(57)【要約】【課題】流体流れ内の分子汚染のリアルタイムモニタリングを提供することによって、センサの信頼性、化学的選択性、感度、提示するＭＣレベルの正確性、および分子汚染事象と分子汚染／表面分子汚染レベルの変化に関する警告が生成される時期との間の時間遅延を改善すること。【解決手段】流体流れ内の分子汚染を検出するためのフロースルーモニター。このモニターは、入口ポート（３２）および出口ポート（２４、４６）を有する拡散チャンバ（１９）、ならびにこの入口ポートから出口ポートまで流体流れを支持するための構造体（３８Ａ、２２Ａ）を有する。この構造体は、ノズル３８Ａおよびポート２２Ａを備え、これらの間の隙間は、分子汚染物が拡散チャンバ中に拡散するのを可能にし、同時に、所定の大きさより上の流体流れの速度について、この流体内の粒子汚染物が拡散チャンバに入るのを実質的に防ぐ。【選択図】　図３
2004069686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子汚染物モニタリングシステム（１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、６００、７００、８００）であって、以下：
拡散チャンバ（１９）を形成する、ハウジング（１１）；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ入口通路（３２）；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ出口通路（２４、４６）；
該拡散チャンバの内部に曝される、検出表面（６１）；および
センサ（８１）であって、該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ、
を備え、
分子汚染物および粒子を含む流体が所定の流速よりも上で該入口通路を通って流れる場合、該入口通路を通る粒子の大部分が、該出口通路内に向けられ、一方、該入口通路を通る分子汚染物の部分が、該拡散チャンバ内に拡散するように、該拡散チャンバ入口通路および該拡散チャンバ出口通路が適合されそして配置され、該分子汚染物の部分が、該センサによって検知されるほど十分に大きい、
システム。
【請求項２】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、該センサが、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス（５６）を備える、システム。
【請求項３】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
密閉参照チャンバ（６２）；
参照表面（７１）であって、前記検出表面と実質的に同一であり、該密閉参照チャンバの内部に曝される、参照表面、
を備え、そしてここで、該検出表面が、以下：
検出器回路（５６、８４）であって、該検出表面と関連し、そして該検出表面の状態を反映する検出シグナルを生成する、検出器回路；
参照回路（５８、８４）であって、該参照表面と関連し、そして該参照表面の状態を反映する参照シグナルを生成する、参照回路；および
比較回路（８４）であって、該検出シグナルおよび該参照シグナルを受信し、そして該検出シグナルと該参照シグナルとの間の違いを反映する前記センサ出力シグナルを生成する、比較回路、
を備える、システム。
【請求項４】
請求項３に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記検出器回路が、前記検出表面に接続された振動性回路をさらに備え、その結果、その振動シグナル周波数が、該検出表面上の分子汚染に従って変化し、そして前記参照回路が、前記参照表面の条件を反映する振動周波数を有する参照シグナルを生成する参照振動性回路を備える、システム。
【請求項５】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
拡散チャンバ内に流れる外的に生成された流体の温度および湿度の少なくとも１つを検出し、応答して環境シグナル（１０３）を生成するための、環境センサ（１０２）；および
該環境シグナルおよび該センサ出力シグナルを受信し、修正したセンサ出力シグナルを生成する、補償器プロセッサ（８６）、
を備える、システム。
【請求項６】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記拡散チャンバ入口通路が、拡散チャンバ入口ポート（３８Ｂ）および該チャンバ入口ポートを取り囲むノズル（３８Ａ）を備え、そして該拡散チャンバ出口通路が、拡散チャンパ出口ポート（２２）および該チャンバ出口ポートを取り囲むファンネル（２２Ａ）を備える、システム。
【請求項７】
請求項６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記ノズルが、テーパーＴを有し、そして前記ファンネルがまた、同じテーパーＴを有し、ここで、該ノズルおよびファンネルが、共通軸上で実質的に整列している、システム。
【請求項８】
請求項７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記ノズルおよびファンネルが、互いに対して間隔を有しており、そして前記テーパーＴおよび該間隔が、前記流体の流速の所定範囲内において、該入口通路を通過する実質的に全ての該粒子が、前記出口通路に向けられる、システム。
【請求項９】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記出口ポートに接続された粒子計数器（４００）をさらに備える、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された減圧供給源（３０６、４０２、７１０）をさらに備える、システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記流体を加熱するための加熱器（８１２）をさらに備える、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記加熱器が、加熱チャンバ（８１２）、加熱チャンバ受容ポート（８１１）、および加熱チャンバ出口ポート（８１３）を備え、該加熱チャンバ出口ポートが、前記拡散チャンバ入口通路に接続されている、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
前記加熱流体出口ポートに接続された第１受容ポート（８０８Ｂ）を有する、バルブ（８０２）、
外部サンプル流体供給源に接続された第２受容ポート（８０８Ａ）、
バルブ出力ポート（８０２Ａ）、
を備え、そして該バルブが、外的に生成されたバルブコントロールシグナルに応答して、該バルブ出力ポートに、該第１受容ポートおよび該第２受容ポートから選択された１つを接続するために適合されている、システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、該拡散チャンバ入口通路に接続された、複数の流体入口ポート（３００Ａ、３００Ｂ、５０２）をさらに備える、システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、アンサンブルマニホルド（５００）をさらに備え、該アンサンブルマニホルドが、前記複数の入口ポート（５０２）と前記拡散チャンバ入口通路との間に接続される、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記出口ポートに接続された粒子計数器（４００）をさらに備える、システム。
【請求項１７】
請求項１４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記複数の流体入口ポートが、第１入口ポート（３００Ａ）および第２入口ポート（３００Ｂ）を備え、そして該システムが、該第１入口ポートに接続された第１流体流れレギュレータ（３０２）および該第２入口ポートに接続された第２流体流れレギュレータ（３０４）をさらに備える、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記第１流体流れレギュレータおよび第２流体流れレギュレータが、調節可能な計量デバイスを備える、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記調節可能計量デバイスが、調節可能オリフィスを備える、システム。
【請求項２０】
請求項１７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源（３０８）をさらに備え、該供給源が、前記第１入口ポートに接続されている、システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源が、ケミカルフィルタを備える、システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された減圧供給源（３０６、４０２）をさらに備える、システム。
【請求項２３】
請求項１４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記複数の流体入口ポートが、第１入口ポート（８０８Ａ）および第２入口ポート（８０８Ｂ）を備え、該システムが、該第１入口ポートおよび第２入口ポートと前記拡散チャンバ入口通路との間に接続されるポート選択バルブ（８０２）をさらに備える、システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源（８１０）をさらに備え、該供給源が、前記第１入口ポートおよび第２入口ポートのうちの１つに接続され、これによって、該ポート選択バルブを操作することにより、ユーザが、入口通路に対する通過のための、周囲流体および汚染物を含まない流体を二者択一的に選択し得る、システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源と前記ポート選択バルブとの間で接続される流体加熱器（８１２）をさらに備える、システム。
【請求項２６】
請求項２４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された、第１減圧供給源（８１６）をさらに備える、システム。
【請求項２７】
請求項２６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記減圧供給源と前記拡散チャンバ出口通路との間に接続された、流体流れレギュレータ（８１８）をさらに備える、システム。
【請求項２８】
請求項２６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記ポート選択バルブに接続された第２減圧供給源（８０６）をさらに備え、前記第１減圧供給源が前記第１入口ポートおよび第２入口ポートのうちの１方に接続される場合、該第２減圧供給源が、該第１入口ポートおよび第２入口ポートのうちの他方に接続されるように、該ポート選択バルブが配置される、システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記第１減圧供給源と第２拡散チャンバ出口通路との間に接続された第１流体流れレギュレータ（８１８）、および前記第２減圧供給源と前記ポート選択バルブとの間に接続された第２流体流れレギュレータ（８０４）をさらに備える、システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源と前記ポート選択バルブとの間に接続された流体加熱器（８１２）をさらに備える、システム。
【請求項３１】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
第１受容ポート（８０８Ａ）、第２受容ポート（８０８Ｂ）、混合流体出口ポート（８０２Ａ）を有する、分配バルブ（８０２）、
を備え、該分配バルブが、外的に生成された分配シグナルに接続され、そして該混合流体出力ポートから出る流体が、該分配シグナルによって決定される比を含み、該比が該第１受容ポートに入る流体および該第２受容ポートに入る流体の比であるように、該第１受容ポートと該第２受容ポートと該混合流体出力ポートとの間の流れ経路を確立する、システム。
【請求項３２】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された収集アセンブリ（７０５）をさらに備える、システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記収集アセンブリが、以下：吸収剤材料、インピンジャー、ＣＯＴＳサンプラー、およびバイパス可能ポンプ送り経路のうちの１つ以上を備える、システム。
【請求項３４】
請求項３３に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、第１出口ポート（７０６Ａ）および第２出口ポート（７０６Ｃ）をさらに備え、そして前記収集アセンブリが、前記拡散チャンバ出口通路と前記出口ポートとの間に配置される出口ポート選択バルブ（７０２）、および該第２出口ポートに接続されるコレクター（７１４）を備える、システム。
【請求項３５】
請求項３４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記センサ出力シグナルに応答して、選択バルブコントロールシグナルを生成するためのサンプラーコントローラー（８６）をさらに備える、システム。
【請求項３６】
請求項３５に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記サンプラーコントローラーが、所定の出力シグナル閾値を越える前記センサ出力シグナル、または所定の変化速度の閾値を越える該センサ出力シグナルの変化速度に応答して、該コレクターに流体を向けるための選択バルブを制御する、システム。
【請求項３７】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ入口通路に接続されたガス加圧器（６０２）をさらに備える、システム。
【請求項３８】
請求項３７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された流体流れレギュレータ（６０４）をさらに備える、システム。
【請求項３９】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記分子汚染物を収集するために適合され、そして前記検出表面と同じ流体をサンプリングするために配置された、試験表面（１５２）をさらに備える、システム。
【請求項４０】
請求項３９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
前記試験表面を通過するために前記ハウジングを通る、ポータル（１５３）；および
該試験表面を囲うための、該ポータル上の除去可能カバー（１５４）、
を備える、システム。
【請求項４１】
請求項３９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記試験表面および前記検出表面が、同じ表面材料を含む、システム。
【請求項４２】
請求項３９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記試験表面および前記検出表面が、異なる表面材料を含む、システム。
【請求項４３】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記検出表面が、圧電結晶の表面である、システム。
【請求項４４】
請求項１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記検出チャンバ入口通路と前記検出表面との間に配置された、化学選択性膜（１２２）をさらに備える、システム。
【請求項４５】
分子汚染物モニタリングシステム（１０）であって、以下：
流体流路（３２）；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする、拡散構造体（３８Ａ、２２Ａ）；および
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ、
を備える、システム。
【請求項４６】
請求項４５に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記流体が、気体を含む、システム。
【請求項４７】
請求項４６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記拡散構造体が、前記検出表面を備える拡散チャンバ；および該拡散チャンバと連絡する流体流路中に開口部を備える、システム。
【請求項４８】
請求項４６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記拡散構造体が、前記流体流路と前記検出表面との間に位置する、化学選択性膜を備える、システム。
【請求項４９】
分子汚染物モニタリングシステム（１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、６００、７００、８００）であって、以下：
拡散チャンバを形成する、ハウジング；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ入口通路（３２）であって、該拡散チャンバに対して外部の受容ポート（３９）、および該拡散チャンバに対して内部のチャンバ入口ポート（３８Ａ）を有する、拡散チャンバ入口通路；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ出口通路（２４、４６）であって、該拡散チャンバに対して内部のチャンバ出口ポート（２２）、および該拡散チャンバに対して外部の出口ポート（４７）を有する、拡散チャンバ出口通路；該拡散チャンバの内部に曝される、検出表面（６１）；
センサ（８１）であって、該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナル（ＳＭＣ［ｔ］）を提供する、センサ、
を備える、システム。
【請求項５０】
請求項４９に記載のシステムであって、前記出口ポートに接続された粒子検出器をさらに備える、システム。
【請求項５１】
分子汚染物モニタリングシステム（１０）であって、該システムは、以下：
流体流路（３２）；
検出表面（６１）；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体（３８Ａ、２２Ａ）；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ（８１）；
密閉参照チャンバ（６２）；ならびに
該検出表面と実質的に同一の参照表面（７１）であって、該密閉参照チャンバの内部に曝されている、参照表面（７１）、
を備え、
該センサは、以下：
該検出表面に付随し、該検出表面の状態を反映する検出シグナルを生成する、検出器回路（５６）；
該参照表面に付随し、該参照表面の状態を反映する参照シグナルを生成する、参照回路（５８）；
該検出シグナルおよび該参照シグナルを受信し、該検出シグナルと該参照シグナルとの間の差異を反映する該センサ出力シグナルを生成する、比較回路（８４）、を備える、
システム。
【請求項５２】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；
拡散チャンバ内に流れる外的に生成された流体の温度および湿度の少なくとも１つを検出し、応答して環境シグナルを生成するための、環境センサ（１０２）；および
該環境シグナルおよび該センサ出力シグナルを受信し、修正したセンサ出力シグナルを生成する、補償器プロセッサ、
を備える、システム。
【請求項５３】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体流路に接続された粒子計数器（４００）、
を備える、システム。
【請求項５４】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体を加熱するための加熱器、
を備える、システム。
【請求項５５】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；
該流体流路に接続された複数の流体入口ポート；および
流体混合マニホルドであって、該複数の入口ポートと該流体流路との間に接続される、マニホルド、
を備える、システム。
【請求項５６】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流路中の流体を、該汚染物を実質的に含まない希釈流体で希釈するための、希釈アセンブリ、
を備える、システム。
【請求項５７】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該検出表面に該流体および該汚染物を実質的に含まない参照流体を交互にサンプリングするための、参照サンプラーサブシステム、
を備える、システム。
【請求項５８】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体流路に接続された汚染物収集アセンブリ、
を備える、システム。
【請求項５９】
請求項５８に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、収集コントローラサブシステムをさらに備え、該収集コントローラサブシステムは、所定の出力シグナル閾値を越える前記センサ出力シグナルまたは変化閾値の所定の速度を超える該センサ出力シグナルの変化速度のいずれかに応答して、該収集を開始する、システム。
【請求項６０】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該分子汚染物を収集するように適合され、そして該検出表面と同じ流体をサンプリングするように配置された、試験表面、
を備える、システム。
【請求項６１】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体流路と該検出表面との間に位置する、化学選択性膜、
を備える、システム。
【請求項６２】
分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
拡散チャンバを形成するハウジング；
該ハウジングを通って延在する拡散チャンバ入口通路；
該ハウジングを通って延在する拡散チャンバ出口通路；
該拡散チャンバの内側に曝された検出表面；および
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ、
を備え、
該拡散チャンバ入口通路は、拡散チャンバ入口ポートおよび該チャンバ入口ポートを取り囲むノズルを備え、そして該拡散チャンバ出口通路は、拡散チャンバ出口ポートおよび該チャンバ出口ポートを取り囲むファンネルを備える、
システム。
【請求項６３】
請求項６２に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記ノズルが、テーパーＴを有し、そして前記ファンネルもまた、同一のテーパーＴを有し、そして該ノズルおよびファンネルが、実質的に共通の軸状で整列される、システム。
【請求項６４】
第１の流体中の分子汚染物をリアルタイムでモニタリングする方法であって、該方法は、以下：
該流体を、流路を通して流す工程；
該流体が該流路を通って流れる間、該流れている流体の流速の所定の範囲内で、該拡散チャンバ内の該分子汚染物のレベルが該流体内の該分子汚染物のレベルとの既知の関係に従うような拡散速度で、該流路中の流体内の分子汚染物を拡散チャンバ中へ拡散する、工程；
該拡散チャンバ中に拡散された該分子汚染物を検出する工程；および
該流体中の該分子汚染物のレベルに特徴的なセンサシグナルを生成する工程、を包含する、方法。
【請求項６５】
請求項６４に記載の方法であって、前記検出する工程が、以下：
前記汚染物に曝された検出器圧電性結晶の表面上に検出器音波を生成する工程；および
該表面上の汚染物に起因する該検出器音波の変化を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項６６】
請求項６５に記載の方法であって、前記決定する工程は、以下：
前記検出器圧電性結晶と実質的に同一であり、参照流体に曝された表面を有する参照圧電性結晶の表面上に参照音波を生成する工程；および
該参照音波および該検出器音波のパラメーターを比較して、前記センサシグナルを提供する工程、
を包含する、方法。
【請求項６７】
請求項６４に記載の方法であって、前記生成する工程は、以下：
前記流体の温度および湿度の少なくとも１つを検出し、そして該温度および湿度に特徴的な状態シグナルを提供する、工程；および
該状態シグナルに基づいて前記センサシグナルを調節する工程、
を包含する、方法。
【請求項６８】
請求項６４に記載の方法であって、以下：
前記流体中の粒子を検出する工程；および
該粒子に特徴的な粒子シグナルを生成する工程、
をさらに包含する、方法。
【請求項６９】
前記流体が、気体である、請求項６４に記載の方法。
【請求項７０】
請求項６９に記載の方法であって、前記検出する工程が、前記拡散チャンバ内の表面上の前記汚染物を検出する工程を包含し、該方法が、該表面上の汚染物の状態を逆転させる工程をさらに包含する、方法。
【請求項７１】
請求項７０に記載の方法であって、前記逆転させる工程が、前記流体に少なくとも一部を加熱する工程を包含する、方法。
【請求項７２】
請求項７１に記載の方法であって、前記逆転させる工程が、前記流体の加熱された部分および前記流体の加熱されていない部分を、前記流路に交互に方向付ける工程を包含する、方法。
【請求項７３】
請求項６９に記載の方法であって、前記分子汚染物を実質的に含まない第２の流体を提供する工程、および前記第１の流体および該第２の流体を、前記流路を通して交互に流す工程、をさらに包含する、方法。
【請求項７４】
請求項６９に記載の方法であって、前記第１の流体を、前記汚染物を実質的に含まない第２の流体で希釈する工程をさらに包含する、方法。
【請求項７５】
請求項７４に記載の方法であって、前記希釈する工程が、以下：
前記第１の流体および前記第２の流体の所定の割合を示す希釈シグナルを提供する工程；および
該第１の流体および該第２の流体を、該希釈シグナルに従って組み合わせる工程、
を包含する、方法。
【請求項７６】
請求項６９に記載の方法であって、移動可能コレクター中に前記汚染物を収集する工程をさらに包含する、方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の方法であって、前記収集する工程が、前記汚染物を予め濃縮する工程を包含する、方法。
【請求項７８】
請求項６９に記載の方法であって、以下：
それぞれが異なる流体を収容する複数のサンプルポートを提供する工程；および
該サンプルポートを通して収容した該流体を合わせ、そして得られた該合わせた流体を、前記流路に排出する工程、
をさらに包含する、方法。
【請求項７９】
請求項６９に記載の方法であって、以下：
前記流体を前記流路に流す前に、該流体を加圧する工程；および
該流路を出る該加圧された流体の流れを、該流路中で所定の圧力レベルを提供するように制限する工程、
をさらに包含する、方法。
【請求項８０】
請求項６９に記載の方法であって、試験表面を前記拡散チャンバと流体連絡して除去可能に固定する工程をさらに包含する、方法。
【請求項８１】
請求項６９に記載の方法であって、以下：
前記流体中の粒子を検出する工程；および
該粒子に特徴的な粒子シグナルを生成する工程、
をさらに包含する、方法。
【請求項８２】
請求項６９に記載の方法であって、前記拡散する工程が、前記分子汚染物を化学選択性膜に選択的に通過させる工程を包含する、方法。
【請求項８３】
流れている流体中の分子汚染物をモニタリングする方法であって、該方法は、以下：
該流路から拡散チャンバまで拡散するための、該流体内の該分子汚染物のための拡散経路を使用して、該流れている流体を、流路を通して移送する工程、および
該拡散チャンバの内側に曝された表面を有する汚染物センサを提供する工程、を包含する、方法。
【請求項８４】
請求項８３に記載の方法であって、前記流体内の粒子汚染物が、任意の実質的な統計的確率で前記拡散チャンバに入らないように、前記拡散経路が提供される、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
（１．発明の分野）
本発明は、流体内の汚染をモニターすることに関し、特に、流れる流体内の分子汚染物および粒子汚染物をモニターすることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
（２．課題の記述）
表面分子汚染（「ＳＭＣ」）は、広範な種類の製造分野において公知の現象である。ＳＭＣは、生成物もしくは成分または他の表面と接触する流体内における、種々の汚染物のいずれかの気相分子による、それらの表面の化学的汚染である。その分子汚染を有する流体は、気体でもあり得、液体でもあり得、代表的には、１つ以上の処理工程または製造工程の間の周囲の流体である。当業者は、粒子汚染と分子汚染（「ＭＣ」）とを区別し、本発明者らは、本明細書中でこの区別を行うべきである。この差異は、粒子汚染が表面に結合しないという点で、現象的に表現され得る。粒子汚染は、静電荷に起因してそれ自体が表面に付着し得るが、その静電荷が中和された場合に、例えば、加圧ガス流によってかまたは脱イオン水での洗浄によって、その粒子汚染は、容易に除去される。一方、分子汚染は、そのように容易には除去されない。なぜなら、分子汚染は、表面に化学的に結合し得るからである。この差異はまた、粒子汚染が、一般に、ほぼ１０ナノメートル以上のサイズであり、一方、分子汚染は、一般に、ほぼ２〜３ナノメートル以下であるという点で、定量的に表され得る。この境界線は、はっきりとはしていない。なぜなら、一般に、この分野において、２〜３個以上の分子が一緒になって結合した場合、その汚染は、「粒子汚染」と呼ばれ、そしてその汚染物が「粒子」と呼ばれ、そしてその絶対的サイズは、それらの分子のサイズに依存するからである。分子汚染物による汚染は、当該分野において、粒子による汚染と区別されており、分子汚染物による汚染は、本明細書中でそのように区別される。粒子は、粒子計数器を使用して検出および計数される。この粒子計数器は、ＭＣモニタリングとはかなり異なる技術を使用する。ＭＣ分子は、例えば１ナノメートルの代表的直径を有し、一方、代表的粒子直径は、１００ナノメートルである。周囲空気（例えば、クリーンルームの空気）中に存在する分子汚染物の場合、この表面分子汚染は、時に、ガス分子による汚染（ＡＭＣ）と呼ばれる。本開示において、ＳＭＣは、ＡＭＣを包含する。
【０００３】
代表的な流体ＭＣ化合物は、ＳＥＭＩ　Ｆ２１−９５　Ｃｌａｓｓ　Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ内にある。けれども、いくつかは、特定のクラスではない。ＭＣに起因して生じるＳＭＣの有害な影響としては、例えば、その表面の化学的品質の変化、電気的品質の変化、および光学的品質の変化が挙げられる。これらは、最終製品において、その性能および信頼性の減少、ならびに製造検査を通過する低いパーセンテージを含むがそれに限定されない要因に起因する、その価格の増加として表される。例えば、半導体の処理および製造において、ＳＭＣは、いくつかの有害な影響を有する。これらの影響としては、レジストのＴ−トッピング、欠損性エピタキシャル成長、意図的でないドーピング、一様でない酸化物成長、表面特性の変化、腐食、および減少した金属パッド付着が挙げられる。これらのうちの多くは、０．１８ミクロン未満の線幅が使用されている場合、特に有害になる。光学産業において、ＳＭＣは、光学表面の曇りの周知の原因である。ＳＭＣはまた、特定の機械的デバイスにおける摩擦の問題を引き起こす。なぜなら、ＳＭＣ汚染表面は、非汚染表面より有意に高い摩擦計数を有し得るからである。ＳＭＣはまた、ハードディスクドライブおよびフラットパネルディスプレイの製造に影響する。これらの製造は、当該分野で公知の理由のために、代表的には、複数の「ミニ」クリーンルームにおいて実行される。
【０００４】
ＭＣの原因としては、再循環空気の不十分な濾過、交差プロセス化学汚染、クリーンルーム材料（例えば、フィルター、ゲルシーラント、および構築材料）のガス放出、ならびにヒトにより保有されそして排出される汚染物が挙げられる。その流体が、戸外「構成」空気である場合、ＭＣの原因としては、自動車排気、植物からの蒸発散、および種々の産業的排出、ならびに一次原因内の分子化学的分解およびその分子間の相互作用から生じる多くの化合物および蒸気が挙げられる。
【０００５】
ＡＭＣ／ＳＭＣの他の原因としては、区画内または設備間の交差プロセス化学汚染、ならびに換気が不十分な再循環空気が挙げられる。なお他の原因としては、クリーンルーム材料（例えば、フィルター、ゲルシーラント、および構築材料（特に、新しい布地）によるガス放出、ならびに産業設備（例えば、ポンプ、モーター、ロボット、およびコンテナ）から発する種々の汚染物が挙げられる。別の原因は、事故（化学汚染、ならびに温度制御および湿度制御における不調を包含する）である。なお別の原因は、ヒト（その身体、衣服、および個人医療製品を包含する）である。
【０００６】
ＳＭＣが分類される１つの挙動特徴は、ＳＭＣが「可逆的である」かまたは「不可逆的である」かである。ＭＣが表面の周囲環境に存在する場合には、可逆的ＳＭＣは増加または蓄積するが、その表面が、原因となるＭＣにもはや曝露されない場合は、可逆的ＳＭＣは、減少または蒸発する。可逆的ＳＭＣは、例えば、低沸点のＭＣ化学物質から生じるか、またはその表面と化学的に反応も結合もしない汚染化学物質から生じる。そのようなＭＣ型に曝露された表面は、代表的には、その周囲流体内のＭＣ化学物質密度を迅速に再平衡化する。例示的ＭＣとして水を使用すると、露が、可逆的ＳＭＣの例である。
【０００７】
一方、不可逆的ＳＭＣは、そのＭＣが低下した後でさえ、その表面上に残る。不可逆的ＳＭＣの例は、新しい自動車の窓の内側表面上に代表的には形成される曇りであり、これは、その自動車の内側にある新しいプラスチック成分からのガス放出に起因する。この不可逆性は、一般的には、その表面と反応性であるＭＣ化学物質および／または非常に高い沸点（例えば、１５０℃を超える沸点）を有するＭＣ化学物質に起因する。
【０００８】
図１は、半導体ウェーハ上での集積回路の製造において使用されるフォトレジストツール付近の計測表面上のＳＭＣの例示的プロットである。水平軸は、時間を示し、その単位は日であり、垂直軸は、ＳＭＣ密度（ｎｇ／ｍ２）を示す。図１の例は、高揮発性物質の沈着事象から生じるＭＣの結果として生じる、第１の可逆的ＳＭＣ（ＨＶと表示）を示す。このＭＣの高い揮発性に起因して、これらの事象から生じるＳＭＣは、スパイクとして示される。図１はまた、中程度の揮発性物質の沈着から生じるＭＣから生じる、第２の可逆的ＳＭＣ（ＭＶと表示）を示す。示されるように、ＭＶ種のＳＭＣの時間遅延は、高揮発性ＨＶ　ＳＭＣの時間遅延よりも遅い。低揮発性または測定表面への結合のいずれかを有するＭＣ化学物質から生じる、不可逆的ＳＭＣの着実に増加するレベル（トレンドラインＬＶとして表示）もまた、図１に示される。
【０００９】
図１から理解されるように、ＳＭＣは、頻繁に、複数の原因および同時の原因から生じる。例えば、フォトレジストツール付近で実施されるツールメンテナンスは、可逆的ＳＭＣスパイクを引き起こす事象である。別の原因は、ツール化学物質の詰め替え操作である。この原因は、ＳＭＣ事象の時期と相関させることによって、かなりの部分が決定される。このＳＭＣ事象の時期は、このグラフの水平軸により示され、活動（例えば、上記で同定したツールメンテナンス）の時期を伴う。この理由により、リアルタイムＳＭＣ測定は、ＳＭＣを生じる事象を同定する際に非常に有益であり得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＭＣおよびＳＭＣの源、型および原因、ならびにそれらの影響を考慮すると、多くの要件が、ＭＣ／ＳＭＣモニタリングシステムに課される。これらの要件としては、センサの信頼性、化学的選択性、感度、提示するＭＣレベルの正確性、およびＭＣ事象とＭＣ／ＳＭＣレベルの変化に関する警告が生成される時期との間の時間遅延が、挙げられる。
【００１１】
なお別の有意な要件は、流れる気体または液体内のＭＣのモニタリングについての要件である。純粋な流体を有する流れは、製造プロセスにおいて頻繁に必要とされる。
【００１２】
当該分野で公知の多数のＭＣモニタリングシステムおよびＳＭＣモニタリングが存在し、上記で同定した目標および要件のうちの１つ以上を満たすが、すべてが、有意な欠点を有する。これらとしては、試験を実施するための価格、複雑性および時間の要件、ヒューマン・エラーに対する感度、検出可能なＭＣ種に関する制限、および乏しい時間分解能が挙げられる。さらに、既存のシステムは、代表的には、連続的流れ内の流体をモニターできない。代わりに、既存のシステムは、代表的には、その流れが生じるレザバータンクをモニターする。さらに、ＭＣを測定するための既存のデバイスおよび方法（例えば、試験ウェーハ法）の多くは、数日までの時間遅延を有する。これは、いくつかの適用のために許容可能であり得るが、このような時間遅延が許容可能でない他の適用が存在する。
【００１３】
ＭＣを測定するための１つの既知のシステムは、「吸着管サンプリングおよびガスクロマトグラフィー／質量分析」法である。このシステムは、本明細書中で「ＧＣ／ＭＳ」と呼ばれる。例えば、空気中のＭＣを測定するために、ＧＣ／ＭＳモニタリングシステムは、吸着管を通してその空気の多量のサンプルを吸引する。この吸着管は、その汚染物を予備濃縮する。その後、この吸着管は、熱脱着され、そしてこのサンプルは、ＧＣ／ＭＳシステム中に流される。この吸着管、またはＧＣ／ＭＳシステムは、いくつかの低沸点有機化合物および中沸点有機化合物を検出するために十分であり得、代表的には、どのＭＣ化学物質が検出されるべきかに関していくらかの感度を提供し、そして比較的高い感度を有する。しかし、ＧＣ／ＭＳは、リアルタイムではなく、このことは、ＧＣ／ＭＳが、原因事象の直後にＭＣ読取りを提供することができないことを、意味する。ＧＣ／ＭＳにはまた、時間がかかり、複雑な操作を包含し、そしてサンプル装置にて生じる化学反応に対して感受性である。ＧＣ／ＭＳはまた、代表的には、無機ＭＣ化学物質を検出する際および高沸点を有するＭＣ化学物質を検出する際に不十分である。
【００１４】
ＭＣを測定するための他の公知のシステムは、「バブラーサンプリングおよびインピンジャーイオンクロマトグラフィー」システム（本明細書中で「ＩＣ」と呼ばれる）、ならびに「原子吸収分光法」（本明細書中で「ＡＡＳ」と呼ばれる）である。ＡＡＳまたはＩＣを使用する、例えば、空気の代表的な測定は、その空気の大量のサンプルを、液体バブラーを通して吸引することによって開始される。このことは、その液体において、その空気のＭＣの予備濃縮を与える。その後、この液体は、ＩＣシステムまたはＡＡＳシステム中に注入され、これらのシステムは、特定のクラスの無機ＭＣ分子を検出する。このＡＡＳ法およびＩＣ法は、どのＭＣが検出されるべきかに関して、良好な感度および選択性を有する。しかし、吸着管法と同様に、ＡＡＳ法およびＩＣ法は、時間がかかり、そしてリアルタイム測定を提供しない。ＡＡＳ法およびＩＣ法はまた、サンプル装置において化学反応を生じやすい。さらに、これらの方法は、代表的には、有機ＭＣ化学物質を検出することが非常に良好であるわけではない。
【００１５】
なお別の公知のＭＣ測定システムは、「イオン移動度分光計」（本明細書中で「ＩＭＳ」と呼ばれる）である。ＩＭＳを使用する、例えば、空気の代表的な測定において、その空気が、特定の化学物質のみを通す膜を越えて吸引される。その後、この膜を通過する化学物質が、ニッケル６３によってイオン化される。その後、このイオンが、電界におけるそれらのイオンの移動度により分離される。
【００１６】
化学発光は、別の公知のＭＣ測定システムである。代表的な化学発光システムは、モニター内のオゾンを使用し、このオゾンは、アンモニア／アミンと反応して、不安定な中間体分子を形成する。この中間体分子は、崩壊し、そしてそうする際に、検出される光を生じる。化学発光は、リアルタイムＭＣモニタリング技術であり、これは、良好な選択性および感度を有する。しかし、化学発光は、アンモニアおよびアミンのみを検出し、そして化学発光は、特定のＳＭＣ条件にそのＭＣデータを関連付ける際に問題を有する。
【００１７】
上記に同定したシステムの各々が、対象流体のサンプル内に浮遊するＭＣを直接測定する。別のクラスのＭＣ測定システムおよびＭＣ測定技術は、その流体から生じるＭＣに対して曝露された表面上の表面分子汚染（すなわち、ＳＭＣ）を測定する。
【００１８】
１つの公知のＳＭＣ測定システムは、試験ウェーハ法であり、この方法は、試験ウェーハを、長期の間（代表的には、３日〜７日の範囲）流体に曝露し、そのウェーハを取り出し、そしてそのウェーハを、熱脱着ＧＣ／ＭＳ分析によってか、または飛行時間二次イオン質量分光法（すなわち、ＴＯＦ／ＳＩＭＳ）によって、測定する。
【００１９】
この試験ウェーハ法は、上記に列挙した問題のうちのいくつか（特に、その方法が検出するＭＣ化学物質の範囲）を解決する。基本的には、この試験ウェーハ法は、その試験表面上に位置するいかなるものも、理論上はいかようにも検出し得る。しかし、この試験ウェーハ法は、リアルタイムではなく、そしてこの試験ウェーハ法は、検出されるＳＭＣにＭＣ事象の時期を相関付ける際に、非常に乏しい分解能しか有さない。この試験ＧＣ／ＭＳ分析法はまた、その試験表面と反応するＭＣ種を検出することを、原理的に欠損している。この方法はまた、低沸点を有するＭＣ種を検出する際に欠点を有する。なぜなら、このような種についのＳＭＣは、可逆的にであり、従って、そのウェーハが試験され得る前に蒸発するからである。また、ＴＤ−ＧＣ／ＭＳ検出が、この試験ウェーハを分析するために使用される場合、無機化合物は、十分には検出されない。
【００２０】
別の公知のＳＭＣ測定システムは、水晶結晶微量天秤システムである。このシステムは、振動性回路におけるバルク圧電性結晶を使用し、このシステムにおいて、振動数が、汚染物がその結晶表面上に吸着する際に変化する。さらに、この結晶表面は、いくつかの製品表面を模倣し、それにより、結晶表面汚染が、汚染物を同定するために、ＴＯＦ／ＳＩＭＳまたは試験ウェーハを使用して経時的にモニターされ得る。しかし、この水晶結晶微量天秤システムの感度は、汚染物により生じる振動数変化に関して、低い。従って、このシステムは、代表的なＳＭＣ検出のためには十分ではない。
【００２１】
なお別の公知のＳＭＣ測定システムは、表面弾性波（「ＳＡＷ」）センサシステムである。例示的ＳＡＷセンサは、Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から市販されている「ＡｉＭ」モニターである。このＡｉＭ　ＳＡＷベースモニターは、２つのＳＡＷ結晶を含み、その結晶の１つは、露出した表面を有し、もう一方は、密封されている。この露出したＳＡＷ結晶表面は、目的のほとんどのＭＣと、ＭＣへの曝露が関係する表面と同じ様式で、相互作用する。各ＳＡＷは、共振回路内にあり、この回路は、そのＳＡＷの特徴により、部分的に決定された共鳴振動数を有する。このＳＡＷ結晶表面上のＳＭＣは、その特徴を変化させ、その後、共鳴振動数を変化させる。この露出したＳＡＷを有する回路の共鳴振動数を密封ＳＡＷを有する回路と比較することによって、そのＳＡＷ表面上のＳＭＣの量を反映するシグナルが、得られる。
【００２２】
ＳＡＷセンサシステム（例えば、ＡｉＭモニター）は、現在の見込まれる産業上の需要に関するＭＣ／ＳＭＣモニターシステムに必要とされる目標のうちのいくつか（しかし、すべてではない）を満足させる。例えば、ＡｉＭモニターは、良好な感度を有し、そしてリアルタイムＳＭＣデータを提供する。なぜなら、ＳＡＷ振動数は、ＳＭＣがその表面上に蓄積するにつれて変化するからである。しかし、このＡｉＭモニターは、連続的な流体流れ内のＭＣを測定することができない。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、以下の項目１〜８４が提供され、上記目的が達成される。
【００２４】
（項目１．）分子汚染物モニタリングシステム（１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、６００、７００、８００）であって、以下：
拡散チャンバ（１９）を形成する、ハウジング（１１）；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ入口通路（３２）；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ出口通路（２４、４６）；
該拡散チャンバの内部に曝される、検出表面（６１）；および
センサ（８１）であって、該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ、
を備え、
分子汚染物および粒子を含む流体が所定の流速よりも上で該入口通路を通って流れる場合、該入口通路を通る粒子の大部分が、該出口通路内に向けられ、一方、該入口通路を通る分子汚染物の部分が、該拡散チャンバ内に拡散するように、該拡散チャンバ入口通路および該拡散チャンバ出口通路が適合されそして配置され、該分子汚染物の部分が、該センサによって検知されるほど十分に大きい、
システム。
【００２５】
（項目２．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、該センサが、表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス（５６）を備える、システム。
【００２６】
（項目３．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
密閉参照チャンバ（６２）；
参照表面（７１）であって、前記検出表面と実質的に同一であり、該密閉参照チャンバの内部に曝される、参照表面、
を備え、そしてここで、検出器回路が、以下：
検出器回路（５６、８４）であって、該検出表面と関連し、そして該検出表面の状態を反映する検出シグナルを生成する、検出器回路；
参照回路（５８、８４）であって、該参照表面と関連し、そして該参照表面の状態を反映する参照シグナルを生成する、参照回路；および
比較回路（８４）であって、該検出シグナルおよび該参照シグナルを受信し、そして該検出シグナルと該参照シグナルとの間の違いを反映する前記センサ出力シグナルを生成する、比較回路、
を備える、システム。
【００２７】
（項目４．）項目３に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記検出器回路が、前記検出表面に接続された振動性回路をさらに備え、その結果、その振動シグナル周波数が、該検出表面上の分子汚染に従って変化し、そして前記参照回路が、前記参照表面の条件を反映する振動周波数を有する参照シグナルを生成する参照振動性回路を備える、システム。
【００２８】
（項目５．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
拡散チャンバ内に流れる外的に生成された流体の温度および湿度の少なくとも１つを検出し、応答して環境シグナル（１０３）を生成するための、環境センサ（１０２）；および
該環境シグナルおよび該センサ出力シグナルを受信し、修正したセンサ出力シグナルを生成する、補償器プロセッサ（８６）、
を備える、システム。
【００２９】
（項目６．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記拡散チャンバ入口通路が、拡散チャンバ入口ポート（３８Ｂ）および該チャンバ入口ポートを取り囲むノズル（３８Ａ）を備え、そして該拡散チャンバ出口通路が、拡散チャンパ出口ポート（２２）および該チャンバ出口ポートを取り囲むファンネル（２２Ａ）を備える、システム。
【００３０】
（項目７．）項目６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記ノズルが、テーパーＴを有し、そして前記ファンネルがまた、同じテーパーＴを有し、ここで、該ノズルおよびファンネルが、共通軸上で実質的に整列している、システム。
【００３１】
（項目８．）項目７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記ノズルおよびファンネルが、互いに対して間隔を有しており、そして前記テーパーＴおよび該間隔が、前記流体の流速の所定範囲内において、該入口通路を通過する実質的に全ての該粒子が、前記出口通路に向けられる、システム。
【００３２】
（項目９．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記出口ポートに接続された粒子計数器（４００）をさらに備える、システム。
【００３３】
（項目１０．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された減圧供給源（３０６、４０２、７１０）をさらに備える、システム。
【００３４】
（項目１１．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記流体を加熱するための加熱器（８１２）をさらに備える、システム。
【００３５】
（項目１２．）項目１１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記加熱器が、加熱チャンバ（８１２）、加熱チャンバ受容ポート（８１１）、および加熱チャンバ出口ポート（８１３）を備え、該加熱チャンバ出口ポートが、前記拡散チャンバ入口通路に接続されている、システム。
【００３６】
（項目１３．）項目１２に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
前記加熱流体出口ポートに接続された第１受容ポート（８０８Ｂ）を有する、バルブ（８０２）、
外部サンプル流体供給源に接続された第２受容ポート（８０８Ａ）、
バルブ出力ポート（８０２Ａ）、
を備え、そして該バルブが、外的に生成されたバルブコントロールシグナルに応答して、該バルブ出力ポートに、該第１受容ポートおよび該第２受容ポートから選択された１つを接続するために適合されている、システム。
【００３７】
（項目１４．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、該拡散チャンバ入口通路に接続された、複数の流体入口ポート（３００Ａ、３００Ｂ、５０２）をさらに備える、システム。
【００３８】
（項目１５．）項目１４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、アンサンブルマニホルド（５００）をさらに備え、該アンサンブルマニホルドが、前記複数の入口ポート（５０２）と前記拡散チャンバ入口通路との間に接続される、システム。
【００３９】
（項目１６．）項目１５に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記出口ポートに接続された粒子計数器（４００）をさらに備える、システム。
【００４０】
（項目１７．）項目１４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記複数の流体入口ポートが、第１入口ポート（３００Ａ）および第２入口ポート（３００Ｂ）を備え、そして該システムが、該第１入口ポートに接続された第１流体流れレギュレータ（３０２）および該第２入口ポートに接続された第２流体流れレギュレータ（３０４）をさらに備える、システム。
【００４１】
（項目１８．）項目１７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記第１流体流れレギュレータおよび第２流体流れレギュレータが、調節可能な計量デバイスを備える、システム。
【００４２】
（項目１９．）項目１８に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記調節可能計量デバイスが、調節可能オリフィスを備える、システム。
【００４３】
（項目２０．）項目１７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源（３０８）をさらに備え、該供給源が、前記第１入口ポートに接続されている、システム。
【００４４】
（項目２１．）項目２０に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源が、ケミカルフィルタを備える、システム。
【００４５】
（項目２２．）項目２１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された減圧供給源（３０６、４０２）をさらに備える、システム。
【００４６】
（項目２３．）項目１４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記複数の流体入口ポートが、第１入口ポート（８０８Ａ）および第２入口ポート（８０８Ｂ）を備え、該システムが、該第１入口ポートおよび第２入口ポートと前記拡散チャンバ入口通路との間に接続されるポート選択バルブ（８０２）をさらに備える、システム。
【００４７】
（項目２４．）項目２３に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源（８１０）をさらに備え、該供給源が、前記第１入口ポートおよび第２入口ポートのうちの１つに接続され、これによって、該ポート選択バルブを操作することにより、ユーザが、入口通路に対する通過のための、周囲流体および汚染物を含まない流体を二者択一的に選択し得る、システム。
【００４８】
（項目２５．）項目２４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源と前記ポート選択バルブとの間で接続される流体加熱器（８１２）をさらに備える、システム。
【００４９】
（項目２６．）項目２４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された、第１減圧供給源（８１６）をさらに備える、システム。
【００５０】
（項目２７．）項目２６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記減圧供給源と前記拡散チャンバ出口通路との間に接続された、流体流れレギュレータ（８１８）をさらに備える、システム。
【００５１】
（項目２８．）項目２６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記ポート選択バルブに接続された第２減圧供給源（８０６）をさらに備え、前記第１減圧供給源が前記第１入口ポートおよび第２入口ポートのうちの１方に接続される場合、該第２減圧供給源が、該第１入口ポートおよび第２入口ポートのうちの他方に接続されるように、該ポート選択バルブが配置される、システム。
【００５２】
（項目２９．）項目２８に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記第１減圧供給源と第２拡散チャンバ出口通路との間に接続された第１流体流れレギュレータ（８１８）、および前記第２減圧供給源と前記ポート選択バルブとの間に接続された第２流体流れレギュレータ（８０４）をさらに備える、システム。
【００５３】
（項目３０．）項目２９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記汚染物を実質的に含まない流体の供給源と前記ポート選択バルブとの間に接続された流体加熱器（８１２）をさらに備える、システム。
【００５４】
（項目３１．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
第１受容ポート（８０８Ａ）、第２受容ポート（８０８Ｂ）、混合流体出口ポート（８０２Ａ）を有する、分配バルブ（８０２）、
を備え、該分配バルブが、外的に生成された分配シグナルに接続され、そして該混合流体出力ポートから出る流体が、該分配シグナルによって決定される比を含み、該比が該第１受容ポートに入る流体および該第２受容ポートに入る流体の比であるように、該第１受容ポートと該第２受容ポートと該混合流体出力ポートとの間の流れ経路を確立する、システム。
【００５５】
（項目３２．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された収集アセンブリ（７０５）をさらに備える、システム。
【００５６】
（項目３３．）項目３２に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記収集アセンブリが、以下：吸収剤材料、インピンジャー、ＣＯＴＳサンプラー、およびバイパス可能ポンプ送り経路のうちの１つ以上を備える、システム。
【００５７】
（項目３４．）項目３３に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、第１出口ポート（７０６Ａ）および第２出口ポート（７０６Ｃ）をさらに備え、そして前記収集アセンブリが、前記拡散チャンバ出口通路と前記出口ポートとの間に配置される出口ポート選択バルブ（７０２）、および該第２出口ポートに接続されるコレクター（７１４）を備える、システム。
【００５８】
（項目３５．）項目３４に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記センサ出力シグナルに応答して、選択バルブコントロールシグナルを生成するためのサンプラーコントローラー（８６）をさらに備える、システム。
【００５９】
（項目３６．）項目３５に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記サンプラーコントローラーが、所定の出力シグナル閾値を越える前記センサ出力シグナル、または所定の変化速度の閾値を越える該センサ出力シグナルの変化速度に応答して、該コレクターに流体を向けるための選択バルブを制御する、システム。
【００６０】
（項目３７．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ入口通路に接続されたガス加圧器（６０２）をさらに備える、システム。
【００６１】
（項目３８．）項目３７に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記拡散チャンバ出口通路に接続された流体流れレギュレータ（６０４）をさらに備える、システム。
【００６２】
（項目３９．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記分子汚染物を収集するために適合され、そして前記検出表面と同じ流体をサンプリングするために配置された、試験表面（１５２）をさらに備える、システム。
【００６３】
（項目４０．）項目３９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、さらに、以下：
前記試験表面を通過するために前記ハウジングを通る、ポータル（１５３）；および
該試験表面を囲うための、該ポータル上の除去可能カバー（１５４）、
を備える、システム。
【００６４】
（項目４１．）項目３９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記試験表面および前記検出表面が、同じ表面材料を含む、システム。
【００６５】
（項目４２．）項目３９に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記試験表面および前記検出表面が、異なる表面材料を含む、システム。
【００６６】
（項目４３．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記検出表面が、圧電結晶の表面である、システム。
【００６７】
（項目４４．）項目１に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記検出チャンバ入口通路と前記検出表面との間に配置された、化学選択性膜（１２２）をさらに備える、システム。
【００６８】
（項目４５．）分子汚染物モニタリングシステム（１０）であって、以下：
流体流路（３２）；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする、拡散構造体（３８Ａ、２２Ａ）；および
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ、
を備える、システム。
【００６９】
（項目４６．）項目４５に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記流体が、気体を含む、システム。
【００７０】
（項目４７．）項目４６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記拡散構造体が、前記検出表面を備える拡散チャンバ；および該拡散チャンバと連絡する流体流路中に開口部を備える、システム。
【００７１】
（項目４８．）項目４６に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、ここで、前記拡散構造体が、前記流体流路と前記検出表面との間に位置する、化学選択性膜を備える、システム。
【００７２】
（項目４９．）分子汚染物モニタリングシステム（１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、６００、７００、８００）であって、以下：
拡散チャンバを形成する、ハウジング；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ入口通路（３２）であって、該拡散チャンバに対して外部の受容ポート（３９）、および該拡散チャンバに対して内部のチャンバ入口ポート（３８Ａ）を有する、拡散チャンバ入口通路；
該ハウジングを通って延在する、拡散チャンバ出口通路（２４、４６）であって、該拡散チャンバに対して内部のチャンバ出口ポート（２２）、および該拡散チャンバに対して外部の出口ポート（４７）を有する、拡散チャンバ出口通路；
該拡散チャンバの内部に曝される、検出表面（６１）；
センサ（８１）であって、該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナル（ＳＭＣ［ｔ］）を提供する、センサ、
を備える、システム。
【００７３】
（項目５０．）項目４９に記載のシステムであって、前記出口ポートに接続された粒子検出器をさらに備える、システム。
【００７４】
（項目５１．）分子汚染物モニタリングシステム（１０）であって、該システムは、以下：
流体流路（３２）；
検出表面（６１）；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体（３８Ａ、２２Ａ）；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ（８１）；
密閉参照チャンバ（６２）；ならびに
該検出表面と実質的に同一の参照表面（７１）であって、該密閉参照チャンバの内部に曝されている、参照表面（７１）、
を備え、
該センサは、以下：
該検出表面に付随し、該検出表面の状態を反映する検出シグナルを生成する、検出器回路（５６）；
該参照表面に付随し、該参照表面の状態を反映する参照シグナルを生成する、参照回路（５８）；
該検出シグナルおよび該参照シグナルを受信し、該検出シグナルと該参照シグナルとの間の差異を反映する該センサ出力シグナルを生成する、比較回路（８４）、を備える、
システム。
【００７５】
（項目５２．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；
拡散チャンバ内に流れる外的に生成された流体の温度および湿度の少なくとも１つを検出し、応答して環境シグナルを生成するための、環境センサ（１０２）；および
該環境シグナルおよび該センサ出力シグナルを受信し、修正したセンサ出力シグナルを生成する、補償器プロセッサ、
を備える、システム。
【００７６】
（項目５３．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体流路に接続された粒子計数器（４００）、
を備える、システム。
【００７７】
（項目５４．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体を加熱するための加熱器、
を備える、システム。
【００７８】
（項目５５．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；
該流体流路に接続された複数の流体入口ポート；および
流体混合マニホルドであって、該複数の入口ポートと該流体流路との間に接続される、マニホルド、
を備える、システム。
【００７９】
（項目５６．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流路中の流体を、該汚染物を実質的に含まない希釈流体で希釈するための、希釈アセンブリ、
を備える、システム。
【００８０】
（項目５７．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該検出表面に該流体および該汚染物を実質的に含まない参照流体を交互にサンプリングするための、参照サンプラーサブシステム、
を備える、システム。
【００８１】
（項目５８．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体流路に接続された汚染物収集アセンブリ、
を備える、システム。
【００８２】
（項目５９．）項目５８に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、収集コントローラサブシステムをさらに備え、該収集コントローラサブシステムは、所定の出力シグナル閾値を越える前記センサ出力シグナルまたは変化閾値の所定の速度を超える該センサ出力シグナルの変化速度のいずれかに応答して、該収集を開始する、システム。
【００８３】
（項目６０．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該分子汚染物を収集するように適合され、そして該検出表面と同じ流体をサンプリングするように配置された、試験表面、
を備える、システム。
【００８４】
（項目６１．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
流体流路；
検出表面；
該流路中の該流体中の粒子が該検出表面に到達するのを防ぎつつ、該流路中の該流体からの分子汚染物が該検出表面に拡散することを可能にする拡散構造体；
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ；および
該流体流路と該検出表面との間に位置する、化学選択性膜、
を備える、システム。
【００８５】
（項目６２．）分子汚染物モニタリングシステムであって、該システムは、以下：
拡散チャンバを形成するハウジング；
該ハウジングを通って延在する拡散チャンバ入口通路；
該ハウジングを通って延在する拡散チャンバ出口通路；
該拡散チャンバの内側に曝された検出表面；および
該検出表面をモニタリングし、そして該検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ、
を備え、
該拡散チャンバ入口通路は、拡散チャンバ入口ポートおよび該チャンバ入口ポートを取り囲むノズルを備え、そして該拡散チャンバ出口通路は、拡散チャンバ出口ポートおよび該チャンバ出口ポートを取り囲むファンネルを備える、
システム。
【００８６】
（項目６３．）項目６２に記載の分子汚染物モニタリングシステムであって、前記ノズルが、テーパーＴを有し、そして前記ファンネルもまた、同一のテーパーＴを有し、そして該ノズルおよびファンネルが、実質的に共通の軸状で整列される、システム。
【００８７】
（項目６４．）第１の流体中の分子汚染物をリアルタイムでモニタリングする方法であって、該方法は、以下：
該流体を、流路を通して流す工程；
該流体が該流路を通って流れる間、該流れている流体の流速の所定の範囲内で、該拡散チャンバ内の該分子汚染物のレベルが該流体内の該分子汚染物のレベルとの既知の関係に従うような拡散速度で、該流路中の流体内の分子汚染物を拡散チャンバ中へ拡散する、工程；
該拡散チャンバ中に拡散された該分子汚染物を検出する工程；および
該流体中の該分子汚染物のレベルに特徴的なセンサシグナルを生成する工程、を包含する、方法。
【００８８】
（項目６５．）項目６４に記載の方法であって、前記検出する工程が、以下：
前記汚染物に曝された検出器圧電性結晶の表面上に検出器音波を生成する工程；および
該表面上の汚染物に起因する該検出器音波の変化を決定する工程、
を包含する、方法。
【００８９】
（項目６６．）項目６５に記載の方法であって、前記決定する工程は、以下：
前記検出器圧電性結晶と実質的に同一であり、参照流体に曝された表面を有する参照圧電性結晶の表面上に参照音波を生成する工程；および
該参照音波および該検出器音波のパラメーターを比較して、前記センサシグナルを提供する工程、
を包含する、方法。
【００９０】
（項目６７．）項目６４に記載の方法であって、前記生成する工程は、以下：
前記流体の温度および湿度の少なくとも１つを検出し、そして該温度および湿度に特徴的な状態シグナルを提供する、工程；および
該状態シグナルに基づいて前記センサシグナルを調節する工程、
を包含する、方法。
【００９１】
（項目６８．）項目６４に記載の方法であって、以下：
前記流体中の粒子を検出する工程；および
該粒子に特徴的な粒子シグナルを生成する工程、
をさらに包含する、方法。
【００９２】
（項目６９．）前記流体が、気体である、項目６４に記載の方法。
【００９３】
（項目７０．）項目６９に記載の方法であって、前記検出する工程が、前記拡散チャンバ内の表面上の前記汚染物を検出する工程を包含し、該方法が、該表面上の汚染物の状態を逆転させる工程をさらに包含する、方法。
【００９４】
（項目７１．）項目７０に記載の方法であって、前記逆転させる工程が、前記流体に少なくとも一部を加熱する工程を包含する、方法。
【００９５】
（項目７２．）項目７１に記載の方法であって、前記逆転させる工程が、前記流体の加熱された部分および前記流体の加熱されていない部分を、前記流路に交互に方向付ける工程を包含する、方法。
【００９６】
（項目７３．）項目６９に記載の方法であって、前記分子汚染物を実質的に含まない第２の流体を提供する工程、および前記第１の流体および該第２の流体を、前記流路を通して交互に流す工程、をさらに包含する、方法。
【００９７】
（項目７４．）項目６９に記載の方法であって、前記第１の流体を、前記汚染物を実質的に含まない第２の流体で希釈する工程をさらに包含する、方法。
【００９８】
（項目７５．）項目７４に記載の方法であって、前記希釈する工程が、以下：
前記第１の流体および前記第２の流体の所定の割合を示す希釈シグナルを提供する工程；および
該第１の流体および該第２の流体を、該希釈シグナルに従って組み合わせる工程、
を包含する、方法。
【００９９】
（項目７６．）項目６９に記載の方法であって、移動可能コレクター中に前記汚染物を収集する工程をさらに包含する、方法。
【０１００】
（項目７７．）項目７６に記載の方法であって、前記収集する工程が、前記汚染物を予め濃縮する工程を包含する、方法。
【０１０１】
（項目７８．）項目６９に記載の方法であって、以下：
それぞれが異なる流体を収容する複数のサンプルポートを提供する工程；および
該サンプルポートを通して収容した該流体を合わせ、そして得られた該合わせた流体を、前記流路に排出する工程、
をさらに包含する、方法。
【０１０２】
（項目７９．）項目６９に記載の方法であって、以下：
前記流体を前記流路に流す前に、該流体を加圧する工程；および
該流路を出る該加圧された流体の流れを、該流路中で所定の圧力レベルを提供するように制限する工程、
をさらに包含する、方法。
【０１０３】
（項目８０．）項目６９に記載の方法であって、試験表面を前記拡散チャンバと流体連絡して除去可能に固定する工程をさらに包含する、方法。
【０１０４】
（項目８１．）項目６９に記載の方法であって、以下：
前記流体中の粒子を検出する工程；および
該粒子に特徴的な粒子シグナルを生成する工程、
をさらに包含する、方法。
【０１０５】
（項目８２．）項目６９に記載の方法であって、前記拡散する工程が、前記分子汚染物を化学選択性膜に選択的に通過させる工程を包含する、方法。
【０１０６】
（項目８３．）流れている流体中の分子汚染物をモニタリングする方法であって、該方法は、以下：
該流路から拡散チャンバまで拡散するための、該流体内の該分子汚染物のための拡散経路を使用して、該流れている流体を、流路を通して移送する工程、および
該拡散チャンバの内側に曝された表面を有する汚染物センサを提供する工程、を包含する、方法。
【０１０７】
（項目８４．）項目８３に記載の方法であって、前記流体内の粒子汚染物が、任意の実質的な統計的確率で前記拡散チャンバに入らないように、前記拡散経路が提供される、方法。
【０１０８】
【発明の実施の形態】
（解決法）
本発明は、流体流れ内の分子汚染のリアルタイムモニタリングを提供することによって、当該技術を進歩させ、そして上記の問題を克服する。本発明は、粒子の汚染物が検出器に到達するのを妨げながら、流体流れ中の分子汚染が検出器に到達するのを可能にするシステムを提供する。好ましい実施形態において、ＳＡＷデバイスの表面が、この分子汚染に供され、そして検出器シグナルを提供し、その汚染に曝されていない参照ＳＡＷが、参照シグナルを提供し、そしてこの検出器シグナルと参照シグナルとを比較して、流体中の汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを生成する。このセンサシグナルは、好ましくは、温度および湿度について補正される。好ましくは、この分子汚染モニターは、粒子検出器と組み合わされて、流体中の分子汚染と粒子の両方をリアルタイムで検出する。
【０１０９】
本発明は、分子汚染物モニタリングシステムを提供し、このシステムは、以下を備える：流体流路；検出表面；拡散構造体（この流路中の流体中の粒子がこの検出表面に到達するのを妨げながら、この流路中の流体由来の分子汚染物が、この検出表面に拡散するのを可能にする）；およびこの検出表面をモニターし、そしてこの検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ。好ましくは、この流体は、気体を含む。好ましくは、この拡散構造体は、以下を備える：この検出表面を含む、拡散チャンバ；およびこの拡散チャンバと連絡する、この流体流路中の開口部。好ましくは、１つの実施形態において、この拡散構造体は、この流体流路とこの検出表面との間に配置された、化学選択性膜を備える。好ましくは、本発明はまた、密閉した参照チャンバ；および検出表面と実質的に同一の参照表面（この密閉した参照チャンバの内側に曝される）を備え；そしてそのセンサは、以下を備える：この検出表面に関連し、そしてこの検出表面の状態を反映する検出シグナルを生成する、検出器回路；この参照表面に関連し、そしてこの参照表面の状態を反映する参照シグナルを生成する、参照回路；およびこの検出シグナルおよび参照シグナルを受信し、そしてこの検出シグナルと参照シグナルとの間の差異を反映するセンサ出力シグナルを生成する、比較回路。
【０１１０】
１つの局面において、このシステムは、好ましくは、拡散チャンバに流入する外的に生成された流体の温度および湿度の少なくとも一方を検出するため、およびそれに応答して環境シグナルを生成するための、環境センサ；ならびにこの環境シグナルおよびセンサ出力シグナルを受け取り、そして補正されたセンサ出力シグナルを生成する、補償器プロセッサ、もまた備える。
【０１１１】
好ましくは、別の局面において、このシステムはまた、この流体流路に接続された粒子検出器を備える。
【０１１２】
さらなる局面において、このシステムは、好ましくは、この流体を加熱するための加熱器もまた備える。
【０１１３】
なおさらなる局面において、好ましくは、このシステムは、この流体流路に接続された複数の流体入口ポート、および流体混合マニホルドを備え、この流体混合マニホルドは、この複数の流体入口ポートと流体流路との間に接続される。
【０１１４】
なお別の局面において、このシステムは、好ましくは、この流路中の流体を、この汚染物を実質的に含まない希釈流体で希釈するための、希釈アセンブリを備える。
【０１１５】
なお別の局面において、このシステムは、好ましくは、その流路中の流体と、その汚染物を実質的に含まない参照流体とを、その検出表面に交互にサンプリングするための、参照サンプラーサブシステムもまた備える。
【０１１６】
なおさらなる局面において、このシステムは、流体流路に接続された、汚染物収集アセンブリを備える。好ましくは、この局面において、このシステムは、収集コントローラサブシステムを備え、この収集コントローラサブシステムは、予め決定した出力シグナル閾値を超えるセンサ出力シグナルか、または予め決定した変化率閾値を超えるセンサ出力シグナルの変化率のいずれかに応答して、収集を開始する。
【０１１７】
さらなる局面において、このシステムは、分子汚染物を収集するように適合され、そして検出表面と同じ流体をサンプルするために配置された、試験表面を備える。
【０１１８】
好ましい実施形態において、本発明は、分子汚染物モニタリングシステムを提供し、このシステムは、拡散チャンバを形成する、ハウジング；このハウジングを通って延びる、拡散チャンバ入口通路；このチャンバを通って延びる、拡散チャンバ出口通路；この拡散チャンバの内側に曝される、検出表面；およびこの検出表面をモニターし、そしてこの検出表面上の分子汚染物に特徴的なセンサ出力シグナルを提供する、センサ、を備え；この拡散チャンバ入口通路は、拡散チャンバ入口ポートと、このチャンバ入口ポートを取り囲むノズルとを備え、そしてこの拡散チャンバ出口通路は、拡散チャンバ出口ポートと、このチャンバ出口ポートを取り囲むファンネルとを備える。この実施形態において、このノズルは、好ましくは、テーパーＴを有し、そしてこのファンネルもまた、同じテーパーＴを有し、そしてこのノズルおよびファンネルは、実質的に共通の軸上に整列される。
【０１１９】
本発明はまた、第１の流体中の分子汚染物をリアルタイムでモニタリングする方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する：この流体を流体の通路に流す工程；この流体が、この通路中を流れている間に、この流体の通路中のこの流体内の分子汚染物を、拡散チャンバ内に拡散させる工程であって、この拡散は、この流れている流体の予め決定した流速の範囲内で、拡散チャンバ内のこの分子汚染物のレベルが、その流体内のその分子汚染物のレベルとの既知の関係に従うような、拡散率で行う、工程；この拡散チャンバ内に拡散された分子汚染物を検出する工程；およびこの流体中の分子汚染物のレベルに特徴的なセンサシグナルを生成する工程。好ましくは、この検出工程は、以下を含む：この汚染物に曝された検出器圧電性結晶の表面上に、検出器音波を生成させること；およびこの表面上の汚染物に起因する検出器音波における変化を、決定すること。好ましくは、この検出工程は、以下を含む：検出器圧電性結晶に実質的に同一であり、そして参照流体に曝される表面を有する参照圧電性結晶の表面上に、参照音波を生成させること；およびこの参照音波のパラメーターとこの検出器音波のパラメーターとを比較して、センサシグナルを提供すること。好ましくは、１つの実施形態において、その生成する工程は、以下を含む：この流体の温度および湿度の少なくとも一方を検出し、そしてその温度および湿度の少なくとも一方に特徴的な状態シグナルを提供すること；および、この状態シグナルに基づいて、このセンサシグナルを調整すること。好ましくは、この流体は、気体である。
【０１２０】
１つの局面において、この方法は、好ましくは、その粒子に特徴的な粒子シグナルを生成する工程を包含する。
【０１２１】
別の局面において、この検出工程は、好ましくは、この拡散チャンバ内の表面上の汚染物を検出することを含み、そしてこの方法は、この表面上の汚染物の状態を逆転させる工程をさらに包含する。好ましくは、この逆転させる工程は、この流体の少なくとも一部をさらに加熱することを含む。好ましくは、この逆転させる工程は、この流体の加熱された部分とこの流体の加熱されていない部分とを、この流体の通路内に交互に方向付けることを含む。好ましくは、この方法はまた、この分子汚染物を実質的に含まない第２の流体を提供する工程、ならびにこの流体の通路中に第１の流体および第２の流体を交互に流す工程を包含する。
【０１２２】
さらなる局面において、この方法は、好ましくは、この第１の流体を、この汚染物を実質的に含まない第２の流体で希釈する工程を包含する。好ましくは、この希釈する工程は、以下を含む：この予め決定した比の第１の流体と第２の流体を示す、希釈シグナルを提供すること；およびこの希釈シグナルに従って、この第１の流体と第２の流体とを合わせること。
【０１２３】
なおさらなる局面において、この方法は、好ましくは、取り外し可能なコレクター中にこの汚染物を収集する工程を包含する。好ましくは、この収集する工程は、この汚染物を予め濃縮することを含む。
【０１２４】
なお別の局面において、この方法は、好ましくは、以下の工程を包含する：複数のサンプルポートを提供する工程であって、このサンプルポートの各々は、異なる流体を受け取る、工程；ならびにこのサンプルポートを通して受け取られたこれらの流体を合わせ、そしてその合わせて得られた流体をこの流体の通路に流し出す工程。
【０１２５】
なお別の局面において、この方法は、好ましくは、以下の工程を包含する：流体の通路に流体を流す前に、この流体を加圧する工程；およびこの流体の通路から出るこの加圧した流体の流れを制限して、この流体の通路中に予め決定した圧力レベルを提供する工程。
【０１２６】
なおさらなる局面において、この方法は、好ましくは、試験表面を、拡散チャンバと流体連絡させて、取り外し可能に固定する工程を包含する。
【０１２７】
本発明の多くの他の特徴、目的および利点は、添付の図面と組み合わせて読んだ場合に、以下の説明を参照して明らかとなる。
【０１２８】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
（１．概要）
本発明を、図２〜１６を用いて、以下に説明する。
【０１２９】
用語「ＦＴＡ」とは、本明細書中では、流れている流体内のＭＣを検知しない先行技術のＭＣセンサとは対照的な、フロースルーＭＣセンサアセンブリ１０をいうために使用される。このアセンブリは、本発明に従う、基本的な分子汚染物モニタリングシステム１０を備え；本発明に従う他の分子汚染物モニタリングシステム、１００、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、６００、７００および８００を、図６〜１６に示す。本明細書中に記載されるＦＴＡの種およびバリエーションの特定の１つは、固有の部品番号によって言及される。「ＦＴＡ」の参照表示は、図２〜７および９のいずれかに従うＦＴＡ、またはこれらのいずれかに対する言及において記載されるようなＦＴＡを意味し、これらには、各々について記載される種々の任意の特徴を含むかまたは含まない、これらの各々または両方の全てのバリエーションおよび局面が含まれる。
【０１３０】
用語「流体」は、液体または気体、あるいは蒸気混合物として本明細書中で規定され、これらには、空気、基本的な気体（例えば、窒素およびアルゴン）、およびそれらの混合物が挙げられる。例示的な操作が説明される場合、その説明に使用される特定の流体は、他のように示されず、その文脈からも明確でない限り、本発明の範囲または操作に対する限定として意図されない。
【０１３１】
用語「上流」および「下流」は、流体がＦＴＡを通って流れる（流体流れが生じる場合の）方向に対する位置関係を特定および規定するために使用される。位置の規定は、ＦＴＡを通る流体流れが開始する前、およびその流れが終了した後にも同様に、規定されたままである。
【０１３２】
（２．詳細な説明）
図２は、本発明に従う例示的ＦＴＡ１０の上面図を示し、そして図３は、図２の面３−３を通る、その示された例の前方断面図を示す。図３を参照して、この例示的なＦＴＡ１０は、主本体１２を有するハウジング１１を備え、この主本体１２は、主ボア１４を有し、この主ボアは、ねじ山付きの流入受容部１６、およびねじ山付きの流出受容部１８を有する。拡散チャンバ１９は、主本体の底面１２Ａから主ボア１４内に延びる。拡散チャンバ出口通路２４を提供する、中心管２０は、例えば、圧縮締まりばめ（ｐｒｅｓｓｅｄ−ｉｎ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｉｔ）によって、主本体１４と整列される。中心管２０は、拡散チャンバ出口ポート２２、通路２４、および中心管出口ポート２６を有する。出口ポート２２は、好ましくは、テーパー状またはファンネル型の領域２２Ａを有し、このテーパーは、角度Ｔを有する。Ｔの例示的な値は、２０°である。テーパー状領域２２Ａの内側は、好ましくは、以下にさらにより詳細に記載されるように、流体流れの目的のため、および粒子汚染物の外側への流れをもたらすために、滑らかな仕上げを有する。同様に、外側のテーパー状の末端またはノズル２６Ａは、例えば、Ｔと等しいテーパーの角度（示さず）を有し、好ましくは、中心管２０の出口ポート２６を取り囲む。
【０１３３】
中心管２０は、拡散チャンバ出口ポート２２の内側の端部が主本体１２の面１２ＢからＬ１間隔をあけられるように配置される。この面１２Ｂは、ねじ山付きの流入ポート１６を有する面である。中心管２０は、ノズル２６Ａの遠位端が主本体面１２Ｃから内向きにＬ２間隔をあけられるように延びる。この主本体面１２Ｃは、ねじ山付きの流出レセプタクル１８が開く面である。
【０１３４】
図３を参照して、ねじ山付きの流入レセプタクル１６が主本体面１２Ｂに対して開く凹部１６Ａが形成され、凹部１６Ａは、第１の「Ｏ」リング２８を適応させる。流入部材３０は、ねじ山付きの流入レセプタクル１６に差し込まれ、この流入部材は、受け側ポート３９、入口流体通路３２、外部雄型接続部３４、ねじ山付きの肩部３６（これは、ねじ山付きの流入レセプタクル１６と差込み可能に係合する部分である）、主ボア１４内に突出し、かつ拡散チャンバ入口ポート３８Ｂで終わる伸長部３８を有する。示した例の流入部材３０がねじ山付きの流入レセプタクル１６に差し込まれかつ固定される場合、第１の「Ｏ」リング２８は、凹部１６Ａと流入部材面３０Ａとの間で圧縮され、それによって、流入部材３０を固定し、そして漏れ防止し、密封させる。
【０１３５】
流入部材３０（これは、拡散チャンバ入口通路３２を提供する）は、テーパー状の外部ノズル３８Ａによって取り囲まれる拡散チャンバ入口ポート３８Ｂを有する。テーパー状ノズル３８Ａの形状は、中心管２０のテーパー状ノズル２６Ａの形状と同一であり得る。図３に示されるように、テーパー状ノズル３８Ａおよび出口ポート３８Ｂは、好ましくは１２Ｂ面の内側にＬ１延び、中心管２０の拡散チャンバ出口ポート２２の最も右側または最も上流末端で、実質的に一致した位置になる。
【０１３６】
本発明は、流路中の流体中の粒子が検出表面に達することを防止しながら、流路中の流体から検出表面に分子汚染物が拡散するのを可能にする拡散構造を提供する。この構造は、好ましくは、ノズル３８Ａおよびファンネル２２Ａによって提供される。テーパー状の角度Ｔおよび表面２２Ａの滑らかな仕上げを伴って、テーパー状ノズル３８Ａおよび中心管入口ポート２２のテーパー状ファンネル部分２２Ａの一致した配置は、粒子汚染物がチャンバ通路１９に入ることを阻止し、むしろその粒子汚染物を中心管２０の通路２４を通してＦＴＡ１０の外へ導きながら、チャンバ通路１９へのＭＣの拡散を提供する。粒子は分子汚染物よりも数百倍大きいと規定されるので、粒子は数百倍の慣性を有し、そして大多数の粒子は出口通路２４へとファンネル部分を通り抜け、ＦＴＡの外に出る。好ましくは、流体の予め決定された範囲の流速において、この入口通路３２を通過する実質的に全ての粒子が、出口通路２４に導かれる。好ましくは、この流速の範囲は、０．０００１ｃｆｍ（１分あたりの立方フィート）と１００ｃｆｍとの間である。すなわち、粒子汚染物が拡散チャンバに入るという実質的な統計学的確率は存在しない。好ましくは、１０ｎｍ以上のサイズの粒子がこの拡散チャンバに入る確率は、０．１％未満であり、最も好ましくは０．００１％未満である。拡散チャンバに入る粒子の制限は、検出表面６１上に堆積され得る粒子物体のｎｇ／平方／日によって良好に規定される。好ましくは、１日当たり０．０５ｎｇ以下の粒子物体、より好ましくは０．０１ｎｇ以下の粒子物体が、表面上に堆積される。分子汚染物の大きさのオーダーである任意の粒子汚染物が、分子汚染物をマスクする傾向があり；従って、受容可能である粒子汚染物の範囲は、検出器の位置に依存して変化する。一般的に、通常の環境下で、表面６１上での分子汚染物の堆積は、０．１５ｎｇ／平方／日のオーダーであるが、これは当然、汚い環境下ではより大きく、そして非常にきれいな環境（例えば、高レベルのクリーンルーム）でははるかに小さいものであり得る。これと同時に、拡散構造は、分子汚染物の拡散チャンバ１９への十分な拡散を可能にし、その結果、ＳＡＷセンサシステム８１は、表面６１における汚染を検出し得る。さらに、テーパー状ノズル３８Ａと中心管入口ポート２２のテーパー状部分２２Ａの上記の構造は、ＦＴＡを通る流体の流れを妨害することなく、分子汚染物が拡散チャンバ通路１９に拡散されることを可能にする。この拡散に起因して、拡散チャンバ通路内の分子汚染物の濃縮物は、流体内の分子汚染物の濃縮物と実質的に平衡して通過する。以下により詳細に記載されるように、センサは、拡散チャンバ１９中の分子汚染物のリアルタイム検出を実行する。従って、本発明は、連続して流れる流体内の分子汚染物の連続したリアルタイム検出を提供する。このことは、先行技術よりも優れた本発明の有意な利点のうちの１つである。
【０１３７】
別の有意な特徴および利点は、テーパー状角度Ｔがノズル３８Ａにて流入管３２を出る流体流れ中の粒子物体に力を与えて、この粒子物体が拡散チャンバ通路１９に入るために表面２２Ａに当たった後にほぼ９０度で戻るようにすることである。しかし、粒子の質量および速度ならびに表面２０Ａの滑らかさに起因して、粒子の運動量は、実質的に、この粒子がこのように戻ることを妨げる。その代わりこの粒子は、表面２２Ａによって導かれて中心管２０の通路２４に入りそして通過し続け、そして流出管４６を介して出口ポート４７を出る。従って、この粒子は、ＦＴＡ１０内のＭＣ検出手段を汚染することなく、ＦＴＡ１０を通過し、このことは以下に記載される。本発明のさらなる局面を参照してさらに記載されるように、粒子汚染物計数器が、ＦＴＡの下流に取り付けられ得、それによって粒子汚染物を通過させるＦＴＡの特徴を開発する。
【０１３８】
ノズル３８Ａおよびポート領域２２Ａ、ならびにテーパー状角度Ｔの間の位置関係は、それぞれ、中心管２０の流入通路３２および流出通路２４の直径（表示していない）に一部依存し、そしてノズル３８Ａを介して流入管３２に入る流体の圧力および／または速度に依存することが理解される。ノズル３８Ａとポート領域２２Ａとの間の間隔が長すぎる場合、流体流れは妨害されるかまたは中断され、そして粒子汚染物は、表面２２Ａによって効率的にＦＴＡ１０の外に導かれない。この間隔が非常に短すぎる場合、拡散速度は非常に遅くなり、これは、そのリアルタイムモニタリングの性能を低下させる傾向がある。
【０１３９】
図３を参照して、外部雄型接続部３４の外郭は、可撓性の管（図示せず）またはこれと同等のものが取り付けられる接続部に対する、公知の設計実務に従う。さらに、主ボア１４の直径（番号付けしていない）と流入部材３０の伸長部３８の外径（番号付けしていない）との間の関係は、好ましくは、ぴったりとした適合性を提供するように選択され、伸長部３８の外面と主ボア１４の内面との間（ここに流体が蓄積し得る）に実質的な容積はない。
【０１４０】
図２および図３の例示的なＦＴＡ１０はさらに、通過孔または通路４６、出口ポート４７、および外部雄型接続部４４を有する流出部材４０を備え、そして流出管４６は、ねじ山付きの外部４８を有する。ねじ山付きの外部４８は、ねじ山付きの流出レセプタクル１８と係合する。ねじ山付きの流出レセプタクル１８が主本体面１２Ｃに開く凹部１８Ａが形成され、凹部１８Ａは、第２の「Ｏ」リング５０を適応させる。固定された場合、流出部材４０の面４０Ａは、凹部１８Ａに対して第２の「Ｏ」リング５０を圧縮する。図３に示される例において、流出管４６は、テーパー状開口部４８Ａを有する入口ポート４８を有する。テーパー状開口部４８Ａの例示的なテーパー（表示していない）は、中心管２０の入口ポート２２Ａのテーパー状角度Ｔと同じテーパー状である。流出管４６は、主本体面１２Ｃから内向きにＬ２間隔をあけられるように延び、流れ方向Ｆで中心管２０のノズル２６Ａと実質的に共通境界である。
【０１４１】
外部雄型接続部の各々（３４および４４）の外郭（表示していない）は、当該分野で公知である、管接続部についての標準的な設計実務に従う。外部雄型接続部３４および外部雄型接続部４４は、本発明を基本的な例を用いて記載するために、同じ直径を有するとして記載している。しかし、これは、本発明を実行し得る構造に対するいなかる限定としても意図されない。互いに等しくないそれぞれの直径を有する外部接続部３４および４４を使用する、本発明の応用も意図される。
【０１４２】
主本体１２の好ましい材料は、「３１６」ステンレス鋼である。アルミニウムもまた、製造が簡単であり、かつ重量が低いので使用され得る。好ましくは、この主本体の材料は、アルミニウムなどで形成される場合、例えば、金でめっきされ、不活性な腐食耐性表面を提供する。
【０１４３】
図３を参照すると、ベースプレート５４は、主本体１２の底１２Ａに取り付けられる。図４は、図３の表示線４−４から観察した、主本体１２の底１２Ａの図であり、これに対して、ベースプレート５４が取り付けられる。図５は、図３の切断線５−５から観察される、ベースプレート５４の上面図である。ベースプレート５４は、測定ＳＡＷ５６および参照ＳＡＷ５８を支持する（図３）。ＳＡＷ５６、５８は、以下により詳細に記載される。第１の凹部６０が、主本体１２に形成され、これは、図４に示されるように、拡散チャンバ通路１９と整列される。第１の凹部６０は、測定ＳＡＷ５６と適合し、その結果、このＳＡＷの上面６１が、拡散チャンバ通路１９に曝される。参照チャンバ６２を形成する第２の凹部は、参照ＳＡＷ５８に適合する。図３および５を参照して、ベースプレート５４中の孔６４を通る複数の隙間は、測定ＳＡＷ５６から延びる複数のピン６６に適合する。同様に、複数の隙間孔６８は、参照ＳＡＷ５８から延びる複数のピン７０と適合する。
【０１４４】
１つの実施形態において、ベースプレート５４は、複数のねじ山付きの孔７２を有し、これが、主本体１２に形成された複数の隙間孔７４の所定の位置に対応する。この実施形態において、ベースプレート５４は、主本体１２を通って延びるねじによって、主本体１２の底１２Ａに固定され、例示的なねじの頭部を、図２において部品７６として表示する。別の実施形態（示さず）において、ベースプレート５４および主本体１２は、単一の回転ノブによって一緒に保持され、このノブは、その外側の縁の周りにランプを有する。ノブを回転させると、ランプは、ベースプレートおよび主本体を一緒に締め付けるように作用する。これは、ＦＴＡのより迅速かつ容易な開閉を可能にする。
【０１４５】
図４および５を参照して、溝７８が、第１の凹部６０の周りの主本体１２の底面１２Ａに形成され、そして対応するリッジ８０が、ベースプレート５４において、ピン隙間孔６４が形成される領域の周辺で形成され、この領域で、測定ＳＡＷ５６が支持される。リッジ８０および溝７８は、ベースプレート５４が主本体の表面１２Ａに取り付けられる場合に、それらの間で圧搾されるＴｅｆｌｏｎＴＭガスケットによって一緒に嵌め合い、拡散チャンバ通路１９の内外への漏れを防止する。
【０１４６】
図２〜５に示される例示的ＦＴＡ１０の構造は、単に例示目的のものであることが理解される。添付の特許請求の範囲内の種々の代替的構造が、本発明によって企図され、そして本開示を参照して認識される。例えば、中心管２０の出口ポート上のノズル２６Ａは、実質的に、流出部材４０のテーパー状の入口ポート４８Ａ内に延び得る。別のバリエーションでは、中心管２０と流出部材４０が別々の構造であることに代えて、これら２つが、単一部材として合わせられ得る（示さず）。なお別のバリエーションでは、流入管３８が流入部材３０と一体型であることに代えて、流入管が、雄型接続部３４の等価物を通って延びる別の部品（示さず）であり得る。このような雄型接続部３４の等価物は、例えば、ねじ付き管締め付け具（示さず）として機能する、２部分単位（示さず）であり、これは、締め付けられた場合に、この分かれた流入管（示さず）を軸方向の動きから固定する。
【０１４７】
流入部材３０および流出部材４０について好ましい材料は、「３１６」型のステンレス鋼である。代替的な材料は、一般的な選択基準（コスト、機械加工の容易性、ならびに本発明の機能によって示される化学的特性および機械的特性）を用いて当業者によって選択され得る。
【０１４８】
拡散チャンバ通路１９内の分子汚染物の検出は、好ましくは、表面６１が拡散チャンバ通路１９に曝されている結晶を有する、圧電性結晶要素（例えば、ＳＡＷ５６）を有する電子センサ回路８１によって行われる。その拡散チャンバおけるＭＣの結果として、圧電性結晶（例えば、ＳＡＷ５６）のその曝された表面上に蓄積するＳＭＣは、その圧電性結晶の電気的特性を変化させ、これが、その電子回路において検出可能な変化を生じる。しかし、本発明は、拡散チャンバ通路１９内のＭＣを検出するためのいかなる特定の方法にも限定されない。
【０１４９】
拡散チャンバ通路１９内のＭＣを検出するための例示的センサ８１は、ＳＡＷ５６および５８を有するＳＡＷシステム、周波数発生／検出回路８４、ならびにコントローラ８６を含む。ＳＡＷデバイス５６および回路８４は、検出表面６１と連結された検出回路を含む。ＳＡＷ５８および回路８４は、参照表面７１と連結された参照回路を含む。回路８４内の比較回路は、検出シグナルと参照シグナルとの間の差異を反映する、センサ出力シグナルＳＭＣ（ｔ）を発生する。従って、このシグナルは、流体中の汚染物のレベルに特徴的である。周波数発生／検出回路８４は、本発明が属する当業者に公知の回路および技術を使用して、ＳＡＷ５６、５８の各々において振動を励起する。部品８４に使用され得る周波数発生／検出回路の例は、Ｂｏｗｅｒｓらに対して発行された米国特許第５，４７６，００２号において部品２９および３１として記載される。時間ｔでの測定ＳＡＷ５６の振動周波数を表すシグナルは、ＦＭ（ｔ）として示され、そして時間ｔでの参照ＳＡＷ５８の振動周波数を表すシグナルは、ＦＲ（ｔ）として示される。関連分野の当業者に公知のように、ＳＡＷ５６、５８が振動する周波数（すなわち、ＦＭ（ｔ）およびＦＲ（ｔ））は、ＳＡＷの物理的特性、ならびにその結晶の年数および温度に依存する。ＳＡＷ５６、５８は、好ましくは、同じ規格のものである。従って、年数および温度に起因するそれぞれの振動周波数における変化は、実質的に同じである。当業者にまた公知であるように、部品５６のようなＳＡＷの表面弾性波の周波数は、ＳＭＣがその表面に現れる場合に変化する。しかし、参照ＳＡＷ５８は、密閉されているので、その表面は、ＭＣによって汚染され得ない。これに対して、測定ＳＡＷ５６の表面は、拡散チャンバ通路１９の内側に曝されている。従って、拡散チャンバ通路１９に拡散された分子汚染物は、ＳＡＷ５６のその曝された表面上にＳＭＣを生じる。振動周波数ＦＭ（ｔ）は、このＳＭＣの結果として変化する。検出回路８４は、ＦＭ（ｔ）とＦＲ（ｔ）とを比較することによって、この変化を検出し、そしてそれらの差異を表すＳＭＣ（ｔ）シグナルを発生し、そして従って、ＳＡＷ５６の表面上のＳＭＣを表す。
【０１５０】
センサ回路８１はまた、ＳＭＣ（ｔ）および他のセンサデータ（例えば、以下に記載する温度および湿度センサ１０２からのデータなど）を受け取り、そして保存するための、汎用性プログラム可能コンピュータ８６を備える。ブロック８４および８６が、そのそれぞれの機能を記載する目的のためにのみ別個のブロックとして示されることが、さらに理解される。この開示を読めば、当業者は、ブロック８４および８６の機能が、単一回路および／または回路パッケージに合わされ得ることを理解する。さらに、ブロック８４および８６の機能は、種々の配置のハードウェア回路に分散され得る。
【０１５１】
例えば、コンピュータ８６は、標準的なＩｎｔｅｌ（登録商標）Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）に基づく汎用性プログラム可能コンピュータであり得、このコンピュータは、シグナル（例えば、ＦＭ（ｔ）、ＦＲ（ｔ）、ＳＭＣ（ｔ）およびＦＴＡからの他のセンサデータ）を受け取り、そしてフォーマットするための標準的な市販のインターフェースカードを有し、そして例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰオペレーティングシステム下で作動する。
【０１５２】
設計上の選択に存して、コンピュータ８６は、ＳＭＣ（ｔ）に基づいてアラーム（示さず）を発生し得る。好ましくは、このアラームは、ＳＭＣ（ｔ）の大きさとその変化速度との組み合わせに基づく。図１を参照して、アラームが、少なくとも一部、ＳＭＣ（ｔ）の変化速度に基づくべき根拠は、特定のＭＣが、例えば、ＳＡＷ５６の表面上の不可逆的なＳＭＣを引き起こすことである。このような場合、図１で見られるように、ＳＭＣ（ｔ）値は、目的の流体における受容可能なレベルのＭＣの存在下でさえ、時間と共に徐々に増加する。従って、好ましくは、このアラームは、ＳＭＣ（ｔ）の固定された閾値のみに単に基づくわけではない。その代わりに、このアラームは、好ましくは、ＳＭＣ（ｔ）の大きさと変化速度との組み合わせに基づき、標準的なソフトウェアコード化方法を使用してコンピュータ８６によって容易に実行される。
【０１５３】
アラームの媒体はまた、設計上の選択であり得る。好ましくは、アラームを示すデータは、コンピュータ８６の試験記録保存媒体（示さず）に保存される。音声アラームが発生され得、このアラームは、例えば、ＦＴＡを通って流れる流体に関連する製造処理の手動の遮断およびアラームの原因となる事象の即座の調査の、通告または合図を行うことがまた、意図される。
【０１５４】
図６は、本発明に従うＦＴＡ１００の代替の実施形態を示す。ＦＴＡ１００は、図２〜５に示されるＦＴＡ実施形態との類似性を有し、従って、同じ構造は、同じ参照番号が付けられる。図６を参照して、アイテム１００のＦＴＡの重要な特徴は、好ましくは温度／湿度センサ１０２である環境センサ１０２である。センサ１０２は、ＦＴＡを通る流体の温度および湿度を検出し、そして環境シグナルＴＥＭＰ（ｔ）およびＨＵＭ（ｔ）１０３を出力し、これらのシグナルは、時間ｔでの温度および湿度をそれぞれ反映する。センサ１０２の根拠は、ＳＡＷ５６の曝露表面での温度レベルおよび湿度レベルが、ＭＣの分子が流体と表面との間で分配される様式に影響を与えるということである。より詳細には、流体の温度レベルおよび湿度レベルは、代表的に、流体と表面との平衡をシフトさせる。結果として、拡散チャンバ通路１９内のＭＣから得られる、表面上のＳＭＣ量は、一部、流体の温度／湿度に依存し得る。従って、温度および湿度の効果を補償するために、補償プロセッサ８６は、センサ１０２のシグナルＴＥＭＰ（ｔ）およびＨＵＭ（ｔ）の一方または両方を受け得、そしてＳＭＣ（ｔ）シグナルを較正または調整する際に、これらのシグナルの一方または両方を使用し得る。
【０１５５】
図６の例の構造は、中心本体（表示１２’）を有し、この中心本体は、第二の拡散チャンバ通路（表示１９’）および第三の凹部（アイテム６０’として表示）を備える、より長い主ボア（表示１４’）を有する点が、図３および４の中心本体１２とは異なる。ベースプレート５４’は、センサ１０２を支持するための領域（番号なし）を有し、そしてセンサピン１０４を収納するための通過孔を有する点で、図５のベースプレート５４とは異なる。センサ１０２が、ＦＴＡを通る流れと流体接続する経路を提供するために、第一の中心管（表示２０’）および第二の中心管（２０”）が、図３に示される単一の中心管２０を置換する。本発明の目的のために、中心管２０’および２０”は、互いに同一であり得る。第一の中心管２０’のテーパー状入口ポート２２Ａ’と、流入管３８の出口ポートを取り囲むテーパー状ノズル３８Ａとの間の構造的関係は、図３を参照して記載されるテーパー状ノズル３８Ａと入口２２Ａとの間の記載される関係と同じであり得る。テーパー状ノズル２６Ａ’と第一の中心管２０’の出口および第二の中心管２０”のテーパー状入口ポート２２Ａ”との間の構造的関係は、アイテム３８Ａと２２Ａ’との間の関係と同じであり得る。これらの構造的関連における類似性の根拠は、テーパー状ノズル２６Ａ’とテーパー状入口ポート２２Ａ”との間の関係が、好ましくは、粒子汚染物が、第二の拡散通路１９’内に進入および増加することを防ぎつつ、ＦＴＡを通る流体流れを妨害することなく、センサ１０２との流体連絡を可能にするということである。
【０１５６】
図６を参照して、温度／湿度センサ１０２が、拡散チャンバ１９から隔離されない位置に位置し得ることが本発明によって意図されるが、この温度／湿度センサ１０２は、拡散チャンバ通路１９（ここに、ＳＡＷ５６の曝露表面が位置する）から実質的に隔離されたチャンバ内に位置することが好ましい。この隔離についての重要な根拠は、汚染物分子が、センサ１０２から生じ得るということである。センサ１０２および測定ＳＡＷ５６の曝露表面は、共通のチャンバに位置し、このような分子は、おそらく、サンプル流体から拡散した汚染物と間違われ得た。従って、温度／湿度センサ１０２は、図６の例において、ベースプレート５４’が取り付けられた後に、第三の凹部６０’によって形成される第二のチャンバ１９’内に位置する。温度／湿度センサ１０２は、拡散チャンバ１９およびセンサ５６の下流に位置することが示されている。温度／湿度センサ１０２はまた、センサ５６の上流、または任意の他の簡便な位置にも位置し得る。
【０１５７】
図７は、本発明に従う別のＦＴＡ１２０を示す。図７を図２〜６と比較すると、図７は、図２〜６に記載されかつ示される構造を省略した、単純化した図であり、そしてこの記載のために、ＦＴＡ１２０に特徴的な細部のみを示す。図７を参照して、ＦＴＡ１２０の重要な特徴は、拡散チャンバ通路１９と凹部６０との間に介在する化学選択性膜１２２であり、この間において、測定ＳＡＷ５６の検出表面が曝される。ＳＡＷ５６それ自体は、代表的にはどの型のＳＭＣがその表面上にあるかを識別しないが、化学選択性膜１２２は、本発明のＦＴＡについて汚染物特異的検出特徴を提供する。
【０１５８】
化学選択性膜１２２は、図３および５のベースプレート５４と中心本体１２との間、または図６の膜プレート５４’と中心本体１２’との間に、中間プレート１２４を挿入することによって、ＦＡＴ１２０内に取り外し可能に固定される。中間プレート１２４は、ベースプレート５４（または５４’）上に支持された各ＳＡＷについての通過孔１２６ならびに任意のセンサ（例えば、図６のアイテム１０２）を有する。中間プレート１２４は、図４および５を参照して記載されるように、ネジまたは回転ノブによって、ベースプレート５４と本体１２との間に取りつけられ得る。あるいは、プレート５４’は、ベースプレート５４からプレートを分離し得、そして中間プレート１２４は、４つのボルト１２８によって取り付けられ得、このボルト１２８は、図７に示されるように膜プレート５４’と中心本体１２’との間に中間プレート１２４を取り付け、それによって、測定ＳＡＷ５６上に、化学選択性膜１２２を取り付ける。図７の例の、化学選択性膜１２２を取り外し可能に固定するための構造は、同種の別の膜または異なる型の分子を通過もしくはブロックする膜のいずれかによる、膜の容易な交換を可能にする。
【０１５９】
アイテム１２２に適切な化学選択性膜材料は、多数の業者から市販される。従って、これらの材料、化学的選択性特徴および操作の詳細な記載は、必要ない。しかし、一般に概観されるように、最も化学選択性膜が気体分子を通過させるかさせないかは、膜材料中の分子の溶解性に基づくことが、当業者によって理解される。例えば、非極性（疎水性）材料は、炭化水素のような非極性分子を通過させる。極性（親水性）材料は、極性有機（一般に低分子）分子および無機分子のような極性化合物を通過させる。さらに、イオン交換膜が、極性化合物のために使用され得る。特定の添加剤（例えば、キレート剤、例えば窒素化合物と複合体を形成する金属）もまた、膜中に組み込まれ得る。
【０１６０】
図８は、本発明に従う分子汚染モニタリングシステム１３０中のＦＴＡの例示的適用を示し、この分子汚染モニタリングシステム１３０は、調節されない流体流れ内のＭＣをモニタリングするために、外部流体ラインとインライン接続される。図８を参照して、示された例は、第一の外部流入管１３１に接続された流入コネクタ３４を備える、本発明に従うＦＴＡを含み、この第一の外部流入管１３１は、外部流体源ライン１３４へと、従来のチューブコネクタ１３２を介して接続される。ＦＴＡ流出コネクタ４４は、第一の外部流出管１３６へと接続され、この第一の外部流出管１３６は、別の従来のチューブコネクタ１３８を介して、外部流体供給ライン１４０へと接続する。測定ＳＡＷ５６および参照ＳＡＷ５８（図８には示さず）、ならびに使用される場合、温度／湿度センサ１０２からの出力は、データプロセッサ（示さず）（例えば、図２のコンピュータ８６）によって受け取られる。
【０１６１】
図９は、本発明に従うＦＴＡモニタリングシステム１５０の別のバリエーションを示す。図９のＦＴＡのさらなる特徴は、湿性表面または試験表面１５２であり、これは、取り外し可能なカバー１５４を有するポータル１５３を通って、ＦＴＡ中へと挿入される。図９のＦＴＡは、第三のチャンバ（示さず）内で試験表面１５２を曝し、この第三のチャンバは、通路（示さず）によって、図３の拡散チャンバ通路１９（図９においては示さず）へか、または図６の第二の拡散チャンバ通路１９’へか、または通路１９および１９’について記載されたような構造の別の拡散チャンバ通路（示さず）へと接続されて、測定ＳＡＷ５６の表面に接触するその流体と、流体接触する。
【０１６２】
次いで、図７の化学選択性膜１２２が含まれる場合、好ましくは、試験表面１５２は、測定ＳＡＷ５６と同じ拡散チャンバ通路内または別個の拡散チャンバ（示さず）においてかのいずれかで、膜後の流体に曝されることが理解されるべきである。好ましくは、試験表面１５２の曝露表面は、少なくとも、目的の種類のＭＣとの相互作用に関して、化学的特性および物理的特性を有し、これらは、測定ＳＡＷ５６の曝露表面の特性と同一である。このような特性を有するので、ＳＡＷ５６の表面上でＳＭＣを引きおこすＭＣは、試験表面１５２の曝露表面上に、実質的に同じＳＭＣを引き起こす。このことは、図９のＦＴＡのユーザが、多くの例において、ＳＭＣ（ｔ）シグナルの増加を引き起こすＭＣ、およびアラームが使用される場合にはそのアラームを発生させるＭＣの種類を決定することを可能にする。
【０１６３】
図９のＦＴＡの例示的操作を記載する。この例について、外部流れ（示さず）が、外部流入コネクタ３４に接続されることが想定される。また、流体内のＭＣが、受容可能なレベルであるが、不可逆的ＳＭＣが、測定ＳＡＷ５６の表面上に蓄積することが想定される。従って、ＳＭＣ（ｔ）シグナルは、ある期間（例えば、５日間）にわたって、実質的に単調なレベルの増加を示した。次いで、本明細書中でｔ１と称される時間にて、流入管３８に入る流体のＭＣレベルの顕著な増加を引き起こす事象が生じることが想定される。増加したＭＣは、ノズル３８Ａと中心管２０の入口ポート２２Ａとの間の間隔によって、拡散チャンバ通路１９に迅速に拡散し、そして拡散チャンバ通路１９内のＭＣの同様の増加を引き起こす。次に、これは、ＳＡＷ５６の表面上のＳＭＣの高速の増加として示され、実施的に増加した速度での周波数ＦＭ（ｔ）の変化を引き起こす。従って、上記のように、アラームは、コンピュータ８６によって発生される。対応して、ＦＴＡ１５０を通る流れは、設計上の選択に依存して、自動的にか手動でかのいずれかで遮断され得、試験表面１５２が取り除かれる。次いで、試験表面１５２を分析して、ＭＣを同定し得る。同定および特徴づけをさらに補助するために、上記のように記録される場合、物理的事象（湿度センサシグナル（ＨＵＭ（ｔ））および温度センサシグナル（ＴＥＭＰ（ｔ）））をまた、時間ｔ１について獲得し得る。
【０１６４】
本発明のＦＴＡは、流入管３８への、および流出管４６を通って外への連続的な流体流れに関して、上に記載されてきた。しかし、本発明のさらなる局面は、非圧縮または非流動性の周囲流体（例えば、空気）内のＭＣを測定する。図１０を参照して、この局面および非圧縮周囲空気（すなわち、「ＡＡＭＢ」）内のＭＣの測定についての例示的な構造が記載される。
【０１６５】
図１０の例の、モニタリングシステム１６０は、ＦＴＡを備え、このＦＴＡは、オリフィス／フローコントロールユニット２００および減圧供給源２０２と組み合わされた、上記のいずれかおよび本発明のＦＴＡの示されたバリエーションであり得る。オリフィス／フローコントロールユニット２００は、例えば、環状オリフィスであり得るか、または関連する分野で公知の、複数の市販のユニットの中から選択されるニードルバルブであり得る。例えばパスカルで測定される、供給源２０２によって提供される減圧レベルは、ＦＴＡを通るＡＡＭＢサンプルの流れの所望の圧力および／または粘度に基づいて選択される。
【０１６６】
ＦＴＡを、周囲空気ＡＡＭＢの近位として、図１０に示す。この表示は、説明のためのみであり、限定ではない。実際に、周囲空気ＡＡＭＢが引かれるサンプル位置（示さず）に対するＦＴＡの位置は、一部、物理的環境によって決定され、そしてさらに、設計上の選択事項であり得る。従って、剛性かまたは可撓性かのいずれかである拡張部分（示さず）は、ＦＴＡ流入接続部３４に装着され得ることが意図される。
【０１６７】
本発明の図１０の局面の例示的操作は、以下の通りである。最初に、使用される任意のサンプリング拡張部分（示さず）は、任意の従来の装着手段を使用して、流入接続部３４に装着される。次に、減圧供給源２０２は、オリフィス／フローコントロールユニット２００に接続され、このオリフィス／フローコントロールユニット２００は、次に、ＦＴＡ流出コネクタ４４に接続される。次いで、オリフィス／フローコントロールユニット２００は、手動手段または自動化手段（示さず）のいずれかによって、開口に切り換えられ、そして予め決定された長さの時間にわたって開口したまま維持され、そしてスイッチを切られる。
【０１６８】
図１１は、本発明のさらなる局面を示し、分子汚染モニタリングシステム１７０は、サンプル希釈特徴と組み合わせた、本発明のＦＴＡの上記および示されたバリエーションのいずれかを含む。いくつかの例において、ＳＡＭＰＬＥ流体のＭＣレベルは、非常に高く、測定ＳＡＷまたはＦＴＡ内の他の圧電性結晶の寿命をかなり縮め得ることが予想される。図１１の例は、ＦＴＡに進入する前に、ＭＣおよび粒子汚染物を実質的に含まない希釈流体でＳＡＭＰＬＥ流体を希釈することによって、上記の問題を解決する。このサンプル希釈局面は、代表的に、非圧縮ＳＡＭＰＬＥ流体内の汚染物を測定するための上記の局面と組み合わせて使用される。
【０１６９】
図１１に示されるこのサンプル希釈局面（ｄｉｌｕｔｉｏｎ　ａｓｐｅｃｔ）の例は、ＦＴＡおよびフロースプリッタ３００（サンプルポート３００Ａ、希釈供給源ポート３００Ｂ、および混合物出力ポート３００Ｃを有するフロースプリッタ３００）を備える。フローコントロールオリフィス３０２を備えるサンプル流体流れレギュレータは、サンプル（第１）入口ポート３００Ａに連結され、そしてフローコントロールオリフィス３０４を備える希釈流体流れレギュレータは、希釈供給源（第２）入口ポート３００Ｂの遠位端に連結される。オリフィス３０２、３０４の各々は、制御可能な流速オリフィスであり、この流速オリフィスは、手動により操作される流れ調整機構、またはサーボモーター機構のいずれかを有し、これらの型の各々は、周知であり、そして複数の市販の販売者から入手可能である。このオリフィスは、電気的に制御可能であり、汚染物を含まない気体とサンプルの気体との正確な比を提供し得る。
【０１７０】
図１１に示されるように、減圧供給源３０６は、図１０を参照して記載される減圧供給源２０２と実質的に同じ目的のために流出管の遠位端に連結されている。フロースプリッタ３００のサンプルポート３００Ａは、サンプルが上記の図１１の例の流入管２２に連結される場合と実質的に同じ様式で、目的の流体サンプルの非加圧サンプルに連結される。
【０１７１】
コントロール供給源３０８は、希釈フローコントロールオリフィス３０４に連結される。コントロール供給源３０８は、希釈流体を流出し、この希釈流体は、サンプル流体と化学的に同一であっても、そうでなくてもいいが、好ましくは、実質的に全ての汚染物を取り除くために、ケミカルフィルタ（示さず）、または他の精製手段によって調整される。コントロール供給源３０８からの希釈流体の流出は、実質的にＭＣを含まないので、サンプルフローコントロールオリフィス３０２を通る流速と希釈フローコントロールオリフィス３０４を通る流速との比例的な差を調整することにより、同一の比例的な差によって、ＦＴＡに入る流体のＭＣレベルを下げる。
【０１７２】
図１１を参照すると、フロースプリッタ３００、ならびにフローコントロールオリフィス３０２、３０４の接続部および配置の、示されたＹチューブ構造は、例示に過ぎず、この構造は、この特徴を記述する目的のために選択されたことが理解される。サンプル希釈のための他の構造および方法が、本発明によって企図される。例えば、統合されたフロー測定デバイス（示さず）を備えた複数経路のバルブ本体（示さず）は、Ｙチューブ３００の換わりに、装着されたフローコントロールオリフィス３０２、３０４を用いて使用され得る。
【０１７３】
本発明が使用され得る多くの用途は、粒子汚染のモニタリングを必要とし、この用途は、製造処理においてそれ自体の効果を有する。図１２を参照すると、粒子汚染のモニタリングは、本発明を用いて容易に達成され、単に、粒子汚染物計数器４００をＦＴＡの下流に連結することによって、別の例示的なモニタリングシステム１８０を提供する。上記で同定されるように、ＦＴＡは、図２〜７および９を参照して記載される、局面および特徴の組み合わせに従い、そしてその組み合わせを含む、ＦＴＡである。アイテム４００のために使用され得る市販の粒子計数器の例は、Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，Ｂｏｕｌｄｅｒ　ＣＯ．から市販されているＡＩＲＮＥＴＴＭモデルである。あるいは、この粒子計数器は、ＦＴＡと統合され得る。
【０１７４】
図１２に示されるような粒子計数器４００は、図３を参照して説明される、テーパー状ノズル３８Ａおよびテーパー状ポート２２Ａの構造および操作、ならびに図６を参照して記載される類似のノズルポート配置（すなわち、ＦＴＡを通って粒子汚染物を導入する配置）を利用する一方で、拡散チャンバ経路１９へのＭＣの拡散をもたらす。上記のように、テーパー状ノズル３８Ａおよびテーパー状ポート２２Ａ、ならびにテーパー状ノズル２６Ａ’およびテーパー状ポート２２Ａ”の形態および構造により、この粒子汚染物を、ＦＴＡによってモニタリングすることなく、ＦＴＡを実質的に通過させる。従って、粒子汚染計数器４００をＦＴＡに単に連結することによって、ＭＣと粒子汚染との両方のための組み合わせ汚染モニタリングシステムが得られる。粒子計数器は、好ましくは、図１２に示されるように、ＦＴＡに入るサンプル流体のＭＣ汚染を避けるために、ＦＴＡの下流に連結される。
【０１７５】
図１３は、本発明に従う、さらなるモニタリングシステム１９０を示し、このモニタリングシステム１９０は、アンサンブルマニホルド５００と組み合わされた、図１２の例示的なモニタリングシステム１８０を備える。図１３に示される、本発明のこの局面の例は、上に記載された、粒子汚染計数器４００を備える。しかし、計数器４００は、省略され得る。好ましくは、アンサンブルマニホルド５００は、２０００年８月１５日に出願された、同時係属中の米国仮出願番号０９／６３８，３６６に従う。同時係属中の米国仮出願番号０９／６３８，３６６に記載されるように、アンサンブルマニホルド５００は、複数の流入サンプルポートまたは入口サンプルポート５０２、接合領域５０３（この接合領域において、全てのサンプル供給源からのサンプル流体が合わされる）、および出口ポートまたは送達ポート５０４（このポートを介して、この合わされたサンプルの流れが流動する）を有することが、他の複数の入口マニホルドとは異なる。本明細書中で、送達ポート５０４は、ＦＴＡの流入接続部３４に連結される同時係属中の米国仮出願番号０９／６３８，３６６に記載されるように、アンサンブルマニホルド５００には、従来の複数ポート収集システムを越えた複数の利益および利点が存在する。代表的に、この従来の複数ポート収集システムは、連続的に、入口ポートを選択し、そしてサンプリングするための多重化ステッパーを１つずつ使用する。この利点としては、サンプルポート５０２に流入するサンプル流れの集合を連続的にモニタリングすること、および汲み上げられるが、モニタリングされるのではなく、排気部へ簡単にルート決定される、サンプル流体の量を減少させることが挙げられる。
【０１７６】
図１３を参照すると、サンプルポート５０２の各々は、代表的に、モニタリングされた環境内のサンプルポイント（示さず）において、例えば、このサンプルポートおよび特定のサンプルプローブ（示さず）に連結される可撓性プラスチックチューブ（示さず）を介してサンプル流体を受容する。サンプルポート５０２からサンプルプローブへの流体伝導において、材料のガス放出の効果を避けるために、連結（例えば、例示的なプラスチックチューブ）が、保護材料を用いて一本化され得る。
【０１７７】
好ましくは、流体サンプルの汲み上げは、等速的に行われる。この理由のために、このサンプリングプローブは、好ましくは、等速性サンプリングプローブである。
【０１７８】
図１３を参照すると、このＦＴＡは、入口ポート５０２の各々を介して受容された流体の凝集を反映する、組み合わされた流体流れ内のＭＣを検出する際に、上記のように作動する。
【０１７９】
図１４は、本発明に従うさらなるモニタリングシステム６００を示し、このモニタリングシステム６００は、ポンプ６０２と流体流れレギュレータ（例えば、ＦＴＡ内のサンプル流体を加圧するための制限オリフィス６０４）とを組み合わせたＦＴＡを備える。この加圧領域（ＰＺと標識されている）は、制限オリフィス６０４に起因するＦＴＡ内の背圧から生じる。本発明者らは、ＳＡＷ５６の表面において増加した流体圧で、ＭＣ分子がより密にパックされ、分子とＳＡＷ５６表面との間において増加した衝突頻度を生じることを確認した。これにより、ＭＣがＳＡＷ５６表面において、ＳＭＣ蓄積を生じる速度が増加する。結果として、加圧なしで、検出可能な所定のサンプル期間内でＳＡＷ５６表面上に十分なＳＭＣを作製し得ないＭＣのレベルは、ＳＡＷ５６の頻度の検出可能な変化をもたらす。従って、図１４のシステムは、例えば、周囲の流体内のＭＣを測定する場合、図１０のシステムを越える増加した感度を提供する。
【０１８０】
図１５は、本発明に従うさらなるモニタリングシステム７００を示し、このモニタリングシステム（７００）は、流体サンプルプレコンセントレータと組み合わされたＦＴＡを備え、このＦＴＡは、予め決められた変化速度の閾値を越える、センサ出力シグナルＳＭＣ（ｔ）の閾値または変化速度を越えるＭＣレベルを検出した場合に、サンプルを取り込むことを誘発する。
【０１８１】
このＦＴＡにより誘発されたサンプリング特徴の図１５の例としては、サンプル流体および収集アセンブリ７０５を受容するように連結された流入コネクタ３４を備えるＦＴＡが挙げられる。収集アセンブリ７０５は、ＦＴＡの下流に連結された、ソレノイドで制御されたポート選択バルブ７０２、サンプルコレクタ７１６、フローレギュレータ７１６、および減圧供給源７１８を備える。ソレノイドで制御されたバルブ７０２は、ＦＴＡ流出チューブコネクタ４４に連結された入口ポート７０４、第１オリフィス７０８を備える流体流れレギュレータを介して第１減圧供給源７１０に連結された第１出口ポート７０６Ａ、キャッププラグ７１２によってキャップされた第２出口ポート７０６Ｂ、およびサンプルコレクタまたはプレコンセントレータ７１４の入口７１４Ａに連結された第３出口ポート７０６Ｃを有する。サンプルプレコンセントレータ７１４は、第２オリフィス７１６を備える第２流体流れレギュレータを介して、第２減圧供給源７１８に連結する。ソレノイドで制御された図１５のバルブ７０２は、３つの状態を有する。第１の状態は、キャップされる、入口ポート７０４から第２出口ポート７０６Ｂへの流路である。この状態において、ＦＴＡを通る流れは存在しない。この第２の状態は、入口ポート７０４から第１出口ポート７０６Ａへの流路である。この状態において、ＦＴＡを通過する流れは、図１０を参照して記載される流れに従う。この第３の状態は、入口ポート７０４から第３出口ポート７０６Ｃへの流路である。この状態において、このサンプルは、プレコンセントレータ７１４をサンプリングするための入口である。
【０１８２】
同定されたシグナルの変化の大きさおよび速度に基づいた、標準的なトリガリングアルゴリズムを使用して、ＦＴＡからのＳＭＣ（ｔ）シグナルを受容する、図３のコンピュータ８６であり得るトリガーコントローラ７２０は、バルブコントロールシグナル７２０を発生する。図１５の例において、バルブコントロールシグナル７２０は、上記の３つの状態間で、ソレノイドで制御されたバルブ７０２を切り換える。
【０１８３】
図１５の例示的なシステムの代表的な操作は、ソレノイドで制御されたバルブ７０２を第２の状態に変換するためにバルブコントロールシグナル７２０を発生し、このサンプル流体を、ＦＴＡ、第１オリフィスを通って、第１減圧供給源７１０へ流すことによって開始する。ＦＴＡを通過するサンプルフロー内のＭＣは、上記のように、ＳＭＣ（ｔ）シグナル内の変化を引き起こす。ＳＭＣ（ｔ）、またはその速度変化が、予め決定された閾値を越える場合、トリガーコントローラ７２０は、第３の状態にバルブ７０２を変換するバブルコントロールシグナル７２０を発生し、このサンプルをサンプルプレコンセントレータ７１４に流す。サンプルプレコンセントレータ７１４への、このサンプルフローの予め決められた数の繰り返しが、ＴＦＡによって誘発された後、その含有量が、従来の分析技術を使用して分析される。
【０１８４】
図１５に示される構造７０１の代替物は、市販されている既製の、ＦＴＡの下流に接続された内蔵空気サンプラーである。この唯一の必要とされる改変は、ＦＴＡからのＳＭＣ（ｔ）シグナル出力と、このような空気サンプラーのコントロール入力（示さず）との間のインターフェースである。サンプルコレクタ／プレコンセントレータ７１４は、他の市販されている既製のサンプラー（例えば、ポンプ、ソルベントチューブ、インピンジャー、種々の配管配置など）を備え得る。
【０１８５】
上記のようなＦＴＡで誘発される空気サンプリングは、ＭＣ化学種の引き続く同定のための、流体サンプルの有向収集のためにＦＴＡの感度を利用する。上記の化学的選択膜１２２が、サンプル収集およびプレコンセントレーションにおけるさらなる選択のために使用され得ることが、さらに意図される。
【０１８６】
図１６は、本発明に従うモニタリングシステム８００の例を示し、このモニタリングシステム８００は、上記のＦＴＡを制御されたサンプルの予熱特徴と組み合わせる。この特徴は、予熱供給源と非加熱供給源との間でのサンプル供給源の変換を提供する。この供給源を換えることによって、特定のＭＣ化学的化合物の熱脱離を可能にする、ＦＴＡを通過するサンプルフローの温度が、変化する。このことは、次いで、測定ＳＡＷの表面上での、不可逆的ＳＭＣ、または偽不可逆的ＳＭＣもたらす特定のＭＣの検出を可能にする。偽不可逆的ＳＭＣは、表面から（ゆっくりと）エバポレートする汚染であり；例えば、この汚染物供給源が除去される場合、一定の日または週にわたって、偽不可逆汚染は、室温で表面から除去される。
【０１８７】
図１６によって示される例示的な構造は、上記の実施形態、局面および特徴に従い、かつこの実施形態、局面および特徴を有するＦＴＡを、ソレノイドで制御されたバルブ８０２の第１出口ポート８０２Ａに連結されたこの流入コネクタ３４と共に備える。ソレノイドで制御された分配バルブ８０２の第２出口ポート８０２Ｂは、第１オリフィス８０４を通って、第１減圧供給源８０６に連結する。ソレノイドで制御された分配バルブ８０２は、第１および第２の受容ポートまたは流入ポート（それぞれ、８０８Ａおよび８０８Ｂと標識されている）を有する。第１の入口ポート８０８Ａは、非加熱のサンプル流体（この例の場合、フィルター処理されていないサンプル流体）を受容する。第２入口ポート８０８Ｂは、サンプル流体（このサンプル流体は、ケミカルフィルタ８１０および加熱器８１２によって調整される）を受容する。第２入口ポート８０８Ｂは、ケミカルフィルタ８１０および加熱器８１２によって調整されたサンプル流体を受容する。ケミカルフィルタ８１０は、好ましくは、サンプルガスから実質的に全ての汚染物を除去し、そして加熱チャンバ８１２のポート８１１を受容するようにこのサンプルガスを配向する。この加熱チャンバ入口ポート８１３は、バルブ８１２を介してＦＴＡ出口通路に連結される。第２減圧供給源８１２は、ＦＴＡの流出コネクタ４４に連結する。
【０１８８】
バルブ８０２は、減圧供給源８０６がポート８０８Ａまたは８０８Ｂの一方に連結される場合に、減圧供給源８１６が、ポート８０８Ａおよび８０８Ｂの他方に連結されるように設計される。このことにより、測定の安定性を促進し、加熱器８１２、フィルター８１０、チュービング、ポート、またはこのシステムの他の部分に流体が停滞して、このバルブの位置が変えられる場合に、汚染物のスパイクにより検出表面に害を及ぼし得ることを防止する。
【０１８９】
ソレノイドで制御されたバルブ８０２を制御することによって、このＦＴＡを通るサンプルフローは、加熱されたサンプルおよび／または化学的に濾過されたサンプルと非加熱のサンプルとの間で変換し得る。この温度を変えることにより、特定の場合において、偽不可逆的な表面相互作用が、ＳＡＷ５６の表面で可逆的な汚染物／表面相互作用を引き起こすか、またはＳＡＷを交換した別の圧電性結晶の表面で引き起こす。この特徴は、アンモニア／アミン種のＭＣを標的化する、電荷移動センサコーティングのために有用であるかもしれないことが意図される。加熱器８１２は、１つの実施形態において任意であり、そしてケミカルフィルタ８１０は、別の実施形態において任意である。
【０１９０】
バルブ（例えば８０２）はまた、汚染物を実質的に含まないガスで、流入ポート８０８Ａにおいて流入するサンプルを希釈するために使用され得る。上記のように、ＦＴＡに流れるガス中の汚染物の希釈は、センサの感度を低下させ、それと同時に、ＳＡＷ表面６１の寿命を増加させる。この特徴は、特に、高度に汚染された領域における測定のために有用である。
【０１９１】
加熱器８１２を用いないで使用した場合、このシステム８００はまた、高度に揮発性の化合物（例えば、アンモニア）に対する感度を改善するために有用である。あるいは、このシステム８００は、サンプル汚染物を含まない空気または制御された公知のクリーンガス供給源、およびもとのままの周囲の空気であり得る。このアプローチは、ＦＴＡにより、比較的短い時間フレームにわたる周囲の空気への曝露から発生されるシグナルと比較され得る、バックグラウンドまたは「ゼロ」レベルを決定することを可能にする。この循環頻度を十分な大きさに保つことによって、アンモニアを含む高度に揮発性の化合物が、低い揮発性の汚染物のより低い頻度の変動と区別され得る。このことによりまた、１つのＦＴＡユニットが、有機濃縮物とアンモニアとを同時にモニタリングすることが可能となる。好ましくは、循環期間は、１日より短く、そして好ましくは、約１秒〜約７時間の範囲に及ぶ。より好ましくは、１時間未満である。
【０１９２】
図面に示され、そして本明細書中で記載される特定の実施形態が、例示の目的のためであり、上記の特許請求の範囲に記載される発明を限定するように解釈されるべきでないことが、理解されるべきである。
【０１９３】
流体流れ内の分子汚染を検出するためのフロースルーモニター（１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、６００、７００、８００）を提供する。このモニターは、入口ポート（３２）および出口ポート（２４、４６）を有する拡散チャンバ（１９）、ならびにこの入口ポートから出口ポートまで流体流れを支持するための構造体（３８Ａ、２２Ａ）を有する。この構造体は、ノズル３８Ａおよびポート２２Ａを備え、これらの間の隙間は、分子汚染物が拡散チャンバ中に拡散するのを可能にし、同時に、所定の大きさより上の流体流れの速度について、この流体内の粒子汚染物が拡散チャンバに入るのを実質的に防ぐ。ＳＡＷデバイス（５６）は、拡散チャンバの内側の分子汚染物を検出する。このフロースルーモニターへの流体入力は、延長したモニター寿命の間、純粋な流体によって希釈され得る。凝集体のサンプリングのためのシステム（１９０）は、このフロースルーモニターの上流にアンサンブルマニホルド（５００）を接続する。誘発されたサンプリングのためのシステム（７００）は、サンプル予備濃縮機（７１４）を、このフロースルーモニターの下流に接続する。
【０１９４】
【発明の効果】
本発明は、上述した構成であるので、前述した課題が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、フォトレジストツール付近の測定表面上の例示的なＳＭＣを示す。
【図２】図２は、本発明に従う例示的なＦＴＡの上面図を示す。
【図３】図３は、本発明に従う例示的なＦＴＡの、図２の面３−３を通る、前方断面図を示す。
【図４】図４は、図２および３に従うＦＴＡの中心本体の底面図を示す。
【図５】図５は、図２および３に示される例示的なＦＴＡのベースプレートの上面図を示す。
【図６】図６は、温度／湿度センサおよび第２の拡散チャンバを備えることを除いては、図３のＦＴＡに類似するＦＴＡを備える、本発明の別の局面を示す。
【図７】図７は、図２〜５および６のいずれか１以上に従うＦＴＡを備える、本発明の別の局面を示し、これは、化学選択性膜をさらに備える。
【図８】図８は、本発明のさらなる局面を示し、これは、加圧したガス流をモニターするためにガス線に接続された、本発明に従うＦＴＡを有する。
【図９】図９は、図２〜５、６および７のいずれか１以上に従うＦＴＡを備える、本発明の別の局面を示し、これは、目視ウインドウおよび試験ウェーハ特徴をさらに備える。
【図１０】図１０は、本発明の別の局面を示し、これは、周囲の空気または他の流体をモニターするために、本発明に従う任意のＦＴＡの下流に減圧が接続されている。
【図１１】図１１は、サンプル希釈装置と組み合わせた本発明に従うＦＴＡを備える、本発明のさらなる局面を示す。
【図１２】図１２は、本発明に従うＦＴＡを備え、そして粒子汚染物計数器が下流に接続されている、本発明の別の局面を示す。
【図１３】図１３は、アンサンブルマニホルドと組み合わせた図１２の例示的装置を備える、本発明のさらなる局面を示す。
【図１４】図１４は、サンプルの加圧のための空気ポンプと組み合わせた本発明に従うＦＴＡを備える、本発明の別の局面を示す。
【図１５】図１５は、流体サンプル予備濃縮器ユニットと組み合わせた本発明のＦＴＡを備える、本発明のさらなる局面を示し、この流体サンプル予備濃縮器ユニットは、ＦＴＡによって起動される。
【図１６】図１６は、選択的に制御されるサンプル予熱器と組み合わせた本発明に従うＦＴＡを備える、本発明の別の局面を示す。
【符号の説明】
１０：分子汚染物モニタリングシステム
１１：ハウジング
１９：拡散チャンバ
２４：拡散チャンバ出口通路
３２：拡散チャンバ入口通路
４６：拡散チャンバ出口通路
５６：表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス
６１：検出表面
８１：センサ
１２０：分子汚染物モニタリングシステム
１３０：分子汚染物モニタリングシステム
１５０：分子汚染物モニタリングシステム
１６０：分子汚染物モニタリングシステム
１７０：分子汚染物モニタリングシステム
１８０：分子汚染物モニタリングシステム
１９０：分子汚染物モニタリングシステム
６００：分子汚染物モニタリングシステム
７００：分子汚染物モニタリングシステム
８００：分子汚染物モニタリングシステム
【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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