專利名稱：微粒子檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測煙霧等微粒子的微粒子檢測裝置。
背景技術(shù)：
近年來，感知空氣中的煙霧的煙霧傳感器廣為普及，并被應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等中。目前，光電式的煙霧傳感器為主流，其原理為，由于從發(fā)光二極管出射的光遇到煙霧時(shí)會(huì)發(fā)生散亂，所以通過偏離出射光的光路而配置的受光器對該散亂光的強(qiáng)度變化進(jìn)行檢測從而感知煙霧。一般來說，為防止因受光器接收外光而導(dǎo)致的誤操作，光電式的煙霧傳感器具備復(fù)雜形狀的迷宮形狀。并且，在專利文獻(xiàn)1所記載的光電式煙霧傳感器中，追加了波長選擇濾波器，通過阻斷與發(fā)光二極管的出射光的波長不同的光，提高外光除去能力，從而使迷宮形狀變得簡單。由此，減少了由于受光器接收外光而導(dǎo)致的誤操作，并能獲得由于迷宮形狀的簡化而帶來的成本降低等的效果。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-309755號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，即使是專利文獻(xiàn)1中所記載的光電式煙霧傳感器，由于在檢測散亂光的強(qiáng)度變化這一點(diǎn)上，和一般的光電式煙霧傳感器沒有區(qū)別，所以也無法完全排除外光的影響。 并且，如果欲通過該現(xiàn)有的方式來降低外光的影響而改善煙霧感知的精度和靈敏度，則存在煙霧傳感器的筐體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本增大等問題。本發(fā)明是鑒于上述問題點(diǎn)而實(shí)施的，根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施方式，能夠提供一種不受外光影響，從而能夠高精度、高靈敏度地檢測煙霧等微粒子的微粒子檢測裝置。用于解決課題的方法(1)本發(fā)明為一種微粒子檢測裝置，具備氣室，其封入有氣體狀的堿金屬原子； 光源，其出射包括具有相干性且頻率不同的第1光和第2光在內(nèi)的多種光；光檢測部，其接收從所述光源起經(jīng)由有可能存在所給的微粒子的空間而入射至所述氣室并透過所述氣室的光，并生成對應(yīng)于所接收的光的強(qiáng)度的檢測信號；頻率控制部，其對所述第1光以及所述第2光中的至少一方進(jìn)行頻率控制，以使所述第1光和所述第2光成為使所述堿金屬原子發(fā)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象的一對共振光；解析判斷部，其根據(jù)所述檢測信號，來進(jìn)行對所述微粒子的有無以及所述微粒子的濃度中的至少一方的解析判斷。在本發(fā)明所涉及的微粒子檢測裝置中，當(dāng)從光源至氣室的光路上不存在微粒子時(shí)，從光源出射的第1光和第2光將以保持相干性的狀態(tài)入射至氣室。因此，第1光和第2 光成為一對共振光，從而堿金屬原子發(fā)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，由此光檢測部所接收的光的強(qiáng)度增強(qiáng)。另一方面，當(dāng)從光源至氣室的光路上存在微粒子時(shí)，從光源出射的第1光和第2光將以失去相干性的狀態(tài)入射至氣室。因此，堿金屬原子不會(huì)發(fā)生EIT現(xiàn)象，從而光檢測部所接收的光的強(qiáng)度減小。并且，由于光檢測部生成的檢測信號為對應(yīng)于所接收光的強(qiáng)度的信號，所以該檢測信號的特征信息根據(jù)微粒子的有無和濃度的差而敏感地變化。因此，根據(jù)本發(fā)明所涉及的微粒子檢測裝置，通過解析判斷部進(jìn)行對該特征信息的解析判斷，從而能夠高精度且高靈敏度地對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。并且，根據(jù)本發(fā)明所涉及的微粒子檢測裝置，由于來自光源的出射光以外的光不能成為一對共振光，所以能夠在不受外光的影響的條件下對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。由此，不需要設(shè)置用于除去外光的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。如此，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種不受外光的影響，從而能夠高精度、高靈敏度地檢測煙霧等微粒子的微粒子檢測裝置。(2)在該微粒子檢測裝置中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述頻率控制部在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對所述第1光以及所述第2光中的至少一方的頻率進(jìn)行掃描，以使所述第1光和所述第2光成為所述一對共振光，所述解析判斷部在所述第1光和所述第2光的頻率差不同的多個(gè)正時(shí)獲取所述檢測信號，并根據(jù)所取得的多個(gè)所述檢測信號來進(jìn)行所述解析判斷。解析判斷部還可以被設(shè)置為，例如，將光檢測部生成的檢測信號的電壓與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓相比較，并根據(jù)比較結(jié)果來判斷微粒子的有無(例如，當(dāng)該檢測信號的電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)判斷為不存在微粒子，而當(dāng)該檢測信號的電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)判斷為存在微粒子。)在該微粒子檢測裝置中，通過在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對第1光以及第2光中的至少一方的頻率進(jìn)行掃描，并在第1光和第2光的頻率差不同的多個(gè)正時(shí)獲取檢測信號，從而能夠獲取光檢測部所生成的檢測信號在該頻率范圍內(nèi)的峰值和超過預(yù)定閾值的頻率范圍等的特征信息。因此，根據(jù)該微粒子檢測裝置，通過由解析判斷部進(jìn)行對該特征信息的解析判斷，從而能夠高精度且高靈敏度地對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。(3)在該微粒子檢測裝置中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述頻率控制部進(jìn)行所述頻率控制以使所述檢測信號的電平成為最大，所述解析判斷部將所述檢測信號的電壓與預(yù)定的閾電壓相比較，并根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行所述解析判斷。在該微粒子檢測裝置中，進(jìn)行頻率控制以使光檢測部生成的檢測信號的電平成為最大，即，使光檢測部接收的光的強(qiáng)度成為最大。并且，由于光檢測部接收的光的強(qiáng)度成為最大是，成為一對共振光的第1光和第2光的數(shù)量成為最大的狀態(tài)，所以檢測信號的最大值依賴于微粒子的有無和濃度而非常敏感地變化。因此，根據(jù)該微粒子檢測裝置，通過由解析判斷部根據(jù)該檢測信號的電平與預(yù)定的閾值的比較結(jié)果而進(jìn)行解析判斷，從而能夠高精度且高靈敏度地對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。并且，閾電壓可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)。在前者的情況下，能夠判斷微粒子的有無(比預(yù)定濃度高或者低)，而在后者的情況下，能夠判斷微粒子的階段性的濃度(當(dāng)閾值為N個(gè)時(shí)，為N+1階段的濃度)。(4)在該微粒子檢測裝置中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述頻率控制部產(chǎn)生用于對所述光源進(jìn)行頻率調(diào)制的調(diào)制信號，并控制所述調(diào)制信號的頻率以使所述檢測信號的電平成為最大。
根據(jù)該微粒子檢測裝置，通過對光源進(jìn)行頻率調(diào)制，從而能夠在一個(gè)光源中同時(shí)且高效率地產(chǎn)生成為一對共振光的第1光和第2光。(5)在該微粒子檢測裝置中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述解析判斷部具有表格信息，并參照該表格信息進(jìn)行所述解析判斷，其中，所述表格信息定義了所述檢測信號的預(yù)定信息與所述微粒子的濃度之間的對應(yīng)關(guān)系。通過以此種方式設(shè)置，例如，根據(jù)評價(jià)結(jié)果等預(yù)先制作表格信息，并通過參照該表格信息從而能夠簡單地對微粒子的有無和濃度進(jìn)行判斷，其中，所述表格信息定義了光檢測部生成的檢測信號的預(yù)定信息(檢測信號的電平信息等)與微粒子的濃度之間的對應(yīng)關(guān)系。(6)在該微粒子檢測裝置中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述光源、所述氣室以及所述光檢測部，被收容于一個(gè)筐體內(nèi)部，在所述筐體表面中的第1面上，以與所述光源對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第1窗，且隔著所述微粒子能夠進(jìn)入的空間，在所述筐體表面中的與所述第1面對置的第2面上，以與所述氣室對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第2窗，從所述光源出射的光穿過所述第1窗而向所述筐體的外部出射，從所述微粒子能夠進(jìn)入的空間通過的光穿過所述第2窗而從所述筐體的外部入射至所述氣室。通過以此種方式設(shè)置，由于從光源出射的光通過外部空間而入射至氣室，所以能夠?qū)υ撏獠靠臻g內(nèi)的微粒子的有無和濃度進(jìn)行判斷。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)光源、氣室、光檢測部被收容于一個(gè)筐體中的緊湊的一體型、且能夠?qū)ξ⒘Ｗ拥挠袩o和濃度進(jìn)行判斷的微粒子檢測裝置。根據(jù)此種一體型的微粒子檢測裝置，例如，比較易于替換廣為普及的一體型的光電式煙霧傳感器。(7)在該微粒子檢測裝置中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述光源、所述氣室以及所述光檢測部，被收容于一個(gè)筐體內(nèi)部，在所述筐體的表面上，以與所述光源對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第1窗，且以與所述氣室對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第2窗，從所述光源出射的光穿過所述第1窗而向所述筐體的外部出射，由反射器所反射的光穿過所述第2 窗而從所述筐體的外部入射至所述氣室。通過如此設(shè)置，由于從光源出射的光由外部的反射器反射后再入射至氣室，所以能夠?qū)ν獠靠臻g的光路上的微粒子的有無和濃度進(jìn)行判斷。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)光源、氣室、光檢測部被收容于一個(gè)筐體內(nèi)的緊湊的一體型、且能夠?qū)ξ⒘Ｗ拥挠袩o和濃度進(jìn)行判斷的微粒子檢測裝置。并且，通過增大該微粒子檢測裝置與反射器的距離、或者增加反射器的個(gè)數(shù)，從而能夠?qū)Ω鼜V的空間內(nèi)的微粒子進(jìn)行檢測。而且，能夠通過改變反射器的數(shù)量和位置，從而根據(jù)用途簡單地改變能夠檢測微粒子的空間。(8)在該微粒子檢測裝置中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述光源被收容于第1筐體內(nèi)部，所述氣室以及所述光檢測部被收容于第2筐體內(nèi)部，在所述第1筐體的表面上，以與所述光源對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第1窗，在所述第2筐體的表面上，以與所述氣室對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第2窗，從所述光源出射的光穿過所述第1窗而向所述第1筐體的外部出射，并穿過所述第2窗而從所述第2筐體的外部入射至所述氣室。通過以此種方式設(shè)置，由于從光源出射的光通過外部空間入射至氣室，所以能夠?qū)υ撏獠靠臻g內(nèi)的微粒子的有無和濃度進(jìn)行判斷。并且，由于收容有光源的筐體與收容有氣室以及光檢測部的筐體不同，即，為被分離成發(fā)光部和受光部的分離型，所以即使沒有反
6射器，也能夠通過改變發(fā)光部和受光部的位置，從而根據(jù)用途簡單地改變能夠檢測微粒子的空間。


圖1為本實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的功能框圖。圖2為模式化地表示堿金屬原子的能級的圖。圖3為表示第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖4為表示第1實(shí)施方式中的出射光的光譜的概要圖。圖5為表示第1實(shí)施方式中的EIT信號的一個(gè)示例的圖。圖6為表示微粒子檢測裝置的實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)示例的圖。圖7為表示微粒子檢測裝置的實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)示例的圖。圖8為表示微粒子檢測裝置的實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)示例的圖。圖9為第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的改變例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為第2實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。符號說明1 微粒子檢測裝置；10 光源；12 出射光；20 氣室；22 透過光；30 光檢測部；32 檢測信號；40 頻率控制部；50 解析判斷部；100A 100C 微粒子檢測裝置；102 發(fā)光裝置；104 受光裝置；110 半導(dǎo)體激光器；120 氣室；130 光檢測器；140 電流驅(qū)動(dòng)電路；150 調(diào)制頻率掃描電路；160 =EIT信號特征解析部；170 判斷部；180 通知部；190 電光調(diào)制器(EOM) ；200 檢波電路；210 低頻振蕩器；220 檢波電路；230 壓控晶體振蕩器(VCXO)；240 調(diào)制電路；250 低頻振蕩器；260 頻率轉(zhuǎn)換電路；270 檢測電平解析部；300、302、304 筐體；310、312、314、316 基板；322、324、326、328 開口部；332、334、336、338 棱鏡；340,342,344 JC 芯片；352、354、382、384 側(cè)面；356 凹部；362、364、372、374、392、394 玻璃窗；400 微粒子；410 反射器
具體實(shí)施例方式以下，利用附圖對本發(fā)明所適用的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。而且，以下進(jìn)行說明的實(shí)施方式并不對權(quán)利要求中所記載的本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行限定。并且，以下所說明的全部結(jié)構(gòu)不一定均為本發(fā)明的必要結(jié)構(gòu)要件。圖1為本實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的功能框圖。本實(shí)施方式的微粒子檢測裝置1具備光源10、氣室20、光檢測部30、頻率控制部 40、解析判斷部50。
在氣室20中包括氣體狀的堿金屬原子(鈉(Na)原子、銣(Rb)原子、銫(Cs)原子
寸J ο另外，當(dāng)對堿金屬原子單獨(dú)照射具有相干性(Coherent)且具有特定波長(頻率) 的光(例如激光)時(shí)，將發(fā)生堿金屬原子吸收光的現(xiàn)象。此光被稱為共振光。但是，已知當(dāng)對堿金屬原子同時(shí)照射波長(頻率)不同的兩種共振光時(shí)，將發(fā)生堿金屬原子對共振光的吸收停止的現(xiàn)象，即電磁誘導(dǎo)透明(EIT =Electromagnetically Induced Transparency) % 象(也被稱為 CPT 現(xiàn)象，Coherent Population Trapping 相干)。如圖2所示，公知此堿金屬原子和兩種共振光之間的相互作用機(jī)理，能夠通過Λ 型三能級系模型來進(jìn)行說明。堿金屬原子具備兩個(gè)基態(tài)能級(基態(tài)能級1、基態(tài)能級2)和激發(fā)態(tài)能級。并且，當(dāng)分別單獨(dú)地向堿金屬原子照射相當(dāng)于基態(tài)能級1與激發(fā)態(tài)能級之間的能量差的頻率的共振光(稱為共振光1)、或者具有相當(dāng)于基態(tài)能級2與激發(fā)態(tài)能級之間的能量差的頻率的共振光(稱為共振光幻時(shí)，將發(fā)生光吸收。但是，當(dāng)向堿金屬原子同時(shí)照射共振光1和共振光2時(shí)，將成為兩個(gè)基態(tài)能級的疊加狀態(tài)、即量子干涉狀態(tài)，從而發(fā)生向激發(fā)態(tài)能級的激發(fā)停止的EIT現(xiàn)象。引起此EIT現(xiàn)象的一對共振光的頻率差與相當(dāng)于堿金屬原子的兩個(gè)基態(tài)能級的能量差的頻率精確一致。例如，銫原子的D2線(波長為852. Inm)的基態(tài)通過超精細(xì)結(jié)構(gòu)而分裂為具有F =3、4的能級的兩個(gè)狀態(tài)，相當(dāng)于F = 3的基態(tài)能級1和F = 4的基態(tài)能級2之間的能量差的頻率為9. 192631770GHz.因此，當(dāng)向銫原子同時(shí)照射波長在852. Inm附近且頻率差為 9. 192631770GHz的兩種激光時(shí)，這兩種激光成為一對共振光而引起EIT現(xiàn)象。但是，即使是頻率差與相當(dāng)于ΔE12的頻率精確一致的兩種光，在這兩種光不具有相干性(Coherent)時(shí)，也不會(huì)發(fā)生EIT現(xiàn)象。如后文所述，本實(shí)施方式的微粒子檢測裝置 100A為，利用產(chǎn)生EIT現(xiàn)象的堿金屬原子的數(shù)量根據(jù)微粒子的數(shù)量而發(fā)生變化的現(xiàn)象，來實(shí)現(xiàn)高精度、高靈敏度的微粒子檢測的裝置。光源10出射包括具有相干性(Coherent)且頻率不同的第1光和第2光在內(nèi)的多種光12。例如，激光為具有相干性(Coherent)的光。從光源10出射的光(出射光)12，經(jīng)由有可能存在所給的微粒子的空間而入射至氣室20。作為微粒子，可以考慮例如煙霧、花粉、水滴、水蒸氣、水氣等。光檢測部30接收透過氣室20的光(透過光)22，并生成對應(yīng)于所接收的光的強(qiáng)度的檢測信號32。頻率控制部40對第1光以及第2光中的至少一方進(jìn)行頻率控制，以使第1光和第 2光成為使堿金屬原子發(fā)生EIT現(xiàn)象的一對共振光。在這里，第1光和第2光成為一對共振光不僅是其頻率差與相當(dāng)于堿金屬原子的兩個(gè)基態(tài)能級的能量差的頻率精確一致的情況， 還包括堿金屬原子發(fā)生EIT現(xiàn)象的范圍具有微小誤差的情況。解析判斷部50根據(jù)檢測信號32，來進(jìn)行對微粒子的有無以及微粒子的濃度中的至少一方的解析判斷。在這里，例如，頻率控制部40還可以被設(shè)置為，在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對第1光以及第2光中的至少一方的頻率進(jìn)行掃描，以便光源10的出射光12中所包括的第1光和第2 光成為一對共振光。此時(shí)，解析判斷部50可以被設(shè)置為，在第1光和第2光的頻率差不同的多個(gè)正時(shí)獲取檢測信號32，并根據(jù)所取得的多個(gè)檢測信號32來進(jìn)行對微粒子的有無以及微粒子的濃度中的至少一方的解析判斷。例如，解析判斷部50還可以被設(shè)置為，獲取堿金屬原子發(fā)生EIT現(xiàn)象的范圍內(nèi)的、檢測信號32的圖譜(被稱為EIT信號)的峰值(最大值)和線寬等特征信息，從而進(jìn)行對微粒子的有無以及微粒子的濃度中的至少一方的解析判斷。并且，例如，頻率控制部40還可以設(shè)置為，進(jìn)行對第1光以及第2光中的至少一方的頻率控制，以使檢測信號32的電平成為最大。此時(shí)，解析判斷部50可以被設(shè)置為，將檢測信號32的電壓與預(yù)定的閾電壓相比較，并根據(jù)比較結(jié)果來進(jìn)行對微粒子的有無以及微粒子濃度中的至少一方的解析判斷。并且，例如，頻率控制部40還可以被設(shè)置為，產(chǎn)生用于對光源10進(jìn)行頻率調(diào)制的調(diào)制信號，并控制調(diào)制信號的頻率以使檢測信號32的電平成為最大。并且，例如，解析判斷部50還可以被設(shè)置為，具有表格信息，并參照該表格信息進(jìn)行對微粒子的有無以及微粒子的濃度中的至少一方的解析判斷，其中，所述表格信息定義了檢測信號32的預(yù)定信息與微粒子的濃度之間的對應(yīng)關(guān)系。在這里，如果頻率控制部40 進(jìn)行對第1光以及第2光中的至少一方的頻率控制以使檢測信號32的電平成為最大，則能夠?qū)⒗鐧z測信號32的電平(最大值)作為預(yù)定信息。并且，如果頻率控制部40在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對第1光以及第2光中的至少一方的頻率進(jìn)行掃描，則能夠?qū)⒗鏓IT信號的峰值、線寬、與峰值對應(yīng)的第1光以及第2光的頻率差等、以及這些任意的組合作為預(yù)定 fn息ο以下，對本實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的更加具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。(1)第1實(shí)施方式圖3為表示第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。如圖3所示，第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置100A包括半導(dǎo)體激光器110、氣室 120、光檢測部130、電流驅(qū)動(dòng)電路140、調(diào)制頻率掃描電路150、EIT信號特征解析部160、判斷部170、通知部180。氣室120為在容器中封入有氣體狀的堿金屬原子的構(gòu)件。半導(dǎo)體激光器110產(chǎn)生頻率不同的多種光并向氣室120照射。具體來說，通過電流驅(qū)動(dòng)電路140輸出的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制，以使半導(dǎo)體激光器110的出射光的中心波長 λ C1(中心頻率與堿金屬原子的預(yù)定的亮線(例如，銫原子的D2線)的波長相一致。并且，將調(diào)制頻率掃描電路150的輸出信號作為調(diào)制信號(調(diào)制頻率fm)而對半導(dǎo)體激光器 110進(jìn)行調(diào)制。即，通過向電流驅(qū)動(dòng)電路140所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流疊加調(diào)制頻率掃描電路150 的輸出信號(調(diào)制信號)，從而使半導(dǎo)體激光器110產(chǎn)生被進(jìn)行了調(diào)制的光。此種半導(dǎo)體激光器110能夠通過例如邊緣發(fā)射發(fā)光激光器(Edge Emitting Laser)、垂直腔面發(fā)光激光器 (VCSEL =Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等面發(fā)光激光器等來實(shí)現(xiàn)。圖4為表示半導(dǎo)體激光器110的出射光的光譜的概要圖。在圖4中，橫軸為光的頻率，縱軸為光的強(qiáng)度。如圖4所示，在半導(dǎo)體激光器110的出射光中包括具有中心頻率 ^ζν/λ。 ν 為光的速度、λ ^為光的波長)的光，和在其兩側(cè)分別具有間隔fm的頻率的多種光。光檢測器130對透過氣室120的光(透過光)進(jìn)行檢測，并輸出對應(yīng)于光的強(qiáng)度的檢測信號。如前文所述，當(dāng)對堿金屬原子照射具有相干性(Coherent)且頻率差與相當(dāng)于AE12的頻率f12相一致的兩種光時(shí)，將產(chǎn)生EIT現(xiàn)象。產(chǎn)生此EIT現(xiàn)象的堿金屬原子的數(shù)量越多，透過氣室120的光(透過光)的強(qiáng)度越大，從而光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電壓電平越高。并且，所述兩種光的相干性(Coherent)的程度(好壞)也會(huì)對EIT 現(xiàn)象產(chǎn)生影響。當(dāng)相干性被破壞時(shí)，由EIT現(xiàn)象所產(chǎn)生的所述透過光的強(qiáng)度將減少，從而光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電壓電平將降低。另外，由于當(dāng)從半導(dǎo)體激光器110出射的激光遇到微粒子時(shí)相干性將被破壞，所以EIT信號的圖譜根據(jù)存在于光路上的微粒子的數(shù)量而敏感地變化。因此，根據(jù)EIT信號的圖譜，能夠?qū)υ诠饴飞鲜欠翊嬖诨鶞?zhǔn)值以上的微粒子、以及在光路上存在的微粒子的數(shù)量等進(jìn)行檢測。因此，在本實(shí)施方式中，調(diào)制頻率掃描電路150對該輸出信號的頻率fm進(jìn)行掃頻，從而使在半導(dǎo)體激光器110的出射光中所包括的一階邊帶的兩種光，即，頻率為f\(= f0+fffl)的光和頻率為f2( = f。-fm)的光之間的頻率差frf2( = 2Xfffl)在f12士 δ的范圍內(nèi)變化。由此，能夠在光檢測器130的輸出信號(檢測信號)中產(chǎn)生EIT信號。圖5 (A)為表示在半導(dǎo)體激光器110的出射光的光路上幾乎不存在微粒子時(shí)的EIT 信號的一個(gè)示例的圖，圖5(B)為表示在半導(dǎo)體激光器110的出射光的光路上存在相當(dāng)數(shù)量的微粒子時(shí)的EIT信號的一個(gè)示例。在圖5(A)以及圖5(B)中，橫軸為兩種光的頻率差 f\_f2，縱軸為透過光的強(qiáng)度。當(dāng)在光路上幾乎不存在微粒子時(shí)，如圖5(A)所示，將得到峰值較大(P1)且線寬 (檢測強(qiáng)度的半峰寬)較窄(Af1)的EIT信號。另一方面，當(dāng)在光路上存在相當(dāng)數(shù)量的微粒子時(shí)，如圖5(B)所示，將得到峰值較小(P2)且線寬(檢測強(qiáng)度的半峰寬)較寬(Af2)的 EIT信號。并且，根據(jù)情況不同，還可能存在與EIT信號的峰值對應(yīng)的頻率差f「f2從f12發(fā)生偏移的情況。此峰值、線寬、對應(yīng)于峰值的頻率差等根據(jù)微粒子的數(shù)量而敏感地變化。EIT信號特征解析部160對光檢測器130的輸出信號(檢測信號)進(jìn)行采樣，并根據(jù)檢測信號的圖譜對EIT信號的特征進(jìn)行解析。由于當(dāng)在半導(dǎo)體激光器110的出射光的光路上存在相當(dāng)數(shù)量的微粒子時(shí)，將得到如圖5(B)所示的EIT信號，所以將EIT信號的峰值和線寬、有時(shí)將對應(yīng)于峰值的頻率差信息作為特征信息。判斷部170根據(jù)EIT信號特征解析部160的解析結(jié)果，進(jìn)行預(yù)定的判斷。判斷部 170例如可以對微粒子的有無(微粒子的濃度是否達(dá)到預(yù)定值以上)進(jìn)行判斷，或者還可以對微粒子的濃度本身進(jìn)行判斷(計(jì)算)。此種判斷處理例如可以通過，將基于經(jīng)驗(yàn)和評價(jià)結(jié)果的EIT信息的特征信息與微粒子的濃度信息之間的對應(yīng)關(guān)系作為表格信息而存儲，并參照該表格信息計(jì)算濃度信息來實(shí)現(xiàn)。由此，通過參照此表格信息，能夠簡單地對微粒子的有無和濃度進(jìn)行判斷。通知部180向外部通知判斷部170的判斷結(jié)果。通知部180例如可以在微粒子的濃度達(dá)到預(yù)定值以上時(shí)在屏幕上輸出警告標(biāo)示，或者從揚(yáng)聲器發(fā)出警告音，還可以將微粒子的濃度信息顯示在屏幕上，或者向主機(jī)發(fā)送信息。而且，半導(dǎo)體激光器110、氣室120、光檢測器130分別對應(yīng)于圖1中的光源10、氣室20、光檢測部30。并且，由電流驅(qū)動(dòng)電路140和調(diào)制頻率掃描電路150所組成的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖1中的頻率控制部40。并且，由EIT信號特征解析部160和判斷部170所組成的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖1中的解析判斷部50。
此種結(jié)構(gòu)的微粒子檢測裝置100A能夠通過多種方式來實(shí)現(xiàn)。例如，還能夠通過圖 6(A)以及圖6(B)所示的方式來實(shí)現(xiàn)。圖6(A)為微粒子檢測裝置100A的概要立體圖，圖 6(B)為圖6㈧所示的微粒子檢測裝置100A的概要剖視圖。在圖6(A)以及圖6(B)所示方式中，微粒子檢測裝置100A被收容于筐體300中， 其中，在筐體300上形成有微粒子400可能進(jìn)入的凹部356。在筐體300的內(nèi)部設(shè)置有基板 310。在基板310的表面上設(shè)置有氣室120和兩個(gè)棱鏡332、334。并且，在基板310的背面上設(shè)置有半導(dǎo)體激光器110、光檢測器130、以及與這些部件接線連接的IC芯片340。在IC 芯片340中，例如，作為專用電路而安裝有電流驅(qū)動(dòng)電路140以及調(diào)制頻率掃描電路150，并安裝有作為EIT信號特征解析部160、判斷部170、通知部180而發(fā)揮作用的CPU。在基板310中，位于半導(dǎo)體激光器110的出射光的光路上的位置處設(shè)置有開口部 322，而在位于光檢測器130接收的光的光路上的位置處設(shè)置有開口部324。并且，在筐體 300的形成有凹部356的側(cè)面352以及3M上，分別設(shè)置有玻璃窗362、364。從半導(dǎo)體激光器110出射的光穿過開口部322而入射至棱鏡332，而由棱鏡332所反射的光穿過玻璃窗362、364入射至氣室120。透過氣室120的光入射至棱鏡334，而由棱鏡334所反射的光穿過開口部324，并由光檢測器130接收。在此種結(jié)構(gòu)的微粒子檢測裝置100A中，由于當(dāng)微粒子400進(jìn)入凹部356中時(shí)，根據(jù)存在于光路上的微粒子400的濃度，EIT信號的圖譜將會(huì)發(fā)生變化，所以能夠?qū)ξ⒘Ｗ?400的有無以及濃度進(jìn)行檢測。根據(jù)此種一體型的微粒子檢測裝置，例如，可以比較容易地替換廣為普及的一體型的光電式煙霧傳感器。微粒子檢測裝置100A還能夠通過例如圖7(A)以及圖7(B)所示的方式來實(shí)現(xiàn)。 圖7(A)為微粒子檢測裝置100A的概要立體圖，圖7(B)為圖7(A)所示的微粒子檢測裝置 100A的概要剖視圖。在圖7(A)以及圖7(B)所示的方式中，微粒子檢測裝置100A被收容于筐體302中， 其中，在所述筐體302的表面上設(shè)置有兩個(gè)玻璃窗372、374。在筐體302的內(nèi)部設(shè)置有基板312。在基板312的表面上設(shè)置有半導(dǎo)體激光器110、光檢測器130。并且，在基板312的背面上設(shè)置有IC芯片340。在IC芯片340中，例如，作為專用電路而安裝有電流驅(qū)動(dòng)電路 140以及調(diào)制頻率掃描電路150，并安裝有作為EIT信號特征解析部160、判斷部170、通知部180而發(fā)揮作用的CPU。氣室120被配置于光檢測器130的受光一側(cè)。玻璃窗372被設(shè)置在位于半導(dǎo)體激光器Iio的出射光的光路上的位置處，而玻璃窗374被設(shè)置在位于光檢測器130所接收的光的光路上的位置處。從半導(dǎo)體激光器110出射的光穿過玻璃窗372入射至反射器410(鏡子等)，而由反射器410所反射的光穿過玻璃窗374入射至氣室120。透過氣室120的光由光檢測器130 接收。反射器410可以位于激光所達(dá)到的任意距離。而且，還能夠采用如下結(jié)構(gòu)，S卩，配置多個(gè)反射器410，以使從半導(dǎo)體激光器110出射的光經(jīng)過多次反射后再由光檢測器130接收。通過如此設(shè)置，能夠?qū)Ω鼜V的空間內(nèi)的微粒子400的有無和濃度進(jìn)行檢測。在此種結(jié)構(gòu)的微粒子檢測裝置100A中，由于在微粒子檢測裝置100A和反射器410
11之間的空間內(nèi)存在微粒子400時(shí)，根據(jù)存在于光路上的微粒子400的濃度，EIT信號的圖譜將發(fā)生變化，所以能夠檢測出微粒子400的有無和濃度。并且，通過增大微粒子檢測裝置100A和反射器410之間的距離、或者增加反射器 410的數(shù)量，從而能夠?qū)Ω鼜V的空間內(nèi)的微粒子進(jìn)行檢測。并且，通過改變反射器410的數(shù)量和位置，從而能夠根據(jù)用途而簡單地改變能夠檢測微粒子的空間。微粒子檢測裝置100A還能夠通過例如圖8(A)以及圖8(B)所示的方式來實(shí)現(xiàn)。 圖8(A)為微粒子檢測裝置100A的概要立體圖，圖8(B)為圖8(A)所示的微粒子檢測裝置 100A的概要剖視圖。在圖8(A)以及8(B)所示的方式中，微粒子檢測裝置100A由被物理性地分離的發(fā)光裝置102和受光裝置104構(gòu)成。發(fā)光裝置102被收容于筐體304的內(nèi)部，在所述筐體304 的側(cè)面382上設(shè)置有玻璃窗392。并且，受光裝置104被收容于筐體306的內(nèi)部，在所述筐體306的側(cè)面384上設(shè)置有玻璃窗394。并且，發(fā)光裝置102和受光裝置104被配置成，玻璃窗392與玻璃窗394相對置。在發(fā)光裝置102的筐體304的內(nèi)部設(shè)置有基板314。在基板314的表面上設(shè)置有棱鏡336。并且，在基板314的背面上設(shè)置有半導(dǎo)體激光器110、以及與該半導(dǎo)體激光器110 通過接線相連接的IC芯片342。在IC芯片342上安裝有電流驅(qū)動(dòng)電路140以及調(diào)制頻率掃描電路150。并且，在基板314上，位于半導(dǎo)體激光器110的出射光的光路上的位置處設(shè)置有開口部326。從半導(dǎo)體激光器110出射的光穿過開口部3 入射至棱鏡336，而由棱鏡 336所反射的光從玻璃窗392出射。在受光裝置104的筐體306的內(nèi)部設(shè)置有基板316。在基板316的表面上設(shè)置有氣室120和棱鏡336。并且，在基板316的背面上設(shè)置有光檢測器130、以及與該光檢測器 130通過接線相連接的IC芯片344。在IC芯片344上，安裝有例如作為EIT信號特征解析部160、判斷部170、通知部180而發(fā)揮作用的CPU。并且，在基板316中，位于光檢測器130 接收的光的光路上的位置處設(shè)置有開口部328。從發(fā)光裝置102的玻璃窗392出射的光穿過受光裝置104的玻璃窗394入射至氣室120。透過氣室120的光入射至棱鏡338，而由棱鏡338所反射的光穿過開口部328并由光檢測器130接收。發(fā)光裝置102和受光裝置104可以被配置在激光所到達(dá)的任意距離。在此種結(jié)構(gòu)的微粒子檢測裝置100A中，由于在發(fā)光裝置102的側(cè)面382和受光裝置104的側(cè)面384之間的空間內(nèi)存在微粒子400時(shí)，根據(jù)在光路上存在的微粒子400的濃度，EIT信號的圖譜將發(fā)生變化，因此能夠?qū)ξ⒘Ｗ?00的有無和濃度進(jìn)行檢測。并且，由于為被分離成發(fā)光裝置102和受光裝置104的分離型，所以即使沒有圖 7 (B)所示的反射器，通過改變發(fā)光裝置102和受光裝置104的位置，也能夠根據(jù)用途而簡單地改變能夠檢測微粒子的空間。而且，還能夠采用如下結(jié)構(gòu)，即，從半導(dǎo)體激光器110出射的光由一個(gè)以上的反射器反射后再由光檢測器130接收。此時(shí)，發(fā)光裝置102和受光裝置104不需要設(shè)置成，玻璃窗392與玻璃窗394相對置。通過以此種方式使用反射器，從而能夠?qū)Ω鼜V的空間內(nèi)的微粒子400的有無和濃度進(jìn)行檢測。如以上說明，在第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置中，當(dāng)從半導(dǎo)體激光器110至氣室 120的光路上不存在煙霧等微粒子時(shí)，半導(dǎo)體激光器110的出射光將以保持相干性的狀態(tài)入射至氣室120。因此，頻率差等于相當(dāng)于Δ E12的頻率的兩種光成為一對共振光，從而使堿金屬原子發(fā)生EIT現(xiàn)象，由此得到具有較大峰值和較窄線寬的EIT信號。另一方面，當(dāng)從半導(dǎo)體激光器110至氣室120的光路上存在煙霧等微粒子時(shí)，半導(dǎo)體激光器110的出射光中遇到微粒子的光將以失去相干性的狀態(tài)入射至氣室120。因此，即使為頻率差等于相當(dāng)于Δ E12的頻率的兩種光，在遇到微粒子時(shí)也不會(huì)使堿金屬原子發(fā)生EIT現(xiàn)象，從而得到具有較小峰值和較大線寬的EIT信號。并且，由于此EIT信號的峰值和線寬等的特征信息，根據(jù)微粒子的有無和濃度差而敏感地變化，所以根據(jù)第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置，通過EIT信號特征解析部160和判斷部170進(jìn)行對此特征信息的解析判斷，從而能夠高精度且高靈敏度地對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。并且，根據(jù)第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置，由于半導(dǎo)體激光器110的出射光以外的光不能成為一對共振光，所以能夠在不受外光的影響的條件下對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。因此，不需要設(shè)置用于除去外光的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由此，根據(jù)第1實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)一種不受外光的影響，從而能夠高精度、高靈敏度地檢測煙霧等微粒子的微粒子檢測裝置。[改變例]圖9為表示第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的改變例的結(jié)構(gòu)的圖。如圖9所示， 改變例的微粒子檢測裝置100Β相對于圖3所示的微粒子檢測裝置100Α，追加了電光調(diào)制器 (Ε0Μ=Electro-Optic Modulator)190。如圖9所示，在微粒子檢測裝置100B中，半導(dǎo)體激光器110未被進(jìn)行與調(diào)制頻率掃描電路150的輸出信號(調(diào)制信號)對應(yīng)的調(diào)制，而產(chǎn)生單一頻率&的光。此頻率&的光入射至電光調(diào)制器(EOM) 190，并通過調(diào)制頻率掃描電路150的輸出信號(調(diào)制信號)而被進(jìn)行調(diào)制。其結(jié)果為，能夠產(chǎn)生具有與圖4相同的光譜的光。由于圖9所示的微粒子檢測裝置100B中的其他結(jié)構(gòu)與圖3所示的微粒子檢測裝置100A相同，所以標(biāo)注相同的符號并省略其說明。而且，也可以使用聲光調(diào)制器(AOM :Acousto-0ptic Modulator)以代替電光調(diào)制器(EOM)190。并且，由半導(dǎo)體激光器110和電光調(diào)制器(EOM) 190組成的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖1中的光源10。其他的結(jié)構(gòu)，與圖3所示的微粒子檢測裝置100A相同。根據(jù)此改變例的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)與微粒子檢測裝置100A具有相同功能以及效果的微粒子檢測裝置。(2)第2實(shí)施方式圖10為表示第2實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在圖10中，對與圖3 相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號并省略或者簡略其說明。如圖10所示，第2實(shí)施方式的微粒子檢測裝置100C包括半導(dǎo)體激光器110、氣室120、光檢測器130、檢波電路200、低頻振蕩器210、電流驅(qū)動(dòng)電路140、檢波電路220、壓控晶體振蕩器(VCXO =Voltage Controlled Crystal Oscillator) 230、調(diào)制電路 240、低頻振蕩器250、頻率轉(zhuǎn)換電路沈0、檢測電平解析部270、判斷部170、通知部180。與第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置100A相同地，從半導(dǎo)體激光器110出射的光向氣室120照射，光檢測器130對透過氣室120的光(透過光)進(jìn)行檢測，并輸出對應(yīng)于光的強(qiáng)度的檢測信號。光檢測器130的輸出信號輸入至檢波電路200以及檢波電路220。檢波電路200 使用以幾Hz 幾百Hz左右的低頻率進(jìn)行振蕩的低頻振蕩器210的振蕩信號，對光檢測器 130的輸出信號(檢測信號)進(jìn)行同步檢波。電流驅(qū)動(dòng)電路140產(chǎn)生與檢波電路200的輸出信號的大小對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流并供給至半導(dǎo)體激光器110，從而對半導(dǎo)體激光器110的出射光的中心頻率中心波長Xci)進(jìn)行控制。而且，為了實(shí)現(xiàn)檢波電路200的同步檢波，而使低頻振蕩器210的振蕩信號(與被供給至檢波電路200的振蕩信號相同的信號)與電流驅(qū)動(dòng)電路140產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電流重疊。通過經(jīng)由半導(dǎo)體激光器110、氣室120、光檢測器130、檢波電路200、電流驅(qū)動(dòng)電路 140的反饋回路，從而半導(dǎo)體激光器110所產(chǎn)生的光的中心頻率f^(中心波長Xci)被微調(diào)整為，與堿金屬原子的預(yù)定的亮線(例如，銫原子的D2線)的波長相一致。檢波電路220使用以幾Hz 幾百Hz左右的低頻率進(jìn)行振蕩的低頻振蕩器250的振蕩信號，對光檢測器130的輸出信號(檢測信號)進(jìn)行同步檢波。并且，根據(jù)檢波電路 220的輸出信號的大小，對壓控晶體振蕩器(VCXO) 230的振蕩頻率進(jìn)行微調(diào)整。壓控晶體振蕩器(VCXO) 230也可以以幾MHz左右進(jìn)行振蕩。為了實(shí)現(xiàn)檢波電路220的同步檢波，從而調(diào)制電路240將低頻振蕩器250的振蕩信號(與被供給至檢波電路220的振蕩信號相同)作為調(diào)制信號，而對壓控晶體振蕩器(VCXO) 230的輸出信號進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制電路MO能夠通過混頻器(Mixer)、調(diào)頻(FM Frequency Modulation) Ε^χ^^ (AM Amplitude Modulation) 電路來實(shí)現(xiàn)。頻率轉(zhuǎn)換電路260將調(diào)制電路240的輸出信號轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于ΔΕ12的頻率f12的 1/2的頻帶的信號。頻率轉(zhuǎn)換電路260能夠通過例如PLLO^hase Locked loop 鎖相回路) 電路來實(shí)現(xiàn)。通過經(jīng)由半導(dǎo)體激光器110、氣室120、光檢測器130、檢波電路220、壓控晶體振蕩器(VCXO) 230、調(diào)制電路Mo、頻率轉(zhuǎn)換電路260的反饋回路，從而頻率轉(zhuǎn)換電路260的輸出信號的頻率(調(diào)制頻率fm)被微調(diào)整為，與f12的1/2的頻率精確地一致。例如，如果堿金屬原子為銫原子，則由于頻率f12 = 9. 192631770GHz，所以調(diào)制頻率乙為4. 596315885GHz。并且，通過使頻率轉(zhuǎn)換電路260的輸出信號與電流驅(qū)動(dòng)電路140的驅(qū)動(dòng)電流重疊， 從而以頻率轉(zhuǎn)換電路沈0的輸出信號為調(diào)制信號(調(diào)制頻率fm)對半導(dǎo)體激光器110進(jìn)行調(diào)制。其結(jié)果為，半導(dǎo)體激光器Iio產(chǎn)生具有如圖4所示的光譜的出射光。由于以此種方式進(jìn)行控制，以使一階頻帶的兩種光的頻率差=與f12 精確地一致，所以光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電平與由圖5(A)和圖5(B)所說明的EIT信號的峰值(最大值)相當(dāng)。檢測電平解析部270對光檢測器130的輸出信號(檢測信號)進(jìn)行采樣，并對檢測信號的電平進(jìn)行檢測。判斷部170根據(jù)檢測電平解析部270的解析結(jié)果進(jìn)行預(yù)定的判斷。與第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置100A相同地，判斷部170例如可以對微粒子的有無(微粒子的濃度是否在預(yù)定值以上)進(jìn)行判斷，還可以對微粒子的濃度本身進(jìn)行判斷(計(jì)算)。例如，檢測電平解析部270還可以被設(shè)置為，將光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電壓與預(yù)定的閾電壓相比較，而判斷部170根據(jù)檢測電平解析部270的比較結(jié)果，進(jìn)行對微粒子的有無和濃度的判斷。通知部180向外部通知判斷部170的判斷結(jié)果。與第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置100A相同地，通知部180例如可以在微粒子的濃度為預(yù)定值以上時(shí)在屏幕上輸出警告標(biāo)示，或者從揚(yáng)聲器發(fā)出警告音，還可以將微粒子的濃度信息顯示于屏幕上，或者向主機(jī)發(fā)送 fn息ο而且，半導(dǎo)體激光器110、氣室120、光檢測器130分別對應(yīng)于圖1中的光源10、氣室20、光檢測部30。并且，由檢波電路200、低頻振蕩器210、電流驅(qū)動(dòng)電路140、檢波電路 220、壓控晶體振蕩器(VCXO) 230、調(diào)制電路M0、低頻振蕩器250和頻率轉(zhuǎn)換電路260組成的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖1中的頻率控制部40。并且，由檢測電平解析部270和判斷部170組成的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖1中的解析判斷部50。此種結(jié)構(gòu)的微粒子檢測裝置100C能夠通過多種方式來實(shí)現(xiàn)。例如，微粒子檢測裝置100C可以通過與上述說明的第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置100A相同的各種方式來實(shí)現(xiàn)。而且，在由如圖6㈧以及圖6⑶所示的方式和圖7㈧以及圖7(B)所示的方式來實(shí)現(xiàn)微粒子檢測裝置100C時(shí)，在IC芯片340上，例如作為專用電路而安裝有檢波電路200、低頻振蕩器210、電流驅(qū)動(dòng)電路140、檢波電路220、壓控晶體振蕩器(VCXO) 230、調(diào)制電路240、 低頻振蕩器250、頻率轉(zhuǎn)換電路沈0，并安裝有作為檢測電平解析部270、判斷部170、通知部 180而發(fā)揮功能的CPU。并且，還可以通過圖8(A)以及圖8(B)所示的方式來實(shí)現(xiàn)此種結(jié)構(gòu)的微粒子檢測裝置100C。例如，由于發(fā)光裝置102和受光裝置104物理性地分離，所以在筐體304和筐體 306上分別設(shè)置有連接器，并通過傳輸電纜等連接這兩個(gè)連接器。通過以此中方式設(shè)置，能夠電連接基板314和基板316，從而能夠?qū)崿F(xiàn)圖8 (A)以及圖8(B)的方式。以上述說明的方式，在第2實(shí)施方式的微粒子檢測裝置中，當(dāng)從半導(dǎo)體激光器110 至氣室120的光路上不存在煙霧等微粒子時(shí)，半導(dǎo)體激光器110的出射光將以保持相干性的狀態(tài)入射至氣室120。因此，頻率差等于相當(dāng)于ΔE12的頻率f12的兩種光成為一對共振光，從而堿金屬原子發(fā)生EIT現(xiàn)象，由此光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電平增大。 另一方面，當(dāng)從半導(dǎo)體激光器110至氣室120的光路上存在煙霧等微粒子時(shí)，半導(dǎo)體激光器 110的出射光中遇到微粒子的光將以失去相干性的狀態(tài)入射至氣室120。因此，即使為頻率差等于相當(dāng)于ΔΕ12的頻率的兩種光，在遇到微粒子時(shí)堿金屬原子也不會(huì)發(fā)生EIT現(xiàn)象，從而光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電平減小。并且，由于光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電平根據(jù)微粒子的有無和濃度的差而敏感地變化，所以根據(jù)第2實(shí)施方式的微粒子檢測裝置，通過由檢測電平解析部 270和判斷部170進(jìn)行對光檢測器130的輸出信號(檢測信號)的電平的解析判斷，從而能夠高精度且高靈敏度地對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。并且，根據(jù)第2實(shí)施方式的微粒子檢測裝置，由于半導(dǎo)體激光器110的出射光以外的光不能成為一對共振光，因此能夠在不受外光的影響的條件下對微粒子的有無和濃度進(jìn)行檢測。因此，不需要設(shè)置用于除去外光的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。如此，根據(jù)第2實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)一種不受外光的影響，從而能夠高精度、高靈敏度地對煙霧等微粒子進(jìn)行檢測的微粒子檢測裝置。[改變例]
與第1實(shí)施方式的微粒子檢測裝置的改變例的結(jié)構(gòu)相同地，在第2實(shí)施方式中，也可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，半導(dǎo)體激光器110沒有被進(jìn)行調(diào)制而產(chǎn)生單一頻率&的光，由電光調(diào)制器(EOM)和聲光調(diào)制器(AOM)根據(jù)頻率轉(zhuǎn)換電路260的輸出信號(調(diào)制信號)，對半導(dǎo)體激光器110的出射光進(jìn)行調(diào)制，從而產(chǎn)生具有與圖4相同的光譜的光。根據(jù)此改變例的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有與微粒子檢測裝置100C同樣的功能以及效果的微粒子檢測裝置。而且，本發(fā)明并不限定于本實(shí)施方式，在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種變更。例如，可以在第1實(shí)施方式以及第2實(shí)施方式中進(jìn)行控制，以使半導(dǎo)體激光器110 的出射光的一階頻帶的兩種光(頻率fo士fm)成為一對共振光，即，使這兩種光的頻率差成為相當(dāng)于AE12的頻率f12 = 2fm，但不限定于此。例如，還可以在第1實(shí)施方式以及第2實(shí)施方式中進(jìn)行控制，以使中心頻率fo的光和頻率fo+fm的光成為一對共振光，且使中心頻率 f0的光和頻率fcrfm的光成為一對共振光，即，使兩種光的頻率差成為相當(dāng)于ΔΕ12的頻率
f = f 丄12丄πι0并且，例如，雖然在第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式中，通過對一個(gè)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行調(diào)制而產(chǎn)生一對共振光，但是還可以更加簡單地，分別由不同的驅(qū)動(dòng)電流來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)半導(dǎo)體激光器而產(chǎn)生一對共振光。此時(shí)，特別在第1實(shí)施方式中，調(diào)制頻率掃描電路150既可以將一個(gè)半導(dǎo)體激光器的出射光的頻率固定而對另一個(gè)半導(dǎo)體激光器的出射光的頻率進(jìn)行掃頻，還可以對雙方的頻率進(jìn)行掃頻。本發(fā)明包括與實(shí)施方式所說明的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)(例如，功能、方法以及結(jié)果相同的結(jié)構(gòu)、或者目的以及效果相同的結(jié)構(gòu))。并且，本發(fā)明包括對實(shí)施方式所說明的結(jié)構(gòu)的非本質(zhì)部分進(jìn)行替換的結(jié)構(gòu)。而且，本發(fā)明包括具有與實(shí)施方式所說明的結(jié)構(gòu)具有同樣的作用效果的結(jié)構(gòu)或者能夠達(dá)成相同目的的結(jié)構(gòu)。并且，本發(fā)明包括對實(shí)施方式所說明的結(jié)構(gòu)添加公知技術(shù)的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種微粒子檢測裝置，具備氣室，其封入有氣體狀的堿金屬原子；光源，其出射包括具有相干性且頻率不同的第1光和第2光在內(nèi)的多種光； 光檢測部，其接收從所述光源起經(jīng)由有可能存在所給的微粒子的空間而入射至所述氣室并透過所述氣室的光，并生成對應(yīng)于所接收的光的強(qiáng)度的檢測信號；頻率控制部，其對所述第1光以及所述第2光中的至少一方進(jìn)行頻率控制，以使所述第 1光和所述第2光成為使所述堿金屬原子發(fā)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象的一對共振光；解析判斷部，其根據(jù)所述檢測信號，來進(jìn)行對所述微粒子的有無以及所述微粒子的濃度中的至少一方的解析判斷。
2.如權(quán)利要求1所述的微粒子檢測裝置，其中，所述頻率控制部在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對所述第1光以及所述第2光中的至少一方的頻率進(jìn)行掃描，以使所述第1光和所述第2光成為所述一對共振光，所述解析判斷部在所述第1光和所述第2光的頻率差不同的多個(gè)正時(shí)獲取所述檢測信號，并根據(jù)所取得的多個(gè)所述檢測信號來進(jìn)行所述解析判斷。
3.如權(quán)利要求1所述的微粒子檢測裝置，其中，所述頻率控制部進(jìn)行所述頻率控制以使所述檢測信號的電平成為最大， 所述解析判斷部將所述檢測信號的電壓與預(yù)定的閾電壓相比較，并根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行所述解析判斷。
4.如權(quán)利要求3所述的微粒子檢測裝置，其中，所述頻率控制部產(chǎn)生用于對所述光源進(jìn)行頻率調(diào)制的調(diào)制信號，并控制所述調(diào)制信號的頻率以使所述檢測信號的電平成為最大。
5.如權(quán)利要求1所述的微粒子檢測裝置，其中，所述解析判斷部具有表格信息，并參照該表格信息進(jìn)行所述解析判斷，其中，所述表格信息定義了所述檢測信號的預(yù)定信息與所述微粒子的濃度之間的對應(yīng)關(guān)系。
6.如權(quán)利要求1所述的微粒子檢測裝置，其中，所述光源、所述氣室以及所述光檢測部，被收容于一個(gè)筐體內(nèi)部， 在所述筐體表面中的第1面上，以與所述光源對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第1窗， 且隔著所述微粒子能夠進(jìn)入的空間，在所述筐體表面中的與所述第1面對置的第2面上，以與所述氣室對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第2窗，從所述光源出射的光穿過所述第1窗而向所述筐體的外部出射，從所述微粒子能夠進(jìn)入的空間通過的光穿過所述第2窗而從所述筐體的外部入射至所述氣室。
7.如權(quán)利要求1所述的微粒子檢測裝置，其中，所述光源、所述氣室以及所述光檢測部，被收容于一個(gè)筐體內(nèi)部， 在所述筐體的表面上，以與所述光源對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第1窗，且以與所述氣室對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第2窗，從所述光源出射的光穿過所述第1窗而向所述筐體的外部出射，由反射器所反射的光穿過所述第2窗而從所述筐體的外部入射至所述氣室。
8.如權(quán)利要求1所述的微粒子檢測裝置，其中， 所述光源被收容于第1筐體內(nèi)部，所述氣室以及所述光檢測部被收容于第2筐體內(nèi)部，在所述第1筐體的表面上，以與所述光源對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第1窗， 在所述第2筐體的表面上，以與所述氣室對置的方式設(shè)置有光能夠通過的第2窗， 從所述光源出射的光穿過所述第1窗而向所述第1筐體的外部出射，并穿過所述第2 窗而從所述第2筐體的外部入射至所述氣室。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不受外光的影響，從而能夠高精度、高靈敏度地檢測煙霧等微粒子的微粒子檢測裝置。光源(10)出射包括具有相干性且頻率不同的第1光和第2光在內(nèi)的多種光(12)。光檢測部(30)接收從光源(10)起經(jīng)由有可能存在所給的微粒子的空間而入射至封入有氣體狀的堿金屬原子的氣室(20)并透過氣室(20)的光(22)，并生成對應(yīng)于所接收的光(22)的強(qiáng)度的檢測信號(32)。頻率控制部(40)對第1光以及第2光中的至少一方進(jìn)行頻率控制，以使第1光和第2光成為使堿金屬原子發(fā)生電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象的一對共振光。解析判斷部(50)根據(jù)檢測信號(32)，來進(jìn)行對微粒子的有無以及微粒子的濃度中的至少一方的解析判斷。
文檔編號G08B17/107GK102192897SQ20111003482
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者青山拓 申請人:精工愛普生株式會(huì)社