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(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】2024-06-20
(45)【発行日】2024-06-28
(54)【発明の名称】流体中で粒子サイズを検出するための方法および装置
(51)【国際特許分類】
G01N 15/0227 20240101AFI20240621BHJP
G01B 11/10 20060101ALI20240621BHJP
G01N 21/17 20060101ALI20240621BHJP
G01N 21/53 20060101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
G01N15/0227 100
G01B11/10 H
G01N21/17 A
G01N21/53 Z
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022573249
(86)(22)【出願日】2021-04-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-29
(86)【国際出願番号】 US2021027144
(87)【国際公開番号】W WO2021242426
(87)【国際公開日】2021-12-02
【審査請求日】2023-01-25
(31)【優先権主張番号】16/885,257
(32)【優先日】2020-05-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100176418
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 嘉晃
(72)【発明者】
【氏名】バズ－イラヴァニ メフディ
(72)【発明者】
【氏名】イーガン トッド
(72)【発明者】
【氏名】ザオ グオヘン
【審査官】山口 剛
(56)【参考文献】
【文献】特開平０８－０８６７３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４５４０２８３（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開平０４－２３２４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１８５３３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２２９９３７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ １５／００ － １５／１４９２
Ｇ０１Ｎ ２１／１７
Ｇ０１Ｎ ２１／５３
Ｇ０１Ｂ １１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒子の像を撮影するためのシステムであって、第１の撮像デバイスであり、
レンズ、および
デジタル検出器
を備える、第１の撮像デバイスと、
第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを生成するように構成されたレーザ源と
を備え、前記デジタル検出器が、前記レンズを透過した累積された光の強度のメトリックを累積するように構成されており、前記累積された光が、前記粒子から屈折した光であり、前記累積された光が、第１の時間に前記レンズを透過し、前記デジタル検出器によって蓄積された前記第１のレーザビームからの光および前記第１の時間の後に生じる第２の時間に前記レンズを透過し、前記デジタル検出器によって蓄積された前記第２のレーザビームからの光を含む、
システム。
【請求項2】
前記第１のレーザビームの経路および前記第２のレーザビームの経路に配置されたレーザターミネータであり、前記第１および第２のレーザビームの前記経路を遮断するように構成された、レーザターミネータを備える、請求項１に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項3】
前記粒子を受け取るための入口と、出口を通って前記粒子がカプセル化するセクションを出ることを可能にするための前記出口とを有する、カプセル化するセクションを備える、請求項１に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項4】
前記レーザ源と前記カプセル化するセクションとの間に配置されたビームディスプレーサであり、前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成された、ビームディスプレーサを備える、請求項３に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項5】
前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成されたビームディスプレーサを備える、請求項３に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項6】
前記レーザ源と前記カプセル化するセクションとの間に配置されたビームディスプレーサであり、前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成された、ビームディスプレーサと、前記レーザ源と前記カプセル化するセクションとの間に配置された集束レンズと
を備える、請求項３に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項7】
前記ビームディスプレーサが、前記第２のレーザビームを前記第１のレーザビームから約９０度偏光させるように構成された、請求項６に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項8】
前記第２のレーザビームが前記第１のレーザビームの方向から変位し、前記第２のレーザビームが、ビームディスプレーサによって、前記第１のレーザビームの偏光に対して約９０度偏光する、請求項１に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項9】
前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームを受け取るように構成されたカプセル化するセクションと、前記第１のレーザビームを反射するように構成された第１のリフレクタと、
前記第２のレーザビームの経路を遮断するように構成されたレーザターミネータと
を備える、請求項１に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項10】
前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームを受け取るように構成されたカプセル化するセクションと、前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームの経路を遮断するように構成されたレーザターミネータと
を備える、請求項１に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項11】
前記第１のレーザビームおよび前記第２のレーザビームを受け取るように構成されたカプセル化するセクションと、前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成されたビームディスプレーサと、
前記第２のレーザビームの経路を遮断するように構成されたレーザターミネータと
を備える、請求項１に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項12】
前記第１のレーザビームを発生させ、前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成されたビームディスプレーサを備え、前記第２のレーザビームの偏光が、前記第１のレーザビームの偏光に対して約９０度回転している、請求項１に記載の粒子の像を撮影するためのシステム。
【請求項13】
第１の撮像デバイスであり、レンズ、および
デジタル検出器
を含む第１の撮像デバイスと、
カプセル化するセクションであり、粒子を受け取るように構成された入口、および粒子がカプセル化するセクションを出ることを可能にするように構成された出口を含む、カプセル化するセクションと、
第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを生成するように構成されたレーザ源と
を備え、前記デジタル検出器が、前記レンズを透過した累積された光の強度のメトリックを累積するように構成されており、前記累積された光が、前記粒子から散乱した光であり、第１の時間に前記レンズを透過し、前記デジタル検出器によって蓄積された前記第１のレーザビームからの光および前記第１の時間の後に生じる第２の時間に前記レンズを透過し、前記デジタル検出器によって蓄積された前記第２のレーザビームからの光を含む、
粒子撮像システム。
【請求項14】
前記レーザ源と前記カプセル化するセクションとの間に配置されたビームディスプレーサであり、前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成された、ビームディスプレーサを備える、請求項１３に記載の粒子撮像システム。
【請求項15】
前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成されたビームディスプレーサを備える、請求項１３に記載の粒子撮像システム。
【請求項16】
前記レーザ源と前記カプセル化するセクションとの間に配置されたビームディスプレーサであり、前記第１のレーザビームを前記第２のレーザビームから変位させるように構成された、ビームディスプレーサと、前記レーザ源と前記カプセル化するセクションとの間に配置された集束レンズと
を備える、請求項１３に記載の粒子撮像システム。
【請求項17】
前記第２のレーザビームが前記第１のレーザビームから約９０度偏光している、請求項１３に記載の粒子撮像システム。
【請求項18】
粒子サイズを決定する方法であって、レーザ源から第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを生成すること、
前記第２のレーザビームを前記第１のレーザビームから、ある距離だけ分離すること、
粒子がその中を通過するように流れることを可能にするように構成されたカプセル化するセクションに前記第１のレーザビームを通すこと、
第１の時間に前記第１のレーザビームを横切る粒子から散乱し、撮像デバイスのレンズを透過した第１の光の第１の強度の第１のメトリックをデジタル検出器によって累積すること、
前記第１の時間の後に生じる第２の時間に前記第２のレーザビームを横切る粒子から散乱し、前記撮像デバイスの前記レンズを透過した第２の光の第２の強度の第２のメトリックを前記デジタル検出器によって累積することであって、前記第１の光と前記第２の光のそれぞれが前記レンズを透過すること、ならびに
前記第１のメトリックおよび前記第２のメトリックに基づいて粒子サイズを分類すること
を含む方法。
【請求項19】
前記第２のレーザビームを前記第１のレーザビームから約９０度偏光させることをさらに含む、請求項１８に記載の粒子サイズを決定する方法。
【請求項20】
前記第１のレーザビームをビームディスプレーサに通したときに、前記第２のレーザビームを前記第１のレーザビームから、ある距離だけ変位させることをさらに含む、請求項１８に記載の粒子サイズを決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に開示された例は一般に、流体中の粒子のサイズを検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
粒子の検出は、半導体製造を含む多くの技術分野において重要である。集積回路デバイスにおいて日常的に観察される多くの欠陥の原因が、さかのぼれば、生産のある段階における微小な粒子の存在にあることがある。これらのスプリアス粒子（ｓｐｕｒｉｏｕｓ ｐａｒｔｉｃｌｅ）はしばしば、周囲大気中にまたはさらには超純水中に浮遊した状態で見つかる。これらの粒子は、生産ラインに運ばれることがあり、製造プロセス中に基板を汚染することがある。これらの小さな粒子を検出するためにさまざまな技術が使用されており、これには、粒子の拡散、空気力学的特性、光学的または電気的移動度を測定する方法および装置が含まれる。このような方法は、粒子の存在に関する有用な情報を提供するが、従来の大部分の方法は、粒子サイズを決定する際の正確さおよび精度を欠いており、このことが、適切な是正処置の決定を困難で骨の折れるものにしている。
【0003】
粒子の検出はレーザ光を用いて実行することができる。しかしながら、レーザ光の断面積では中心の方が周辺領域の近くよりも強度が大きいため、レーザ光の中心を通過する小さな粒子とレーザ光の周辺領域を通過するより大きな粒子とを識別することは難しい。例えば、レーザ光の中心を通過する第１のサイズを有するより小さな粒子は、レーザ光の周辺領域を通過するより大きな粒子と実質的に同じ光散乱レベルを有するであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
したがって、流体中の粒子のサイズを検出するためのより正確な方法および装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書には、流体中の粒子のサイズを検出するためのシステムおよび方法が開示されている。粒子の像を撮影するためのシステムは第１の撮像デバイスを含む。第１の撮像デバイスはレンズおよびデジタル検出器を含む。このシステムはさらにレーザ源を含む。レーザ源は、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを放出するように構成されている。デジタル検出器は、レンズを透過した累積された光の強度のメトリック（ｍｅｔｒｉｃ）を累積するように構成されている。累積された光は、粒子から散乱した光である。累積された光は、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームからの光を含む。
【0006】
別の例では、粒子撮像システムが第１の撮像デバイスを含む。第１の撮像デバイスはレンズおよびデジタル検出器を含む。この粒子撮像システムは、カプセル化するセクション（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ）を含む。カプセル化するセクションは、粒子を受け取るように構成された入口、および粒子がカプセル化するセクションを出ることを可能にするように構成された出口を含む。レーザ源が、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを放出するように構成されている。デジタル検出器は、レンズを透過した累積された光の強度のメトリックを累積するように構成されている。累積された光は、粒子から散乱した光であり、第１のレーザビームおよび第２のレーザビームからの光を含む。
【0007】
さらに別の例では、粒子サイズを決定する方法が開示される。この方法は、レーザ源から第１のレーザビームおよび第２のレーザビームを放出することを含む。この方法はさらに、第２のレーザビームを第１のレーザビームから、ある距離だけ分離することを含む。カプセル化するセクションに第１のレーザビームを通す。カプセル化するセクションは、粒子がその中を通過するように流れることを可能にするように構成されている。この方法は続いて、撮像デバイスのレンズを透過した第１の光の第１の強度のメトリックを累積することを含む。この第１の光は、第１のレーザビームを横切った粒子から散乱したものである。この方法はさらに、撮像デバイスのレンズを透過した第２の光の第２の強度のメトリックを累積することを含む。この第２の光は、第２のレーザビームを横切った粒子から屈折したものである。第１の強度および第２の強度に基づいて粒子サイズを分類する。
【0008】
上に挙げた本開示の特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示されている本明細書の例を参照することによって、上に概要を簡単に示した開示がより具体的に説明されていることがある。しかしながら、添付図面は例だけを示しており、したがって、添付図面を、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではないことに留意すべきである。したがって、添付図面は、等しく有効な他の例を許容する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】波長板を有する粒子撮像システムの平面図である。
【図2】ビームディスプレーサ（ｂｅａｍ ｄｉｓｐｌａｃｅｒ）を有する別の粒子撮像システムの平面図である。
【図3】プリズムを有する例示的な別の粒子撮像システムの平面図である。
【図7】粒子のサイズを決定する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするため、可能な場合には、共通する特徴である同一の要素を示すために、同一の参照符号を使用した。特段の言及がなくとも、１つの例の要素および特徴を、別の例に有益に組み込むことが企図される。
【0011】
本明細書に開示された例は一般に、流体中を移動している粒子のサイズを検出するためのシステムおよび方法に関する。本明細書で論じる流体は大気である。しかしながら、開示された主題は、気体または液体を含む流体に対して有用であることに留意すべきである。
【0012】
粒子から反射された光が、散乱光のｐ偏光照明（ｐ－ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）によって支配されるように、第１のレーザビームを構成することができる。粒子から散乱した散乱光のｐ偏光照明およびｓ偏光照明（ｓ－ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）を集めることは、単一のレーザビームから集められた散乱光を有する従来のシステムよりも大きな正確さを提供する。直交する偏光を有する第１のレーザビームおよび第２のレーザビームに粒子を通すと２つの光パルスが発生する。この２つの光パルスはそれぞれ、撮像デバイスの少なくとも１つのデジタル検出アレイの形態のデジタル光検出器において異なる信号レベルを生み出す。散乱光のそれぞれのパルスは、粒子から集められた散乱光のｐ偏光照明およびｓ偏光照明を含むことがある。小さな粒子については、集められた散乱光中において、ｐ偏光照明の方がｓ偏光照明よりも大きい。中間サイズの粒子については、散乱光のｓ偏光照明とｐ偏光照明が同様の大きさを有する。大きな粒子については、集められた散乱光内において、散乱光のｓ偏光照明の方がｐ偏光照明よりも大きい。ｐ偏光照明およびｓ偏光照明の強度を分析することによって、粒子のサイズを決定することができる。
【0013】
図１は、波長板１４８を有する粒子撮像システム１００の平面図である。一例では、波長板１４８が四分の一波長板である。粒子撮像システム１００は、レーザ源１２８、気流ユニット１０４、第１のリフレクタ１４０、光吸収器１４４および撮像レンズ１２４を含む。
【0014】
気流ユニット１０４は、レーザ源１２８と第１のリフレクタ１４０との間に配置されている。気流ユニット１０４は中空角柱（ｈｏｌｌｏｗ ｐｒｉｓｍ）１２０を含む。中空角柱１２０は６つの側壁を有するものとすることができるが、この形状寸法に限定されない。インフロー（ｉｎｆｌｏｗ）１１２が中空角柱１２０に空気を導入する。空気は、アウトフロー（ｏｕｔｆｌｏｗ）１１６を通って中空角柱１２０を出る。中空角柱１２０は、レーザ源１２８と第１のリフレクタ１４０との間に配置されている。インフロー１１２は、中空角柱１２０の６つの側壁のうちの１つの側壁に対して垂直に置かれている。アウトフロー１１６は、中空角柱１２０の６つの側壁のうちの異なる１つの側壁に対して垂直に置かれている。上流および下流という用語は、インフロー１１２またはアウトフロー１１６の向きまたは位置を限定しない相対的な用語であることを理解すべきである。
【0015】
流体中に置かれた粒子１０８は、インフロー１１２を通して中空角柱１２０に導入され、アウトフロー１１６を通って中空角柱１２０を出る。粒子１０８は、経路１５６に沿って気流ユニット１０４の中を通過するように流れる。インフロー１１２から流入し中空角柱１２０を通ってアウトフロー１１６から流出する流体の流れを容易にするような形で、気流ユニット１０４にポンプ（図示せず）が結合されていてもよい。
【0016】
レーザ源１２８は、第１のレーザビーム１３２を放出するように構成されている。第１のレーザビーム１３２は中空角柱１２０によって受け取られる。一例では、第１のレーザビーム１３２が中空角柱１２０の中を通過する。波長板１４８は、中空角柱１２０内の中空角柱１２０の内壁の近くに置かれている。しかしながら、波長板１４８を、中空角柱１２０の外側の中空角柱１２０の外壁の近くに置くこともできる。第１のレーザビーム１３２は波長λを有する。波長板１４８によって、第１のレーザビーム１３２の偏光は円偏光に変更される。
【0017】
第１のリフレクタ１４０は、中空角柱１２０の側壁の近くに置かれている。第１のリフレクタ１４０は、第１のレーザビーム１３２の軌道を反射して第１のレーザビーム１３２をレーザ源１２８の方向へ戻す反射面を有する。
【0018】
第２のレーザビーム１３６は第１のリフレクタ１４０から始まる。反射された第１のレーザビーム１３２が波長板１４８を２度目に通過したとき、第１のレーザビーム１３２の偏光は、第１のレーザビーム１３２の元の方向に対して約９０度回転している。第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６は、同じ波長λおよび同じ断面積Ａを有するものであってもよい。第１のレーザビーム１３２が波長板１４８を２度通過することによって、第２のレーザビーム１３６の偏光は、第１のレーザビーム１３２に対して約９０度回転する。したがって、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６は直交する偏光を有する。第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６は等しいパワー（Ｐ）または強度を有するものであってもよい。代替例では、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６のパワーが異なるパワー（Ｐ）または強度を有するものであってもよい。
【0019】
散乱放射の強度Ｉは式１によって表すことができる。
【数1】
【0020】
Ｉ0によって照度が表されており、ｎは粒子１０８の屈折率、ｎ0は流体の屈折率であり、λは、真空中の光の波長である。本明細書では、この光が、第１のレーザビーム１３２または第２のレーザビーム１３６からの光を指す。波長λは、Ｘ線から遠赤外範囲までの間の任意の範囲とすることができる。ｄによって粒子１０８の直径が表されている。式１は、レーザビーム１３２、１３６の波長λに比べて小さな直径ｄを有する粒子による散乱強度Ｉを記述している。別の言い方をすれば、この粒子はλ／４よりも小さい。照度Ｉ0は、実質的に、第１のレーザビーム１３２のパワー（Ｐ）を第１のレーザビーム１３２の断面積（Ａ）で割ったものに等しい。さらに、第２のレーザビーム１３６のパワー（Ｐ）および断面積（Ａ）も、第１のレーザビーム１３２のパワー（Ｐ）および断面積（Ａ）を決定するのと実質的に同じ方式で表現される。第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６はそれぞれ実質的にガウス断面分布の面積Ａを有する。
【0021】
光吸収器１４４は、レーザ源１２８の近くに置かれている。第２のレーザビーム１３６を光吸収器１４４に向かって偏向させるような向きに第２のリフレクタ１５２が配向されている。第２のレーザビーム１３６の経路はリフレクタ１４０から始まる。第２のレーザビーム１３６の経路は光吸収器１４４で終わる。同様に、第１のレーザビーム１３２の経路はレーザ源１２８から始まる。第１のレーザビーム１３２の経路は第１のリフレクタ１４０で終わる。光吸収器１４４は、レーザ源１２８と中空角柱１２０との間に置くことができる。しかしながら、光吸収器１４４は、第２のリフレクタ１５２が光吸収器１４４内へ第２のレーザビーム１３６を導くことを可能にする任意の位置に置くことができることが理解される。
【0022】
撮像レンズ１２４は、中空角柱１２０の近くに配置されている。撮像レンズ１２４は、第１のレーザビーム１３２の経路および第２のレーザビーム１３６の経路に対して実質的に垂直に置かれている。図４～５に関して下で論じるように、撮像レンズ１２４は、粒子１０８が第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６を横切るときに粒子１０８の像を捕捉するように構成されている。
【0023】
図２は、ビームディスプレーサ２０４を有する別の粒子撮像システム２００の平面図である。粒子撮像システム２００は、レーザ源１２８、光吸収器１４４、気流ユニット１０４、撮像レンズ１２４およびビームディスプレーサ２０４を含む。
【0024】
気流ユニット１０４は、レーザ源１２８と光吸収器１４４との間に配置されている。気流ユニット１０４は中空角柱１２０を含む。中空角柱１２０は、レーザ源１２８と第１のリフレクタ１４０との間に配置されている。上述のように、中空角柱１２０の側壁に対して垂直にインフロー１１２が置かれている。中空角柱１２０の別の表面に対して垂直にアウトフロー１１６が置かれている。粒子１０８は、インフロー１１２を通して中空角柱１２０に導入され、アウトフロー１１６を通って中空角柱１２０を出る。
【0025】
ビームディスプレーサ２０４は、レーザ源１２８と中空角柱１２０との間に配置されている。レーザ源１２８から第１のレーザビーム１３２が放出され、ビームディスプレーサ２０４に導かれる。ビームディスプレーサ２０４は、第１のレーザビーム１３２の特性を変化させて第２のビーム１３６を生成する。より詳細には、第１のレーザビーム１３２の偏光が水平面または垂直面に対して４５度の角度に配置されているとき、ビームディスプレーサ２０４は、第１のレーザビーム１３２を２つの成分に分割する。第１のレーザビーム１３２の第１の成分は、方向を変えずにビームディスプレーサ２０４から出てくる。第２のレーザビーム１３６は、第１のレーザビーム１３２とは異なる軌道でビームディスプレーサ２０４から出てくる。第１のレーザビーム１３２に対して９０度偏光した第２のレーザビーム１３６は、第１のレーザビーム１３２に対して垂直方向に変位している。図２に示されているように、垂直方向は、粒子１０８が伝わる経路１５６に対して実質的に平行である。
【0026】
光吸収器１４４は、中空角柱１２０の側壁の外面の近くに置かれている。第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６は光吸収器１４４によって吸収され、したがって、光吸収器１４４は、第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６を終わらせる。したがって、光吸収器１４４は、第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６のそれぞれのレーザビームの経路内に光吸収器１４４が直接にあるような形で、中空角柱１２０の次に置かれている。光吸収器１４４は、光の大部分を吸収し、吸収した光に影響を与えない光トラップである。光吸収器１４４の一例は、レーザビーム１３２、１３６の一方または両方の光を捕獲するバフルである。光吸収器１４４は、撮像レンズ１２４に入る不必要なバックグラウンド吸収性迷光を低減させる。
【0027】
上に開示したように、撮像レンズ１２４は、第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６に対して実質的に垂直に置かれている。撮像レンズ１２４は、粒子１０８が第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６を横切るときに粒子１０８の像を捕捉するように構成されている。
【0028】
図３は、プリズム３０４を有する例示的な別の粒子撮像システム３００の平面図である。粒子撮像システム３００は、レーザ源１２８、光吸収器１４４、撮像レンズ１２４、気流ユニット１０４、プリズム３０４および集束レンズ３１２を含む。
【0029】
図２の構成と同様に、気流ユニット１０４は、レーザ源１２８と光吸収器１４４との間に配置されている。粒子１０８は、気流ユニット１０４、インフロー１１２、アウトフロー１１６および中空角柱１２０によって、図１～２に関して上で開示したのと実質的に同じ方式で処理される。
【0030】
第１のレーザビーム１３２は、レーザ源から、プリズム３０４へ向かう方向３１６に放出される。方向３１６は、撮像レンズ１２４に対して実質的に直角である。プリズム３０４に入った第１のビーム１３２の偏光は、水平面に対する所与の角度に配置される。一例では、所与の角度が約４５度である。プリズム３０４は、レーザを、第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６に分割する。プリズム３０４は、レーザ源１２８と中空角柱１２０との間に置かれている。プリズム３０４は斜面３０８を含む。斜面３０８は、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６を分離する。斜面３０８は、第１のレーザビーム１３２に対して１つの角度に置かれている。斜面３０８の角度は、第１のレーザビーム１３２の投射角３１６に対して０度よりも大きく９０度よりも小さい。別の言い方をすれば、斜面３０８は、第１のレーザビーム１３２に対して垂直でもなく、または平行でもない。出現した２つのレーザビーム１３２、１３６は、互いに対して直角に偏光している。例えば、第１のレーザビーム１３２を水平方向に偏光させることができ、その一方で、第２のレーザビーム１３６は垂直方向に偏光させる。一例ではプリズム３０４がウォラストンプリズム（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ ｐｒｉｓｍ）である。斜面３０８を通過するときに、第１のレーザビーム１３２の軌道は１つの大きさだけ変更される。第２のレーザビーム１３６の軌道も、斜面３０８の下流側の第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６との間に下流角度３２０が形成されるような態様で、同じ大きさだけ変更される。下流角度３２０は、プリズム３０４のパラメータに従って変更することができる。一例では、下流角度３２０を約２０度から約４５度の間とすることができる。別の例では、下流角度３２０が約２０度である。さらに別の例では、下流角度３２０が約３０度である。別の構成では、下流角度３２０が、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６の間の分離距離（例えば距離５５６）および検出アレイ５１２、５２４の視野によって決定される。
【0031】
別の例では、プリム３０４がロションプリズム（Ｒｏｃｈｏｎ ｐｒｉｓｍ）であり、その場合には、斜面３０８の後に出現するレーザビーム１３２、１３６のうちの一方のレーザビーム（例えば第１のレーザビーム１３２）が水平面に対して１つの角度をとり、もう一方のレーザビーム（例えば第２のレーザビーム１３６）が水平方向に沿ってそのまま進み続ける。斜面３０８を通過するときに、第１のレーザビーム１３２の軌道は１つの大きさだけ変更される。第２のレーザビーム１３６の軌道は変更されない。すなわち、第２のレーザビーム１３６は、斜面３０８の下流側の第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６との間に下流角度３２０が形成されるような態様で、水平方向に沿ってそのまま進み続ける。
【0032】
上述のとおり、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６は斜面３０８によって分離される。集束レンズ３１２を透過すると、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６は向きが互いに実質的に平行になり、ある距離だけ分離される（後に詳細に説明する）。集束レンズ３１２は、プリズム３０４と中空角柱１２０との間に置かれている。集束レンズ３１２は、第１のレーザビーム１３２の軌道を変化させて、斜面３０８の上流側の投射角βと平行にするために使用される。第２のレーザビーム１３６の軌道も集束レンズ３１２によって変化する。集束レンズ３１２の下流側では、第１のレーザビーム１３２が第２のレーザビーム１３６に対して実質的に平行である。したがって、集束レンズ３１２の下流側では、第１のレーザビーム１３２が投射角３１６で投射される。集束レンズ３１２の下流側では、第２のレーザビーム１３６が投射角３１６に対して平行である。
【0033】
図２の構成と同様に、図３の光吸収器１４４は中空角柱１２０の近くに置かれている。第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６は光吸収器１４４によって吸収される。上で開示したとおり、粒子１０８は、気流ユニット１０４、インフロー１１２、アウトフロー１１６および中空角柱１２０によって処理される。また、撮像レンズ１２４は、粒子１０８が第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６を横切るときに粒子１０８からの散乱光を受け取るように構成されている。
【0034】
図４は、図１～３の粒子撮像システムのうちのいずれかの粒子撮像システム内で粒子１０８を流すのに適した気流ユニット１０４の３次元平面図である。気流ユニット１０４は、始まり部分４０４と終わり部分４０８との間に配置されたカプセル化するセクション４００を含む。
【0035】
始まり部分４０４内にはインフロー１１２が配置されており、インフロー１１２は、粒子１０８をカプセル化されたセクション（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｓｅｃｔｉｏｎ）４００に導入する。粒子１０８は、終わり部分４０８内に配置されたアウトフロー１１６を通してカプセル化されたセクション４００から除かれる。始まり部分４０４および終わり部分４０８は実質的に平行四辺形として示されているが、始まり部分４０４もまたは終わり部分４０８もこの構成に限定されない。始まり部分４０４および終わり部分４０８は、カプセル化されたセクション４００の中を通過する粒子１０８の移動を容易にする任意の幾何学的形状をとることができる。
【0036】
第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６はそれぞれ、カプセル化されたセクション４００の中を通過する。粒子１０８は、第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６に対して実質的に垂直な経路をたどってカプセル化されたセクション４００の中を通過する。第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６は、カプセル化されたセクション４００の中に投射され、この経路に、粒子１０８が第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６の両方を横切るような形で入射する。
【0037】
カプセル化されたセクション４００は、６つの側壁によって形成されることができ、側壁は、ガラス、石英、プラスチックまたは光が透過することを許す他の適当な材料など、実質的に透明な材料から作られることができる。第１のレーザビーム１３２は、カプセル化されたセクション４００の第１の側壁を透過し、第２の側壁を通って出る。第２の側壁は、第１の側壁の実質的に反対側にある。第２のレーザビーム１３６もカプセル化されたセクション４００の第１の側壁を透過する。第２のレーザビーム１３６もカプセル化されたセクション４００の第２の側壁を通って出る。別の例では、第２のレーザビーム１３６が、来た方向に反射されてカプセル化されたセクション４００を通過し、第２のレーザビーム１３６は、第２の側壁を透過し、続いてカプセル化されたセクション４００の第１の側壁を透過する。
【0038】
上述のように、異なる例では、気流ユニット１０４にポンプ（図示せず）が結合されていてもよい。このポンプは、このポンプによって、粒子１０８を運ぶ流体が始まり部分４０４に流入し、カプセル化されたセクション４００を通って終わり部分４０８から流出するように構成されている。
【0039】
本明細書では、撮像レンズ１２４の説明がいずれも、第１の撮像レンズ５０８または第２の撮像レンズ５２０の一方または両方を必ず含む。したがって、図１～３に示された撮像レンズ１２４は、図４～５に示された第１の撮像レンズ５０８または第２の撮像レンズ５２０のいずれかでありうる。第１の撮像レンズ５０８は、カプセル化されたセクション４００の側壁の１つに対して実質的に直角に置かれている。第２の撮像レンズ５２０は、カプセル化されたセクション４００の残りの側壁の１つに対して実質的に直角に置かれている。第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６はそれぞれ、撮像レンズ１２４に対して実質的に直角の向きに配置されている。撮像レンズ１２４は、粒子１０８からの散乱光５５２を集める。
【0040】
図５は、図１～３に示された粒子撮像システムのうちのいずれかの粒子撮像システムとして使用するのに適した２つの撮像デバイスを有する粒子撮像システム５００の平面図である。適当なシステムは他にもある。単純にするため図５に気流ユニット１０４は示されていない。粒子撮像システム５００は、第１の撮像デバイス５０４および第２の撮像デバイス５１６を含む。
【0041】
第１の撮像デバイス５０４は、第１の撮像レンズ５０８および第１の検出アレイ５１２を有する。第２の撮像デバイス５１６は、第２の撮像レンズ５２０および第２の検出アレイ５２４を有する。第１の検出アレイ５１２および第２の検出アレイ５２４はそれぞれ、ｎ個のピクセル行およびｍ個のピクセル列を有するｎ×ｍアレイである、第１の検出アレイ５１２および／または第２の検出アレイ５２４はＣＣＤまたはＣＭＯＳ撮像アレイとすることができる。ｎまたはｍの値はいずれも、一桁の小さな数から数千までの間とすることができる。一例では、デジタル検出器が第１の検出アレイ５１２である。
【0042】
粒子５４０と第２の検出アレイ５２４との間に減衰器５２８を置くことができる。減衰器５２８は、第２の撮像レンズ５２０と第２の検出アレイ５２４との間に置かれる。減衰器５２８は、第２の検出アレイ５２４が、第２の検出アレイ５２４の飽和の前に検出することができる粒子１０８のサイズの範囲を増大させることを可能にする。例えば、減衰器５２８が利用されているとき、第２の検出アレイ５２４は、約１００ｎｍから約９００ｎｍまでの範囲の粒子１０８を検出することができる。この範囲内で、第２の検出アレイ５２４は、図６に示されているように、粒子１０８からの散乱光５５２内のｐ偏光照明とｓ偏光照明の両方による散乱光を検出することができる。減衰器５２８は、ガラス、プラスチックまたは石英などの有色の、染色されたおよび／または着色された透明材料とすることができる。減衰器５２８は、第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６による粒子１０８からの散乱光の大きさを、減衰器５２８が使用されてない場合に比べて約１／１００にすることができる。別の例では、デジタル検出器が第２の検出アレイ５２４である。
【0043】
第１の撮像デバイス５０４の第１の撮像レンズ５０８によって散乱光５５２が集められる。散乱光５５２は、第１の撮像デバイス５０４内に電圧を発生させ、対応する信号が第１の検出アレイ５１２に格納される。これとは別に、第２の撮像デバイス５１６が、第２の撮像レンズ５２０によって散乱光５５２を捕捉する。散乱光５５２は、減衰器５２８を通過した後、第２の検出アレイに当たり、それによって、このアレイは、散乱光５５２の大きさに対応する電圧を発生させる。電圧の大きさに対応するメトリックが、第２の検出アレイ５２４のｎ×ｍピクセルの対応する値またはメトリックとともに格納される。別の例では、電流が測定され、対応する値またはメトリックがｎ×ｍピクセル像上に格納される。照度Ｉ0に対応する集められた光５５２が検出アレイ５２４内で信号を生成する。集められた散乱光５５２の量はさらに、第１の撮像レンズ５０８または第２の撮像レンズ５２０のそれぞれの撮像レンズの開口数（ＮＡ）の関数であることがある。
【0044】
第１のレーザビーム１３２は、第１の平面５３２に沿って投射される。第１の平面５３２は、第１のレーザビーム１３２の伝搬方向に対して垂直である。ｐ偏光照明は、入射面に対して平行な電場方向を有することが理解される。入射面は、第１のレーザビーム１３２または第２のレーザビーム１３６の伝搬方向を含む平面であり、撮像レンズ１２４の主平面に対して平行である（後に詳細に説明する）。本明細書では、レーザビームが、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６の両方を指す。ｓ偏光照明の電場の向きは入射面に対して垂直である。図６に示されているように、第１の平面５３２は、照明の偏光方向６０８を含む。
【0045】
粒子５４０は、経路５４８に沿って移動する。分かりやすくするため、粒子１０８は、第１の位置ｐ（ｔ１）では粒子５４０として示されており、第２の位置ｐ（ｔ２）では粒子５４４として示されている。ｔは時間である。図４に示されているように、粒子５４０は、第１の位置ｐ（ｔ１）で第１のレーザビーム１３２を横切る。変位した粒子５４４は、第２の位置ｐ（ｔ２）で第２のレーザビーム１３６を横切る。距離５５６が、第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６とを隔てている。したがって、粒子１０８（図１～３に示されている）は、第１の位置ｐ（ｔ１）と第２の位置ｐ（ｔ２）の間の距離５５６を移動する。
【0046】
距離５５６は、第１のレーザビーム１３２または第２のレーザビーム１３６のビーム幅（すなわち断面積Ａ）に対して測定される。距離５５６は、第１のレーザビーム１３２のビーム幅の２倍から３倍の間とすることができる。あるいは、距離５５６を、第２のレーザビーム１３６に対して決定してもよい。
【0047】
所与の粒子５４０が位置ｐ（ｔ１）で第１のレーザビーム１３２を横切ると、散乱光５５２のｐ偏光照明による散乱によって散乱光５５２のパルスが生成される。この光パルスはメトリック（例えば電圧または電流）に変換され、このメトリックは、第１の検出アレイ５１２の出力上に信号Ｐ１として格納される。第２の検出アレイ５２４は、この光パルスの強度に対応するメトリックを信号Ｐ２として格納する。
【0048】
粒子５４４が位置ｐ（ｔ２）で第２のレーザビーム１３６を横切ると、散乱光５５２のパルスは、粒子５４４から散乱した散乱光５５２のｓ偏光照明を含む。この光パルスを、メトリックを有する電圧または電流に変換することができ、このメトリックは次いで、第１の検出アレイ５１２の出力において信号Ｓ１として格納される。第２の検出アレイ５２４はこの光パルスを信号Ｓ２として格納する。散乱光５５２の２つのパルスは、第１の検出アレイ５１２および第２の検出アレイ５２４のそれぞれの検出アレイにおいて異なる信号レベルを生み出す。
【0049】
図６は、図５に示された撮像デバイスのいずれか一方によって集められた光の３次元概略図である。ｘ方向６０１およびｙ方向６０３が示されており、ｘ方向６０１はｙ方向６０３に対して直角である。ｚ方向は、ｘ方向６０１とｙ方向６０３の両方に対して垂直である。
【0050】
図５に示された粒子撮像システム５００の中を粒子１０８が通過すると、放射プロファイル６０４が生成される。単純にするため図６に粒子１０８は示されていない。しかしながら、粒子１０８は放射プロファイル６０４の中心に置かれていることが理解される。粒子１０８が第１のレーザビーム１３２または第２のレーザビーム１３６を横切ると、散乱光５５２によって放射プロファイル６０４が生成される。放射プロファイル６０４は実質的にトロイド（ｔｏｒｏｉｄ）の形状を有する（すなわちドーナツ形である）。したがって、放射プロファイル６０４は、ｘ方向６０１、ｙ方向６０３およびｚ方向６０２のそれぞれの方向に広がっている。本明細書において、粒子１０８から散乱した散乱光５５２は、粒子１０８が小さな直径ｄ（例えばｄ＜λ／４）を有する場合に、ミー理論（Ｍｉｅ ｔｈｅｏｒｙ）によって支配される。λは光の波長である。この光は、第１のレーザビーム１３２または第２のレーザビーム１３６である。粒子１０８の直径（ｄ）が小さい場合、例えば直径ｄがλ／４よりも小さい（すなわちｄ＜λ／４である）場合、レイリー散乱が散乱光５５２の理論を支配する。
【0051】
一例では、照明の偏光方向６０８が第１のレーザビーム１３２の偏光を指す。照明の偏光方向６０８は電場の方向でもある。照明の偏光方向６０８は、第１の平面５３２と同一平面上にある。ｐ偏光照明に関しては、照明の偏光方向６０８が、第１のレーザビーム１３２の伝搬方向６２０に対して垂直である。照明の偏光方向６０８は、粒子１０８がカプセル化されたセクション４００（図４に示されている）の中を通過するときの粒子１０８の経路５４８に対して平行である。別の例では、照明の偏光方向６０８が第２のレーザビーム１３６の偏光を指す。
【0052】
粒子１０８の散乱光の量は、粒子１０８のサイズ、散乱光５５２内のｐ偏光照明の強度Ｉpおよびｓ偏光照明の強度Ｉsに依存する。いくつかの例では、散乱光５５２内で、ｐ偏光照明の強度Ｉpをｓ偏光照明の強度Ｉsと実質的に等しくすることができる。
【0053】
図６Ａでは、第１のレーザビーム１３２が伝搬方向６２０に沿って進んでいる。伝搬方向６２０はｘ方向６０１に対して平行である。第１のレーザビーム１３２からのレーザ光の照明の偏光方向６０８はｚ方向６０２に沿っており、方向６０２は経路５４８に対して平行である。上述のとおり、粒子１０８は経路５４８に沿って移動する。第１のレーザビーム１３２の照明の偏光方向６０８および伝搬方向６２０が入射面５３２を規定する。入射面５３２は、ｘ方向６０１およびｚ方向６０２によって規定された平面と共平面をなす。小さな粒子１０８については、粒子１０８からの散乱場の形状がトロイド６０４の形態をとる。散乱場の一部分が、光錐（ｃｏｎｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ）（すなわち散乱光５５２）の形態で第１の撮像レンズ５０８によって集められる。図６Ａでは、照明の偏光がｐ偏光と呼ばれる。
【0054】
図６Ｂでは、第２のレーザビーム１３６が伝搬方向６２０に沿って進んでいる。第２のレーザビーム１３６からのレーザ光の照明の偏光方向６０８は入射面５３２に対して垂直である。粒子１０８の散乱放射は、図６Ａに示されたものと同じトロイド６０４の形状を有するが、入射光は９０度回転している。それに応じて、図６Ｂのトロイド６０４は、図６Ａに示されたトロイド６０４から９０度回転している。図６Ｂに示された照明の偏光はＳ偏光と呼ばれる。
【0055】
図７は、粒子１０８のサイズを決定する方法７００の流れ図である。ブロック７０４で、第１のレーザビーム１３２からの散乱光５５２の第１の強度に対応するメトリックを、第１の撮像デバイス５０４によって累積する。この散乱光５５２は、第１の撮像デバイス５０４の第１の撮像レンズ５０８を透過したものである。粒子１０８は第１のレーザビーム１３２を横切り、それによって粒子１０８から光が散乱する。ブロック７０８で、粒子１０８が第２のレーザビーム１３６を横切ったときに、散乱光５５２の第２の強度に対応するメトリックを第１の撮像デバイス５０４によって累積する。あるいは、第２の撮像デバイス５１６が、粒子１０８の散乱光５５２の強度に対応するメトリックを累積する。ブロック７１２で、レーザ源１２８から第１のレーザビーム１３２を放出する。第１のレーザビーム１３２を波長板１４８に通した後、第１のレーザビーム１３２から第２のレーザビーム１３６が生成される。第２のレーザビーム１３６の偏光は、第１のレーザビーム１３２から約９０度回転している。したがって、第２のレーザビーム１３６は、第１のレーザビーム１３２とは異なる特性を有する。あるいは、第１のレーザビーム１３２をビームディスプレーサ２０４に通す。別の例では、第１のレーザビーム１３２をプリズム３０４に通す。
【0056】
ブロック７１６で、第１のレーザビーム１３２を、カプセル化するセクション４００に通す。カプセル化するセクション４００は、その中を通過するよう粒子１０８を流すように構成されている。
【0057】
ブロック７２０で、第２のレーザビーム１３６を第１のレーザビーム１３２から約９０度偏光させる。波長板１４８に通すと第２のレーザビーム１３６は偏光する。あるいは、ビームディスプレーサ２０４によって第２のレーザビーム１３６を偏光させる。別の例では、プリズム３０４が、第２のレーザビーム１３６を、第１のレーザビーム１３２に対して約９０度偏光させる。
【0058】
ブロック７２４で、第２のレーザビーム１３６を第１のレーザビーム１３２から分離する距離５５６を確立する。ブロック７２８で、第１のレーザビーム１３２がビームディスプレーサ２０４を通過する。ビームディスプレーサ２０４は、カプセル化するセクション４００とレーザ源１２８との間に配置することができる。図２に示されたビームディスプレーサ２０４に通すと、第１のレーザビーム１３２は第２のレーザビーム１３６から変位する。別の例では、図１に示されているように、垂直角度からわずかに外れた角度に保持された第１のリフレクタ１４０からの第１のレーザビーム１３２の反射が、第１のレーザビーム１３２を第２のレーザビーム１３６から距離５５６だけ分離する。第１のレーザビーム１３２と第２のレーザビーム１３６の間の距離５５６は、図３に示されたプリズム３０４によって確立してもよい。
【0059】
ブロック７３２で、散乱光５５２に基づいて粒子１０８を分類する。サイズによる粒子１０８の分類は、それぞれの粒子を表す情報を複数のビンまたはカテゴリに区分けすることを含む。この例では、第２の撮像レンズ５２０と第２の検出アレイ５２４との間に減衰器５２８が置かれる。上述のとおり、粒子１０８によってｐ偏光から散乱した光の強度に対応するメトリックを指すＰ１が、第１の検出アレイ５１２上に信号として格納される。第２の検出アレイ５２４は、この光パルスの強度に対応するメトリックを、同じｐ偏光レーザ光ビームからの信号Ｐ２として格納する。第２のｓ偏光レーザ光ビームから散乱した光のパルスの強度に対応するメトリックとして、光パルスが、第１の検出アレイ５１２に信号Ｓ１として格納される。第２の検出アレイ５２４は、やはり第２のレーザ光ビームからの散乱光による光パルスに対応するメトリックを信号Ｓ２として格納する。図８に示されたコントローラ８００が、粒子１０８を表す情報を、粒子１０８のサイズに基づく複数のビンに分類することができる。表１は、粒子１０８のサイズを分類するために信号Ｐ１、Ｓ１、Ｐ２およびＳ２がどのように使用されるのかを示す論理テーブルである。表１は、コントローラ８００のメモリ８０８に記憶されている。
【0060】
例えば、粒子１０８は、第１のレーザビーム１３２および第２のレーザビーム１３６を横切り、２つのパルスを生成する。パルスの強度に対応するメトリックが、第１の検出アレイ５１２および第２の検出アレイ５２４のそれぞれの検出アレイ上に信号として格納される。約５０ｎｍから１００ｎｍの間のサイズを有する粒子１０８については、光５５２として散乱したｐ偏光照明の強度Ｉpの方がｓ偏光照明の強度Ｉsよりも大きい。したがって、第１の検出アレイ５１２は信号Ｐ１を検出するが、信号Ｓ１はごくわずかである。第２の検出アレイ５２４は信号Ｐ２または信号Ｓ２を検出しない。
【0061】
約１１０ｎｍよりも大きく約２００ｎｍよりも小さい粒子については、ｓ偏光照明散乱光５５２が第１の検出アレイ５１２によって検出可能になる。約１１０ｎｍよりも大きく約２００ｎｍよりも小さい粒子については、ｐ偏光照明散乱光５５２の強度Ｉpが第１の検出アレイ５１２を飽和させる。約２００ｎｍまでのサイズを有する粒子１０８については、ｓ偏光照明による散乱光５５２が検出可能であり続ける。同様に、信号Ｐ１は、第１の検出アレイ５１２を飽和させる。信号Ｓ１は、第１の検出アレイ５１２において検出可能である。第２の検出アレイ５２４は信号Ｐ２を検出することができる。しかしながら、第２の検出アレイ５２４において信号Ｓ２は検出できない。
【0062】
２００ｎｍよりも大きなサイズを有する粒子１０８については、散乱光５５２として散乱したｐ偏光照明が第１の検出アレイ５１２を飽和させる。さらに、散乱光５５２として散乱したｓ偏光照明も第１の検出アレイ５１２を飽和させる。第２の検出アレイ５２４内で、ｐ偏光照明によって散乱した光の強度Ｉpは検出可能である。ｓ偏光照明によって散乱した光の強度Ｉsも第２の検出アレイ５２４で検出可能である。したがって、信号Ｐ１は、第１の検出アレイ５１２を飽和させる。信号Ｓ１は、第１の検出アレイ５１２を飽和させる。第２の検出アレイ５２４は信号Ｐ２を検出することができる。信号Ｓ２は、第２の検出アレイ５２４で検出可能である。
【0063】
一例では、ｐ偏光照明による散乱光５５２の強度Ｉpが、ｓ偏光照明による散乱光５５２の強度Ｉsよりも少なくとも一桁大きい。別の言い方をすれば、ｐ偏光照明の強度Ｉpは、ｓ偏光照明の強度Ｉsの大きさの最大１０倍になりうる。粒子１０８のサイズは２００ｎｍよりも小さいことがある。別の例では、ｓ偏光照明による散乱光５５２の強度Ｉsの大きさが、ｐ偏光照明による散乱光５５２の強度Ｉpよりも大きい場合、粒子１０８のサイズは約２００ｎｍよりも大きい可能性がある。
【0064】
【表1】
【0065】
図８は、図５の粒子撮像システムから散乱した光を測定するのに使用される第１の撮像デバイス５０４の平面図である。いくつかの例では、第１の撮像デバイス５０４が、コントローラ８００に結合されたカメラ８０１である。コントローラ８００は、互いに結合されたプロセッサ８０４、メモリ８０８および支援回路８１２を含む。コントローラ８００はカメラ８０１に搭載されていてもよく、または、代替例では、コントローラ８００が、カメラ８０１から像を受け取るリモートデバイス（図示せず）に搭載されていてもよい。カメラ８０１は、本明細書に開示された粒子撮像システム１００の像を捕捉するように構成された少なくとも１つの撮像レンズ１２４を有する。
【0066】
第１の撮像デバイス５０４は、第１の撮像デバイス５０４のさまざまな構成要素にそれらの構成要素の制御を容易にするために結合された、電源、クロック、キャッシュ、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路などの入力制御ユニットを含む。任意選択で、第１の撮像デバイス５０４はディスプレイユニット（図示せず）を含むことができる。プロセッサ８０４は、産業環境内でそれぞれを使用することができる任意の形態の汎用マイクロプロセッサまたは汎用中央処理ユニット（ＣＰＵ）の１つ、例えばプログラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）とすることができる。コントローラ８００は、第２の撮像デバイス５１６にも、第１の撮像デバイス５０４と実質的に同じ方式で結合することができることが理解される。
【0067】
メモリ８０８は非一過性であり、ローカルまたはリモートのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）または他の形態のデジタルストレージなど、容易に入手可能なメモリのうちの１つまたは複数のメモリとすることができる。メモリ８０８は、プロセッサ８０４によって実行されたときに第１の撮像デバイス５０４の動作を容易にする命令を含む。メモリ８０８内の命令は、本開示の方法を実施するプログラムなどのプログラム製品の形態をとる。プログラム製品のプログラムコードは、いくつかの異なるプログラミング言語のいずれか１つに準拠したものとすることができる。例示的なコンピュータ可読ストレージ媒体には、限定はされないが、（ｉ）情報が永続的に記憶された非書込み可能ストレージ媒体（例えば、ＣＤ－ＲＯＭドライブによって読取り可能なＣＤ－ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、または任意のタイプのソリッドステート不揮発性半導体メモリなどのコンピュータ内のリードオンリーメモリデバイス）、および（ｉｉ）変更可能な情報が記憶された書込み可能ストレージ媒体（例えば、ディスケットドライブもしくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、または任意のタイプのソリッドステートランダムアクセス半導体メモリ）が含まれる。本明細書に記載された方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を担持しているとき、このようなコンピュータ可読ストレージ媒体は本開示の例となる。
【0068】
一例では、本開示が、コンピュータシステム（図示せず）とともに使用するコンピュータ可読ストレージ媒体（例えば８０８）上に記憶されたプログラム製品として実施されることがある。プログラム製品のプログラムは、本明細書に記載された、本開示の機能を規定する。このプログラム／命令は、図１～５に示された粒子撮像システムから集められた光を処理するように構成されたアルゴリズムを含む。
【0069】
本明細書に開示された例は一般に、流体中を移動している粒子のサイズを検出するための方法および装置に関する。以上の説明は特定の例を対象としているが、その基本的範囲を逸脱することなく他の例が考案されることもあり、その範囲は、以下の特許請求項によって決定される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A-6B】
【図7】
【図8】