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ポラリオンライトで表面についたゴミを確認・ゴミの発生について

パーティクルカウンターでは付着したゴミはカウントできない。
本来、クリーンルームで一番問題になるのは気中にあるゴミではなく、ワークに付着したゴミです。しかし、どのくらいの量が付着しているのか目には見えませんし、市販の気中用のパーティクルカウンターでも測定できません。従来は転写させて分析するなどの手法が用いられていました。このページではポラリオンライトを使って表面に付着したゴミを簡易的に見る方法について考察します。
◆「低い角度でまわりは暗く・・・」が原則。
ポラリオンを使って表面のゴミ・汚れ・傷を確認する場合の一番の注意点はなるべく反射光を目に入れないようにみることです。そのためにはできるだけ低い角度でワークに光を当てます。デスク上に平行に置いてしまうとデスクの表面でライトが反射しますので、可能であれば写真のようにやや角度をつけるとよいと思います。まわりもなるべく明かりを落としたほうがよく見えます。
透明アクリル板を撮影してもゴミは写らないが… ポラリオンライトを当てるとゴミ、傷がよく見える
◆表面が鏡面に近いもの・透明なものほどよく見える。
対象物によって見えやすさも変わってきます。よい条件なのは研磨された金属のように鏡面、もしくはそれに近いもの、または透明なガラス、フィルムなどです。
光は入射角と反射角は等しいという性質があるので鏡面であれば強い反射光を見ずに、ゴミが反射するわずかな光を見ることができるからです。
ワークの表面が鏡面であれば低い角度でみるとゴミの反射光がよく見える。 ワークに凹凸が大きいと反射光が強く感じられ、ゴミの反射光が見分けられない。
◆ゴムのようにやや凹凸のあるもの・顔料の入ったプラスチックなど
ワークの表面や(プラスチックの顔料などのように)内部に凹凸があるとややランダムに反射するので表面のゴミは見えにくくなります。何よりもまぶしく感じるので作業員が目視で長時間、表面の検査を続けるのは難しいと思われます。

しかし、カメラを使って条件を一定にして撮影を行えば、右の写真のように表面のゴミを鮮明に写すことができます。

※今回は側面から撮影しましたが、焦点深度の問題があるので可能であれば、ワークに対して直角に撮影することが望ましいと思います。
白いアクリル板。低い角度で当てると表面のゴミがよく見える ポラリオンをあてずにカメラのストロボで撮影
ゴムマットの表面。凹凸があり見えにくい。
ポラリオンをあてずにカメラのストロボで撮影
◆偏光サングラスやPLフィルターを利用する。
強い反射光を軽減する方法として「偏光サングラス」やカメラの撮影であれば「PLフィルター」を使う、という方法があります。
偏光サングラスは反射光を効果的にカットするのでレジャー用として釣り具やゴルフグッズなどの販売店で入手することができます。
右の写真はPLフィルター付き/なし/ポラリオンライトなしの場合の比較ですが、PLフィルター付きの方が明らかに表面のゴミがよく写っています。

※PLフィルターの原理・活用法についてはインターネットで関連ページを調べましたが下記ページに詳しく説明がありました。
デジタルカメラ研究マガジン〜「デジタルカメラにおけるPLフィルターの活用」
PLフィルターなし
PLフィルター付き
ポラリオンライトなし
ポラリオンライトでゴミが発生する様子を観察する
人にしろ、装置にしろ、ゴミを出していることは確認できても、直接ゴミが出ている様子を観察するのは大変難しい、とされています。今回はポラリオンライトを使って、ゴミが発生する様子を観察・・・にチャレンジしてみます。
【実験方法】
電池で動く「太鼓を叩くクマ」のおもちゃをクリーンベンチ内において、周囲のパーティクルを極力減らした状態で動作させます。その様子をライトで照らし、パーティクルカウンターで発塵を確認しながら、カメラで撮影します。
※そのままでは発塵数が多くなかったのでティッシュペーパーのボンボンを持たせてあげました。
【実験結果と考察】  ※右の写真はクリックすると拡大します。
ほとんどゴミは写らない
2つ飛んでいます
1つ飛んでいます
右写真3枚はそのときの写真の一部です。かなりの枚数をチェックしましたが、ほとんどは一番上の写真同様まったくゴミは写りませんでした。下の2枚は数少ないゴミが写った写真です。残念ですが、結果的にはゴミが出てくる様子を効果的に撮影することはできないようです。パーティクルカウンターのほうは5μmで常時数個のカウントはあったのですが・・・。

その理由としては、写真をご覧になっていただくと分かるのですが、おもちゃやティッシュペーパーが強く光を反射していて、近くにあると思われる微小なゴミのわずかな反射光を隠してしまっていると考えられます。

このような現象は弊社の微粒子可視化装置でも同様に見られます。この装置はレーザー・シート光を使うのですが、ものに当たると大きく反射して微小なものは見えなくなってしまいます。

結果としては、今のところ、ポラリオンライトを使ってゴミが発生する様子を効果的に撮影することは難しい・・・と言えそうです。

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