JP3349353B2 - レーザを用いた固体粒子成分解析装置 - Google Patents
レーザを用いた固体粒子成分解析装置Info
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Description
ッシュ、セメント等の固体粒子成分分析に適用されるレ
ーザを用いた固体粒子成分解析装置に関する。
ト等の固体粒子成分分析は、図5に示すように測定場2
0の固体サンプルをサンプラー01によりサンプルし、
サンプル試料を成分分析器02(X線分析器、化学分析
器等)まで輸送装置03により輸送した後、この成分分
析器02により行っていた。
いては、レーザ誘起ブレークダウン法(Laser Induced
Breakdown Spectroscopy:以下、LIBS法とする)に
より行うことができる。
料が発生したプラズマ光を分光器が入射し、この分光器
が発生した、例えば図4に示すようなスペクトル光の発
光波長の違いから成分を同定するとともに、発光強度か
ら成分の濃度を求めるものであった。
析においては、前記のように測定場から採取したサンプ
ル試料を成分分析器まで輸送し、成分分析器にてサンプ
ル試料の分析を行っていた。
器により分析結果が得られるまでにはかなりの時間(1
0〜120分)を必要とし、微粉炭、フライアッシュ、
セメント等の固体粒子のリアルタイムの成分分析は不可
能であり、この分析結果を用いてボイラやセメントプラ
ント等の制御を行う場合には、このタイムラグが大きな
課題となっていた。
の自動化を実現しようとする場合には、サンプル試料の
輸送装置が必要となり、装置が高価となるという課題を
有していた。
法により行う場合に通常使用する分光器は、図6に示す
ような1つの分解能のスペクトルのみしか得られず、図
6に示す1点鎖線の○で囲んだ発光ラインが多く存在す
る領域では、スペクトルに重なりが生じるため、波長分
解能が低下し、各成分の発光強度が正確に求められず、
計測精度が低下するという課題を有していた。
を計測する波長範囲が狭くなり(例えば1点鎖線の○で
囲んだ波長範囲に限定される)、多くの成分を同時に計
測することができなかった。本発明は上記の課題を解決
しようとするものである。
固体粒子成分解析装置は、測定場を移動している複数の
成分からなる固体粒子にレーザ光を照射して固体粒子の
成分をプラズマ化させるレーザ、同レーザによりプラズ
マ化された成分が発生しているプラズマ光を入射させ、
異なる波長分解能で分光できる複数の回折格子(以下、
グレーティングとする)を設けた分光器、高速ゲートが
設けられ、上記分光器のそれぞれのグレーティングで分
光された異なる波長分解能の複数成分スペクトル光を同
時に撮影する1台の電荷結合素子カメラ(以下、CCD
カメラとする)、および同カメラが出力した映像を入力
してこの映像より上記固体粒子の成分を計測するコンピ
ュータを備えたことを特徴としている。
固体粒子にレーザ光を集光し、固体粒子中の成分をプラ
ズマ化させて、そのプラズマ光を異なった波長分解能の
複数のグレーティングを有する分光器に入射する。
ーティングにより分光された波長分解能の異なる複数の
スペクトル光は、高速ゲートが可能な1台のCCDカメ
ラにより、波長分解能の比較的低い全体スペクトルと波
長分解能が高くされた小さい波長領域内の部分スペクト
ルとが同時に撮影され、CCDカメラが出力した映像は
コンピュータに転送され、コンピュータはこの映像より
測定場に存在する固体粒子の成分を計測する。
等に供給されている状態での複数の成分からなる固体粒
子の成分を計測し、直ちに計測結果を得ることが可能と
なったため、リアルタイムの固体粒子の成分計測結果に
基づくボイラ等の精度の高い制御が可能となり、しか
も、サンプル試料の輸送装置が不要のため、安価に実現
することが可能となる。
ルを同時に得ることができるため、全体のスペクトルと
は別に、発光ラインが多く存在する領域のスペクトルを
高い波長分解能で同時に計測することができ、高精度の
固体粒子の成分解析が可能となる。
粒子成分解析装置について、図1及び図2により説明す
る。
装置は、レーザ光を放射する励起用パルスレーザ11、
同レーザ11が放射したレーザ光を入射しパージ付計測
窓13を介して測定場20に集光するレンズ12、同レ
ンズ12が集光したレーザ光を測定場20に存在する固
体粒子が受光して発生したプラズマ光をミラー14を介
して入射するレンズ15、同レンズ15が集光したプラ
ズマ光を入射する分光器16、同分光器16により分光
された光を撮影するCCDカメラ17、同CCDカメラ
17に接続されたコンピュータ18、および上記励起用
パルスレーザ11とCCDカメラ17の間に設けられた
同期ライン19を備えている。
放射したレーザ光は、レンズ12がパージ付計測窓13
を介して測定場20に集光し、測定場20に存在する固
体粒子(微粉状態で空中に舞っているもの、又は堆積し
ているものがある)をプラズマ化させ、この固体粒子は
プラズマ光を発する。
ンズ15により集光され、異なった波長分解能の複数
(2個以上)のグレーティングを有する分光器16に入
射し、それぞれのグレーティングから分光された光が放
射され、それぞれの光は高速ゲートが可能なCCDカメ
ラ17により撮影される。
コンピュータ18に転送され、コンピュータ18は各成
分からの発光強度情報より測定場20に存在する固体粒
子の成分を計測する。なお、CCDカメラ17による撮
影は、励起用パルスレーザ11の発振と同期ラインによ
り同期させている。
粒子の成分をその場で計測することができるようにな
り、直ちに計測結果を得ることができるようになったた
め、この計測結果を用いてボイラやセメントプラント等
を制御することが可能となり、サンプル試料の輸送装置
を必要としないため、これを低コストで実現することが
可能となった。
中に複数のグレーティングを有する分光器を設け、CC
Dカメラの受光面が波長分解能の異なった複数のスペク
トルを同時に撮影することが可能となり、全体のスペク
トルとは別に、発光ラインが多く存在する領域のスペク
トルを高い波長分解能で同時に計測することができるた
め、LIBS法の欠点であった計測精度の低下を防ぐこ
とが可能となり、高精度の固体粒子の成分解析が可能と
なった。
適用例について、図3により説明する。図3(a)は、
ボイラ等の微粉炭を用いた燃焼器において、ミルから排
出された微粉炭の炭素及び水素成分濃度を計測すること
により、燃料の発熱量を計測する例である。
燃焼器において、フライアッシュの炭素及び水素成分濃
度を計測することにより、フライアッシュの未燃分を計
測する例である。
おいて、セメント材料の組成を解析する例であり、図3
(d)は、ガラスプラントにおいて、ガラス材料の不純
物等を解析する適用例である。
析装置は、固体粒子にレーザ光を照射してプラズマ光を
発生させるレーザと、プラズマ光を入射してスペクトル
光を発生し波長分解能の異なる複数の回折格子を有する
分光器と、上記スペクトル光を撮影してその映像を出力
する電荷結合素子カメラと、上記映像を入力して上記固
体粒子の成分を計測するコンピュータを備えたことによ
って、サンプル試料の輸送装置を不要とし、リアルタイ
ムの固体粒子の成分計測を可能にし、また、波長分解能
の異なる複数のスペクトルを同時に形成して高精度の固
体粒子の成分解析を可能としたため、この計測結果を用
いたボイラ等の安価で高精度の制御の実現が可能とな
る。
装置の説明図である。
の説明図である。
で、(a)は微粉炭発熱量計測、(b)はフライアッシ
ュ未燃分計測、(c)セメント材料組成計測、(d)は
ガラス材料組成計測への適用例である。
である。
の説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 測定場を移動している複数の成分からな
る固体粒子にレーザ光を照射してプラズマ化させるレー
ザ、同レーザによりプラズマ化された成分が発生してい
るプラズマ光を入射させ、異なる波長分解能で分光でき
る複数の回折格子を設けた分光器、高速ゲートが設けら
れ、上記分光器のそれぞれの回折格子で分光された異な
る波長分解能の複数成分スペクトル光を同時に撮影する
1台の電荷結合素子カメラ、および同カメラが出力した
映像を入力してこの映像より上記固体粒子の成分を計測
するコンピュータを備えたことを特徴とするレーザを用
いた固体粒子成分解析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20026596A JP3349353B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | レーザを用いた固体粒子成分解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20026596A JP3349353B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | レーザを用いた固体粒子成分解析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1038806A JPH1038806A (ja) | 1998-02-13 |
JP3349353B2 true JP3349353B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=16421469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20026596A Expired - Lifetime JP3349353B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | レーザを用いた固体粒子成分解析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3349353B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AUPP573098A0 (en) * | 1998-09-04 | 1998-10-01 | Generation Technology Research Pty Ltd | Apparatus and method for analyzing material |
JP4938945B2 (ja) * | 2001-09-12 | 2012-05-23 | 三菱重工業株式会社 | 脱硝装置および脱硝方法 |
JP2003121361A (ja) * | 2001-10-11 | 2003-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ光を用いた微量成分測定方法及びその装置 |
EP2402726B1 (en) * | 2007-07-31 | 2016-09-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Spectroscope |
CN109521000B (zh) * | 2019-01-24 | 2023-08-08 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 光栅分光式同时多点激光诱导击穿光谱测量系统及方法 |
-
1996
- 1996-07-30 JP JP20026596A patent/JP3349353B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1038806A (ja) | 1998-02-13 |
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