【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、要求洁净室条件的技术的进步已经导致对越来越小的粒子并且更低浓度的粒子的检测和表征的需要。例如，微电子厂追求对大小小于20nm并且在一些情况下大小小于10nm的粒子的检测，因为它们可能影响越来越灵敏的制造工艺和产品。这些粒子在工艺流体中的浓度可以使得甚至偶然的误报就可能错误地触发耗时且昂贵的制造停工。此外，对用于药物和生物材料的制造的无菌加工条件的需要要求对可存活(viable)粒子和不可存活(non-viable)粒子的准确表征以解决与健康和人类安全有关的合规标准。
2、通常，这些行业依靠光学粒子计数器用于对小粒子进行检测和表征。检测较小粒子的能力要求具有增加的激光功率和/或改进的稳定性的改进的激光器。这样的系统对光反馈越来越灵敏。与这样的反馈相关联的问题包括频率不稳定性、弛豫振荡、放大的受激发射、错误粒子计数以及在一些情况下包括光学损伤。
3、可能例如由于两种不同折射率的材料之间的任何界面(诸如空气与光学部件之间的界面、光学部件与水之间的界面等)而发生背向散射。此外，当粒子计数器在延长的时间段内操作时，材料或碎片可能在光路中的表面上逐渐累积，从而导致增加的背向散射、光发射和粒子计数器数据的增加的不稳定性。光路污染可以来自气载分子污染(airbornemolecular contamination)、光化学反应、粒子污染和/或在流体流动路径内的污染残留累积。附加地或替代地，来自正针对粒子进行分析的流体的分子散射可以返回到激光器。这种类型的背向散射有时被称为“噪声”。
4、在一些
5、因此，从上文可以看出，在本领域中需要提供对具有小大小尺寸的粒子的可靠且可重复光学感测的系统和方法。
技术实现思路
1、本文提供了用于光隔离器稳定的激光光学粒子检测器的系统和方法。所公开的系统和方法可以保护激光光学粒子检测器系统免受潜在的噪声源(诸如由于在束的光路中的材料之间的界面引起的背向散射、由于光学部件的污染引起的背向散射和/或来自粒子询问区中的流体的分子散射)到达激光器的影响。这些改进的功能益处可以包括改善的数据质量、增强的灵敏度和更长的激光器寿命和系统期望。
2、在一些实施方案中，法拉第隔离器的在一个方向上以高透射率透射光同时防止在相反方向上行进的光的透射的能力可以用于降低现代高灵敏度光学粒子检测器中的光反馈的负面影响。
3、在一个实施方案中，一种粒子检测系统可以包括：激光光源，其提供电磁辐射束；一个或多个束整形元件，用于接收所述电磁辐射束；光隔离器，其在所述激光源与所述一个或多个束整形元件之间被设置在所述束的路径中；粒子询问区，其被设置在所述束的路径中，其中，所述粒子询问区中的粒子与所述电磁辐射束相互作用；以及一个或多个光电检测器，其被配置为检测从所述粒子询问区散射和/或透射的光。
4、在一个实施方案中，一种粒子检测系统包括：激光光源，其提供电磁辐射束；一个或多个束整形元件，用于接收所述电磁辐射束；光隔离器，其在所述激光源与所述一个或多个束整形元件之间被设置在所述束的路径中，其中，所述光隔离器提供从所述系统到所述激光光源的反射光、散射光或发射光的小于或等于10％的透射；粒子询问区，其被设置在所述束的路径中，其中，所述粒子询问区中的粒子与所述电磁辐射束相互作用；以及光电检测器，其被配置为检测从所述粒子询问区散射和/或透射的光。优选地，在一些实施方案中，所述粒子检测系统可以被配置为具有5nm至50nm有效粒子直径的检测下限(例如，可以被可靠地检测到的最小粒子大小)。在一些实施方案中，所述粒子检测系统可以被配置为具有20nm至50nm有效粒子直径的检测下限。所述激光光源可以具有300毫瓦至100瓦的激光功率。
5、在一个实施方案中，一种粒子检测系统包括：激光光源，其提供电磁辐射束；一个或多个束整形元件，用于接收所述电磁辐射束；光隔离器，其在所述激光光源与所述一个或多个束整形元件之间被设置在所述束的路径中；粒子询问区，其被设置在所述束的路径中，其中，所述粒子询问区中的粒子与所述电磁辐射束相互作用；第一光电检测器，其被配置为检测从所述粒子询问区散射和/或透射的光；第二光电检测器，其被配置为监测所述束的功率；以及控制器，其被配置为基于来自所述第二光电检测器的信号来调节所述束功率，其中，所述光隔离器被配置为从通向所述第二光电检测器的光路滤除来自所述粒子检测系统的光反馈。所述粒子检测系统可以被配置为具有5nm至50nm有效粒子直径的检测下限。所述激光光源可以具有300毫瓦至100瓦的激光功率。
6、在一个实施方案中，一种粒子检测系统包括：激光光源，其提供电磁辐射束，所述激光光源具有壳体；一个或多个束整形元件，用于接收所述电磁辐射束；光隔离器，其在所述激光源与所述一个或多个束整形元件之间被设置在所述束的路径中，其中，所述光隔离器被设置在所述激光光源的所述壳体内；粒子询问区，其被设置在所述束的路径中，其中，所述粒子询问区中的粒子与所述电磁辐射束相互作用；以及光电检测器，其被配置为检测从所述粒子询问区散射和/或透射的光。所述粒子检测系统可以被配置为具有5nm至50nm有效粒子直径的检测下限。所述激光光源可以具有300毫瓦至100瓦的激光功率。
7、在一个实施方案中，所述激光光源具有300毫瓦至10瓦的激光功率。在一个实施方案中，所述激光光源具有500毫瓦至10瓦的激光功率。
8、在一个实施方案中，所述粒子检测系统可以被配置为具有9nm至50nm有效粒子直径的检测下限。在一个实施方案中，所述粒子检测系统可以被配置为具有15nm至50nm有效粒子直径的检测下限。
9、在一些实施方案中，所述光隔离器提供来自所述激光光源的所述电磁辐射束的大于或等于50％的透射。在一些实施方案中，所述光隔离器提供从所述系统到所述激光光源的反射光、散射光或发射光的小于或等于10％的透射。在一些实施方案中，所述光隔离器防止或减少所述激光光源中的光反馈。
10、在一些实施方案中，所述光隔离器降低由下游部件或所述粒子询问区中的测量流体的背向反射或散射光引起的所述激光光源的不稳定性。在一些实施方案中，所述光隔离器包括法拉第旋转器。在一个实施方案中，所述光隔离器是独立的。在替代实施方案中，所述光隔离器被集成到所述激光光源的壳体中。
11、在一些实施方案中，所述光隔离器是偏振相关的光隔离器。例如，在一个实施方案中，所述光隔离器包括输入偏振器、法拉第旋转器和输出偏振器。所述输入偏振器可以位于所述激光光源与所述法拉第旋转器之间，并且所述输出偏振器可以位于所述法拉第旋转器与所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粒子检测系统，包括：
2.一种粒子检测系统，包括：
3.一种粒子检测系统，包括：
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器提供来自所述激光光源的所述电磁辐射束的大于或等于50％的透射。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器提供从所述系统到所述激光光源的反射光、散射光或发射光的小于或等于10％的透射。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器防止或减少所述激光光源中的光反馈。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器降低由下游部件或所述粒子询问区中的测量流体的背向反射或散射光引起的所述激光光源的不稳定性。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器包括法拉第旋转器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器是独立的或被集成到所述激光光源的壳体中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器是偏振相关的光隔离器。
11.根据权利要求
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述法拉第旋转器提供不可逆旋转，同时保持所述电磁辐射束的线性偏振。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的系统，其中，所述法拉第旋转器使所述电磁辐射束的偏振平面旋转45°至90°。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的系统，其中，所述输出偏振器被配置为使从所述法拉第旋转器通过的所述电磁辐射束朝向所述粒子询问区传输。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的系统，其中，所述输入偏振器被配置为防止从法拉第旋转器通过的光朝向所述激光光源传输。
16.根据权利要求1-9中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器是偏振无关的光隔离器。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述光隔离器包括输入双折射楔、法拉第旋转器和输出双折射楔；其中，所述输入双折射楔位于所述激光光源与所述法拉第旋转器之间，并且所述输出双折射楔位于所述法拉第旋转器与所述粒子询问区之间。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述输入双折射楔被配置为将来自所述激光光源的所述束分成第一分量束和第二分量束，其中，所述第一分量束对应于所述束的竖直分量，并且所述第二分量束对应于所述束的水平分量；并且所述输出双折射楔被配置为在所述第一分量束和所述第二分量束穿过所述法拉第旋转器之后重新组合所述第一分量束和所述第二分量束。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述法拉第旋转器被配置为旋转所述第一分量束的偏振平面和所述第二分量束的偏振平面。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的系统，包括位于所述光隔离器与所述激光光源之间的第一准直器以及位于所述光隔离器与所述粒子询问区之间的第二准直器。
21.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述激光光源是固态激光器。
22.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述激光光源是激光二极管或激光振荡器。
23.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括多个激光光源和多个光隔离器。
24.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述激光光源提供随机偏振光。
25.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述激光光源提供具有选自160nm到1500nm的范围的辐射波长的光。
26.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个束整形元件至少包括用于将光聚焦到所述粒子询问区上的聚焦元件。
27.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括反射镜或其他非束整形部件，其在所述光隔离器与所述一个或多个束整形元件之间被设置在所述束的路径中。
28.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括在所述光隔离器之后的在所述束的路径中的半波片，以恢复所述束的偏振。
29.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述粒子询问区包括用于使包含所述粒子的流体流动的流动室。
30.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述粒子询问区包括表面。
31.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光电检测器包括一个或多个二维光电检测器阵列。
32.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种粒子检测系统，包括：
2.一种粒子检测系统，包括：
3.一种粒子检测系统，包括：
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器提供来自所述激光光源的所述电磁辐射束的大于或等于50％的透射。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器提供从所述系统到所述激光光源的反射光、散射光或发射光的小于或等于10％的透射。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器防止或减少所述激光光源中的光反馈。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器降低由下游部件或所述粒子询问区中的测量流体的背向反射或散射光引起的所述激光光源的不稳定性。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器包括法拉第旋转器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器是独立的或被集成到所述激光光源的壳体中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器是偏振相关的光隔离器。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述光隔离器包括输入偏振器、法拉第旋转器和输出偏振器；其中，所述输入偏振器位于所述激光光源与所述法拉第旋转器之间，并且所述输出偏振器位于所述法拉第旋转器与所述粒子询问区之间。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述法拉第旋转器提供不可逆旋转，同时保持所述电磁辐射束的线性偏振。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的系统，其中，所述法拉第旋转器使所述电磁辐射束的偏振平面旋转45°至90°。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的系统，其中，所述输出偏振器被配置为使从所述法拉第旋转器通过的所述电磁辐射束朝向所述粒子询问区传输。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的系统，其中，所述输入偏振器被配置为防止从法拉第旋转器通过的光朝向所述激光光源传输。
16.根据权利要求1-9中任一项所述的系统，其中，所述光隔离器是偏振无关的光隔离器。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述光隔离器包括输入双折射楔、法拉第旋转器和输出双折射楔；其中，所述输入双折射楔位于所述激光光源与所述法拉第旋转器之间，并且所述输出双折射楔位于所述法拉第旋转器与所述粒子询问区之间。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述输入双折射楔被配置为将来自所述激光光源的所述束分成第一分量束和第二分量束，其中，所述第一分量束对应于所述束的竖直分量，并且所述第二分量束对应于所述束的水平分量；并且所述输出双折射楔被配置为在所述第一分量束和所述第二分量束穿过所述法拉第旋转器之后重新组合所述第一分量束和所述第二分量束。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述法拉第旋转器被配置为旋转所述第一分量束的偏振平面和所述第二分量束的偏振平面。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的系统，包括位于所述光隔离器与所述激光光源之间的第一准直器以及位于所述光隔离器与所述粒子询问区之间的第二准直器。
21.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述激光光源是固态激光器。
22.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述激光光源是激光二极管或激光振荡器。
23.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括多个激光光源和多个光隔离器。
24.根据前述...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·诺伦伯格，D·塞勒，S·罗斯塔米，
申请(专利权)人：粒子监测系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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