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TWI651525B - 粒子計數器 - Google Patents

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TWI651525B
TWI651525B TW107141478A TW107141478A TWI651525B TW I651525 B TWI651525 B TW I651525B TW 107141478 A TW107141478 A TW 107141478A TW 107141478 A TW107141478 A TW 107141478A TW I651525 B TWI651525 B TW I651525B
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particles
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齊藤光秋
進村正樹
松田朋信
山川雄生
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日商理音股份有限公司
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Abstract

本發明提供粒子計數器，其包括：檢測部，用受光元件接收散射光與參考光的干涉光，生成與所述干涉光對應的檢測訊號；濾波器，針對由所述檢測部生成的所述檢測訊號進行使與所述干涉光的強度變化對應的頻率成分通過的濾波處理；判斷部，根據所述濾波處理前的所述檢測訊號的峰值和所述濾波處理後的所述檢測訊號的峰值，判斷所述檢測訊號是否是基於所述粒子的檢測訊號；以及計數部，當由所述判斷部判斷為所述檢測訊號是基於所述粒子的檢測訊號時，進行基於所述濾波處理後的所述檢測訊號的所述粒子的計數。

Description

粒子計數器
本發明涉及粒子計數器。
作為測定藥液和水等液體或者空氣等氣體亦即流體中的粒子的裝置有粒子計數器。在某些粒子計數器中，將來自光源的光分離為照射光和參考光，向含有粒子的流體照射照射光。此外，使照射光產生的粒子的散射光與參考光干涉，根據所述干涉光，對每種粒徑計數粒子（例如參照日本專利公報特許第5859154號）。
在上述的粒子計數器中，因粒子的散射光強度低，為了提高干涉光強度，所以提高參考光強度。如果參考光強度變高，則受光元件變成接收大量的光量。因此，受光元件的光電轉換中的散粒雜訊（shot noise）變大。該雜訊成為準確的粒子測量測量的障礙。
此外，在檢測與干涉光對應的檢測訊號的檢測部中，有時因電氣性原因會導致尖峰雜訊與檢測訊號重疊。在該情況下，通過濾波處理可以降低雜訊等級。可是，由於尖峰雜訊的強度，會產生起因於該雜訊的假計數。
此外，在根據散射光測量粒子的光散射法的情況下，起因於光源和受光元件的雜訊，具有與粒子的檢測訊號相似的形狀，並且含有寬範圍的頻率成分。因此，難以通過濾波處理區別雜訊，會產生起因於所述的雜訊的假計數。
本發明的一個目的是提供粒子計數器，其能夠通過降低起因於雜訊的假計數來高精度地對每種粒徑計數粒子。
本發明的一個方式的粒子計數器，其包括：光源，射出光；光重疊部，將兩束光空間性重疊；照射光學系統，利用通過將來自所述光源的光分路得到的多束光中的一束光照射流過流道內的流體，由此形成檢測區域；檢測光學系統，使來自所述檢測區域內的所述流體所含的粒子的散射光中的、與所述照射光學系統的光軸不同方向的散射光入射到所述光重疊部；參考光學系統，將所述多束光中的另外一束光作為參考光入射到所述光重疊部；檢測部，用受光元件接收通過所述光重疊部得到的所述散射光與所述參考光的干涉光，生成與所述干涉光對應的檢測訊號；濾波器，針對由所述檢測部生成的所述檢測訊號，進行使與所述干涉光的強度變化對應的頻率成分通過的濾波處理；判斷部，基於規定的計算公式，根據所述濾波處理前的所述檢測訊號的峰值和所述濾波處理後的所述檢測訊號的峰值，判斷所述檢測訊號是否是基於所述粒子的檢測訊號；以及計數部，當由所述判斷部判斷為所述檢測訊號是基於所述粒子的檢測訊號時，進行基於所述濾波處理後的所述檢測訊號的所述粒子的計數，當由所述判斷部未判斷為所述檢測訊號是基於所述粒子的檢測訊號時，不進行基於所述濾波處理後的所述檢測訊號的所述粒子的計數，所述規定的計算公式是求取從所述濾波處理前的所述檢測訊號的峰值Vp1向所述濾波處理後的所述檢測訊號的峰值Vp2衰減的衰減率的公式（Vp1－Vp2）／Vp1。
按照本發明的上述方式，能夠得到能通過降低起因於雜訊的假計數來高精度地對每種粒徑計數粒子的粒子計數器。
在下面的詳細說明中，出於說明的目的，為了提供對所公開的實施方式的徹底的理解，提出了許多具體的細節。然而，顯然可以在沒有這些具體細節的前提下實施一個或更多的實施方式。在其它的情況下，為了簡化製圖，示意性地示出了公知的結構和裝置。
以下，參照附圖說明本發明的實施方式。
實施方式1
圖1是表示本發明實施方式1的粒子計數器的結構的框圖。圖1所示的粒子計數器包括光源1、流動池2、光學系統3，檢測部4、濾波器5、判斷部6以及計數部7。
光源1是射出規定的波長的光（在此是雷射）的光源。在本實施方式中，光源1以單模射出高相干的光。例如，作為光源1，使用以波長532nm射出500mW程度的雷射光源。
流動池2形成含有計數對象的粒子的流體的流道。另外，在本實施方式中，含有計數對象的粒子的流體為液體。
圖2是表示圖1中的流動池2的一個例子的立體圖。如圖2所示，流動池2彎曲成L形。流動池2是形成彎曲的流道2a的透明管狀構件。另外，在含有計數對象的粒子的流體為異丙醇、氫氟酸溶液或者丙酮等藥液的情況下，流動池2例如是藍寶石製的。
在流動池2中，利用通過將來自光源1的光分路而得到的光中的一束光照射流過流道2a內的流體，由此形成檢測區域。
光學系統3包括分光鏡11、照射光學系統12、檢測光學系統13、衰減器14、反射鏡15、擴束鏡16、分光鏡17以及聚光部18a、18b。
分光鏡11將來自光源1的光分為兩束光。由分光鏡11分路得到的光中的一束（以下稱為測量光），入射到照射光學系統12。此外，由分光鏡11分路得到的光中的另一束光（以下稱為參考光），入射到衰減器14。例如，分光鏡11按規定的不均等的比率（例如90：10），將來自光源1的光分路。測量光的強度大於參考光的強度。
照射光學系統12從與流動池2的流道2a中的流體的行進方向（圖2中的X方向）不同的方向（在此為垂直的方向亦即圖2中的Z方向），利用測量光照射流過流道2a內的流體。另外，照射光學系統12使用例如日本專利公開公報特開2003-270120號所記載的透鏡組，以使能量密度提高的方式對雷射進行整形。
檢測光學系統13使利用上述的測量光的照射而產生的來自流道2a內的粒子的散射光入射到分光鏡17的規定的入射面。例如，檢測光學系統13使用聚光透鏡、或者具有用於遮蔽背景光的針孔和分別配置在其前後的聚光透鏡的光學系統。
在本實施方式中，測量光從與檢測光學系統13的光軸不同的方向入射到流道2a。因此，側方散射的散射光，通過檢測光學系統13入射到分光鏡17。
圖3是對圖1中的流動池2、檢測光學系統13和分光鏡17的配置進行說明的圖。具體地說，如圖3所示，檢測光學系統13使流道2a內的粒子和流體所發出的散射光中的、沿著檢測區域中的流體（即粒子）的行進方向發出的散射光入射到分光鏡17。
在本實施方式中，如圖3所示，使流體（即粒子）的行進方向（X方向）與檢測光學系統13的光軸是相同的方向。來自檢測區域的中心的規定的立體角內的散射光入射到分光鏡17。
這樣，流道2a內的粒子所發出的散射光中的、沿著檢測區域中的流體的行進方向（X方向）發出的側方散射光被檢測到。由此，伴隨檢測區域內的粒子的移動的、所述粒子與分光鏡17的距離亦即光路長的變化，大於在其它方向（X方向以外）上檢測粒子的散射光的情況。這一點將在後面描述。
另一方面，被分光鏡11分成的參考光，入射到衰減器14。
衰減器14使光的強度以規定的比例衰減。衰減器14使用例如ND（Neutral Density，中性密度）濾光片。反射鏡15反射從衰減器14射出的參考光並使其入射到擴束鏡16。例如，通過分光鏡11和衰減器14使參考光的強度成為從光源1射出的光的強度的1萬分之1程度。另外，根據計數對象的粒子的粒徑和散射光強度等設定入射到分光鏡17的參考光的強度。以實現所述參考光的強度的方式設定衰減器14的衰減率等。
擴束鏡16將參考光的光束直徑擴大為規定的直徑。擴束鏡16使光束直徑擴大後的參考光成為大致平行光，並使其入射到分光鏡17的規定的入射面（與散射光的入射面不同的入射面）。
在本實施方式中，以在分光鏡17中使粒子的散射光的波面形狀與參考光的波面形狀大體一致的方式設定檢測光學系統13、反射鏡15和擴束鏡16。在本實施方式中，檢測光學系統13和擴束鏡16使散射光和參考光分別以大致平行光的方式射出。另外，散射光和參考光的波面形狀也可以是曲面。
此外，以在分光鏡17中使偏振角一致的方式設定檢測光學系統13、反射鏡15和擴束鏡16。
這樣，在本實施方式中，為了進一步提高干涉的程度，在參考光的光路上設置控制參考光的強度、偏振角和波面形狀的衰減器14、反射鏡15和擴束鏡16等。
分光鏡17使入射的散射光和入射的參考光以空間性重疊並彼此加強或彼此減弱的方式干涉。在本實施方式中，分光鏡17和分光鏡11分開設置。分光鏡17根據伴隨檢測區域中的粒子的移動的光路長的變化，改變散射光與參考光的相位差。此外，如後所述，由於透過分光鏡17自身或其反射的光，干涉光的強度發生變化。如上所述，對沿檢測區域中的流體的行進方向發出的側方散射光進行檢測。由此，相比於檢測其它方向發出的光的情況，伴隨檢測區域內的粒子的移動的散射光的光路長大幅且快速變化。因此，干涉光的強度變化的速度也變高。因此，干涉光的強度以與檢測區域中的流體（即粒子）的行進方向上的速度對應的週期（即頻率）變化。另外，在粒子產生的散射光不入射期間，流體產生的散射光的透過成分與參考光的反射成分干涉並從分光鏡17射出，並且流體產生的散射光的反射成分與參考光的透過成分干涉並從分光鏡17射出。在該情況下，由於流體的分子極小且極多，所以上述的散射光是隨機的，上述的干涉光的變化比粒子產生的干涉光的變化小。
聚光部18a將從分光鏡17的一個射出面射出的光聚光並使其入射到受光元件21a。聚光部18b將從分光鏡17的另一射出面射出的光聚光並使其入射到受光元件21b。聚光部18a、18b使用例如聚光透鏡。
圖4是用於說明圖1中的分光鏡17的光的分路的圖。如圖4所示，在分光鏡17中，以使散射光S的反射成分S1的光軸與參考光R的透過成分R2的光軸一致並且使散射光S的透過成分S2的光軸與參考光R的反射成分R1的光軸一致的方式，使散射光S和參考光R入射。因此，從分光鏡17射出散射光S的反射成分S1與參考光R的透過成分R2形成的第一干涉光、以及散射光S的透過成分S2與參考光R的反射成分R1形成的第二干涉光。所述第一干涉光和第二干涉光分別通過聚光部18a、18b入射到檢測部4的受光元件21a、21b。
另外，針對分光鏡17的光分束面，散射光S和參考光R分別以大致45度入射。透過成分S2、R2分別與散射光S和參考光R具有相同的相位。反射成分S1、R1的相位相對於散射光S和參考光R分別延遲90度。因此，如後所述，第一干涉光的強度變化與第二干涉光的強度變化彼此反相。
此外，分光鏡17的透過成分與反射成分的比率優選的是50：50。另外，所述比率也可以為60：40等不均等的比率。在分光鏡17的透過成分與反射成分的比率不均等的情況下，根據其比率，以使電訊號V1中的參考光的透過成分與電訊號V2中的參考光的反射成分相同的方式設定放大器22a、22b的增益。
另外，光束收集器19吸收通過了流動池2的光。由此，可以抑制通過了流動池2的光的漫反射和洩漏等對光學系統3的影響。
檢測部4由受光元件21a、21b分別接收來自分光鏡17的干涉光。檢測部4生成與上述的干涉光的差對應的檢測訊號Vo。在本實施方式中，如圖1所示，檢測部4具備受光元件21a、21b，放大器22a、22b和差計算部23。
受光元件21a、21b是光電二極體和光電電晶體等光檢測器，分別輸出與入射光對應的電訊號。放大器22a、22b將從受光元件21a、21b輸出的電訊號以規定的增益放大。差計算部23計算由受光元件21a得到的對應於第一干涉光的電訊號V1與由受光元件21b得到的對應於第二干涉光的電訊號V2的差，並將所述差作為檢測訊號Vo輸出。
另外，以在不含粒子產生的散射光成分的狀態（流體產生的散射光成分和參考光成分）下使電訊號V1的電壓與電訊號V2的電壓相同的方式調整放大器22a、22b的增益。代替與此，也可以僅設置放大器22a、22b中的1個，以使上述的電訊號V1的電壓與電訊號V2的電壓這兩者相同的方式調整所述放大器的增益。此外，在受光元件21a的電訊號的電壓與受光元件21b的電訊號的電壓相同的情況下，也可以不設置放大器22a、22b。
圖5是說明由圖1中的檢測部4得到的檢測訊號的時序圖。
當某種粒子在從時刻T1到時刻T2的期間通過檢測區域時，在該期間中產生粒子的散射光。此外，對應於檢測區域內中的粒子向行進方向（X方向）的移動，從粒子到分光鏡17的光分束面的光路長發生變化。由此，粒子產生的散射光與參考光的相位差變化，干涉光的強度（振幅）以彼此加強或彼此減弱的方式變化。
因此，如圖5所示，電訊號V1以沒有粒子狀態的電壓V1o為基準，在粒子通過檢測區域的期間，根據干涉的程度，相對於基準正負變動。同樣，電訊號V2以沒有粒子狀態的電壓V2o為基準，在粒子通過檢測區域的期間，根據干涉的程度，相對於基準正負變動。但是，所述期間中的電訊號V1、V2的交流成分彼此反相。
從放大器22a、22b輸出的電訊號V1、V2的基準電壓V1o、V2o彼此相同。因此，如圖5所示，由差計算部23得到的檢測訊號Vo在粒子通過檢測區域的期間中具有振幅比電訊號V1、V2各自的起因於干涉的交流成分的振幅更大（約2倍的）的交流成分。在所述期間以外，檢測訊號Vo具有大致為零的電壓。
另外，在本實施方式中，沿著檢測區域中的流體的行進方向（X方向）發出的散射光被檢測到。由此，粒子通過檢測區域時的光路長的變化變大。粒子在從時刻T1到時刻T2的期間通過時，粒子的移動距離成為粒子與分光鏡17的光分束面之間的光路長的變化。因此，相比於在其它方向（X方向以外的方向）上檢測粒子的散射光，干涉的變化的次數增加（即，干涉光的強度變化的速度變大，干涉光的相位旋轉變多）。這意謂著在從時刻T1到時刻T2的期間中從受光元件21a、21b輸出的電訊號的波的數量增加。因此，因為訊號變得容易檢測，所以S／N比得到提高。但是，只要能檢測到散射光，則不限定散射光的檢測方向。
另外，來自作為流體的介質的液體的散射光（背景光），在檢測區域的整個區域產生。此外，也存在有來自不同位置的背景光。可是，通過差計算能夠消除所述背景光。因此，在檢測訊號Vo中，相比於起因於來自粒子的散射光的干涉的交流成分，起因於背景光的干涉的交流成分變小。
在本實施方式中，計數對象的粒子的粒徑，小於從光源1射出的光的波長。因此，瑞利散射形成的散射光的強度與粒徑的6次方成比例。對此，根據粒徑與干涉光的強度I的關係式（I∝Er・ED1（D1／D0） 3），所述散射光與參考光的干涉光的強度與粒徑的3次方成比例。因此，相比於直接檢測散射光，檢測干涉光的方式在粒徑減小的情況下的光強度的減少較少。在此，D0、D1為粒徑，Er是參考光的電場強度，ED1是來自粒子D1的散射光的電場強度。
此外，散射光與參考光的干涉光的強度的最大值和最小值的差（散射光和參考光的相位差為0時與散射光和參考光的相位差為180度時的干涉光強度的差），與參考光的電場強度Er和散射光的電場強度Es的積成比例。因此，通過提高散射光和參考光的強度，能夠得到足夠強的干涉光。其結果，能夠得到足夠大的振幅的檢測訊號。根據檢測部4、濾波器5和計數部7的動態範圍，將參考光的強度設為能良好處理檢測訊號的值。
例如，當粒徑20nm的粒子的散射光強度Is為7.0×10 −6μW時，將所述散射光強度Is轉換為每單位面積的散射光強度I，當根據光強度與電場強度的關係式（I＝0.5・c・ε・Es 2）求出散射光的電場強度Es時，成為約5.8×10 −3V／m。另一方面，當參考光強度Ir為1.2μW時，參考光的電場強度Er成為約2.4V／m。此外，如果散射光與參考光在波面整個區域干涉，則上述的干涉光強度的差（2・c・ε・Es・Er・單位面積）成為散射光強度的約1600倍亦即約1.2×10 −2μW，放大為與粒徑70nm的粒子的散射光強度同等的等級。在此，c是光速（m／s），ε是空氣的介電常數（F／m）。
濾波器5針對由檢測部4生成的檢測訊號Vo進行使與上述的干涉光的強度變化對應的頻率成分通過的濾波處理。在本實施方式中，濾波器5是使與干涉光的強度變化對應的大致單一的頻率成分以外的頻率成分衰減的帶通濾波器。所述帶通濾波器以使與流道2a內的流體速度（即，粒子的移動速度）對應的頻率成分（即，與干涉光的強度變化對應的頻率成分）通過並使與流體的行進速度對應的頻率成分以外的頻率成分衰減的方式，設定通過頻帶。由此，檢測訊號Vo中的雜訊成分衰減，檢測訊號Vo的S／N比進一步變高。另外，根據粒子的移動速度和測量光的波長（即，光源1的波長）等，預先確定通過頻帶的頻率。另外，當雜訊的頻率高於與干涉光的強度變化對應的頻率時，可以使用低通濾波器。當雜訊的頻率低於與干涉光的強度變化對應的頻率時，可以使用高通濾波器。
判斷部6根據濾波處理前的檢測訊號Vo的峰值（peak level）Vp1和濾波處理後的檢測訊號Vo1的峰值Vp2，基於規定的計算公式，判斷檢測訊號Vo是否是基於粒子的檢測訊號。例如，規定的計算公式為求取衰減率的公式（Vp1－Vp2）／Vp1。
圖6是用於說明由圖1中的判斷部6進行的峰值檢測的圖。如圖6所示，判斷部6從檢測訊號超過規定的閾值（計數閾值）的時點Ts，開始峰值測定期間。判斷部6在規定長度的無檢出期間未檢測到超過計數閾值的檢測訊號的時點Te，結束峰值測定期間。判斷部6將峰值測定期間中的檢測訊號的最大值，檢測為峰值測定期間的峰值。在圖6中表示了濾波處理後的檢測訊號Vo1的峰值Vp2的檢測。濾波處理前的檢測訊號Vo的峰值Vp1也同樣地進行檢測。另外，濾波處理前的閾值，有時是與濾波後的計數閾值不同的值。
此外，在由判斷部6判斷為檢測訊號Vo是基於粒子的檢測訊號時，計數部7進行基於濾波處理後的檢測訊號Vo1的粒子的計數。另一方面，在由判斷部6未判斷為檢測訊號是基於粒子的檢測訊號時，計數部7不進行基於濾波處理後的檢測訊號Vo1的粒子的計數。例如，在衰減率作為（Vp1－Vp2）／Vp1計算的情況下，在上述的衰減率為衰減率閾值（例如50%）以下時，判斷部6判斷為檢測訊號Vo是基於粒子的檢測訊號。另一方面，在上述的衰減率大於衰減率閾值時，判斷部6判斷為Vo是基於雜訊等的檢測訊號，不判斷為檢測訊號Vo是基於粒子的檢測訊號。
在本實施方式中，判斷部6針對超過計數閾值的濾波處理後的檢測訊號Vo1，比較衰減率閾值和上述的衰減率。判斷部6根據比較結果，判斷檢測訊號Vo是否是基於粒子的檢測訊號。此外，如後所述，計數部7根據濾波處理後的檢測訊號Vo1，進行粒子的計數。此外，根據衰減率閾值和計數閾值的另一方設定衰減率閾值和計數閾值的一方。例如，當衰減率作為（Vp1－Vp2）／Vp1計算時，可以設定為衰減率閾值越低，計數閾值越低。
另外，當進行粒子的計數時，例如，如果計數部7檢測出檢測訊號Vo1中的橫跨上述期間連續的交流成分（即，與干涉光的強度變化對應的頻率成分），則將其振幅和針對每個粒徑所決定的規定的閾值進行比較。計數部7按照粒徑進行區分並計數一個粒子。
圖7表示基於粒子的檢測訊號的濾波處理前的波形和濾波處理後的波形的例子。圖8是基於尖峰雜訊的檢測訊號的濾波處理前的波形和濾波處理後的波形的例子。
例如，如圖7所示，當檢測訊號是基於粒子的檢測訊號時，濾波處理前的檢測訊號Vo呈用低頻率對大致單一的頻率進行調幅得到的波形。此外，當檢測訊號是基於粒子的檢測訊號時，由於檢測訊號Vo中的通過濾波器5的成分多，所以濾波處理後的檢測訊號Vo1的衰減率變低（即，濾波處理後的檢測訊號Vo1的峰值變得較高）。
另一方面，例如，如圖8所示，當檢測訊號為基於尖峰雜訊的檢測訊號時，濾波處理前的檢測訊號Vo，具有寬範圍的頻率成分。因此，由於檢測訊號Vo中的通過濾波器5的成分少，所以濾波處理後的檢測訊號Vo1的衰減率變高（即，濾波處理後的檢測訊號Vo1的峰值變得較低）。
因此，利用上述的衰減率，能區分基於粒子的檢測訊號和基於雜訊的檢測訊號。
接下來，說明實施方式1的粒子計數器的動作。
光源1射出雷射。分光鏡11將所述雷射分為測量光和參考光。參考光由衰減器14衰減後，經反射鏡15和擴束鏡16作為大致平行光入射到分光鏡17。
另一方面，測量光通過照射光學系統12入射到流動池2內的檢測區域。如果粒子通過檢測區域，則在粒子通過檢測區域期間中，產生來自粒子的散射光。檢測光學系統13使沿著流動池2的流道2a內的流體的行進方向（X方向）射出的散射光，作為大致平行光入射到分光鏡17。
這樣，在粒子通過檢測區域期間中，參考光和來自粒子的散射光入射到分光鏡17。從分光鏡17射出兩者的干涉光。
在粒子通過檢測區域期間，從分光鏡17射出的干涉光，分別被受光元件21a、21b接收。作為檢測訊號Vo，從檢測部4輸出與干涉光的強度對應的電訊號。特別是，在實施方式1中，生成基於彼此反相的上述的第一干涉光和第二干涉光的差的檢測訊號Vo。因此，得到具有振幅為電訊號V1、V2的約2倍的交流成分的檢測訊號Vo。
濾波器5針對檢測訊號，進行上述的使與干涉光的強度變化對應的頻率成分通過的濾波處理。
此外，判斷部6根據從濾波處理前的檢測訊號Vo的峰值Vp1向濾波處理後的檢測訊號Vo1的峰值Vp2衰減的衰減率，判斷檢測訊號是否是基於粒子的檢測訊號。當由判斷部6判斷為檢測訊號是基於粒子的檢測訊號時，計數部7進行基於濾波處理後的檢測訊號Vo1的粒子的計數。另一方面，當判斷部6未判斷為檢測訊號Vo是基於粒子的檢測訊號時，計數部7不進行基於濾波處理後的檢測訊號Vo1的粒子的計數。
如上所述，按照上述實施方式的粒子計數器，照射光學系統12利用通過將來自光源1的光分路得到的多束光中的一束光，從與流體的流動方向不同的方向照射流道2a內的流體，由此形成檢測區域。檢測光學系統13使來自檢測區域內的流體所含的粒子的散射光中的、與照射光學系統12的光軸不同的方向的散射光，入射到分光鏡17。另一方面，擴束鏡16將所述多束光中的另一束光作為參考光入射到分光鏡17。檢測部4用受光元件接收通過分光鏡17得到的散射光與參考光的干涉光，生成與所述干涉光對應的檢測訊號。濾波器5針對由檢測部4生成的檢測訊號，進行使與干涉光的強度變化對應的頻率成分通過的濾波處理。判斷部6根據規定的計算公式，從濾波處理前的檢測訊號的峰值和濾波處理後的檢測訊號的峰值，判斷檢測訊號是否是基於粒子的檢測訊號。當由判斷部6判斷為檢測訊號是基於粒子的檢測訊號時，計數部7進行基於濾波處理後的檢測訊號的粒子的計數。另一方面，當由判斷部6未判斷為檢測訊號是基於粒子的檢測訊號時，計數部7不進行基於濾波處理後的檢測訊號的粒子的計數。
按照上述的實施方式的粒子計數器，利用判斷部6區分基於粒子的檢測訊號和基於雜訊的檢測訊號。因此，所述粒子計數器通過降低起因於雜訊的假計數，能夠高精度地對每種粒徑計數粒子。
實施方式2
在實施方式1中，接收第一干涉光和第二干涉光作為來自粒子的散射光與參考光的干涉光，並將兩者的電訊號V1、V2的差設為檢測訊號Vo。代替與此，在實施方式2中，將第一干涉光和第二干涉光中的任意一方的電訊號設為檢測訊號Vo。通過這樣做，檢測訊號Vo中包含起因於來自粒子的散射光與參考光的干涉光的交流成分。因此，同樣地能夠計數粒子。在該情況下，受光元件為1個即可。
另外，實施方式2的粒子計數器的其它結構，因和實施方式1的結構相同，故省略其說明。
另外，對上述的實施方式的各種變形和修改，對本領域技術人員來說是顯而易見的。能夠在不脫離本發明的主旨和範圍且不降低所意圖的效果的情況下進行所述變形和修改。即，所述變形和修改也包含在本發明的範圍內。
例如，在上述實施方式1、2中，在參考光的光路上設有擴束鏡16。取而代之或者追加性地，可以在分光鏡11的前段設置擴束鏡。此外，在上述實施方式1、2中，如圖1所示，使用一個反射鏡15。取而代之，也可以使用3個反射鏡，對光路的方向進行三維調整。此外，在上述實施方式1、2中，為了使來自粒子的散射光和參考光重疊，使用了分光鏡17。取而代之，也可以使用偏光棱鏡。
此外，在上述實施方式1、2中，光源1以單模射出高相干的雷射。取而代之，可以使用以多模射出較低相干的雷射的光源。但是，優選使用在檢測區域任意位置都會引起來自粒子的散射光與參考光的干涉的能量分佈的光源。此外，光源1不限於射出雷射的光源，也可以射出雷射以外的例如LED光。光源1只要射出使參考光側與粒子散射光側的光路長度差處於從光源1射出的光的相干長度以內的光即可。
此外，在上述實施方式1、2中，濾波器5和計數部7可以是類比電路，也可以是數位電路。當濾波器5和計數部7為數位電路時，在濾波器5的前段對檢測訊號Vo進行類比－數位轉換。
此外，在上述實施方式1、2中，如圖1所示，採用光的分路與光的重疊用不同的分光鏡11、17進行的、所謂的馬赫曾德型的干涉光學系統。取而代之，可以採用邁克耳孫型或者其它的干涉光學系統。
此外，上述實施方式1、2的粒子計數器是液體內的粒子的計數器。上述實施方式1、2的粒子計數器也可以適用於氣體中的粒子的計數器。
本發明的實施方式能夠適用於粒子計數器。
出於示例和說明的目的已經給出了所述詳細的說明。根據上面的教導，許多變形和改變都是可能的。所述的詳細說明並非沒有遺漏或者旨在限制在這裡說明的主題。儘管已經通過文字以特有的結構特徵和／或方法過程對所述主題進行了說明，但應當理解的是，申請專利範圍中所限定的主題不是必須限於所述的具體特徵或者具體過程。更確切地說，將所述的具體特徵和具體過程作為實施申請專利範圍的示例進行了說明。
1‧‧‧光源
2‧‧‧流動池
2a‧‧‧流道
3‧‧‧光學系統
4‧‧‧檢測部
5‧‧‧濾波器
6‧‧‧判斷部
7‧‧‧計數部
11‧‧‧分光鏡（光分路部的一個例子）
12‧‧‧照射光學系統
13‧‧‧檢測光學系統
14‧‧‧衰減器
15‧‧‧反射鏡
16‧‧‧擴束鏡（參考光學系統的一個例子）
17‧‧‧分光鏡（光重疊部的一個例子）
18a、18b‧‧‧聚光部
21a、21b‧‧‧受光元件
22a、22b‧‧‧放大器
23‧‧‧差計算部
R‧‧‧參考光
R1、S1‧‧‧反射成分
R2、S2‧‧‧透過成分
S‧‧‧散射光
V1、V2‧‧‧電訊號
V1o、V2o‧‧‧基準電壓
Vo、Vo1‧‧‧檢測訊號
Vp1、Vp2‧‧‧峰值
圖1是表示本發明實施方式1的粒子計數器的結構的框圖。 圖2是表示圖1中的流動池的一個例子的立體圖。 圖3是對圖1中的流動池、檢測光學系統和分光鏡（beam splitter）的配置進行說明的圖。 圖4是用於對圖1中的分光鏡的光的分路進行說明的圖。 圖5是對由圖1中的檢測部得到的檢測訊號進行說明的時序圖。 圖6是用於對由圖1中的判斷部進行的峰值的檢測進行說明的圖。 圖7表示基於粒子的檢測訊號的濾波處理前的波形和濾波處理後的波形的例子。 圖8表示了基於尖峰雜訊的檢測訊號的濾波處理前的波形和濾波處理後的波形的例子。

Claims (3)

  1. 一種粒子計數器，其特徵在於，所述粒子計數器包括：光源，射出光；光重疊部，將兩束光空間性重疊；照射光學系統，利用通過將來自所述光源的光分路得到的多束光中的一束光照射流過流道內的流體，由此形成檢測區域；檢測光學系統，使來自所述檢測區域內的所述流體所含的粒子的散射光中的、與所述照射光學系統的光軸不同方向的散射光入射到所述光重疊部；參考光學系統，將所述多束光中的另外一束光作為參考光入射到所述光重疊部；檢測部，用受光元件接收通過所述光重疊部得到的所述散射光與所述參考光的干涉光，生成與所述干涉光對應的檢測訊號；濾波器，針對由所述檢測部生成的所述檢測訊號，進行使與所述干涉光的強度變化對應的頻率成分通過的濾波處理；判斷部，基於規定的計算公式，根據所述濾波處理前的所述檢測訊號的峰值和所述濾波處理後的所述檢測訊號的峰值，判斷所述檢測訊號是否是基於所述粒子的檢測訊號；以及計數部，當由所述判斷部判斷為所述檢測訊號是基於所述粒子的檢測訊號時，進行基於所述濾波處理後的所述檢測訊號的所述粒子的計數，當由所述判斷部未判斷為所述檢測訊號是基於所述粒子的檢測訊號時，不進行基於所述濾波處理後的所述檢測訊號的所述粒子的計數，所述規定的計算公式是求取從所述濾波處理前的所述檢測訊號的峰值Vp1向所述濾波處理後的所述檢測訊號的峰值Vp2衰減的衰減率的公式（Vp1－Vp2）／Vp1。
  2. 如請求項1所述的粒子計數器，其特徵在於，所述判斷部根據對衰減率閾值和所述衰減率進行比較的結果，判斷所述檢測訊號是否是基於所述粒子的檢測訊號，所述計數部根據對計數閾值與所述濾波處理後的所述檢測訊號進行比較的結果，進行所述粒子的計數，所述衰減率閾值和所述計數閾值的一方是根據所述衰減率閾值和所述計數閾值的另一方設定的。
  3. 如請求項1或2所述的粒子計數器，其特徵在於，所述濾波器是使與所述干涉光的強度變化對應的頻率成分以外的頻率成分衰減的帶通濾波器。
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