenfluid empfangen wird;

eine Düsenvorrichtung (308, 701, 901), zu welcher das Probenfluid von dem Probenfluideinlaß mit verzögerter Geschwindigkeit fließt; und

eine Fluidsammelvorrichtung (302, 1302), in welche der Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid aus der Düsenvorrichtung mit einer Düsenstrahlgeschwindigkeit spritzt, wobei die verzögerte Geschwindigkeit kleiner als die Düsenstrahlgeschwindigkeit ist.

3. Teilchennachweissystem nach Anspruch 2, bei welchem die Düsenvorrichtung aufweist:

eine Einlaßoberfläche (703, 903), die stetig übergehend mit einem Inneren der Fluidverzögerungsvorrichtung ausgebildet ist;

eine Auslaßoberfläche, die stetig übergehend mit einem Inneren der Fluidsammelvorrichtung ausgebildet ist, und durch eine Düsendicke (501, 906) von der Einlaßoberfläche getrennt ist; und

eine Düsenöffnung (309, 702, 902) zwischen der Einlaßoberfläche und der Auslaßoberfläche, durch welche das Probenfluid fließt, und als der Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid in die Fluidsammelvorrichtung ausgesandt wird.

4. Teilchennachweissystem nach Anspruch 3, bei welchem die Düsenöffnung durch einen Düsendurchmesser (502) gekennzeichnet ist, welcher zumindest so groß ist wie die Düsendicke (501).

5. Teilchennachweissystem nach Anspruch 4, bei welchem die Düsenöffnung (902) im wesentlichen elliptisch ausgebildet ist, und den Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluß erzeugt, der eine im wesentlichen elliptische Form aufweist, gekennzeichnet durch einen ersten Düsenstrahldurchmesser und einen zweiten Düsenstrahldurchmesser, wobei der zweite Düsenstrahldurchmesser signifikant größer als der erste Düsenstrahldurchmesser ist, und der zweite Düsenstrahldurchmesser im wesentlichen parallel in Bezug auf den Lichtstrahl ausgerichtet ist, um ein hohes Streckungsverhältnis entlang dem zweiten Düsenstrahldurchmesser zur Verfügung zu stellen.

6. Teilchennachweissystem nach Anspruch 1, bei welchem die Nachweisvorrichtung aufweist:

einen Detektor (108) zum Empfang des gestreuten Lichts und zur Erzeugung einer Detektorausgangsgröße in Reaktion hierauf;

eine Verarbeitungsvorrichtung (111), die mit dem Detektor verbunden ist, und auf die Detektorausgangsgröße reagiert, um eine Systemausgangsgröße zur Verfügung zu stellen, welche eine Teilcheneigenschaft angibt.

7. Verfahren zum Nachweis von Teilchen (101) mit Abmessungen im Submikrometerbereich in einem Probenfluid (100), gekennzeichnet durch:

Erzeugung eines Düsenstrahls (310, 1201, 1310) mit nichtviskosem Fluid aus dem Probenfluid;

Richten eines Strahls (103, 105, 315, 1202, 1315) aus Licht auf den Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid, wobei der Lichtstrahl den Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid in einem Schnittbereich (112, 321) zur volumetrischen Abtastung des Düsenstrahls mit nichtviskosem Fluid in dem Schnittbereich schneidet, wobei sich sämtliche Teilchen im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit durch den Schnittbereich bewegen, um Licht von dem Lichtstrahl zum Zwecke des Teilchennachweises zu streuen; und

Nachweis des gestreuten Lichtes und Bereitstellung einer Ausgangsgröße, welche die Teilchen anzeigt.

8. Teilchennachweisverfahren nach Anspruch 7, bei welchem der Erzeugungsschritt umfaßt:

Empfang des Probenfluids durch eine Probenfluideinlaß (305);

Verzögerung des Probenfluids;

Zuführen des Probenfluids zu einer Düsenvorrichtung (308, 701, 901) bei einer verzögerten Geschwindigkeit; und

Sammeln des Fluids des Düsenstrahls mit nichtviskosem Fluid von der Düsenvorrichtung, wobei der Düsenstrahl mit nichtviskosem Fluid aus der Düsenvorrichtung mit einer Düsenstrahlgeschwindigkeit ausspritzt, und die verzögerte Geschwindigkeit kleiner als die Düsenstrahlgeschwindigkeit ist.

9. Teilchennachweisverfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Verzögerungsschritt umfaßt:

Verzögern des Probenfluids, das von dem Probenfluideinlaß empfangen wird, in einer Verzögerungskammer (301), die durch einen Verzögerungskammerdurchmesser gekennzeichnet ist, wobei der Verzögerungskammerdurchmesser signifikant größer ist als ein Einlaßdurchmesser des Probenfluideinlasses.

10. Teilchennachweisverfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Zufuhrschritt umfaßt:

Zuführen des Probenfluids zu der Düsenvorrichtung, wobei die Düsenöffnung durch einen Düsendurchmesser (502) gekennzeichnet ist, und der Düsendurchmesser zumindest so groß ist wie die Düsendicke.