JP2002524732A - 石炭用に適したレーザ誘起イオン化分光器 - Google Patents
石炭用に適したレーザ誘起イオン化分光器Info
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Abstract
(57)【要約】
石炭のような材料を分析する装置は、石炭（14）をレーザ光に当てることを含む。レーザ光を使用して、少量の石炭を蒸気化およびイオン化して、スペクトル放射を生成する。複数の検出手段は（26，30，34）は、各々がスペクトル放射のスペクトルの一部を検出し、スペクトル情報を収集し、それをデータ検出手段（38，40，42）へ送る。次にデータが分析されて、石炭内の元素または核種の存在または量、あるいはこの両者を判断する。好ましい実施形態では、装置は複数のデータ収集手段（26，30，34）を含み、複数の検出手段の各々はそれぞれのデータ収集手段（38，40，42）と関係している。装置は石炭の迅速で正確な分析を行う。装置を使用して、コンベヤベルト上の石炭またはシーム内および地面内の石炭を分析することができる。
Description
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は、材料を分析するための装置および方法に関する。本発明は、とくに
石炭を分析するのに適しており、便宜的に本発明はこれより石炭を分析する応用
を参照して記載することにする。しかしながら本発明は石炭の分析に制限される
と考えられるべきではないことが分かるであろう。
石炭を分析するのに適しており、便宜的に本発明はこれより石炭を分析する応用
を参照して記載することにする。しかしながら本発明は石炭の分析に制限される
と考えられるべきではないことが分かるであろう。
【０００２】 石炭は、主成分として炭素と炭化水素を含む化石燃料である。さらに加えて、
石炭は、微量とはいえ、依然かなりの量のシリコン、アルミニウム、鉄、カルシ
ウム、ナトリウム、カリウム、および他の元素を含む。これらの核種（species
）は、石炭が燃焼した後では、概ね灰に属する。ビクトリアンブラウン炭のよう
な石炭は、かなりの量の水も含んでいる。
石炭は、微量とはいえ、依然かなりの量のシリコン、アルミニウム、鉄、カルシ
ウム、ナトリウム、カリウム、および他の元素を含む。これらの核種（species
）は、石炭が燃焼した後では、概ね灰に属する。ビクトリアンブラウン炭のよう
な石炭は、かなりの量の水も含んでいる。
【０００３】 従来の技術 石炭を２つの情況で分析することが望ましい。第１の情況では、短期間の炭鉱
計画を補助し、さらにシーム内の石炭の値のより正確な推定を行うことができる
石炭層（コールシーム）の元の場所での石炭の分析を含む。第２の応用は、燃焼
の少し前または燃焼中の石炭の分析を含む。これは石炭燃焼ボイラまたは燃焼器
内の付着およびスラッギング（スラグ形成）の可能性を予測し、それによって予
防措置をとることができるようにするのを補助する。付着物とスラグの堆積は、
発電産業における主要な問題であり、これらの堆積物の重大さは石炭の無機質成
分に依存する。
計画を補助し、さらにシーム内の石炭の値のより正確な推定を行うことができる
石炭層（コールシーム）の元の場所での石炭の分析を含む。第２の応用は、燃焼
の少し前または燃焼中の石炭の分析を含む。これは石炭燃焼ボイラまたは燃焼器
内の付着およびスラッギング（スラグ形成）の可能性を予測し、それによって予
防措置をとることができるようにするのを補助する。付着物とスラグの堆積は、
発電産業における主要な問題であり、これらの堆積物の重大さは石炭の無機質成
分に依存する。
【０００４】 石炭分析を行う多数の技術が記載されてきた。石炭シーム内の石炭化合物を判
断する既知の分析技術では一般的に、Perry、他の文献（“Chemical Engineer’s
Handbook”5th Edition, McGraw Hill International Book Company, 1974, pa
ge 9.4）に記載したようにシームから１つまたは多数のサンプル抽出、石炭につ
いての従来の石炭分析のために実験室へサンプルを戻すことが必要である。
断する既知の分析技術では一般的に、Perry、他の文献（“Chemical Engineer’s
Handbook”5th Edition, McGraw Hill International Book Company, 1974, pa
ge 9.4）に記載したようにシームから１つまたは多数のサンプル抽出、石炭につ
いての従来の石炭分析のために実験室へサンプルを戻すことが必要である。
【０００５】 Bohlの（The BabockおよびWilcox Companyへ委任された）米国特許第4,562,04
4号には、石炭サンプルのオンライン分析の方法および装置が記載されている。
装置は４つのラジアルアーム（放射状に延びる腕木）を含み、各アームはサンプ
ルカップを保持している。指標付けモータは、カップを微粉炭で充填する充填部
を通る円形通路に沿って各サンプルカップに指標を付ける。次にカップは、種々
の化学分析を行う分析部を通る。次にカップはダンピング部および精選部へ移動
し、その後カップは再び微粉炭を充填する用意が完了する。
4号には、石炭サンプルのオンライン分析の方法および装置が記載されている。
装置は４つのラジアルアーム（放射状に延びる腕木）を含み、各アームはサンプ
ルカップを保持している。指標付けモータは、カップを微粉炭で充填する充填部
を通る円形通路に沿って各サンプルカップに指標を付ける。次にカップは、種々
の化学分析を行う分析部を通る。次にカップはダンピング部および精選部へ移動
し、その後カップは再び微粉炭を充填する用意が完了する。
【０００６】 Wormaldの（Cognet Limitedに譲渡された）米国特許第4,841,153号明細書は、
石炭が中性子によって衝撃を与えられ、ガンマ光線を発生する石炭分析システム
および分析方法に関する。ガンマ光線が検出され、そこから石炭化合物が判断さ
れる。
石炭が中性子によって衝撃を与えられ、ガンマ光線を発生する石炭分析システム
および分析方法に関する。ガンマ光線が検出され、そこから石炭化合物が判断さ
れる。
【０００７】 他の検出機では、石炭にガンマ光線またはｘ線で衝撃を与える。このようなシ
ステムは、ｘ線またはガンマ光線にオペレーティングスタッフ（作業要員）を露
出する可能性を避けるために採られる厳格な安全対策を必要とする。
ステムは、ｘ線またはガンマ光線にオペレーティングスタッフ（作業要員）を露
出する可能性を避けるために採られる厳格な安全対策を必要とする。
【０００８】 石炭分析において実験室規模で使用されていると報告された別の技術は、レー
ザ誘起のブレークダウン分光器（ＬＩＢＳ）またはレーザスパーク放射分光器で
ある。この技術では、高エネルギーレーザ（通常はパルス化されている）を使用
して、少量の分析材料を蒸気化して、イオン化する。蒸気化された材料またはレ
ーザ誘起のブレークダウンプラズマは強力な光放射を生成する。光放射のスペク
トル分析では、分析される材料の特性に関する情報を与える。ＬＩＢＳを使用す
る技術は、Ottesen、他による文献（“Laser Spark Emission Spectroscopy for
In-Situ, Real Time Monitoring of Pulverised Coal Particle Composition”
, published by Sandia National Laboratories (No. SAND 90-8586), on behal
f of the Department of Energy, printed August 1990）に記載されている。
ザ誘起のブレークダウン分光器（ＬＩＢＳ）またはレーザスパーク放射分光器で
ある。この技術では、高エネルギーレーザ（通常はパルス化されている）を使用
して、少量の分析材料を蒸気化して、イオン化する。蒸気化された材料またはレ
ーザ誘起のブレークダウンプラズマは強力な光放射を生成する。光放射のスペク
トル分析では、分析される材料の特性に関する情報を与える。ＬＩＢＳを使用す
る技術は、Ottesen、他による文献（“Laser Spark Emission Spectroscopy for
In-Situ, Real Time Monitoring of Pulverised Coal Particle Composition”
, published by Sandia National Laboratories (No. SAND 90-8586), on behal
f of the Department of Energy, printed August 1990）に記載されている。
【０００９】 ＬＩＢＳ技術は、石炭分析に適しているという保証を示しているが、スペクト
ルライン干渉、緩慢なサンプリング並びに応答時間、および校正の不確実さを含
む問題によって、実験室規模を超えて応用可能な技術を本発明の発明者は認識し
ていない。
ルライン干渉、緩慢なサンプリング並びに応答時間、および校正の不確実さを含
む問題によって、実験室規模を超えて応用可能な技術を本発明の発明者は認識し
ていない。
【００１０】 発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、材料分析のための装置および方法を提供することである。
【００１１】 第１の態様において、本発明は、レーザ光を材料に衝突させて、材料の少なく
とも一部分を蒸発して、イオン化し、そこからスペクトルを放射させるレーザと
、材料からのスペクトル放射を検出する複数の検出手段であって、各検出手段が
スペクトル放射のスペクトルの一部を検出する検出手段と、前記スペクトル放射
において前記複数の検出手段からデータを収集するデータ収集手段と、材料内の
元素または核種の存在または量、あるいはその両者を判断する判断手段とを含む
装置を提供する。
とも一部分を蒸発して、イオン化し、そこからスペクトルを放射させるレーザと
、材料からのスペクトル放射を検出する複数の検出手段であって、各検出手段が
スペクトル放射のスペクトルの一部を検出する検出手段と、前記スペクトル放射
において前記複数の検出手段からデータを収集するデータ収集手段と、材料内の
元素または核種の存在または量、あるいはその両者を判断する判断手段とを含む
装置を提供する。
【００１２】 装置はさらにデータ収集手段を含み、複数の検出手段の各々が各データ収集手
段と関係付けられていることが好ましい。
段と関係付けられていることが好ましい。
【００１３】 複数の検出手段の各々は、スペクトル領域の一部に調節された分光計を含んで
もよい。各分光計は、ＣＣＤ検出器を接続してもよい。ＣＣＤ検出器はスペクト
ル領域内の情報をコンピュータまたはメモリスペース内のデータ捕捉（取得）カ
ードまたはデータファイルへ送ることができる。次にこのデータを分析して、材
料内の元素または核種の存在を判断し、好ましくは、材料内の元素または核種の
量または濃度を判断することができる。
もよい。各分光計は、ＣＣＤ検出器を接続してもよい。ＣＣＤ検出器はスペクト
ル領域内の情報をコンピュータまたはメモリスペース内のデータ捕捉（取得）カ
ードまたはデータファイルへ送ることができる。次にこのデータを分析して、材
料内の元素または核種の存在を判断し、好ましくは、材料内の元素または核種の
量または濃度を判断することができる。
【００１４】 本発明に使用するのに適した分光計のタイプはグレーティングとプリズム分光
法；エタロンおよび走査計干渉計形式のような干渉計；およびスペクトラムの一
部の透過または反射を可能にする色付きガラスまたは干渉フィルタのタイプを含
むフィルタを含む。
法；エタロンおよび走査計干渉計形式のような干渉計；およびスペクトラムの一
部の透過または反射を可能にする色付きガラスまたは干渉フィルタのタイプを含
むフィルタを含む。
【００１５】 ＣＣＤ（電荷結合検出器）以外の検出器を使用することができる。本発明で使
用可能な他の検出器には、ホトダイオードアレイ、ビジコン、ホトマルチプライ
ア管、およびホトダイオードを含む。当業者は何れの検出器を使用すべきかを容
易に認識するであろう。
用可能な他の検出器には、ホトダイオードアレイ、ビジコン、ホトマルチプライ
ア管、およびホトダイオードを含む。当業者は何れの検出器を使用すべきかを容
易に認識するであろう。
【００１６】 装置はさらに、レーザの励起を制御し、複数の検出手段の動作を制御して同期
化する制御手段を含むことが好ましい。制御手段はタイミング回路を含み、特定
の時間にレーザを励起し、他の特定の時間に検出手段を動作することができる。
制御手段はさらに、複数の検出手段の各々の動作を同期化し、複数の検出手段が
材料からスペクトル放射を同時に検出することがとくに好ましい。
化する制御手段を含むことが好ましい。制御手段はタイミング回路を含み、特定
の時間にレーザを励起し、他の特定の時間に検出手段を動作することができる。
制御手段はさらに、複数の検出手段の各々の動作を同期化し、複数の検出手段が
材料からスペクトル放射を同時に検出することがとくに好ましい。
【００１７】 タイミング回路の代わりに、制御手段は、レーザおよび検出手段の動作を制御
する制御ソフトウエアを含んでもよい。
する制御ソフトウエアを含んでもよい。
【００１８】 装置はさらに光学系を含み、材料上でレーザ光の焦点を結び、複数の検出手段
上でスペクトル放射の焦点を結ぶ。光学系は、レンズ、光ファイバ、プリズム、
ビームスプリッタ、または他の光部品を含んでもよい。適切な光学系が必要であ
るが、光学系の設計は本発明の発明の概念の一部を形成しておらず、当業者は発
明として評価されるような新奇性（ingenuity）を必要とせずに多数の適切な光
学系を設計することができる。したがって、光学系についてさらに記載する必要
はない。
上でスペクトル放射の焦点を結ぶ。光学系は、レンズ、光ファイバ、プリズム、
ビームスプリッタ、または他の光部品を含んでもよい。適切な光学系が必要であ
るが、光学系の設計は本発明の発明の概念の一部を形成しておらず、当業者は発
明として評価されるような新奇性（ingenuity）を必要とせずに多数の適切な光
学系を設計することができる。したがって、光学系についてさらに記載する必要
はない。
【００１９】 レーザは、材料の一部を蒸気化およびイオン化することができるレーザである
。適切なレーザは、１０６４ナノメータのＮｄ：ＹＡＧレーザ、すなわち５３２
ナノメートル、３５５ナノメートル、および２６６ナノメートルの高調波波長を
もつＮｄ：ＹＡＧレーザのような固体レーザ；例えば３０８ナノメートルのＸｅ
Ｃｌ、または２４８ナノメートルのＫｒＦのエキシマレーザのようなガスレーザ
；二酸化炭素レーザ；色素レーザのような液体レーザ；または波長／周波数をシ
フトする高調波発生器、またはこれらの混合を含む。上述でとくに記載した以外
のレーザも使用することができる。当業者は適切なレーザを容易に選択すること
ができる。
。適切なレーザは、１０６４ナノメータのＮｄ：ＹＡＧレーザ、すなわち５３２
ナノメートル、３５５ナノメートル、および２６６ナノメートルの高調波波長を
もつＮｄ：ＹＡＧレーザのような固体レーザ；例えば３０８ナノメートルのＸｅ
Ｃｌ、または２４８ナノメートルのＫｒＦのエキシマレーザのようなガスレーザ
；二酸化炭素レーザ；色素レーザのような液体レーザ；または波長／周波数をシ
フトする高調波発生器、またはこれらの混合を含む。上述でとくに記載した以外
のレーザも使用することができる。当業者は適切なレーザを容易に選択すること
ができる。
【００２０】 本発明の装置は、実験室内で、コンベヤ上で、または地中で材料を分析するの
に適している。
に適している。
【００２１】 本発明の装置では、高分解能の元素の蛍光を得ることができ、既知のＬＩＢＳ
の分析者では一般的なスペクトル干渉をほぼ避けるかまたは最小化する。本発明
はさらに、単一のレーザパルス内の大きいスペクトル範囲の検出を可能にして、
分析時間を相当に低減することができる。この分析時間の低減により、装置を実
時間分析ツールとして使用することができる。分析時間の低減はさらに、サンプ
リングエラーを最小化する。これに関して、各レーザパルス内で蒸気化された材
料の一部分内の多数の元素の分析を達成できる。対照的に、既知のＬＩＢＳ装置
では、材料の連続的な分析が必要であり、したがって多数のレーザパルスが必要
であった。各レーザパルスは材料の異なる部分を蒸発するので、とくに分析され
る材料が明らかに異質性をもつときは、エラーを導く可能性がある。
の分析者では一般的なスペクトル干渉をほぼ避けるかまたは最小化する。本発明
はさらに、単一のレーザパルス内の大きいスペクトル範囲の検出を可能にして、
分析時間を相当に低減することができる。この分析時間の低減により、装置を実
時間分析ツールとして使用することができる。分析時間の低減はさらに、サンプ
リングエラーを最小化する。これに関して、各レーザパルス内で蒸気化された材
料の一部分内の多数の元素の分析を達成できる。対照的に、既知のＬＩＢＳ装置
では、材料の連続的な分析が必要であり、したがって多数のレーザパルスが必要
であった。各レーザパルスは材料の異なる部分を蒸発するので、とくに分析され
る材料が明らかに異質性をもつときは、エラーを導く可能性がある。
【００２２】 本発明は材料を分析する方法にも関係する。
【００２３】 第２の態様において、本発明は前記材料にレーザ光を当てて、前記材料を少な
くとも部分的に蒸発して、イオン化し、スペクトル放射を生じさせることと、複
数の検出手段を使用して前記スペクトル放射を検出し、前記複数の検出手段の各
々がスペクトル放射の一部を検出することと、複数の検出手段からデータを収集
することと、前記データを分析して、材料内の元素または核種の存在または量、
あるいはその両者を判断することとを含む方法を提供する。
くとも部分的に蒸発して、イオン化し、スペクトル放射を生じさせることと、複
数の検出手段を使用して前記スペクトル放射を検出し、前記複数の検出手段の各
々がスペクトル放射の一部を検出することと、複数の検出手段からデータを収集
することと、前記データを分析して、材料内の元素または核種の存在または量、
あるいはその両者を判断することとを含む方法を提供する。
【００２４】 複数の検出手段からデータを収集する段階は、スペクトル情報を複数の検出手
段から複数の検出手段の各々と関係するデータ捕捉カードへ送ることを含むこと
が好ましい。
段から複数の検出手段の各々と関係するデータ捕捉カードへ送ることを含むこと
が好ましい。
【００２５】 本発明はさらに、レーザおよび複数の検出手段の動作を制御することを含む。
【００２６】 ここで本発明の装置および方法を本発明の好ましい実施形態を参照してさらに
記載することにする。
記載することにする。
【００２７】 発明の実施の形態 本発明の好ましい実施形態の次の記述では、本発明の方法および装置を使用し
て、石炭を分析した。しかしながら本発明の方法および装置を使用して、幅広い
範囲の材料を分析できることが分かるであろう。本発明の方法によって分析でき
る材料は、固体、液体、または気体ですらある。図１に示した装置では、レーザ
10、例えば１０６４ナノメートルのＮｄ：ＹＡＧレーザはレーザ光のパルスを放
射し、レーザ光のパルスは光学系12によって分析される材料14上で焦点を結ばれ
る。レーザパルスは材料14上で焦点を結ばれたレーザスポットの小さい領域では
、レーザの出力密度が材料の小さいサンプルの迅速な加熱およびイオン化を行う
。光は、関係する材料の特定の情報を含む蒸気化およびイオン化された材料から
放射される。蒸気化およびイオン化された材料から放射される光は参照符号16で
模式的に表わされ、この放射された光は複数の検出手段20、22、24によって検出
される。図１に示した装置は３つの検出手段をもつが、より少ないまたはより多
い検出手段を使用してもよいことが分かるであろう。とくに高い分解能が要求さ
れるとき、より多くの検出手段を使用できると考えられる。検出手段20は分光計
26を含み、材料14から放射しているスペクトル放射のスペクトルの一部に調節さ
れる。検出手段20はさらにＣＣＤ検出器28を含み、ＣＣＤ検出器28は容易に使用
可能な市販のＣＣＤ検出器を適切に含む。ＣＣＤ検出器28には１２ないし１６ビ
ットの検出器を含むことができる。
て、石炭を分析した。しかしながら本発明の方法および装置を使用して、幅広い
範囲の材料を分析できることが分かるであろう。本発明の方法によって分析でき
る材料は、固体、液体、または気体ですらある。図１に示した装置では、レーザ
10、例えば１０６４ナノメートルのＮｄ：ＹＡＧレーザはレーザ光のパルスを放
射し、レーザ光のパルスは光学系12によって分析される材料14上で焦点を結ばれ
る。レーザパルスは材料14上で焦点を結ばれたレーザスポットの小さい領域では
、レーザの出力密度が材料の小さいサンプルの迅速な加熱およびイオン化を行う
。光は、関係する材料の特定の情報を含む蒸気化およびイオン化された材料から
放射される。蒸気化およびイオン化された材料から放射される光は参照符号16で
模式的に表わされ、この放射された光は複数の検出手段20、22、24によって検出
される。図１に示した装置は３つの検出手段をもつが、より少ないまたはより多
い検出手段を使用してもよいことが分かるであろう。とくに高い分解能が要求さ
れるとき、より多くの検出手段を使用できると考えられる。検出手段20は分光計
26を含み、材料14から放射しているスペクトル放射のスペクトルの一部に調節さ
れる。検出手段20はさらにＣＣＤ検出器28を含み、ＣＣＤ検出器28は容易に使用
可能な市販のＣＣＤ検出器を適切に含む。ＣＣＤ検出器28には１２ないし１６ビ
ットの検出器を含むことができる。
【００２８】 同様に、検出手段22は分光計30およびＣＣＤ検出器32を含む。検出手段24は、
さらに分光計34およびＣＣＤ検出器36を含む。
さらに分光計34およびＣＣＤ検出器36を含む。
【００２９】 ＣＣＤ検出器28、32、36は関係する分光計によって用意される特定のスペクト
ル領域から情報を検出する。次にＣＣＤ検出器は検出された情報を、中央コンピ
ュータ44と関係する各専用データ捕捉カード38、40、42へ送る。データ捕捉カー
ドにはアナログ−対−ディジタル変換ボード／回路を含んでもよい。コンピュー
タ44はさらに制御手段46を含み、レーザ10および複数の検出手段20、22、24の動
作を制御する。
ル領域から情報を検出する。次にＣＣＤ検出器は検出された情報を、中央コンピ
ュータ44と関係する各専用データ捕捉カード38、40、42へ送る。データ捕捉カー
ドにはアナログ−対−ディジタル変換ボード／回路を含んでもよい。コンピュー
タ44はさらに制御手段46を含み、レーザ10および複数の検出手段20、22、24の動
作を制御する。
【００３０】 図１に示した装置を使用する際に、制御手段46は制御信号をレーザ10へ送り、
レーザはレーザ光のパルスを放射する。レーザ光10のパルスが材料14の表面上で
焦点を結ばれて、材料14の小さい部分の蒸気化およびイオン化を行う。
レーザはレーザ光のパルスを放射する。レーザ光10のパルスが材料14の表面上で
焦点を結ばれて、材料14の小さい部分の蒸気化およびイオン化を行う。
【００３１】 制御信号がレーザ光10のパルスをレーザによって放射した少し後で、制御手段
46が制御信号を検出手段20、22、24へ送ると、これらの検出手段はオンになる。
レーザの励起と分光計の動作の開始との間にはわずかな遅延があり、ＣＣＤ検出
器がレーザ光のパルスを検出せず、放射されたスペクトルのみを検出することを
確実にすることが好ましい。この制御信号によって分光計26、30、34は所定の期
間に関連するスペクトル領域から光を集め、ＣＣＤ検出器28、32、36がその光を
検出できるようにする。分光計26、30、34の各々は、放射スペクトルの特定の領
域から光を収集する。特定の領域は、スペクトラムのディスクリートで、別個の
領域であるか、または分光計の１つによって収集されるスペクトル領域と分光計
の別のスペクトル領域と部分的に重なり合っていてもよい。検出手段20、22、24
はサンプル14から放射されたスペクトル領域からの光を収集および検出する一方
で、ＣＣＤ検出器はさらに情報を各データ捕捉カード38、40、42へ送る。ＣＣＤ
検出器は、ピクセルとして知られている光感知材料（通常はシリコン）の個々の
領域から形成される。各ピクセルは光強度を電荷または電流に変換し、次にデー
タ捕捉カードによってディジタル化される。各検出手段に対して別々のデータ捕
捉カードを使用すると、大量のデータを迅速に収集することができ、したがって
材料の迅速な分析を高スペクトル分解能で行うことができる。
46が制御信号を検出手段20、22、24へ送ると、これらの検出手段はオンになる。
レーザの励起と分光計の動作の開始との間にはわずかな遅延があり、ＣＣＤ検出
器がレーザ光のパルスを検出せず、放射されたスペクトルのみを検出することを
確実にすることが好ましい。この制御信号によって分光計26、30、34は所定の期
間に関連するスペクトル領域から光を集め、ＣＣＤ検出器28、32、36がその光を
検出できるようにする。分光計26、30、34の各々は、放射スペクトルの特定の領
域から光を収集する。特定の領域は、スペクトラムのディスクリートで、別個の
領域であるか、または分光計の１つによって収集されるスペクトル領域と分光計
の別のスペクトル領域と部分的に重なり合っていてもよい。検出手段20、22、24
はサンプル14から放射されたスペクトル領域からの光を収集および検出する一方
で、ＣＣＤ検出器はさらに情報を各データ捕捉カード38、40、42へ送る。ＣＣＤ
検出器は、ピクセルとして知られている光感知材料（通常はシリコン）の個々の
領域から形成される。各ピクセルは光強度を電荷または電流に変換し、次にデー
タ捕捉カードによってディジタル化される。各検出手段に対して別々のデータ捕
捉カードを使用すると、大量のデータを迅速に収集することができ、したがって
材料の迅速な分析を高スペクトル分解能で行うことができる。
【００３２】 次に捕捉カード38、40、42によって収集されるデータは、コンピュータによっ
て分析されて、材料内に存在している元素または核種を判断し、さらにそれらの
元素または核種の各々の関係する量を判断する。材料内の各元素または核種の量
は、所定の元素または核種のスペクトル放射の特徴である波長においてスペクト
ルライン内の領域を統合し、この領域を特定の元素または核種の既知の内容をも
つ材料から得られる同じスペクトルライン内の領域と比較することによって判断
することができる。
て分析されて、材料内に存在している元素または核種を判断し、さらにそれらの
元素または核種の各々の関係する量を判断する。材料内の各元素または核種の量
は、所定の元素または核種のスペクトル放射の特徴である波長においてスペクト
ルライン内の領域を統合し、この領域を特定の元素または核種の既知の内容をも
つ材料から得られる同じスペクトルライン内の領域と比較することによって判断
することができる。
【００３３】 本発明の装置から収集されたスペクトル放射データを図２に示した。図２は、
イオン、カルシウム、ナトリウム、水素、炭素、マグネシウム、ケイ素、および
アルミニウムのスペクトルラインを示すようにマークを付した。
イオン、カルシウム、ナトリウム、水素、炭素、マグネシウム、ケイ素、および
アルミニウムのスペクトルラインを示すようにマークを付した。
【００３４】 装置は、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、および酸素（Ｏ）−並びに灰形成成分を含
む石炭成分の測定が可能であるので、石炭利用に関係する燃料特性、とくに石炭
熱量（カロリー）値および含水量の判断も可能にする。
む石炭成分の測定が可能であるので、石炭利用に関係する燃料特性、とくに石炭
熱量（カロリー）値および含水量の判断も可能にする。
【００３５】 本発明の装置および方法は、可視光範囲内で分析される材料からのスペクトル
放射を検出することが好ましい。しかしながら、装置は長波長の赤外線および短
波長の紫外線も検出することができる。
放射を検出することが好ましい。しかしながら、装置は長波長の赤外線および短
波長の紫外線も検出することができる。
【００３６】 本発明の装置は、一定の範囲の材料の高分解能の判断を可能にする装置を提供
する。単一のレーザパルス内の大きいスペクトル範囲を判断でき、分析にかかる
時間を相当に低減する。したがって分析される元素の全てが各レーザパルス内で
蒸発するサンプルの一部分内に存在しているので、元素が連続的に分析されると
きにサンプルの異なる部分を蒸発するレーザと比較して、サンプリングエラーは
低減する。材料内の幅広い元素の分析にするには単一のレーザパルスで十分であ
るが、サウンドサンプリング技術では複数のレーザパルスから収集および分析さ
れる情報を使用する。例えば２０ないし１００のレーザパルスを使用して、材料
から収集されるデータ量を増加して、より正確な分析を達成することができる。
する。単一のレーザパルス内の大きいスペクトル範囲を判断でき、分析にかかる
時間を相当に低減する。したがって分析される元素の全てが各レーザパルス内で
蒸発するサンプルの一部分内に存在しているので、元素が連続的に分析されると
きにサンプルの異なる部分を蒸発するレーザと比較して、サンプリングエラーは
低減する。材料内の幅広い元素の分析にするには単一のレーザパルスで十分であ
るが、サウンドサンプリング技術では複数のレーザパルスから収集および分析さ
れる情報を使用する。例えば２０ないし１００のレーザパルスを使用して、材料
から収集されるデータ量を増加して、より正確な分析を達成することができる。
【００３７】 さらに複数のＣＣＤ検出器を使用して、比較的に短いＣＣＤ検出器アレイを使
用することができ、これは非常に長いＣＣＤアレイを使用する構成と比較すると
、ＣＣＤからコンピュータへの転送時間を低減する。さらに、装置は良好なダイ
ナミックレンジを与える。ダイナミックレンジは、分析装置における重要なコン
セプトである。分析装置は、元素もしくは化合物の希釈された濃度を検出するよ
うに設計されていることが理想的である。しかしながら分析装置は高濃度、並び
に潜在的なアプリケーションの拡大を判断することができるように設計される必
要がある。現在の装置では２つの要素によってダイナミックレンジが判断される
。
用することができ、これは非常に長いＣＣＤアレイを使用する構成と比較すると
、ＣＣＤからコンピュータへの転送時間を低減する。さらに、装置は良好なダイ
ナミックレンジを与える。ダイナミックレンジは、分析装置における重要なコン
セプトである。分析装置は、元素もしくは化合物の希釈された濃度を検出するよ
うに設計されていることが理想的である。しかしながら分析装置は高濃度、並び
に潜在的なアプリケーションの拡大を判断することができるように設計される必
要がある。現在の装置では２つの要素によってダイナミックレンジが判断される
。
【００３８】 第１に、ダイナミックレンジは、分光計システムの感度によって判断される。
これはＣＣＤの感度および分解能に、検出器への光透過レベル（例えば、フィル
タの使用によって調節可能である）を加えた関数である。
これはＣＣＤの感度および分解能に、検出器への光透過レベル（例えば、フィル
タの使用によって調節可能である）を加えた関数である。
【００３９】 ダイナミックレンジを調節する第２の方法は、レーザの出力に関係している。
この技術の感度（すなわち、検出制限）は決定的にレーザ出力に依存する。した
がってレーザ出力を調節して、ユーザに使用可能なダイナミックレンジを広げる
好都合な方法を提供する。この装置におけるレーザ出力の調節は、タイミングま
たは制御回路を変化するか、または装置の設計者が使用できる多数の他の方法に
よって実行することができる。これは、本発明の別の長所である。
この技術の感度（すなわち、検出制限）は決定的にレーザ出力に依存する。した
がってレーザ出力を調節して、ユーザに使用可能なダイナミックレンジを広げる
好都合な方法を提供する。この装置におけるレーザ出力の調節は、タイミングま
たは制御回路を変化するか、または装置の設計者が使用できる多数の他の方法に
よって実行することができる。これは、本発明の別の長所である。
【００４０】 個々に記載した発明は、本明細書にとくに記載した以外の多数の変形および変
更を受けることが分かるであろう。とくに、図１は多数の分光計の使用を示して
いるが、単一のマルチチャンネル分光計を使用してもよい。しかしながらこのよ
うなマルチチャンネル分光計の各チャンネルは、それと関係する専用ＣＣＤ検出
器（または他の適切な検出手段）をもつ。
更を受けることが分かるであろう。とくに、図１は多数の分光計の使用を示して
いるが、単一のマルチチャンネル分光計を使用してもよい。しかしながらこのよ
うなマルチチャンネル分光計の各チャンネルは、それと関係する専用ＣＣＤ検出
器（または他の適切な検出手段）をもつ。
【００４１】 レーザ光がサンプル上で焦点を結び、放射された光が検出手段上で焦点を結ぶ
ために使用される光学系は、特定の設計をもつが、依然として本発明の技術的範
囲内に入る。
ために使用される光学系は、特定の設計をもつが、依然として本発明の技術的範
囲内に入る。
【００４２】 本発明の装置は実験室装置または領域内装置(in-field instrument)として使
用することができる。本発明の応用の装置および方法は、反射された光ではなく
、放射された光を分析し、したがって分析される材料の表面は光収集光学系と正
確にアラインしている必要はない。したがってこの装置をサンプルの準備が重要
でない情況で使用することができる。とくにこの装置を石炭分析に使用すること
に関して、領域内装置を使用して、コンベヤベルト上を移動する石炭を分析する
ことができる。レーザはコンベヤベルトに沿って移動する石炭に直接に当たり、
検出手段はコンベヤベルト上の材料からのスペクトル放射を検出するようにされ
ている。その代わりに、サンプリング装置は、コンベヤベルト付近の装置による
分析のためにコンベヤベルトから石炭のサンプルを取除いて、コンベヤベルト上
の石炭の実時間分析を行うことができる。本発明を使用して、領域内の石炭以外
の材料を分析できることも理解されるであろう。
用することができる。本発明の応用の装置および方法は、反射された光ではなく
、放射された光を分析し、したがって分析される材料の表面は光収集光学系と正
確にアラインしている必要はない。したがってこの装置をサンプルの準備が重要
でない情況で使用することができる。とくにこの装置を石炭分析に使用すること
に関して、領域内装置を使用して、コンベヤベルト上を移動する石炭を分析する
ことができる。レーザはコンベヤベルトに沿って移動する石炭に直接に当たり、
検出手段はコンベヤベルト上の材料からのスペクトル放射を検出するようにされ
ている。その代わりに、サンプリング装置は、コンベヤベルト付近の装置による
分析のためにコンベヤベルトから石炭のサンプルを取除いて、コンベヤベルト上
の石炭の実時間分析を行うことができる。本発明を使用して、領域内の石炭以外
の材料を分析できることも理解されるであろう。
【００４３】 装置は、石炭シーム内の石炭を分析するためのホール内（in-hole）または地
中(in-ground)の装置として使用することもできる。この実施形態では、サンプ
リングヘッドは石炭シーム内に穿孔されたホールを下げることができる。その代
わりに石炭シームが比較的に柔軟であるとき、針入度計または石炭シームへ押し
込まれる他の貫入装置としてサンプリングヘッドを含んでもよい。サンプリング
ヘッドは、光ファイバを含む光学系によって検出手段へ光学的にリンクし、その
結果検出手段をサンプリングヘッドから離れて位置付けることができる。こうし
てサンプリングヘッドの大きさを最小にすることができる。
中(in-ground)の装置として使用することもできる。この実施形態では、サンプ
リングヘッドは石炭シーム内に穿孔されたホールを下げることができる。その代
わりに石炭シームが比較的に柔軟であるとき、針入度計または石炭シームへ押し
込まれる他の貫入装置としてサンプリングヘッドを含んでもよい。サンプリング
ヘッドは、光ファイバを含む光学系によって検出手段へ光学的にリンクし、その
結果検出手段をサンプリングヘッドから離れて位置付けることができる。こうし
てサンプリングヘッドの大きさを最小にすることができる。
【００４４】 ここで図３を参照すると、地中の分析器は、レーザを含むレーザ分析システム
50を含む。光ファイバケーブル51はレンズシステム52へリンクされ、レーザ分析
システム50からのレーザ光を、分析される材料の領域へ送ることができるように
する。ボアホール54は地面を予めドリルされて作られるか、または針入装置によ
って形成される。
50を含む。光ファイバケーブル51はレンズシステム52へリンクされ、レーザ分析
システム50からのレーザ光を、分析される材料の領域へ送ることができるように
する。ボアホール54は地面を予めドリルされて作られるか、または針入装置によ
って形成される。
【００４５】 光ファイバケーブル51およびレンズシステム52は、ボアホール54へ挿入される
強力なハウジング55内に収容される。ハウジング55はクリアウインドウ53を含み
、クリアウインドウ53にはレンズシステム52が隣接して位置付けられている。こ
れは、図３の挿入された拡大図内により明白に示した。したがってレーザ光はク
リアウインドウ53に隣接する石炭に当たって、プラズマを形成することができる
。プラズマの放射スペクトルは分析のために光ファイバケーブル51を介してレー
ザ分析システム50へ戻される。レーザ分析システム50は、これに関して、図１に
示した装置に本質的に同じである。
強力なハウジング55内に収容される。ハウジング55はクリアウインドウ53を含み
、クリアウインドウ53にはレンズシステム52が隣接して位置付けられている。こ
れは、図３の挿入された拡大図内により明白に示した。したがってレーザ光はク
リアウインドウ53に隣接する石炭に当たって、プラズマを形成することができる
。プラズマの放射スペクトルは分析のために光ファイバケーブル51を介してレー
ザ分析システム50へ戻される。レーザ分析システム50は、これに関して、図１に
示した装置に本質的に同じである。
【００４６】 図３に示した実施形態の代わりとして、レーザはハウジング55内に直接に装着
され、地中内を下降することができる。
され、地中内を下降することができる。
【００４７】 図４は、元の場所で分析するための代わりの装置を示す。装置は、図１に示し
たものと実質的に等しいレーザ分析システム60を含む。地面から材料を分析する
ために、ドリルビット61およびドリルストリンガ62はボアホール63を掘削する。
圧縮された空気は、ドリルストリンガ62を通って下方へ送られ（ドリルストリン
ガ62内の空気流の方向は矢印64によって示されている）、続いてドリルストリン
ガ62の外側の壁とボアホール63との間に規定された環状空間を通って、矢印65に
よって示したように上方へ移動する。空気エンジンの上へ向かう流れ65はドリル
の刃61からの切取り部を一緒に移動させ、これらの切取り部は分析のためにレー
ザ分析システム60へ送られる。切取り部の配送は参照符号66によって模式的に示
した。
たものと実質的に等しいレーザ分析システム60を含む。地面から材料を分析する
ために、ドリルビット61およびドリルストリンガ62はボアホール63を掘削する。
圧縮された空気は、ドリルストリンガ62を通って下方へ送られ（ドリルストリン
ガ62内の空気流の方向は矢印64によって示されている）、続いてドリルストリン
ガ62の外側の壁とボアホール63との間に規定された環状空間を通って、矢印65に
よって示したように上方へ移動する。空気エンジンの上へ向かう流れ65はドリル
の刃61からの切取り部を一緒に移動させ、これらの切取り部は分析のためにレー
ザ分析システム60へ送られる。切取り部の配送は参照符号66によって模式的に示
した。
【００４８】 コンベヤベルト上の石炭の分析は図５に模式的に示した。図５において、コン
ベヤベルト71上を移動する石炭70の層はレーザ分析システム73から放射している
レーザビーム72を受ける。レーザ分析システム73は図１に示した装置と実質的に
同じである。石炭から放射される蛍光スペクトル74はレーザ分析システム73によ
って分析される。
ベヤベルト71上を移動する石炭70の層はレーザ分析システム73から放射している
レーザビーム72を受ける。レーザ分析システム73は図１に示した装置と実質的に
同じである。石炭から放射される蛍光スペクトル74はレーザ分析システム73によ
って分析される。
【００４９】 コンベヤ上の石炭を分析するための別の装置は図６に示した。図６では、図５
と共通の特徴は図５と同じ参照符号で示した。図６の装置と図５の装置とが相違
するのは、図６のシステムはサンプリングシステム75を含み、サンプリングシス
テム75がコンベヤから石炭のサンプルを抽出し、次にこのサンプルがレーザ分析
システム73によって分析されることである。分析後に、サンプルはコンベヤへ戻
されて、分析のために新しいサンプルがとられる。
と共通の特徴は図５と同じ参照符号で示した。図６の装置と図５の装置とが相違
するのは、図６のシステムはサンプリングシステム75を含み、サンプリングシス
テム75がコンベヤから石炭のサンプルを抽出し、次にこのサンプルがレーザ分析
システム73によって分析されることである。分析後に、サンプルはコンベヤへ戻
されて、分析のために新しいサンプルがとられる。
【００５０】 当業者は、本明細書に記載した発明が、とくに記載した以外の変形および変更
が可能であることが分かるであろう。本発明は、本発明の技術的範囲を逸脱せず
に全てのこのような変形および変更を含むことが理解できるであろう。
が可能であることが分かるであろう。本発明は、本発明の技術的範囲を逸脱せず
に全てのこのような変形および変更を含むことが理解できるであろう。
【図１】 本発明の実施形態にしたがう装置の模式図。
【図２】 本発明の実施形態の装置を使用して得られた石炭の分析を示すグラフ。
【図３】 本発明と協働して、石炭を元の場所で分析する構成を示す図。
【図４】 石炭のシーム内で石炭を分析する代わりの構成を示す図。
【図５】 コンベヤ上の分析に使用される本発明施形態を示す図。
【図６】 石炭のコンベヤ上での分析のための本発明の代わりの構造を示す図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月１３日（２０００．６．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】 第１の態様において、本発明は、レーザ光を材料に衝突させて、材料の少なく
とも一部分を蒸発して、イオン化し、そこからスペクトルを放射させるレーザと
、材料からのスペクトル放射を検出する複数の検出手段であって、各検出手段が
スペクトル放射のスペクトルの一部を検出する検出手段と、前記スペクトル放射
において前記複数の検出手段からデータを収集し、それによって複数の検出手段
の各々が各データ収集手段と関係付けられている複数のデータ収集手段と、材料
内の元素または核種の存在または量、あるいはその両者を判断する判断手段とを
含む装置を提供する。
とも一部分を蒸発して、イオン化し、そこからスペクトルを放射させるレーザと
、材料からのスペクトル放射を検出する複数の検出手段であって、各検出手段が
スペクトル放射のスペクトルの一部を検出する検出手段と、前記スペクトル放射
において前記複数の検出手段からデータを収集し、それによって複数の検出手段
の各々が各データ収集手段と関係付けられている複数のデータ収集手段と、材料
内の元素または核種の存在または量、あるいはその両者を判断する判断手段とを
含む装置を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 第２の態様において、本発明は前記材料にレーザ光を当てて、前記材料を少な
くとも部分的に蒸発して、イオン化し、スペクトル放射を生じさせることと、複
数の検出手段を使用して前記スペクトル放射を検出し、前記複数の検出手段の各
々がスペクトル放射の一部を検出することと、複数の検出手段からデータを収集
することと、前記データを分析して、材料内の元素または核種の存在または量、
あるいはその両者を判断することとを含み、複数の検出手段からデータを収集す
る段階は、スペクトル情報を複数の検出手段から複数の検出手段の各々と関係す
るデータ捕捉カードへ送ることを含む方法を提供する。
くとも部分的に蒸発して、イオン化し、スペクトル放射を生じさせることと、複
数の検出手段を使用して前記スペクトル放射を検出し、前記複数の検出手段の各
々がスペクトル放射の一部を検出することと、複数の検出手段からデータを収集
することと、前記データを分析して、材料内の元素または核種の存在または量、
あるいはその両者を判断することとを含み、複数の検出手段からデータを収集す
る段階は、スペクトル情報を複数の検出手段から複数の検出手段の各々と関係す
るデータ捕捉カードへ送ることを含む方法を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｊ 3/443 Ｇ０１Ｊ 3/443 3/45 3/45 3/51 3/51 Ｇ０１Ｎ 21/64 Ｇ０１Ｎ 21/64 Ｚ 33/22 33/22 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G020 AA03 AA04 AA05 BA02 BA20 CA01 CB23 CB42 CB43 CC02 CC13 CC23 CC26 CC31 CC47 CD03 CD06 CD22 CD23 CD24 CD34 CD36 CD37 CD56 2G043 AA01 BA01 BA02 BA03 BA09 BA10 CA05 DA01 DA05 EA01 EA10 FA06 GA08 GB21 HA05 HA09 HA15 JA02 JA03 JA04 JA05 JA08 KA01 KA02 KA03 KA08 KA09 LA01 LA02 LA03 NA01 NA04 NA06 NA14
Claims (22)
- 【請求項１】 レーザ光を材料に衝突させて、材料の少なくとも一部分を蒸
発して、イオン化し、そこからスペクトル放射を生じさせるレーザと、材料から
のスペクトル放射を検出する複数の検出手段であって、各検出手段がスペクトル
放射のスペクトルの一部を検出する検出手段と、前記スペクトル放射について前
記複数の検出手段からデータを収集するデータ収集手段と、材料内の元素または
核種の存在または量、あるいはその両者を判断する判断手段とを含む装置。 - 【請求項２】 複数のデータ収集手段をさらに含み、複数の検出手段の各々
が各データ収集手段と関係している請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 複数の検出手段の各々が、スペクトル領域の一部を検出する
ようにされている分光計を含む請求項１または２記載の装置。 - 【請求項４】 分光計の各々が、それと関係している電荷結合デバイス（Ｃ
ＣＤ）検出器をもつ請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 複数のデータ収集手段が、複数のデータ捕捉カードを含む請
求項２ないし４の何れか１項記載の装置。 - 【請求項６】 複数のデータ捕捉カードの各々が、各分光計と関係している
ＣＣＤ検出器からスペクトル情報を受け取る、請求項４に追加されるとき、請求
項５記載の装置。 - 【請求項７】 分光計がグレーティングとプリズム分光法；エタロンおよび
走査計干渉計形式を含む干渉計；およびスペクトラムの一部の透過または反射を
可能にする色付きガラスまたは干渉タイプフィルタ；の中から選択される請求項
３ないし６の何れか１項記載の装置。 - 【請求項８】 レーザの励起を制御し、複数の検出手段の動作を制御および
同期化する制御手段をさらに含む請求項２ないし７の何れか１項記載の装置。 - 【請求項９】 制御手段が、特定の時間にレーザを励起し、他の特定の時間
に検出手段を動作するタイミング回路を含む請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】 制御手段が、レーザおよび複数の検出手段の動作を制御す
る制御ソフトウエアを含む請求項８記載の装置。 - 【請求項１１】 制御手段が、複数の検出手段の各々の動作を同期し、その
結果複数の検出手段が材料からスペクトル放射を同時に検出する請求項８ないし
１０の何れか１項記載の装置。 - 【請求項１２】 材料上でレーザ光と焦点を結び、複数の検出手段上でスペ
クトル放射の焦点を結ぶ光学系をさらに含む請求項１ないし１２の何れか１項記
載の装置。 - 【請求項１３】 レーザが、１０６４ナノメートルのＮｄ：ＹＡＧレーザ、
すなわち５３２ナノメートルと３５５ナノメートルと２６６ナノメートルの高調
波波長をもつＮｄ：ＹＡＧレーザ；３０８ナノメートルのＸｅＣｌのエキシマレ
ーザ、または２４８ナノメートルのＫｒＦのエキシマレーザを含むガスレーザ；
二酸化炭素レーザ；色素レーザを含む液体レーザ；または波長／周波数シフト；
高調波生成またはその混合を含むグループから選択される請求項１ないし１２の
何れか１項記載の装置。 - 【請求項１４】 検出手段が、ホトダイオードアレイ、ビジコン、ホトマル
チプライヤ管、およびホトダイオードを含む請求項１ないし３の何れか１項記載
の装置。 - 【請求項１５】 前記レーザが、コンベヤベルト上を移動する材料に当たり
、それによってコンベヤベルト上の材料を分析する請求項１ないし１４の何れか
１項記載の装置。 - 【請求項１６】 装置が、地中の材料を分析するためのホール内または地中
の装置を含む請求項１ないし１４の何れか１項記載の装置。 - 【請求項１７】 装置が、ホールを下降するためのサンプリングヘッドを含
む請求項１６記載の装置。 - 【請求項１８】 装置が、針入度計または他の地面貫通装置内で保持されて
いるサンプリングヘッドを含む請求項１６記載の装置。 - 【請求項１９】 サンプリングヘッドが、光ファイバを含む光学系によって
検出手段に光学的にリンクされ、検出手段がサンプリングヘッドから遠隔に位置
している請求項１７または１８記載の装置。 - 【請求項２０】 前記材料にレーザ光を当てて、前記材料を少なくとも部分
的に蒸発して、イオン化し、スペクトル放射を生じさせることと、複数の検出手
段を使用して前記スペクトル放射を検出し、前記複数の検出手段の各々がスペク
トル放射のスペクトルの一部を検出することと、複数の検出手段からデータを収
集することと、前記データを分析して、材料内の元素または核種の存在または量
、あるいはその両者を判断することとを含む方法。 - 【請求項２１】 複数の検出手段からデータを収集する段階は、スペクトル
情報を複数の検出手段から複数の検出手段の各々と関係するデータ捕捉カードへ
送ることを含む請求項２０記載の方法。 - 【請求項２２】 分析される装置が石炭である請求項２０または２１記載の
方法。
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| AU5730 | 1992-11-06 | ||
| AUPP5730A AUPP573098A0 (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Apparatus and method for analyzing material |
| PCT/AU1999/000713 WO2000014516A1 (en) | 1998-09-04 | 1999-09-01 | Laser-induced ionisation spectroscopy, particularly for coal |
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|---|---|
| JP2002524732A true JP2002524732A (ja) | 2002-08-06 |
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| AT (1) | ATE363654T1 (ja) |
| AU (1) | AUPP573098A0 (ja) |
| CA (1) | CA2344882A1 (ja) |
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| ES (1) | ES2286897T3 (ja) |
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