特許 7190129 イオン分布可視化装置及びイオン分布可視化システム

(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】

(24)【登録日】2022-12-07

(45)【発行日】2022-12-15

(54)【発明の名称】イオン分布可視化装置及びイオン分布可視化システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/60 20060101AFI20221208BHJP

   G01R 29/24 20060101ALI20221208BHJP

   H05F 3/04 20060101ALN20221208BHJP

【ＦＩ】

G01N27/60 D

G01R29/24 Z

H05F3/04 D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018186418

(22)【出願日】2018-10-01

(65)【公開番号】P2020056642

(43)【公開日】2020-04-09

【審査請求日】2021-08-17

(73)【特許権者】

【識別番号】591252781

【氏名又は名称】ヒューグルエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091281

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】徳永 哲也

【審査官】赤木 貴則

(56)【参考文献】

【文献】特表２００６－５１３４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１４６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１１８８９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０５３５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１９６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３０７９００１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１１６２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３９５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１５２２１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２６１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５０５０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１７３０４２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】[NCC株式会社]，静電気可視化モニター，YouTube [online] [video]，2018年02月27日，ＵＲＬ、https://www.youtube.com/watch?v=grcNy2JRG30

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／００－Ｇ０１Ｎ ２７／２４

Ｇ０１Ｎ ２７／６０－Ｇ０１Ｎ ２７／６１

Ｇ０１Ｒ ２９／２４

Ｈ０５Ｆ ３／０４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオン発生源としてのイオナイザから放射された正イオンまたは負イオンを捕集して帯電するセンサと、前記センサにより捕集した正イオンまたは負イオンの濃度を検出する検出回路と、前記検出回路により検出した正イオン濃度が所定値以上である時に発光する正イオン用発光素子と、前記検出回路により検出した負イオン濃度が所定値以上である時に発光する負イオン用発光素子と、によりイオン分布可視化ユニットを構成し、
前記イオン分布可視化ユニットの構成要素のうち、少なくとも、前記センサ、前記正イオン用発光素子及び前記負イオン用発光素子を並べて配置したものを一組として、その複数組を基板の同一の表面に配置したことを特徴とするイオン分布可視化装置。

【請求項2】

請求項１に記載したイオン分布可視化装置において、
前記センサが、正イオン及び負イオンを捕集して帯電する正負イオン共通のセンサであることを特徴とするイオン分布可視化装置。

【請求項3】

請求項１に記載したイオン分布可視化装置において、
前記センサが、正イオンを捕集して帯電する正イオン用センサと、負イオンを捕集して帯電する負イオン用センサと、に分離されていることを特徴とするイオン分布可視化装置。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置において、
前記基板が、除電対象物の表面形状に合致した形状を有することを特徴とするイオン分布可視化装置。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置において、
前記検出回路を前記基板の裏面に配置したことを特徴とするイオン分布可視化装置。

【請求項6】

請求項１～５の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置において、
前記検出回路に電源を供給する電源回路を前記基板の表面端部に配置したことを特徴とするイオン分布可視化装置。

【請求項7】

請求項１～６の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置における前記検出回路の出力信号をディジタル処理し、情報処理装置により前記正イオン用発光素子または前記負イオン用発光素子の発光状態を示す画像データまたはテキストデータを生成すると共に、前記画像データまたはテキストデータを表示または保存することを特徴としたイオン分布可視化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオン発生源から放射された正イオン及び負イオンの分布状態やイオン濃度を視覚的に把握するためのイオン分布可視化装置、及び、その出力をディジタル処理してディスプレイ上に画像表示するイオン分布可視化システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

イオン濃度を視覚的に把握可能とした従来技術として、特許文献１に記載されたイオン風可視化装置が知られている。
図１２は、このイオン風可視化装置の主要部を示す斜視図である。図１２において、１０１はフレーム、１０２はフレーム１０１の上面を矢印方向に移動可能な第１移動体、１０３は第１移動体１０２の上面を矢印方向に移動可能な第２移動体、１０４はイオン計測装置、１０５はＬＥＤ、１０６はディジタルカメラ、１０７は支持枠、１１１はフレーム１０１の側方に配置されたマーカー、１２０はイオン発生源としてのドライヤーである。

【0003】

上記従来技術によるイオン風の可視化方法を、図１３を参照しつつ説明する。
図１３において、ドライヤー１２０からイオン風を送風した状態で、第１移動体１０２及び第２移動体１０３を平面内で移動させながらイオン計測装置１０４がイオンを計測し、その量に応じてＬＥＤ１０５の輝度を変化させつつ点灯させる。同時に、図１２のディジタルカメラ１０６によって点灯状態のＬＥＤ１０５を撮像することにより、例えば、ＬＥＤ１０５を中心とした範囲ａ_１，ｂ_１，ｃ_１の画像ａ_２，ｂ_２，ｃ_２を得る。
これらの画像ａ_２，ｂ_２，ｃ_２を、フレーム１０１のマーカー１１１を基準にして画像処理ソフトにより合成して画像ｄを作成し、この画像ｄをイオン風の分布画像としてディスプレイに表示するものである。

【0004】

また、他の従来技術として、特許文献２に記載されたイオンチェッカーが知られている。
図１４は、このイオンチェッカーの構成図であり、２００はイオン発生源としてのクラスタユニット、２１０は正イオン発生部、２２０は負イオン発生部、３１０Ｐ，３１０Ｎはイオンセンサ、３１１は正イオンまたは負イオンの電荷を検出する集電電極、３２１，３２２は発光色が異なるＬＥＤ、３５０は電源である。また、図１５は上記イオンセンサ３１０Ｐ，３１０Ｎの内部構成図であり、３１３は保護電極、３１４は集電電極３１１による検出電荷量（検出イオン量）を測定するオペアンプ、３１５は検出イオン量に応じた電圧信号を出力すると共に電源電圧が供給される端子部である。

【0005】

図１６は、イオンチェッカーの変形例を示している。この変形例は、前述したイオンセンサ３１０Ｐ，３１０Ｎの出力により多数のＬＥＤ３２１，３２２の点灯表示を可能にしたものであり、３２０は多数のＬＥＤ３２１，３２２からなる点灯表示部、３３０は制御部、３３１はマイコン、３３２はＬＥＤドライバＩＣ、３４０は点灯表示部３２０及び制御部３３０等が搭載された表示基板である。

【0006】

このイオンチェッカーでは、イオンセンサ３１０Ｐ，３１０Ｎによりそれぞれ検出した正負のイオン量に応じた数の正イオン側ＬＥＤ３２１、負イオン側ＬＥＤ３２２を点灯させるように、マイコン３３１及びＬＥＤドライバＩＣ３３２が点灯表示部３２０を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１７－１２０２３４号公報（段落［００８９］～［０１２２］、図１，図４～図６等）

【文献】特開２０１７－１１６２８８号公報（段落［００２０］～［００４９］、図１，図２，図４等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載のイオン風可視化装置では、イオン計測装置１０４及びＬＥＤ１０５を平面内で移動させるための駆動機構が複雑かつ大型であり、コスト高になる。また、複数の画像を撮像した後にこれらの画像を合成して最終的な可視化画像を得る方式であるため、イオンの分布を視覚によって即座に把握することができなかった。
更に、このイオン風可視化装置では、目的とする場所におけるイオンの平面的な分布状態を測定したい場合でも、装置全体の構造や大きさに起因して測定できないことがあった。

【0009】

また、特許文献２に記載のイオンチェッカーによれば、正イオン及び負イオンをそれぞれ可視化できるが、図１６に示した構成では、イオン量に応じて点灯されるＬＥＤ３２１，３２２の数が変化するだけであり、発生した正イオン及び負イオンが空間的にどのように分布しているかを表示できるものではない。

【0010】

更に、空間のイオン濃度やイオンバランスを測定するにはチャージプレートモニタや表面電位センサを使用することが考えられる。しかし、これらの装置を用いた測定作業には多くの時間がかかるため、測定中にイオン濃度やイオンバランスが変化してしまう恐れがある。
加えて、測定器を様々な場所に設置するにつれてイオンの流れが変わってしまい、正確な測定が難しい。

【0011】

以上まとめると、特許文献１や特許文献２に記載された従来技術では、例えば、イオナイザにより正負イオンを発生させて半導体ウェハ等を除電する場合に、その除電対象物に到達する正イオン、負イオンの分布状態やイオン濃度を簡単かつ迅速に把握することが困難であり、チャージプレートモニタや表面電位センサ等を用いる場合についても同様であった。

【0012】

そこで、本発明の解決課題は、イオン発生源から除電対象物に向けて放射された正負イオンの分布状態やイオン濃度を短時間で容易に把握可能としたイオン分布可視化装置及びイオン分布可視化システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するため、請求項１に係るイオン分布可視化装置は、イオン発生源としてのイオナイザから放射された正イオンまたは負イオンを捕集して帯電するセンサと、前記センサにより捕集した正イオンまたは負イオンの濃度を検出する検出回路と、前記検出回路により検出した正イオン濃度が所定値以上である時に発光する正イオン用発光素子と、前記検出回路により検出した負イオン濃度が所定値以上である時に発光する負イオン用発光素子と、によりイオン分布可視化ユニットを構成し、
前記イオン分布可視化ユニットの構成要素のうち、少なくとも、前記センサ、前記正イオン用発光素子及び前記負イオン用発光素子を並べて配置したものを一組として、その複数組を基板の同一の表面に配置したことを特徴とする。

【0014】

請求項２に係るイオン分布可視化装置は、請求項１に記載したイオン分布可視化装置において、前記センサが、正イオン及び負イオンを捕集して帯電する正負イオン共通のセンサであることを特徴とする。

【0015】

請求項３に係るイオン分布可視化装置は、請求項１に記載したイオン分布可視化装置において、前記センサが、正イオンを捕集して帯電する正イオン用センサと、負イオンを捕集して帯電する負イオン用センサと、に分離されていることを特徴とする。

【0016】

請求項４に係るイオン分布可視化装置は、請求項１～３の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置において、前記基板が、除電対象物の表面形状に合致した形状を有することを特徴とする。

【0017】

請求項５に係るイオン分布可視化装置は、請求項１～４の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置において、前記検出回路を前記基板の裏面に配置したことを特徴とする。

【0018】

請求項６に係るイオン分布可視化装置は、請求項１～５の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置において、前記検出回路に電源を供給する電源回路を前記基板の表面端部に配置したことを特徴とする。

【0019】

請求項７に係るイオン分布可視化システムは、請求項１～６の何れか１項に記載したイオン分布可視化装置における前記検出回路の出力信号をディジタル処理し、情報処理装置により前記正イオン用発光素子または前記負イオン用発光素子の発光状態を示す画像データまたはテキストデータを生成すると共に、前記画像データまたはテキストデータを表示または保存することを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明のイオン分布可視化装置によれば、ＬＥＤ等の発光素子やセンサを移動させることなく、イオン発生源から所定の距離を隔ててイオン分布可視化装置の主要部（発光素子及びセンサ）を配置して測定するだけで、その位置における正負イオンの平面的な分布状態やイオン濃度の高低を視覚的に把握することができる。このため、イオナイザ等の性能評価や除電対象物に到達するイオンの分布状態、空間的なイオンバランス等の確認を容易かつ短時間で実行可能である。
また、イオンの分布状態を発光素子によって可視化するだけでなく、イオン分布可視化システムとして、検出回路の出力信号をパソコンや携帯情報端末等の情報処理装置によりディジタル処理して画像データまたはテキストデータをディスプレイに表示し、あるいは記憶装置に保存することにより、利便性を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明におけるイオン分布可視化ユニットの一実施例の構成図である。

【図2】図１のイオン分布可視化ユニットの回路構成図である。

【図3】本発明のイオン分布可視化装置の第１実施形態を示す構成図である。

【図4】本発明のイオン分布可視化装置の第２実施形態を示す構成図である。

【図5】本発明のイオン分布可視化装置の第３実施形態を示す構成である。

【図6】本発明のイオン分布可視化装置の使用状態を示す概念的な平面図である。

【図7】本発明のイオン分布可視化装置の使用状態を示す概念的な側面図である。

【図8】本発明におけるイオン分布可視化ユニットの他の実施例の構成図である。

【図9】図８のイオン分布可視化ユニットにおける正イオン検出・点灯回路の構成図である。

【図10】図８のイオン分布可視化ユニットにおける負イオン検出・点灯回路の構成図である。

【図11】本発明のイオン分布可視化システムの機能ブロック図である。

【図12】特許文献１に記載されたイオン風可視化装置の主要部を示す斜視図である。

【図13】図１２のイオン風可視化装置によるイオン風の可視化方法の説明図である。

【図14】特許文献２に記載されたイオンチェッカーの構成図である。

【図15】図１４におけるイオンセンサの内部構成図である。

【図16】特許文献２に記載されたイオンチェッカーの変形例の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明を構成するイオン分布可視化ユニットの一実施例を示している。このイオン分布可視化ユニットＤＰＵは、正イオンを負イオンより多く検出した時に点灯する正イオン用のＬＥＤ １Ｐと、負イオンを正イオンより多く検出した時に点灯する負イオン用のＬＥＤ １Ｎと、正イオン及び負イオンを捕集する共通の帯電電極としてのセンサ２と、センサ２の出力信号に基づいてＬＥＤ １Ｐ，１Ｎを点灯（発光）させるための検出回路３と、を備えている。なお、検出回路３に電源を供給する電源回路については図示を省略してある。
上記構成において、例えばＬＥＤ １Ｐは赤色、ＬＥＤ １Ｎは青色というように、発光色が異なっている。

【0023】

図２は、イオン分布可視化ユニットＤＰＵの回路構成図である。図２において、１０は非反転増幅器を構成するオペアンプであり、その非反転入力端子にはセンサ２が接続されている。オペアンプ１０の反転入力端子には一端が接地された抵抗Ｒ_１の他端が接続され、オペアンプ１０の出力端子と反転入力端子との間には、抵抗Ｒ_２が接続されている。オペアンプ１０の出力端子と接地点との間には、ＬＥＤ １Ｐと抵抗Ｒ_４との直列回路と、ＬＥＤ １Ｎと抵抗Ｒ_３との直列回路とが、互いに並列に接続されている。なお、２０Ｐは正電源、２０Ｎは負電源を示す。

【0024】

良く知られているように、非反転増幅器としてのオペアンプ１０の入力電圧Ｖ_ｉｎと出力電圧Ｖ_ｏｕｔとの間には、Ｖ_ｏｕｔ＝Ｖ_ｉｎ（Ｒ_１＋Ｒ_２）／Ｒ_１という関係がある。また、上記の入力電圧Ｖ_ｉｎの大きさはセンサ２により検出された正イオンまたは負イオンの濃度（量）に比例し、入力電圧Ｖ_ｉｎの極性は、正イオンまたは負イオンのうちイオン濃度が高い方の極性に依存する。

【0025】

このため、正イオン濃度が高い場合には入力電圧Ｖ_ｉｎ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔが正になり、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが抵抗Ｒ_４によって決まる所定値を超えるとＬＥＤ １Ｐが点灯する。同様に、負イオン濃度が高い場合には入力電圧Ｖ_ｉｎ及び出力電圧Ｖ_ｏｕｔが負になり、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが抵抗Ｒ_３によって決まる所定値を超えるとＬＥＤ １Ｎが点灯する。ここで、ＬＥＤ １Ｐ，１Ｎは、例えば、オペアンプ１０の入力電圧Ｖ_ｉｎの大きさが±５０［Ｖ］、あるいは±１００［Ｖ］を超えた時に点灯するように、抵抗Ｒ_１～Ｒ_４の抵抗値等を設定すれば良い。もちろん、これらの閾値はあくまで例示的な値であり、本発明を何ら限定するものではない。

【0026】

また、入力電圧Ｖ_ｉｎひいては出力電圧Ｖ_ｏｕｔは検出されるイオン濃度に応じて大きくなり、ＬＥＤ １Ｐ，１Ｎの明るさ（輝度）は出力電圧Ｖ_ｏｕｔの大きさに依存するので、ＬＥＤ １Ｐ，１Ｎが明るく光るほど、対応する極性のイオン濃度が高いと判断できる。
従って、図１に示したイオン分布可視化ユニットＤＰＵを後述する基板４等の表面に多数配置し、図示されていない電源回路から電源を供給することにより、個々のイオン分布可視化ユニットＤＰＵの配置箇所における正負イオンの分布状態やイオン濃度の高低を視覚的に表示することができる。

【0027】

次に、図３は本発明に係るイオン分布可視化装置の第１実施形態を示している。
このイオン分布可視化装置ＤＰ１においては、ＬＥＤ １Ｐ，１Ｎとセンサ２とを交互に配置して形成した直線状のセンサ／表示部６を、矩形の基板４の表面に複数並置すると共に、基板４の端部に電源回路５を配置して構成されている。なお、検出回路３は、基板４の裏面に配置するか、表面側のセンサ／表示部６の相互間に配置される。また、電源回路５は、基板４上のイオン分布可視化装置ＤＰ１とは別置き（別体）に構成しても良く、このことは第２実施形態以降の各実施形態でも同様である。

【0028】

図４は、本発明に係るイオン分布可視化装置の第２実施形態を示している。
このイオン分布可視化装置ＤＰ２は、ＬＥＤ １Ｐ，１Ｎとセンサ２とを一組にして矩形の基板４の表面に隙間なく高密度に配置すると共に、基板４の端部に電源回路５を配置して構成される。なお、検出回路３は、基板４の裏面に配置されている。
ここで、センサ２は、正負イオン用に共通のものでも良いし、後述する図８のように、正イオン用センサと負イオン用センサとが分離されていても良い。

【0029】

図５は、本発明に係るイオン分布可視化装置の第３実施形態を示している。
このイオン分布可視化装置ＤＰ３は、ＬＥＤ １Ｐ，１Ｎとセンサ２とを一組にして円形の基板４の表面に隙間なく高密度に配置し、基板４の裏面に検出回路３を配置して構成されている。図示されていないが、電源回路は基板４の裏面の適宜な位置に配置すれば良い。
前述したごとく、センサ２は、正負イオン用に共通のものでも良いし、正イオン用センサと負イオン用センサとが分離されていても良い。

【0030】

図３～図５に示した実施形態はあくまで例示的なものであり、本発明のイオン分布可視化装置は、任意の外形を有する基板の表面に少なくともＬＥＤ １Ｐ，１Ｎとセンサ２とを組み合わせたものを一組として多数組、配置し、検出回路３を基板４の表面または裏面に配置して構成される。また、電源回路５は基板４の表面または裏面に配置するか、基板４とは別個独立して形成される。

【0031】

例えば、イオナイザのユーザが、イオナイザにより発生させたイオンを半導体ウェハ等の除電対象物に放射して除電する場合には、除電対象物の表面におけるイオンの分布状態やイオンバランスを視覚的に把握することが必要である。
このような場合、ユーザの要求に応じて製造された所定の平面形状（Ａ５，Ａ４，Ａ３等の四角形、または円形など）を有する基板４の表面に、多数のＬＥＤ １Ｐ，１Ｎやセンサ２を配置すると共に、検出回路３及び電源回路５を適宜設けてイオン分布可視化装置を構成すれば良く、この可視化装置を除電対象物の表面に載置してＬＥＤ １Ｐ，１Ｎの点灯状態を観測すれば、イオンの平面的な分布状態やイオン濃度の高低を確認することができる。

【0032】

次いで、図６は、本発明のイオン分布可視化装置の使用状態を概念的に示した平面図である。図６において、３０はイオン発生源としてのイオナイザであり、イオン分布可視化装置ＤＰ４の表面に対向するように、正イオン発生用の電極３１Ｐと負イオン発生用の電極３１Ｎとが交互に配置されている。
イオン分布可視化装置ＤＰ４は、前述した図３、図４の実施形態のように構成されており、図示は省略するが、多数のＬＥＤ １Ｐ，１Ｎやセンサ２等がイオナイザ３０側に配置されている。

【0033】

このため、図６によって概念的に示すように、電極３１Ｐから正イオンを発生させると、電極３１Ｐの直下の領域ＡＰ１においてセンサ２が正イオンを検出して例えば赤色のＬＥＤ １Ｐを点灯させ、また、電極３１Ｎから負イオンを発生させると、電極３１Ｎの直下の領域ＡＮ１においてセンサ２が負イオンを検出して青色のＬＥＤ １Ｎを点灯させることができる。なお、正イオンと負イオンとは、所定の時間間隔で交互に発生させる。

【0034】

また、図７は、本発明のイオン分布可視化装置の使用状態を概念的に示した側面図である。この例は、イオナイザ３０の電極３１Ｐ，３１Ｎから放射されるイオンの進行方向とイオン分布可視化装置ＤＰ５の表面とが平行になるように、イオン分布可視化装置ＤＰ５を配置した場合を示している。

【0035】

図６の場合と同様に、正イオンと負イオンとを電極３１Ｐ，３１Ｎから所定の時間間隔で交互に発生させると、図７に示す如く、電極３１Ｐ，３１Ｎからの距離Ｌに応じてセンサ２に到達するイオンの量が異なるため、領域ＡＮ２，ＡＰ２，ＡＮ３，……のように発光色が異なるＬＥＤ １Ｎ，１Ｐがイオン濃度に応じて点灯する。なお、距離Ｌを時間軸ｔに対応させると、例えば、電極３１Ｎから前回発生させた負イオンによるＬＥＤ １Ｎの点灯領域ＡＮ２と、今回発生させた負イオンによるＬＥＤ １Ｎの点灯領域ＡＮ３とを、それぞれ分離して形成することができる。

【0036】

次に、図８は、本発明を構成するイオン分布可視化ユニットの他の実施例を示している。このイオン分布可視化ユニットＤＰＵ’は、ＬＥＤ １Ｐに対応して正イオンを検出する帯電電極としてのセンサ２Ｐと、ＬＥＤ １Ｎに対応して負イオンを検出する帯電電極としてのセンサ２Ｎと、これらのセンサ２Ｐ，２Ｎの出力信号に基づいてＬＥＤ １Ｐ，１Ｎを点灯させるための検出回路３と、を備えている。なお、検出回路３に電源を供給する電源回路については図示を省略してある。

【0037】

図９は、図８のイオン分布可視化ユニットＤＰＵ’に適用される正イオン検出・点灯回路の構成図であり、１０Ｐはオペアンプ、２０Ｐは正電源、Ｒ_１Ｐ，Ｒ_２Ｐは抵抗である。この回路によれば、センサ２Ｐにより検出された正イオン濃度に比例して入力電圧Ｖ_ｉｎが発生し、この入力電圧Ｖ_ｉｎに応じた出力電圧Ｖ_ｏｕｔによってＬＥＤ １Ｐが点灯する。
また、図１０は、図８のイオン分布可視化ユニットＤＰＵ’に適用される負イオン検出・点灯回路の構成図であり、１０Ｎはオペアンプ、２０Ｎは負電源、Ｒ_１Ｎ，Ｒ_２Ｎは抵抗である。この回路によれば、センサ２Ｎにより検出された負イオン濃度に比例して入力電圧Ｖ_ｉｎが発生し、この入力電圧Ｖ_ｉｎに応じた出力電圧Ｖ_ｏｕｔによってＬＥＤ １Ｎが点灯する。

【0038】

図９，図１０のように、正イオン検出・点灯回路と負イオン検出・点灯回路とを分離すると、図８のイオン分布可視化ユニットＤＰＵ’におけるセンサ２Ｐ，２Ｎや検出回路３の構成部品数が増加する反面、センサ２Ｐ，２Ｎの分解能が向上する。従って、このイオン分布可視化ユニットＤＰＵ’を多数用いてイオン分布可視化装置を構成すれば、一層高精度に正負イオンの分布状態やイオン濃度の高低を検出することができる。

【0039】

図示されていないが、本発明に係るイオン分布可視化装置は、ゴムや合成樹脂等のフレキシブル基板の表面に多数のセンサやＬＥＤを配置し、これらに接続される検出回路や電源回路を上記基板の外部に配置して構成しても良い。これにより、イオンの分布状態を測定したい除電対象物の表面が平面でなく曲面その他の三次元的な面である場合も、当該表面にイオン分布可視化装置のフレキシブル基板を密着させて重ねた状態で測定することができる。
また、立方体または直方体に形成された箱状容器の内部に検出回路や電源回路を収納すると共に、イオンの分布状態を測定したい領域に合わせて、箱状容器の一または複数の表面に多数のセンサやＬＥＤを配置してイオン分布可視化装置を構成しても良い。

【0040】

次に、図１１（ａ），（ｂ）は、本発明のイオン分布可視化装置の応用例であるイオン分布可視化システムの機能ブロック図である。なお、これらの図面は回路や装置が有する機能をブロックとして示したものに過ぎず、各ブロックは、必ずしも物理的に別個に構成されていることを意味していない。

【0041】

このイオン分布可視化システムは、これまで説明したイオン分布可視化装置ＤＰ１～ＤＰ５（図１１（ａ），（ｂ）では、これらを纏めて符号ＤＰを付してある）における検出回路の出力信号を情報処理装置５０に取り込み、イオンの分布状態やイオン濃度の高低を示す静止画または動画の画像データやテキストデータ（数値データを含む）等を生成して、情報処理装置５０のディスプレイに表示し、または記憶装置に保存するようにしたものである。情報処理装置５０には、パソコンや各種の携帯情報端末（タブレット、携帯電話等）が含まれるが、一般にディジタルデータを処理して表示や保存が可能な装置、端末等であれば、その種類や名称は特に限定されない。

【0042】

図１１（ａ）において、イオン分布可視化装置ＤＰの出力信号（図２，図９，図１０において検出回路を構成するオペアンプ１０，１０Ｐ，１０Ｎの出力電圧Ｖ_ｏｕｔ）は、ＬＥＤ １Ｐ，１Ｎを点灯させる一方で、アナログ出力回路４１により適宜、増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路４２によりディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、ディジタル出力回路４３によりＬＥＤ １Ｐ，１Ｎのアドレスと対応させて情報処理装置５０に入力される。

【0043】

情報処理装置５０では、実際のイオン分布可視化装置ＤＰのＬＥＤ １Ｐ，１Ｎの点灯状態に対応させた画像データを作成し、静止画としてディスプレイに表示する。あるいは、一定時間内に変化するＬＥＤ １Ｐ，１Ｎの点灯状態を動画としてディスプレイに表示すると共に、これらの静止画または動画の画像データをハードディスク等の記憶装置に保存、蓄積する。更に、上述した画像データに代えて、または画像データと共に、イオンの分布状態やイオン濃度の高低を示すテキストデータを作成して表示または保存するようにしても良い。

【0044】

なお、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるディジタル出力回路４３と情報処理装置５０との間のデータ伝送手段を無線通信手段により構成した例である。この図１１（ｂ）における無線通信回路４４，４５は、例えば無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線通信等の通信技術を用いて、ディジタル出力回路４３と情報処理装置５０との間で各種のデータや制御指令を送受信するように構成すれば良い。
図１１（ｂ）に示したシステムによれば、イオン分布可視化装置ＤＰから離れた場所においても、イオンの分布状態等を情報処理装置５０のディスプレイ上で確認することができる。

【0045】

図示されていないが、図１１（ａ），（ｂ）においてＡ／Ｄ変換回路４２から出力されたディジタルデータを各種の記憶装置に直接、格納することにより、イオン分布可視化装置ＤＰの出力データの保存のみを行うシステムを構成しても良い。

【符号の説明】

【0046】

１Ｐ，１Ｎ：ＬＥＤ
２，２Ｐ，２Ｎ：センサ
３：検出回路
４：基板
５：電源回路
６：センサ／表示部
１０，１０Ｐ，１０Ｎ：オペアンプ
２０Ｐ：正電源
２０Ｎ：負電源
３０：イオナイザ
３１Ｐ，３１Ｎ：電極
４１：アナログ出力回路
４２：Ａ／Ｄ変換回路
４３：ディジタル出力回路
４４，４５：無線通信回路
５０：情報処理装置
ＤＰＵ，ＤＰＵ’：イオン分布可視化ユニット
ＤＰ，ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３，ＤＰ４，ＤＰ５：イオン分布可視化装置
ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＮ１，ＡＮ２，ＡＮ３：領域
Ｒ_１，Ｒ_１Ｐ，Ｒ_１Ｎ，Ｒ_２，Ｒ_２Ｐ，Ｒ_２Ｎ，Ｒ_３，Ｒ_４：抵抗

【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】

【図14】

【図15】

【図16】