颗粒测量仪、颗粒测量方法及存储介质与流程

1.本发明涉及一种测量液体试样中存在的颗粒的装置及方法，尤其涉及在检测微小的颗粒时使用随机共振现象的装置及方法。


背景技术：

2.随机共振(stochastic resonance)是指，通过在信号中加入噪声，在某种概率下信号变强，反应提高的现象，在检测处于噪声的影响下的微弱信号方面是优选的方法。例如，已知对包含微弱信号的输入信号进行并行处理来使彼此不相关的噪声与该信号相加的方法(例如，参照非专利文献1。)。在利用了该方法的传统的信号处理中，如图9所示，在k个并行处理中将输入信号与噪声相加而得到的各信号使用固定的二值化阈值被二值化。
3.此外，在颗粒检测的领域中，已知利用随机共振来提高空气中所含的微小颗粒的检测精度(sn比)的信号处理方法(例如，参照专利文献1。)。在该信号处理中，通过使用将模拟信号(脉冲数和脉冲波形为已知的微弱信号)与噪声信号相加而得的电信号，实现sn比的最优化。
4.在液中颗粒测量的领域中，已知将最小可测粒径设为30nm的产品，但随着例如半导体的工艺规则的进一步微小化，要求测量粒径小于30nm的颗粒。然而，在现有测量方法的延长线上，最小可测粒径的更新逼近极限，此外，在研究新方法时，必须考虑测定试样为液体这样的特有的问题。
5.即，在液中颗粒的测量中，测定的试样本身的散射光会成为噪声源，而该散射光与空气的散射光相比非常大，此外，散射光的强度因试样而异，也根据温度等测定环境而变化。因此，即使利用随机共振来进行液中颗粒测量，如果只是采用上述的使用固定的二值化阈值的传统的信号处理的话，不易精度良好地进行颗粒的测量，为了确保足够的精度，应当对以试样的折射率、等温压缩率等为主要因素的试样的噪声振幅的变化进行处理，需要调整二值化阈值。
6.具体而言，在二值化阈值固定的情况下，需要将二值化阈值设定为比假定的最大的噪声更大的值，以便无论在什么状况下都能消除由试样的散射光引起的噪声所导致的误检测。此外，在试样的散射光小的情况下，为了检测微弱的颗粒信号，也需要将二值化阈值设定得小。若每次测定都根据试样来手动调整二值化阈值，则不仅费工夫，还可能在调整中产生偏差。
7.另一方面，根据上述的颗粒检测领域的现有技术，考虑能降低电路系统中的噪声的影响，但难以降低由试样产生的散射光所引起的噪声的影响。此外，在现有技术中，必须在测定前基于脉冲相关的已知的信息来调整，在准备上费工夫。
8.而且，为了利用随机共振，必须准备不相关的多个噪声。已知在使用了随机共振的信号处理中，并行数k越多，微弱信号的检测精度越高，因此需要k个不相关的噪声。能用于测量仪的资源有限，因此如何准备这些噪声也成为问题。
9.现有技术文献
10.专利文献
11.专利文献1：日本专利第6531499号公报
12.非专利文献
13.非专利文献1：j.j.collins等著，“stochastic resonance without tuning”，nature vol.376，p.236-238，1995年7月20日


技术实现要素：

14.发明所要解决的问题
15.因此，本发明的技术问题在于提供一种减小颗粒的可测粒径的同时提高计数效率的技术。
16.用于解决问题的方案
17.为了解决上述的问题，本发明采用以下的液中颗粒测量仪、液中颗粒测量方法、信号处理程序。需要说明的是，以下的括号中的文字仅为示例，本发明并不限定于此。
18.即，在本发明的液中颗粒测量仪、液中颗粒测量方法、信号处理程序中，对与散射光的强度相应的大小的信号进行规定数量的并行处理来使规定数量的不相关的各噪声与该信号相加，输出相加后的各信号，其中，该散射光因液体试样中所含的颗粒与入射到液体试样中的光的相互作用而产生。然后，对各信号使用与液体试样相匹配地设定的二值化阈值来进行二值化，输出各二值化信号，计算出基于各二值化信号的值并将该值输出。该计算出的输出中，首先使规定频率的分量通过，在通过的输出中超过规定的颗粒阈值的情况下，判定为存在颗粒。
19.根据该方案，散射光信号中所含的源自背景光的信号的电平下降，另一方面，源自颗粒的信号能相对清楚地凸显出来，能可靠地检测源自微小的颗粒的微弱的信号。此外，根据该方案，由于使用与液体试样相匹配地设定的二值化阈值进行二值化，与使用固定的二值化阈值的情况相比，能精度良好地检测颗粒。
20.优选的是，在上述的液中颗粒测量仪、液中颗粒测量方法、信号处理程序中，基于液体试样的特征量来计算出二值化阈值，并使用计算出的二值化阈值来进行二值化。此外，更优选的是，基于液体试样的散射光分量的rms值或dc值来计算出二值化阈值。关于rms值或dc值将在后文中加以说明。
21.根据该方案，基于液体试样的特征量、例如液体试样的散射光分量的rms值或dc值来自动地计算出二值化阈值进行设定，因此，与手动设定的情况相比，能减轻测量的准备上所需的工作量，能够进一步减少误检测的同时检测出源自颗粒的电平更低的信号。
22.更优选的是，在上述的液中颗粒测量仪、液中颗粒测量方法、信号处理程序中，通过使预先准备的规定数据长度的噪声数据的开始点不同而生成不相关的多个噪声的方式来生成规定数量的噪声，并通过规定数量的并行处理将这些噪声相加。
23.根据该方案，使用如下的方法：使用某个(一个、一定长度的)噪声数据，生成与并行处理数量相应个数的不相关的噪声。并且，其生成方法是指通过使噪声数据的开始点不同来生成不相关的多个噪声的方式(方法)。因此，能抑制生成噪声所需的噪声数据的种类、容量，并且能效率良好地生成测量所需的噪声。
24.发明效果
25.如上所述，根据本发明，能减小颗粒的可测粒径的同时提高计数效率。
附图说明
26.图1是表示颗粒测量仪的构成的框图。
27.图2a是表示颗粒检测部的构成的立体图。
28.图2b是表示颗粒检测部的构成的垂直剖视图。
29.图3是表示信号处理部的构成的框图。
30.图4是对噪声的生成方式进行说明的图。
31.图5是表示去除dc分量而仅设为ac分量的ac耦合后的散射光分量和rms值的一个例子的图。
32.图6是表示颗粒计数处理的过程示例的流程图。
33.图7是简要地表示实施方式中的使用了随机共振的信号处理的方式的图。
34.图8a是对用于检测粒径小于30nm的颗粒的处理的各过程中的信号的波形进行比较而示出的图。
35.图8b是对用于检测粒径小于30nm的颗粒的处理的各过程中的信号的波形进行比较而示出的图。
36.图8c是对用于检测粒径小于30nm的颗粒的处理的各过程中的信号的波形进行比较而示出的图。
37.图9是简要地示出比较例中的使用了随机共振的信号处理的方式的图。
38.附图标记说明
39.1：颗粒测量仪；10：颗粒检测部14：光电转换部(检测部、检测工序)；20：a/d转换部(检测部、检测工序)；30：信号处理部；31：数据输入部；32：噪声生成部；33：噪声加法部(加法部、加法工序)；34：二值化处理部(二值化部、二值化工序)；35：平均化处理部(计算部、计算工序)；36：lpf部(滤波部、滤波工序)；37：判定部(判定工序)；38：二值化阈值计算部(二值化阈值计算工序)；39：二值化阈值存储部；40：重置部；41：脉冲振幅分析部；42：颗粒计数部；50：输出部。
具体实施方式
40.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下的实施方式是优选的示例，本发明并不限定于这些示例。
41.〔颗粒测量仪〕
42.图1是表示颗粒测量仪1的构成的框图。
43.颗粒测量仪1例如由颗粒检测部10、a/d转换部20、信号处理部30以及输出部50构成。颗粒检测部10检测向液体试样中照射光使得悬浮于试样中的颗粒与照射光相互作用而产生的散射光，并输出与该散射光的强度相应的电信号。a/d转换部20将由颗粒检测部10输出的电信号转换为数字信号。信号处理部30对由a/d转换部20输出的数字信号进行各种信号处理，检测出颗粒(判定颗粒的存在)并按粒径区段进行计数。输出部50输出基于信号处理部30的计数结果。
44.在本实施方式中，为了精度良好地检测出粒径小于30nm的颗粒，在信号处理部30
中进行使用了随机共振的信号处理。需要说明的是，关于本实施方式中使用的光学系统的与精度有关的能力，假设能测定小至粒径20nm左右的颗粒。如果进一步改善光学系统的精度，则也期待能精度良好地检测粒径10nm、10nm以下的粒径的颗粒。需要说明的是，使用其他附图在后文中对颗粒检测部10和信号处理部30的构成进行进一步说明。
45.〔颗粒检测部〕
46.图2a和图2b是简要地表示颗粒检测部10的构成的立体图和剖视图。图2b的剖视图是沿着图2a的立体图中示出的ii－ii剖切线的垂直剖视图。
47.颗粒检测部10例如由流动池11、光源12、聚光透镜13、光电转换器14等构成。流动池11形成l字状的形状，以贯通其内部的方式形成有流路11a。试样从第一开口11b导入至流路11a并从第二开口11c向外部排出。此外，光源12从相对于试样的动向垂直的方向照射激光。在本实施方式中，考虑粒径小于30nm的颗粒的检测，使用532nm的绿激光来作为照射光。当照射激光时，在流路11a内的规定的位置形成照射区域l和检测区域m，由通过检测区域m的颗粒p产生散射光。聚光透镜13将由颗粒p产生的散射光聚光。光电转换器14检测被聚光了的散射光，转换为与该散射光的强度相应的电压并输出电信号。需要说明的是，光电转换器14是本发明的实施方式中的检测部的一部分。
48.聚光透镜13和光电转换器14配置于与试样的动向对置的位置。由此，能精度良好地检测由颗粒p产生的散射光。此外，在位于检测区域m与聚光透镜13之间的流动池11的内壁形成有凹面部11d，能抑制由通过了检测区域m的颗粒p产生的散射光入射到流动池11的内壁时可能会发生的折射。需要说明的是，颗粒检测部10中的各设备的配置以聚光轴为基准来确定，照射光的入射位置以检测区域m的中心位于聚光轴上的方式设计。
49.〔a/d转换器〕
50.由光电转换器14输出的电信号(“检测信号”)中，除了颗粒p通过检测区域m时被检测到的信号(“目标信号”)以外，还包含由试样的散射光引起的噪声(“散射噪声”)等。此外，目标信号假定为在截止到15khz左右的频带中高斯分布的信号。
51.检测信号在a/d转换部20中被取样和量化而转换为数字信号。在本实施方式中，为了抗混叠，对检测信号使用二阶低通滤波器，该二阶低通滤波器以使目标信号的频带具有充分的余量的60khz为截止频率。此外，为了尽量将量化噪声抑制得低，设为按检测信号的约20倍进行过采样，并以5msps的速率进行取样。此外，量化比特设为16bit。需要说明的是，a/d转换部20是本发明的实施方式中的检测部的一部分。需要说明的是，通过光电转换器14来实现本发明的实施方式中的检测工序的一部分，并通过a/d转换部来实现检测工序的一部分。
52.〔信号处理部〕
53.图3是表示信号处理部30的构成的框图。
54.信号处理部30例如由数据输入部31、噪声生成部32、噪声加法部33、二值化处理部34、平均化处理部35、lpf部36、判定部37、二值化阈值计算部38、二值化阈值存储部39、重置部40、脉冲振幅分析部41、颗粒计数部42等构成。在这些功能部中，从噪声生成部32到重置部40的各功能部有助于粒径小于30nm的颗粒的检测和计数，脉冲振幅分析部41有助于粒径30nm以上的颗粒的检测和计数。以下，沿着信号的动向对构成信号处理部30的各功能部的作用进行说明。
55.〔数据输入部〕
56.从a/d转换部20输出的数字信号(信号数据)输入到数据输入部31。数据输入部31将输入信号以原封不动的状态输出。需要说明的是，在本实施方式中，实时地依次输入信号数据，但也可以取而代之读取储存于内部存储器等存储区域(未图示)的信号数据进行输入。
57.再者，输入信号中，除了目标信号以外也包含测量的过程中产生的噪声，而在本实施方式中，粒径小于30nm的颗粒也作为检测对象，因此需要将伴随测量而来的噪声尽量抑制得低。
58.作为输入信号中所含的代表性噪声，除了上述的散射噪声以外可列举出a/d转换时的量化噪声、源自电路的热噪声。其中，对于a/d转换时的量化噪声，如上所述，在进行a/d转换部20中的处理时采取对策。此外，电路的热噪声为1mv量级的噪声，如果与散射噪声为100mv量级的噪声这一点相对照，则认为足够小。而且，对于散射噪声，在后续的信号处理中进行应对。
59.〔噪声生成部〕
60.噪声生成部32生成与后述的噪声加法部33中的处理的并行数量相应个数的彼此不相关的噪声并将其输出。在本实施方式中，反复连结存储于(未图示)存储区域(存储部)的一定数据长度的一个噪声数据，使用从得到的连结数据的起点逐次错开规定数据长度的位置来作为开始点，从而由一个噪声数据生成多个噪声。需要说明的是，理想的是，用于生成的噪声数据为高斯白噪声。
61.〔噪声的生成方式〕
62.图4是对噪声的生成方式进行说明的图。
63.噪声生成部32中，例如，在并行数量k＝100的情况下，准备数据长度16kb的不相关的7种噪声数据a～g，反复连结各个噪声数据而得到的连结数据中，使用从各自的起点逐次错开1kb的位置来作为开始点，生成100个噪声。
64.具体而言，由以噪声数据a为基础的连结数据生成：以其起点为开始点的噪声1、以从起点错开1kb的位置为开始点的噪声2、以从起点错开2kb的位置为开始点的噪声3、
……
、以从起点错开14kb的位置为开始点的噪声15、以从起点错开15kb的位置为开始点的噪声16。对于噪声数据b以后的噪声数据也同样地进行处理，单个噪声数据能生成16个噪声。
65.由于噪声数据a～g是不相关的，因此以它们为基础并使开始点不同而生成的各噪声也不相关。通过以这样的方式生成噪声，能一边抑制生成所需的噪声数据的数量、容量，一边生成不相关的多个噪声。
66.需要说明的是，将噪声数据的数据长度、开始点错开时的规定长度可以根据状况适当变更。无论如何，根据这些值，单个噪声数据能生成的噪声数量自然被确定。因此，预先准备的噪声数据的数量为并行数量k除以单个噪声数据能生成的噪声数量的商加上1而得的数。
67.此外，在本实施方式中，使用存储于存储区域的噪声数据来生成噪声，但也可以取而代之通过运算来生成噪声。例如，也可以使用利用了m序列的伪随机数生成法来生成噪声。
68.〔噪声加法部〕
69.噪声加法部33对输入信号(来自数据输入部31的输出信号)进行以k为并行数量的并行处理，将在各个处理中由噪声生成部32生成的不相关的k个噪声按相同的强度(噪声附加量β)与输入信号相加并将其输出。在本实施方式中，设为并行数量k＝100。此外，噪声附加量β与目标信号、源自背景光的散射噪声的强度、测量的介质及其温度、浓度等有关，在本实施方式中，采用了基于预先进行的实验而确定出的值。需要说明的是，关于噪声附加量β，也可以在噪声生成部32中生成噪声时考虑，该情况下，噪声加法部33直接使输入信号与各噪声相加。需要说明的是，噪声加法部33是本发明的实施方式中的加法部的一部分。需要说明的是，通过噪声加法部33来实现本发明的实施方式中的加法工序的一部分。
70.通过增加并行数量，虽然运算量会增大，但在后述的处理中能使目标信号相对于噪声信号更加清楚地凸显出来，能提高检测精度。不过，当并行数量超过一定数量时，检测精度的提高也渐近。因此理想的是，并行数量考虑测量中的目标信号、噪声的状况、信号处理部30的运算处理能力等来选择适当的值。
71.〔二值化处理部〕
72.二值化处理部34将来自噪声加法部33的k个各输出与随机共振的二值化阈值m进行比较，输出为m以上的情况下输出“1”，另一方面，小于m的情况下输出“0”。所述随机共振的二值化阈值m通过后述的二值化阈值计算部38来计算，并存储在后述的二值化阈值存储部39中。需要说明的是，二值化处理部34是本发明的实施方式中的二值化部的一部分。需要说明的是，通过二值化处理部34来实现本发明的实施方式中的二值化工序的一部分。
73.〔平均化处理部〕
74.平均化处理部35是本发明的计算部的一个例子。通过将来自二值化处理部34的k个各输出相加之后除以k来计算出简单平均，将分辨率设为10bit并将计算结果转换为1～1024(＝2
10
)的值并将该值输出。需要说明的是，考虑到处理工序的后半段的便利性等，也可以不在平均化处理部35中进行除以k的计算，该情况下，在前后的处理工序中进行以并行数量为k这一点为依据的计算。此外，也可以计算出对k个各输出进行一些加权的平均(加权平均)等来代替简单平均。需要说明的是，平均化处理部35是本发明的实施方式中的计算部的一部分。需要说明的是，通过平均化处理部35来实现本发明的实施方式中的计算工序的一部分。
75.〔lpf部〕
76.lpf部36对来自平均化处理部35的输出信号使用低通滤波器。在本实施方式中，为了使与作为目标信号的频带的约100hz至15khz对应的输出信号的分量通过，使用了将截止频率设为15khz的三阶低通滤波器。由此，由于持续时间短的信号被截除，因此能排除颗粒的误检测。需要说明的是，此处的滤波器的斜率不需要那么陡峭，因此也可以使用二阶滤波器来代替三阶滤波器。此外，只要使目标信号的频带为约100hz以上的频率分量通过即可，不限于低通滤波器，也可以通过使目标信号的频带通过的带通滤波器、高通滤波器、以限制目标信号的频带以外为目的的带阻滤波器等的组合来实现。需要说明的是，lpf部36是本发明的实施方式中的滤波部的一部分。需要说明的是，通过lpf部36来实现本发明的实施方式中的滤波工序的一部分。
77.〔判定部〕
78.判定部37确认来自lpf部36的输出信号是否超过了根据颗粒测量仪1的最小可测
粒径而预先确定的规定的阈值(“颗粒阈值”)，在输出信号超过颗粒阈值的情况下，判定为存在颗粒，就是说判定为是源自颗粒的信号，输出表示这一情况的脉冲，另一方面，在输出信号为颗粒阈值以下的情况下，判定为不存在颗粒，就是说判定为不是源自颗粒的信号，不进行脉冲的输出。在本实施方式中，例如，针对将最小可测粒径设为“20nm”并将与“20nm”对应地预先确定的“850”设为颗粒阈值并取1～1024的值的输出进行上述的判定。检测阈值设为用于以不会引起误检测的方式检测最小可测粒径以上的颗粒的阈值，是基于预先进行的实验而导出的值。需要说明的是，通过判定部37来实现本发明的实施方式中的判定工序的一部分。
79.〔二值化阈值计算部〕
80.二值化阈值计算部38在接收到来自后述的重置部40的重置信号时，根据该时间点的测定试样计算出随机共振的二值化阈值。二值化阈值通过以下的计算式来计算。需要说明的是，通过二值化阈值计算部38来实现本发明的实施方式中的二值化阈值计算工序的一部分。
81.＜数式1＞
82.二值化阈值＝(二值化系数)
×
(噪声基础设定值)
83.上述的计算式中，二值化系数是基于光学设备的设计值而预先确定的值。此外，噪声基础设定值是根据测量时测定试样的散射光分量的特征量而设定的值，具体而言，相当于以测定试样的散射光分量的rms值、或dc值、或rms值和dc值为依据的值等。rms值是指测量信号中的交流分量的有效值，由信号的均方根来计算。dc值是指测量信号中的直流分量值。即，在本实施方式中，rms值、dc值被用作测定试样的特征量。
84.需要说明的是，在设定噪声基础设定值时所考虑的散射光分量的特征量不限定于rms值、dc值。例如，也可以是：与测定试样的散射光分量关连的各种平均值(振幅的相加平均值、加权平均值等)、振幅值的分布的中央值、最大值、表示振幅的峰值等测定试样的特征量的任一指标、或基于带来与这些指标的值接近的计算结果的某种数式的值、或它们的组合。无论在什么情况下，二值化系数都可以根据噪声基础设定值的选择来适当地设定。
85.针对rms值和dc值，各自按光学设备的设计时间点来确定考虑试样的介质、浓度、折射率、等温压缩率等特性的二值化系数的值并在出厂前预设在存储区域中(未图示)。
86.作为噪声基础设定值的根基的rms值和dc值基于重置信号接收后的规定期间(例如5秒)的各自的测量结果来设定。例如，在随着电源接通的操作而来的重置的情况下，基于在光源12的暖机运转结束后的阶段测量出的5秒的rms值和dc值来设定。rms值为因介质而异的值。例如，相对于介质为纯水的情况，介质为浓度96％的浓硫酸时约为1.2倍，介质为ipa时约为1.3～1.4倍。此外，dc值在介质为纯水的情况下为60～70mv左右。
87.在在本实施方式中，噪声基础设定值只使用了rms值。因此，预设的只有与rms值对应的二值化系数，在重置时，根据该二值化系数与rms值的积自动地计算出二值化阈值。
88.图5示出了测定试样的介质为纯水的情况下的ac耦合后的散射光分量和基于此而设定的rms值的具体例子。在该例子中，将二值化系数设为“3”，散射光分量的rms值的计算结果为“0.03vrms”，通过该二值化系数与rms值的积，计算出二值化阈值为“0.09”。
89.需要说明的是，虽然在本实施方式中噪声基础设定值只使用了rms值，但在取而代之只使用了dc值的情况下，仅预设与dc值对应的二值化系数。此外，在使用基于rms值和dc
值这二者来确定的值的情况下，预设分别与rms值和dc值对应的二值化系数。在采用能利用多种噪声基础设定值的构成的情况下，可以配置为根据从预设的测定试样名列表进行的测定试样名的选择、散射光分量的特征量的选择来自动地设定最佳的设定值，也可以配置为手动地设定任一设定值。
90.在从多种噪声基础设定值中选择时，例如，在选择了dc值时可能对颗粒的测量结果带来源自dc值的影响的情况下(因光源12的劣化等而导致激光的光量变化从而散射光的强度上下变化这样的情况等)，适合使用rms值。此外，在使用清洗度高(悬浮颗粒少)的试样的情况下也适合使用rms值。相对于此，在使用颗粒浓度高的试样的情况下，由于不易区分源自颗粒的信号(目标信号)与源自试样的散射光的信号(散射噪声)，因此适合使用dc值。或者，也可以是，在基于rms值和dc值这两者能得到精度更高的测量结果的情况下，能够使用这样的设定值。
91.〔二值化阈值存储部〕
92.二值化阈值存储部39除了存储在出厂前预先确定并预设的上述的二值化系数以外，还存储由二值化阈值计算部38计算出的二值化阈值。当接收到来自后述的重置部40的重置信号时，二值化阈值存储部39在保持二值化系数的状态下删除于该时间点存储的二值化阈值。
93.〔重置部〕
94.重置部40随着颗粒测量仪1的重置操作而对与使用了随机共振的信号处理有关的各功能部发送重置信号。在此，“重置操作”是指用户对颗粒测量仪1的操作中伴随重置的操作，具体而言，相当于电源接通的操作、根据改变了测量试样的情况等而按下设定按钮的操作等。在用户进行了电源接通的操作的情况下光源12的暖机运转结束后，此外，在用户按下设定按钮的情况下的该定时，从重置部40发送重置信号。然后，与此联动地在二值化阈值计算部38中自动地进行二值化阈值的计算，并且其他各功能部中的处理也被初始化。
95.〔脉冲振幅分析部〕
96.以上的各功能部32～40有助于粒径小于30nm的颗粒的检测和计数，与此相对，脉冲振幅分析部41有助于粒径30nm以上的颗粒的检测和计数。具体而言，脉冲振幅分析部41例如使用与日本专利第4960772号的颗粒计数方法同样的方法(以下，称为“现有方法”。)，判定基于输入信号(来自数据输入部31的输出信号)而检测到的颗粒与设定为30nm以上到几μm的多个粒径区段的哪一个相符，输出与符合的粒径区段相应的脉冲。需要说明的是，由于现有方法是已知的，脉冲振幅分析部41中的处理的详细说明省略。
97.〔颗粒计数部〕
98.颗粒计数部42基于从判定部37和脉冲振幅分析部41输出的脉冲，按粒径区段对检测到的颗粒的数量进行计数。需要说明的是，噪声加法部33～判定部37和脉冲振幅分析部41对相同的输入信号同时进行不同的处理，判定部37和脉冲振幅分析部41各自输出并被输入到颗粒计数部42的脉冲是同步的。
99.〔颗粒计数处理〕
100.图6是表示颗粒计数部42所执行的颗粒计数处理的过程示例的流程图。颗粒计数部42从测量开始到结束持续执行颗粒计数处理。以下，按照过程示例进行说明。
101.步骤s1：颗粒计数部42确认是否从脉冲振幅分析部41输入了脉冲。在确认的结果
为从脉冲振幅分析部41输入了脉冲的情况下(步骤s1：是)，颗粒计数部42执行步骤s2。另一方面，在结果为未从脉冲振幅分析部41输入脉冲的情况下(步骤s1：否)，颗粒计数部42执行步骤s3。
102.步骤s2：颗粒计数部42对与来自脉冲振幅分析部41的脉冲相应的粒径区段的颗粒测出数进行计数。例如，在来自脉冲振幅分析部41的脉冲是与40～50nm的粒径区段对应的脉冲的情况下，将该粒径区段的颗粒测出数加1。
103.步骤s3：颗粒计数部42确认是否从判定部37输入了脉冲。在确认的结果为从判定部37输入了脉冲的情况下(步骤s3：是)，颗粒计数部42执行步骤s4。另一方面，在结果为未从判定部37输入脉冲的情况下(步骤s3：否)，颗粒计数部42返回步骤s1。
104.步骤s4：颗粒计数部42对小于30nm的粒径区段的颗粒测出数进行计数。如上所述，成为判定部37中的脉冲输出的基准的颗粒阈值是与20nm对应的阈值，因此实质上通过该处理，20nm以上且小于30nm的粒径区段的颗粒测出数被加1。
105.当以上的过程结束时，颗粒计数部42返回步骤s1，反复执行步骤s1～s4的过程。
106.如上所述，来自脉冲振幅分析部41的脉冲与30nm以上某一粒径区段对应，相对于此，来自判定部37的脉冲在超过与20nm对应的颗粒阈值的情况下被输入。因此，当处理源自粒径30nm以上的颗粒的信号时，虽然有时会从脉冲振幅分析部41和判定部37这两者同时输入脉冲，但通过按照上述的过程对颗粒进行计数，能避免对一个颗粒进行两次计数，能够对颗粒数量准确地进行计数。
107.需要说明的是，颗粒计数部42对颗粒的计数结果被输入至输出部50。然后，通过输出部50，进行计数结果的向监控器、打印机的输出、经由网络向其他设备的发送等。
108.以上为本实施方式中的信号处理部30的构成。需要说明的是，信号处理部30既可以安装于dsp(数字信号处理器：digital signal processor)，也可以安装于fpga(现场可编程逻辑门阵列：field programmab le gate array)等能够处理数字信号的设备。或者，也可以作为程序安装于pc(个人计算机：personal computer)等具备普通功能的计算机。需要说明的是，也可以利用存储有用于执行本实施方式的处理的程序的计算机可读介质。
109.〔使用了随机共振的信号处理(实施方式)〕
110.图7是简要地表示使用了本实施方式中的随机共振的信号处理即用于检测粒径小于30nm的颗粒的处理的方式的图。此外，图8a～图8c是对使用了随机共振的信号处理的各过程中的信号的波形进行比较而示出的图。
111.如图7所示，在本实施方式的信号处理中，首先，输入信号(图8a)以原封不动的状态从数据输入部31被发送给噪声加法部33。此外，不相关的k个噪声(高斯噪声1～k)在噪声生成部32中生成并被发送给噪声加法部33。然后，在噪声加法部33中执行k个并行处理，k个各噪声分别按相同的噪声附加量β与输入信号相加。相加后的各信号被发送给二值化处理部34，使用根据测定试样的介质而自动地计算出的二值化阈值被二值化。于是，被二值化了的各值的简单平均由平均化处理部35计算出，计算结果转换为10bit的信号被输出(图8b)。该输出信号中，偏离目标信号的频带的分量被lpf部36截除(图8c)。然后，在判定部37中针对通过了lpf部36的信号进行判定，在超过颗粒阈值的情况下输出表示这一情况的脉冲。
112.在此，若尝试着眼于信号处理的各过程中的波形，则如图8a～图8c所示，可知随着信号处理推进，信号波形变得简单。具体而言，输入信号(图8a)中源自颗粒的信号(目标信
号)与源自背景光的信号(散射噪声)混合存在，因此信号波形非常复杂。与此相对，可知平均化处理后的信号(图8b)中与输入信号相比信号峰更清楚地显现。其原因在于，在包含目标信号的情况下，即使对噪声相加后的信号进行平均化，目标信号也会原封不动地留下，另一方面，在仅包含噪声的情况下，由于不相关的噪声被平均化，因此信号的电平下降，由此目标信号相对凸显出来。
113.是否存在粒径20nm以上的颗粒的判定基于lpf处理后的信号(图8c)来进行，这时，例如，当相对于图中箭头所示的散射噪声的峰x的峰值将颗粒阈值设定为1.5倍的值时，能根据图示的区间的信号检测到两个颗粒。与此相对，即使以相同区间的输入信号为对象进行现有方法的处理(脉冲振幅分析部41的处理)，也不易检测到这些颗粒。由此可以明确，根据本实施方式，与现有方法相比能检测到粒径更小的颗粒。
114.〔使用了随机共振的信号处理(比较例)〕
115.图9是作为比较例而简要地示出使用了随机共振的信号处理的传统的方式的图。
116.在比较例中，执行k个并行处理，输入信号和预先准备的不相关的k个噪声分别按相同的附加量β与输入信号相加。相加后的各信号使用固定的二值化阈值被二值化，计算出被二值化了的各值的简单平均。计算结果在进一步的处理工序的后半段被发送。
117.如此，在比较例中，需要预先准备k个噪声，因此并行数量k越大在准备上越费工夫，噪声的储存所需的数据容量也变得更大。此外，由于在二值化时使用固定的二值化阈值，因此无法应对测定试样的不同。若每次测定都手动对测定阈值进行再设定，则不仅在其作业中费工夫，还可能在调整中产生偏差。并且，这种情况可能会大幅影响颗粒的检测精度。
118.与此相对，在本实施方式中，通过由噪声生成部32根据某个噪声数据生成多个噪声的方式来准备k个噪声，因此预先准备的噪声数据的数量较少即可，能抑制噪声的储存所需的数据容量。此外，在二值化时，使用根据测定试样的介质而由二值化阈值计算部38计算出的二值化阈值，因此与比较例的情况相比，能减少测量的准备所需的工作量，同时能提高颗粒的检测精度。
119.〔本发明的优越性〕
120.如上所述，根据上述的实施方式，能够得到如下述的效果。
121.(1)由于使用基于测定试样的散射光分量的rms值、dc值而计算出的二值化阈值来进行输出信号的二值化，因此能减少误检测的同时检测出源自颗粒的电平更低的信号，能够实现最小可测粒径20nm的测量。
122.(2)由于能够实现比现有方法更小的最小可测粒径的测量，因此能提高液中所含的颗粒的检测精度和颗粒数量的计数精度。
123.(3)由于与重置操作联动地自动计算二值化阈值，因此能减少根据试样来准备测量所需的工作量。
124.(4)由于通过利用噪声生成部32从某个噪声数据使开始点不同而生成多个噪声的方式来生成在各并行处理中与输入信号相加的不相关的噪声，因此能抑制噪声的生成所需的噪声数据的数量、容量的同时效率良好地生成不相关的多个噪声。
125.本发明不受上述的实施方式限制，能够进行各种变形来实施。
126.在上述的实施方式中，将噪声加法部33中的处理的并行数量k设为100，但不限定
于此。根据测量中的目标信号、噪声的状况、信号处理部30的运算处理能力等，也可以采用仅执行一个处理(设为k＝1)而不进行多个并行处理的构成。
127.此外，在将并行数量k设为更大的值的情况下，也可以不对信号数据进行实时处理而将其事先临时储存在存储区域中，之后每隔一定期间(例如，1分钟的数据)进行处理。通过采用这样的构成，能在有限的运算处理能力下稳定地进行信号处理的同时使平均化处理后的噪声的电平下降得更低，结果是，能进一步提高粒径小于30nm的颗粒的检测精度。
128.在上述的实施方式中，将颗粒测量仪1的最小可测粒径设为20nm并与此对应地确定用于判定部37判定的颗粒阈值，但最小可测粒径不限定于此。此外，判定部37根据判定结果输出单个脉冲，但取而代之也可以配置为：设定多个颗粒阈值，根据输出信号所超过的颗粒阈值输出不同的脉冲。通过这样的构成，即使小于30nm也能按多个粒径区段对检测颗粒数进行计数。
129.在上述的实施方式中，使用了l字形的流动池11，但流动池的形状只要是具有弯曲成l字状的部位的形状即可，例如也可以采用
コ
字形、曲柄形来代替l字形。
130.另外，作为颗粒测量仪1的各构成部件的例子列举出的材料、数值等仅为示例，在实施本发明时当然能适当地变形。