CN105556303A - 分析装置和分析方法 - Google Patents
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Abstract
为了不使用助燃剂就能高效地加热试样并使其燃烧，分析装置(100)在试样收容部(2)内加热试样(X)，并分析由此产生的气体，分析装置(100)具备：感应电流生成机构(5)，通过电磁感应使试样(X)产生感应电流；以及激光照射机构(6)，对试样(X)照射激光，感应电流生成机构(5)和激光照射机构(6)同时对试样(X)进行作用。
Description
技术领域
本发明涉及例如对钢铁和非铁金属、陶瓷等试样所含的碳(C)、硫(S)等元素进行分析的元素分析装置等分析装置和分析方法。
背景技术
这种元素分析装置将收容有试样的坩埚设置在加热炉内，通过对设置在坩埚周围的线圈施加高频交流电压，通过高频感应加热对坩埚内的试样进行加热使其燃烧，从由此产生的气体分析所述试样所含的元素。
以往，如专利文献1所示，在所述的元素分析装置中，为了促进试样的燃烧，使用了助燃剂。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2000-266741号
发明内容
本发明要解决的技术问题
可是，如果使用助燃剂，则由于助燃剂的燃烧会产生大量的粉尘，因此例如需要设置抽吸粉尘的粉尘抽吸机构，使装置的规模变大。假设即使设置了粉尘抽吸机构，在抽吸力不足的情况下，也存在粉尘残留在加热炉内，当气体附着到所述粉尘上时产生测定误差的问题。
此外，助燃剂中包含作为稀有金属的钨，由于使用助燃剂，会产生分析的运行成本变高的问题。
因此，本发明是用于解决所述的问题点而做出的发明，本发明的主要目的是提供一种不使用助燃剂就能够高效地加热试样并使其燃烧的分析装置和分析方法。
解决技术问题的技术方案
即，本发明的分析装置，其在试样收容部内加热试样，并分析由此产生的气体，所述分析装置具备：感应电流生成机构，通过电磁感应使所述试样产生感应电流；以及激光照射机构，对所述试样照射激光，所述感应电流生成机构和所述激光照射机构同时对所述试样进行作用。
此外，本发明的分析方法，其在试样收容部内加热试样，并分析由此产生的气体，使感应电流生成机构和激光照射机构同时作用来加热所述试样，所述感应电流生成机构通过电磁感应使所述试样产生感应电流，所述激光照射机构对所述试样照射激光。
按照所述的构成，由于使感应电流生成机构和激光照射机构同时作用来加热试样，所以相比于以往仅通过高频感应加热来加热试样的情况，能够高效地加热试样并促进其燃烧，并且无需使用助燃剂。如果不使用助燃剂，则不会产生起因于助燃剂的粉尘，因此无需设置粉尘抽吸机构，此外，也不会产生因气体附着在粉尘上而导致的测定误差。
作为这样地通过使感应电流生成机构和激光照射机构同时作用而能够高效地加热试样的理由，认为是因为被照射了激光的部分局部熔化，通过电磁感应搅拌所述熔化了的部分，促进了其它部分的熔化，由此使试样整体变得容易熔化。
此外，优选的是，所述分析装置还具备流道形成构件，所述流道形成构件形成有向所述试样收容部内供给氧气的供给流道，在所述流道形成构件上形成有透过所述激光的透过窗，通过了所述透过窗的激光的光路，沿所述供给流道的流道方向形成在所述供给流道内。
由此，由于通过了透过窗的激光的光路形成在供给流道内，所以能够将现有的供给流道兼用为激光的光路，不会使装置的结构变得复杂。
此外，由于从供给流道向试样收容部内供给氧气，所以试样收容部内产生的粉尘和高温气体等不易进入供给流道内，能够防止透过窗的污染和破损。
优选的是，所述供给流道具有直线状流道，所述直线状流道的一端朝向所述试样开口并且在另一端形成有所述透过窗。
由此，由于直线状流道的一端朝向试样开口，所以不仅能够使通过了形成在另一端的透过窗的激光可靠地对试样照射，而且能够朝向试样喷吹氧气，能够进一步促进试样的燃烧，更不需要助燃剂。
此外，因为激光通过直线状流道向试样照射，所以能够不使用反射镜等光学部件地把通过了透过窗的激光直接向试样引导。
发明效果
按照如上所述构成的本发明，不使用助燃剂就能够高效地加热试样并使其燃烧。
附图说明
图1是表示本实施方式的元素分析装置的结构的示意图。
图2是表示同实施方式的控制装置的功能的功能框图。
图3是表示变形实施方式的元素分析装置的结构的示意图。
附图标记说明
100元素分析装置
X试样
1坩埚
2加热炉
3气体分析仪
41流道形成构件
411透过窗
L供给流道
L1第一流道(直线状流道)
L2第二流道
5感应加热机构(感应电流生成机构)
51线圈
6激光加热机构(激光照射机构)
61激光光源
具体实施方式
以下参照附图说明作为本发明的分析装置的一个例子的元素分析装置的一个实施方式。
本实施方式的元素分析装置100，例如加热金属等试样X并使其燃烧，从由此产生的气体分析所述试样X所含的碳(C)、硫(S)等元素。
具体地说，如图1所示，所述元素分析装置100具备：加热炉2，是设置收容有试样X的坩埚1的试样收容部；气体分析仪3，分析因试样X的燃烧产生的气体；氧气供给机构4，向加热炉2内供给氧气；感应电流生成机构(感应加热机构)5，通过电磁感应使坩埚1内的试样X产生感应电流，进行感应加热；激光照射机构(激光加热机构)6，通过对试样X照射激光来加热所述试样X；以及控制装置7，控制氧气供给机构4、感应加热机构5和激光加热机构6的动作。
以下，对各部分进行说明。
坩埚1在内部收容试样X并安装在设置台8上，在本实施方式中，例如由具有导电性发热体的陶瓷等磁性体构成。
另外，通过未图示的气缸机构，设置台8在使坩埚1内的试样X在加热炉2内被加热的加热位置和从设置台8装拆坩埚1的装拆位置之间升降移动。
加热炉2使试样X在其内部燃烧，并将由此产生的气体向气体分析仪3引导，所述加热炉2具有：呈大致筒状的炉主体21；气体流出通道22，形成于炉主体21的侧壁211，将所述气体向气体分析仪3引导；以及过滤器23，在炉主体21内沿侧壁211的内周设置。
另外，本实施方式的过滤器23，从所述气体流出通道22的流入口221朝向炉主体21的管轴稍稍分开设置，由于试样X在坩埚1内燃烧而产生的气体，通过所述过滤器23流入气体流出通道22。
气体分析仪3对经过所述气体流出通道22被导入所述气体分析仪3的气体进行分析，并求出试样X所含的各成分的含量，在本实施方式中，例如采用非分散型红外线吸收法(NDIR法)进行分析。具体地说，所述气体分析仪3具有未图示的非分散型红外线检测器，通过检测气体所含的CO2、CO、SO2等，求出试样X所含的碳(C)和硫(S)等的含量。
氧气供给机构4向加热炉2内供给氧气，具体地说，氧气供给机构4具备：流道形成构件41，形成有向加热炉2内供给氧气的供给流道L；以及氧气瓶，是用于向所述供给流道L送入氧气的氧气供给源42。
流道形成构件41呈大致块状，为了向加热炉2内供给流过供给流道L的氧气，贯穿安装在加热炉2的上表面212。此外，在本实施方式的流道形成构件41上形成有用于透过激光的透过窗411，所述透过窗411在本实施方式中呈透明平板状。
供给流道L具有：呈直线状的第一流道L1，一端朝向坩埚1内的试样X开口，并且在另一端形成有所述透过窗411；以及例如呈直线状的第二流道L2，一端与第一流道L1的另一端侧连接，并且在另一端形成有导入来自氧气供给源42的氧气的导入口41b。按照该结构，透过窗411相对于第一流道L1形成在与开口41a相反的一侧，透过窗411、开口41a和坩埚1内的试样X配置在直线上。
第二流道L2在本实施方式中垂直于第一流道L1形成，从氧气供给源42供给的氧气，经过所述第二流道L2后流过第一流道L1，通过第一流道L1的开口41a朝向试样X直接喷吹。
通过未图示的驱动部，所述的流道形成构件41能在平行于第一流道L1的流道方向上移动，能够调整加热炉2内的第一流道L1的开口41a的高度。
另外，在流道形成构件41的外侧面设置有未图示的刷子等清扫件，通过利用所述驱动部使流道形成构件41移动，能够清扫过滤器23和加热炉2的内表面。
感应加热机构5是通过高频感应加热而使收容在坩埚1内的试样X产生感应电流的感应电流生成机构，具体地说，所述感应加热机构5包括线圈51以及电源52，所述电源52对所述线圈51施加高频交流电压。在本实施方式中，线圈51沿炉主体21的外周设置，当向所述线圈51施加高频交流电压时，设置台8的高度被设定为：使坩埚1位于线圈51的内侧。此外，如果对线圈51施加高频交流电压，则坩埚1所含的导电性发热体因高频感应加热而发热，坩埚1内的试样X被加热。
激光加热机构6是向试样X照射激光的激光照射机构，在本实施方式中，激光加热机构6具备射出激光的激光光源61。本实施方式的激光光源61配置在炉主体21的上方，朝向前述的流道形成构件41的透过窗411垂直地射出激光。在此，如上所述地，由于透过窗411、开口41a和坩埚1内的试样X配置在直线上，所以通过了透过窗411的激光的光路B，沿供给流道L的流道方向形成在所述供给流道L内。具体地说，通过了透过窗411的激光，沿流道方向通过第一流道L1后，从开口41a朝向试样X通过加热炉2内并向试样X直接照射。
另外，在本实施方式中，激光光源61使用能得到45W～200W的输出的半导体激光器。
从物理上讲，控制装置7例如是由CPU、内部存储器、AD转换器等构成的电路。从功能上讲，如图2所示，通过使所述CPU及其外围设备根据存储于存储器中的程序协同动作，控制装置7发挥作为氧气供给控制部71、感应加热控制部72、以及激光加热控制部73的功能。
氧气供给控制部71向氧气供给源42发送信号，调整从氧气供给源42经过供给流道L向加热炉2内供给的氧气的压力或流量。
感应加热控制部72向电源52发送信号，调整电源52对线圈51施加的高频交流电压的输出。
激光加热控制部73向激光光源61发送信号，调整激光光源61射出的激光的输出。
可是，在本实施方式中，感应加热控制部72和激光加热控制部73控制感应加热机构5和激光加热机构6各加热机构，使得感应加热机构5和激光加热机构6同时进行作用，对试样X进行加热。即，以使感应加热机构5使试样X流通感应电流的状态和激光加热机构6对试样X照射激光的状态同时发生的方式进行控制。更具体而言，感应加热控制部72和激光加热控制部73控制感应加热机构5和激光加热机构6各加热机构，使试样X被感应加热机构5和激光加热机构6同时加热的状态持续规定时间。
更具体而言，感应加热控制部72对电源52、激光加热控制部73对激光光源61，分别同时发送信号。此外，感应加热控制部72进行控制，使得从电源52对线圈51持续施加例如30秒钟的高频交流电压，激光加热控制部73进行控制，使得激光光源61对试样X持续照射30秒钟的激光。
由此，试样X持续30秒钟被感应加热机构5和激光加热机构6同时加热。另外，加热时间不限于30秒，可以根据试样X设定成所希望的时间。
按照这样构成的本实施方式的元素分析装置100，由于感应加热机构5和激光加热机构6同时加热试样X，所以能够高效地加热试样X并促进其燃烧，无需使用助燃剂。此外，因为无需使用助燃剂，所以不会产生起因于助燃剂的粉尘，不需要粉尘抽吸机构，并且不会产生因气体附着在粉尘上而导致的测定误差。
此外，由于通过了透过窗411的激光的光路B形成在第一流道L1内，所以能够将现有的供给流道L兼用为激光的光路B，用于对试样X照射激光的结构不会变得复杂。
此外，透过窗411相对于第一流道L1形成在与开口41a相反的一侧，并且从所述开口41a向加热炉2内供给氧气，因此能够防止加热炉2内的烟灰等粉尘在第一流道L1中返流并附着在透过窗411上。
此外，在加热炉2内产生的气体，通过过滤器23流向气体流出通道22，因此能够防止烟灰等粉尘进入气体分析仪3。
此外，由于未图示的驱动部通过移动流道形成构件41能够调整加热炉2内的第一流道L1的开口41a的高度，所以通过控制向试样X供给氧气的供给速度，可以将试样X的燃烧状态调整为最佳状态。
另外，本发明不限于所述实施方式。
例如，在所述实施方式中，感应加热机构和激光加热机构分别对电源和激光光源同时发送信号，但是不一定需要同时发送信号，也可以设定为以具有某种程度的时间差的方式发送信号。即，只要存在感应加热机构的加热和激光加热机构的加热同时进行的时期，所述的各机构的加热开始时间可以不一致，加热结束时间也可以不一致。
此外，在所述实施方式中，将透过窗相对于第一流道形成在与开口相反的一侧，例如，如图3所示，也可以将透过窗411相对于第二流道L2形成在与氧气供给源42相反的一侧，并例如使用反射镜62等光学构件对通过了透过窗411的激光进行反射并使其向试样X照射。
此外，在所述实施方式中，线圈沿炉主体的外周设置，但是线圈例如也可以设置在坩埚的底部或设置台的上表面。
此外，为了使在坩埚内燃烧后的气体高效地流过气体流出通道，可以从加热炉的下方向加热炉内流入载气。作为所述载气，可以举出包含氧气的气体。
此外，在所述实施方式中，仅将试样收容在坩埚内，但是除了试样以外，也可以将助燃剂放入坩埚内，进一步促进试样的燃烧。
此外，所述实施方式的供给流道L向试样收容部内供给氧气，但是供给流道L也可以向试样收容部内供给其它气体(包括含有氧气的气体)，并使激光通过所述供给流道L向试样照射，此外，除了向试样收容部内供给氧气的供给流道L以外，也可以具有向试样收容部内供给其它气体(包括含有氧气的气体)的第二供给流道，并使激光通过所述第二供给流道向试样照射。
此外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变形。
工业实用性
按照本发明，能够保证校准时的作业容易性，并且无需使用助燃剂就能够高效地加热试样并使其燃烧。
Claims (4)
1.一种分析装置，其在试样收容部内加热试样，并分析由此产生的气体，所述分析装置的特征在于，
所述分析装置具备：
感应电流生成机构，通过电磁感应使所述试样产生感应电流；以及
激光照射机构，对所述试样照射激光，
所述感应电流生成机构和所述激光照射机构同时对所述试样进行作用。
2.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备流道形成构件，所述流道形成构件形成有向所述试样收容部内供给氧气的供给流道，
在所述流道形成构件上形成有透过所述激光的透过窗，通过了所述透过窗的激光的光路，沿所述供给流道的流道方向形成在所述供给流道内。
3.根据权利要求2所述的分析装置，其特征在于，所述供给流道具有直线状流道，所述直线状流道的一端朝向所述试样开口并且在另一端形成有所述透过窗。
4.一种分析方法，其在试样收容部内加热试样，并分析由此产生的气体，所述分析方法的特征在于，
使感应电流生成机构和激光照射机构同时作用来加热所述试样，所述感应电流生成机构通过电磁感应使所述试样产生感应电流，所述激光照射机构对所述试样照射激光。
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