JP2760681B2 - ガス中ヨウ素濃度の測定方法及び装置 - Google Patents
ガス中ヨウ素濃度の測定方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス中のヨウ素濃度を測
定する方法および装置に係り、例えば原子燃料再処理プ
ラントのオフガス中におけるヨウ素濃度をインライン測
定するに好適な測定方法および装置に関する。
定する方法および装置に係り、例えば原子燃料再処理プ
ラントのオフガス中におけるヨウ素濃度をインライン測
定するに好適な測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガス中のヨウ素の蛍光分析方法として
は、日本原子力学会「１９８９秋の大会」予稿集（１９
８９、Ｈ２４）において論じられている従来技術があ
る。この従来技術においては、原子燃料再処理プラント
のガス中ヨウ素の測定にＨｅ−Ｎｅレーザを用いた蛍光
分析法の適用が検討されている。
は、日本原子力学会「１９８９秋の大会」予稿集（１９
８９、Ｈ２４）において論じられている従来技術があ
る。この従来技術においては、原子燃料再処理プラント
のガス中ヨウ素の測定にＨｅ−Ｎｅレーザを用いた蛍光
分析法の適用が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来技術で
は、共存するＮＯx ガスがヨウ素の蛍光を消光させるこ
と、また、共存するＮＯ2 が蛍光を発すること、がヨウ
素の蛍光の測定を妨害するという点について考慮がなさ
れておらず、ＮＯx 共存下でのヨウ素濃度測定が困難と
いう問題がある。
は、共存するＮＯx ガスがヨウ素の蛍光を消光させるこ
と、また、共存するＮＯ2 が蛍光を発すること、がヨウ
素の蛍光の測定を妨害するという点について考慮がなさ
れておらず、ＮＯx 共存下でのヨウ素濃度測定が困難と
いう問題がある。
【０００４】本発明の目的は、ヨウ素の蛍光に重なる共
存ガスの蛍光の影響を補正し、さらには、共存ガスによ
るヨウ素の蛍光消光現象の影響を補正することによっ
て、正確なヨウ素濃度を測定可能なガス中ヨウ素濃度の
測定方法及び装置を提供することにある。
存ガスの蛍光の影響を補正し、さらには、共存ガスによ
るヨウ素の蛍光消光現象の影響を補正することによっ
て、正確なヨウ素濃度を測定可能なガス中ヨウ素濃度の
測定方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるガス中ヨウ
素濃度の測定方法においては、ヨウ素の蛍光の測定感度
の高い励起光波長及び蛍光波長で測定した該ガスからの
蛍光強度（以下、Ｆ１で表わす）、ならびに、ガス中に
共存する蛍光性物質に対して感度の高い励起光波長及び
蛍光波長で測定した該ガスからの蛍光強度（以下、Ｆ２
で表わす）、という２つの蛍光強度を用いて、ヨウ素濃
度とこれに共存する蛍光性物質濃度とにより上記２つの
蛍光強度を表わした２つの方程式を解くことによって、
該ガス中のヨウ素濃度を求める。すなわち、ヨウ素の蛍
光の測定感度の高い励起光波長（λｅ１）及び蛍光波長
（λｆ１）でのヨウ素の蛍光の感度をα１、共存する蛍
光性物質の蛍光の感度をβ１とし、共存する蛍光性物質
に対して感度の高い励起光波長（λｅ２）及び蛍光波長
（λｆ２）でのヨウ素の蛍光の感度をα２、共存する蛍
光性物質の蛍光の感度をβ２とし、ヨウ素の濃度をＩ、
共存する蛍光性物質の濃度をＣとすると、蛍光強度Ｆ
１，Ｆ２は、 Ｆ１＝α１・Ｉ＋β１・Ｃ （１） Ｆ２＝α２・Ｉ＋β２・Ｃ （２） となり、この連立方程式を解くと、Ｉは、
素濃度の測定方法においては、ヨウ素の蛍光の測定感度
の高い励起光波長及び蛍光波長で測定した該ガスからの
蛍光強度（以下、Ｆ１で表わす）、ならびに、ガス中に
共存する蛍光性物質に対して感度の高い励起光波長及び
蛍光波長で測定した該ガスからの蛍光強度（以下、Ｆ２
で表わす）、という２つの蛍光強度を用いて、ヨウ素濃
度とこれに共存する蛍光性物質濃度とにより上記２つの
蛍光強度を表わした２つの方程式を解くことによって、
該ガス中のヨウ素濃度を求める。すなわち、ヨウ素の蛍
光の測定感度の高い励起光波長（λｅ１）及び蛍光波長
（λｆ１）でのヨウ素の蛍光の感度をα１、共存する蛍
光性物質の蛍光の感度をβ１とし、共存する蛍光性物質
に対して感度の高い励起光波長（λｅ２）及び蛍光波長
（λｆ２）でのヨウ素の蛍光の感度をα２、共存する蛍
光性物質の蛍光の感度をβ２とし、ヨウ素の濃度をＩ、
共存する蛍光性物質の濃度をＣとすると、蛍光強度Ｆ
１，Ｆ２は、 Ｆ１＝α１・Ｉ＋β１・Ｃ （１） Ｆ２＝α２・Ｉ＋β２・Ｃ （２） となり、この連立方程式を解くと、Ｉは、
【０００６】
【数１】
【０００７】となり、この式より、蛍光性物質が共存す
るガス中におけるヨウ素濃度を求めることができる。
るガス中におけるヨウ素濃度を求めることができる。
【０００８】また、ガス中にヨウ素と共存する蛍光性物
質がヨウ素の蛍光を消光する物質である場合に、その消
光の影響を補正したヨウ素濃度を求めるには、ヨウ素と
ともに共存する該蛍光性物質の濃度を連立方程式より求
め、その蛍光性物質濃度における該蛍光性物質がヨウ素
の蛍光を消光させる比率（消光率）を予め他の測定値か
ら求め、ヨウ素の蛍光の値をその消光率により補正して
ヨウ素濃度を求めることができる。すなわち、共存する
蛍光性物質によるヨウ素の蛍光消光を考慮した蛍光強度
の式は、 Ｆ１＝α１・Ｓ・Ｉ＋β１・Ｃ （４） Ｆ２＝α２・Ｓ・Ｉ＋β２・Ｃ （５） Ｓ＝１／（１＋ｋ・Ｃ） （６） となる。ここで、Ｓは消光率を表し、ｋは共存物質によ
るヨウ素の蛍光に対する消光定数を表す。（５）式にお
いて、α２が十分小さく無視できるものとすれば、
（５）式よりＣが求まる。よって、このＣの値における
Ｓの値を予めの測定により求めておけば、（４）、
（６）式によりＩは、 Ｉ＝（１／α１）（１＋ｋ・Ｆ２／β２）｛Ｆ１−（β１／β２）・Ｆ２｝ （７） となり、この式より、蛍光消光も補正してヨウ素濃度を
求めることができる。
質がヨウ素の蛍光を消光する物質である場合に、その消
光の影響を補正したヨウ素濃度を求めるには、ヨウ素と
ともに共存する該蛍光性物質の濃度を連立方程式より求
め、その蛍光性物質濃度における該蛍光性物質がヨウ素
の蛍光を消光させる比率（消光率）を予め他の測定値か
ら求め、ヨウ素の蛍光の値をその消光率により補正して
ヨウ素濃度を求めることができる。すなわち、共存する
蛍光性物質によるヨウ素の蛍光消光を考慮した蛍光強度
の式は、 Ｆ１＝α１・Ｓ・Ｉ＋β１・Ｃ （４） Ｆ２＝α２・Ｓ・Ｉ＋β２・Ｃ （５） Ｓ＝１／（１＋ｋ・Ｃ） （６） となる。ここで、Ｓは消光率を表し、ｋは共存物質によ
るヨウ素の蛍光に対する消光定数を表す。（５）式にお
いて、α２が十分小さく無視できるものとすれば、
（５）式よりＣが求まる。よって、このＣの値における
Ｓの値を予めの測定により求めておけば、（４）、
（６）式によりＩは、 Ｉ＝（１／α１）（１＋ｋ・Ｆ２／β２）｛Ｆ１−（β１／β２）・Ｆ２｝ （７） となり、この式より、蛍光消光も補正してヨウ素濃度を
求めることができる。
【０００９】共存する該蛍光性物質が二酸化窒素（これ
はヨウ素の蛍光を消光する物質でもある）であり、同時
に一酸化窒素（これは蛍光性物質ではないがヨウ素の蛍
光を消光する物質である）も共存する場合においては、
共存する一酸化窒素を予め酸素ガス或いは金属触媒によ
り酸化して二酸化窒素に化学変化させておくことによ
り、一酸化窒素によるヨウ素の蛍光の消光の影響を除去
し得る。
はヨウ素の蛍光を消光する物質でもある）であり、同時
に一酸化窒素（これは蛍光性物質ではないがヨウ素の蛍
光を消光する物質である）も共存する場合においては、
共存する一酸化窒素を予め酸素ガス或いは金属触媒によ
り酸化して二酸化窒素に化学変化させておくことによ
り、一酸化窒素によるヨウ素の蛍光の消光の影響を除去
し得る。
【００１０】以上の測定方法を行う本発明のガス中ヨウ
素濃度の測定装置においては、励起光を発する光源は、
ヨウ素の蛍光の測定感度の高い励起光波長及びガス中に
共存する蛍光性物質に対して感度の高い励起光波長の光
を発生させることのできるものとする。この励起光は、
ヨウ素を含有している試料ガスが入った測定セル中に照
射され、試料ガスが発する蛍光を光検出器で検出する。
光検出器は、ヨウ素の蛍光に対して測定感度の高い蛍光
波長での蛍光強度Ｆ１とガス中に共存する蛍光性物質に
対して感度の高い蛍光波長での蛍光強度Ｆ２を測定す
る。前記光検出器により測定した２つの蛍光強度Ｆ１，
Ｆ２はデータ処理装置に送られ、データ処理装置によ
り、ヨウ素濃度Ｉとこれに共存する蛍光性物質濃度Ｃと
により上記２つの蛍光強度Ｆ１，Ｆ２を表した前述の連
立方程式を解くことによって、ヨウ素濃度Ｉを求める演
算をする。
素濃度の測定装置においては、励起光を発する光源は、
ヨウ素の蛍光の測定感度の高い励起光波長及びガス中に
共存する蛍光性物質に対して感度の高い励起光波長の光
を発生させることのできるものとする。この励起光は、
ヨウ素を含有している試料ガスが入った測定セル中に照
射され、試料ガスが発する蛍光を光検出器で検出する。
光検出器は、ヨウ素の蛍光に対して測定感度の高い蛍光
波長での蛍光強度Ｆ１とガス中に共存する蛍光性物質に
対して感度の高い蛍光波長での蛍光強度Ｆ２を測定す
る。前記光検出器により測定した２つの蛍光強度Ｆ１，
Ｆ２はデータ処理装置に送られ、データ処理装置によ
り、ヨウ素濃度Ｉとこれに共存する蛍光性物質濃度Ｃと
により上記２つの蛍光強度Ｆ１，Ｆ２を表した前述の連
立方程式を解くことによって、ヨウ素濃度Ｉを求める演
算をする。
【００１１】共存する該蛍光性物質がヨウ素の蛍光を消
光する物質である場合に該共存する蛍光性物質によるヨ
ウ素の蛍光消光を補正する場合は、データ処理装置にお
いて、前述した様にして、ヨウ素と共存する該蛍光性物
質の濃度Ｃを連立方程式より求め、その求めた蛍光性物
質濃度Ｃにおける該蛍光性物質がヨウ素の蛍光を消光さ
せる比率を予め他の測定値から求めて、前述の式により
ヨウ素の蛍光の値をその消光率により補正してヨウ素濃
度を求める。
光する物質である場合に該共存する蛍光性物質によるヨ
ウ素の蛍光消光を補正する場合は、データ処理装置にお
いて、前述した様にして、ヨウ素と共存する該蛍光性物
質の濃度Ｃを連立方程式より求め、その求めた蛍光性物
質濃度Ｃにおける該蛍光性物質がヨウ素の蛍光を消光さ
せる比率を予め他の測定値から求めて、前述の式により
ヨウ素の蛍光の値をその消光率により補正してヨウ素濃
度を求める。
【００１２】該共存する蛍光性物質が二酸化窒素であ
り、同時に一酸化窒素も共存する場合には、共存する一
酸化窒素を酸素ガス或いは金属触媒により酸化して二酸
化窒素に化学変化させる変換器を測定セル前に設置し、
この変換器を通ったガスを測定セルに導入することによ
って、一酸化窒素によるヨウ素の蛍光消光を除去する。
り、同時に一酸化窒素も共存する場合には、共存する一
酸化窒素を酸素ガス或いは金属触媒により酸化して二酸
化窒素に化学変化させる変換器を測定セル前に設置し、
この変換器を通ったガスを測定セルに導入することによ
って、一酸化窒素によるヨウ素の蛍光消光を除去する。
【００１３】
【実施例】以下の図１，図６，図７，図８に示す各実施
例においては、ヨウ素の蛍光を妨害する共存物質は、蛍
光性物質であり且つヨウ素の蛍光を消光させる効果も持
つＮＯ2 であるとする。
例においては、ヨウ素の蛍光を妨害する共存物質は、蛍
光性物質であり且つヨウ素の蛍光を消光させる効果も持
つＮＯ2 であるとする。
【００１４】図１は一実施例の装置構成を示している。
光源１としては、レーザを用いることにより、蛍光分析
の感度を高くすることができる。この実施例では光源１
に波長可変パルスレーザを用いている。波長可変パルス
レーザとしては、励起用レーザとして、パルスＹＡＧレ
ーザ、窒素レーザ、エキシマレーザなどを用いた色素レ
ーザが用いられる。用いる励起光波長としては、後述す
るように、ヨウ素の蛍光の分析には６３０〜６４０ｎｍ
の範囲を用い、ＮＯ2 の蛍光の分析には４００〜６４０
ｎｍの範囲を用いる。通常、１種類の色素を用いて変え
られる波長の範囲は２０〜１００ｎｍの範囲であるた
め、ヨウ素の蛍光の分析に用いる波長とＮＯ2 の蛍光の
分析に用いる波長とで色素を変えずにすむ方がメンテナ
ンスの点では有利である。同じ色素で波長を変える場合
は色素レーザ内の回析格子の角度を変えることにより行
う。この波長掃引は波長掃引制御装置１２により行う。
ヨウ素の蛍光の分析に用いる波長とＮＯ2 の蛍光の分析
に用いる波長とで色素を変える必要がある場合には、色
素変換を自動化するシステムを用いるか、励起用レーザ
１台に対して、２台の色素レーザを用いることにより対
応することができる。光源１の波長可変パルスレーザに
関するその他の仕様としては、光出力が０．１〜１０ｍ
Ｊ／パルスであることである。光出力が高い方が蛍光分
析の感度は高くなる。
光源１としては、レーザを用いることにより、蛍光分析
の感度を高くすることができる。この実施例では光源１
に波長可変パルスレーザを用いている。波長可変パルス
レーザとしては、励起用レーザとして、パルスＹＡＧレ
ーザ、窒素レーザ、エキシマレーザなどを用いた色素レ
ーザが用いられる。用いる励起光波長としては、後述す
るように、ヨウ素の蛍光の分析には６３０〜６４０ｎｍ
の範囲を用い、ＮＯ2 の蛍光の分析には４００〜６４０
ｎｍの範囲を用いる。通常、１種類の色素を用いて変え
られる波長の範囲は２０〜１００ｎｍの範囲であるた
め、ヨウ素の蛍光の分析に用いる波長とＮＯ2 の蛍光の
分析に用いる波長とで色素を変えずにすむ方がメンテナ
ンスの点では有利である。同じ色素で波長を変える場合
は色素レーザ内の回析格子の角度を変えることにより行
う。この波長掃引は波長掃引制御装置１２により行う。
ヨウ素の蛍光の分析に用いる波長とＮＯ2 の蛍光の分析
に用いる波長とで色素を変える必要がある場合には、色
素変換を自動化するシステムを用いるか、励起用レーザ
１台に対して、２台の色素レーザを用いることにより対
応することができる。光源１の波長可変パルスレーザに
関するその他の仕様としては、光出力が０．１〜１０ｍ
Ｊ／パルスであることである。光出力が高い方が蛍光分
析の感度は高くなる。
【００１５】光源１から発せられたレーザ光２０は、ビ
ームスプリッタ２で分岐され、一方は試料ガスが入った
セル４へ、もう一方はパワーモニタ９へ送られる。パワ
ーモニタ９では、レーザ光２０の光出力をモニタする。
モニタした光出力はボックスカー積分器１０に送られ
る。セル４へ送られるレーザ光２０はレンズ３で集光さ
れセル４内へ照射される。光源１からセル４へレーザ光
２０を送る場合、光ファイバを用いて、光源１とセル４
との距離を離すことも可能である。光ファイバを用いる
方法は、試料ガスが放射性物質を含む場合にメンテナン
スの点で特に有効である。
ームスプリッタ２で分岐され、一方は試料ガスが入った
セル４へ、もう一方はパワーモニタ９へ送られる。パワ
ーモニタ９では、レーザ光２０の光出力をモニタする。
モニタした光出力はボックスカー積分器１０に送られ
る。セル４へ送られるレーザ光２０はレンズ３で集光さ
れセル４内へ照射される。光源１からセル４へレーザ光
２０を送る場合、光ファイバを用いて、光源１とセル４
との距離を離すことも可能である。光ファイバを用いる
方法は、試料ガスが放射性物質を含む場合にメンテナン
スの点で特に有効である。
【００１６】セル４は、レーザ光２０の入射面及び試料
の蛍光を検出する面が例えば石英などの光学窓にしてあ
る。試料の蛍光は、通常、レーザ光２０の入射方向に対
して垂直方向に取出すものとする。セル４内には試料ガ
スが送られるようにする。インラインで分析する場合試
料ガスを連続的に流すようにしても測定可能である。
の蛍光を検出する面が例えば石英などの光学窓にしてあ
る。試料の蛍光は、通常、レーザ光２０の入射方向に対
して垂直方向に取出すものとする。セル４内には試料ガ
スが送られるようにする。インラインで分析する場合試
料ガスを連続的に流すようにしても測定可能である。
【００１７】試料の蛍光は、一方においてフィルタ５を
通してまた、他方においてフィルタ６を通して、夫々、
光電子増倍管７により検出する。ヨウ素用のフィルタ５
は、レーザ光２０の散乱光をカットするとともに、ヨウ
素の蛍光の強度が強く、ＮＯ2 の蛍光の強度が弱い蛍光
波長域を透過する特性を有するものを用いる。一方、Ｎ
Ｏ2 用のフィルタ６には、ヨウ素の蛍光の強度が弱く、
ＮＯ2 の蛍光の強度が強い蛍光波長域を透過する特性を
有するものを用いる。各々の蛍光波長域の詳細について
は後述する。夫々の光電子増倍管７からの信号は、プリ
アンプ８で増幅され、ボックスカー積分器１０に送られ
る。ビームストッパ１４は、セル４から出たレーザ光２
０がセル４に戻って散乱光強度を増大させるのを防ぐた
めに用いる。
通してまた、他方においてフィルタ６を通して、夫々、
光電子増倍管７により検出する。ヨウ素用のフィルタ５
は、レーザ光２０の散乱光をカットするとともに、ヨウ
素の蛍光の強度が強く、ＮＯ2 の蛍光の強度が弱い蛍光
波長域を透過する特性を有するものを用いる。一方、Ｎ
Ｏ2 用のフィルタ６には、ヨウ素の蛍光の強度が弱く、
ＮＯ2 の蛍光の強度が強い蛍光波長域を透過する特性を
有するものを用いる。各々の蛍光波長域の詳細について
は後述する。夫々の光電子増倍管７からの信号は、プリ
アンプ８で増幅され、ボックスカー積分器１０に送られ
る。ビームストッパ１４は、セル４から出たレーザ光２
０がセル４に戻って散乱光強度を増大させるのを防ぐた
めに用いる。
【００１８】本実施例では、光源１がパルスレーザであ
るため、検出される蛍光もパルス状となる。このような
パルス信号を検出するにはボックスカー積分器１０が有
効である。ボックスカー積分器１０で信号を検出するタ
イミングは、パルス発生器１１により調整する。すなわ
ち、パルス発生器１１から光源１へトリガー信号を送っ
てレーザを発生させ、同時にボックスカー積分器１０へ
もトリガー信号を送って蛍光信号をボックスカー積分器
１０において取り込むタイミングを与える。ボックスカ
ー積分器１０では、１ショットごとに発生する蛍光信号
を積算することにより、パルスレーザの１ショットごと
のばらつきに起因する変動などを小さくする。また、光
電子増倍管７で得られた蛍光信号と、パワーモニタ９で
検出した光出力との比をとることにより、光源１の長時
間レンジでのゆらぎを補正することができる。
るため、検出される蛍光もパルス状となる。このような
パルス信号を検出するにはボックスカー積分器１０が有
効である。ボックスカー積分器１０で信号を検出するタ
イミングは、パルス発生器１１により調整する。すなわ
ち、パルス発生器１１から光源１へトリガー信号を送っ
てレーザを発生させ、同時にボックスカー積分器１０へ
もトリガー信号を送って蛍光信号をボックスカー積分器
１０において取り込むタイミングを与える。ボックスカ
ー積分器１０では、１ショットごとに発生する蛍光信号
を積算することにより、パルスレーザの１ショットごと
のばらつきに起因する変動などを小さくする。また、光
電子増倍管７で得られた蛍光信号と、パワーモニタ９で
検出した光出力との比をとることにより、光源１の長時
間レンジでのゆらぎを補正することができる。
【００１９】装置制御及びデータ処理装置１３は、パル
ス発生器１１及び波長掃引制御装置１２を制御するとと
もに、ボックスカー積分器１０から測定データを読み出
し、前記式３、または、ＮＯ2 によるヨウ素の蛍光消光
の影響を補正してより正確な結果を得るためには式７、
を用いた演算を行い、ヨウ素濃度を求めるデータ処理を
するために用いる。
ス発生器１１及び波長掃引制御装置１２を制御するとと
もに、ボックスカー積分器１０から測定データを読み出
し、前記式３、または、ＮＯ2 によるヨウ素の蛍光消光
の影響を補正してより正確な結果を得るためには式７、
を用いた演算を行い、ヨウ素濃度を求めるデータ処理を
するために用いる。
【００２０】以上のように、本実施例によれば、励起光
波長及び蛍光波長のそれぞれについて、ヨウ素及びＮＯ
2 に最適な設定で蛍光測定ができ、共存するＮＯ2 ガス
による妨害を補正してヨウ素濃度を測定できるとういう
特徴を有する。
波長及び蛍光波長のそれぞれについて、ヨウ素及びＮＯ
2 に最適な設定で蛍光測定ができ、共存するＮＯ2 ガス
による妨害を補正してヨウ素濃度を測定できるとういう
特徴を有する。
【００２１】次に、図２及び図３を用いてヨウ素の分析
に適する励起光及び蛍光の波長帯について述べる。
に適する励起光及び蛍光の波長帯について述べる。
【００２２】図２はヨウ素（Ｉ2 ）およびＮＯ2 の蛍光
スペクトル（励起光波長：６３２．８ｎｍ）を示す。こ
の図から、λｆ２よりλｆ１の波長帯の方が、ヨウ素の
蛍光強度のＮＯ2 の蛍光強度に対する比が高くなり、ヨ
ウ素の蛍光を検出する波長帯として適することがわか
る。また、ＮＯ2 の蛍光を検出する波長帯としては、λ
ｆ１よりもλｆ２の波長帯の方が，または、ヨウ素の蛍
光がほとんどない７５０ｎｍ以上の波長帯の方が適する
ことがわかる。
スペクトル（励起光波長：６３２．８ｎｍ）を示す。こ
の図から、λｆ２よりλｆ１の波長帯の方が、ヨウ素の
蛍光強度のＮＯ2 の蛍光強度に対する比が高くなり、ヨ
ウ素の蛍光を検出する波長帯として適することがわか
る。また、ＮＯ2 の蛍光を検出する波長帯としては、λ
ｆ１よりもλｆ２の波長帯の方が，または、ヨウ素の蛍
光がほとんどない７５０ｎｍ以上の波長帯の方が適する
ことがわかる。
【００２３】図３はヨウ素およびＮＯ2 の励起スペクト
ル（蛍光波長：６８０〜７２０ｎｍ）を示す。この図か
ら、λｅ１の波長においてヨウ素の蛍光強度のＮＯ2 の
蛍光強度に対する比が高くなり、この波長がヨウ素の蛍
光を検出する励起光波長として適することがわかる。ま
た、ＮＯ2 の蛍光を励起する波長としては、例えばλｅ
２の波長が適することがわかる。
ル（蛍光波長：６８０〜７２０ｎｍ）を示す。この図か
ら、λｅ１の波長においてヨウ素の蛍光強度のＮＯ2 の
蛍光強度に対する比が高くなり、この波長がヨウ素の蛍
光を検出する励起光波長として適することがわかる。ま
た、ＮＯ2 の蛍光を励起する波長としては、例えばλｅ
２の波長が適することがわかる。
【００２４】次に、図４にヨウ素およびＮＯ2 の検量線
を示す。この図においては、励起光波長及び蛍光波長は
ヨウ素およびＮＯ2 で同じとしている。式１及び２、或
いは式４及び５におけるα１，α２，β１，β２は、こ
のような検量線の傾きに対応する。したがって、ヨウ素
に適する励起光波長及び蛍光波長で、また、ＮＯ2 に適
する励起光波長及び蛍光波長で予め検量線を測定してお
くことにより、α１，α２，β１，β２を求めておく必
要がある。
を示す。この図においては、励起光波長及び蛍光波長は
ヨウ素およびＮＯ2 で同じとしている。式１及び２、或
いは式４及び５におけるα１，α２，β１，β２は、こ
のような検量線の傾きに対応する。したがって、ヨウ素
に適する励起光波長及び蛍光波長で、また、ＮＯ2 に適
する励起光波長及び蛍光波長で予め検量線を測定してお
くことにより、α１，α２，β１，β２を求めておく必
要がある。
【００２５】図５にＮＯ及びＮＯ2 によるヨウ素の蛍光
消光率（Ｓ）を示す。この図から、ＮＯ及びＮＯ2 によ
りヨウ素の蛍光が消光することがわかる。また、この図
から、前記実施例において用いる式６におけるＮＯ2 に
因る消光定数ｋを求めることができる。したがって，、
この図より求めたＮＯ2 に因る消光定数ｋを式７におい
て用いることにより、ＮＯ2 によるヨウ素の蛍光消光を
補正したヨウ素濃度を求めることができる。
消光率（Ｓ）を示す。この図から、ＮＯ及びＮＯ2 によ
りヨウ素の蛍光が消光することがわかる。また、この図
から、前記実施例において用いる式６におけるＮＯ2 に
因る消光定数ｋを求めることができる。したがって，、
この図より求めたＮＯ2 に因る消光定数ｋを式７におい
て用いることにより、ＮＯ2 によるヨウ素の蛍光消光を
補正したヨウ素濃度を求めることができる。
【００２６】図６は本発明の別な実施例を示す。この実
施例の光源１はパルスレーザ単体であり、波長は変えら
れない。したがって、励起光波長はヨウ素およびＮＯ2
の測定において同じであり、検出する蛍光波長を変える
ことにより、ＮＯ2 の蛍光の影響を補正する。この実施
例によれば、励起光波長を変えるための色素レーザ及び
波長掃引制御装置１２が不要となるため、安価なシステ
ムとなり、メンテナンスも容易となるという利点があ
る。
施例の光源１はパルスレーザ単体であり、波長は変えら
れない。したがって、励起光波長はヨウ素およびＮＯ2
の測定において同じであり、検出する蛍光波長を変える
ことにより、ＮＯ2 の蛍光の影響を補正する。この実施
例によれば、励起光波長を変えるための色素レーザ及び
波長掃引制御装置１２が不要となるため、安価なシステ
ムとなり、メンテナンスも容易となるという利点があ
る。
【００２７】図７は本発明の更に別な実施例を示す。こ
の実施例では、光源１は波長可変パルスレーザである
が、蛍光を検出する光電子増倍管７は１系統のみであ
る。したがって、検出する蛍光波長は同じとするが、励
起光波長はヨウ素およびＮＯ2 の測定において変化させ
ることにより、ＮＯ2 の蛍光の影響を補正する。この実
施例によれば、蛍光を検出する光電子倍増管７が１系統
が不要となるため、安価なシステムとなり、メンテナン
スも容易となるという利点がある。
の実施例では、光源１は波長可変パルスレーザである
が、蛍光を検出する光電子増倍管７は１系統のみであ
る。したがって、検出する蛍光波長は同じとするが、励
起光波長はヨウ素およびＮＯ2 の測定において変化させ
ることにより、ＮＯ2 の蛍光の影響を補正する。この実
施例によれば、蛍光を検出する光電子倍増管７が１系統
が不要となるため、安価なシステムとなり、メンテナン
スも容易となるという利点がある。
【００２８】図８は本発明の更に他の実施例を示す。こ
の実施例の光源１は波長可変ＣＷレーザである。したが
って、検出される蛍光も連続的に放出されるため、前述
のシステムとは検出系が異なる。すなわち、レーザ光２
０をチョッパコントローラ１７で制御されるチョッパ１
６で一定周波数でチョッピングする。それによって、蛍
光も一定周波数で発生する。この蛍光をチョッパ１６に
同調した信号成分のみを検出するロックインアンプ１８
により測定することにより、低ノイズでの測定が可能に
なる。ＣＷレーザはパルスレーザに比べて光出力安定性
が優れているので、本実施例はＳ／Ｎの良い信号を検出
できるという利点がある。また前述の実施例と同様に、
波長可変でないＣＷレーザを用いたり、蛍光を検出する
光電子増倍管７を１系統にしたりして、システムを簡略
化することも可能である。
の実施例の光源１は波長可変ＣＷレーザである。したが
って、検出される蛍光も連続的に放出されるため、前述
のシステムとは検出系が異なる。すなわち、レーザ光２
０をチョッパコントローラ１７で制御されるチョッパ１
６で一定周波数でチョッピングする。それによって、蛍
光も一定周波数で発生する。この蛍光をチョッパ１６に
同調した信号成分のみを検出するロックインアンプ１８
により測定することにより、低ノイズでの測定が可能に
なる。ＣＷレーザはパルスレーザに比べて光出力安定性
が優れているので、本実施例はＳ／Ｎの良い信号を検出
できるという利点がある。また前述の実施例と同様に、
波長可変でないＣＷレーザを用いたり、蛍光を検出する
光電子増倍管７を１系統にしたりして、システムを簡略
化することも可能である。
【００２９】次に蛍光性物質であり且つヨウ素の蛍光を
消光する物質でもあるＮＯ2 の他に、ヨウ素の蛍光を消
光する効果のみを持つ物質であるＮＯもガス中にヨウ素
と共存する場合における本発明の実施例を図９により説
明する。この実施例では、まずプロセスからのガス２１
を化学反応塔１９に導く。この化学反応塔１９では、白
金系の金属触媒を用いる方法か酸素を吹き込む方法によ
り、プロセスガス２１中のＮＯをＮＯ2 に変化させる。
この後のガスに対して前記各実施例による測定を行え
ば、ＮＯ2 による蛍光及び蛍光消光を補正したヨウ素濃
度が求まる。以上のように、本実施例によれば、ＮＯに
よるヨウ素の蛍光消光の影響を除去できるという利点が
ある。
消光する物質でもあるＮＯ2 の他に、ヨウ素の蛍光を消
光する効果のみを持つ物質であるＮＯもガス中にヨウ素
と共存する場合における本発明の実施例を図９により説
明する。この実施例では、まずプロセスからのガス２１
を化学反応塔１９に導く。この化学反応塔１９では、白
金系の金属触媒を用いる方法か酸素を吹き込む方法によ
り、プロセスガス２１中のＮＯをＮＯ2 に変化させる。
この後のガスに対して前記各実施例による測定を行え
ば、ＮＯ2 による蛍光及び蛍光消光を補正したヨウ素濃
度が求まる。以上のように、本実施例によれば、ＮＯに
よるヨウ素の蛍光消光の影響を除去できるという利点が
ある。
【００３０】
【発明の効果】ヨウ素の蛍光に重なる共存ガスの蛍光の
影響を補正して、ヨウ素濃度を測定できる。また、共存
する蛍光性物質ガスによるヨウ素の蛍光消光現象をも補
正してヨウ素濃度を測定できる。さらに、共存する蛍光
性物質が二酸化窒素であり、同時に一酸化窒素も共存す
る場合において、共存する一酸化窒素を二酸化窒素に化
学変化させておくことにより、一酸化窒素によるヨウ素
の蛍光の消光の影響を除去して、ヨウ素濃度を測定でき
る。
影響を補正して、ヨウ素濃度を測定できる。また、共存
する蛍光性物質ガスによるヨウ素の蛍光消光現象をも補
正してヨウ素濃度を測定できる。さらに、共存する蛍光
性物質が二酸化窒素であり、同時に一酸化窒素も共存す
る場合において、共存する一酸化窒素を二酸化窒素に化
学変化させておくことにより、一酸化窒素によるヨウ素
の蛍光の消光の影響を除去して、ヨウ素濃度を測定でき
る。
【図１】本発明の一実施例の装置構成図。
【図２】ヨウ素（Ｉ2 ）およびＮＯ2 の蛍光スペクトル
を示す図。
を示す図。
【図３】ヨウ素およびＮＯ2 の励起スペクトルを示す
図。
図。
【図４】ヨウ素およびＮＯ2 の検量線を示す図。
【図５】ＮＯ及びＮＯ2 によるヨウ素の蛍光消光率を示
す図。
す図。
【図６】本発明の別な実施例の装置構成図。
【図７】本発明の別な実施例の装置構成図。
【図８】本発明の別な実施例の装置構成図。
【図９】本発明の更に別な実施例の装置構成図。
１…光源 ２…ビームスプ
リッタ ３…レンズ ４…セル ５…フィルタ ６…フィルタ ７…光電子増倍管 ８…プリアンプ ９…パワーモニタ １０…ボックス
カー積分器 １１…パルス発生器 １２…波長掃引
制御装置 １３…装置制御及びデータ処理装置 １４…ビームス
トッパ １５…ミラー １６チョッパ １７…チョッパコントローラ １８…ロックイ
ンアンプ １９…化学反応塔 ２０…レーザ光
リッタ ３…レンズ ４…セル ５…フィルタ ６…フィルタ ７…光電子増倍管 ８…プリアンプ ９…パワーモニタ １０…ボックス
カー積分器 １１…パルス発生器 １２…波長掃引
制御装置 １３…装置制御及びデータ処理装置 １４…ビームス
トッパ １５…ミラー １６チョッパ １７…チョッパコントローラ １８…ロックイ
ンアンプ １９…化学反応塔 ２０…レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森治男 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 滝本義範 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−199952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−24447（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−94136（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−71044（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−104238（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−278444（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−79143（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/73
Claims (9)
- 【請求項１】 蛍光性物質が共存するガス中のヨウ素の
濃度を蛍光分析法により測定する方法において、ヨウ素
の蛍光の測定感度の高い第１の励起光波長及び第１の蛍
光波長で測定した該ガスからの蛍光強度と、ガス中に共
存する蛍光性物質に対して感度の高い第２の励起光波長
及び第２の蛍光波長で測定した該ガスからの蛍光強度と
の２つの蛍光強度を用いて、ヨウ素の濃度を求めるガス
中ヨウ素濃度の測定方法において、 前記蛍光性物質が二酸化窒素であり、同時に一酸化窒素
も共存する場合に、共存する一酸化窒素を酸素ガス或い
は金属触媒により酸化して二酸化窒素に予め化学変化さ
せておくことにより、一酸化窒素によるヨウ素の蛍光の
消光の影響を除去することを特徴とするガス中ヨウ素濃
度の測定方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載されたガス中ヨウ素濃度
の測定方法において、ヨウ素とともにガス中に共存する
蛍光性物質の濃度を求め、その蛍光性物質の濃度におけ
る該蛍光性物質がヨウ素の蛍光を消光させる比率を予め
測定した値から求め、ヨウ素の蛍光の値を該比率により
補正してヨウ素濃度を求めることを特徴とするガス中ヨ
ウ素濃度の測定方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載されたガス中ヨ
ウ素濃度の測定方法において、前記第１の励起光波長が
６３０〜６４０ｎｍの範囲であることを特徴とするガス
中ヨウ素濃度の測定方法。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載されたガス中ヨ
ウ素濃度の測定方法において、前記第１の蛍光波長が６
８０〜７２０ｎｍであることを特徴とするガス中ヨウ素
濃度の測定方法。 - 【請求項５】 請求項１または２に記載されたガス中ヨ
ウ素濃度の測定方法において、前記第１の蛍光波長が６
４０〜６６０ｎｍの範囲であることを特徴とするガス中
ヨウ素濃度の測定方法。 - 【請求項６】 請求項１または２に記載されたガス中ヨ
ウ素濃度の測定方法において、前記第２の励起光波長が
６２０〜６３０ｎｍの範囲であることを特徴とするガス
中ヨウ素濃度の測定方法。 - 【請求項７】 請求項１または２に記載されたガス中ヨ
ウ素濃度の測定方法において、前記第２の蛍光波長が７
５０ｎｍ以上であることを特徴とするガス中ヨウ素濃度
の測定方法。 - 【請求項８】 蛍光性物質が共存するガス中のヨウ素濃
度を蛍光分析法により測定する装置において、該ガスが
入る測定セルと、ヨウ素の蛍光の測定感度の高い第１の
励起光波長及びガス中に共存する蛍光性物質に対して感
度の高い第２の励起光波長の光を発生させ測定セル内の
ガスに照射する光源と、ヨウ素の蛍光に対して測定感度
の高い第１の蛍光波長でのガスからの蛍光強度とガス中
に共存する蛍光性物質に対して感度の高い第２の蛍光波
長でのガスからの蛍光強度とを測定する光検出器と、前
記光検出器により測定した２つの蛍光強度を用い、ヨウ
素濃度を求める演算をするデータ処理装置と、から構成
されたガス中ヨウ素濃度の測定装置において、前記ガス中に共存する蛍光性物質が二酸化窒素であり、
同時に一酸化窒素も共存する場合において、共存する一
酸化窒素を酸素ガス或いは金属触媒により酸化して二酸
化窒素に化学変化させる変換器を測定セルの前に設置
し、該変換器を通ったガスを測定セルに導入する様にし
た ことを特徴とするガス中ヨウ素濃度の測定装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載されたガス中ヨウ素濃度
の測定装置において、前記データ処理装置は、ヨウ素と
ともに共存する前記蛍光性物質の濃度を求め、その求め
た蛍光性物質濃度における該蛍光性物質がヨウ素の蛍光
を消光させる比率を予め測定した値から求めて、ヨウ素
の蛍光の値を該比率により補正してヨウ素濃度を求める
ものであることを特徴とするガス中ヨウ素濃度の測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229168A JP2760681B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | ガス中ヨウ素濃度の測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3229168A JP2760681B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | ガス中ヨウ素濃度の測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566200A JPH0566200A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2760681B2 true JP2760681B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=16887855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3229168A Expired - Fee Related JP2760681B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | ガス中ヨウ素濃度の測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760681B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2663238B2 (ja) * | 1993-09-30 | 1997-10-15 | 株式会社小松製作所 | 液晶マスク式レーザマーカ |
| JP2008043396A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Olympus Corp | 内視鏡システム |
| JP6156835B2 (ja) * | 2013-02-08 | 2017-07-05 | 一般財団法人電力中央研究所 | 酸化物層の検出システム |
| CN106970058A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-07-21 | 苏州尚稷电子科技有限公司 | 一种双荧光发射面的微量物质检测仪及检测方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024447A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | Japan Spectroscopic Co | 多波長同時検出による高速液体クロマトグラフイ−定量分析方法及び装置 |
| JPH0726912B2 (ja) * | 1986-10-08 | 1995-03-29 | 株式会社日立製作所 | 蛍光分析方法及び装置 |
| JPH03199952A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-30 | Hitachi Ltd | ヨウ素分析方法及び装置 |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3229168A patent/JP2760681B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0566200A (ja) | 1993-03-19 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |