CN101158696A - 用于分析熔融物和液体的浸没式探头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分析液体或者熔融物的浸没式传感器，该浸没式传感器包括浸没式承载部件，所述浸没式传感器包括检测器和辐射导向单元，并且浸没式传感器还包括样品室，样品室带有布置于浸没式承载部件中的流入口，其中，用于测量熔融物的传感元件形成于样品室内部。

Description

用于分析熔融物和液体的浸没式探头
技术领域
本发明涉及一种用于分析液体或者熔融物的浸没式传感器，浸没式传感器带有浸没式承载部件，浸没式承载部件包括样品室，样品室带有布置于浸没式承载部件中的流入口。
背景技术
已有的浸没式传感器具有多种构造。例如，WO 03/081287 A2描述了浸入铝熔融物中的承载管。在该承载管内部布置有透镜系统。在承载管的上端有光纤，该光纤一端连接于光谱仪(spectrograph)，另一端经由光学系统连接于激光器。熔融物所发出的辐射经由光纤引导至光谱仪；在光谱仪处对辐射进行分析，以从中得出对铝熔融物中成分的分析结果。
DE 103 59 447 A1同样描述了用于分析熔融金属的带有浸没式承载部件的浸没式传感器，该浸没式传感器具有检测器，还具有用于接收和传送辐射的辐射导向装置，并且具有布置在浸没式承载部件上或者布置在浸没式承载部件中的信号接口。这里，信号接口与检测器连接。
发明内容
本发明的目的在于改进现有装置，以简化操作并且允许对熔融物和/或液体进行更精确的分析。
根据本发明的一个方面的技术特征可以实现上述目的。本发明的浸没式传感器用于分析液体或者熔融物并且带有浸没式承载部件，该浸没式承载部件具有样品室，该样品室带有布置于浸没式承载部件中的流入口，本发明的浸没式传感器用于测量熔融物的传感器布置于样品室内。
本发明的其他方面提供的技术特征可以提供进一步的有利改进。
上述液体或者熔融物优选包括玻璃或金属熔融物，特别是铝或钢的熔融物。
传感器对准样品室中的预定点。在该点处进行分析。将待分析的液体或熔融物输送至该点，从而使自由液面位于传感器的测量区域中。
为了进行分析，可以进行液体或熔融物的激发。这里，例如由光束产生单元产生光束，并且使其指向样品室中的预定点。该光束可以用激光束，或者其它可以具体选用的光束类型。光束在预定测量点产生粒子和/或辐射，将该粒子和/或辐射发射并引导至收集装置。特别地，关于收集装置，可以使用检测器、辐射转换器(radiationconverter)、光谱仪(spectrometer)、X辐射光谱仪或者质谱仪。该测量可以用光学方法进行，例如可以作为温度测量，或者用于通过例如LIBS(激光感生击穿光谱法)检测化学成分。
由于在测量点的区域中，可以产生适于分析的气氛，该处不会改变测量点的位置，所以在样品室中的分析可得到特别精确的测量结果。
对于在样品室内部的分析来说，还可以避免使测量结果有误的熔融物波动和运动。在流动的液体或熔融物上进行的分析减小了由于测量本身所造成的任何影响，例如由于激发造成的各元素的增加或减少，并且，与总是使用相同的样品体积时或者由于测量本身改变了熔融物的成分时相比，产生更好的分析精度。
这里，分析可以理解为测量，即：通过测量参数与标准(scale)的定量比较来确定数值，特别是确定化学或物理数值。
由于容易改变传感器的位置，根据本发明的浸没式传感器允许在熔融物中的不同位置进行熔融物的分析和测量。
有利的是，该传感器对准样品室内部的预定测量点，可以将新流入的熔融物或液体引导经过该预定测量点。这确保了传感器与熔融物表面有预定距离。这样得到了特别精确和可相比的结果。
本发明的优选实施例提供：预定测量点位于熔融物进入样品室的流入口处。已经表明，因为清洁的熔融物不断地供应并且熔融物只发生了很小程度的冷却，所以可精确测量熔融物的成分。由于总是供应清洁的熔融物，所以提高了精度，同时防止了由于分析造成的熔融物成分改变。
有利的是，测量点布置在分析板处或者分析板上。该分析板同样允许传感器与熔融物之间有预定距离。该分析板还导致熔融物流率降低和熔融物表面升高，从而可以进行更精确的分析。
有利的是，流入口为流入管。已经表明，流入管可以确保在分析进行期间，只将纯净的熔融物供应至测量点。可以防止熔渣和其它沉淀物使分析结果有误。流入管也可以形成为使熔融物的入口流率降低的形状。这样，可以例如通过使流入管弯曲或者变窄来控制入口流率。
熔融物收集于测量点下方的样品室中。
有利的是，浸没式传感器具有熔融物液面检测器。该熔融物液面检测器测量熔融物在样品室中的液面，并且允许在样品室被熔融物填充达到预定液面时将传感器从熔融物抽出。从而可以防止传感器和包含于传感器中的光学系统损坏。这样的熔融物液面检测器可以包括接触探针、超声波传感器、光学传感器等等。这里，可以想到使用其它所有能够测量液面的装置。
可以明确地想到，液面检测器与能够在达到预定液面时使传感器从熔融物自动移开的装置相连接。
这里，更有利的是，用保护窗保护光学系统或其它灵敏部件不受熔融物的喷溅或蒸汽的影响。
有利的是，浸没式承载部件构造成管状。从而浸没式传感器内容易布置分开的部件，以及在运输过程中得到保护。
有利的是，检测器具有用于接收辐射并将其转换成电信号的装置。特别地，该检测器设计成接收可见光、紫外辐射、红外辐射、X射线辐射和/或微波辐射并且将其转换成电信号。因此，可以接收所有类型的光学或其它辐射，并且将其用于分析熔融物。
有利的是，在浸没式承载部件上或在浸没式承载部件中布置有光谱仪、X辐射光谱仪和/或质谱仪。
本发明的有利构造提供：浸没式传感器具有模块化设计，优选是两个部分。这样，一部分(优选为上部)是可重复使用的部分，其包括用于分析的装置。下部设计成一次性使用并且包括样品室。可重复使用的上部可以在分析过程中保持完全处于熔融物上方。
为了保护浸没式传感器不受热的影响，有利的是，浸没式传感器采用水冷却。从而允许更长分析时间，而这可以得到更精确的分析结果。
有利的是，浸没式传感器具有保护盖，该保护盖位于流入口处，并且只在浸没之后的一定时间之后才熔化。这样可以确保只有清洁(即没有熔渣)的熔融物到达测量点，并且能够进行精确的测量和分析。
附图说明
下面将利用优选实施例并参照附图更详细地描述本发明。
这里示出的示意图是：
图1为根据本发明的浸没式传感器的剖视图。
图2为带有测量点的样品室的视图。
图3(图3a、图3b、图3c)为测量板的示意图。
图4为带有测量点的样品室的另一视图。
图5为用于测量和分析熔融物的装置。
图6为带有测量点的样品室的另一视图。
具体实施方式
图1在剖视图中示出了根据本发明的浸没式传感器1。浸没式传感器1由保护管28包围。样品室17位于浸没式传感器1的下端。在样品室17内部设有：熔融物液面检测器22、样品板16以及流入口14，在这种情况下，流入口14由流入管36形成。面对熔融物10的流入管36端部设置有保护盖12，保护盖12在浸没式传感器1浸入熔融物10中之后熔化，从而确保只有清洁的熔融物10到达测量点18。在浸没式传感器1浸入熔融物10中之后，保护盖12溶解并且熔融物10通过流入口14进入样品室17。当熔融物10进入样品室17时，在预定测量点18处对熔融物10进行分析。在图1中，测量点18布置在样品板16上。这里，样品板16可以布置在样品室17内部的任何期望位置。通过流入口14进入样品室17中的熔融物10收集于样品室17的底部。如果需要，当移走浸没式传感器1时，也可以将此部分熔融物一起移走，以及用于另外的分析。光学系统34位于浸没式传感器1的上部，用于供应气体的进气管37也位于浸没式传感器1的上部，以使样品室17内部有一定压力。
图2示出带有测量点18的样品室17的示意图。这里，测量点18不是布置在样品板16上，而是在熔融物10从流入口14进入样品室17时对其进行测量。熔融物10通过流入管36进入。
图3示出流入管36的多种构造。在图3a中，流入管36形成为使熔融物10必须流过弧形部30。这里，流入管36在其位于样品室17中的端部具有顶部铣掉的区域。因为此区域形成一种样品板16，所以可以在此区域中很好地分析熔融物10。
图3b示出流入管36的另一种构造。这里，流入管36具有可以防止熔融物10过快地流入样品室17中的弧形部30。流入管36的上部区域形成为样品板16。熔融物10从样品板16的边缘溢出，从而到达样品室17。对熔融物10的测量可以在样品板16上进行，或者在熔融物10溢出经过样品板16的边缘时进行。
在图3c中示出如何对熔融物10进行分析的另一种可能方式。熔融物10经由流入管36到达样品室17并且流到样品板16上。样品板16具有溢出槽32，在溢出槽32处控制熔融物10的排出。
如果需要，样品板16可以是平坦的、外侧隆起或中部隆起，或者可以具有复杂的形状和特殊特征，例如溢出槽32。这里，流入管36和样品板16可以是单独的部件，或者可以整体结合到样品室1 7中。为了在分析前使熔融物10的污染最小化，可使用纯净的石英玻璃作为流入管36。作为替代，在这里也可以想到使用水泥、陶瓷或类似材料作为流入管36和样品板16。
图4示出带有测量点18的样品室17的另一视图。这里，熔融物10经由流入管36引入样品室17中，流入管36位于浸没式传感器1的侧部。这里，当熔融物10从流入管36中流出时进行测量。这里，也可以想到采用熔融物10流到样品板上的方式。
图5示出用于测量和分析熔融物的装置。这里示出的浸没式传感器1具有下部和可重复使用的上部20。激光器24和光谱仪26位于浸没式传感器1内部。浸没式传感器1具有可水冷的外壳28。带有流入管36的流入口14位于浸没式传感器1的下部中，当浸没式传感器1浸入熔融物10中时，熔融物10通过流入管36进入样品室17中。这里，与保护窗39一样，使用石英玻璃盘38来保护激光器24不受熔融物10的蒸汽或热辐射的影响。
在图6中示出根据本发明的浸没式传感器1的另一构造。在这里，浸没式传感器1在样品室17中具有板38，板38尤其还起到样品板16的作用。
附图标记列表
1浸没式传感器
10熔融物
12保护盖
14流入口
16样品板
17样品室
18测量点
20保护管
22熔融物液面检测器
24激光器
26光谱仪
28外壳
30弧形部
32溢出槽
34光学系统
36流入管
37进气管
38板
39保护窗

Claims (16)

1.一种用于分析液体或者熔融物的浸没式传感器，包括浸没式承载部件，所述浸没式承载部件具有样品室，所述样品室带有布置于所述浸没式承载部件中的流入口，其特征在于，用于测量液体或者熔融物的传感器布置在所述样品室中。
2.根据权利要求1所述的浸没式传感器，其特征在于，所述传感器对准所述样品室内部的预定测量点。
3.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述预定测量点位于熔融物进入所述样品室的流入口处。
4.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，对流入的熔融物进行所述分析。
5.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述测量点布置在分析板上。
6.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述流入口为一种流入管。
7.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述浸没式传感器具有熔融物液面检测器。
8.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述浸没式承载部件形成为管状。
9.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述传感器形成为用于测量物理和/或化学参数。
10.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，在所述浸没式承载部件上或在所述浸没式承载部件中布置有光谱仪、X辐射光谱仪和/或质谱仪。
11.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于：所述传感器具有利用辐射激发液体或者熔融物的部件。
12.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述传感器具有模块化结构。
13.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述传感器采用水冷却。
14.根据前述一项或者更多项权利要求所述的浸没式传感器，其特征在于，所述流入口具有保护盖。
15.采用根据权利要求1至权利要求14中一项所述的浸没式传感器分析熔融物的方法。
16.将根据权利要求1至权利要求14中一项所述的浸没式传感器用于分析熔融物特别是熔融金属的用途。
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