(57)【要約】【課題】光の散乱室に一様な電場を印加する。【解決手段】浮遊粒子状物質測定装置は、非偏光、円偏光あるいは散乱平面に対して４５度傾けた直線偏光の何れかを射出する光源と、粒子を観測視野内に導入する導入手段と、粒子に光源からの光が入射したことによる散乱光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる偏光板６ａ，６ｂと、偏光板を通過した偏光成分を検出する受光手段４ａ，４ｂと、光源と粒子と受光手段４ａ，４ｂとを含む散乱平面に対して、粒子を散乱平面の法線方向に向ける粒子配向手段とを有する。導入手段は、中空ディスク状絶縁ブロック７ｂと、ブロック７ｂを挟む二枚の蓋７ａとからなり、上側の蓋７ａとブロック７ｂとの間、及び下側の蓋７ａとブロック７ｂとの間には、それぞれ粒子配向手段を構成する金属電極８が配設される。【選択図】  図１
2008241361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを射出する光源と、
流体中に浮遊している被検出対象粒子を観測視野内に導入する導入手段と、
前記観測視野内に導入された粒子に前記光源からの光ビームが入射したことによる散乱光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる複数の偏光板と、
これらの偏光板を通過した偏光成分をそれぞれ電気信号に変換する複数の受光手段と、
前記光源からの光ビームが前記粒子に入射する前に、前記光源と前記粒子と前記受光手段とを含む散乱平面に対して、前記粒子を前記散乱平面の法線方向に向ける粒子配向手段とを有し、
前記導入手段は、絶縁材料からなる中空ディスク状絶縁ブロックと、その上下から前記中空ディスク状絶縁ブロックを挟む絶縁材料からなる二枚の蓋とからなり、
前記中空ディスク状絶縁ブロックは、このブロックの中心を通る前記光ビームの導入用の第１の貫通孔と、前記ブロックの中心を通り、かつ前記第１の貫通孔と任意の角度で交差する前記流体の導入用の第２の貫通孔と、前記第１の貫通孔の軸に対して任意の方向に、かつその延長線が前記ブロックの中心を通るように放射状に形成された前記散乱光の検出用の複数の第３の貫通孔と、前記第１、第２、第３の貫通孔と繋がる中央部に設けられた光の散乱室となる空間とを有し、
前記第３の貫通孔の各々には、前記偏光板及び受光手段が１つずつ挿入されて固定され、
上側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間、及び下側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間には、それぞれ前記粒子配向手段を構成する金属電極が前記第２の貫通孔に沿って配設されることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
前記第３の貫通孔は、前記第１の貫通孔の軸に対して略１０度の方向に放射状に２本形成され、
前記偏光板は、前記散乱光のうち垂直偏光成分のみを通過させる垂直偏光方向偏光板と、水平偏光成分のみを通過させる水平偏光方向偏光板とからなり、
前記受光手段は、前記垂直偏光方向偏光板を通過した垂直偏光成分を検出する第１の受光手段と、前記水平偏光方向偏光板を通過した水平偏光成分を検出する第２の受光手段とからなり、前記光源から前記粒子に向かう方向に対して前記粒子を中心とする散乱角が略１０度の散乱光を検出することを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
前記第３の貫通孔は、前記第１の貫通孔の軸に対して略１０度の方向に放射状に２本形成されると共に、前記第１の貫通孔の軸に対して略１７０度の方向に放射状に２本形成され、
前記偏光板は、略１０度の散乱光のうち垂直偏光成分のみを通過させる第１の垂直偏光方向偏光板と、略１０度の散乱光のうち水平偏光成分のみを通過させる第１の水平偏光方向偏光板と、略１７０度の散乱光のうち垂直偏光成分のみを通過させる第２の垂直偏光方向偏光板と、略１７０度の散乱光のうち水平偏光成分のみを通過させる第２の水平偏光方向偏光板とからなり、
前記受光手段は、前記第１の垂直偏光方向偏光板を通過した垂直偏光成分を検出する第１の受光手段と、前記第１の水平偏光方向偏光板を通過した水平偏光成分を検出する第２の受光手段と、前記第２の垂直偏光方向偏光板を通過した垂直偏光成分を検出する第３の受光手段と、前記第２の水平偏光方向偏光板を通過した水平偏光成分を検出する第４の受光手段とからなり、前記光源から前記粒子に向かう方向に対して前記粒子を中心とする散乱角が略１０度の散乱光を検出すると共に、散乱角が略１７０度の散乱光を検出することを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項４】
光ビームを射出する光源と、
流体中に浮遊している被検出対象粒子を観測視野内に導入する導入手段と、
前記観測視野内に導入された粒子に前記光ビームが入射したことによる散乱光を偏光方向が互いに直交する２本の光ビームに分割する偏光型ビームスプリッタプリズムと、
この分割された２本の光ビームをそれぞれ電気信号に変換する第１、第２の受光手段と、
前記光ビームが前記粒子に入射する前に、前記光源と前記粒子と前記偏光型ビームスプリッタプリズムとを含む散乱平面に対して、前記粒子を前記散乱平面の法線方向に向ける粒子配向手段とを有し、
前記導入手段は、絶縁材料からなる中空ディスク状絶縁ブロックと、その上下から前記中空ディスク状絶縁ブロックを挟む絶縁材料からなる二枚の蓋とからなり、
前記中空ディスク状絶縁ブロックは、このブロックの中心を通る前記光ビームの導入用の第１の貫通孔と、前記ブロックの中心を通り、かつ前記第１の貫通孔と任意の角度で交差する前記流体の導入用の第２の貫通孔と、前記第１の貫通孔の軸に対して略１０度の方向に、かつその延長線が前記ブロックの中心を通るように形成された前記散乱光の検出用の第３の貫通孔と、前記第１、第２、第３の貫通孔と繋がる中央部に設けられた光の散乱室となる空間とを有し、
前記偏光型ビームスプリッタプリズムは、前記光源から前記粒子に向かう方向に対して前記粒子を中心とする散乱角が略１０度の散乱光が前記第３の貫通孔を通じて入射するように配置され、
上側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間、及び下側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間には、それぞれ前記粒子配向手段を構成する金属電極が前記第２の貫通孔に沿って配設されることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
前記光源は、非偏光の光ビームを射出するか、あるいは直線偏光の偏光面を前記散乱平面の法線方向に対して４５度傾けた直線偏光ビームとして射出するか、あるいは直線偏光を１／４波長板を通過させて円偏光ビームとして射出するかの何れかにより光ビームを射出し、かつこの光ビームの波長の最小値は、識別対象とする球状微小粒子の半径よりも長く、かつ円柱状微小粒子の長さよりも短いことを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
前記第１の貫通孔と第２の貫通孔とが互いに直交していることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
同一の１本の貫通孔が前記第１の貫通孔と第２の貫通孔を兼ねていることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
前記粒子配向手段は、前記散乱平面の法線方向を向いた静電場を前記観測視野の近傍に形成する手段であることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
前記中空ディスク状絶縁ブロックと２枚の蓋とは、プラスティック、マシナブル・セラミックス、あるいはエンジニアリング・セラミックスの何れかからなり、
前記散乱室の壁面及び前記第１、第２、第３の貫通孔の壁面は、前記光源の波長の光を吸収する材料で被覆されることを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項１０】
請求項１記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
さらに、前記複数の受光手段から出力された信号に基づいて前記粒子の形状を識別する粒子形状識別手段を有することを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項１１】
請求項２又は４記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
さらに、前記第１の受光手段で検出された偏光成分と前記第２の受光手段で検出された偏光成分との強度比から、前記強度比が略等しい場合は前記粒子が球状粒子であると識別し、前記強度比が垂直偏光成分の優位を示した場合は前記粒子が円柱状粒子であると識別する粒子形状識別手段を有することを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【請求項１２】
請求項３記載の浮遊粒子状物質測定装置において、
さらに、前記第１の受光手段で検出された偏光成分と前記第２の受光手段で検出された偏光成分との第１の強度比、あるいは前記第３の受光手段で検出された偏光成分と前記第４の受光手段で検出された偏光成分との第２の強度比から、前記第１の強度比が垂直偏光成分と水平偏光成分とが略等しいことを示した場合、あるいは前記第２の強度比が水平偏光成分の優位を示した場合は前記粒子が球状粒子であると識別し、前記第１の強度比並びに前記第２の強度比が共に垂直偏光成分の優位を示した場合は前記粒子が円柱状粒子であると識別する粒子形状識別手段を有することを特徴とする浮遊粒子状物質測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体中に浮遊する微小粒子を光学的に検出し、その粒子の形状が球形状か繊維（円柱）形状かを識別する浮遊粒子状物質測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の浮遊粒子状物質測定装置は、図１６に示すように、フロー管１０１の断面よりも小さい断面を有する枝管１０２を複数個設ける構成を採っていた（例えば特許文献１参照）。この浮遊粒子状物質測定装置では、被検出対象粒子を分散させた試料流体を採気孔１０７ａからフロー管１０１の内部に導入し、排気孔１０７ｂから排気する。また、光源１０３から光ビームを射出し、この光ビームが被検出対象粒子に入射したことによる散乱光を受光手段１０４で検出するようにしている。図１６において、１０５は無反射光学窓、１０６は乱反射光吸収用カバーである。このような構成により、従来の浮遊粒子状物質測定装置では、散乱角度が９０度付近の散乱光以外に、前方散乱近くから後方散乱近くまで散乱光を広く選択し、粒子を検出することができた。
【０００３】
【特許文献１】特許第２８８１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された従来の浮遊粒子状物質測定装置では、形状に異方性を持つ浮遊粒子状物質、例えばアスベストなどの繊維状浮遊粒子を空間的にある特定方向に向ける場合、フロー管１０１の上下に静電場を形成するための粒子配向用の対向電極を設ける必要がある。粒子の導流経路に沿って電場を形成する場合、断面円形のフロー管では、電極形状が円弧形状となるので、必ずしも一様な電場が形成されない。すなわち、特許文献１に開示された従来の浮遊粒子状物質測定装置では、平行平板電極を円型断面のフロー管の上下に形成する場合、高電圧を印加した状態で、その平行性や形状の揺らぎ等を精度高く保持することが難しく、光の散乱室に一様な電場を印加することが難しいという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、散乱角度が９０度付近以外の散乱光も計測することが可能な浮遊粒子状物質測定装置において、光の散乱室に一様な電場を印加することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の浮遊粒子状物質測定装置は、光ビームを射出する光源と、流体中に浮遊している被検出対象粒子を観測視野内に導入する導入手段と、前記観測視野内に導入された粒子に前記光源からの光ビームが入射したことによる散乱光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる複数の偏光板と、これらの偏光板を通過した偏光成分をそれぞれ電気信号に変換する複数の受光手段と、前記光源からの光ビームが前記粒子に入射する前に、前記光源と前記粒子と前記受光手段とを含む散乱平面に対して、前記粒子を前記散乱平面の法線方向に向ける粒子配向手段とを有し、前記導入手段は、絶縁材料からなる中空ディスク状絶縁ブロックと、その上下から前記中空ディスク状絶縁ブロックを挟む絶縁材料からなる二枚の蓋とからなり、前記中空ディスク状絶縁ブロックは、このブロックの中心を通る前記光ビームの導入用の第１の貫通孔と、前記ブロックの中心を通り、かつ前記第１の貫通孔と任意の角度で交差する前記流体の導入用の第２の貫通孔と、前記第１の貫通孔の軸に対して任意の方向に、かつその延長線が前記ブロックの中心を通るように放射状に形成された前記散乱光の検出用の複数の第３の貫通孔と、前記第１、第２、第３の貫通孔と繋がる中央部に設けられた光の散乱室となる空間とを有し、前記第３の貫通孔の各々には、前記偏光板及び受光手段が１つずつ挿入されて固定され、上側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間、及び下側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間には、それぞれ前記粒子配向手段を構成する金属電極が前記第２の貫通孔に沿って配設されるものである。
【０００７】
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例において、前記第３の貫通孔は、前記第１の貫通孔の軸に対して略１０度の方向に放射状に２本形成され、前記偏光板は、前記散乱光のうち垂直偏光成分のみを通過させる垂直偏光方向偏光板と、水平偏光成分のみを通過させる水平偏光方向偏光板とからなり、前記受光手段は、前記垂直偏光方向偏光板を通過した垂直偏光成分を検出する第１の受光手段と、前記水平偏光方向偏光板を通過した水平偏光成分を検出する第２の受光手段とからなり、前記光源から前記粒子に向かう方向に対して前記粒子を中心とする散乱角が略１０度の散乱光を検出するものである。
【０００８】
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例において、前記第３の貫通孔は、前記第１の貫通孔の軸に対して略１０度の方向に放射状に２本形成されると共に、前記第１の貫通孔の軸に対して略１７０度の方向に放射状に２本形成され、前記偏光板は、略１０度の散乱光のうち垂直偏光成分のみを通過させる第１の垂直偏光方向偏光板と、略１０度の散乱光のうち水平偏光成分のみを通過させる第１の水平偏光方向偏光板と、略１７０度の散乱光のうち垂直偏光成分のみを通過させる第２の垂直偏光方向偏光板と、略１７０度の散乱光のうち水平偏光成分のみを通過させる第２の水平偏光方向偏光板とからなり、前記受光手段は、前記第１の垂直偏光方向偏光板を通過した垂直偏光成分を検出する第１の受光手段と、前記第１の水平偏光方向偏光板を通過した水平偏光成分を検出する第２の受光手段と、前記第２の垂直偏光方向偏光板を通過した垂直偏光成分を検出する第３の受光手段と、前記第２の水平偏光方向偏光板を通過した水平偏光成分を検出する第４の受光手段とからなり、前記光源から前記粒子に向かう方向に対して前記粒子を中心とする散乱角が略１０度の散乱光を検出すると共に、散乱角が略１７０度の散乱光を検出するものである。
【０００９】
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置は、光ビームを射出する光源と、流体中に浮遊している被検出対象粒子を観測視野内に導入する導入手段と、前記観測視野内に導入された粒子に前記光ビームが入射したことによる散乱光を偏光方向が互いに直交する２本の光ビームに分割する偏光型ビームスプリッタプリズムと、この分割された２本の光ビームをそれぞれ電気信号に変換する第１、第２の受光手段と、前記光ビームが前記粒子に入射する前に、前記光源と前記粒子と前記偏光型ビームスプリッタプリズムとを含む散乱平面に対して、前記粒子を前記散乱平面の法線方向に向ける粒子配向手段とを有し、前記導入手段は、絶縁材料からなる中空ディスク状絶縁ブロックと、その上下から前記中空ディスク状絶縁ブロックを挟む絶縁材料からなる二枚の蓋とからなり、前記中空ディスク状絶縁ブロックは、このブロックの中心を通る前記光ビームの導入用の第１の貫通孔と、前記ブロックの中心を通り、かつ前記第１の貫通孔と任意の角度で交差する前記流体の導入用の第２の貫通孔と、前記第１の貫通孔の軸に対して略１０度の方向に、かつその延長線が前記ブロックの中心を通るように形成された前記散乱光の検出用の第３の貫通孔と、前記第１、第２、第３の貫通孔と繋がる中央部に設けられた光の散乱室となる空間とを有し、前記偏光型ビームスプリッタプリズムは、前記光源から前記粒子に向かう方向に対して前記粒子を中心とする散乱角が略１０度の散乱光が前記第３の貫通孔を通じて入射するように配置され、上側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間、及び下側の前記蓋と前記中空ディスク状絶縁ブロックとの間には、それぞれ前記粒子配向手段を構成する金属電極が前記第２の貫通孔に沿って配設されるものである。
【００１０】
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例において、前記光源は、非偏光の光ビームを射出するか、あるいは直線偏光の偏光面を前記散乱平面の法線方向に対して４５度傾けた直線偏光ビームとして射出するか、あるいは直線偏光を１／４波長板を通過させて円偏光ビームとして射出するかの何れかにより光ビームを射出し、かつこの光ビームの波長の最小値は、識別対象とする球状微小粒子の半径よりも長く、かつ円柱状微小粒子の長さよりも短いことを特徴とする。
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例は、前記第１の貫通孔と第２の貫通孔とが互いに直交しているものである。
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例は、同一の１本の貫通孔が前記第１の貫通孔と第２の貫通孔を兼ねているものである。
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例において、前記粒子配向手段は、前記散乱平面の法線方向を向いた静電場を前記観測視野の近傍に形成する手段である。
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例において、前記中空ディスク状絶縁ブロックと２枚の蓋とは、プラスティック、マシナブル・セラミックス、あるいはエンジニアリング・セラミックスの何れかからなり、前記散乱室の壁面及び前記第１、第２、第３の貫通孔の壁面は、前記光源の波長の光を吸収する材料で被覆されることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例は、さらに、前記複数の受光手段から出力された信号に基づいて前記粒子の形状を識別する粒子形状識別手段を有するものである。
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例は、さらに、前記第１の受光手段で検出された偏光成分と前記第２の受光手段で検出された偏光成分との強度比から、前記強度比が略等しい場合は前記粒子が球状粒子であると識別し、前記強度比が垂直偏光成分の優位を示した場合は前記粒子が円柱状粒子であると識別する粒子形状識別手段を有するものである。
また、本発明の浮遊粒子状物質測定装置の１構成例は、さらに、前記第１の受光手段で検出された偏光成分と前記第２の受光手段で検出された偏光成分との第１の強度比、あるいは前記第３の受光手段で検出された偏光成分と前記第４の受光手段で検出された偏光成分との第２の強度比から、前記第１の強度比が垂直偏光成分と水平偏光成分とが略等しいことを示した場合、あるいは前記第２の強度比が水平偏光成分の優位を示した場合は前記粒子が球状粒子であると識別し、前記第１の強度比並びに前記第２の強度比が共に垂直偏光成分の優位を示した場合は前記粒子が円柱状粒子であると識別する粒子形状識別手段を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、散乱室に上下方向の任意の電場を印加した状態で、散乱角度を９０度以外に、前方散乱近くから後方散乱近くまで広く選択して取ることができる。種類の異なる様々な形状及び光学的性質（複素屈折率、異方性）を持つ粒子はそれぞれ異なる角度で特徴を持った光散乱を行うため、種類の異なる粒子の検出及び識別に本発明を適用することができる。そして、本発明では、上側の蓋と中空ディスク状絶縁ブロックとの間、及び下側の蓋と中空ディスク状絶縁ブロックとの間に、それぞれ粒子配向手段を構成する金属電極を配設することにより、光の散乱室に一様な電場を印加することができる。
【００１３】
また、本発明では、散乱室の壁面及び第１、第２、第３の貫通孔の壁面を、光源の波長の光を吸収する材料で被覆することにより、散乱室内部の乱反射を低くすることができるので、低いレベルの散乱光を検出でき、微小な粒子及び散乱強度の小さい粒子の検出及び識別が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器の構成を示す斜視図である。
検出器７は、大別して、中空ディスク状絶縁ブロック７ｂと、その上下からブロック７ｂを挟む二枚の蓋７ａと、２枚の金属電極８と図示しない高圧安定化電源からなる粒子配向手段と、受光手段４ａ，４ｂと、垂直偏光方向偏光板６ａと、水平偏光方向偏光板６ｂとから構成される。中空ディスク状絶縁ブロック７ｂと二枚の蓋７ａとは、被検出対象粒子１を含む試料流体１８ａを観測視野内に導入する導入手段を構成している。図２（Ａ）は中空ディスク状絶縁ブロック７ｂの正面図、図２（Ｂ）は中空ディスク状絶縁ブロック７ｂの平面図、図２（Ｃ）は上側の蓋７ａの平面図である。
【００１５】
中空ディスク状絶縁ブロック７ｂは、絶縁材料からなる中空ディスクであり、検出器７として組み立てた際に上下の蓋７ａに挟まれた中心部分の空間が光の散乱室７ｃとなる。ブロック７ｂには、その上面及び下面と平行な方向に沿って放射状に２本の互いに直交する貫通孔が形成されている。ブロック７ｂ内に向かうこれらの貫通孔の延長線はブロック７ｂの中心を通るようになっている。一方の第１の貫通孔のうち半分を照射光導入用貫通孔１１ａとし、もう半分を照射光導入用貫通孔１１ｂとする。また、他方の第２の貫通孔のうち半分を採気用貫通孔（試料流体導流路）１３ａとし、もう半分を排気用貫通孔（試料流体導流路）１３ｂとする。
【００１６】
また、ブロック７ｂには、その上面及び下面と平行な方向に沿って、照射光導入用貫通孔１１ａ，１１ｂの軸に対して略１０度の方向にそれぞれ対称に散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂ（第３の貫通孔）が形成されている。ブロック７ｂ内に向かう散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂの延長線もブロック７ｂの中心を通るようになっている。加えて、ブロック７ｂには、上下に圧着するための蓋７ａをネジ止めするためのネジ貫通孔１０ｂが形成される。さらに、ブロック７ｂの上面及び下面には、散乱室７ｃの機密性を向上させる目的で、シール用Ｏリング９の挿入用溝９ｂ（図１中には図示せず）が形成されている。
【００１７】
こうして形成された中空ディスク状絶縁ブロック７ｂに対して、照射光導入用貫通孔１１ｂの出口側にはオプティカル・トラップ１１ｃが取り付けられる。オプティカル・トラップ１１ｃは、曲がった円錐状あるいは角形状をした不要光の減衰器である。また、散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂには、それぞれ偏光板６ａ，６ｂと受光手段４ａ，４ｂとが挿入されて固定される。さらに、照射光導入用貫通孔１１ａの内側開孔部には、密閉用のガラス窓１１ｄが挿入固定される。
【００１８】
中空ディスク状絶縁ブロック７ｂの厚さは、繊維状粒子を配向させるのに必要な静電場の強度により決定される。例えば、ブロック７ｂの厚さを１ｃｍとすると、電場強度１ｋＶ／ｃｍの静電場を散乱室７ｃ内に実現するためには、後述する金属電極８にそれぞれ±５００Ｖずつ印加することになる。ブロック７ｂの外径、内径、厚さは、このブロック７ｂに搭載する受光手段４ａ，４ｂやオプティカル・トラップ１１ｃのサイズに依存して、これらを実装する際に、互いに干渉し合わないサイズに適宜設定される。
【００１９】
蓋７ａは、その直径が中空ディスク状絶縁ブロック７ｂの外径と同一で、同じく絶縁材料で構成された円板である。採気用貫通孔１３ａ及び排気用貫通孔１３ｂに沿って散乱室７ｃの前後において、粒子配向のための静電場を形成するために、上側の蓋７ａの下面及び下側の蓋７ａの上面には、それぞれ金属電極８が搭載されている。したがって、検出器７を組み立てる際には、上側の蓋７ａの下面とブロック７ｂの上面との間、及び下側の蓋７ａの上面とブロック７ｂの下面との間に、それぞれ金属電極８を挟み込むことになる。この２枚の金属電極８の間に高圧安定化電源（不図示）から高い電圧を印加することにより、後述する散乱平面（ブロック７ｂの上面及び下面に平行な面）に対して鉛直な方向を向いた静電場を、採気用貫通孔１３ａ及び排気用貫通孔１３ｂに沿って形成することができる。
【００２０】
また、中空ディスク状絶縁ブロック７ｂのネジ貫通孔１０ｂと対応する、蓋７ａの位置には、ネジ止め用孔１０ａが形成されている。
さらに、検出器７の組み立てに際しては、上側の蓋７ａの下面及び下側の蓋７ａの上面には、それぞれシール用Ｏリング９が配設される。これらのシール用Ｏリング９は、組み立て時に中空ディスク状絶縁ブロック７ｂの挿入用溝９ｂの内部に埋め込まれる。
【００２１】
以上のように、検出器７を構成することによって、被検出対象粒子に対して、前方散乱に近い散乱角θ＝略１０度での散乱光を検出するための光学系を実現することができる。
すなわち、光源（図１、図２では不図示）からの射出光は、照射光導入用貫通孔１１ａから検出器７に入射し、試料流体１８ａ（被検出対象粒子を含む空気）は、採気用貫通孔１３ａから検出器７に流入する。被検出対象粒子は、検出器７内部の静電場によって散乱平面に対して鉛直な方向に揃えられる。そして、被検出対象粒子による散乱光のうち散乱角θ＝１０度での散乱光は偏光板６ａ，６ｂを通過して受光手段４ａ，４ｂに入射し、照射光導入用貫通孔１１ｂに向かって進んだ散乱光はオプティカル・トラップ１１ｃによって減衰される。
【００２２】
受光手段４ａ，４ｂは、入射した散乱光を電気信号に変換する。受光手段４ａ，４ｂとしては、光電子倍増管、固体接合光ダイオード、半導体フォトダイオード、アバランシェフォトダイオードの何れか１つが考えられる。
【００２３】
中空ディスク状絶縁ブロック７ｂの材料としては、絶縁耐圧が１ｋＶ／ｃｍに耐え得るものであれば、成形の容易なプラスティックを利用することも可能であるが、マシナブル・セラミックス（研削可能なセラミック材料）を用いることが望ましい。搾孔、研削などの加工の後焼結するエンジニアリング・セラミックスを利用することも可能である。何れの場合も、散乱室７ｃを形成する中空部分と光ビームが通過する各貫通孔１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと試料流体導流路である貫通孔１３ａ，１３ｂとには、マットブラック等の黒色を焼き付け塗装するか、光吸収率の高い塗料などを塗布するかして、散乱室内部並びに光ビームの通過する部分の乱反射光を減少させる必要がある。あるいは、中空ディスク状絶縁ブロック７ｂの材料として、元々黒色のエンジニアリング・セラミックスを利用してもよい。これにより、本実施の形態では、散乱室７の内部の乱反射を低くすることができるので、低いレベルの散乱光を検出でき、微小な粒子及び散乱強度の小さい粒子の検出及び識別が可能となる。
【００２４】
図３は、特定の散乱角で散乱光を検出することにより、形状の異なる粒子の識別を可能にする本実施の形態の原理を説明するための図であり、球状粒子及び円柱状粒子による散乱光のうち前方散乱に近い散乱角１０度での散乱光の偏光度（偏光の大きさ）と粒子半径との関係を示す図である。図３において、Ｓは球状粒子の特性、Ｃは円柱状粒子の特性である。この図３は、屈折率１．５５の物質の球状粒子及び円柱状粒子による散乱光の偏光度を、種々の粒子半径について散乱角１０度で散乱理論に基づき導出したものである。偏光度を導出した光の波長は、識別対象粒子の半径よりも長い１．５５μｍである。図３では、偏光度の数値が正の方向にいくほど散乱平面に対して垂直偏光の度合いが強くなり、＋１で完全に垂直偏光のみとなる。他方、偏光度の数値が負の方向にいくほど散乱平面に対して水平偏光の度合いが強くなり、−１で完全に水平偏光のみとなる。
【００２５】
大きい半径の粒子は重量沈降により空気中に浮遊できないため、浮遊している粒子の粒子半径は１０μｍ以下のものが多い。そのうち、特に個数濃度で多数分布しているのは半径１μｍ以下の粒子である。このような半径１μｍ以下の粒子について見ると、散乱角１０度という散乱角での散乱光の偏光状態は、球状粒子の場合はほぼ無偏光状態に近く、他方、円柱状粒子の場合は垂直偏光成分が多くなる。つまり、円柱状粒子による散乱光は、円柱軸方向に電気ベクトルが振動する垂直偏光成分を多く含む。このような散乱光の偏光度の違いから、形状の異なる球状粒子と円柱状粒子の識別が可能となる。この図３に示す特性は、発明者が光の散乱理論に基づいて見出した事実である。
【００２６】
図４は、図３に示した本発明の原理に基づく、本実施の形態の浮遊粒子状物質測定装置の検出器の概略構成を示す図である。図４は被検出対象粒子１に光を照射した状態を示している。図１、図２に示した検出器７は、この図４の構成に基づくものである。
被検出対象粒子１は、粒子配向手段２によって、すでに主軸が散乱平面５の法線ＶＥＲの方向に揃えられている。粒子配向手段２は、円柱状粒子１の主軸を、光源３と粒子１と受光手段４ａ，４ｂによって定義される散乱平面５の法線ＶＥＲの方向に揃える手段であり、本実施の形態では静電場を想定している。
【００２７】
光源３からの射出光は、図４では、散乱平面５に対してその偏光面が４５度傾いた直線偏光としている。これは、光源３から射出された直線偏光が被検出対象粒子１に対して入射する際に、垂直偏光成分と水平偏光成分とが等しい強度となるようにするためである。垂直偏光成分と水平偏光成分とが等しい強度となる光源としては、白熱ランプや発光ダイオード（Light Emittimg Diode）などの非偏光状態の光源も利用可能である。この場合、被検出対象粒子１に照射する前に、波長フィルタを通過させて入射光の最小波長を確定する必要がある。
光源３からの射出光は、被検出対象粒子１の主軸に対して直角な方向から被検出対象粒子１に入射する。この入射光は被検出対象粒子１が円柱状粒子である場合、円柱軸に平行な成分（散乱平面５に対しては垂直偏光成分）と円柱軸に垂直な成分（散乱平面５に対しては水平偏光成分）がそれぞれ違ってくる。なお、以後は、散乱平面５を基準に「垂直」、「水平」を特定する。ここで、一定の角度、特に前方散乱に近い散乱角θ＝略１０度での散乱光に着目する。
【００２８】
図３に示すように、円柱状粒子による散乱光には垂直偏光成分が多く、これに対して球状粒子による散乱光は無偏光状態である。したがって、非偏光の光あるいは偏光面が散乱平面５に対して４５度傾いた直線偏光が被検出対象粒子１に入射すると、被検出対象粒子１が円柱状粒子の場合、水平偏光成分のみを透過させる水平偏光方向偏光板６ｂを通して受光手段４ｂで検出される信号と、垂直偏光成分のみを透過させる垂直偏光方向偏光板６ａを通して受光手段４ａで検出される信号とでは、受光手段４ａで検出される垂直偏光成分の方が大きくなる。一方、被検出対象粒子１が球状粒子の場合は、受光手段４ｂで検出される水平偏光成分も受光手段４ａで検出される垂直偏光成分もほぼ等しい強度で検出されることが期待される。
【００２９】
そこで、非偏光の光あるいは偏光面が散乱平面５に対して４５度傾いた直線偏光の光を被検出対象粒子１に照射し、被検出対象粒子１による散乱光の水平偏光成分の強度と垂直偏光成分の強度とを同時に計測すると、水平偏光成分と垂直偏光成分との強度比から球状粒子か円柱状粒子かの識別が可能である。以上が、本実施の形態による粒子形状識別の原理である。
以上のように、本実施の形態では、平板型の上側の蓋７ａと同じく平板型の中空ディスク状絶縁ブロック７ｂとの間、及び平板型の下側の蓋７ａと中空ディスク状絶縁ブロック７ｂとの間に、それぞれ粒子配向手段を構成する平板型の金属電極８を配設することにより、光の散乱室７に一様な電場を印加することができる。
【００３０】
なお、入射光の波長は、識別したい球状粒子の半径より長くてもよいが、円柱状粒子の軸方向の長さに比べて短くしておく。入射光の波長が円柱状粒子の軸方向の長さよりも長いと、円柱状粒子も球状粒子と同様なレーリー（Rayleigh）散乱をするようになるため、本発明の識別原理が適用できなくなる。
【００３１】
［第２の実施の形態］
図５は本発明の第２の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器の構成を示す斜視図、図６は図５の検出器の概略構成を示す図であり、図１、図２と同様の構成には同一の符号を付してある。
本実施の形態の検出器２７は、中空ディスク状絶縁ブロック２７ｂと、その上下からブロック２７ｂを挟む二枚の蓋７ａと、２枚の金属電極８と図示しない高圧安定化電源からなる粒子配向手段と、受光手段４ａ，４ｂと、偏光型ビームスプリッタプリズム２１とから構成される。
【００３２】
第１の実施の形態との違いは、中空ディスク状絶縁ブロック２７ｂに、その上面及び下面と平行な方向に沿って、照射光導入用貫通孔１１ａ，１１ｂの軸に対して略１０度の方向に散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２（第３の貫通孔）が１つだけ形成されている点である。ブロック２７ｂ内に向かう散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２の延長線はブロック２７ｂの中心を通る。
こうして形成された中空ディスク状絶縁ブロック２７ｂに対して、照射光導入用貫通孔１１ｂの出口側にはオプティカル・トラップ１１ｃが取り付けられる。
【００３３】
本実施の形態では、第１の実施の形態のように散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂに偏光板６ａ，６ｂ及び受光手段４ａ，４ｂを挿入して固定することはせず、散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２を出射した散乱光を図６に示すように偏光型ビームスプリッタプリズム２１に導き、散乱光を偏光型ビームスプリッタプリズム２１により垂直偏光成分と水平偏光成分とに１：１の割合で分離して、受光手段４ａで垂直偏光成分の強度を検出し、受光手段４ｂで水平偏光成分の強度を検出する。
【００３４】
このように、受光手段４ａ，４ｂを検出器２７の外部に設け、しかも偏光型ビームスプリッタプリズム２１を設けて散乱光を水平偏光成分と垂直偏光成分に分離して計測する理由は、偏光板６ａ，６ｂを散乱光の検出光路の途中に挿入する第１の実施の形態に比べて、散乱光の減衰を少なくし、より小さな粒子による弱い散乱光まで検出可能とするためである。こうして、本実施の形態では、第１の実施の形態に比べて検出器の大きさがやや大型化する代わりに、より小さな粒子まで検出できるという効果を奏する。
【００３５】
［第３の実施の形態］
図７（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器における中空ディスク状絶縁ブロックの正面図、図７（Ｂ）は中空ディスク状絶縁ブロックの平面図、図７（Ｃ）は上側の蓋３７ａの平面図、図８は図７（Ｂ）のＩ−Ｉ線断面図であり、図１、図２と同様の構成には同一の符号を付してある。
本実施の形態の検出器は、中空ディスク状絶縁ブロック３７ｂと、その上下からブロック３７ｂを挟む二枚の蓋３７ａと、２枚の金属電極８と図示しない高圧安定化電源からなる粒子配向手段と、受光手段４ａ，４ｂと、垂直偏光方向偏光板６ａと、水平偏光方向偏光板６ｂとから構成される。
【００３６】
本実施の形態においても、中空ディスク状絶縁ブロック３７ｂは、絶縁材料からなる中空ディスクであり、検出器として組み立てた際に上下の蓋３７ａに挟まれた中心部分の空間が光の散乱室７ｃとなる。ブロック３７ｂには、その上面及び下面と平行な方向に沿って第１の貫通孔が形成されている。この貫通孔はブロック３７ｂの中心を通るようになっている。貫通孔のうち半分を試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔２３ａとし、もう半分を試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔２３ｂとする。つまり、本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、貫通孔２３ａ，２３ｂが照射光導入用貫通孔と試料流体導流路とを兼ねていることになる。
【００３７】
また、ブロック３７ｂには、その上面及び下面と平行な方向に沿って、試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔２３ａ，２３ｂの軸に対して略１０度の方向にそれぞれ対称に散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂが形成されている。ブロック３７ｂ内に向かう散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂの延長線もブロック３７ｂの中心を通るようになっている。
【００３８】
第１の実施の形態とは異なり、図８に示すように、試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔２３ａの入口側には、Ｔ字型の試料流体導入管３８（図７（Ｂ）では不図示）が取り付けられ、また試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔２３ｂの出口側には、導流路兼オプティカル・トラップ３９（図７（Ｂ）では不図示）が取り付けられる。Ｔ字型の試料流体導入管３８の貫通孔の一方には、入射光を散乱視野近傍で集光するための集光レンズ４４が、集光レンズホルダ４５を捩じ込むことによって挿入・固定される。また、散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂには、それぞれ偏光板６ａ，６ｂと受光手段４ａ，４ｂとが挿入されて固定される。
【００３９】
一方、本実施の形態では、試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔２３ａ，２３ｂに沿って上側の蓋３７ａの下面及び下側の蓋３７ａの上面に、それぞれ金属電極８が搭載される。つまり、本実施の形態では、金属電極８の搭載方向が第１、第２の実施の形態と異なる。検出器を組み立てる際には、上側の蓋３７ａの下面とブロック３７ｂの上面との間、及び下側の蓋３７ａの上面とブロック３７ｂの下面との間に、それぞれ金属電極８を挟み込むことになる。
【００４０】
光源からの入射光は、集光レンズ４４によって集光され試料流体導入管３８の一方の貫通孔から検出器内に入射し、試料流体１８ａは、試料流体導入管３８の他方の貫通孔から検出器内に流入する。被検出対象粒子による散乱光のうち散乱角θ＝１０度での散乱光は偏光板６ａ，６ｂを通過して受光手段４ａ，４ｂに入射し、試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔２３ｂに向かって進んだ散乱光は導流路兼オプティカル・トラップ３９によって減衰される。そして、試料流体１８ａは、導流路兼オプティカル・トラップ３９から排出される。
このように、本実施の形態では、中空ディスク状絶縁ブロック３７ｂに設ける１本の貫通孔で照射光導入用貫通孔と試料流体導流路とを兼ねることにより、検出器の左右方向への広がりを無くすことができる。したがって、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）に示す斜線部分を切断して、検出器を小形化することが可能である。
【００４１】
［第４の実施の形態］
図９（Ａ）は本発明の第４の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器における中空ディスク状絶縁ブロックの正面図、図９（Ｂ）は中空ディスク状絶縁ブロックの平面図、図９（Ｃ）は上側の蓋７ａの平面図、図１０は図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）の検出器の概略構成を示す図であり、図１、図２と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の検出器は、中空ディスク状絶縁ブロック４７ｂと、その上下からブロック４７ｂを挟む二枚の蓋７ａと、２枚の金属電極８と図示しない高圧安定化電源からなる粒子配向手段と、受光手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、垂直偏光方向偏光板６ａ，６ｃと、水平偏光方向偏光板６ｂ，６ｄとから構成される。
【００４２】
本実施の形態は、複数の散乱角で散乱光を検出する場合に有効な検出器であり、より具体的には前方散乱に近い散乱角θ＝略１０度並びに後方散乱に近い散乱角θ＝略１７０度で浮遊粒子による散乱光を検出する。すなわち、第１の実施の形態との違いは、中空ディスク状絶縁ブロック４７ｂに、その上面及び下面と平行な方向に沿って、照射光導入用貫通孔１１ａ，１１ｂの軸に対して略１０度の方向にそれぞれ対称に散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂ（第３の貫通孔）が形成されるだけでなく、略１７０度の方向にそれぞれ対称に散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ｃ，１２ｄ（第３の貫通孔）が形成されている点である。ブロック４７ｂ内に向かう散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの延長線はブロック４７ｂの中心を通るようになっている。
【００４３】
第１の実施の形態と同様に、照射光導入用貫通孔１１ｂの出口側にはオプティカル・トラップ（図９、図１０では不図示）が取り付けられる。また、散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄには、それぞれ偏光板６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと受光手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとが挿入されて固定される。
【００４４】
被検出対象粒子１による散乱光のうち、散乱角θ＝略１０度での散乱光の垂直偏光成分は垂直偏光方向偏光板６ａを通して受光手段４ａで検出され、水平偏光成分は水平偏光方向偏光板６ｂを通して受光手段４ｂで検出される。また、散乱角θ＝略１７０度での散乱光の垂直偏光成分は垂直偏光方向偏光板６ｃを通して受光手段４ｃで検出され、水平偏光成分は水平偏光方向偏光板６ｄを通して受光手段４ｄで検出される。
【００４５】
図１１は、図９、図１０に示した配置構成をする根拠となる計測原理を説明するための図であり、屈折率１．５５の物質の球状粒子及び円柱状粒子による散乱光のうち後方散乱に近い散乱角１７０度での散乱光の偏光度と粒子半径との関係を示す図である。図１１において、Ｓは球状粒子の特性、Ｃは円柱状粒子の特性である。偏光度を導出した光の波長は１．５５μｍである。
【００４６】
この図１１は、特許文献１に開示されている図１を、入射光の波長を０．４８８μｍから１．５５μｍに変えて計算し直した図である。図１１によると、粒子半径が１．８μｍ以下の粒子に対しては、散乱角１７０度という散乱角での散乱光の偏光度が、球状粒子では負の値となり、円柱状粒子では正の値となるため、偏光度を測ることにより、形状の異なる球状粒子と円柱状粒子の識別が可能となることが判る。
この例に示したように、本実施の形態の検出器では、測定したい粒子の光散乱の特徴に合わせて、前方散乱近くから後方散乱近くまで、散乱角を広く選択できるため、球状粒子及び円柱状粒子の検出に有用である。
【００４７】
［第５の実施の形態］
図１２は本発明の第５の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。この図１２は、第１〜第３の実施の形態に適用する信号処理系を説明するための図である。
粒子形状識別を行う本実施の形態の信号処理系は、信号増幅手段２８ａ，２８ｂと、粒子形状識別手段２９と、制御・計数手段３０と、通信手段３１とを有する。
【００４８】
図１２に基づいて、粒子識別の信号処理の流れを説明する。まず、制御・計数手段３０は、高圧安定化電源２０を駆動し、第１〜第３の実施の形態で説明した検出器の粒子配向手段２に粒子配向用の静電場を生成させて、被検出対象粒子１を散乱平面５に対して鉛直方向の向きに揃える。
被検出対象粒子１が観測視野を横切る際に、受光手段４ａ，４ｂは散乱角θ＝１０度の散乱光の垂直偏光成分、水平偏光成分を検出して微弱電流パルスに変換し、信号増幅手段２８ａ，２８ｂは、それぞれ受光手段４ａ，４ｂから出力された微弱電流パルスを電圧パルスに変換して増幅する。
【００４９】
粒子形状識別手段２９は、信号増幅手段２８ａから出力された垂直偏光成分の電圧パルスと信号増幅手段２８ｂから出力された水平偏光成分の電圧パルスとの強度比から被検出対象粒子１が球状粒子か円柱状粒子かを識別する。すなわち、粒子形状識別手段２９は、水平偏光成分よりも垂直偏光成分の方が大きい場合、被検出対象粒子１が円柱状粒子であると識別し、水平偏光成分と垂直偏光成分が略等しい強度の場合、（強度比が略１の場合）、被検出対象粒子１が球状粒子であると識別する。粒子形状識別手段２９は、識別結果と信号増幅手段２８ａ，２８ｂから出力された信号とを制御・計数手段３０に出力する。
【００５０】
制御・計数手段３０は、水平偏光成分及び垂直偏光成分の電圧パルスを数えることで、被検出対象粒子１の個数を求める。制御・計数手段３０の波高分析部（不図示）は、散乱光の電圧パルスの波高値を予め定められた幾つかの閾値電圧と比較することで、電圧パルスをその波高値で分別し、分別したパルスの種類毎にパルスを数える。こうして、分別したパルスの波高値によって被検出対象粒子１の粒子径あるいは円柱状粒子の長さを求めることができ、また被検出対象粒子１の個数をパルスの波高値の範囲毎（すなわち、粒子径毎あるいは円柱状粒子の長さ毎）に数えることができる。粒子形状識別手段２９による識別結果と、制御・計数手段３０による計数結果とは、制御・計数手段３０の図示しない内蔵メモリ（不図示）に蓄積される。そして、内蔵メモリに蓄積された情報は、通信手段３１を介して装置外部へ伝送され、また装置に搭載された表示部（不図示）へ伝送され表示される。
【００５１】
［第６の実施の形態］
図１３は本発明の第６の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の信号処理系の構成を示すブロック図であり、図１２と同一の構成には同一の符号を付してある。この図１３は、第４の実施の形態に適用する信号処理系を説明するための図である。
本実施の形態の信号処理系は、信号増幅手段２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄと、粒子形状識別手段３２と、制御・計数手段３０と、通信手段３１とを有する。
【００５２】
粒子形状識別手段３２は、信号増幅手段２８ａから出力された垂直偏光成分の電圧パルスと信号増幅手段２８ｂから出力された水平偏光成分の電圧パルスとの第１の強度比、あるいは信号増幅手段２８ｃから出力された垂直偏光成分の電圧パルスと信号増幅手段２８ｄから出力された水平偏光成分の電圧パルスとの第２の強度比から、被検出対象粒子１が球状粒子か円柱状粒子かを識別する。すなわち、粒子形状識別手段３２は、前記第１の強度比が垂直偏光成分と水平偏光成分とが略等しいことを示した場合、あるいは前記第２の強度比が水平偏光成分の優位（垂直偏光成分よりも水平偏光成分が大きい）を示した場合は前記粒子が球状粒子であると識別し、前記第１の強度比並びに前記第２の強度比が共に垂直偏光成分の優位（水平偏光成分よりも垂直偏光成分が大きい）を示した場合は前記粒子が円柱状粒子であると識別する。粒子半径が１．２μｍより小さい粒子である場合には、信号増幅手段２８ａ，２８ｂの出力を用い、粒子半径が１．２μｍ以上の粒子である場合には、信号増幅手段２８ｃ，２８ｄの出力を用いればよい。
【００５３】
粒子半径が１．２μｍより小さい粒子である場合の形状識別方法は、第５の実施の形態で説明したとおりである。
粒子半径が１．２μｍ以上の粒子である場合には、粒子形状識別手段３２は、水平偏光成分よりも垂直偏光成分の方が大きい場合、被検出対象粒子１が円柱状粒子であると識別し、垂直偏光成分よりも水平偏光成分の方が大きい場合、被検出対象粒子１が球状粒子であると識別する。
【００５４】
なお、第５、第６の実施の形態の粒子形状識別手段２９，３２と制御・計数手段３０とは、例えばＣＰＵ、メモリ及びインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【００５５】
［第７の実施の形態］
図１４は、本発明の第７の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の光源の構成を示す図であり、第１〜第６の実施の形態に適用する光源を説明するための図である。
光源３は、白熱ランプ４０と、波長フィルタ４１と、直線偏光板４２と、コリメート光学系４３とを有する。
【００５６】
波長フィルタ４１は、白熱ランプ４０からの射出光のうち所望の波長の光のみを通過させる。波長フィルタ４１からの光は、直線偏光板４２を通過することで直線偏光となり、コリメート光学系４３から射出される。
【００５７】
なお、本実施の形態では、散乱平面５に対して偏光面が４５度傾いた直線偏光を射出する光源３として、白熱ランプ４０と波長フィルタ４１と直線偏光板４２とコリメート光学系４３とからなるものを説明したが、前述のとおり非偏光を射出する光源３を用いてもよい。非偏光の光源３を実現するには、図１４に示した構成から直線偏光板４２を取り除けばよい。また、非偏光を射出するライトエミッティングダイオード（Light Emittimg Diode）と波長フィルタ４１とコリメート光学系４３とを組み合わせて非偏光の光源３を構成してもよい。
また、直線偏光を射出するガスレーザ、半導体レーザダイオードの何れか１つを用いて、散乱平面５に対して偏光面が４５度傾いた直線偏光を射出する光源３を実現してもよい。
【００５８】
［第８の実施の形態］
さらに、第１〜第６の実施の形態では、直線偏光や非偏光の代わりに、円偏光を射出する光源３を用いることもできる。この場合の光源３の構成を図１５に示す。円偏光を射出する光源３は、直線偏光を射出するガスレーザや半導体レーザダイオード等のレーザ５０と、１／４波長板５１と、コリメート光学系５２とを有する。レーザ５０から射出された直線偏光は、１／４波長板５１を通過することで円偏光となり、コリメート光学系５２から射出される。
【００５９】
なお、波長１．５５μｍの通信波長帯域のレーザだけでなく、他の波長のレーザやインコヒーレントな光源を用いた場合にも、第１〜第８の実施の形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、空気等の流体中に浮遊する微小粒子の形状を識別する技術に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る検出器の中空ディスク状絶縁ブロックの正面図と平面図、並びに蓋の平面図である。
【図３】波長１．５５μｍの入射光に対する球状粒子及び円柱状粒子による散乱光のうち散乱角１０度での散乱光の偏光度と粒子半径との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器における中空ディスク状絶縁ブロックの正面図と平面図、並びに蓋の平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器における中空ディスク状絶縁ブロックの断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器における中空ディスク状絶縁ブロックの正面図と平面図、並びに蓋の平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の検出器の概略構成を示す図である。
【図１１】波長１．５５μｍの入射光に対する球状粒子及び円柱状粒子による散乱光のうち散乱角１７０度での散乱光の偏光度と粒子半径との関係を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の光源の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第８の実施の形態に係る浮遊粒子状物質測定装置の光源の構成を示す図である。
【図１６】従来の浮遊粒子状物質測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…被検出対象粒子、２…粒子配向手段、３…光源、４ａ，４ｂ…受光手段、５…散乱平面、６ａ，６ｃ…垂直偏光方向偏光板、６ｂ，６ｄ…水平偏光方向偏光板、７，２７…検出器、７ａ，３７ａ…蓋、７ｂ，２７ｂ，３７ｂ，４７ｂ…中空ディスク状絶縁ブロック、７ｃ…散乱室、８…金属電極、９ａ…シール用Ｏリング、９ｂ…Ｏリング挿入用溝、１０ａ…ネジ止め用孔、１０ｂ…ネジ貫通孔、１１ａ，１１ｂ…照射光導入用貫通孔、１１ｃ…オプティカル・トラップ、１１ｄ…ガラス窓、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…散乱光観測用貫通孔兼受光手段挿入用座繰り、１３ａ…採気用貫通孔、１３ｂ…排気用貫通孔、１８ａ…試料流体、２０…高圧安定化電源、２３ａ，２３ｂ…試料流体導入用兼照射光導入用貫通孔、２８ａ，２８ｂ…信号増幅手段、２９，３２…粒子形状識別手段、３０…制御・計数手段、３１…通信手段、３８…試料流体導入管、３９…導流路兼オプティカル・トラップ、４０…白熱ランプ、４１…波長フィルタ、４２…直線偏光板、４３…コリメート光学系、４４…集光レンズ、４５…集光レンズホルダ、５０…レーザ、５１…１／４波長板、５２…コリメート光学系。
【図１】
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【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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