JP2017501411A - 油中の低含水量の非破壊測定のための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、油中の微量の水の量を決定するための方法および装置に関し、ある量の水とある量の油とを含む低含水流体の混合試料を取得するステップと、測定試料を作製するために、混合試料の一部をキュベットに移送するステップと、スリットを有する不透明シートでキュベットの観察面を覆うステップと、レーザ源とキュベットのレーザ受光面との間に固定開口部を有する障壁を提供するステップと、レーザ源からキュベット内へとパルスレーザ光線を伝達するステップと、測定試料において蛍光を誘起するステップと、集光レンズを通して蛍光を収束させ、蛍光を分光計に伝達するステップと、蛍光を分光写真器で分光し、蛍光を増感型電荷結合素子で増強することによって分光計で蛍光を測定するステップとを含む。

Description

本発明は、石油系流体中の水の量を決定するための方法に関する。具体的には、本発明は、水−油混合物から放射されるレーザ誘起蛍光の分光測定に基づいて石油系流体中の水の量を迅速に決定するための非破壊の方法に関する。

石油系流体中の混入物に関する分析試験は、多くの産業プロセスにおいて重要なステップである。混入物は、例えば、多目的パイプラインまたは精製油の貯蔵タンク内に残留した少量の他種燃料の形態である場合がある。混入物は、同じ燃料ではあるが硫黄含有量が異なる少量の燃料の形態である場合もあり、こうしたことはディーゼル燃料の流通作業および貯蔵においてよく起こる。混入物はまた、新しい燃料と混ざった風化した燃料の形態である場合もあるし、容易に同定できないなんらかの化学物質の形態である場合もある。

特定のアプリケーションでは、混入物としての水が懸念事項となる。凝縮水によるジェット燃料の汚染は、航空産業においては深刻な安全性への懸念として知られ、また、高温多湿の熱帯の国々においてはいくつかのヘリコプターの墜落の原因となったことが分かっている。

混入物に関する試験の通常の分析的方法としては、赤外吸収、紫外（ＵＶ）吸収、および核磁気共鳴の利用が挙げられるが、これらのそれぞれに欠点がある。

液体炭化水素燃料（例えば、ジェット燃料、ガソリン、およびディーゼル燃料）は、紫外線で励起させた時の区別可能な形の蛍光発光スペクトルによって特徴づけることができる。こうした燃料が汚染される、または別種の燃料と混ざると、混入物の蛍光スペクトル／時間特性に応じて、その燃料のスペクトルの形が変化を受ける。このような場合のほとんどにおいて、汚染された試料と汚染されていない試料との間で蛍光発光スペクトルの形を比較することによって、炭化水素燃料中の混入物を同定できる。１つの方法では、試料の蛍光発光スペクトルと原料と見込まれる試料の蛍光発光スペクトルとを、どちらも２５４ｎｍの紫外線放射を用いて励起させ、直接目視で比較することによって、油の同定がなされる。換言すると、視覚的であっても数値的であっても、スペクトルの比較を行うためには、未知の試料からの測定値を比較するための必要な基準データを作るために、まず標準試料または一式の標準試料で測定を行わなければならない。多くの場合、必要とされる情報は、混入物の種類だけではなく、混合物中におけるその体積比、すなわち、その濃度である。そうすると今度は、既知の濃度で標準混合物のセットを調整し、それらの測定を行って、必要な較正曲線を生成するという追加的なステップが必要になる。

定量化すること、あるいは同定することでさえ一層難しい混入物は、水である。水は、蛍光を発しない。既知の蛍光ベースの方法は、本来、水の体積濃度の範囲が約５０％から最大で９９％までの水中油型エマルジョンの測定に適合されている。これらの方法は、水の濃度が０．０１体積％から最大で数体積％の範囲にある油中水型測定に対応する異なる設計パラメータにはあまり適合していない。それは、水が蛍光を発しないからであり、ほんの微量の水の存在では、油由来の目立つ蛍光信号は感知できるほどには影響されないためである。油中の低濃度の水を正確に測定できないということは、油中水型エマルジョンフローの領域の内側で局所的に水の濃度を測定するための良い方法がないことを意味する。その結果、エマルジョン流動層の内側における水の濃度勾配に関する実験データで科学界において利用可能なデータはほとんど存在しない。流動するエマルジョンの挙動をより良く理解するために、また流動するエマルジョンの形成および分離を説明するモデルの開発に、そのようなデータがあれば有用である。

加えて、従来技術で知られる方法はどれも、油中水型混合物中の油と同混合物中の水分とのレーザ誘起蛍光強度測定値どうしの直接相関を説明していない。

０．０１％と約１％との間の体積範囲における正確な水濃度測定のための主な技法は、化学反応物質の滴定に基づく（例えば、Ｉ_２は、油中に存在するＨ_２Ｏと定量的に反応する）。この技法、およびサンプリング、希釈、および実験室環境におけるいくつかの連続する操作を含む他の技法は、流動する流体に対して破壊的であるため、原油生産施設ならびに精油所および石油化学製品プラントで必要とされるような、リアルタイムのプロセス監視アプリケーションには実用的でなくなる。例えば、従来技術で知られる１つの方法は、蛍光発光色素を用いることによって水相を含む多相混合物試料を評価する。評価する特定の相と接触すると蛍光を発する蛍光発光色素に検出分子を加えることは、油試料中の水を測定するためにフローに色素を添加する必要があるために、フローに対して破壊的である。またこれらの方法は、タンクまたは他の保持装置中における局所的な水分の測定にあまり適していない。

したがって、油中の微量の水の量を決定可能な装置であって、燃料貯蔵タンク中の様々な深さに沈めて、水コンタミネーションを検出し、様々な高さにおいて水濃度を測定することができ、プロセス中の適切な位置にプロセス流とインラインで設置できる、またはバイパスライン上に設置でき、低水分の流体中の水濃度を測定する非破壊の方法である、油中の微量の水の量を決定可能な装置と、ある体積の油含有流体内の局所領域において迅速かつ非破壊的に微量の水を検出可能な方法およびシステムとが必要とされている。

本発明は、油中の微量の水の量を決定するための方法に関し、低含水流体の混合試料を取得するステップを含み、低含水流体が、ある量の油と、ある平均直径を有する水滴として分布しているある量の水とを含む。本方法はまた、測定試料を作製するために混合試料の一部をキュベットに移送するステップを含む。キュベットの観察面は、キュベットのレーザ受光面に隣接し、遮蔽側面を形成するために、スリットを含む不透明シートを有する。本方法はまた、キュベットのレーザ受光面を通してパルスレーザ光線を伝達するステップを含む。さらなるステップでは、パルスレーザ光線は、測定試料の蛍光スペクトル内の蛍光を誘起し、その蛍光は、キュベットの遮蔽側面上の不透明シートにあるスリットから放射される。さらなるステップでは、蛍光は、キュベットと分光計との間に配置された集光レンズを通して収束され、この時点で、分光計によって蛍光が測定される。分光計は、増感型電荷結合素子と連結した分光写真器を含む。分光写真器で蛍光を分光し、増感型電荷結合素子で蛍光を増強することによって、蛍光を測定する。

本発明の特定の実施形態では、本方法は、レーザ源とキュベットのレーザ受光面との間に配置される障壁を提供するステップであって、障壁が固定開口部を画定する、障壁を提供するステップと、キュベットのレーザ受光面を通してレーザを伝達する前に、固定開口部を通してパルスレーザを伝達するステップとをさらに含む。

本発明の特定の実施形態では、水滴の平均直径は、３０μｍと７０μｍとの間の範囲にある。

特定の実施形態では、パルスレーザ光線の波長は、２６６ｎｍである。

特定の実施形態では、蛍光スペクトルは、２８０ｎｍと４５０ｎｍとの間の範囲にある。

特定の実施形態では、パルスレーザ光線は、２０ｍＪ／パルスのエネルギーで６ｎｓ／パルスの時間的なスパンのパルスを発する。

特定の実施形態では、スリットの幅は、０．５ｍｍである。

特定の実施形態では、スリットは、キュベットの縁部から４ｍｍにある。

特定の実施形態では、油は、ジェット燃料である。

特定の実施形態では、本方法は、低含水流体の試料を収集するステップと、混合試料を作製するために、試料を混合するステップとをさらに含む。

特定の実施形態では、本方法はまた、混合試料の異なる場所において、混合試料から追加的な部分を採取するステップと、それらの部分の蛍光を分光計で測定するステップとを含み、混合試料の部分の測定によって、混合試料全体をマッピングすることができる。

本発明の別の実施態様では、本発明は、油中の微量の水の量を決定するための装置に関する。本装置は、レーザ受光面と観察面とを有するキュベットを含む。キュベットは、ある量の水とある量の油とを含む低含水流体の混合試料を保持するように構成される。混合試料中の上記量の水は、ある平均直径を有する水滴として分布している。本装置はまた、スリットを有する不透明シートを含み、不透明シートは、キュベットの観察面の一部を通る蛍光の伝達を遮断するように構成され、スリットは、キュベットからの蛍光を通すように構成される。本装置は、パルスレーザ光線を、キュベットのレーザ受光面を通して導くように構成されるレーザ源と、混合試料の蛍光スペクトル内の蛍光を誘起するように構成されるパルスレーザ光線とをさらに含む。本装置は、蛍光を分光計へと集光および伝達するように構成される集光レンズをさらに含む。分光計は、スリットを通過した蛍光を測定するように構成され、蛍光を分光するように構成される分光写真器と、蛍光を増強するように構成される増感型電荷結合素子とを含む。

本発明の特定の実施形態では、本装置は、固定開口部を画定する障壁をさらに含み、固定開口部が、キュベットとレーザ源との間に配置され、固定開口部が、パルスレーザ光線の直径を小さくするように構成される。本発明の特定の実施形態では、水滴の平均直径は、３０μｍと７０μｍとの間の範囲にある。本発明の特定の実施形態では、パルスレーザ光線の波長は、２６６ｎｍである。本発明の特定の実施形態では、蛍光スペクトルは、２８０ｎｍと４５０ｎｍとの間の範囲にある。本発明の特定の実施形態では、分光写真器が、集光レンズと増感型電荷結合素子との間に配置され、増感型電荷結合素子が、パルスレーザ光線と同期される。本発明の特定の実施形態では、パルスレーザ光線は、２０ｍＪ／パルスのエネルギーで６ｎｓ／パルスの時間的なスパンのパルスを発する。本発明の特定の実施形態では、スリットの幅は、０．５ｍｍである。本発明の特定の実施形態では、スリットは、キュベットの縁部から４ｍｍにある。

本発明のこれらおよび他の特徴、実施態様、および利点は、以下の説明、特許請求の範囲、および添付の図面を読めばより良く理解されるはずである。しかしながら、添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態だけを示しているものであり、したがって、本発明の範囲は他の同様に効果的な実施形態を認め得ることから、本発明の範囲を限定しているものとみなされるべきではないことに留意されたい。

本発明の一実施形態による、レーザ誘起蛍光の分光吸収を用いて微量の水の存在を検出できる装置を表す図である。

本発明のある実施形態によって測定された、０．００１体積％と１体積％との間の範囲の水分を有する灯油に関する３５２ｎｍと３７２ｎｍとの間の範囲における相対的な蛍光スペクトルのグラフである。

０．００１体積％と０．１体積％との間の範囲の水分を有する灯油に関する（３５２ｎｍから３７２ｎｍまでの蛍光スペクトル範囲に基づく）蛍光スペクトルの強度のプロット、ならびに最良適合の対数曲線である。

０．００１体積％と０．３体積％との間の範囲の水分を有する灯油に関する（３５２ｎｍから３７２ｎｍまでの蛍光スペクトル範囲に基づく）蛍光スペクトルの強度のプロット、ならびに最良適合の対数曲線である。

０．００１体積％と１体積％との間の範囲の水分を有する灯油に関する（３５２ｎｍから３７２ｎｍまでの蛍光スペクトル範囲に基づく）蛍光スペクトルの強度のプロット、ならびに最良適合の対数曲線である。

本発明をいくつかの実施形態で説明していくが、当業者であれば、本明細書に説明される装置および方法に対する多くの実施例、変形および代替策が本発明の範囲内および趣旨内であることを認識するはずであることが理解される。したがって、本明細書に説明される本発明の例示的な実施形態は、請求項に係る発明に対して、一般性を少しも失うことなしに、また、限定を課すことなしに説明される。

図１は、油中の微量の水の量を決定するための装置１００を示している。装置１００は、レーザ受光面１０４と観察面１０６とを有するキュベット１０２を含む。キュベット１０２は、測定試料１３０を正確に測定できるような任意の好適な容器であってよい。キュベット１０２の材料の例としては、水晶、ガラス、プラスチック、金属、セラミック材料などの材料が挙げられる。少なくとも一実施形態では、キュベット１０２は、約３ｍＬから約４ｍＬの流体を保持できる水晶製キュベットである。さらなる実施形態では、キュベット１０２は、矩形のプリズムの形状をしている。レーザ受光面１０４と観察面１０６とは互いに隣接して配置されている。レーザ受光面１０４、観察面１０６、およびキュベット１０２は、同じ材料で作ってもよいし、異なる材料で作ってもよい。レーザ受光面１０４は、レーザ源１０８から発せられた、パルスレーザ光線１１０などの電磁放射をキュベット１０２内へと通すことができる。少なくとも一実施形態によれば、レーザ受光面１０４を通してキュベット１０２内へとパルスレーザ光線１１０を伝達し、測定試料１３０からレーザ誘起蛍光を放射させる。観察面１０６は、実質的に透明であり、蛍光１１２をキュベット１０２から放射させることができる。レーザ受光面１０４と観察面１０６との間の角度のおかげで、レーザ光線は、単なる表面相互作用ではなく、小体積内における相互作用をもたらす距離だけ、キュベット１０２の内側を通過できる。レーザ受光面１０４と観察面１０６との間の角度は、約６０°と約１２０°との間であってよい。一実施形態では、レーザ受光面１０４と観察面１０６とは、９０°の角度を形成するように構成される。

当業者であれば、電磁放射が、光、ＵＶ光、電磁波、および放射された蛍光と交換可能に使用されて、波の形態で伝播する電磁エネルギーを表すことができることを認識するはずである。

キュベット１０２は、低含水流体の混合試料を保持するように構成される。低含水流体は、ある量の油とある量の水とを含む。低含水流体は、ある量の油中に任意の量の水を含むことができるが、それは低含水流体が安定なエマルジョンを形成する限りにおいてであり、この場合、上記量の水の上記量の油からの分離は限定的であるか、分離はない。特定の実施形態では、上記量の水は、約３体積％未満である。一実施形態によれば、低含水流体中の水の量は、約０．００１体積％と約１体積％との間などの微量の範囲内である。混合試料中の上記量の水は、油相中の水滴として分布している。特定の実施形態では、水滴の平均直径は、約３０μｍと約７０μｍとの間である。少なくとも一実施形態では、水滴の平均直径は、約５０μｍである。水滴サイズは、収束ビーム反射測定（ＦＢＲＭ）法を用いて測定される。

装置１００は、スリット１１６を有する不透明シート１１４をさらに含む。不透明シート１１４は、キュベット１０２の観察面１０６の少なくとも一部からの光の伝達を遮蔽または遮断するように構成される。一部の実施形態では、不透明シート１１４は、キュベット１０２の観察面１０６に当てるように構成される。不透明シート１１４のための材料の例としては、任意の金属、ポリマー、有機物、セラミックなどの材料が挙げられる。あるいは、不透明シート１１４は、測定試料１３０が放射したレーザ誘起蛍光の伝達を阻止可能な任意のコーティング、またはキュベット観察面のための任意の不透明な材料であってよい。一実施形態では、不透明シート１１４は、薄い金属材料である。スリット１１６は、キュベット１０２内の特定の位置だけから蛍光１１２が通ることを確実にするように構成される。スリット１１６は、蛍光１１２を通す窓または透明面を提供する。スリット１１６は、キュベットの観察面１０６から放射された蛍光１１２を制御するように作用可能な任意のサイズであってよい。スリットのサイズによって、蛍光のどの部分を検出するかが決まる。スリット１１６のサイズは、パルスレーザ光線１１０の直径にほぼ比例し、水滴の平均直径よりも大きくなるように選択される。スリット１１６の高さは、約０．５ｃｍと約１．５ｃｍとの間であってよい。少なくとも一実施形態では、スリット１１６の高さは、１ｃｍである。スリット１１６の幅は、約０．２ｍｍと２．０ｍｍとの間であってよい。少なくとも一実施形態では、スリット１１６の幅は、約０．５ｍｍである。少なくとも一実施形態では、スリット１１６のサイズおよび位置は、すべての測定で固定する。当業者であれば、蛍光信号が吸収によって減衰するほど縁部から離れなければ、キュベット１０２の縁部に対するスリット１１６の位置によって、パルスレーザ光線１１０とキュベット１０２内の試料との間で体積相互作用が可能になるように、不透明シート１１４上のどこにでもスリット１１６を配置してよいことを認識するはずである。少なくとも一実施形態では、スリット１１６は、レーザ受光面１０４と観察面１０６とを接合する、キュベット１０２の縁部から約４ｍｍに配置される。スリット１１６は、キュベット１０２から蛍光１１２を通すことができる任意の形状であってよい。形状の例としては、矩形、正方形、楕円形、円形、および他の多角形が挙げられる。

レーザ源１０８は、レーザ受光面１０４に、レーザ源１０８からのレーザ光線の形態の電磁放射を導くように構成される。レーザ源１０８は、当技術分野において周知のレーザ誘起蛍光法のいずれかに従って、任意の周波数の電磁放射を生成する。レーザ源１０８は、連続レーザ光線を生成する連続レーザ、パルスレーザ光線を生成するＱスイッチレーザ、またはパルスレーザ光線を生成するチョッパを備える連続レーザであってよい。本発明の少なくとも一実施形態では、レーザ源１０８は、キュベット１０２のレーザ受光面１０４を通して導かれる、レーザパルスの形態でパルスレーザ光線１１０を生成する。少なくとも１つの好ましい実施形態では、レーザ源１０８は、Ｑスイッチを用いて、パルスレーザ光線１１０としてＱスイッチレーザ光線を生成する。Ｑスイッチの例示的な実施形態としては、音響光学変調器、電気光学変調器、回転するミラー、可飽和吸収体などが挙げられる。パルスレーザ光線１１０は、キュベット１０２内の試料に照射することによって、測定試料１３０において蛍光を誘起するように構成される。パルスレーザ光線１１０は、測定試料１３０において蛍光を誘起可能な任意の波長を有する光を含んでよい。一部の実施形態では、パルスレーザ光線１１０の波長は、約２５０ｎｍと約４００ｎｍとの間の範囲にある。一実施形態によれば、パルスレーザ光線１１０の波長は、約２６６ｎｍである。パルスレーザ光線１１０は、約１ｍＪと約１００ｍＪとの間のエネルギーを有してよい。一実施形態では、パルスレーザ光線１１０は、約２０ｍＪ／パルスのエネルギーで約６ｎｓ／パルスの時間的なスパンのパルスを発する。パルス間のスパンは、約０．０５ｓから約０．１ｓの範囲であってよい。当業者であれば、各パルスのスパンとパルス間のスパンとは、試料の蛍光の性質と使用するレーザとに基づいて設計してもよいことを認識するはずである。

本発明の一部の実施形態では、障壁１１８は、レーザ源１０８とキュベット１０２のレーザ受光面１０４との間に配置される。障壁１１８に関し、材料の例としては、金属、ポリマー、有機材料、セラミック、およびレーザ光線を遮断可能な任意の他の材料が挙げられる。本発明の少なくとも一実施形態では、障壁１１８は、レーザ源１０８からのレーザ光線のサイズを制御する。障壁１１８は、レーザ光線が通ることのできる固定開口部１２０を含む。固定開口部１２０は、固定開口部１２０を通るレーザ光線の直径が、固定かつ均一な直径を有することを確実にする。固定開口部１２０は、１つ以上のレーザ光線を複数の位置でキュベット１０２内へと通すことを可能にする、単一の開口または複数の開口を含んでもよい。特定の実施形態では、固定開口部１２０は、レーザ光線の断面と実質的に同心の位置で障壁１１８上に配置される。障壁１１８を用いて、固定開口部１２０を通るレーザ光線の断面積を小さくすることによって、レーザ光線の直径を調節してもよい。一部の実施形態では、固定開口部１２０の形状は、円形である。固定開口部１２０のサイズは、流体試料中の水滴の平均サイズに基づいて決定される。固定開口部１２０のサイズは、水滴の平均サイズの約５０から約２００倍の範囲となるように固定される。一実施形態では、固定開口部１２０の直径は、約５ｍｍである。

本発明の少なくとも一実施形態では、装置１００が障壁１１８を持たない場合には、レーザ源１０８がレーザ光線のサイズを制御する。

分光計１２４は、スリット１１６を通過する蛍光を測定するように構成される。分光計１２４は、入射する電磁波の少なくとも１つの特性を分離および測定可能な任意の計測機器であってよい。一実施形態では、分光計１２４は、３６０〜３７０ｎｍの範囲の光学フィルタと併せて任意の好適な検出器を含む。光学フィルタの例としては、光電子増倍管と電荷結合素子とが挙げられる。本発明の少なくとも一実施形態では、分光計１２４は、電荷結合素子と連結した分光写真器１２６を含む。一部の実施形態では、分光写真器１２６は、集光レンズ１２２と電荷結合素子との間に配置される。特定の実施形態では、電荷結合素子は、増感型電荷結合素子（ＩＣＣＤ）１２８である。分光計１２４は、測定試料１３０が蛍光を発する波長範囲に対応する蛍光スペクトルをわたって蛍光１１２の強度を測定する。測定試料１３０の蛍光スペクトルは、水滴の直径、低含水流体中の上記量の油の組成、およびパルスレーザ光線１１０の波長によって影響を受け得る。一部の実施形態では、測定試料１３０の蛍光スペクトルは、油の種類に応じて、約２８０ｎｍと約４５０ｎｍとの間の範囲にある。分光写真器１２６は、混合試料の蛍光スペクトルにわたって蛍光１１２を分光できる。一部の実施形態では、分光写真器１２６は、約３ｎｍの分解能で蛍光１１２を分光する。分光写真器１２６からの分光した蛍光は、ＩＣＣＤ１２８を作動させることによって増強および表示させることができる。ＩＣＣＤ１２８は、分光した蛍光を受光し、モニタ上に表示可能な増強した信号を出力できる。少なくとも一実施形態では、ＩＣＣＤ１２８は、パルスレーザ光線１１０のＱスイッチと同期され、その結果、ＩＣＣＤ１２８は、レーザ源１０８によって生成されたレーザパルスに対応する時間窓の間だけ作動する。混合試料から採取した追加的な部分の蛍光強度が、すべて、同じ参照点に対して測定されることを確実にするために、電荷結合素子にかかる電圧を一定に保つことが重要である。

図１に示されるように、集光レンズ１２２は、観察面１０６と分光計１２４との間に配置してもよい。集光レンズ１２２は、電磁放射を屈折させて伝達することによって、スリット１１６から放射された蛍光１１２を分光計１２４へと集光して収束させる。集光レンズ１２２は、単一のレンズであってもよいし、複数のレンズであってもよい。集光レンズ１２２に関し、材料の例としては、ガラス、ポリマー、水晶、サファイア、溶融シリカなどが挙げられる。少なくとも一実施形態では、集光レンズ１２２は、水晶で作られる。一部の実施形態では、集光レンズ１２２の光学面は、スリット１１６の中心と分光計１２４の検出器の中心との間で作るベクトルに対して実質的に直交する。集光レンズ１２２は、スリット１１６から放射される、普通よりも大量の蛍光１１２を、分光写真器１２６に伝達するように構成されてもよい。

一部の実施形態では、装置１００は、プロセス流にインラインで設置される。あるいは、装置１００は、バイパスライン上に設置してもよい。試料は、以下に説明する方法を行う前に、バルブアセンブリを用いて、プロセス流にインラインの測定容器またはバイパスライン上の測定容器に移送してもよい。一部の実施形態では、装置１００は、携帯式である。

別の実施態様では、本発明は、約０．００１体積％と約３体積％との間のある量の水など、油含有流体中の微量の水の量を決定するための方法を提供する。本方法は、低含水流体の混合試料を取得するステップと、混合試料の一部をキュベット１０２に移送するステップとを含む。キュベット１０２のレーザ受光面１０４を通してパルスレーザ光線１１０を伝達し、それによって、測定試料１３０の蛍光スペクトル内の蛍光を誘起する。キュベット１０２の遮蔽側面上のスリット１１６を通して蛍光１１２を放射し、集光レンズ１２２を通して蛍光１１２を収束させる。次いで、分光写真器１２６で蛍光を分光し、ＩＣＣＤ１２８であり得る電荷結合素子で蛍光を増強することによって、蛍光１１２を分光計１２４で測定する。一部の実施形態では、混合試料の複数の部分をキュベット１０２に順次移送して、混合試料全体の全水分布をマッピングすることができる。

本方法は、以下に説明する本発明の方法を行うことによって、測定の間、低含水流体の特性にいかなる変化も与えることなしに、非破壊で行うことができる。一部の実施形態では、低含水流体の試料を収集するステップと、混合試料を作製するために、試料を混合するステップとを実施することによって、低含水流体の混合試料を取得する。低含水流体は、ある量の油と、約０．００１体積％と約３体積％との間の範囲のある量の水とを含んでもよい。低含水流体の試料は、任意の油含有流体源であってよい。油含有流体の例としては、原油、ガソリン、ディーゼル、アルコール、灯油、ジェット燃料、液化石油ガス、液化天然ガス、および任意の他の液体炭化水素が挙げられる。一実施形態では、試料は、灯油ジェット燃料である。試料は、生産施設、精製所、処理施設、蒸留施設、石油化学製品プラント、油水分離施設、貯蔵槽、生産井、燃料貯蔵タンク、または油含有流体が存在する任意の他の場所にある、プロセス流または貯蔵容器から収集されてもよい。一部の実施形態では、試料は、インラインの装置によってプロセス流から直接収集される。あるいは、バイパスラインから試料を収集してもよい。少なくとも一実施形態によれば、試料は、油中水エマルジョンフローなどの多相混合物流体フローから収集される。試料を容器に収集してもよい。容器の例としては、ビーカ、フラスコ、カップ、ボトル、広口瓶、ドラム、貯蔵タンク、燃料タンク、および他の同様の貯蔵所が挙げられる。一実施形態では、試料は、約１０００ｍＬの容積のビーカに収集される。

一部の実施形態では、本方法はまた、ある量の水が水滴として分布している状態の混合試料を作製するために、試料を混合するステップを含む。試料の混合は、試料に対する剪断効果があり、それによって、試料内の流体の相を乳化する。試料は、混合（ｍｉｘｉｎｇ）、振とう、攪拌、混合（ｂｌｅｎｄｉｎｇ）、加熱、霧化、乳化、または混合物を作製するための任意の他の既知の方法によって混合してもよい。少なくとも一実施形態では、試料は、手持ち式の攪拌機を用いて混合される。水滴の平均直径は、均一に保つべき重要なパラメータであり、それは、水が、ＵＶ光で励起させた場合に蛍光発光が弱い物質だからであり、水滴サイズが異なると、試料の蛍光パターンが変わる傾向があるためである。混合試料中の水滴の平均直径は、３０μｍと７０μｍとの間の範囲であってよい。一部の実施形態では、混合試料中の水滴の平均直径は、約５０μｍである。

本発明の別の実施形態では、試料を収集する前に低含水流体を混合し、そのため、本方法は、低含水流体の混合試料を取得するステップで開始する。一部の実施形態では、混合試料は、プロセス流に設置された測定容器に混合試料を移送することによって取得される。

測定試料１３０を作製するために、混合試料の一部をキュベット１０２に移送するステップでは、キュベット１０２に移送される混合試料の一部は、混合試料の一部であってもよいし、すべてであってもよい。当業者であれば、キュベット１０２に移送される混合試料の一部の体積は、キュベット１０２のサイズに依存することを認識するはずである。混合試料は、スポイト、ピペット、チューブ、ホース、パイプ、バイパスラインなどによってキュベット１０２に移送できる。あるいは、混合試料は、キュベット１０２が配置されるプロセス流の指定されたセクションに移送させてもよい。一実施形態では、約３ｍＬから約４ｍＬの体積を有する混合試料の一部は、スポイトを用いてキュベット１０２に移送させて、測定試料１３０を作製する。

キュベット１０２の観察面１０６は、スリット１１６を含む不透明シート１１４で遮蔽されて、キュベット１０２の遮蔽側面を形成する。キュベット１０２は、観察面１０６に隣接するレーザ受光面１０４を含む。一部の実施形態では、不透明シート１１４は、観察面１０６の一部を覆い、分光計１２４によって測定されるレーザ誘起蛍光を阻止する。少なくとも一実施形態では、不透明シート１１４は、観察面１０６と直接接触することなしに、キュベット１０２の観察面１０６の近くに配置される。スリット１１６は、キュベット１０２の遮蔽側面上に、蛍光１１２が放射する領域を画定し得る。一実施形態では、スリット１１６の幅は、約０．５ｍｍである。

本発明の一部の実施形態では、固定開口部１２０を有する障壁１１８が、レーザ源１０８とキュベット１０２のレーザ受光面１０４との間に提供される。障壁１１８は、レーザ源１０８によって生成される電磁放射の一部が、障壁１１８を通過するのを阻止し得る。障壁１１８は、当業者に既知の任意の手段によって提供されてもよい。一部の実施形態では、障壁１１８は、薄い壁として提供される。他の実施形態では、障壁１１８は、容器の一部分として提供される。またさらなる実施形態では、障壁１１８は、キュベット１０２に塗布されたコーティングとして提供される。障壁１１８は、固定開口部１２０を含む。固定開口部１２０は、キュベット１０２のレーザ受光面１０４にパルスレーザ光線１１０の少なくとも一部を伝達するように構成できる。固定開口部１２０は、任意の形状またはサイズの開口部であってよい。少なくとも一実施形態では、固定開口部１２０の断面は円形であり、直径は約０．５ｍｍである。一部の実施形態では、固定開口部１２０は、電磁放射の一部の波長がレーザ源１０８からレーザ受光面１０４に伝達されるのを阻止し得る。

パルスレーザ光線１１０を、レーザ受光面１０４を通して伝達するステップでは、パルスレーザ光線１１０が、レーザ源１０８によって生成され、固定開口部１２０を通り、そしてキュベット１０２のレーザ受光面１０４を通して導かれる。一部の実施形態では、レーザ源１０８は、Ｑスイッチを有し、パルスレーザ光線１１０は、Ｑスイッチレーザ光線である。少なくとも一実施形態では、パルスレーザ光線１１０は、レーザパルスの形態でレーザ受光面１０４を通して伝達され、各レーザパルスが、約２０ｍＪ／パルスのエネルギーで６ｎｓ／パルスの時間的なスパンを有する。パルスレーザ光線１１０は、測定試料１３０において蛍光を誘起するように作用可能な波長を有する。一部の実施形態では、パルスレーザ光線１１０は、ＵＶ光（通常約２５０ｎｍと約４００ｎｍとの間）の範囲の波長を有する。少なくとも一実施形態では、パルスレーザ光線１１０の波長は、約２６６ｎｍである。パルスレーザ光線１１０には、キュベット１０２のレーザ受光面１０４を通して伝達する前に、追加的なステップを実施してもよい。少なくとも一実施形態では、障壁１１８は、パルスレーザ光線１１０の一部を遮断し、固定開口部１２０によって、パルスレーザ光線１１０の別の部分がキュベット１０２のレーザ受光面１０４へと通過できる。一部の実施形態では、障壁１１８は、電磁放射からキュベット１０２を遮蔽するために使用される。レーザ受光面１０４によって、パルスレーザ光線１１０がキュベット１０２内へと通り、測定試料１３０を照射できる。一部の実施形態では、レーザ受光面１０４によって、キュベット１０２内への一部の電磁放射の伝達が阻止されると同時に、他の電磁放射がレーザ受光面１０４を通って、キュベット１０２内へと通ることができる。

測定試料１３０の蛍光スペクトル内の蛍光を誘起するステップでは、パルスレーザ光線１１０は、キュベット１０２のレーザ受光面１０４を通過して、測定試料１３０を照射する。レーザ誘起蛍光は、測定試料１３０がパルスレーザ光線１１０からの電磁放射を吸収し、吸収された電磁放射の波長よりも長い波長で光を放射した際に生成される。レーザ誘起蛍光は、測定試料１３０が蛍光を発する波長範囲に対応する蛍光スペクトルにわたって放射される。一部の実施形態では、レーザ誘起蛍光の第１の部分が、キュベット１０２の遮蔽側面にあるスリット１１６を通過すると同時に、不透明シート１１４が、キュベット１０２の遮蔽側面から放射されるレーザ誘起蛍光の第２の部分を阻止する。スリット１１６は、蛍光１１２がスリット１１６から放射され得るような任意のサイズおよび形状であってよい。一部の実施形態では、スリット１１６によって、キュベット１０２内の特定の位置で励起したレーザ誘起蛍光のみがスリット１１６を通過できる。少なくとも一実施形態では、スリット１１６は、約９０°の励起−放射の幾何学的構成で、パルスレーザ光線１１０が測定試料１３０を励起し、スリット１１６を通して蛍光１１２が放射するように構成される。次いで、スリット１１６から放射された蛍光１１２は、集光レンズ１２２を通して集光および収束され、測定のために分光計１２４に伝達されてもよい。

集光レンズ１２２を通して蛍光１１２を収束させるステップでは、集光レンズ１２２は、キュベット１０２と分光計１２４との間に配置される。一部の実施形態では、スリット１１６から放射された蛍光１１２は、集光レンズ１２２を通過する際に屈折する。上述のように、集光レンズ１２２は、蛍光１１２を集光および収束させ、分光計１２４によって測定される蛍光の強度を高めることができる。一部の実施形態では、集光レンズ１２２は、分光計１２４上の点へと蛍光１１２を収束させる。あるいは、集光レンズ１２２は、蛍光１１２をコリメートする。集光レンズ１２２は、光を曲げること、および伝達することが可能な任意の形状または材料であってよい。一実施形態では、水晶製のレンズが、スリット１１６から放射された蛍光１１２を分光計１２４の検出器上に集光および収束させる。

蛍光を分光計１２４で測定するステップでは、集光レンズ１２２を通して伝達された蛍光１１２の一部またはすべてが分光計１２４によって検出される。分光計１２４は、入射する電磁波の測定を可能とする、当業者に既知の任意の構成を有してよい。分光計１２４は、検出器を含む分光写真器１２６を含むことができる。分光計１２４は、検出器で受光した入射蛍光を分光し、試料の蛍光スペクトルにわたって蛍光強度を表示することによって、蛍光１１２の強度を測定してもよい。一部の実施形態では、分光写真器１２６は、約３ｎｍの分解能で入射蛍光を分光する。一部の実施形態では、蛍光スペクトルは、約２８０ｎｍと約４５０ｎｍとの間の範囲にある。さらなる実施形態では、蛍光スペクトルの範囲は、約３５５ｎｍと約３７５ｎｍとの間にある。分光計１２４はまた、ＩＣＣＤ１２８を含んでもよい。一部の実施形態によれば、ＩＣＣＤ１２８は、分光写真器１２６で分光した入射蛍光を増強し、測定試料１３０の蛍光強度の信号を出力する。分光計１２４は、任意の実行可能なサンプリングレートで蛍光を測定できる。一部の実施形態では、ＩＣＣＤ１２８は、２５ｎｓ間隔で分光写真器１２６で分光した入射蛍光を増強して測定する。少なくとも一実施形態では、ＩＣＣＤ１２８は、レーザ源１０８のＱスイッチでトリガをかけて、これがパルスレーザ光線１１０と同期するようにする。

図２に示されるように、分光計１２４は、蛍光１１２の蛍光スペクトル内の各波長で蛍光強度を測定でき、試料の蛍光強度のプロットを形成する。蛍光強度のプロットは、当業者に既知の任意の実行可能な方法を用いて表示できる。一部の実施形態では、プロットは、簡便なソフトウェアを用いてコンピュータモニタ上に表示される。あるいは、プロットは、機械可読媒体に格納してもよいし、当業者に既知の他の方法で使用してもよい。試料の蛍光強度は、低含水流体中の水の量に直接比例する。図３〜図５に示されるように、少なくとも、約０．００１体積％と約１体積％との間の範囲にある、ある量の水に関して、蛍光強度は、対数関数で近似できる。

本発明の別の実施態様では、本方法によって、試料の追加的な部分を採取し、その追加的な部分を分光計１２４で測定することにより、低含水流体の試料の全水分布をマッピングできる。追加的な部分は、試料を混合する前に試料から採取してもよいし、試料の混合に続いて試料から採取してもよい。一部の実施形態では、追加的な部分は、混合試料の異なる場所から採取される。追加的な部分は、試料の上部、下部、前方、後方、中央、および縁部から採取してもよい。あるいは、追加的な部分は、所与の時間間隔で周期的に試料から採取してもよい。低含水流体の試料は、油含有流体中の水の存在を決定することに関する任意の目的のためにマッピングしてもよい。目的の例としては、当業者に既知の用途の中でも、低含水流体中の複数の場所における局所的な水濃度などの特性を決定すること、低含水流体中のすべての水量を決定すること、油中水エマルジョンフロー中の局所的水濃度などの特性を決定すること、ある期間にわたってフロープロセスをマッピングすること、貯蔵タンク中の水汚染をマッピングすること、および試料中の上記量の水に対する温度および圧力などのパラメータの影響を決定することが挙げられる。一部の実施形態では、追加的な部分は、異なる既知の量の水を有する混合試料から採取されて、低含水流体の蛍光強度に基づく較正曲線を作成する。

以下の実施例は、追加的な部分を試料から採取するという同じ操作条件を組み込む。一部の実施形態では、試料の追加的な部分を採取する前に、キュベット１０２を洗い流す。試料の追加的な部分を採取する前に、装置１００の一部またはすべての較正を行う。一部の実施形態では、試料の追加的な部分を測定する時には、ＩＣＣＤ１２８にかかる電圧を一定レベルに維持する。試料の各部分の蛍光強度を蛍光スペクトルの任意の範囲にわたって積分して、積分蛍光強度を作製してもよい。試料中の水の量の関数として、積分蛍光強度をプロットしてもよい。

さらなる実施形態では、本発明で企図される測定技法の非破壊という性質のおかげで、試料の水濃度をリアルタイムで監視できる。一実施形態では、主なプロセスラインをバイパスするためのバイパス構成を用いるオンラインアプリケーション。バイパス構成のラインは、（例えば、正方形または楕円形／円形の）光学窓を有して、パルスレーザ光線１１０が１つの表面に照射し、光学窓から６０と１２０°との間に分光計１２４が配置されるようにする。

［実施例］

実施例１：

実施例１では、油含有流体は、ジェット燃料級灯油とした。１０００ｍＬのビーカにジェット燃料級灯油の試料を収集し、ある量の水を添加することにより、低含水流体の試料を作製した。ピペットを用いて既知量の蒸留水をジェット燃料級灯油に添加して、７０００ｐｐｍの水を有する（１体積％の水量に対応する）低含水流体を作製した。蒸留水を灯油試料に添加するためにピペットを用いることにより、試料中の水の量を制御した。高速手持ち式攪拌機を使用して、攪拌機の混合回転子の角速度を１３，５００ｒｐｍに設定し、試料を２分間混合させることにより試料を混合した。混合するステップの終わりには、試料が含む水滴は、直径のサイズ分布が３０μｍから７０μｍまでであり、平均直径は５０μｍであった。試料混合後、スポイトを用いて、混合試料の中央付近から３ｍＬから４ｍＬ採取し、これを水晶製のキュベットに移送した。細いスリットを有する不透明の薄い金属製のシートで、水晶製キュベットの観察面を遮蔽した。細いスリットの幅は、０．５ｍｍとし、細いスリットの位置は、観察面とレーザ受光面とを接合する、水晶製キュベットの縁部から４ｍｍとした。波長が２６６ｎｍのＱスイッチレーザ光線を用いて、水晶製キュベットを照射した。Ｑスイッチを較正して、２０ｍＪ／パルスのエネルギーで６ｎｓ／パルスの時間的なスパンを有するレーザ光線パルスを生成した。Ｑスイッチレーザ光線を障壁の固定開口部を通して導き、これにより、レーザ光線の直径を０．５ｍｍへと小さくした。Ｑスイッチレーザ光線でキュベットを照射し、キュベット内の測定試料において蛍光を誘起した。不透明シートにある細いスリットは、レーザ誘起蛍光が、Ｑスイッチレーザ光線をキュベット内へと向けたベクトルから９０°の角度で細いスリットから放射されるように構成した。分光計は、ＩＣＣＤと連結した分光写真器を含むものとした。細いスリットから放射された蛍光が集光レンズを通過し、集光レンズは、蛍光を分光写真器の検出器上に収束した。分光写真器が集光レンズから伝達された光を分光して、３ｎｍの分解能で蛍光スペクトル内の蛍光信号を生成した。試料の蛍光スペクトルは、２８０ｎｍと４５０ｎｍとの間であった。ＩＣＣＤ上のセンサにトリガをかけることによって、ＩＣＣＤが、分光写真器から受光した蛍光信号を測定できるように、レーザ源のＱスイッチを構成した。ＩＣＣＤは、Ｑスイッチレーザ光線の各パルスの後に２５ｎｓの時間窓の中で蛍光信号を感知した。次いで、ＩＣＣＤによって測定される蛍光信号をコンピュータモニタ上に表示した。

実施例２：

実施例２では、水の量が７ｐｐｍ、１４ｐｐｍ、３５ｐｐｍ、７０ｐｐｍ、１４０ｐｐｍ、２１０ｐｐｍ、３５０ｐｐｍ、７００ｐｐｍ、１４００ｐｐｍ、３５００ｐｐｍ、および７０００ｐｐｍ（それぞれ、０．００１体積％、０．００２体積％、０．００５体積％、０．０１体積％、０．０２体積％、０．０５体積％、０．１体積％、０．２体積％、０．５体積％、および１体積％の低含水流体の水の量に対応する）である試料について、同一条件下で実施例１の蛍光測定プロセスを繰り返した。０．００１％と１．００％との間の体積含水率は、７ｐｐｍと７０００ｐｐｍとの間の試料中の水の量に対応する。各試料について、試料の蛍光強度を測定した。図２は、３５５ｎｍと３７５ｎｍとの間の波長を有する蛍光スペクトルの範囲にわたる、試料のそれぞれの蛍光強度のプロットである。図２に示されている蛍光スペクトルの範囲にわたって蛍光強度を積分し、試料の水分の３つのオーダーに対応する３つの範囲でプロットした。第１の範囲は、水の量が７ｐｐｍと７００ｐｐｍとの間である試料を含み、第２の範囲は、水の量が７ｐｐｍと２１００ｐｐｍとの間である試料を含み、第３の範囲は、水の量が７ｐｐｍと３５００ｐｐｍとの間である試料を含んだ。水の量が各範囲内である試料の積分蛍光強度のプロット上に、最良適合の対数曲線を重ねて記載した。

図３は、この範囲の最良適合の曲線を併記した、水の量が７ｐｐｍと７００ｐｐｍとの間の範囲である試料の積分蛍光強度の図である。これは、油中の水の範囲が０．００１体積％と０．１体積％との間に対応する。図３の最良適合の曲線の決定係数は、０．９８であり、蛍光強度に基づいて水の量を決定するための推定誤差は、±３ｐｐｍであった。

図４は、この範囲の最良適合の曲線を併記した、水の量が７ｐｐｍと２１００ｐｐｍとの間の範囲である試料の積分蛍光強度の図である。この範囲は、油中の水の範囲が０．００１体積％と０．３体積％との間に対応する。図４の最良適合の曲線の決定係数は、０．９７であり、推定誤差は、±５ｐｐｍであった。

図５は、この範囲の最良適合の曲線を併記した、水の量が７ｐｐｍと７０００ｐｐｍとの間の範囲である試料の積分蛍光強度の図である。図５の最良適合の曲線の決定係数は、０．９２であり、推定誤差は、±２００ｐｐｍであった。

本発明を詳細に説明してきたが、本発明の原理および範囲から逸脱することなく、このことに関して様々な変更、置換、および代替をなし得ることを理解すべきである。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその適切な法的均等物によって決定されるべきである。

本明細書で用いられる場合、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上例外が明記されていない限り、複数形の意味を含む。

本明細書において範囲は、約１つの特定の値から、および／または約別の特定の値までのように表されることがある。このような範囲が表された場合、別の実施形態が、その範囲内のすべての組み合わせと共に、１つの特定の値から、および／または別の特定の値までであることを理解されたい。

本明細書で使われる場合、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」および「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などの語は、任意に割り当てられ、装置の２つ以上の構成要素を区別することだけが意図されている。「第１の（ｆｉｒｓｔ）」および「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」の語は、他に何の目的を果たすものでもなく、構成要素の名前または説明の一部分でもなく、構成要素の相対的場所や位置を必ずしも画定するものでもないことを理解されたい。そのうえ、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」および「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」語を単に使用することによって、いかなる「第３の（ｔｈｉｒｄ）」構成要素があることを要求するものではないが、本発明の範囲の下でその可能性は企図されていることを理解されたい。

Claims (20)

1. 油中の微量の水の量を決定するための方法であって、前記方法が、
   低含水流体の混合試料を取得するステップであって、前記低含水流体が、ある量の水とある量の油とを含み、前記混合試料中の前記量の水が、水滴として分布し、前記水滴が、ある平均直径を有する、取得するステップと、
   測定試料を作製するために、前記混合試料の一部をキュベットに移送するステップであって、前記キュベットが、観察面に隣接するレーザ受光面を有し、前記キュベットの前記観察面が、遮蔽側面を形成するための不透明シートを有し、前記不透明シートが、スリットを有する、移送するステップと、
   パルスレーザ光線をレーザ源から前記キュベットの前記レーザ受光面を通して伝達するステップと、
   前記測定試料の蛍光スペクトルにおいて蛍光を誘起するステップであって、前記パルスレーザ光線が蛍光を誘起し、前記蛍光が、前記キュベットの前記遮蔽側面上の前記不透明シートにある前記スリットから放射する、誘起するステップと、
   集光レンズを通して前記蛍光を収束させて前記蛍光を分光計に伝達するステップであって、前記集光レンズが、前記キュベットと前記分光計との間に配置され、前記分光計が、増感型電荷結合素子と連結した分光写真器を備える、収束させて伝達するステップと、
   前記分光計で前記蛍光を測定するステップであって、
   前記蛍光を前記分光写真器で分光するステップと、
   前記蛍光を前記増感型電荷結合素子で増強するステップと、
   を含む、測定するステップと、
   を含む、油中の微量の水の量を決定するための方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記レーザ源と前記キュベットの前記レーザ受光面との間に配置される障壁を提供するステップであって、前記障壁が固定開口部を画定する、障壁を提供するステップと、
   前記キュベットの前記レーザ受光面を通して前記レーザを伝達する前に、前記固定開口部を通して前記パルスレーザを伝達するステップと、
   をさらに含む、方法。
3. 前記水滴の前記平均直径が、３０μｍと７０μｍとの間の範囲にある、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記パルスレーザ光線が、２６６ｎｍの波長を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記蛍光スペクトルが、２８０ｎｍと４５０ｎｍとの間の範囲にある、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記パルスレーザ光線が、２０ｍＪ／パルスのエネルギーで６ｎｓ／パルスの時間的なスパンのパルスを発する、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記スリットの幅が０．５ｍｍである、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記スリットが、前記キュベットの縁部から４ｍｍにある、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 前記油がジェット燃料である、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の方法であって、
    前記低含水流体の試料を収集するステップと、
    前記混合試料を作製するために、前記試料を混合するステップと、
    をさらに含む、方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、
    前記混合試料の異なる位置で前記混合試料から追加的な部分を採取するステップと、
    前記分光計で前記追加的な部分の前記蛍光を測定するステップであって、前記追加的な部分の前記蛍光の前記測定によって、混合試料全体をマッピングすることができる、測定するステップと、
    をさらに含む、方法。
12. 請求項１に記載の方法を用いて油中の微量の水の量を決定するための装置であって、前記装置が、
    レーザ受光面と観察面とを有するキュベットであって、前記キュベットが、低含水流体の混合試料を保持するように構成され、前記低含水流体が、ある量の水とある量の油とを含み前記混合試料中の前記量の水が、水滴として分布し、前記水滴が、ある平均直径を有する、キュベットと、
    スリットを有する不透明シートであって、前記不透明シートが、前記キュベットの前記観察面の一部を通る蛍光の伝達を遮断するように構成され、前記スリットが、前記キュベットの前記観察面の一部を蛍光が通過できるように構成される、スリットを有する不透明シートと、
    レーザ源であって、前記レーザ源が、パルスレーザ光線を、前記キュベットの前記レーザ受光面を通して導くように構成され、前記パルスレーザ光線が、前記混合試料の蛍光スペクトル内で蛍光を誘起するように構成される、レーザ源と、
    集光レンズであって、前記集光レンズが、分光計に前記蛍光を集光および伝達するように構成され、前記分光計が、前記スリットを通過した前記蛍光を測定するように構成される、集光レンズと、
    前記分光計であって、
    前記蛍光を分光するように構成される分光写真器と、
    前記蛍光を増強するように構成される増感型電荷結合素子と、
    を備える、前記分光計と、
    を備える、装置。
13. 固定開口部を画定する障壁をさらに備え、前記固定開口部が、前記キュベットと前記レーザ源との間に配置され、前記固定開口部が、前記パルスレーザ光線の直径を小さくするように構成される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記水滴の前記平均直径が、３０μｍと７０μｍとの間の範囲にある、請求項１２または１３に記載の装置。
15. 前記パルスレーザ光線が、２６６ｎｍの波長を有する、請求項１２〜１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記蛍光スペクトルが、２８０ｎｍと４５０ｎｍとの間の範囲にある、請求項１２〜１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記分光写真器が、前記集光レンズと前記増感型電荷結合素子との間に配置され、前記増感型電荷結合素子が、前記パルスレーザ光線と同期する、請求項１２〜１６のいずれかに記載の装置。
18. 前記パルスレーザ光線が、２０ｍＪ／パルスのエネルギーで６ｎｓ／パルスの時間的なスパンのパルスを発する、請求項１２〜１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記スリットの幅が０．５ｍｍである、請求項１２〜１８のいずれかに記載の装置。
20. 前記スリットが、前記キュベットの縁部から４ｍｍにある、請求項１２〜１９のいずれかに記載の装置。

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