[发明专利]粒子计数仪器中的激光器噪声检测和缓解

说明书

本发明涉及光学粒子计数器和能够有效区分开由粒子光散射所产生的信号和噪声源的方法。例如，本发明的实施方案使用多传感器检测器配置用于识别和区分开对应于激光强度波动的信号和对应于粒子光散射的信号以检测和表征亚微米粒子。例如，在一种实施方案中，本发明的方法和系统比较来自检测器阵列的不同检测器元件的信号，以识别和表征噪声事件，比如由激光强度不稳定性而产生的噪声，从而允许检测和表征较小的粒子。因此，本发明的系统和方法提供了减少由噪声或干扰引起的误报同时允许非常灵敏的粒子检测的有效手段。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年4月2日提交的美国临时申请No.62/142,141的利益和优先权以及于2015年8月14日提交的美国临时申请No.62/205,239的利益和优先权，这两个申请的全部内容在与本文的公开内容无不一致的程度上通过引用并入本文。

发明背景

本发明属于光学粒子分析仪领域。在一种实施方案中，本发明总体上涉及用于检测和表征流体样本中的粒子的基于二维光学成像的方法和系统。在一种实施方案中，本发明总体上还涉及用于提高光学粒子分析仪的灵敏度和通用性的方法和系统以及用于扩展这些系统的装置性能以便精确地检测和表征具有小的实际尺寸(physical dimensions，物理尺寸)(例如小于0.1微米的实际尺寸)的粒子的方法和系统。

微量污染工业和清洁制造业中的大部分依赖于对光学粒子计数器的使用，比如在大量的美国专利中所描述的，所述美国专利包括美国专利No.3,851,169、4,348,111、4,957,363、5,085,500、5,121,988、5,467,188、5,642,193、5,864,399、5,920,388、5,946,092和7,053,783。美国专利No.4,728,190、6,859,277和7,030,980、5,282,151中也描述了粒子计数器，其全部内容通过引用并入本文。

光学粒子传感器和计数器可用于各种工业应用，包括半导体、制药和微电子工业。在一些工业场景中，光学粒子传感器和计数器为连续监测过程中——例如服从与微粒污染物有关的严格监管要求的药品生产中——所使用的材料的组成和纯度提供了重要的工具。在其他工业场景中，光学粒子传感器和计数器为提供质量控制分析，例如为高质量光刻胶和半导体材料的离线质量控制检查，提供了重要的工具。特别有利的是快速地识别出流体何时被有害粒子污染，使得能够在早期停止该过程，从而避免浪费性地制造有缺陷的产品。例如，在半导体和其他洁净室场景或需要无菌且纯净生产的行业(例如制药业)中，用于制造最终产品的材料流体被连续监测以确保足够的纯度，并且悬浮在流体中的任何有害的粒子都处于可接受的容许限度内。气溶胶粒子计数器通常用于测量洁净室和清洁区域中的气源(air-born，空气中)粒子污染物。液相粒子计数器通常用于测量制药、水处理和化学处理行业中的粒子污染。

粒子监测传感器的重要性反映在对这些设备的连续及持续改进和开发中，以便提高可靠性和产量，并且以便能够检测和表征具有较小尺寸的粒子。除了对灵敏度和粒子大小测定能力的限制之外，现有技术的光学粒子计数器目前容易遭受与错误计数相关的问题，当将由来自粒子的光散射以外的过程产生的检测器噪声和/或信号归因于粒子检测事件时会产生错误计数。错误计数的发生对系统的准确度和灵敏度造成负面影响。此外，错误计数的发生还阻碍光学粒子分析仪精确地检测和表征具有小的实际尺寸(例如，小于0.5微米的实际尺寸)的粒子的能力。因此，在开发下一代这些设备时，要优先考虑避免或抑制光学粒子计数器和分析仪中的错误计数的设计策略。

随着粒子感测被应用于监测和表征具有较小实际尺寸的粒子，对于能够有效地区分开噪声源和粒子散射以获得更高灵敏度和准确度的粒子计数器系统的需求日益增加。

发明内容