BR112016012120B1 - aparelho para apresentar uma amostra de fluido a um analisador, sistema para análise online de um fluxo de material fluido e método para apresentar uma amostra de fluido a um analisador - Google Patents
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Abstract
MÉTODO E APARELHO PARA ANÁLISE ONLINE POR ESPECTROS-COPIA INDUZIDA POR LASER A presente invenção se refere a um módulo de apresentação (21) que é proporcionado para apresentação de uma amostra de fluido para uma análise de espectrosopia de degradação induzida por laser [Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)]. Em concordância com a presente invenção, o módulo de apresentação (21) compreende uma entrada (22, 27) para admissão de um fluxo de amostra de fluido (25) a partir de um fluxo de processo, uma abertura de mensura-ção para cooperação com óptica de mensuração (31, 32, 33, 34), e uma superfície estabilizadora (26) voltando-se em direção da abertura de men-suração. A superfície estabilizadora (26) é adaptada para formar um fluxo de amostra estabiliza da ao longo da superfície estabilizadora (26) de maneira tal que a profundidade e a superfície exterior do fluxo de amostra de fluido (25) são estabilizadas, e a flutuação de superfície e a variação de profundidade do fluxo de pasta fluida de amostra estabilizada são reduzi-das. Na medida em que pulsos de laser (29) são focalizados sobre a super-fície exterior do fluxo de amostra planar (25) para transformar pelo menos uma parte da amostra para um estado de um plasma, a precisão e a repeti-bilidade da mensuração de LIBS (...).
Description
[0001] A presente invenção se refere a análises online de um fluxo de material de fluido, tal como um fluxo de pasta fluida, por espectroscopia de degradação induzida por laser.
[0002] Em processos industriais que tratam e processam pastas fluidas contendo matéria sólida, existe freqüentemente uma necessidade para regularmente e continuamente controlar o processo sobre o fundamento dos conteúdos de elemento da matéria sólida na pasta fluida. É bem conhecido utilizar determinados métodos de análise em análise de pastas fluidas que contêm matéria sólida. Estes métodos incluem métodos ópticos, de ressonância magnética nuclear e espectroscopia de prompt gama e bem como métodos utilizando raios X, tal como o método fundamentado sobre fluorescência de raios X. De maneira a otimizadamente observar e controlar os processos industriais sobre o fundamento de tais resultados de medição, amostras são tomadas continuamente a partir do fluxo de processo e analisadas com um retardo, que é significativamente menor do que a constante de tempo do processo. Separação mineral e processos hidrometalúrgicos são exemplos de processos industriais, em que uma análise em tempo real de pastas liquidas e de liquidos é requerida. Flotação, separação magnética e por gravidade, extração de metais, limpeza de liquido, e bem como limpeza eletrolitica e processos de recuperação representam processos minerais e de hidrometalurgia que utilizam analisadores online.
[0003] Espectroscopia de degradação induzida por laser (Laser-induced breakdown spectroscopy - LIBS) é um método óptico para desempenho de mensurações de concentração elementar. A LIBS inclui geração de pulsos de laser que podem ser focalizados em direção de uma amostra, tal como em cima de uma superfície de uma amostra (por exemplo, sólida ou liquida) ou para uma amostra (por exemplo, líquida ou gasosa). O pulso de laser exibe uma densidade de energia alta o bastante para transformar pelo menos uma parte da amostra para um estado de um plasma. Luz emitida a partir da pluma de plasma é coletada utilizando ótica de coleta de luz, e a distribuição espectral (isto é, intensidade como uma função de comprimento de onda) da luz coletada é analisada com um espectrômetro por geração de informação eletrônica descrevendo a distribuição espectral da luz coletada. Devido para o fato dos constituintes atômico e molecular de materiais de amostra exibirem um espectro de emissão ótica característico, a informação gerada pelo espectrômetro forma uma "impressão digital" do material de amostra, revelando os constituintes daquela parte da amostra em cima da qual o feixe de laser foi focalizado. A LIBS pode proporcionar uma análise química fácil, rápida, e in situ com uma precisão, limites de detecção e custos razoáveis.
[0004] Uma disposição do estado da técnica para análise online da composição química de material de fluxo de processo com LIBS é apresentada em "On-Stream Analysis (OSA) of Industrial Slurries for Process Control and Optimization Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)", Louis Barrette e outros, Proceedings of 36th Annual Meeting of the Canadian Mineral Processors, Paper 17, January 2004. Na disposição do estado da técnica, o laser é focalizado sobre um fluxo estável de pasta fluida em queda livre. O fluxo de pasta fluida industrial é amostrado em três etapas. No primeiro estágio, um amostrador comercial extrai uma parte do fluxo de processo. No estágio de amostragem secundário, a pasta fluida é condicionada tanto para fluxo e quanto para densidade e alimentada para o injetor de uma maneira que vem a ganhar um fluxo suave de queda livre adequado para amostragem de laser. Esta etapa é freqüentemente referenciada como uma apresentação de amostra. O pulso de laser constitui o amostrador final: através de absorção de energia pelo material alvo, se extrai uma amostra de p,g como um plasma de curta duração que é analisado com técnicas espectroscópicas. O fluxo de saida é coletado e retornado para o processo. Uma disposição do estado da técnica modificada é apresentada em "Shooting Slurries with Laser- induced Breakdown Spectroscopy: Sampling is the Name of the Game"; Daniel Michaud e outros, Applied Optics, Vol. 42, Issue 30, pp. 6179-6183 (2003) . A geometria de amostrador modificada, que é mostrada na Figura 1, consiste de um reservatório (2) com um agitador mecânico (3), uma bomba peristáltica de dupla cabeça (4), uma torneira de laboratório (5) configurada como um (J) de cabeça para baixo, e um tubo receptor rigido (6) . Uma extremidade do tubo receptor (6) desliza apertadamente ao longo da (sobre a) ponta da torneira (5); a outra extremidade retorna a pasta fluida para o reservatório (2) . 0 laser (7) visa a coluna de pasta de queda livre de 8 mm de diâmetro através de um orifício (buraco) no tubo receptor (6) em um ponto situado 5 mm abaixo da ponta da torneira (5). Próximo para o ponto de ataque, aspiração descendente (vácuo) (8) é proporcionada para evacuar material nebulizado que resulta a partir do impacto de laser. A inclusão da torneira configurada em (J) de cabeça para baixo (5) é importante para assegurar boa qualidade de fluxo minimizando respingos (salpicos) de saida. 0 novo amostrador se provou bem sucedido em circulação de pastas fluidas de minério de ferro de alta densidade que tendem a se sedimentar e bem como pastas fluidas de grafite de baixa densidade que tendem a flutuar.
[0005] Estas disposições do estado da técnica requerem posicionamento muito preciso do feixe de laser e são sensíveis para a variação de flutuação de superfície do fluxo de pasta fluida de queda livre. Os resultados de análise de LIBS descobriram exibir uma forte dependência do conteúdo de sólidos e tamanho de partícula de pasta fluida, quando utilizando as disposições descritas. Com partículas mais grosseiras e com menor conteúdo de sólidos, a sensibilidade da análise é significativamente reduzida. Mensurações especiais como fluxo de ar de sucção a vácuo foram descobertas serem necessárias para manter os componentes ópticos limpos a partir de amostra nebulizada pelo pulso de laser.
[0006] Um objetivo da presente invenção é o de proporcionar um método e um aparelho possibilitando amostragem e análise mais simples e mais precisas de um fluxo de material de fluido por espectroscopia induzida por laser. Os objetivos da presente invenção são conseguidos por um método, por um aparelho e por um sistema em concordância com as reivindicações de patente independentes acompanhantes. As modalidades preferidas da presente invenção são apresentadas nas reivindicações de patente dependentes acompanhantes.
[0007] Um aspecto da presente invenção é o de um aparelho para apresentação de uma amostra de fluido para um analisador, o aparelho compreendendo: uma entrada para admissão de um fluxo de amostra de fluido; uma abertura de medição para cooperação com ótica de medição; e: uma superfície estabilizadora voltando-se em direção da abertura de medição, a superfície estabilizadora sendo adaptada para formar, a partir do fluxo de amostra de fluido, um fino, fluxo de amostra estabilizada ao longo da superfície estabilizadora.
[0008] Em uma modalidade da presente invenção, a superfície estabilizadora é planar.
[0009] Em uma modalidade da presente invenção, a superfície estabilizadora é encurvada.
[0010] Em uma modalidade da presente invenção, o aparelho adicionalmente compreende um dispositivo de separação para separação de uma parte do fluxo de amostra de fluido, em que a superfície estabilizadora é uma parte do dispositivo de separação e é adaptado para formar o fino, fluxo de amostra estabilizada a partir da parte separada a partir do fluxo de amostra de fluido.
[0011] Em uma modalidade da presente invenção, o aparelho adicionalmente compreende um conduite possuindo uma abertura se comunicando com a entrada, a abertura sendo adaptada para formar o fluxo de amostra de fluido por desvio de uma parte de um fluxo de fluido dentro do conduite para a entrada.
[0012] Em uma modalidade da presente invenção, o fluxo de fluido é pré-classificado para conter um componente possuindo primordialmente partículas grosseiras, e em que a abertura para desvio é disposta de maneira que a parte formando o fluxo de amostra de fluido é tomada a partir de referido componente.
[0013] Em uma modalidade da presente invenção, o aparelho adicionalmente compreende referida ótica de medição cooperando com a abertura de medição para direcionamento de pelo menos um pulso de laser focalizado para induzir um plasma no fluxo de amostra de fluido sobre a superfície estabilizadora e para coleta de luz emitida pelo plasma induzido para análise de espectro.
[0014] Em uma modalidade da presente invenção, a ótica de medição compreende ótica de coleta para coleta da luz emitida aproximadamente em uma direção perpendicular para a superfície estabilizadora.
[0015] Em uma modalidade da presente invenção, o aparelho compreende um corpo estabilizador plano formando referida superfície estabilizadora e possuindo uma abertura passante em referida superfície estabilizadora em uma localização do plasma induzido.
[0016] Em uma modalidade da presente invenção, o aparelho compreende uma folha ou lâmina estabilizadora formando referida superfície estabilizadora.
[0017] Em uma modalidade da presente invenção, a folha ou lâmina estabilizadora compreende folha ou lâmina planar ou encurvada.
[0018] Em uma modalidade da presente invenção, a folha ou lâmina estabilizadora ou o estabilizador plano é disposta/o para se projetar para o fluxo de material de fluido continuo para cortar a parte do fluxo de material de fluido continuo.
[0019] Um outro aspecto da presente invenção é o de um sistema para análise online de um fluxo de material de fluido, tal como um fluxo de pasta fluida, por uma espectroscopia induzida por laser, compreendendo: um aparelho em concordância com qualquer uma das modalidades de aparelho anteriormente mencionadas; uma fonte de radiação de laser disposta para gerar um pulso de laser para induzir um plasma no fino fluxo de amostra estabilizada sobre a superfície estabilizadora; e: recurso de espectrômetro para análise espectroscópica da luz emitida pelo plasma induzido.
[0020] Um ainda adicional aspecto da presente invenção é o de um método de apresentação de uma amostra de fluido para um analisador, o método compreendendo: provisão de um fluxo de amostra de fluido; formação a partir do fluxo de amostra de fluido de um fino, fluxo de amostra estabilizada ao longo de uma superfície estabilizadora que se volta em direção de uma abertura de medição; e: cooperação de referida abertura de medição com ótica de medição.
[0021] Em uma modalidade da presente invenção, referida cooperação compreende: envio, através da abertura de medição, de pelo menos um pulso de laser focalizado para induzir um plasma no fluxo de amostra estabilizada sobre a superfície estabilizadora; e: recepção, através da abertura de medição, de luz emitida pelo plasma induzido para análise de espectro.
[0022] A seguir, a presente invenção irá ser descrita e em maiores detalhes, por intermédio de modalidades exemplificativas unicamente e com referência aos desenhos.
[0023] A Figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando uma disposição de amostragem de LIBS do estado da técnica para pasta fluida de processo.
[0024] A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de LIBS [laser-induced breakdown spectroscopy] (espectroscopia de degradação induzida por laser) em concordância com uma modalidade exemplificativa da presente invenção.
[0025] A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando a classificação de partículas de pasta fluida em concordância com uma modalidade exemplificativa da presente invenção.
[0026] A Figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando a amostragem de partículas de pasta fluida classificadas em concordância com uma modalidade exemplificativa da presente invenção.
[0027] Os desenhos são unicamente representações esquemáticas / diagramáticas e a presente invenção não está limitada às modalidades exemplificativas neles representadas.
[0028] Princípios da presente invenção podem ser aplicados em quaisquer processos industriais que tratam e processam materiais fluidos, tais como pastas fluidas. Nas modalidades aqui descritas, um material de fluido para ser amostrado e analisado é referenciado como uma pasta fluida, mas as modalidades da presente invenção não são intencionadas para serem restritas para este tipo de material de fluido. Processos de separação mineral e processos do campo de hidrometalurgia são exemplos de processos industriais, em que uma análise em tempo real de pastas fluidas e de liquidos é requerida. Flotação, separação magnética e gravitacional, extração de metais, limpeza de liquidos, e bem como limpeza eletrolitica e processos de recuperação representam processos minerais e de hidrometalurgia que podem utilizar analisadores em tempo real.
[0029] A Figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy - espectroscopia de degradação induzida por laser) em concordância com uma modalidade exemplificativa da presente invenção para smostragem e análise online de um fluxo de material de fluido, tal como um fluxo de processo de pasta fluida (20) . O sistema pode ser considerado como possuindo dois módulos: um módulo de apresentação de amostra ou célula de fluxo de amostra (21) e um módulo de análise.
[0030] O módulo de apresentação de amostra (21) pode compreender uma linha ou conduite de entrada de pasta fluida (22) configurada/o para receber o fluxo de pasta fluida (20) a partir de uma tubulação de processo. O fluxo de pasta fluida (20) pode ser um fluxo de pasta fluida de amostra primária (por exemplo, de 150 1/min) se originando a partir de uma unidade de amostragem primária (não mostrada), tal como um cortador de amostra conectado para uma linha de pasta fluida de processo efetiva (por exemplo, de 5 m3/h até 300 m3/h). Alternativamente, o fluxo de pasta fluida (20) pode se originar a partir de uma amostra multiplexadora para a qual duas ou mais unidades de amostragem primária são conectadas com linhas de amostra primária dedicadas. Em conseqüência disso, múltiplas linhas de pasta fluida de processo podem ser analisadas com um único analisador.
[0031] A parte principal (23) do fluxo de pasta fluida de amostra (30) pode ser retornada por intermédio da linha de entrada de pasta fluida (22) de volta para o processo. Uma parte menor (24) do fluxo de pasta fluida de amostra (20) pode ser separada e guiada para fluir através de uma abertura inferior (27) da linha de entrada de pasta fluida (22) para formar um fluxo de amostra estabilizada continuo (25) ao longo de uma superfície estabilizadora de um dispositivo ou corpo estabilizador, tal como uma lâmina ou folha estabilizadora (26). Na modalidade exemplificativa que é mostrada na Figura 2, uma lâmina ou folha estabilizadora planar (26), é empregada, e em conseqüência disso, uma superfície estabilizadora planar é proporcionada. Entretanto, alternativamente uma lâmina ou folha estabilizadora encurvada, e em conseqüência disso, uma superfície estabilizadora encurvada pode ser utilizada. Mais genericamente, qualquer estrutura ou corpo que venha a proporcionar uma superfície planar ou encurvada adequada para operar como uma superfície estabilizadora pode ser empregada. A seleção de uma superfície planar ou do raio da curvatura pode ser feita dependendo do tipo de fluido e/ou da aplicação. A lâmina estabilizadora pode preferivelmente ser disposta transversalmente em relação para o eixo geométrico longitudinal da linha de entrada de pasta fluida (22) e do fluxo de pasta fluida de amostra (20) . Pelos méritos de disposição do fluxo de amostra (25) para correr sobre a superfície planar ou encurvada da lâmina estabilizadora (25), a profundidade e a superfície exterior do fluxo de amostra planar (25) são estabilizadas, e a flutuação de superfície e a variação de profundidade do fluxo de pasta fluida da amostra estabilizada são reduzidas, ou praticamente evitadas. O fluxo de amostra estabilizada pode ser relativamente fino, por exemplo, da ordem de uns poucos milímetros. Na medida em que o feixe de laser é focalizado e o plasma é induzido sobre a superfície exterior do fluxo de amostra planar (25) , a precisão e a repetibilidade da medição de LIBS é significativamente aperfeiçoada.
[0032] A lâmina estabilizadora (26) pode possuir uma forma de uma folha ou placa planar ou encurvada, por exemplo, e pode ser fixada transversalmente para o fundo da linha de entrada de pasta fluida (22) na abertura inferior (27). A lâmina estabilizadora (26) pode ser disposta em uma posição vertical e em uma posição inclinada. A lâmina estabilizadora (26) pode ser feita de qualquer material com suficiente tolerância à corrosão e durabilidade para o ambiente de processo em questão. Exemplos de tais materiais incluem metais e cerâmicas.
[0033] Em uma modalidade da presente invenção, a extremidade de topo da lâmina estabilizadora transversal (26) pode ser disposta para se projetar através da abertura inferior (27) no interior da linha de entrada de pasta fluida (22) para cortar e para separar a parte menor (24) do fluxo de pasta fluida de amostra (20) para fluir ao longo da lâmina estabilizadora (26) . Neste caso, a lâmina estabilizadora (26) pode também ser referenciada como uma lâmina de corte.
[0034] Em uma modalidade da presente invenção, zonas de diferentes tamanhos médios de partícula são criadas no fluxo de pasta fluida de amostra (20) precedentemente para a separação ou corte. Na modalidade da Figura 3, partículas grosseiras podem dominar na primeira zona que inclui a parte a mais inferior (24) do fluxo de pasta fluida de amostra (20), e partículas mais finas podem dominar na parte a mais de topo do fluxo de pasta fluida de amostra (20) . O fluxo de pasta fluida o mais inferior (24) é, então, separado como um fluxo de amostra planar (25) flui ao longo da lâmina estabilizadora (26). Na análise de LIBS o pulso de laser normalmente vaporiza a amostra no ponto de medição dentro de uma profundidade de micrômetros. Isto faz com que a análise de LIBS venha a ser sensível para o tamanho de partícula, isto é, quanto menor a partícula é, mais emissão é necessitada para a medição. Por méritos da classificação da pasta fluida de amostra (20) de maneira que a quantidade relativa de partículas grosseiras é enfatizada no fluxo de pasta fluida de amostra planar (25), a sensibilidade da análise de LIBS para o tamanho de partícula é compensada e a precisão da medição é aperfeiçoada nas modalidades da presente invenção.
[0035] A classificação antes da apresentação de amostra pode ser implementada por corrida do fluxo de pasta fluida de amostra (20) ao longo, por exemplo, de uma superfície inclinada, em espiral ou encurvada. Alternativamente, uma câmara de misturação ou qualquer outro equipamento ou método pode ser utilizado para a classificação. Na modalidade da Figura 2, o módulo de apresentação de amostra (21) pode receber fluxo de pasta fluida já classificado (20) a partir de qualquer equipamento adaptado para desempenhar a classificação. As linhas tracejadas na Figura 2 ilustram uma implementação em que a classificação é feita em uma tubulação ou linha inclinada. Deveria ser apreciado que o módulo de apresentação de amostra (21) pode também receber um fluxo de pasta fluida não classificado, mas nesse caso os benefícios de classificação são perdidos.
[0036] A Figura 3 ilustra a classificação das partículas de pasta fluida por uma tubulação inclinada (22') cujo eixo geométrico longitudinal está em um ângulo (β) em relação ao eixo geométrico horizontal. O comprimento da tubulação inclinada (22') pode ser (L) . Quando o fluxo de pasta fluida corre descendentemente na tubulação inclinada (22'), as partículas maiores (24') ou o sedimento tende a se movimentar na direção do fundo da tubulação inclinada (22') enquanto as partículas menores e/ou o liquido tende a permanecer acima na tubulação inclinada (22') . Por uma seleção apropriada do ângulo (β) e do comprimento (L), as partículas maiores (24') ou o sedimento irá dominar no fundo na extremidade da tubulação inclinada (22') (no ponto de amostragem) . 0 ângulo (β) e o comprimento (L) é para ser selecionado de maneira que o nivel de classificação desejado ocorre enquanto a tubulação inclinada (22') não irá ser bloqueada pela sedimentação. Quanto maior for o ângulo (β), mais curto pode ser o comprimento (L) da tubulação inclinada (22') . Entretanto, o ângulo (β) deveria ser de menos do que 90 graus. A Figura 4 ilustra a criação do fluxo de amostra de partículas de sedimento (25') ao longo da lâmina estabilizadora (26).
[0037] Em uma modalidade da presente invenção ilustrada na Figura 2, a linha de entrada de pasta fluida (22) continua depois que a lâmina estabilizadora (26) na abertura (24) no inferior da linha (22) e desvia a pasta fluida de amostra em excesso (23) de uma maneira controlada a partir do módulo de apresentação de amostra (21) de volta para o processo. Respingo da pasta fluida dentro do módulo de apresentação de amostra (21) e o tamanho do módulo de apresentação de amostra (21) podem ser diminuídos. Entretanto, o principio de provisão de um fluxo de amostra para ser analisado para correr ao longo de uma lâmina estabilizadora (26), pode ser implementado sem extensão da linha de entrada (como é ilustrado na Figura 3 e na Figura 4), ou com qualquer outro tipo de conexão da lâmina estabilizadora (26) para uma linha de entrada.
[0038] Em uma modalidade da presente invenção, uma abertura (37) se estendendo a partir da primeira superfície para a superfície oposta da lâmina estabilizadora (26) é disposta na lâmina estabilizadora (26) no ponto de focalização do laser, como é ilustrado na Figura 2. Quando o laser pulsa atinge em cima de uma superfície do fluxo de amostra (25), este laser gera uma pluma de plasma (28) possuindo temperaturas iniciais muito altas que, então, se estabelece em equilíbrio termodinâmico. Na medida em que se estabelece em equilíbrio termodinâmico, geralmente dentro de microsegundos, o plasma se expande e se resfria. A rápida expansão provoca que pequenas goticulas nebulizadas de amostra venham a respingar em direção dos outros dispositivos. As goticulas tendem a lentamente contaminar quaisquer elementos de ótica ao longo do caminho a partir do laser (34) para o fluxo de amostra (25) , e a partir do fluxo de amostra (25) para o espectrômetro (35) . A abertura (37) na lâmina estabilizadora (26) possibilita que a energia da pluma de plasma (28) venha a se descarregar para a lateral oposta da lâmina estabilizadora (26), e em conseqüência disso, o respingo de plasma ou de pasta fluida em direção dos dispositivos de ótica, tais como lentes (20) pode ser reduzido ou evitado. O diâmetro da abertura pode ser disposto para se ampliar em direção a partir da primeira superfície para uma superfície oposta da lâmina estabilizadora (26), por exemplo, conicamente. Como uma vantagem adicional, medição do fluxo de amostra na abertura (37) assegura que a medição ocorre a partir de um plasma (28) criado no fluxo de amostra (25) e não na superfície da lâmina estabilizadora (26). Na ausência do fluxo de amostra (25), o laser vai através da abertura (37) sem provocar qualquer plasma na lâmina estabilizadora (26).
[0039] Em uma modalidade da presente invenção ilustrada na Figura 2, o módulo de apresentação básico (21) pode compreender meramente o dispositivo planar, tal como a lâmina estabilizadora (26), sobre a superfície da qual o fluxo de amostra é disposto para fluir a partir da entrada. O dispositivo planar pode ser disposto em uma célula de fluxo de amostra confinada pelo alojamento, tais como paredes (38A) e (38B) ilustradas na Figura 2. A célula de fluxo de amostra pode possuir uma abertura de medição, tal como uma abertura ou janela ilustrada na parede (38B), para cooperação com ótica de medição externa. Em outras palavras, a abertura de medição possibilita caminhos ópticos para a e a partir da célula de fluxo de amostra.
[0040] O módulo de apresentação de amostra (21) pode adicionalmente compreender ótica para focalização do feixe de laser para o ponto de medição e para coleta da luz emitida pelo plasma induzido (28). Na modalidade ilustrada na Figura 2, os ópticos podem compreender uma lente (31), um espelho (32) e uma lente (33). O espelho (32) possui uma abertura através da qual o pulso ou pulsos de laser (29) a partir do laser (34) pode se propagar para a lente (30). A lente (31) pode ser disposta para focalizar o pulso ou pulsos de laser (29) para o ponto de medição. A luz (30) emitida a partir da pluma de plasma (28) é coletada com a lente (31) para o espelho (32) que reflete a luz emitida (30) para uma lente de coleta (33), e a distribuição espectral (isto é, a intensidade como uma função de comprimento de onda) é mensurada. A luz emitida (30) coletada pela lente pode ser analisada com um espectrômetro por geração de informação eletrônica descrevendo a distribuição espectral da luz emitida coletada. Devido para o fato dos constituintes atômico e molecular de materiais de amostra exibirem um espectro de emissão ótica característico, a informação gerada pelo espectrômetro forma uma "impressão digital" do material de amostra, revelando os constituintes daquela parte da amostra em cima da qual o feixe de laser foi focalizado.
[0041] É vantajoso que o feixe de laser (29) venha a ser aproximadamente perpendicular para a superfície do fluxo de amostra (25). No caso de uma superfície estabilizadora encurvada o feixe de laser perpendicular pode ser alinhado com o raio de curvatura. Em algumas disposições pode ser vantajoso evitar que o feixe de laser venha a ser exatamente perpendicular para a superfície da amostra de maneira tal a, em conseqüência disso, evitar reflexão de espelho direta do feixe de laser. Deveria ser apreciado que nas modalidades da presente invenção o feixe de laser pode alternativamente impactar a superfície do fluxo de amostra (25) em qualquer ângulo. Dependendo do ângulo e da disposição de medição, o feixe de laser (29) pode não ter que se propagar através do espelho (32) e da lente (31) de qualquer modo (em absoluto).
[0042] Até mesmo mais vantajoso é que a luz emitida (30) a partir da pluma de plasma (28) venha a ser coletada em uma direção perpendicular para a superfície do fluxo de amostra (25) de maneira que toda das emissões de luz venha a ser coletada. Em outras palavras, a ótica de coleta, tal como a lente (30), é vantajosamente disposta de maneira que a ótica de coleta irá cobrir o ângulo espacial o maior ao longo da (sobre a) pluma de plasma (28), em conseqüência disso, proporcionando a intensidade de luz a mais alta e a melhor sensibilidade de análise. A ótica de coleta pode alternativamente ser disposta em uma diferente posição com um menor ângulo espacial em relação para a pluma de plasma (28), mas naquele caso somente parte das emissões de luz (por exemplo, somente a partir de uma lateral) da pluma de plasma (28) pode ser coletada e a intensidade de luz e a sensibilidade de análise é diminuída.
[0043] Deveria ser apreciado que modalidades da presente invenção não são intencionadas para serem restritas para as modalidades exemplificativas ilustradas da ótica, mas qualquer disposição de ótica adequada pode ser utilizada em associação com a presente invenção. Um exemplo adicional de disposições de ótica inclui focalização de um feixe de laser para uma superfície de amostra em um ângulo estreito (por exemplo, de 45 graus) por intermédio de primeira ótica e coleta de uma luz emitida em uma diferente direção por intermédio de segunda ótica. A implementação da ótica não é essencial para a presente invenção básica.
[0044] Na modalidade exemplificativa da presente invenção que é mostrada na Figura 2, o laser (34) e o espectrômetro (35) são ilustrados como sendo separados para o módulo de análise (21) . Um ou mais do laser (34) e do espectrômetro (35) podem ser diretamente atados para o módulo de apresentação de amostra (21), por exemplo, através de uma janela, ou o módulo de análise (21) e um ou mais do laser (34) e do espectrômetro (35) podem ser interconectados por intermédio de guias de onda óticos, tais como fibras óticas. Deveria ser apreciado que o laser (34) e o espectrômetro (35) ou sua implementação não são relevantes para a presente invenção.
[0045] Deveria também ser apreciado que um módulo de apresentação de amostra implementado pode conter muitos elementos e estruturas adicionais não relevantes para a presente invenção básica e, consequentemente, não discutidos ou mostrados aqui. Por exemplo, podem existir várias paredes e estruturas de suporte para formar uma câmara de amostra em que a lâmina estabilizadora é localizada, um alojamento para ótica, adaptadores para uma unidade de laser, um espectrômetro, e/ou guias de onda, janelas de amostra entre diferentes partes do módulo de apresentação de amostra, janelas de amostra entre o módulo de apresentação de amostra, uma unidade de laser e/ou um espectrômetro, etc.
[0046] Sob leitura do presente pedido de patente, irá ser óbvio para uma pessoa especializada no estado da técnica que o conceito inventivo pode ser implementado de várias maneiras. A presente invenção e suas modalidades não são limitadas aos exemplos descritos anteriormente.
Claims (13)
1. Aparelho para apresentar uma amostra de fluido a um analisador, o aparelho compreendendo: uma entrada (22) para admissão de um fluxo de amostra (30) de fluido; uma abertura de medição (38B) ótica para cooperação com ótica de medição, e caracterizado pelo fato de que compreende uma superfície estabilizadora voltada na direção da abertura de medição (38B), a superfície estabilizadora sendo adaptada para formar, a partir do fluxo de amostra (30) de fluido, um fluxo mais fino de amostra estabilizada ao longo da superfície estabilizadora e adaptado para apresentar o fluxo de amostra (30) de fluido estabilizada para uma medição ótica através da abertura de medição (38B) ótica com a ótica de medição externa, em que, para realizar a medição ótica, a ótica de medição externa é adaptada para enviar, através da abertura medição, um pulso de laser (29) focalizado para induzir um plasma (28) no fluxo de amostra (30) estabilizada sobre a superfície estabilizadora e em que a ótica de medição externa é adaptada para receber, através da abertura de medição (38B), luz emitida pelo plasma (28) induzido para análise de espectro.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície estabilizadora é planar.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície estabilizadora é encurvada.
4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de separação para separar uma parte do fluxo de amostra (30) de fluido, em que a superfície estabilizadora é uma parte do dispositivo de separação e é adaptado para formar o fino fluxo de amostra (30) estabilizada, a partir da parte separada do fluxo de amostra (30) de fluido.
5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um conduite tendo uma abertura que se comunica com a entrada (22), a abertura sendo adaptada para formar o fluxo de amostra (30) de fluido ao desviar uma parte de um fluxo de fluido dentro do conduite para a entrada (22).
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a abertura para desvio é disposta de maneira que a parte formando o fluxo de amostra (30) de fluido é tomada de um componente do fluxo de fluido pré-classifiçado para conter principalmente partículas grosseiras (24') .
7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a ótica de medição compreende ótica de coleta para coletar a luz emitida em uma direção perpendicular à superfície estabilizadora.
8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende um corpo estabilizador plano formando a superfície estabilizadora e tendo uma abertura passante na superfície estabilizadora em uma localização do plasma (28) induzido.
9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende uma folha ou lâmina estabilizadora (26) formando a superfície estabilizadora.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a folha ou lâmina estabilizadora (26) compreende uma folha ou lâmina planar ou encurvada.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a folha ou lâmina estabilizadora ou o estabilizador plano é disposto para se projetar no fluxo de material de fluido continuo para cortar a parte do fluxo de material de fluido continuo.
12. Sistema para análise online de um fluxo de material de fluido, tal como um fluxo de fluido, por uma espectroscopia induzida por laser (34), caracterizado pelo fato de que compreende: um aparelho do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11; uma fonte de radiação a laser (34) disposta para gerar um pulso de laser (29) para induzir um plasma (28) no fino fluxo de amostra (30) estabilizada sobre a superfície estabilizadora; e um dispositivo de espectrômetro (35) para análise espectroscópica da luz emitida pelo plasma (28) induzido.
13. Método para apresentar uma amostra de fluido a um analisador, o método compreendendo: prover um fluxo de amostra (30) de fluido; caracterizado pelo fato de compreender: formar, a partir do fluxo de amostra (30) de fluido, um fluxo mais fino de amostra estabilizada ao longo de uma superfície estabilizadora que se volta em direção a uma abertura de medição (38B) e apresenta o fluxo de amostra (30) estabilizada para uma medição ótica através da abertura de medição (38B) ótica com ótica de medição externa, em que a medição ótica compreende: enviar, através da abertura de medição (38B), um pulso de laser (29) focalizado para induzir um plasma (28) no fluxo de amostra (30) estabilizada sobre a superfície estabilizadora, e receber, através da abertura de medição (38B), luz emitida pelo plasma (28) induzido para análise de espectro.
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