特許 6560138 粒子計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6560138

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】粒子計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/14 20060101AFI20190805BHJP

   G01N 21/49 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   G01N15/14 B

   G01N15/14 D

   G01N15/14 G

   G01N21/49 Z

【請求項の数】3

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-22649(P2016-22649)

(22)【出願日】2016年2月9日

(65)【公開番号】特開2017-142116(P2017-142116A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2018年1月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】東芝メモリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(72)【発明者】

【氏名】平野 雅輝

(72)【発明者】

【氏名】黒田 雄一

【審査官】 野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１５６０３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２８３１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８１９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６９８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００２０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１０５０４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １５／００−１４

Ｇ０１Ｎ ２１／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体に光を照射する光源と、
前記気体に含まれる粒子からの反射光の強度を検知し、前記反射光の強度を示す第１パラメータを出力する第１光検知部と、
前記第１パラメータと前記粒子の成分との対応関係を示す第１データを格納する記憶部と、
前記第１光検知部からの前記第１パラメータを前記記憶部からの前記第１データと比較して、前記気体に含まれる粒子の成分を判断する演算部と、を備え、
前記記憶部は、前記第１パラメータと前記粒子の大きさとの対応関係を示す第２データを格納し、
前記演算部は、前記第１光検知部からの前記第１パラメータを前記記憶部からの前記第２データと比較して、前記気体に含まれる粒子の大きさを決定する、粒子計測装置。

【請求項2】

前記第１パラメータは、前記反射光の強度を示す電圧であり、
前記第１データは、前記反射光の強度を示す電圧範囲と該電圧範囲に対応する前記粒子の成分とを対応させたデータである、請求項１に記載の粒子計測装置。

【請求項3】

前記気体に含まれる粒子からの反射光の強度を、前記第１光検知部とは異なる方向から検知し、前記反射光の強度を示す第２パラメータを出力する第２光検知部をさらに備え、 前記記憶部は、前記第２パラメータと前記粒子の成分との対応関係を示す第３データを格納する、請求項１または請求項２に記載の粒子計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明による実施形態は、粒子計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

気体中に含まれる粒子の個数または濃度を計測するために、光学式粒子計測装置（パーティクルカウンタ）が用いられることがある。パーティクルカウンタは、測定環境から所定量の雰囲気を吸引し、吸引した雰囲気にレーザ光を照射した際に発生する散乱光を検出することによって粒子の個数または濃度を計測する。また、検知できないほど小さな微小粒子を検知するために、核凝縮パーティクルカウンタが用いられることがある。核凝縮パーティクルカウンタは、凝縮液を用いて過飽和状態にした気流路に気体を通過させて、気体中の粒子を核として凝縮液を凝縮させる。これにより、粒子を肥大させてから検知する。

【0003】

しかし、従来、これらのパーティクルカウンタは、粒子の成分分析を行うことができなかった。粒子の成分分析を行うためには、パーティクルカウンタとは別個に専用分析装置（例えば、ＧＣ−ＭＳ（Gas Chromatograph-Mass Spectrometer））が必要であった。このため、粒子の成分分析を行うためには、設備が大規模になり、かつ、分析時間が長くかかっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１６９８８４号公報

【特許文献2】特開２０１４−００２０３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

気体中の粒子の個数または濃度を計測し、かつ、その粒子の成分を判断することができる粒子計測装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態による粒子計測装置は、気体に光を照射する光源を備える。第１光検知部は、気体に含まれる粒子からの反射光の強度を検知し、反射光の強度を示す第１パラメータを出力する。記憶部は、第１パラメータと粒子の成分との対応関係を示す第１データを格納する。演算部は、第１光検知部からの第１パラメータを記憶部からの第１データと比較して、気体に含まれる粒子の成分を判断する。記憶部は、第１パラメータと粒子の大きさとの対応関係を示す第２データを格納する。演算部は、第１光検知部からの第１パラメータを記憶部からの第２データと比較して、気体に含まれる粒子の大きさを決定する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態による粒子計測装置１の構成の一例を示すブロック図。

【図2】第１の実施形態による粒子計測装置１の動作の一例を示すフロー図。

【図3】第１および第２データの一例を示す表、および、光検知部４０から出力された電圧値の一例を示す表。

【図4】第２の実施形態による粒子計測装置２の構成の一例を示すブロック図。

【図5】第３データおよび第４データの一例を示す表、および、光検知部４５から出力された電圧値の一例を示す表。

【図6】反射光の強度と散乱角との関係を示すグラフ。

【図7】第２の実施形態による粒子計測装置１の動作の一例を示すフロー図。

【図8】第３の実施形態による核凝縮型粒子計測装置３の構成の一例を示す図。

【図9】粒子成分に対する過飽和度Ｓを示すグラフ。

【図10】粒子成分、液体の接触角、凝縮過飽和度、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度の対応関係を示す表。

【図11】第３の実施形態による粒子計測装置３の動作の一例を示すフロー図。

【図12】第４の実施形態による核凝縮型粒子計測装置４の構成の一例を示す図。

【図13】第４の実施形態による粒子計測装置４の動作の一例を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による粒子計測装置１の構成の一例を示すブロック図である。粒子計測装置１は、気体供給部１０と、計測室２０と、光源３０と、光検知部４０と、ポンプ５０と、演算部８０と、ユーザインタフェース８３と、記憶部８５と、表示部８７と、フィルタ９５と、排気管９９とを備えている。

【0010】

粒子計測装置１は、測定の対象となる環境１００から気体を得て、その気体中に存在する粒子（パーティクル）の個数や濃度を測定する。即ち、粒子計測装置１は、所謂、パーティクルカウンタでよい。測定の対象となる環境１００は、例えば、半導体製造プロセスに用いられるクリーンルーム内の環境、あるいは、半導体製造装置のチャンバ内の環境等でよい。

【0011】

気体供給部１０は、環境１００と粒子計測装置１との間を接続する配管であり、環境１００内の被計測用の気体（以下、被計測気体ともいう）を粒子計測装置１へ導入する。環境１００内の気体は、ポンプ５０によって吸引されることによって環境１００から気体供給部１０内へ導入される。気体供給部１０は、導入された気体を計測室２０へ送る。被計測気体は、例えば、空気、あるいは、半導体製造プロセスに用いられるプロセスガスでよい。

【0012】

光源３０は、計測室２０に設けられており、レーザ光を被計測気体に照射する。レーザ光は、被計測気体中に存在する粒子に照射されると、粒子において散乱（反射）する。この散乱光（反射光）の一部が光検知部４０に入射する。

【0013】

光検知部（第１光検知部）４０は、粒子からの反射光を受けるように計測室２０に設置されている。光検知部４０は、被計測気体中の粒子からの反射光の強度を検知する。光検知部４０は、粒子からの反射光の強度を電圧（第１パラメータ）に変換することによって、反射光の強度に応じた電圧値を得る。そして、光検知部４０は、その電圧値を演算部８０へ出力する。あるいは、光検知部４０は、電圧値が或る閾値を超えたときに、電圧値が閾値を超えたことを示す信号を出力してもよい。

【0014】

演算部８０は、光源３０および光検知部４０に電気的に接続されており、これらを制御する。また、演算部８０は、光検知部４０からの情報および記憶部８５からの情報に基づいて被計測気体中の粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分等を算出しあるいは決定する。例えば、演算部８０は、光検知部４０からの電圧値が閾値を超えたことをカウントすることによって、あるいは、電圧値が閾値を超えたことを示す信号をカウントすることによって、粒子数を計測することができる。

【0015】

演算部８０は、例えば、ＣＰＵ等でよい。演算部８０は、光源３０からレーザ光を所定時間発生させ、光源３０の動作と同期して光検知部４０で計測された電圧値から粒子数を得る。被計測気体は、予め設定されたポンプ５０の吸引流量に従って流れている。従って、演算部８０は、単位時間に計測された粒子数と単位時間に流れた被計測気体の量（体積）に基づいて、被計測気体中に含まれている粒子濃度（粒子密度）を算出することができる。

【0016】

ポンプ５０は、気体供給部１０や計測室２０から気体を吸引する。ポンプ５０が気体を吸引することによって、気体供給部１０から被計測気体が導入される。気体中の粒子数を正確に計測するためには、或る程度の気体の流量が必要となる。従って、ポンプ５０は、粒子数の計測に必要な規定流量以上の流量の気体を吸引するように設定されている。

【0017】

ユーザインタフェース８３は、オペレータが計測条件を設定し、入力するときに用いられる。ユーザインタフェース８３は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等のデータ入力装置でよい。

【0018】

記憶部８５は、粒子の反射光の強度を示す電圧範囲とその電圧範囲に対応する粒子成分との対応関係を示す第１データを記憶する。また、記憶部８５は、粒子の反射光の強度を示す電圧範囲と粒子の大きさとの対応関係を示す第２データをも格納する。さらに、記憶部８５は、光検知部４０で計測された粒子数や粒子濃度を記憶する。第１および第２データは、オペレータがユーザインタフェース８３を用いて入力してもよい。あるいは、第１および第２データは、書換えできない状態で記憶部８５に予め格納しておいてもよい。

【0019】

表示部８７は、記憶部８５に格納されている第１データ、第２データ、粒子数、あるいは、粒子濃度等を表示する。表示部８７は、例えば、ディスプレイ、タッチパネル等でよい。ユーザインタフェース８３および表示部８７は、同一のタッチパネルとして構成してもよい。

【0020】

排気管９９は、ポンプ５０に接続されており、ポンプ５０を通過した被計測気体を粒子計測装置１の外部へ排出する。フィルタ９５は、被計測気体から粒子を取り除くために設けられている。

【0021】

次に、粒子計測装置１の動作を説明する。

【0022】

図２は、第１の実施形態による粒子計測装置１の動作の一例を示すフロー図である。まず、ポンプ５０が環境１００から被計測気体を吸引する。これにより、被計測気体が気体供給部１０を通過して計測室２０へ導入される（Ｓ１０）。

【0023】

次に、光源３０が被計測気体へレーザ光を照射し、光検知部４０が被計測気体中の粒子に反射した反射光（散乱光）を検知する（Ｓ２０）。光検知部４０は、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部８０へ出力する。

【0024】

次に、演算部８０が光検知部４０からの電圧値を受けて被計測気体中の粒子数または粒子濃度を算出する。例えば、演算部８０は、光検知部４０からの電圧値と閾値とを比較する（Ｓ３２）。電圧値が閾値未満である場合（Ｓ３２のＮＯ）、演算部８０は、この比較時点における被計測気体中に粒子が無い（検出されていない）と判断する（Ｓ３４）。一方、電圧値が閾値以上になった場合（Ｓ３２のＹＥＳ）、演算部８０は、この比較時点における被計測気体中に粒子が存在する（検出された）と判断する（Ｓ３６）。この場合、演算部８０は、上述のように粒子をカウントする。演算部８０は、単位時間、粒子をカウントして粒子数または粒子濃度を算出する（Ｓ３８）。

【0025】

また、粒子が検出された場合（Ｓ３６）、演算部８０は、光検知部４０からの電圧値を記憶部３５に格納された第１および第２データ（テーブル）と比較する（Ｓ４０）。光検知部４０からの電圧値がテーブル中のいずれかの電圧範囲に属する場合（Ｓ４０のＹＥＳ）、演算部８０は、検出された粒子がその電圧範囲に対応する粒径および粒子成分を有すると判断する（Ｓ５０）。もし、光検知部４０からの電圧値がテーブル中の複数の電圧範囲に属する場合、演算部８０は、被計測気体中の粒子が複数の電圧範囲に対応する粒径および粒子成分のいずれかであると判断する。

【0026】

例えば、図３（Ａ）は、第１および第２データ（テーブル）の一例を示す表である。第１データは、粒子成分と電圧値との対応関係を示すデータである。第２データは、粒子の粒径と電圧値との対応関係を示すデータである。第１および第２ データは、図３（Ａ）に示すように１つのテーブルとして格納されていてもよい。

【0027】

光検知部４０からの電圧値（即ち、反射光の強度）は、粒径（即ち、粒子の大きさ）に依存して変化する。例えば、粒子の大きさが大きければ、当然、反射光の強度は大きくなる。粒子の大きさが小さければ、反射光の強度は小さくなる。従って、図３（Ａ）に示す第２データのように、光検知部４０からの電圧値に基づいて、粒径を或る程度特定することができる。また、光検知部４０からの電圧値は、粒子成分にも依存して変化する。例えば、屈折率等の粒子の物性値によって、反射光の強度は変化する。従って、図３（Ａ）に示す第１データのように、光検知部４０からの電圧値に基づいて、粒子成分も或る程度特定することができる。尚、粒子の粒径および粒子成分がそれぞれ同一であっても、光検知部４０から実際に出力される電圧は、或る程度ばらつく。従って、第１および第２データにおける電圧値は、或る幅を持った電圧範囲として設定される。

【0028】

このような対応関係を示す第１および第２データは、予め作成され、記憶部３５へ格納しておけばよい。勿論、第１データは、ユーザインタフェース８３を介して更新可能にしてもよい。演算部８０は、光検知部４０からの電圧値と第１データの電圧範囲とを比較して、被計測気体に含まれる粒子の粒径および成分を決定する。

【0029】

図３（Ｂ）は、光検知部４０で測定され光検知部４０から出力された電圧値の一例を示す表である。例えば、光検知部４０は、周期的に反射光の検知動作を実行する。このとき、被計測気体中に粒子が無く、反射光がほとんど検出されなかった場合（ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ８、ｔ１０等）、光検知部４０からの電圧は、ほぼ０Ｖとなる。被計測気体中に粒子が存在し、反射光が検出された場合（ｔ２、ｔ５、ｔ７、ｔ９等）、光検知部４０からの電圧は、粒子の粒径や成分に応じた電圧となる。

【0030】

光検知部４０からの電圧値が図３（Ａ）のテーブル中のいずれの電圧範囲にも属さない場合（Ｓ４０のＮＯ）、演算部８０は、粒子の粒径および成分が不明と判断する（Ｓ６０）。

【0031】

次に、演算部８０は、被計測気体内の粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分を表示部８７に表示する（Ｓ７０）。演算部８０は、粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分の情報を粒子計測装置１の外部へ出力してもよい。粒径および粒子成分の候補が複数ある場合には、演算部８０は、その複数の粒径および粒子成分の候補を全て表示または出力すればよい。また、粒径および粒子成分が不明な場合には、演算部８０は、その旨を表示または出力すればよい。被計測気体は、フィルタ９５を介して排気管９９から粒子計測装置１の外部へ排出される。

【0032】

このように、本実施形態による粒子計測装置１は、光検知部４０からの電圧値と粒子成分との対応関係を示す第１データおよび光検知部４０からの電圧値と粒径との対応関係を示す第２データを予め格納し、光検知部４０で検知された反射光に対応する電圧値を第１および第２データと比較する。これにより、粒子計測装置１は、気体に含まれる粒子の粒径や粒子成分を決定することができる。その結果、粒子計測装置１は、気体中の粒子数または粒子濃度を計測できるだけでなく、その粒子の粒径や粒子成分をも判断することができる。

【0033】

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態による粒子計測装置２の構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態は、第２光検知部４５をさらに備えている点で第１の実施形態と異なる。

【0034】

光検知部（第２光検知部）４５は、気体に含まれる粒子からの反射光の強度を、光検知部４０とは異なる方向から検知する。光検知部４５は、粒子からの反射光の強度を電圧（第２パラメータ）に変換することによって、反射光の強度に応じた電圧値を得る。そして、光検知部４５は、その電圧値を演算部８０へ出力する。あるいは、光検知部４５は、電圧値が或る閾値を超えたときに、電圧値が閾値を超えたことを示す信号を出力してもよい。演算部８０は、光検知部４５からの電圧値が閾値を超えたことをカウントすることによって、粒子数または粒子濃度を計測することができる。

【0035】

記憶部８５は、光検知部４５からの電圧値と粒子成分との対応関係を示す第３データを格納する。第３データは、反射光の強度を示す電圧範囲と該電圧範囲に対応する粒子成分とを対応させたデータである。また、記憶部８５は、光検知部４５からの電圧値と粒径（粒子の大きさ）との対応関係を示すデータ（第４データ）も格納する。尚、以下、図３（Ａ）に示す第１および第２データを第１テーブルとも呼び、図５（Ａ）に示す第３および第４データを第２テーブルとも呼ぶ。

【0036】

図５（Ａ）は、第３データおよび第４データ（第２テーブル）の一例を示す表である。図５（Ｂ）は、光検知部４５から出力された電圧値の一例を示す表である。第２テーブルは、数値において図３（Ａ）に示す第１テーブルと異なるものの、それぞれ第１テーブルタと同種のデータであるので、その詳細な説明を省略する。また、光検知部４５から出力された電圧値は、数値において図３（Ｂ）に示す光検知部４５から出力された電圧値と異なるものの、その電圧値と同種のデータであるので、その詳細な説明を省略する。

【0037】

第１の実施形態において、光検知部４０で検知された反射光に対応する電圧値を記憶部８５の第１テーブルと比較する。しかし、光検知部４０からの電圧値が第１テーブルの複数の電圧範囲に属し、対応する粒径や成分が複数ある場合、演算部８０は、粒子の粒径および成分を判断できない。

【0038】

そこで、第２の実施形態による粒子計測装置１は、光検知部４５で検知された反射光に対応する電圧値を記憶部８５の第２テーブルと比較する。光検知部４５は、光検知部４０とは異なる方向から反射光を検知するので、光検知部４５からの電圧値は、光検知部４０からの電圧値と異なる。従って、光検知部４０からの電圧値だけでなく、光検知部４５からの電圧値を用いることによって、演算部８０が粒径および粒子成分をより正確に判断し易くなる。

【0039】

例えば、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、反射光の強度（電圧値）と散乱角（検出方向）との関係を示すグラフである。これらのグラフの縦軸は反射光の強度を示し、横軸は散乱角を示す。図６（Ａ）は、第１粒径の粒子成分Ａの反射光強度（散乱光強度）を示す。図６（Ｂ）は、第２粒径の粒子成分Ａの反射光強度を示す。図６（Ｃ）は、第１粒径の粒子成分Ｂの反射光強度を示す。図６（Ｄ）は、第２粒径の粒子成分Ｂの反射光強度を示す。

【0040】

これらのグラフを参照すると、粒径または粒子成分が同じであっても、散乱角（検出方向）が異なれば、反射光の強度が大きく変化することが分かる。従って、複数の光検知部４０、４５を用いて、複数の方向から反射光を検知すれば、粒径および粒子成分を特定し易くなることが分かる。例えば、光検知部４０が散乱角０度の方向から反射光を検知する。光検知部４５が散乱角９０度の方向から反射光を検知する。これにより、光検知部４０で検知された反射光の強度（電圧値）では１つの粒径および１つの粒子成分を特定することができない場合であっても、光検知部４５で検知された反射光の強度（電圧値）をさらに用いることによって、演算部８０は、１つの粒径および１つの粒子成分を特定することが可能となる。

【0041】

勿論、光検知部４０、４５の両方からの電圧値を用いても、１つの粒径および１つの粒子成分を特定することができない場合もあり得る。しかし、第２の実施形態は、このような場合が発生する確率を小さくすることができる。

【0042】

また、３つ以上の光検知部が３つ以上の方向から反射光を検知してもよい。これにより、粒径および粒子成分をさらに正確に特定することができる。

【0043】

図７は、第２の実施形態による粒子計測装置１の動作の一例を示すフロー図である。まず、ステップＳ１０〜Ｓ４０を実行する。尚、ステップＳ２０では、光検知部４０、４５の両方が被計測気体中の粒子に反射した反射光（散乱光）を検知する。光検知部４０、４５は、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部８０へ出力する。また、粒子数または粒子濃度は、光検知部４０、４５のいずれか一方または両方からの電圧値を用いて算出してよい。

【0044】

ステップＳ４０において、電圧値が第１テーブル中のいずれの電圧範囲にも属さない場合（Ｓ４０のＮＯ）、演算部８０は、粒径および粒子成分が不明であると判断している。しかし、この場合（Ｓ４０のＮＯ）、ステップＳ８０に進み、演算部８０は、さらい、その電圧値を第２テーブルと比較してもよい。演算部８０は、電圧値が第１および第２テーブルのいずれの電圧範囲にも属さない場合に、粒径および粒子成分が不明であると判断してもよい（Ｓ６０）。

【0045】

次に、演算部８０は、光検知部４０からの電圧値が第１テーブル（第１および第２データ）中の複数の電圧範囲に属するか否かを判断する（Ｓ４５）。ここで、光検知部４０からの電圧値が第１テーブル中の単一の電圧範囲に属する場合（Ｓ４５のＮＯ）、演算部８０は、検出された粒子の粒径および粒子成分がその電圧範囲に対応する粒径および粒子成分であると判断する（Ｓ５０）。

【0046】

一方、光検知部４０からの電圧値が第１テーブル中の複数の電圧範囲に属する場合（Ｓ４５のＹＥＳ）、演算部８０は、光検知部４５からの電圧値を記憶部３５に格納された第２テーブル（第３および第４データ）と比較する（Ｓ８０）。光検知部４５からの電圧値が第２テーブル中のいずれかの電圧範囲に属する場合（Ｓ８０のＹＥＳ）、演算部８０は、検出された粒子の粒径および粒子成分がその電圧範囲に対応する粒径および粒子成分であると判断する（Ｓ５０）。光検知部４５からの電圧値が第２テーブル中の電圧範囲のいずれにも属さない場合（Ｓ８０のＮＯ）、演算部８０は、ステップＳ４５で判明した第１テーブル内の複数の粒径または複数の粒子成分を、検出された粒子の粒径および粒径成分と判断する（Ｓ９０）。この場合、代替的に、演算部８０は、粒径および粒子成分が不明と判断してもよい。

【0047】

また、光検知部４５からの電圧値が第２テーブル中の複数の電圧範囲に属する場合、ステップＳ８０のＮＯと同様に、演算部８０は、第１および／または第２テーブル内の複数の粒径または複数の粒子成分を、検出された粒子の粒径および粒径成分と判断してよい。この場合も、代替的に、演算部８０は、粒径および粒子成分が不明と判断してもよい。

【0048】

次に、演算部８０は、被計測気体の粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分を表示部８７に表示する（Ｓ７０）。ステップＳ９０において粒子が第１テーブル内の複数の粒径または複数の粒子成分を有すると判断された場合、演算部８０は、複数の粒径または複数の粒子成分を表示部８７に表示すればよい。被計測気体の粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分の情報は、粒子計測装置１の外部へ出力してもよい。

【0049】

このように、第２の実施形態は、複数の光検知部４０、４５を用いて互いに異なる複数の方向から反射光を検知する。演算部８０は、光検知部４０からの電圧値および第１テーブルを用いて、被計測気体中の粒子の粒径および粒子成分を判断する。さらに、光検知部４０からの電圧値だけでは、１つの粒径および１つの粒子成分を特定できない場合、演算部８０は、光検知部４５からの電圧値および第２テーブルを用いて、被計測気体中の粒子の粒径および粒子成分を判断する。これにより、粒子計測装置２は、気体に含まれる粒子の粒径や粒子成分をより正確に判断することができる。

【0050】

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態による核凝縮型粒子計測装置３（以下、粒子計測装置３）の構成の一例を示す図である。粒子計測装置３は、液体含有部１１０と、温度調節管１１５と、計測室１２０と、光源１３０と、光検知部１４０と、ポンプ１５０と、温度センサ１６０と、温度コントローラ１７０と、データベース１７５と、演算部１８０と、記憶部１８５と、ユーザインタフェース１８３と、表示部１８７と、液体供給部１９０と、排気管１９９とを備えている。

【0051】

粒子計測装置３は、凝縮用の液体を気化して過飽和状態にした気流路１０１に、被計測気体を通過させる。これにより、液体は、被計測気体中の微粒子を核（凝縮核）として凝縮する。これにより、例えば、粒径１００ｎｍ未満の非常に小さな微粒子が、例えば、μmオーダーの粒子に成長（肥大）する。このように微粒子を肥大させることによって、光検知部１４０が微粒子を容易に検知可能となる。

【0052】

液体含有部（第１液体含有部）１１０は、被計測気体が通過する気流路１０１の周囲に設けられ、液体を含有する。液体含有部１１０は、液体を含有可能な多孔質部材であり、例えば、スポンジ等であってもよい。液体は、液体含有部１１０から気化して気流路１０１に飽和状態で存在可能であり、かつ、気体中の粒子を核として凝縮可能な液体である。液体は、例えば、水、ブタノール等でよい。

【0053】

温度調節管１１５は、液体含有部１１０の周囲に設けられた管であり、液体含有部１１０を収容している。即ち、温度調節管１１５の内面に液体含有部１１０が設けられており、さらに液体含有部１１０の中心部に気流路１０１が設けられている。温度調節管１１５は、液体含有部１１０の温度を調節するために設けられている。温度調節管１１５には、例えば、金属やガラス等が用いられており、温度調整管１１５の内部の温度を調整する図示しないヒータ等を備えている。

【0054】

温度調節管１１５は、上管１１５ａと、下管１１５ｂとを含む。上管１１５ａは、液体含有部１１０の上部の温度を調節する。下管１１５ｂは、液体含有部１１０の下部の温度を調節する。温度コントローラ１７０は、上管１１５ａおよび下管１１５ｂの温度をそれぞれ異なる温度に設定可能である。

【0055】

光源１３０（第１光源）は、計測室１２０に設けられており、レーザ光を被計測気体に照射する。 光源１３０は、図１の光源３０と同じ構成でよい。光検知部（第１光検知部）１４０は、粒子からの反射光を受けるように計測室１２０に設置されている。光検知部１４０は、図１の光検知部４０と同じ構成でよい。ポンプ１５０は、気流路１０１や計測室１２０から気体を吸引する。ポンプ１５０は、図１のポンプ５０と同じ構成でよい。

【0056】

温度センサ１６０は、温度調節管１１５の温度を検出し、その温度を温度コントローラ１７０へ出力する。温度センサ１６０は、温度調節管１１５の上管１１５ａおよび下管１１５ｂのそれぞれの温度を検出可能である。これにより、温度センサ１６０は、液体含有部１１０の上部の温度および下部の温度を間接的に検出することができる。

【0057】

温度コントローラ１７０は、データベース１７５に格納されている温度条件に従って温度調節管１１５および液体含有部１１０の温度を制御する。温度調節管１１５の温度の実測値は温度センサ１６０から温度コントローラ１７０へフィードバックされるので、温度コントローラ１７０は、実測値に基づいて温度調節管１１５の温度を上記温度条件に適合するに制御することができる。また、温度コントローラ１７０は、温度調節管１１５の上管１１５ａおよび下管１１５ｂのそれぞれの温度を制御可能である。これにより、温度コントローラ１７０は、液体含有部１１０の上部の温度および下部の温度を間接的に制御することができる。

【0058】

第１記憶部としてのデータベース１７５は、液体が粒子に凝縮する温度と粒子成分との対応関係を示す第１データを格納する。ここで、粒子を核として液体が凝縮するための過飽和度Ｓは、粒子成分（例えば、液体の粒子に対する接触角）によって相違する。従って、凝縮温度と粒子成分との対応関係は、テーブルとして表すことができる。データベース１７５は、このようなテーブルを第１データとして予め格納する。

【0059】

第２記憶部としての記憶部１８５は、光検知部１４０において検知された粒子数または粒子濃度を記憶する。記憶部１８５は、光検知部１４０からの電圧値も格納してよい。

【0060】

演算部１８０は、液体含有部１１０の温度および第１データに基づいて、光検知部１４０において検知された粒子成分を決定する。また、演算部１８０は、光検知部１４０において検知された粒子数または粒子濃度に基づいて、各粒子成分の粒子数または粒子濃度を演算する。

【0061】

ユーザインタフェース１８３は、ユーザインタフェース８３と同様でよい。オペレータは、ユーザインタフェース１８３を介して第１データをデータベース１７５へ登録してもよい。

【0062】

表示部１８７は、記憶部１８５に格納されている第１データ、第２データ、粒子数、あるいは、粒子濃度等を表示する。表示部１８７は、表示部８７と同じ構成でよい。

【0063】

液体供給部１９０は、液体含有部１１０へ液体を供給する。液体は、ポンプＰによって液体供給部１９０から液体含有部１１０へ供給されてもよい。あるいは、液体は、毛細管現象を利用して、液体供給部１９０から液体含有部１１０へ供給されてもよい。

【0064】

図９（Ａ）は、粒子成分に対する過飽和度Ｓを示すグラフである。縦軸は、液体が粒子を核として凝縮するために必要な過飽和度Ｓ（以下、凝縮過飽和度ともいう）を示す。過飽和度Ｓ＝１は、相対湿度が１００％であることを意味する。横軸は、粒子成分を示す。例えば、粒子成分Ａ〜Ｃの凝縮過飽和度Ｓは、昇順にＡ、Ｂ、Ｃとなっている。凝縮過飽和度Ｓが低いことは、凝縮し易いことを意味し、逆に、凝縮過飽和度Ｓが高いことは、凝縮し難いことを意味する。従って、液体は、比較的低い過飽和度Ｓで粒子成分Ａに凝縮する。また、この液体は、比較的高い過飽和度Ｓで粒子成分Ｃに凝縮する。このような凝縮過飽和度Ｓの相違は、図１０を参照して説明するように、粒子成分Ａ〜Ｃの接触角の相違によって生じる。尚、図９のＳ１は、過飽和度Ｓが１（相対湿度＝１００％）であることを示している。

【0065】

粒子成分Ａ〜Ｃの全てを肥大させたい場合、過飽和度ＳをＳｃのレベルに設定すればよい。これにより、液体は、気流路１０１において粒子成分Ａ〜Ｃを核として凝縮し成長する。しかし、この場合、光検知部１４０は、粒子成分Ａ〜Ｃの全てを検知するので、それらを区別することができない。

【0066】

そこで、第３の実施形態による粒子計測装置３は、気流路１０１の過飽和度Ｓを変更して、液体の凝縮核となる粒子成分を制御する。例えば、気流路１０１の過飽和度ＳをＳａに設定すれば、粒子成分Ａが液体の凝縮核となるが、粒子成分Ｂ、Ｃは、液体の凝縮核とならない。従って、粒子成分Ａ〜Ｃのうち粒子成分Ａのみが成長し、検知可能となる。また、気流路１０１の過飽和度ＳをＳｂに設定すれば、粒子成分Ａ、Ｂが液体の凝縮核となるが、粒子成分Ｃは、液体の凝縮核とならない。従って、粒子成分Ａ〜Ｃのうち粒子成分Ａ、Ｂのみが成長し、検知可能となる。さらに、気流路１０１の過飽和度ＳをＳｃに設定すれば、粒子成分Ａ、Ｂ、Ｃが液体の凝縮核となる。従って、粒子成分Ａ〜Ｃが全て成長し、検知可能となる。演算部１８０は、過飽和度Ｓａ〜Ｓｃのそれぞれにおいて検知された粒子数の差に基づいて、粒子成分Ａ〜Ｃのそれぞれの粒子数を算出することができる。例えば、過飽和度がＳａの場合に検出された粒子数Ｎａ、過飽和度がＳｂの場合に検出された粒子数Ｎｂ、過飽和度がＳｃの場合に検出された粒子数Ｎｃとする。この場合、Ｎｃ−Ｎｂが粒子成分Ｃの粒子数となる。Ｎｂ−Ｎａが粒子成分Ｂの粒子数となる。Ｎａが粒子成分Ａの粒子数となる。

【0067】

過飽和度Ｓは、液体含有部１１０の温度（間接的に温度調節管１１５の温度）によって制御される。図１０は、粒子成分、液体の接触角、凝縮過飽和度、液体含有部１１０または温度調節管１１５の温度の対応関係（第１データ）を示す表である。尚、第１データは、少なくとも粒子成分と液体含有部１１０または温度調節管１１５の温度との対応関係が含まれていればよい。液体の接触角および過飽和度は、必ずしも第１データに含まれていなくてもよい。

【0068】

第１データを参照すると、粒子成分Ａ〜Ｂに対する液体の接触角は、その成分に依存して相違することが分かる。これに伴い、粒子成分Ａ〜Ｂの凝縮過飽和度もそれぞれ相違する。このような凝縮過飽和度を得るために、液体含有部１１０または温度調節管１１５の温度が粒子成分Ａ〜Ｃのそれぞれに対して設定されている。例えば、凝縮過飽和度の最も小さな粒子成分Ａを検出する際には、温度調節管１１５の上管１１５ａの温度は、約４０度に設定され、下管１１５ｂの温度は、約１０度に設定される。粒子成分Ａ、Ｂを検出する際には、温度調節管１１５の上管１１５ａの温度は、約５０度に設定され、下管１１５ｂの温度は、約２０度に設定される。粒子成分Ａ〜Ｃを全て検出する際には、温度調節管１１５の上管１１５ａの温度は、約６０度に設定され、下管１１５ｂの温度は、約２０度に設定される。このように上管１１５ａと下管１１５ｂとで温度が異なる理由は、温度変化を利用すると過飽和状態をより簡便に作ることができるためである。

【0069】

このような第１データは、データベース１７５に予め登録される。あるいは、第１データは、ユーザインタフェース８３を介してデータベース１７５に登録される。

【0070】

次に、粒子計測装置３の動作を説明する。

【0071】

図１１は、第３の実施形態による粒子計測装置３の動作の一例を示すフロー図である。まず、液体供給部１９０が液体を液体含有部１１０へ供給する（Ｓ１１０）。液体含有部１１０は、液体を吸収し含有する。

【0072】

次に、温度コントローラ１７０がデータベース１７５に格納された第１データを参照して温度調節管１１５の温度を設定する（Ｓ１２０）。温度調節部１１５の温度は、上管１１５ａと下管１１５ｂとでそれぞれ設定される。このとき、温度センサ１６０が温度調節部１１５および液体含有部１１０の温度測定値を温度コントローラ１７０へフィードバックする。これにより、温度コントローラ１７０は、温度調節部１１５および液体含有部１１０の温度を、第１データに従った温度に精度良く設定することができる。図１０を参照して説明したように、温度コントローラ１７０は、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度を、検出対象となる粒子成分Ａ〜Ｃのいずれかの凝縮過飽和度に対応した温度に設定する。

【0073】

例えば、最初に、温度コントローラ１７０は、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度を、粒子成分Ａの凝縮過飽和度Ｓａに対応する温度（第１温度）に設定する。即ち、温度コントローラ１７０は、上管１１５ａの温度を約４０度に設定し、下管１１５ｂの温度を約１０度に設定する。

【0074】

次に、ポンプ１５０が環境１００から被計測気体を吸引する。これにより、被計測気体が気流路１０１へ導入される（Ｓ１３０）。被計測気体は、下管１１５ｂから上管１１５ａに向かって流れる。これにより、被計測気体は、当初、下管１１５ｂの温度になり、その後、下管１１５ｂの温度になる。例えば、上記例において、被計測気体の温度は、下管１１５ｂを通過する際に約１０度となり、上管１１５ａを通過する際に約４０度になる。これにより、粒子成分Ａに液体が凝縮し、粒子成分Ａは肥大する。一方、粒子成分Ｂ、Ｃには液体が凝集しない。従って、粒子成分Ｂ、Ｃは、肥大せずにそのままの粒径で気流路１０１を通過する。

【0075】

次に、光源１３０が被計測気体へレーザ光を照射し、光検知部１４０が被計測気体中の粒子に反射した反射光（散乱光）を検知する（Ｓ１４０）。光検知部１４０は、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部１８０へ出力する。粒子成分Ａは肥大しているので、光検知部１４０は、粒子成分Ａを容易に検知し、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部１８０へ出力する。一方、粒子成分Ｂ、Ｃは肥大していないので、光検知部１４０は、粒子成分Ｂ、Ｃからは充分に大きな反射光強度を得ることができず、粒子成分Ｂ、Ｃをほとんど検知することができない。仮に粒子成分Ｂ、Ｃを検知できた場合であっても、粒子成分Ａとの反射強度の差が大きいので、粒子成分Ａと容易に区別できる。

【0076】

次に、演算部１８０が光検知部１４０からの電圧値を受けて被計測気体中の粒子数をカウントしあるいは粒子濃度を算出する（Ｓ１５０）。このとき、演算部１８０で算出される粒子数または粒子濃度は、粒子成分Ａの粒子数または粒子濃度となる。粒子成分Ａの粒子数または粒子濃度は、記憶部１８０に格納される（Ｓ１６０）。即ち、記憶部１８０は、液体含有部１１０が凝縮過飽和度Ｓａに対応する第１温度であるときに検知された粒子数（第１粒子数）または粒子濃度（第１粒子濃度）を記憶する。

【0077】

次に、温度コントローラ１７０は、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度を、粒子成分Ｂの凝縮過飽和度Ｓｂに対応する温度（第２温度）に設定する（Ｓ１７０のＮＯ、Ｓ１２０）。即ち、温度コントローラ１７０は、上管１１５ａの温度を約５０度に設定し、下管１１５ｂの温度を約２０度に設定する。そして、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０を実行する。これにより、粒子成分Ａ、Ｂには液体が凝縮し、粒子成分Ａ、Ｂは肥大する。一方、粒子成分Ｃには液体が凝集しない。従って、粒子成分Ｃは、肥大せずにそのままの粒径で気流路１０１を通過する。

【0078】

粒子成分Ａ、Ｂは肥大しているので、光検知部１４０は、粒子成分Ａ、Ｂを容易に検知し、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部１８０へ出力する。一方、粒子成分Ｃは肥大していないので、光検知部１４０は、粒子成分Ｃからは充分に大きな反射光強度を得ることができず、粒子成分Ｃをほとんど検知することができない。仮に粒子成分Ｃを検知できた場合であっても、粒子成分Ａとの反射強度の差が大きいので、粒子成分Ａ、Ｂと容易に区別できる。

【0079】

演算部１８０で算出される粒子数または粒子濃度は、粒子成分Ａ、Ｂの粒子数または粒子濃度となる。粒子成分Ａ、Ｂの粒子数または粒子濃度は、記憶部１８０に格納される。即ち、記憶部１８０は、液体含有部１１０が凝縮過飽和度Ｓｂに対応する第２温度であるときに検知された粒子数（第２粒子数）または粒子濃度（第２粒子濃度）を記憶する。

【0080】

次に、温度コントローラ１７０は、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度を、粒子成分Ｃの凝縮過飽和度Ｓｃに対応する温度（第３温度）に設定する（Ｓ１７０のＮＯ、Ｓ１２０）。即ち、温度コントローラ１７０は、上管１１５ａの温度を約６０度に設定し、下管１１５ｂの温度を約２０度に設定する。そして、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０を再度実行する。これにより、粒子成分Ａ〜Ｃに液体が凝縮し、粒子成分Ａ〜Ｃは肥大する。粒子成分Ａ〜Ｃは肥大しているので、光検知部１４０は、粒子成分Ａ〜Ｃの全てを容易に検知し、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部１８０へ出力する。

【0081】

演算部１８０で算出される粒子数または粒子濃度は、粒子成分Ａ〜Ｃの粒子数または粒子濃度となる。粒子成分Ａ〜Ｃの粒子数または粒子濃度は、記憶部１８０に格納される。即ち、記憶部１８０は、液体含有部１１０が凝縮過飽和度Ｓｃに対応する第３温度であるときに検知された粒子数（第３粒子数）または粒子濃度（第３粒子濃度）を記憶する。

【0082】

第１データがさらに他の温度条件を含む場合（Ｓ１７０のＮＯ）、温度コントローラ１７０は、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度を、他の温度に設定し、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０を繰り返す。このように、粒子計測装置３は、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度を変更しながら、粒子数をカウントしあるいは粒子濃度を算出する。

【0083】

第１データの全ての温度条件について検知動作が実行された場合（Ｓ１７０のＹＥＳ）、演算部１８０は、上述のように、各粒子成分の粒子数あるいは粒子濃度を算出する（Ｓ１７５）。例えば、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳａである場合に検出された第１粒子数をＮａとし、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳｂである場合に検出された第２粒子数をＮｂとし、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳｃである場合に検出された第３粒子数をＮｃとする。この場合、演算部１８０は、Ｎａを粒子成分Ａの粒子数と判断する。演算部１８０は、第１粒子数Ｎａと第２粒子数Ｎｂとの差（Ｎｂ−Ｎａ）を粒子成分Ｂの粒子数と判断する。演算部１８０は、第２粒子数Ｎａと第３粒子数Ｎｂとの差（Ｎｃ−Ｎｂ）を粒子成分Ｃの粒子数と判断する。また、演算部１８０は、粒子濃度についても同様に演算することができる。例えば、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳａである場合に検出された第１粒子濃度をＣａとし、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳｂである場合に検出された第２粒子濃度をＣｂとし、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳｃである場合に検出された第３粒子濃度をＣｃとする。この場合、演算部１８０は、Ｃａを粒子成分Ａの粒子濃度と判断する。演算部１８０は、第１粒子濃度Ｃａと第２粒子濃度Ｃｂとの差（Ｃｂ−Ｃａ）を粒子成分Ｂの粒子濃度と判断する。演算部１８０は、第２粒子濃度Ｃａと第３粒子濃度Ｃｂとの差（Ｃｃ−Ｃｂ）を粒子成分Ｃの粒子濃度と判断する。

【0084】

次に、演算部１８０は、粒子成分Ａ〜Ｃの粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分を表示部１８７に表示する（Ｓ１８０）。演算部１８０は、粒子成分Ａ〜Ｃの粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分の情報を粒子計測装置３の外部へ出力してもよい。被計測気体は、排気管１９９から粒子計測装置３の外部へ排出される。

【0085】

このように、第３の実施形態による粒子計測装置３は、液体の凝集温度と粒子成分との対応関係に基づいて、液体含有部１１０および温度調節管１１５の温度を複数の温度に設定し、粒子を選択的に肥大させてから検知する。これにより、粒子計測装置３は、粒子成分ごとの粒子数または粒子濃度を得ることができる。

【0086】

（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態による核凝縮型粒子計測装置４（以下、粒子計測装置４）の構成の一例を示す図である。粒子計測装置４は、第２液体含有部１１２と、第２温度調節管１１７と、第２計測室１２２と、第２光源１３２と、第２光検知部１４２と、第２温度センサ１６２とをさらに備えている点で第３の実施形態の粒子計測装置４と異なる。第４の実施形態のその他の構成は、第３の実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、液体含有部と、温度調節管と、計測室と、光源と、光検知部と、温度センサは、それぞれ複数設けられているが、その他の構成要素は共通でよい。

【0087】

第２液体含有部１１２は、気流路１０１とは異なる気流路１０２の周囲に設けられ、液体を含有する。気流路１０１、１０２は、同一の環境１００に接続されており、環境１００からの被計測気体を流す。第２液体含有部１１２は、第１液体含有部１１０と同様に、液体を含有可能な多孔質部材であり、例えば、スポンジ等であってもよい。液体は、第２液体含有部１１２から気化して気流路１０２に飽和状態で存在可能であり、かつ、気体中の粒子を核として凝縮可能な液体である。液体は、第１液体含有部１１２に含まれる液と同じであり、例えば、水、ブタノール等でよい。

【0088】

第２温度調節管１１７は、第２液体含有部１１２の周囲に設けられた管であり、第２液体含有部１１２を収容している。即ち、第２温度調節管１１７の内面に第２液体含有部１１２が設けられており、さらに第２液体含有部１１２の中心部に気流路１０２が設けられている。第２温度調節管１１７は、第２液体含有部１１２の温度を調節するために設けられている。第２温度調節管１１７には、例えば、金属やガラス等が用いられている。

【0089】

第２温度調節管１１７は、上管１１７ａと、下管１１７ｂとを含む。上管１１７ａは、第２液体含有部１１２の上部の温度を調節する。下管１１７ｂは、第２液体含有部１１２の下部の温度を調節する。温度コントローラ１７０は、上管１１７ａおよび下管１１７ｂの温度をそれぞれ異なる温度に設定可能である。また、温度コントローラ１７０は、第２温度調節管１１７を第１温度調節管１１５とは別に温度制御する。従って、上管１１５ａ、１１７ａおよび下管１１５ｂ、１１７ｂの各温度は、それぞれ別々に制御され得る。

【0090】

第２光源１３２は、第２計測室１２２に設けられており、レーザ光を被計測気体に照射する。第２光源１３２の構成は、第１光源１３０の構成と同様でよい。

【0091】

第２光検知部１４２は、粒子からの反射光を受けるように第２計測室１２２に設置されている。第２光検知部１４２は、第２計測室１２２において被計測気体中の粒子からの反射光の強度を検知する。第２光検知部１４０の構成は、第１光検知部４０の構成と同様でよい。演算部１８０は、第１光検知部１４０からの電圧値に基づいて第１計測室１２０内の粒子数（第１粒子数）を計測し、第２光検知部１４２からの電圧値に基づいて第２計測室１２２内の粒子数（第２粒子数）を計測する。第１および第２粒子数は、電圧値とともに記憶部１８５に格納される。

【0092】

第２温度センサ１６２は、第２温度調節管１１７および第２液体含有部１１２の温度を検出し、その温度を温度コントローラ１７０へ出力する。第２温度センサ１６２は、第２温度調節管１１７の上管１１７ａおよび下管１１７ｂのそれぞれの温度を検出可能である。これにより、第２温度センサ１６２は、第２液体含有部１１２の上部の温度および下部の温度を検出することができる。

【0093】

温度コントローラ１７０は、データベース１７５に格納されている温度条件に従って、第１および第２温度調節管１１５、１１７並びに第１および第２液体含有部１１０、１１２の温度を制御する。第１および第２温度調節管１１５、１１７並びに第１および第２液体含有部１１０、１１２の温度の実測値は第１および第２温度センサ１６０、１６２から温度コントローラ１７０へフィードバックされる。よって、温度コントローラ１７０は、実測値に基づいて第１および第２温度調節管１１５、１１７、第１および第２液体含有部１１０、１１２の温度を上記温度条件に適合するように制御する。

【0094】

データベース１７５は、第３の実施形態と同様に、第１データを予め格納している。

【0095】

記憶部１８５は、第１光検知部１４０において検知された第１粒子数または第１粒子濃度を記憶し、さらに、第２光検知部１４２において検知された第２粒子数または第２粒子濃度をも記憶する。

【0096】

演算部１８０は、第１および第２液体含有部１１０、１１２の各温度および第１データに基づいて、第１および第２光検知部１４０、１４２のそれぞれにおいて検知された粒子成分を決定する。また、演算部１８０は、第１および第２光検知部１４０、１４２において検知された粒子数または粒子濃度に基づいて、第１および第２計測室１２０、１２２に存在する粒子成分のそれぞれの粒子数または粒子濃度を演算する。

【0097】

ユーザインタフェース１８３および表示部１８７は、第３の実施形態のそれらと同様でよい。液体供給部１９０は、第１および第２液体含有部１１０、１１２へ液体を共通に供給する。

【0098】

次に、粒子計測装置４の動作を説明する。

【0099】

図１３は、第４の実施形態による粒子計測装置４の動作の一例を示すフロー図である。まず、液体供給部１９０が液体を第１および第２液体含有部１１０、１１２へ供給する（Ｓ１１２）。第１および第２液体含有部１１０、１１２は、液体を吸収し含有する。

【0100】

次に、温度コントローラ１７０がデータベース１７５に格納された第１データを参照して、第１および第２温度調節管１１５、１１７の温度を設定する（Ｓ１２２）。第１温度調節部１１５の温度は、上管１１５ａと下管１１５ｂとにおいてそれぞれ設定される。第２温度調節部１１７の温度は、上管１１７ａと下管１１７ｂとにおいてそれぞれ設定される。

【0101】

例えば、温度コントローラ１７０は、第１液体含有部１１０および第１温度調節管１１５の温度を、粒子成分Ａの凝縮過飽和度Ｓａに対応する温度（第１温度）に設定する。即ち、温度コントローラ１７０は、上管１１５ａの温度を約４０度に設定し、下管１１５ｂの温度を約１０度に設定する。一方、温度コントローラ１７０は、第２液体含有部１１２および第２温度調節管１１７の温度を、粒子成分Ｂの凝縮過飽和度Ｓｂに対応する温度（第２温度）に設定する。即ち、温度コントローラ１７０は、上管１１７ａの温度を約５０度に設定し、下管１１７ｂの温度を約２０度に設定する。これにより、気流路１０１、１０２は、それぞれ異なる過飽和度に設定される。

【0102】

次に、ポンプ１５０が環境１００から被計測気体を吸引する。これにより、被計測気体が気流路１０１、１０２へ導入される（Ｓ１３２）。被計測気体は、下管１１５ｂから上管１１５ａに向かって流れ、それと並行して（同時に）、下管１１７ｂから上管１１７ａに向かって流れる。これにより、被計測気体は、気流路１０１において、当初、下管１１５ｂの温度になり、その後、下管１１５ｂの温度になる。また、被計測気体は、気流路１０２において、当初、下管１１７ｂの温度になり、その後、下管１１７ｂの温度になる。これにより、気流路１０１において、粒子成分Ａに液体が凝縮し、粒子成分Ａは肥大する。気流路１０１内において、粒子成分Ｂ、Ｃには液体が凝集しない。一方、気流路１０２内において、粒子成分Ａ、Ｂに液体が凝縮し、粒子成分Ａ、Ｂは肥大する。気流路１０２内において、粒子成分Ｃには液体が凝集しない。

【0103】

次に、第１および第２光源１３０、１３２がそれぞれ被計測気体へレーザ光を照射し、第１および第２光検知部１４０、１４２が被計測気体中の粒子に反射した反射光（散乱光）をそれぞれ検知する（Ｓ１４２）。第１光検知部１４０は、粒子成分Ａを容易に検知し、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部１８０へ出力するが、粒子成分Ｂ、Ｃをほとんど検知しない。仮に粒子成分Ｂ、Ｃを検知できた場合であっても、粒子成分Ａとの反射強度の差が大きいので、粒子成分Ａと容易に区別できる。第２光検知部１４２は、粒子成分Ａ、Ｂを容易に検知し、その反射光の強度に対応する電圧値を演算部１８０へ出力するが、粒子成分Ｃをほとんど検知しない。仮に粒子成分Ｃを検知できた場合であっても、粒子成分Ａ、Ｂとの反射強度の差が大きいので、粒子成分Ａと容易に区別できる。

【0104】

次に、演算部１８０が第１および第２光検知部１４０、１４２からの電圧値を受けて被計測気体中の粒子数をカウントしあるいは粒子濃度を算出する（Ｓ１５２）。このとき、演算部１８０は、第１光検知部１４０からの電圧値を用いて、粒子成分Ａの第１粒子数または第１粒子濃度を算出する。演算部１８０は、第２光検知部１４２からの電圧値を用いて、粒子成分Ａ、Ｂの第２粒子数または第２粒子濃度を算出する。第１および第２粒子数または第１および第２粒子濃度は、記憶部１８０に格納される（Ｓ１６２）。このように、記憶部１８０は、液体含有部１１０が凝縮過飽和度Ｓａに対応する第１温度であるときに検知された第１粒子数または第１粒子濃度を記憶するとともに、液体含有部１１２が凝縮過飽和度Ｓｂに対応する第２温度であるときに検知された第２粒子数または第２粒子濃度を記憶する。

【0105】

次に、演算部１８０は、各粒子成分の粒子数あるいは粒子濃度を算出する（Ｓ１７７）。例えば、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳａである場合に検出された第１粒子数をＮａとし、気流路１０２の凝縮過飽和度がＳｂである場合に検出された第２粒子数をＮｂとする。この場合、演算部１８０は、Ｎａを粒子成分Ａの粒子数と判断する。演算部１８０は、第１粒子数Ｎａと第２粒子数Ｎｂとの差（Ｎｂ−Ｎａ）を粒子成分Ｂの粒子数と判断する。また、演算部１８０は、粒子濃度についても同様に演算することができる。例えば、気流路１０１の凝縮過飽和度がＳａである場合に検出された第１粒子濃度をＣａとし、気流路１０２の凝縮過飽和度がＳｂである場合に検出された第２粒子濃度をＣｂとする。この場合、演算部１８０は、Ｃａを粒子成分Ａの粒子濃度と判断する。演算部１８０は、第１粒子濃度Ｃａと第２粒子濃度Ｃｂとの差（Ｃｂ−Ｃａ）を粒子成分Ｂの粒子濃度と判断する。

【0106】

次に、演算部１８０は、粒子成分Ａ、Ｂの粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分を表示部１８７に表示する（Ｓ１８２）。演算部１８０は、粒子成分Ａ、Ｂの粒子数、粒子濃度、粒径、粒子成分の情報を粒子計測装置４の外部へ出力してもよい。被計測気体は、排気管１９９から粒子計測装置４の外部へ排出される。

【0107】

このように、第４の実施形態によれば、第１および第２液体含有部１１０、１１２をそれぞれ異なる温度に設定し、気流路１０１、１０２をそれぞれ異なる過飽和度に設定する。そして、第１および第２光検知部１４０、１４２は、それぞれ時間的に並行して粒子を検知する。これにより、第１および第２光検知部１４０、１４２は、異なる粒子成分を同時に検知することができる。例えば、第１光検知部１４０は、粒子成分Ａを検知し、それと同時に、第２光検知部１４２は、粒子成分Ａ、Ｂを検知することができる。その結果、第４の実施形態による粒子計測装置４は、短時間で各粒子成分Ａ、Ｂのそれぞれの粒子数または粒子濃度等を算出することができる。

【0108】

また、粒子計測装置４は、第１および第２液体含有部１１０、１１２の温度を変更せずに、複数の温度条件のもとで同時に粒子の検出を行うことができる。よって、環境１００が時間的に変化する場合であっても、粒子計測装置４は、或る時点における環境１００に含まれる複数の粒子成分を検知することができる。

【0109】

尚、第４の実施形態において、環境１００と排気管１９９との間に並列されている液体含有部等の構成の数は、２組である。しかし、これらの液体含有部等の構成の数は、３組以上であってもよい。この場合、粒子計測装置は、３種類以上の粒子成分（例えば、Ａ〜Ｃ）のそれぞれの粒子数および粒子濃度を同時に得ることができる。

【0110】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0111】

１〜４・・・粒子計測装置、１０・・・気体供給部、２０、１２０・・・計測室、３０、１３０・・・光源、４０、４５、１４０・・・光検知部、５０、１５０・・・ポンプ、８０、１８０・・・演算部、８３、１８３・・・ユーザインタフェース、８５、１８５・・・記憶部、８７、１８７・・・表示部、９５・・・フィルタ、９９、１９９・・・排気管、１１０・・・液体含有部、１１５・・・温度調節管、１６０・・・温度センサ、１７０・・・温度コントローラ、１７５・・・データベース、１９０・・・液体供給部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】