JPH07181135A - Equipment and method for enabling analysis of fluidity material - Google Patents

Equipment and method for enabling analysis of fluidity material

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JPH07181135A
JPH07181135A JP4223051A JP22305192A JPH07181135A JP H07181135 A JPH07181135 A JP H07181135A JP 4223051 A JP4223051 A JP 4223051A JP 22305192 A JP22305192 A JP 22305192A JP H07181135 A JPH07181135 A JP H07181135A
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JP
Japan
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infrared
transport system
window
energy
emission spectrum
Prior art date
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Pending
Application number
JP4223051A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
John F Mcclelland
ジョン・エフ・マックリランド
Roger W Jones
ロジャー・ダブリュ・ジョーンズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Iowa Research Foundation UIRF
Original Assignee
University of Iowa Research Foundation UIRF
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Filing date
Publication date
Application filed by University of Iowa Research Foundation UIRF filed Critical University of Iowa Research Foundation UIRF
Priority to JP4223051A priority Critical patent/JPH07181135A/en
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

PURPOSE: To nondestructively analyze a fluid material in a transport system by heating or cooling a part of the surface of the fluid material for generating a transient temperature difference between a thin surface layer part and another part positioned sufficiently thereunder or at a deep position. CONSTITUTION: A fluid material 10 flows in a transport system 12 across an infrared transmission part (window) 14. Furthermore, an energy source 16 applies heating energy or cooling energy to the material 10, thereby heating or cooling the thin surface layer of the material 10 adjacent to the window. Also, when the heating energy is applied to the thin layer via the window 14, an emission spectrum can be observed, while emission energy can be observed, when the cooling energy is applied. in this case, a condensing optical system can be used for focusing an infrared ray emitted from the material 10 on a spectral meter/ detection system 18, and this system 18 generates electrical signals as a function of the wave number of an emitted radiation. Also, a computer system 20 processes the signals from the system 18, so as to obtain required chemical or physical information.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、材料のスペクトル分析
に関し、詳細には材料からの過渡熱赤外線スペクトルに
基づく多量の流動性材料の非接触、リモート式スペクト
ル分析に関する。流動性材料としては、液体、ガス、通
常は固体物質となっているが、溶融温度以上に加熱され
た溶融物、容器、導管等の輸送システムに収容された粉
体およびペレットがある。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to spectral analysis of materials, and more particularly to non-contact, remote spectral analysis of bulk fluid materials based on the transient thermal infrared spectrum from the material. Flowable materials include liquids, gases, usually solid substances, but melts heated above the melting temperature, powders and pellets contained in a transport system such as a container or conduit.

【0002】材料についての情報を収集する現在公知の
分析方法には種々のタイプのものがある。スペクトル法
は、周知であり、材料を分析する一般的な方法である。
このスペクトル法も多くのタイプがあり、これらの方法
はある種の分析および測定に適用でき、利点と欠点を有
している。
There are various types of currently known analytical methods for collecting information about materials. Spectral methods are well known and are common methods of analyzing materials.
There are also many types of this spectral method, and these methods can be applied to certain kinds of analysis and measurement and have advantages and disadvantages.

【0003】特に材料の分析を迅速、効率的かつ正確に
したい場合において、材料の分析能力を改善したいとい
う要望が現在ある。更に、プロセス中でかかる分析を行
いたいという実際上の要望がある。すなわち、材料の製
造中または処理中に直接オンラインで行いたいという要
望がある。
There is a current need to improve the ability to analyze materials, especially when it is desired to analyze the material quickly, efficiently and accurately. In addition, there is a practical desire to perform such analysis during the process. That is, there is a desire to go online directly during the manufacture or processing of the material.

【0004】多くの材料に対し、これら材料の成分およ
びその他の特性を分析する種々の一般に従来のスペクト
ル方法がある。これらの方法のうちのいくつかとして、
赤外線透過スペクトル法、拡散反射スペクトル法、光音
響スペクトル法および発光スペクトル法がある。一般に
これらの方法は、満足できる結果を与えるものである
が、材料の選択的、時に破壊的なサンプリングを必要と
するので、これらの方法には欠点がある。また研摩また
は粉砕化を必要とする材料(例えば、石炭)もある。ま
た分析材料は、遠隔地の試験室まで送らなければならな
いことが多く、試験室では、結果を得るまで試験と設備
のため時間と費用が必要である。
For many materials, there are various generally conventional spectral methods for analyzing the constituents and other properties of these materials. As some of these methods,
There are infrared transmission spectroscopy, diffuse reflection spectroscopy, photoacoustic spectroscopy and emission spectroscopy. While these methods generally give satisfactory results, they have drawbacks because they require selective and sometimes destructive sampling of the material. There are also materials (eg, coal) that require grinding or grinding. In addition, analytical materials often have to be sent to a remote test room, which requires time and money for testing and equipment before results can be obtained.

【0005】上記の現在使用されている方法の多くも、
使用上大きなフレキシビリティがない。研摩や粉砕化の
ような破壊的サンプリングを必要としない方法もある
が、これらの方法は最小厚さより厚い材料または厚さの
変わる材料に対しては、使用できない。従来の透過すな
わち発光スペクトル分析法は、材料の多くの光学的厚み
が厚すぎて正確かつ確実に測定できないという問題を有
している。厚いサンプルを加熱すると、サンプルの厚い
層は、好ましい波長で強く発光が、他の波長では弱く発
光するだけである。しかしながら、厚いサンプルの表面
層は、特定波長を優先的に吸収するので好ましい波長の
厚い層の強い放射光は、サンプルから離間する前に大き
く減衰されてしまう。かかるプロセスは、自己吸収作用
と称される。光学的に厚いサンプルにおける自己吸収作
用により、強力なスペクトルバンドで大きな切頭が生
じ、均一温度に加熱された光学的に厚い材料を示す黒体
輻射スペクトルに近似し、かつ被分析材料のスペクトル
構造の特徴をほとんど含まない発光スペクトルが生じる
ことになる。
Many of the above currently used methods also
There is no great flexibility in use. Although some methods do not require destructive sampling, such as grinding or milling, these methods cannot be used for materials thicker than the minimum thickness or materials of varying thickness. Conventional transmission or emission spectroscopy has the problem that many optical thicknesses of the material are too thick to measure accurately and reliably. When a thick sample is heated, the thick layer of the sample only emits strongly at the preferred wavelength but weakly at other wavelengths. However, since the surface layer of the thick sample preferentially absorbs a specific wavelength, the strong emission light of the thick layer having a preferable wavelength is largely attenuated before being separated from the sample. Such a process is called self-absorption. Due to self-absorption in optically thick samples, large truncations occur in the strong spectral bands, approximating the blackbody radiation spectrum of optically thick materials heated to uniform temperature, and the spectral structure of the analyzed material. An emission spectrum containing almost no characteristics of is generated.

【0006】これまでに、サンプル材料を薄くすること
により、この自己吸収作用の問題を解決しようとする試
みがなされてきた。低発光形基体上の自立フィルムおよ
び薄い層の高品位のスペクトルをルーチンで測定する
が、これを行うには被分析材料の選択的サンプリングお
よび処理が必要である。
Until now, attempts have been made to solve this self-absorption problem by making the sample material thinner. Routine measurements of high quality spectra of free-standing films and thin layers on low emitting substrates require selective sampling and processing of the material to be analyzed.

【0007】光学的密度の問題をより受けにくい光音響
および反射スペクトル分析法のような他のタイプのスペ
クトル分析法は、移動している材料の流れに対しては容
易に実施できないという欠点がある。従って当技術分野
では、移動中の材料および静止した材料の双方およびか
なりの光学的密度を有することがある材料に対して使用
できるようなフレキシビリティを有する装置および方法
に対する実際上の要望がある。
Other types of spectral analysis methods, such as photoacoustic and reflectance spectroscopy, which are less susceptible to optical density problems, have the disadvantage that they are not easily implemented for moving material streams. . Therefore, there is a practical need in the art for devices and methods that have the flexibility to be used for both moving and stationary materials and materials that may have significant optical densities.

【0008】米国特許第5,070,242号、同第
5,075,552号では、サンプル材料の薄い表面層
の温度がサンプル材料の全体の温度よりも低温または高
温となるようにサンプル材料の表面に温度勾配を生じさ
せた材料に過渡的赤外線スペクトル分析法を適用してい
る。表面を加熱すれば、表面はサンプル材料全体とは無
関係に赤外光を発光する。表面層は、薄いので、そのス
ペクトルは、光学的に厚い材料の発光スペクトルを不明
瞭にする自己吸収現象をあまり起こすことがなく、この
スペクトルは、サンプル材料の分子の組成に関する特徴
を表示するよう正しく検出される。同様に、表面が冷却
されている場合、表面層は、薄い透過サンプルとして働
き、検出される透過スペクトルは、サンプル材料の冷却
されていない全体から自然に放出され、薄い表面層を通
過する赤外光の上に加えられ、サンプル材料の分子組成
に関する特徴を示す。しかしながら、上記米国特許は、
一般に容器、導管等の輸送システム内に収容されていな
い材料に関するものである。
[0008] In US Pat. Nos. 5,070,242 and 5,075,552, the temperature of the thin surface layer of the sample material is lower or higher than the overall temperature of the sample material. Transient infrared spectroscopy is applied to the material that has a temperature gradient on its surface. When the surface is heated, it emits infrared light independent of the total sample material. Since the surface layer is thin, its spectrum is less prone to self-absorption phenomena obscuring the emission spectrum of optically thick materials, which is characteristic of the molecular composition of the sample material. Correctly detected. Similarly, when the surface is cooled, the surface layer acts as a thin transmission sample, and the transmission spectrum detected is spontaneously emitted from the uncooled whole of the sample material and the infrared light passing through the thin surface layer. It is applied over light and is characteristic of the molecular composition of the sample material. However, the above US patents
It generally relates to materials that are not contained within a transportation system, such as containers and conduits.

【0009】従って、本発明の主たる目的は、流動自在
な封入された材料に関する当技術の欠点および問題を改
善または解決することにある。
Accordingly, it is a primary object of the present invention to ameliorate or solve the shortcomings and problems of the art relating to free-flowing encapsulated materials.

【0010】本発明の他の目的は、流動自在な封入され
た材料に利用できる熱過渡赤外線透過スペクトル分析装
置および方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a thermal transient infrared transmission spectrum analyzer and method that can be utilized with flowable encapsulated materials.

【0011】本発明の別の目的は、輸送システム、例え
ば容器等内に収容された流動性材料の分析をするための
装置および方法であって、材料のうちの薄い表面層部分
を加熱または冷却することにより、この薄い表面層部分
と、材料の黒体熱赤外線放出スペクトルから材料の熱赤
外線放出スペクトルを変えるのに充分下方にある材料部
分との間に過渡的な温度差を発生させ、変化した熱赤外
線放出スペクトルに材料自身による放出赤外線の自己吸
収が充分にない状態にて輸送システムの赤外線透過部分
を通して材料の変化した熱赤外線放出スペクトルを検出
することから成る装置および方法が提供される。
Another object of the present invention is an apparatus and method for the analysis of a flowable material contained within a transportation system, such as a container, which heats or cools a thin surface layer portion of the material. To produce a transient temperature difference between the thin surface layer portion and the material portion sufficiently below the material's black body thermal infrared emission spectrum to change the material's thermal infrared emission spectrum. An apparatus and method is provided that comprises detecting an altered thermal infrared emission spectrum of a material through an infrared transmissive portion of a transport system without sufficient self-absorption of the emitted infrared radiation by the material itself into the thermal infrared emission spectrum.

【0012】本発明の別の目的は、一般的に材料と接触
することなく検出と分析を行うことができる上記装置お
よび方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an apparatus and method as described above, which can perform detection and analysis generally without contact with the material.

【0013】本発明の更に別の目的は、被分析材料から
離間したまま実施できる上記装置および方法を提供する
ことにある。
Yet another object of the present invention is to provide an apparatus and method as described above which can be practiced remote from the material to be analyzed.

【0014】本発明の更に別の目的は、材料の分子組成
および分子組成に関連した材料の種々の物理的および化
学的性質を明らかにできる上記装置および方法を提供す
ることにある。
Yet another object of the present invention is to provide an apparatus and method as described above which can reveal the molecular composition of a material and the various physical and chemical properties of the material related to the molecular composition.

【0015】本発明の別の目的は、材料を取り扱う製造
ラインまたは処理ラインで直接利用できる上記装置およ
び方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide the above apparatus and method which can be directly used in a manufacturing line or a processing line for handling materials.

【0016】本発明の更に別の目的は被分析材料に対し
て非破壊的な上記装置および方法を提供することにあ
る。
Yet another object of the present invention is to provide such a device and method that is non-destructive to the material being analyzed.

【0017】本発明の更に別の目的は、試験室の環境で
材料の多量または少量のいずれものサンプルを分析する
のに利用できる上記装置および方法を提供することにあ
る。
Yet another object of the present invention is to provide an apparatus and method as described above that can be utilized to analyze either large or small samples of material in a laboratory environment.

【0018】本発明の更に別の目的は、光学的に密な材
料を用いて利用できる上記装置および方法を提供するこ
とにある。
Yet another object of the present invention is to provide such an apparatus and method which can be utilized with optically dense materials.

【0019】本発明の更に別の目的は、被分析材料から
放出された放射光の自己吸収により生じたスペクトル分
析上の問題を克服した、上記装置および方法を提供する
ことにある。
Yet another object of the present invention is to provide an apparatus and method as described above which overcomes the spectral analysis problems caused by the self-absorption of radiation emitted from the material to be analyzed.

【0020】本発明の更に別の目的は、連続的かつ非破
壊的に未知量の流動性材料に対して利用できる上記装置
および方法を提供することにある。
Yet another object of the present invention is to provide such an apparatus and method which can be used continuously and non-destructively with unknown quantities of flowable material.

【0021】本発明の別の目的は、未知量の移動中の材
料に対してプロセス内で直接利用できる上記装置および
方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide such an apparatus and method that can be utilized directly in the process for unknown quantities of moving material.

【0022】本発明の更に別の目的は、経済的で、効率
的でかつ信頼性のある上記装置および方法を提供するこ
とにある。
Yet another object of the present invention is to provide such an apparatus and method which is economical, efficient and reliable.

【0023】本発明の別の目的は、材料に対する処理環
境が極端なかつ変化する条件下で、または試験室の環境
内で作動できる上記装置および方法を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide such an apparatus and method that can be operated under conditions of extreme and varying processing environments for materials or in the environment of a laboratory.

【0024】本発明の更に別の目的は、コンピュータシ
ステムと組み合わせて材料の処理、制御および解析に有
効な材料についての情報を得ることができる上記装置お
よび方法を提供することにある。
Yet another object of the present invention is to provide such an apparatus and method which can be combined with a computer system to obtain information about a material that is useful in processing, controlling and analyzing the material.

【0025】本発明は赤外線スペクトル分析により輸送
システム内に収容された流動性材料を非破壊的に分析す
る装置および方法を提供するものである。材料の薄い表
面層部分と、材料の黒体熱赤外線放出スペクトルから材
料の熱赤外線放出スペクトルを変えるよう充分に下方に
位置するかまたは深い材料部分との間で温度差を過渡的
に発生させる。すなわち、材料の表面の一部を加熱また
は冷却することにより、薄い表面層部分と、材料の黒体
熱赤外線放出スペクトルから材料の熱赤外線放出スペク
トルを変えるよう充分に下方に位置するかまたは深い材
料部分との間で過渡的な温度差を発生させる。この温度
差は材料の下方部分に伝わるので、変化した熱赤外線放
出スペクトルに材料自身による放出赤外線の自己吸収が
充分にはなくならない程度まで温度差が材料の下方部分
に伝わる前の変化した熱赤外線放出スペクトルに材料自
身による放出赤外線の自己吸収が充分にない間に材料の
変化した熱赤外線放出スペクトルを検出する。この変化
した熱赤外線放出スペクトルは例えばスペクトルメータ
により赤外線スペクトルとして輸送システムの赤外線透
過部分、例えば導管の窓を通して検出する。このスペク
トルは材料の分子組成についての情報を含む。その後検
出された変化した熱赤外線放出スペクトルに基づいて、
材料の分子組成に関する特徴を決定できる。
The present invention provides an apparatus and method for nondestructively analyzing flowable materials contained within a transportation system by infrared spectroscopy. A temperature difference is transiently generated between a thin surface layer portion of the material and a portion of the material that is located below or deep enough to alter the material's black infrared thermal infrared emission spectrum. That is, by heating or cooling a portion of the surface of the material, a thin surface layer portion and a material located below or deep enough to change the thermal infrared emission spectrum of the material from the black body thermal infrared emission spectrum of the material. A transient temperature difference is generated between the parts. Since this temperature difference is transmitted to the lower part of the material, the changed thermal infrared rays before the temperature difference is transmitted to the lower part of the material to the extent that the self-absorption of the infrared radiation emitted by the material itself does not disappear in the changed thermal infrared emission spectrum The changed thermal infrared emission spectrum of the material is detected while the emission spectrum does not have sufficient self-absorption of the infrared radiation emitted by the material itself. This altered thermal infrared emission spectrum is detected as an infrared spectrum, for example by a spectrometer, through an infrared transparent part of the transport system, for example through a window in a conduit. This spectrum contains information about the molecular composition of the material. Based on the changed thermal infrared emission spectrum detected thereafter,
The characteristics regarding the molecular composition of the material can be determined.

【0026】本発明によれば、加熱または冷却源は材料
の表面の一部にエネルギーを加え、材料の薄い表面層の
過渡的な加熱または冷却をおこす。材料の薄い表面層を
加熱する場合、輸送システムの透過部分を通して薄い層
からの熱赤外線の放出を検出し、これを検出器により分
析し、キルヒホッフの法則を利用して、材料の赤外線吸
収スペクトルを得る。材料の薄い表面層を冷却する場
合、冷却された層より下方にあるより高温の材料部分か
ら放出される赤外線に、冷却された層の透過スペクトル
を重ねると、この結果変化した赤外線放出スペクトルが
得られるので、これを輸送システムの透過部分を通して
検出する。材料の全体すなわち深さlを有する冷却層よ
り下方にある材料の全ては均一な温度になっているの
で、材料の全体すなわち下方部分は温度TH の黒体スペ
クトルを放出する。l<1/β(ここでβは吸収率)を
満すよう冷却表面層が光学的に薄い場合、表面層は材料
全体からこの表面層を通過する赤外線量と比較して無視
できる量の赤外線しか放出しない。この理由は、表面が
薄いことおよび放出強度がT4 に比例することの双方に
よるからである。このため冷却された表面層が材料全体
から放出される赤外線を吸収し、こうして変化した熱赤
外線が検出されることになる。従って、冷却層は、低温
源がTH になっている赤外線スペクトルメータに入れた
時、厚さlのサンプルのように働き、スペクトルメータ
に達する放出赤外線は、光学的に薄い冷却された層の透
過スペクトルとなる。以下このスペクトルを「透過スペ
クトル」と称する。
In accordance with the present invention, the heating or cooling source applies energy to a portion of the surface of the material to cause transient heating or cooling of the thin surface layer of the material. When heating a thin surface layer of a material, the thermal infrared emission from the thin layer is detected through the transparent part of the transport system, which is analyzed by a detector and the Kirchhoff's law is used to determine the infrared absorption spectrum of the material. obtain. When cooling a thin surface layer of material, the infrared emission from the hotter material below the cooled layer is superimposed on the transmission spectrum of the cooled layer, resulting in a modified infrared emission spectrum. It is detected through the transparent part of the transport system. Since all of the material in the lower than the cooling layer having a whole ie depth l of the material is in a uniform temperature, across i.e. the lower portion of the material emits blackbody spectrum of the temperature T H. If the cooling surface layer is optically thin so as to satisfy l <1 / β (where β is the absorptivity), the surface layer has a negligible amount of infrared light compared to the amount of infrared light that passes through this surface layer from the entire material. It only releases. The reason for this is both the thin surface and the emission intensity being proportional to T 4 . Therefore, the cooled surface layer absorbs infrared rays emitted from the entire material, and thus the changed thermal infrared rays are detected. Therefore, the cooling layer behaves like a sample of thickness l when placed in an infrared spectrometer where the cryogenic source is T H , and the emitted infrared radiation reaching the spectrometer is of an optically thin cooled layer. It becomes a transmission spectrum. Hereinafter, this spectrum is referred to as a "transmission spectrum".

【0027】本発明によれば、この透過スペクトル、す
なわち変化した熱赤外線放出スペクトルはスペクトルメ
ータおよび検出器により行われる。好ましい実施例では
この検出器は例えば、冷却されたHgCdTe赤外線検
出器から構成できる。この変化した熱赤外線放出スペク
トルに材料自身による放出赤外線の自己吸収が充分ない
間かかる薄い表面層部分を冷却することにより薄い表面
層部分に温度を過渡的に発生させる結果として材料の黒
体熱赤外線放出スペクトルから変わった材料の変化した
熱赤外線放出スペクトルを検出するようにこの検出器は
作動する。すなわち、変化した熱赤外線放出スペクトル
に材料自身による放出赤外線の自己吸収が充分にはなく
ならない程度に材料の下方または深い部分に温度差が伝
わる前に検出を行う。かかる検出により、検出された変
化した熱赤外線スペクトルは材料の分子組成に関する特
徴を示している。
According to the invention, this transmission spectrum, ie the modified thermal infrared emission spectrum, is carried out by a spectrometer and a detector. In the preferred embodiment, this detector may comprise, for example, a cooled HgCdTe infrared detector. This changed thermal infrared emission spectrum is applied while the self-absorption of the emitted infrared light by the material itself is insufficient.By cooling the thin surface layer portion, a temperature is transiently generated in the thin surface layer portion. The detector operates to detect an altered thermal infrared emission spectrum of the material that has changed from the emission spectrum. That is, the detection is performed before the temperature difference is transmitted to the lower portion or the deep portion of the material to the extent that the self-absorption of the emitted infrared light by the material itself is not sufficiently eliminated in the changed thermal infrared emission spectrum. Upon such detection, the altered thermal infrared spectrum detected is characteristic of the molecular composition of the material.

【0028】本発明によれば、検出器は制御装置により
制御されてもよいし、および/または材料からの赤外線
の検出された所定スペクトルから異なる特徴を誘導する
ための適当なソフトウェアを有するプロセッサを含む制
御装置に出力を発生してもよい。更にかかる制御装置ま
たはプロセッサは、適当なコンピュータメモリ、記憶装
置、およびプリンタまたはグラフィックコンポーネント
を含んでもよい。
According to the invention, the detector may be controlled by a controller and / or a processor with suitable software for deriving different features from the detected predetermined spectrum of infrared radiation from the material. The output may be generated to a control device that includes it. Further, such a controller or processor may include suitable computer memory, storage, and printer or graphics components.

【0029】本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴
および利点は、添附図面を参照することにより明らかと
なろう。
The above and other objects, features and advantages of the present invention will be apparent with reference to the accompanying drawings.

【0030】[0030]

【実施例】次に添附図面を参照する。図面中、同一参照
番号は、同一部品を示すものとする。図1は、本発明の
一実施例を示す。この実施例では液体、粉体のスラリー
状の分析対象の流動性材料10が、輸送システム12、
例えば容器または導管の、熱的に薄い赤外線透過部分1
4、例えば容器または導管の壁に配置された窓を通って
輸送システム12内を流れる。矢印は、材料の流れる方
向を示す。エネルギー源16は、流動性材料に加熱エネ
ルギーまたは冷却エネルギーを加え、窓に隣接する材料
の薄い表面層を加熱または冷却する。加熱エネルギーを
加える場合、エネルギー源16は窓14を通して材料に
エネルギーをパルス状または連続的に加えるよう配置さ
れた高温ガスジェットまたはレーザで構成できる。冷却
エネルギーを加える場合、エネルギー源16は、窓14
を通して材料にエネルギーを加えるよう配置された冷却
ガスジェットで構成できる。窓を通して薄い層に熱エネ
ルギーを加える時は放出スペクトルを観察し、冷却エネ
ルギーを加える時に透過エネルギーを観測できるような
視界(点線で示す)を有するスペクトルメータ/検出シ
ステム18が窓に対して配置されている。サンプルの流
れは、窓14に接触している熱変化した薄い表面層が厚
く成長して、その赤外線透過度により有効スペクトルの
収集を阻止することがないようその成長を防止する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Reference will now be made to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same parts. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this embodiment, the fluid material 10 to be analyzed in the form of a liquid or powder slurry is transferred to the transportation system 12,
Thermally thin infrared transparent portion 1 of a container or conduit, for example
4, flowing in the transport system 12 through a window located in the wall of the container or conduit, for example. Arrows indicate the direction of material flow. Energy source 16 applies heating or cooling energy to the fluent material to heat or cool a thin surface layer of material adjacent the window. When applying heating energy, the energy source 16 can consist of a hot gas jet or laser arranged to pulse or continuously apply energy to the material through the window 14. When applying cooling energy, the energy source 16 is
It may consist of a cooling gas jet arranged to apply energy to the material through. A spectrometer / detection system 18 having a field of view (indicated by a dotted line) so that the emission spectrum can be observed when heat energy is applied to the thin layer through the window, and the transmission energy can be observed when cooling energy is applied is arranged relative to the window. ing. The flow of sample prevents the thermally altered thin surface layer in contact with the window 14 from growing so thick that its infrared transmission does not prevent the collection of useful spectra.

【0031】当技術分野で知られているように、流動性
材料10から放出される赤外放射線をスペクトルメータ
/検出システム18に合焦するのに集光光学系を利用で
き、このスペクトルメータ/検出システム18は、放出
放射線の波数の関数として電気信号を発生する。コンピ
ュータシステム20は、必要な化学的または物理的情報
を得るようにシステム18からの信号を処理する。コン
ピュータシステム20は、例えばディスプレイスクリー
ンまたはプリンタにより、検出スペクトルを含む所望情
報を表示するためのディスプレイ22に結合されてい
る。このコンピュータシステムは、例えばエネルギーお
よび/またはプロセスパラメータの演算を制御するため
のコントローラ24にも結合できる。
As known in the art, collection optics may be utilized to focus the infrared radiation emitted from the fluent material 10 onto the spectrometer / detection system 18. The detection system 18 produces an electrical signal as a function of the wavenumber of the emitted radiation. Computer system 20 processes the signals from system 18 to obtain the necessary chemical or physical information. Computer system 20 is coupled to a display 22 for displaying the desired information including the detected spectrum, for example by a display screen or printer. The computer system can also be coupled to a controller 24, for controlling the calculation of energy and / or process parameters, for example.

【0032】図2は、図1に対応する実施例によって得
られた2−プロパノール(通常の消毒用アルコール)の
スペクトルを示す。被分析液体として2−プロパノール
を含む容器の側面のポリエチレン製の極めて薄い(12
μm)窓の外側の表面に高温ガスジェットを利用して熱
を加えた。ポリエチレンは、自己の赤外線スペクトルが
ほとんどなく、窓の薄さのため観察スペクトルへの影響
が小さくなり、かつ外側に加えられる熱が容器内の液体
に容易に伝えられるようになった。
FIG. 2 shows the spectrum of 2-propanol (normal rubbing alcohol) obtained by the example corresponding to FIG. The side surface of the container containing 2-propanol as the liquid to be analyzed is made of polyethylene and is extremely thin (12
μm) Heat was applied to the outer surface of the window using a hot gas jet. Polyethylene has almost no infrared spectrum of its own, its influence on the observation spectrum is small due to the thinness of the window, and heat applied to the outside can be easily transferred to the liquid in the container.

【0033】図2の下方の2つのスペクトル(a)およ
び(b)は、図1の実施例により得られたもので、スペ
クトル(a)は、移動中すなわち流れているアルコール
で得られたスペクトルを示し、スペクトル(b)は静止
状態の液体で得られたものである。上部のスペクトル
(c)は比較のため表示したものであり、静止したアル
コールの極めて薄い膜に赤外光を通過させることにより
これまで得ていたものである。このスペクトルは、分光
学者が期待する液体を識別する構造を示す。ほとんど平
らなスペクトル(d)は、容器内のアルコールのすべて
を加熱して得られたものである。このスペクトルに2−
プロパノールと表示する構造がほとんどないのは、自己
吸収作用の結果である。これと対照的に、下方の2つの
スペクトル(a)および(b)は、上方のスペクトル
(c)と同じ構造になっているが、より強いピーク値が
ほぼ同じ高さに切頭されている。これも自己吸収作用に
よるものであるが、これらのスペクトルでは、本発明に
より、スペクトル中に分析上有効な構造が生じるような
レベルまで自己吸収作用が低減されている。流れていな
いサンプルでは、スペクトルに寄与するアルコールの加
熱された層の厚さは、アルコール内での熱拡散速度およ
び対流により制御される。サンプルが流れている時は、
加熱された層は、対流よりも速い運動により能動的に薄
くされる。この結果、移動している液体のスペクトル
は、自己吸収作用をあまり受けず、上部の吸収スペクト
ルによく合致する。ポリエチレン製の窓は、817cm
~1でのピークおよび一部は1467cm~1でのピークの
原因となっている点で多少スペクトルに影響している。
検出スペクトルの構造の残りの部分は、アルコールによ
るもので、上部スペクトルでやっと認められる弱い特徴
は、下部の2つのスペクトルで、より強くなっている。
この理由は、これら弱い特徴は、もともと強いというの
ではなく、強い特徴が自己吸収作用により比較的弱くな
っていることにある。
The bottom two spectra (a) and (b) of FIG. 2 were obtained according to the embodiment of FIG. 1, the spectrum (a) being obtained with a moving or flowing alcohol. And the spectrum (b) was obtained with the liquid in the resting state. The upper spectrum (c) is displayed for comparison purposes and was previously obtained by passing infrared light through a very thin film of alcohol at rest. This spectrum shows the structure that the spectrographer expects to identify the liquid. The almost flat spectrum (d) was obtained by heating all of the alcohol in the container. 2-in this spectrum
The few structures designated as propanol are the result of self-absorption. In contrast, the lower two spectra (a) and (b) have the same structure as the upper spectrum (c), but the stronger peaks are truncated at approximately the same height. . Again, this is due to self-absorption, but in these spectra, the present invention reduces the self-absorption to such a level that analytically effective structures occur in the spectrum. In the non-flowing sample, the thickness of the heated layer of alcohol that contributes to the spectrum is controlled by the rate of thermal diffusion and convection in the alcohol. When the sample is flowing,
The heated layer is actively thinned by motion faster than convection. As a result, the spectrum of the moving liquid is less susceptible to self-absorption and matches the absorption spectrum of the top well. The polyethylene window is 817 cm
Peak and part of the in-1 is in effect in some spectrum in that is causing the peak at 1467cm ~ 1.
The rest of the structure of the detected spectrum is due to alcohol, and the weaker features that are only noticed in the upper spectrum are stronger in the lower two spectra.
The reason for this is that these weak features are not originally strong, but the strong features are relatively weakened by self-absorption.

【0034】実際上の用途で上記のように使用される窓
と同じように薄い窓を設けることは困難であることに留
意すべきである。通常窓はかなり厚いものとなるので、
窓の内側に熱源または低温源が設けられることになる。
図3は流体が矢印方向を流れ、すなわち材料とより良好
に接触し、赤外線信号の収集を助けるレンズを形成する
よう材料の流れ内まで突出する凸面15を有する厚い赤
外線透過窓14′を通過する実施例を示す。熱は、スペ
クトルメータ/検出システム18のスペクトルメータの
視界(点線で示す)の上流側エッジにて流れ方向に垂直
に延びるタンタルのリボン16′により加えられ、輸送
システム12の窓14′の内側表面に対して保持され
る。当然ながらこの基本的方法の変形例は、種々可能で
ある。加熱素子は、スペクトルメータの視界内またはそ
の外にて窓に直接堆積された薄膜から構成できる。また
高温または低温の液体を運ぶ小径の、薄い壁のチューブ
から構成した熱交換器を窓に取付けてもよい。その他種
々の小規模の冷凍機または冷却液(例えば、熱電気、ジ
ュールトムソン効果素子)も可能である。また窓の内側
でなくて外側に熱源または低温源を設けてもよい。
It should be noted that it is difficult to provide a window as thin as the window used above in practical applications. Since windows are usually quite thick,
A heat or cold source will be provided inside the window.
FIG. 3 shows that the fluid flows in the direction of the arrow, ie, passes through a thick infrared transmissive window 14 'having a convex surface 15 that projects into the flow of material to form a lens that makes better contact with the material and helps collect infrared signals. An example is shown. Heat is applied by a tantalum ribbon 16 'extending perpendicular to the flow direction at the upstream edge of the field of view (indicated by the dotted line) of the spectrometer of the spectrometer / detection system 18 and the inner surface of the window 14' of the transport system 12. Held against. Naturally, various variations of this basic method are possible. The heating element may consist of a thin film deposited directly on the window in or outside the field of view of the spectrometer. The window may also be fitted with a heat exchanger comprised of small diameter, thin walled tubes that carry hot or cold liquids. Various other small-scale refrigerators or cooling liquids (eg, thermoelectric, Joule-Thomson effect element) are also possible. A heat source or a low temperature source may be provided outside the window instead of inside.

【0035】被分析材料がペレットまたは他の粒子から
成る場合、加熱または冷却ジェットを使用することも可
能である。図4に示すように業界でよく使用されている
ように空気圧輸送チューブ12′内を矢印方向に流れる
ペレット10′等は、かなりのモメントを有することに
なる。かかるチューブ内の鋭い旋回部では、ペレット1
0′は、壁の外側へ押圧される。窓にペレットが押圧さ
れ、エネルギー源からの高温または低温ガスの適度のジ
ェットが窓の上流エッジに加えられて熱的過渡現象を起
こすように図4に示すよう窓14″が位置している。ス
ペクトルメータ/検出システム18および他のシステム
の構成部品は、上記のように作動する。このような装置
は、スラリーのような二相のサンプル材料にも使用でき
る。
If the material to be analyzed consists of pellets or other particles, it is also possible to use heating or cooling jets. As shown in FIG. 4, pellets 10 'and the like flowing in the direction of the arrow in the pneumatic transportation tube 12' as often used in the industry will have considerable momentum. In such a sharp turning section in the tube, the pellet 1
0'is pressed to the outside of the wall. The window 14 "is positioned as shown in FIG. 4 so that the pellet is pressed against the window and a moderate jet of hot or cold gas from the energy source is added to the upstream edge of the window to cause thermal transients. The spectrometer / detection system 18 and other system components operate as described above, and such an apparatus can also be used with two-phase sample materials such as slurries.

【0036】赤外線スペクトルを通過させて検出する輸
送システムの窓がレーザビームも通過でき輸送システム
内に収容された材料の加熱を可能にするものである限り
加熱エネルギー源は、上記米国特許に記載のレーザでよ
い。
As long as the window of the transport system that passes through the infrared spectrum for detection is also capable of passing through the laser beam and allows heating of the material contained within the transport system, the heating energy source is described in the above-referenced US patents. A laser is enough.

【0037】スペクトルメータ/検出システムは、流れ
ている材料の場合、その視界を通過する赤外線の過渡的
に変化した熱放出のみを実質的に検出するよう作動し、
静止材料の場合、例えば所定期間の間赤外線の過渡的に
変化した熱放出を検出するよう制御される。
The spectrometer / detection system operates to substantially detect only transiently altered heat emission of infrared radiation passing through its field of view in the case of flowing material,
In the case of stationary materials, it is controlled, for example, to detect transiently changed heat emission of infrared radiation for a certain period of time.

【0038】上記米国特許にも述べたように、コンピュ
ータシステムはスペクトルメータ/検出器システムによ
り検出され、測定された信号を処理し、任意の数の異な
る作業、例えばプロセス制御、品質管理、分析化学また
は非破壊評価に必要な相関化技術により分子情報または
他の物理的また化学的情報を得ることを可能にする。こ
のコンピュータシステムは、適当なコンピュータのソフ
トウェアおよび赤外線放出スペクトルから異なる材料特
性を得るための相補的データをも含む。更にこのコンピ
ュータシステムは、適当なソフトウェア、ディスプレ
イ、相補的データおよびサーボシステムを使用して、赤
外線スペクトルに基づき判断をし、指令を送ったり、実
行したりして、例えばプロセス制御を行うことができ
る。
As also mentioned in the above-referenced US patents, the computer system processes the signals detected and measured by the spectrometer / detector system to provide any number of different tasks such as process control, quality control, analytical chemistry. Or it makes it possible to obtain molecular information or other physical and chemical information by the correlation techniques required for non-destructive evaluation. The computer system also includes suitable computer software and complementary data for obtaining different material properties from the infrared emission spectrum. In addition, the computer system can use appropriate software, displays, complementary data and servo systems to make decisions based on the infrared spectrum, command and execute, for example, process control. .

【0039】以上で、本発明のいくつかの実施例を説明
したが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもので
なく、当業者には明らかなようにいくつかの変更および
変形が可能である。従って、本発明は本明細書に述べた
実施例の細部に限定されることなく、特許請求の範囲に
よりカバーされる変更例および変形例のすべてを含むも
のと解されたい。
Although some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and some modifications and variations can be made by those skilled in the art. Is. Therefore, the invention is not to be limited to the details of the embodiments set forth herein, but rather should be understood to include all modifications and variations covered by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の構成を示す、部分断面を含む
ブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, including a partial cross section.

【図2】本発明の図2に示す実施例について得られた観
測スペクトルと従来得られたスペクトルとを示すグラ
フ。
FIG. 2 is a graph showing an observed spectrum obtained in the example shown in FIG. 2 of the present invention and a conventionally obtained spectrum.

【図3】本発明の他の実施例の構成を示す、部分断面を
含むブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the present invention, including a partial cross section.

【図4】本発明のさらに他の実施例の構成を示す、部分
断面を含むブロック図。
FIG. 4 is a block diagram including a partial cross-section showing a configuration of still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 流動性材料 12 輸送システム 14 透過部分 16 エネルギー源 18 スペクトルメータ/検出システム 20 コンピュータシステム 22 ディスプレイ 24 コントローラ 10 Fluid Material 12 Transport System 14 Transmission Part 16 Energy Source 18 Spectrometer / Detection System 20 Computer System 22 Display 24 Controller

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 輸送システム内に収容された流動性材料
の分析を可能とする方法であって、 材料のうちの薄い表面層部分と、材料の黒体熱赤外線放
出スペクトルから材料の熱赤外線放出スペクトルを変え
るのに充分下方にある材料部分との間に過渡的な温度差
を発生させ、 検出された変化した熱赤外線放出スペクトルが材料の分
子組成に関する特徴を示すよう、変化した熱赤外線放出
スペクトルに材料自身による放出赤外線の自己吸収が充
分にはなくならない程度に温度差が材料の下方部分まで
伝わる前に変化した熱赤外線放出スペクトルに材料自身
による放出赤外線の自己吸収が充分にない状態にて輸送
システムの赤外線透過部分を通して材料の変化した熱赤
外線放出スペクトルを検出することから成る方法。
1. A method for enabling analysis of a flowable material contained within a transportation system, the thermal infrared emission of a material from a thin surface layer portion of the material and a black body thermal infrared emission spectrum of the material. A modified thermal infrared emission spectrum is created so that a transient temperature difference is generated between the material and a portion of the material that is sufficiently below to change the spectrum, and the detected modified thermal infrared emission spectrum is characteristic of the molecular composition of the material. In addition, the thermal infrared emission spectrum changed before the temperature difference was transmitted to the lower part of the material to the extent that the self-absorption of the infrared radiation by the material itself did not disappear sufficiently. A method comprising detecting a modified thermal infrared emission spectrum of a material through an infrared transparent portion of a transport system.
【請求項2】 温度差を過渡的に発生するための工程
は、材料のうちの薄い表面層部分に過渡的加熱を生じさ
せ、薄い表面層部分から赤外線の過渡的熱放出を可能に
するのに充分に輸送システムの赤外線透過部分に隣接す
る表面領域にエネルギーを加えることから成る請求項1
の方法。
2. The process for transiently producing a temperature difference causes transient heating of a thin surface layer portion of the material to enable transient heat release of infrared radiation from the thin surface layer portion. 2. Applying energy to a surface area adjacent to the infrared-transmissive portion of the transport system sufficiently.
the method of.
【請求項3】 温度差を過渡的に発生させる工程は、薄
い表面層部分の過渡的冷却およびこの冷却層より下方に
あり、冷却層より高温になっている材料の下方部分から
の放出赤外線への冷却層の透過スペクトルの重なりが生
じるのに充分に輸送システムの赤外線透過部分に隣接し
た材料の表面領域にエネルギーを加えることから成る請
求項1の方法。
3. The step of transiently producing a temperature difference comprises transient cooling of a thin surface layer portion and infrared radiation emitted from a lower portion of the material below the cooling layer and above the cooling layer. 2. The method of claim 1 comprising applying energy to the surface region of the material adjacent the infrared transparent portion of the transport system sufficiently to cause overlap of the transmission spectra of the cooling layers of.
【請求項4】 輸送システムの赤外線透過部分を通して
検出する工程は、材料自身による放出赤外線の自己吸収
が実質的にない過渡的に変化した熱赤外線放出スペクト
ルのみを実質的に検出することから成る請求項1の方
法。
4. The step of detecting through the infrared transmissive portion of the transport system comprises substantially detecting only the transiently altered thermal infrared emission spectrum with substantially no self-absorption of the emitted infrared radiation by the material itself. Item 1 method.
【請求項5】 材料の表面領域にエネルギーを加える工
程は、熱エネルギーおよび低温エネルギーの一方をパル
ス状または連続的に輸送システムの赤外線透過部分に隣
接する材料の表面領域に加えることから成る請求項1の
方法。
5. The step of applying energy to the surface area of the material comprises applying one of thermal energy and cold energy to the surface area of the material adjacent to the infrared transparent portion of the transport system in a pulsed or continuous manner. Method 1.
【請求項6】 材料の表面領域にエネルギーを加える工
程は、材料の表面領域に直接エネルギーを加えることま
たは加えられたエネルギーの透過を可能とする熱的透過
性部分でもある輸送システムの赤外線透過部分を通して
間接的にエネルギーを加えることから成る請求項5の方
法。
6. An infrared transmissive portion of a transport system wherein the step of applying energy to the surface area of the material is also a thermally transmissive portion that allows for direct application of energy to the surface area of the material or transmission of the applied energy. The method of claim 5 comprising applying energy indirectly through the.
【請求項7】 材料は流れている材料および静止材料の
うちの一つである請求項1の方法。
7. The method of claim 1, wherein the material is one of a flowing material and a stationary material.
【請求項8】 流動性材料は、液体、ガス、粉体、ペレ
ットおよび溶融体のうちの一つである請求項7の方法。
8. The method of claim 7, wherein the flowable material is one of a liquid, a gas, a powder, a pellet and a melt.
【請求項9】 輸送システムは、その壁内に窓として配
置された赤外線透過部分を存し、流動性材料用の容器お
よび導管のうちの少なくとも一つから成り、検出工程
は、窓の少なくとも一部のうちの視界を有する検出器を
利用して窓を透過する材料の過渡的に変化した熱赤外線
放出スペクトルを検出することから成る請求項1の方
法。
9. The transport system comprises an infrared transparent portion disposed in the wall thereof as a window, comprising at least one of a container for flowable material and a conduit, wherein the detecting step comprises at least one of the windows. The method of claim 1 comprising utilizing a detector having a field of view to detect the transiently altered thermal infrared emission spectrum of the material transmitted through the window.
【請求項10】 検出工程は、流動性材料に接触できる
凸面を流動性材料に向いた窓の一部に設けることから成
る請求項9の方法。
10. The method of claim 9, wherein the detecting step comprises providing a convex surface contacting the fluent material on a portion of the window facing the fluent material.
【請求項11】 材料は、流れる材料であり、移動中の
材料がある範囲の窓に平行に移動するよう輸送システム
の壁内に窓が位置する請求項9の方法。
11. The method of claim 9 wherein the material is a flowing material and the moving material is positioned within the wall of the transport system such that the window moves parallel to a range of windows.
【請求項12】 材料は、移動材料であり、窓は移動中
の材料が衝突し、窓から偏向するよう移動中の材料の初
期の移動方向に横方向に延びるよう輸送システムの壁内
に位置する請求項9の方法。
12. The material is a moving material and the window is positioned within the wall of the transport system such that the moving material impinges upon it and extends transversely to the initial direction of movement of the moving material to deflect from the window. The method of claim 9, wherein
【請求項13】 検出された過渡的に変化した熱放出ス
ペクトルに従って流動性材料の分子組成に関する特性を
決定する工程を更に含む請求項1の方法。
13. The method of claim 1, further comprising the step of characterizing the flowable material with respect to molecular composition according to the detected transiently altered heat emission spectra.
【請求項14】 輸送システム内に収容された流動性材
料の分析を可能にする装置であって、 輸送システムの壁内に設けられた赤外線透過部材と、 材料のうちの薄い表面層部分と、材料の黒体熱赤外線放
出スペクトルから材料の熱赤外線放出スペクトルを変え
るのに充分下方にある材料部分との間に過渡的な温度差
を発生させるための手段と、 検出された変化した熱赤外線放出スペクトルが材料の分
子組成に関する特徴を示すよう、変化した熱赤外線放出
スペクトルに材料自身による放出赤外線の自己吸収が充
分にはなくならない程度に温度差が材料の下方部分まで
伝わる前に変化した熱赤外線放出スペクトルに材料自身
による放出赤外線の自己吸収が充分にない状態にて輸送
システムの赤外線透過部分を通して材料の変化した熱赤
外線放出スペクトルを検出する手段とから成る装置。
14. An apparatus for enabling analysis of a flowable material contained within a transport system, the infrared transmissive member being provided within a wall of the transport system; and a thin surface layer portion of the material. A means for producing a transient temperature difference between the black body thermal infrared emission spectrum of the material and a portion of the material sufficiently below to change the thermal infrared emission spectrum of the material; and the detected altered thermal infrared emission. Thermal infrared radiation changed before the temperature difference propagates to the lower part of the material to the extent that the self-absorption of the emitted infrared radiation by the material itself does not sufficiently disappear in the changed thermal infrared emission spectrum so that the spectrum shows the characteristics of the molecular composition of the material Modified thermal infrared emission of a material through the infrared-transmissive part of a transport system, with the emission spectrum not being sufficiently self-absorption of the emitted infrared A device comprising means for detecting a spectrum.
【請求項15】 温度差を過渡的に発生するための手段
は、材料のうちの薄い表面層部分に過渡的加熱を生じさ
せ、薄い表面層部分から赤外線の過渡的熱放出を可能に
するのに充分に輸送システムの赤外線透過部分に隣接す
る表面領域にエネルギーを加える手段を含む請求項14
の装置。
15. A means for transiently producing a temperature difference causes transient heating of a thin surface layer portion of the material to allow transient heat release of infrared radiation from the thin surface layer portion. 15. Means for applying energy to a surface area adjacent to an infrared transparent portion of a transport system sufficiently.
Equipment.
【請求項16】 温度差を過渡的に発生させる手段は、
薄い表面層の部分の過渡的冷却およびこの冷却層より下
方にあり、冷却層より高温になっている材料の下方部分
からの放出赤外線への冷却層の透過スペクトルの重なり
が生じるのに充分に輸送システムの赤外線透過部分に隣
接した材料の表面領域にエネルギーを加える手段を含む
請求項14の装置。
16. The means for transiently producing a temperature difference comprises:
Sufficient transport to cause transient cooling of a portion of the thin surface layer and overlap of the transmission spectrum of the cooling layer with infrared radiation emitted from the lower portion of the material below this cooling layer and above the cooling layer 15. The apparatus of claim 14 including means for applying energy to a surface area of the material adjacent the infrared transparent portion of the system.
【請求項17】 輸送システムの赤外線透過部分を通し
て検出する手段は、材料自身による放出赤外線の自己吸
収が実質的にない過渡的に変化した熱赤外線放出スペク
トルのみを実質的に検出する手段を含む請求項14の装
置。
17. The means for detecting through the infrared transmissive portion of the transport system includes means for substantially detecting only transiently altered thermal infrared emission spectra with substantially no self-absorption of emitted infrared radiation by the material itself. Item 14. The device according to item 14.
【請求項18】 材料の表面領域にエネルギーを加える
手段は、熱エネルギーおよび低温エネルギーの一方をパ
ルス状または連続的に輸送システムの赤外線透過部分に
隣接する材料の表面領域に加える手段を含む請求項14
の装置。
18. The means for applying energy to the surface area of the material comprises means for applying one of thermal energy and cold energy to the surface area of the material adjacent to the infrared transparent portion of the transport system in a pulsed or continuous manner. 14
Equipment.
【請求項19】 材料の表面領域にエネルギーを加える
手段は、材料の表面領域に直接エネルギーを加える手段
または加えられたエネルギーの透過を可能とする熱的透
過性部分でもある輸送システムの赤外線透過部分を通し
て間接的にエネルギーを加える手段から成る請求項18
の装置。
19. An infrared transmissive portion of a transport system, wherein the means for applying energy to the surface area of the material is also a means for applying energy directly to the surface area of the material or a thermally transmissive portion allowing transmission of the applied energy. 19. A means for indirectly applying energy through
Equipment.
【請求項20】 材料は流れている材料および静止材料
のうちの一つである請求項14の装置。
20. The device of claim 14, wherein the material is one of a flowing material and a stationary material.
【請求項21】 流動性材料は、液体、ガス、粉体、ペ
レットおよび溶融体のうちの一つである請求項20の装
置。
21. The device of claim 20, wherein the flowable material is one of a liquid, a gas, a powder, a pellet and a melt.
【請求項22】 輸送システムは、その壁内に窓として
配置された赤外線透過部分を存し、流動性材料用の容器
および導管のうちの少なくとも一つから成り、検出手段
は、窓の少なくとも一部のうちの視界を有し検出器を利
用して窓を透過する材料の過渡的に変化した熱赤外線放
出スペクトルを検出する検出器から成る請求項14の装
置。
22. The transport system comprises an infrared transparent portion disposed in the wall thereof as a window, comprising at least one of a container for flowable material and a conduit, the detection means being at least one of the windows. 15. The apparatus of claim 14 comprising a detector having a field of view and utilizing the detector to detect a transiently altered thermal infrared emission spectrum of the material transmitted through the window.
【請求項23】 検出器は、流動性材料に接触できる凸
面が設けられた流動性材料に向いた窓の一部を含む請求
項22の方法。
23. The method of claim 22, wherein the detector comprises a portion of the window facing the fluent material provided with a convex surface capable of contacting the fluent material.
【請求項24】 材料は、流れる材料であり、移動中の
材料がある範囲の窓に平行に移動するよう輸送システム
の壁内に窓が位置する請求項22の装置。
24. The apparatus of claim 22, wherein the material is a flowing material and the window is located within the wall of the transport system so that the moving material moves parallel to the range of windows.
【請求項25】 材料は、移動材料であり、窓は移動中
の材料が衝突し、窓から偏向するよう移動中の材料の初
期の移動方向に横方向に延びるよう輸送システムの壁内
に位置する請求項22の装置。
25. The material is a moving material and the window is positioned in the wall of the transport system such that the moving material impinges and extends laterally in the direction of initial movement of the moving material to deflect from the window. 23. The device of claim 22.
【請求項26】 検出された過渡的に変化した熱放出ス
ペクトルに従って流動性材料の分子組成に関する特性を
決定する手段を更に含む請求項14の装置。
26. The apparatus of claim 14 further comprising means for determining a characteristic of the flowable material with respect to molecular composition according to the detected transiently altered heat emission spectrum.
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