(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起用光によって励起するレーザ媒質と、このレーザ媒質が放射するレーザ光を反射する反射鏡の間に、試料流体が形成する流路を配置し、この流路に前記レーザ光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域に含まれる粒子を前記レーザ光によって生じる散乱光を受光して検出する光散乱式粒子検出器において、前記レーザ媒質の取付ブロックに対する取付角度と前記反射鏡の取付ブロックに対する取付角度を調整する取付角度調整手段を設け、前記レーザ媒質の取付角度調整手段が、前記レーザ媒質の取付部材の縁部にねじを切ったねじ孔とねじを切っていない孔を交互に形成すると共に、前記レーザ媒質の取付ブロックに前記ねじを切っていない孔と中心軸が一致するねじ孔を形成し、前記取付部材のねじを切ったねじ孔へのボルトのねじ込み量と、前記取付部材のねじを切っていない孔へ挿通したボルトの前記取付ブロックへのねじ込み量を調整することを特徴とする光散乱式粒子検出器。
【請求項２】
励起用光によって励起するレーザ媒質と、このレーザ媒質が放射するレーザ光を反射する反射鏡の間に、試料流体が形成する流路を配置し、この流路に前記レーザ光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域に含まれる粒子を前記レーザ光によって生じる散乱光を受光して検出する光散乱式粒子検出器において、前記レーザ媒質の取付ブロックに対する取付角度と前記反射鏡の取付ブロックに対する取付角度を調整する取付角度調整手段を設け、この取付角度調整手段が、前記レーザ媒質の取付部材及び前記反射鏡の取付部材の夫々の縁部にねじを切ったねじ孔とねじを切っていない孔を交互に形成すると共に、前記レーザ媒質の取付ブロック及び前記反射鏡の取付ブロックに夫々前記ねじを切っていない孔と中心軸が一致するねじ孔を形成し、前記取付部材のねじを切ったねじ孔へのボルトのねじ込み量と、前記取付部材のねじを切っていない孔へ挿通したボルトの前記取付ブロックへのねじ込み量を調整することを特徴とする光散乱式粒子検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ媒質を用いたレーザ発振器を光源として試料流体中に含まれる粒子を検出する光散乱式粒子検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光散乱式粒子検出器としては、図８に示すように、レーザ発振器を構成するレーザ媒質１０５と反射鏡１０６の間に粒子検出対象となる流体により流路１０７を形成し、半導体レーザ１０８の励起用光Ｌｅを集光レンズ１０９でレーザ媒質１０５に集光させてレーザ媒質１０５を励起させ、レーザ媒質１０５と反射鏡１０６の間で共振するレーザ光Ｌａと流路１０７が交差する箇所を粒子検出領域１１０とし、共振するレーザ光Ｌａによって粒子検出領域１１０で発生する散乱光を受光部（不図示）で受光して散乱光の強度に応じた電気信号から試料流体中に含まれる粒子を検出するものが知られている。
【０００３】
なお、１１２は中空な第１取付ブロック、１１３は中空な第２取付ブロックであり、第１取付ブロック１１２と第２取付ブロック１１３でケース本体が形成される。レーザ媒質１０５は、第２取付ブロック１１３に直接組み付けられ、第２取付ブロック１１３は第１取付ブロック１１２に組み付けられる。また、受光部を収納した受光ケース（不図示）は第１取付ブロック１１２の側面に組み付けられる。
【０００４】
そして、レーザ媒質１０５を第２取付ブロック１１３に組み付けたとき、組付誤差等がなければ、レーザ媒質１０５が放射するレーザ光Ｌａは、レーザ媒質１０５の端面（放射面）に対して垂直方向で、且つ第１取付ブロック１１２の中心軸と一致する方向に進む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際には、組付誤差等があるため、レーザ光Ｌａは第１取付ブロック１１２の中心軸と一致する方向に出ていかない。この場合、反射鏡１０６の第１取付ブロック１１２に対する取付角度を調整することによって、反射鏡１０６で反射するレーザ光Ｌａが確実にレーザ媒質１０５に帰還するようにする必要がある。
【０００６】
更に、反射鏡１０６で反射するレーザ光Ｌａが確実にレーザ媒質１０５に帰還するように反射鏡１０６を最適な取付角度に調整したとしても、発振したレーザ光Ｌａの放射方向は第１取付ブロック１１２の中心軸と一致しないので、一致することを前提に配置した流路１０７をずらす必要性が生じる場合もある。そして、流路１０７をずらせば粒子検出領域１１０の位置も変化することになるので、これに応じて受光部を収納した受光ケースの第１取付ブロック１１２への取付位置も調整しなければならない。
【０００７】
従って、従来の光散乱式粒子検出器においては、組付誤差等がある場合に行う反射鏡１０６の取付角度調整に伴って、流路１０７の位置調整や受光ケースの第１取付ブロック１１２に対する取付調整などに複雑な調整を必要とすると共に、装置全体の組立作業時に多くの工数を必要とするため、問題となっていた。
【０００８】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザ媒質や反射鏡などの組付角度調整が容易な散乱式粒子検出器を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、励起用光によって励起するレーザ媒質と、このレーザ媒質が放射するレーザ光を反射する反射鏡の間に、試料流体が形成する流路を配置し、この流路に前記レーザ光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域に含まれる粒子を前記レーザ光によって生じる散乱光を受光して検出する光散乱式粒子検出器において、前記レーザ媒質の取付ブロックに対する取付角度と前記反射鏡の取付ブロックに対する取付角度を調整する取付角度調整手段を設け、前記レーザ媒質の取付角度調整手段が、前記レーザ媒質の取付部材の縁部にねじを切ったねじ孔とねじを切っていない孔を交互に形成すると共に、前記レーザ媒質の取付ブロックに前記ねじを切っていない孔と中心軸が一致するねじ孔を形成し、前記取付部材のねじを切ったねじ孔へのボルトのねじ込み量と、前記取付部材のねじを切っていない孔へ挿通したボルトの前記取付ブロックへのねじ込み量を調整するものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、励起用光によって励起するレーザ媒質と、このレーザ媒質が放射するレーザ光を反射する反射鏡の間に、試料流体が形成する流路を配置し、この流路に前記レーザ光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域に含まれる粒子を前記レーザ光によって生じる散乱光を受光して検出する光散乱式粒子検出器において、前記レーザ媒質の取付ブロックに対する取付角度と前記反射鏡の取付ブロックに対する取付角度を調整する取付角度調整手段を設け、この取付角度調整手段が、前記レーザ媒質の取付部材及び前記反射鏡の取付部材の夫々の縁部にねじを切ったねじ孔とねじを切っていない孔を交互に形成すると共に、前記レーザ媒質の取付ブロック及び前記反射鏡の取付ブロックに夫々前記ねじを切っていない孔と中心軸が一致するねじ孔を形成し、前記取付部材のねじを切ったねじ孔へのボルトのねじ込み量と、前記取付部材のねじを切っていない孔へ挿通したボルトの前記取付ブロックへのねじ込み量を調整するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る光散乱式粒子検出器の概略構成断面図、図２は受光部の概略構成断面図、図３はレーザ媒質取付部材の斜視図、図４は反射鏡取付部材の斜視図、図５はレーザ媒質取付部材の取付角度調整の説明図、図６は他の実施の形態に係る光散乱式粒子検出器の概略構成断面図、図７は反射鏡取付部材の斜視図である。
【００１３】
本発明に係る光散乱式粒子検出器は、図１及び図２に示すように、光源としてのレーザ発振器１と、検出対象となる流体により形成される流路２と、散乱光を受光する受光部３を備えている。レーザ発振器１はともに中空な第１取付ブロック４と第２取付ブロック５で形成されるケース本体６内に収納され、受光部３は第１取付ブロック４の側面に組み付けられた受光ケース７内に収納されている。
【００１４】
レーザ発振器１は、励起用レーザ光Ｌｅを放射する半導体レーザ１１と、励起用レーザ光Ｌｅを集光する集光レンズ１２と、集光レンズ１２で集光した励起用レーザ光Ｌｅを受けて励起し、レーザ光Ｌａを放射するレーザ媒質１３と、レーザ媒質１３と流路２を挟んで対向して設置され、レーザ媒質１３が放射するレーザ光Ｌａを反射してレーザ媒質１３に帰還させる反射鏡１４からなる。
【００１５】
レーザ媒質１３としては、例えばＮｄ：ＹＶＯ4、Ｎｄ：ＹＡＧなどが用いられる。レーザ媒質１３の集光レンズ１２側の端面には、半導体レーザ１１の励振波長（レーザ媒質１３のポンピング波長）を通す反射防止膜およびレーザ媒質１３の発振波長を反射する反射膜が形成されている。また、レーザ媒質１３の反射鏡１４側の端面には、レーザ媒質１３の発振波長に対する反射防止膜が形成されている。なお、レーザ媒質１３は、その端面から垂直にレーザ光Ｌａを放射する。
【００１６】
流路２は、第１取付ブロック４に形成したインレット８とアウトレット９の間を検出対象となる流体を流すことによって形成される。インレット８とアウトレット９は、流路２が第１取付ブロック４の中心軸と直交または少なくとも交差するように第１取付ブロック４に形成されている。流体は、アウトレット９の下流に接続した吸引ポンプ（不図示）により吸引され、インレット８からアウトレット９に流れる。そして、レーザ光Ｌａと流路２が交差する箇所が粒子検出領域１０となる。
【００１７】
受光部３は、粒子検出領域１０で生じる散乱光Ｌｓを集光する集光レンズ１５と、集光した散乱光Ｌｓを光電変換するフォトダイオード１６と、増幅器１７などを備え、流体に粒子が含まれている場合に粒子検出領域１０において粒子に照射されたレーザ光Ｌａによって生じる散乱光Ｌｓを受光し、散乱光Ｌｓの強度に応じた電気信号を出力する。なお、７ａ，７ｂはＯリングである。
【００１８】
レーザ媒質１３は、図１に示すように、円板状のレーザ媒質取付部材１８を介して第２取付ブロック５に取り付けられている。この時、レーザ媒質１３の光軸１３ａ（レーザ光Ｌａの放射方向）上にあるレーザ媒質１３の出射口は、レーザ媒質取付部材１８の中心軸上にある。また、レーザ媒質取付部材１８の中心軸と第２取付ブロック５の中心軸とは、ほぼ一致した状態になっている。
【００１９】
レーザ媒質取付部材１８は、中心に半導体レーザ１１が放射する励起用レーザ光Ｌｅを通す貫通孔を有し、図３に示すように、円周を６等分した縁部にねじを切ったねじ孔１８ａとねじを切っていない孔１８ｂを交互に形成している。
【００２０】
そして、３つのねじ孔１８ａには、それぞれボルト１９がねじ込まれ、これらのボルト１９の先端部は、図１に示すように、第２取付ブロック５の表面に当接している。また、３つの孔１８ｂには、それぞれボルト１９が挿通され、これらのボルト１９の先端部は第２取付ブロック５に形成されたねじ孔にねじ込まれている。
【００２１】
従って、３つのねじ孔１８ａへの３本のボルト１９のねじ込み量と、３つの孔１８ｂへ挿通したボルト１９の第２取付ブロック５へのねじ込み量を適宜調整すれば、第２取付ブロック５に対してレーザ媒質取付部材１８を自在に傾けて取り付けることができる。これにより、レーザ媒質取付部材１８に取り付けたレーザ媒質１３も第２取付ブロック５に対して傾けることができる。
【００２２】
反射鏡１４は、図１に示すように、反射鏡取付部材２０を介して第１取付ブロック４に取り付けられている。この時、反射鏡１４の光軸１４ａ（レーザ光Ｌａの反射方向）上にある反射面の中心は、反射鏡取付部材２０の中心軸上にある。また、反射鏡取付部材２０の中心軸と第１取付ブロック４の中心軸とは、ほぼ一致した状態になっている。
【００２３】
反射鏡取付部材２０は、図４に示すように、薄肉円筒部材２０ａの両端に大径のフランジ２０ｂと小径のフランジ２０ｃを一体に形成したものである。大径のフランジ２０ｂには、円周を３等分した縁部にねじを切ったねじ孔２０ｄとねじを切っていない孔２０ｅを交互に形成している。
【００２４】
そして、３つのねじ孔２０ｄには、それぞれボルト２１がねじ込まれ、これらのボルト２１の先端部は、図１に示すように、小径のフランジ２０ｃの表面に当接している。また、３つの孔２０ｅには、それぞれボルト２１が挿通され、これらのボルト２１の先端部は小径のフランジ２０ｃに形成されたねじ孔２０ｆにねじ込まれている。
【００２５】
従って、３つのねじ孔２０ｄへの３本のボルト２１のねじ込み量と、３つの孔２０ｅへ挿通したボルト２１のフランジ２０ｃのねじ孔２０ｆへのねじ込み量を適宜調整すれば薄肉円筒部材２０ａが撓むので、第１取付ブロック４に対して反射鏡取付部材２０を自在に傾けて取り付けることができる。これにより、反射鏡取付部材２０に取り付けた反射鏡１４を第１取付ブロック４に対して傾けることができる。
【００２６】
以上のように構成した本発明に係る光散乱式粒子検出器の組付調整について説明する。
先ず、レーザ媒質１３の第２取付ブロック５に対する取付角度の調整を行う。この調整作業は、図５に示すように、調整用のレーザ光Ｌｖを放射するレーザ光源２５と、レーザ光源２５が放射したレーザ光Ｌｖが通過するシャッタ板２６を用意して行う。
【００２７】
そして、取付角度調整治具（不図示）に、第２取付ブロック５にレーザ媒質取付部材１８を介して取り付けたレーザ媒質１３と、レーザ光源２５と、シャッタ板２６をセットする。この時、第２取付ブロック５の面５ａとレーザ光源２５が放射するレーザ光Ｌｖの放射方向とは互いに垂直で、且つ第２取付ブロック５の中心軸とレーザ光Ｌｖの放射方向とは一致するようにセットされている。更に、シャッタ板２６は、その孔２６ａをレーザ光Ｌｖが通過するようにセットされている。
【００２８】
次いで、レーザ光源２５からレーザ光Ｌｖを放射し、レーザ媒質１３の端面で反射した反射光がシャッタ板２６の孔２６ａを通過するように、６本のボルト１９を交互にねじ込みながらレーザ媒質取付部材１８の第２取付ブロック５に対する取付角度を調整する。
【００２９】
反射光がシャッタ板２６の孔２６ａを通過するということは、レーザ媒質１３が第２取付ブロック５の面５ａに対して垂直で、且つ第２取付ブロック５の中心軸と一致する方向にレーザ光Ｌａを放射することを意味する。
従って、レーザ媒質１３の光軸１３ａ（レーザ光Ｌａの放射方向）と第２取付ブロック５の中心軸を一致させることを目的とするレーザ媒質１３の第２取付ブロック５に対する取付角度の調整作業は終了する。
【００３０】
次いで、上記取付角度調整が完了したレーザ媒質１３を取り付けた第２取付ブロック５に、反射鏡取付部材２０を介して反射鏡１４を取り付けた第１取付ブロック４を組み付け、光散乱式粒子検出器の組立を完成する。この時、第１取付ブロック４の中心軸と第２取付ブロック５の中心軸とは、一致した状態にある。
【００３１】
次に、反射鏡１４の第１取付ブロック４に対する取付角度の調整を行う。この調整作業は、組立が完成した光散乱式粒子検出器の流路２に標準粒子を含む気体を流しながら、標準粒子が発する散乱光Ｌｓに応じた受光部３の出力電圧が最大になるように６本のボルト２１を交互にねじ込んで行う。
また、反射鏡１４の透過光量を光パワーメータで見ながら透過光量が最大になるように、６本のボルト２１を交互にねじ込んで反射鏡１４の第１取付ブロック４に対する取付角度の調整を行うこともできる。
【００３２】
散乱光Ｌｓに応じた電圧が最大になるということは、最も効率よくレーザ発振が行われる状態であって、レーザ媒質１３が放射するレーザ光Ｌａの放射方向、即ち
レーザ媒質１３の光軸１３ａと、反射鏡１４の光軸１４ａが一致していることを意味する。
従って、反射鏡１４の光軸１４ａ（レーザ光Ｌａの反射方向）と第１取付ブロック４の中心軸を一致させることを目的とする反射鏡１４の第１取付ブロック４に対する取付角度の調整作業は終了する。
【００３３】
本発明の他の実施の形態に係る光散乱式粒子検出器は、図６に示すように、レーザ媒質取付部材１８と第２取付ブロック５との間にゴム製のＯリング３０を配置した点と、反射鏡取付部材３１を反射鏡取付部材２０と異なる形状に形成した点と、第１取付ブロック４の端部に３つのねじ孔４ａを形成した点と、ねじ孔４ａ等によって反射鏡取付部材３１を固定した点と、反射鏡取付部材３１と第１取付ブロック４との間にゴム製のＯリング３２を配置した点が、図１に示す光散乱式粒子検出器と相違する。なお、図６において、図１と同一符号を付す構成要素については、その説明を省略する。
【００３４】
レーザ媒質取付部材１８と第２取付ブロック５との間に介装されたＯリング３０は、その弾発力によりレーザ媒質取付部材１８と第２取付ブロック５との間を離隔するように作用する。これにより、６本のボルト１９のねじ込み量を調整して行うレーザ媒質取付部材１８の第２取付ブロック５に対する取付角度の調整作業が円滑に行われる。
【００３５】
反射鏡１４は、円板状の反射鏡取付部材３１の中心に取り付けられている。反射鏡取付部材３１は、図７に示すように、円周を６等分した縁部にねじを切ったねじ孔３１ａとねじを切っていない孔３１ｂを交互に形成している。
【００３６】
そして、３つのねじ孔３１ａには、それぞれボルト３３がねじ込まれ、これらのボルト３３の先端部は、図６に示すように、第１取付ブロック４の表面に当接している。また、３つの孔３１ｂには、それぞれボルト３３が挿通され、これらのボルト３３の先端部は第１取付ブロック４に形成されたねじ孔４ａにねじ込まれている。
【００３７】
従って、３つのねじ孔３１ａへの３本のボルト３３のねじ込み量と、３つの孔３１ｂへ挿通したボルト３３の第１取付ブロック４へのねじ込み量を適宜調整すれば、第１取付ブロック４に対し反射鏡取付部材３１を自在に傾けて取り付けることができる。これにより、反射鏡取付部材３１に取り付けた反射鏡１４も第１取付ブロック４に対して傾けることができる。
【００３８】
この時、反射鏡取付部材３１と第１取付ブロック４との間に介装されたＯリング３２は、その弾発力により反射鏡取付部材３１と第１取付ブロック４との間を離隔するように作用する。これにより、６本のボルト３３のねじ込み量を調整して行う反射鏡取付部材３１の第１取付ブロック４に対する取付角度の調整作業が円滑に行われる。
【００３９】
また、図６に示す光散乱式粒子検出器は、レーザ媒質取付部材１８と第２取付ブロック５との間にＯリング３０を介装すると共に、反射鏡取付部材３１と第１取付ブロック４との間にもＯリング３２を介装しているので、第１取付ブロック４と第２取付ブロック５との間にシールを施せば、ケース本体６内の空間は外部と遮断されることになる。これにより、外部の空気などがケース本体６内に侵入することがなく、ケース本体６内に配置されたレーザ媒質１３や反射鏡１４などの光学機器が汚されることがない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、レーザ媒質と反射鏡の取付角度を調整可能としたので、流路や受光部の位置調整が不要となり、組付調整が容易になる。
【００４１】
請求項２に係る発明によれば、レーザ媒質を取付ブロックに対して取付角度調整自在なレーザ媒質取付部材に固定し、反射鏡を取付ブロックに対して取付角度調整自在な反射鏡取付部材に固定したので、レーザ媒質と反射鏡の取付角度の調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光散乱式粒子検出器の概略構成断面図
【図２】受光部の概略構成断面図
【図３】レーザ媒質取付部材の斜視図
【図４】反射鏡取付部材の斜視図
【図５】レーザ媒質取付部材の取付角度調整の説明図
【図６】他の実施の形態に係る光散乱式粒子検出器の概略構成断面図
【図７】他の実施の形態に係る光散乱式粒子検出器の反射鏡取付部材の斜視図
【図８】従来の光散乱式粒子検出器の概略構成断面図
【符号の説明】
１…レーザ発振器、２…流路、３…受光部、４…第１取付ブロック、５…第２取付ブロック、６…ケース本体、８…インレット、９…アウトレット、１０…粒子検出領域、１１…半導体レーザ、１２…集光レンズ、１３…レーザ媒質、１３ａ…レーザ媒質の光軸、１４…反射鏡、１４ａ…反射鏡の光軸、１８…レーザ媒質取付部材、４ａ，１８ａ，２０ｄ，２０ｆ、３１ａ…ねじ孔、１８ｂ，２０ｅ，３１ｂ…孔、１９，２１，３３…ボルト、２０，３１…反射鏡取付部材、３０，３２…Ｏリング、Ｌａ…レーザ光、Ｌｅ…励起用レーザ光、Ｌｓ…散乱光。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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