凝结颗粒计数器伪计数性能制造技术

各个实施方案包括减少基于水的凝结颗粒计数器(CPC)中的伪颗粒计数的方法。方法的一个实施方案包括将水输送至一个或更多个吸液芯中，检测输送至吸液芯中的过量体积的水，将过量体积的水收集到收集储存器中，以及从收集储存器中排出过量体积的水。公开了其他方法和装置。

Pseudo counting performance of condensed particle counter

The various implementation schemes include a method of reducing the pseudo particle count in a condensing particle counter (CPC) based on water. An implementation of the method involves transporting water to one or more wick, detecting excess volume of water transported to the wick, collecting excess volume of water into the collection tank, and discharging excess volume of water from the collection tank. Other methods and devices are disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】凝结颗粒计数器伪计数性能要求优先权本专利申请要求2015年2月23日提交的美国临时专利申请序列号62/119,558的优先权权益，其在此通过引用全部并入本文。
技术介绍
凝结颗粒计数器(CPC)具有排出生长管或吸液芯的工作流体的不同机理。大多数现代CPC依靠重力排出工作流体。然而，随着体积样品流速增加，排入流路的任何工作流体均具有产生气泡的趋势，然后所述气泡生长成被CPC内的光学传感器检测到的大颗粒。由于这些计数在CPC内部产生，而并非由来自受监测环境的实际颗粒所引起，所以内部产生的计数被视为“伪颗粒计数”，并且即使在颗粒计数器对经HEPA过滤的清洁空气进行采样时也会发生。CPC的性能通过规定时间段内的伪计数数目来评估。例如，半导体净室可能要求每小时少于6个伪计数。因此，通常伪计数数目越少，仪器越好。公开的主题公开了减少或消除CPC中伪颗粒计数的技术和设计。附图说明图1示出基于水的凝结颗粒计数器(CPC)的一般化截面图；图2A示出基于水的CPC的截面，所述CPC并入了许多本文中公开的伪颗粒计数减少的实施方案；图2B示出图2A的基于水的CPC沿剖面A-A的截面；图2C示出图2A的基于水的CPC沿剖面B-B的截面；图3A示出图2C的组合样品入口/吸液芯筒部和排水侧舱部的实施方案的等距视图。图3B示出图2C和图3A的实施方案的排水侧舱部的详细视图；以及图4A至图4C示出图2A和图2B的吸液芯台的示例性实施方案的多个视图。具体实施方式以下描述包括体现所公开主题的说明性实例、设备和装置。在以下描述中，为了说明的目的，叙述了许多具体细节以便提供对本专利技术主题的各个实施方案的理解。然而，对本领域普通技术人员明显的是，本专利技术主题的各个实施方案可以在没有这些具体细节的情况下实施。此外，已知的结构、材料和技术没有详细地示出以免使所说明的各个实施方案模糊化。本文中使用的术语“或”可以解释为包容或排他的含义。此外，尽管下面讨论的各个示例性实施方案集中在通过消除被计为实际颗粒的空水滴或气泡来减少伪颗粒计数的特定方式，但另一些实施方案考虑了电子滤波技术。然而，这些技术均不需作为单一技术应用以减少或消除颗粒计数。在阅读和理解本文提供的公开内容时，本领域普通技术人员容易理解所述技术和实例的多种组合可依次地或以多种组合全部应用。作为对主题的简介，在以下段落中将简要和一般地描述几个实施方案，然后将继续进行参照附图的更详细描述。所报道的同时期基于水的凝结颗粒计数器(CPC)的计数率通常因伪颗粒计数率而不为净室应用所接受。当前的净室要求(例如在半导体工业中)规定了每小时小于6个计数的严格伪计数率。本文公开的各个实施方案包括经特别开发以减少或消除由水泡或空水滴引起的伪计数(例如，所检测的“颗粒”不包含充当成核点的实际颗粒)的技术和设计。虽然单独讨论了各个实施方案，但这些单独的实施方案并不旨在被视为独立的技术或设计。如上所述，多个部分中的每一者可以是相互关联的，并且每一者可以单独使用或与本文讨论的其他伪计数颗粒减少技术组合使用。在以下的详细描述中参照附图，所述附图形成伪颗粒减少技术的一部分，并且其中通过说明的方式示出了具体实施方案。可使用其他实施方案，并且例如各种热力学、电学或者物理学改变可以在不脱离本公开内容的范围的情况下进行。因此，以下详细描述应以说明性含义而非限制性含义来理解。通常，凝结颗粒计数器(也称为凝结核计数器)用于检测受监测环境中的颗粒，所述颗粒太小以至于不能散射足够的光从而通过常规检测技术(例如，光学颗粒计数器中的激光束的光散射)来检测。小颗粒通过在颗粒上形成的凝结液而生长成更大的尺寸。即，各个颗粒充当工作流体的成核点；由仪器的工作流体产生的蒸气凝结到颗粒上以使颗粒更大。在因工作流体的蒸气凝结到颗粒上而实现颗粒的生长之后，CPC以如下方式与光学颗粒计数器类似地运行：然后独立的液滴穿过激光束的聚焦点(或聚焦线)，产生呈散射光形式的闪光。每个闪光被计为一个颗粒。凝结颗粒计数器的科学性和仪器的复杂性取决于使蒸气凝结到颗粒上的技术。当围绕颗粒的蒸气达到特定的过饱和程度时，蒸气开始在颗粒上凝结。过饱和的幅度决定了CPC的最小可检测颗粒尺寸。通常，仪器中的过饱和曲线被严格控制。尽管存在可用于产生凝结生长的若干方法，但最广泛使用的技术是连续层流法。连续层流CPC具有比其他类型的CPC更精确的温度控制，并且连续层流CPC具有比使用湍流(混合流)的仪器更少的颗粒损失。在层流CPC中，样品被连续地抽吸穿过由蒸气饱和的调节器区域并且样品达到热平衡。接着，样品被抽吸进入发生凝结的区域。相比之下，在基于醇(例如异丙醇或丁醇)的CPC中，调节器区域处在暖温下，并且凝结区域(饱和器)相对更冷。水具有非常高的蒸气扩散率，所以具有冷的凝结区域的基于水的层流CPC在热力学上不工作。在基于水的层流CPC中，调节器区域是冷的，而凝结区域相对更暖。基于水的CPC相比基于醇的CPC具有一组明显的优点。水无毒、环境友好且易于获得。然而，水也具有一些缺点。通常，水的液体纯度不如购自化学品供应公司的醇那样受到严格控制。水中的杂质可以在“吸液芯”(在下文描述)中积累，并且最终导致吸液芯材料变得失效。为了抵消该杂质影响，经常使用蒸馏水或高纯水。另外，吸液芯经常可由最终用户现场替换。在一些期望存在极低颗粒计数的环境(例如半导体制造设施)中，最终用户可使用专门制备和包装用于正相液相色谱法(normal-phaseliquidchromatography，NPLC)的水。NPLC水为具有低的紫外(UV)吸光度的超纯水，其通常通过例如0.2微米(μm)的过滤器过滤，并且包装在经溶剂清洗的琥珀色玻璃瓶中且在惰性气氛如氮气下密封。使用NPLC水可以有助于减少或消除来自可通常存在于水中的污染物(例如离子、颗粒或细菌)的伪颗粒计数。现参照图1，其示出基于水的凝结颗粒计数器(CPC)的一般化截面图。基于水的CPC100用于监测给定环境(例如半导体制造设施)中的颗粒浓度水平。控制基于水的CPC运行的热力学考虑因素在本领域是已知的，因此将不在本文中非常详细地讨论。示出基于水的CPC100包括引导气溶胶样品流103穿过多孔介质109的流路101。多孔介质109也称为吸液芯，并且可包含一种或更多种不同类型的亲水性材料。多孔介质109可包含从样品入口至光学颗粒检测器115(在下文更详细地描述)处或其附近的连续材料。或者，多孔介质109可沿气溶胶样品流103的通路包括不同的区或部。在该实施方案中，从注水瓶111沿两个水入口通路113向多孔介质109供给液态水。根据基于水的CPC100的具体设计，水入口通路113的数目可以减少至单一入口通路或者入口通路的数目可以增加。这样的对于水入口通路113实际数目的确定可由本领域普通技术人员根据气溶胶的流速、系统的热力学以及基于水的CPC100的其他考虑因素来确定。水入口通路113的第一个(最靠近样品入口)紧临基于水的CPC100的冷调节器部150之前向多孔介质109供给水。水入口通路113的第二个(在第一个的下游)紧临基于水的CPC100的热生长部170之前供给额外的水。如图1所示，来自样品入口的较小颗粒由于水蒸气凝结到颗粒上而在尺寸上“生长”。大颗粒具有与小颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少基于水的凝结颗粒计数器(CPC)中的伪颗粒计数的方法，所述方法包括：将水输送至一个或更多个吸液芯中；检测输送至所述一个或更多个吸液芯中的过量体积的水；将所述过量体积的水收集到收集储存器中；以及从所述收集储存器中排出所述过量体积的水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.23 US 62/119,5581.一种减少基于水的凝结颗粒计数器(CPC)中的伪颗粒计数的方法，所述方法包括：将水输送至一个或更多个吸液芯中；检测输送至所述一个或更多个吸液芯中的过量体积的水；将所述过量体积的水收集到收集储存器中；以及从所述收集储存器中排出所述过量体积的水。2.根据权利要求1所述的方法，还包括将恒定空气流抽吸穿过排气口以排出所述过量体积的水。3.根据权利要求1所述的方法，还包括检测何时排水器被水填充至预定水平。4.根据权利要求1所述的方法，还包括通过泵送过量水体积来排出所述过量水体积。5.根据权利要求1所述的方法，还包括应用数字滤波器以进一步减少伪颗粒计数。6.根据权利要求1所述的方法，还包括将检测到的颗粒计数与查找表进行比较以扣除伪颗粒计数。7.根据权利要求6所述的方法，还包括通过存储由已知伪颗粒产生的检测信号的特征来构建所述查找表。8.一种减少基于水的凝结颗粒计数器(CPC)中的伪颗粒计数的系统，所述系统包括：配置成与样品流泵耦接的气溶胶样品入口；与所述气溶胶样品入口和所述样品流泵流体连通并布置在所述气溶胶样品入口和所述样品流泵之间的气溶胶流路；接收水的多个吸液芯，所述多个吸液芯各自包括形成至少一部分所述气溶胶流路的多孔介质；从所述多个吸液芯收集过量体积的水的收集储存器；以及提供与所述多个吸液芯中的所述过量体积的水对应的信号的传感器。9.根据权利要求8所述的系统，还包括耦接至所述收集储存器以移除过量水的排水口。10.根据权利要求8所述的系统，其中所述多个吸液芯能够由所述CPC的最终用户现场替换。11.根据权利要求8所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里纳特·阿武拉，理查德·雷米亚茨，乔治·约翰·钱塞勒，泰勒·安德森，丹尼尔·C·比约克奎斯特，罗伯特·卡尔多，肖恩·莫雷尔，弗雷德里克·R·匡特，苏珊·V·赫林，格雷戈里·S·路易斯，
申请(专利权)人：TSI有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US