JP3453260B2 - Laser wavelength setting device - Google Patents

Laser wavelength setting device

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JP3453260B2
JP3453260B2 JP29607696A JP29607696A JP3453260B2 JP 3453260 B2 JP3453260 B2 JP 3453260B2 JP 29607696 A JP29607696 A JP 29607696A JP 29607696 A JP29607696 A JP 29607696A JP 3453260 B2 JP3453260 B2 JP 3453260B2
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祥啓 出口
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ誘起蛍光法
(以下LIFともいう)を用いた濃度、温度計測法に必
要なレーザ波長設定装置に関する。(LIF=Lasc
r Induced F1uorescence の
略) 【0002】 【従来の技術】従来の装置を図7に示す。図7は、従来
の波長設定装置、すなわち一般的なレーザ誘起蛍光法
(LIF)を用いた温度、濃度解析装置を示す図であ
る。 【0003】レーザ誘起蛍光法(LIF)では、計測分
子が有している吸収線と同一の周波数を持つレーザ光で
測定場120を照射する必要があるため、励起用パルス
レーザ101で波長可変レーザ102を発振させ、計測
分子の電子エネルギー差に対応した波長のレーザ光を出
力させる。 【0004】レーザ光は、ビームエキスパンダー103
によりシート状にされた後、測定場120に照射され
る。励起された計測分子により生じる蛍光は、レンズ1
04で集光され、CCDカメラ105で計測される。 【0005】同期ライン106は、励起用パルスレーザ
101の発振とCCDカメラ105を同期させる。CC
Dカメラ105の信号は、コンピュータ107に転送さ
れ、温度、濃度が解析される。 【0006】従来の計測分子の電子エネルギー差に対応
した波長を設定する方法では、(A)レーザ光の一部を
ビームスプリッター108で分岐し、(B)レンズ10
9を用いて、レーザ光を高分解能分光器110のスリッ
ト上に集光し、(C)レーザ光は分光された後、ライン
センサー111で計測され、(D)コンピュータ107
で波長の絶対値を計算し、(E)その計算結果を用い
て、計測分子の電子エネルギー差に対応した波長を設定
していた。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次のような問題がある。 (1)レーザ誘起蛍光法(LIF)においては、計測分
子の電子エネルギー差に対応した波長に、レーザ光の波
長を精度0.001nmで一致させる必要があるが、通
常のレーザ装置に付属している波長表示装置(精度:
0.lnm程度)では設定が不可能である。 (2)従来法のように、高分解能分光器110で波長の
絶対値を決定するためには、絶対値の校正が必要である
ほか、光学系のずれ等により誤差が発生しやすい傾向が
あり、精度に問題があった。 (3)また、一般に、高分解能分光器は装置が大きく
(500×300×300mm程度)、装置のコンパク
ト化が困難であり、また装置も高価となる。本発明は、
これらの問題を解決することができる装置を提供するこ
とを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】(第1の手段) 本発明に係るレーザ波長設定装置は、レーザ光を測定場
20に入射し、測定する分子を電子エネルギーレベルで
励起し、励起された分子から発生する光(蛍光)を計測
することにより、測定場20中の2次元および3次元化
学種濃度計測および温度計測を行う装置において、 (A)励起用パルスレーザ1と、波長可変レーザ2と、
高温発熱体もしくは放電端子封入セル3を前記順に具備
するとともに、 (B)前記高温発熱体もしくは前記放電端子封入セル3
からの光(蛍光)をレンズ4を介して入力する光検知器
5と、 (C)前記高温発熱体もしくは前記放電端子封入セル3
からの光(蛍光)を入力し、測定場20に光(蛍光)を
照射するビームエキスパンダー7と、 (D)前記測定場20からの光(蛍光)をレンズ8を介
して入力するCCDカメラ9と、 (E)前記光検知器5からの信号と、前記CCDカメラ9
からの信号を入力し、前記励起用パルスレーザ1に出力
するコンピュータ6と、 (F)前記励起用パルスレーザ1の発振と前記CCDカメ
ラ9を同期させる同期ライン10と、を有し、 (G)前記光検知器5は、前記高温発熱体もしくは前記
放電端子封入セル3内をレーザ光が通過することによ
り、前記高温発熱体もしくは前記放電端子に接触した気
体が反応して発生する原子・分子の蛍光スペクトルを測
定し、 (H)前記コンピュータ6は、計測分子の理論吸収線波
長をデータとして内蔵し、測定した蛍光スペクトルと計
測分子の理論吸収線波長のスペクトル分布の比較を行
い、 (I)前記コンピュータ6により、前記波長可変レーザ
2のグレーティング角度(回折角度)を制御することに
より、レーザ波長の絶対値高精度で原子・分子の最適
な励起波長に自動的に一致させることを特徴とする。 【0009】すなわち、本発明装置は、 (1)レーザ波長を設定するために、1500℃程度と
なるセラミックス発熱体等の高温発熱体もしくは放電端
子が封入されたセル3をレーザ光路中に設置する。 (2)セル3内では、高温発熱体もしくは放電端子に接
触した気体が反応し計測目的の原子・分子が生成され
る。 (3)計測目的の原子・分子の吸収線の近傍でレーザ光
の波長をスキャンし、励起された原子・分子から発生す
る蛍光をレンズ4で集光し、光検知器5を用いて検知す
る。 (4)その検知信号をコンピュータ6で処理することに
より、図5(a)に示す蛍光スペクトルが計測される。 (5)一般に、レーザ装置に付属されている波長カウン
ターでは、波長の絶対精度が0.lnm程度であるが、
レーザ誘起蛍光法(LIF)においては、計測分子の電
子エネルギー差に対応した波長にレーザ光の波長を精度
0.001nmで一致させる必要があるため、波長カウ
ンターと絶対波長にずれが生じている。 【0010】本発明装置では、その波長カウンターと絶
対波長のずれをなくすため、コンピュータ6には、図5
(b)に示す計測分子の理論吸収線波長が、表1に示す
ようなデータとして蓄えられており、設定すべき波長は
a′であることがあらかじめ計算されている。 【0011】 【表1】 【0012】表1において、 P1、P2、P21 ; 吸収線の名前を表す Q1、Q2、Q12、Q21; 吸収線の名前を表す R1、R2、R12、R21; 吸収線の名前を表す (6)測定した光(蛍光)スペクトル(abcde)
は、計測分子の理論吸収線波長のスペクトル分布(a′
b′c′d′e′)とコンピュータ6上で比較され、光
(蛍光)のピーク値(a)が理論蛍光スペクトルの値
(a′)に対応していることを認識させ、計測目的の波
長が蛍光強度のピーク値(a)の波長であることがコン
ピュータ6上で決定される。 【0013】具体的には、得られたスペクトルを波長と
信号強度の関数として、実験値の波長に補正(+X)を
加えて理論スペクトルと比較し、誤差が最小となる値
(X)を求め(a)と(a′)を対応させる。 (7)決定された波長を基に、波長可変レーザのグレー
ティング角度(Grating角度;回折格子角度)を
変化させ、計測目的の原子・分子の最適な励起波長にレ
ーザ光の波長をコンピュータにより自動的に一致させ
る。 【0014】したがって、次のように作用する。 (1)一般に、分子、原子は特有の吸収線を有してお
り、吸収線の絶対波長は0.001nm以上の精度で正
確に求められている。 【0015】そのため、本発明によりレーザ光の絶対波
長を精度よく求めることが可能となる。 (2)絶対波長を求める上で、原子・分子の吸収線を使
用しているため、光学系のずれ等の影響がなく、誤差が
発生しにくい。 (3)また、高温発熱体表面もしくは放電領域での気体
の反応により発生する原子・分子を使用しているため、
ボンベ等を用意する必要がなく、装置をコンパクト、か
つ安価にすることができる。 【0016】 【発明の実施の形態】(第1の実施の形態) 本発明の第1の実施の形態を図1〜図6に示す。図1
は、本発明の第1の実施の形態に係るLIF計測装置
示す図。 【0017】図2は、第1の実施の形態に係る高温発熱
体を封入したセルの説明図。図3は、第1の実施の形態
に係る放電端子を封入したセルの説明図。図4は、第1
の実施の形態に係る高温発熱体もしくは放電端子を封入
したセルの説明図。 【0018】図5は、本発明の第1の実施の形態に係る
分子の蛍光スペクトルを示す図。図6は、本発明のボイ
ラー、キルン等の燃焼器への応用例を示す図である。図
1〜図5に示すように、励起用パルスレーザ1から波長
可変レーザ2を発振させ、高温発熱体もしくは放電端子
が封入されたセル3をレーザ光路中に設置する。 【0019】高温発熱体もしくは放電端子部での気体の
反応により発生した原子・分子の吸収線の近傍で、レー
ザ光の波長をスキャンし、励起された原子・分子から発
生される蛍光をレンズ4で集光し、光検知器5を用いて
計測し結果をコンピュータ6に転送する。 【0020】コンピュータ6に蓄えられている理論吸収
線波長(a′b′c′d′e′)のスペクトル分布と、
測定した蛍光スペクトル(abcde)をコンピュータ
6上で比較し、コンピュータ6で計算されている原子・
分子の励起に最適な励起波長に対応するレーザの波長を
計算し、波長可変レーザ2のグレーティング角度(Grat
ing角度;回折格子角度)を変化させ、レーザの波長を
計測目的の原子・分子の励起に最適な励起波長にコンピ
ュータにより自動的に設定する。 【0021】レーザ光はビームエキスパンダー7により
シート状にされた後、測定場20に照射される。測定場
20から生じる蛍光は、レンズ8で集光され後、CCD
カメラ9で計測される。 【0022】計測結果はコンピュータ6に転送され、計
測目的の原子・分子の濃度、温度が解析される。同期ラ
イン10は励起用パルスレーザ1の発振とCCDカメラ
9を同期させる。 【0023】本発明装置の設置は、図1(b)に示すよ
うに、波長可変レーザから発せられるレーザ光をビー
ムスプリッター11で1部分岐した光を高温発熱体封入
セル3に入射することも可能である。 【0024】本発明に適用することが可能な「吸収線の
絶対波長が0.001nm以上の精度で求められている
分子・原子と、それを発生させる装置」の組合わせを、
図2〜図4に示す。 【0025】図2は、セル3の中高温発熱体3Aを封
入し、空気が高温発熱体3Aに接触することでNO分子
を発生させるNO励起用レーザ波長設定装置を示す。図
3は、セル3の中に放電端子3Bを組み込み、空気(水
蒸気を含む)が放電部で反応し、OHやNOを発生する
装置を示す。 【0026】図4は、セル3の中に、Na、K、Zn等
の計測対象の分子・原子を封入し、分子・原子の気化温
度まで昇温可能な装置(発熱体、放電端子など)を付加
した装置を示す。 【0027】図5(a)は計測スペクトルを示し、図5
(b)は計測分子の理論吸収線波長を示す。図6は、本
発明を用いたボイラ、キルン等の燃焼器37内の三次元
温度計測への応用例を示す。 【0028】波長可変レーザ51及び52の波長を、本
発明のレーザ波長設定装置61及び62を用いて設定
し、ミラー33、35、及びビームコンバイナー34を
用いて計測窓36からボイラー、キルンなどの燃焼器3
7へと入射する。 【0029】レーザ光により発生した蛍光は、入射光と
同軸でミラー35、38及びレンズ39、フィルター4
0を用いて光検出器41にて検出され、光検出器コント
ローラ42を介してコンピュータ43に転送され、燃焼
37内の温度が解析される。 【0030】ミラー35にスキャンニング機構を持たせ
ることにより、燃焼器37内の複数の場所にレーザ光を
入射することにより、レーザ誘起蛍光法(LIF)の原
理を用いて燃焼器37内の3次元的温度分布が計測可能
となる。そのため、プラントの制御高精度化等に貢献
することができる。 【0031】 【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 (1)本発明により、レーザ誘起蛍光法(LIF)等の
二次元、三次元NO濃度計測、及び温度計測に必要なレ
ーザ光の波長を、計測目的の原子・分子の励起波長に、
精度よく自動的に設定可能となる。 (2)また、本発明を用いることにより、装置をコンパ
クト(1例:100x100×200mm)、かつ安価
にすることが可能になる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a laser wavelength setting device required for a density and temperature measuring method using a laser induced fluorescence method (hereinafter also referred to as LIF). (LIF = Lasc
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a conventional apparatus. FIG. 7 is a diagram showing a conventional wavelength setting device, that is, a temperature and concentration analyzer using a general laser-induced fluorescence (LIF) method. In the laser induced fluorescence (LIF) method, it is necessary to irradiate the measurement field 120 with a laser beam having the same frequency as the absorption line of the measurement molecule. Oscillation is performed to output a laser beam having a wavelength corresponding to the electron energy difference between the measurement molecules. The laser beam is supplied to a beam expander 103.
After being formed into a sheet, the measurement field 120 is irradiated. The fluorescence generated by the excited measurement molecules is reflected on the lens 1
The light is condensed at 04 and measured by the CCD camera 105. The synchronization line 106 synchronizes the oscillation of the excitation pulse laser 101 with the CCD camera 105. CC
The signal from the D camera 105 is transferred to the computer 107, and the temperature and concentration are analyzed. In the conventional method for setting a wavelength corresponding to the electron energy difference of a measurement molecule, (A) a part of a laser beam is branched by a beam splitter 108 and (B) a lens 10
9, the laser light is condensed on the slit of the high-resolution spectroscope 110, and (C) the laser light is split and then measured by the line sensor 111, and (D) the computer 107
The absolute value of the wavelength was calculated by (E), and a wavelength corresponding to the electron energy difference of the measured molecule was set using the calculation result. However, the prior art has the following problems. (1) In the laser-induced fluorescence (LIF) method, it is necessary to match the wavelength of a laser beam with a precision of 0.001 nm to a wavelength corresponding to the electron energy difference of a measured molecule. Wavelength display device (accuracy:
0. (about 1 nm) cannot be set. (2) In order to determine the absolute value of the wavelength by the high-resolution spectroscope 110 as in the conventional method, the absolute value must be calibrated, and errors tend to occur due to a shift of the optical system. , There was a problem with accuracy. (3) In general, a high-resolution spectroscope has a large device (about 500 × 300 × 300 mm), so that it is difficult to make the device compact and the device is expensive. The present invention
An object is to provide a device capable of solving these problems. (First Means) A laser wavelength setting apparatus according to the present invention applies a laser beam to a measurement field 20, excites a molecule to be measured at an electron energy level, and excites the laser. An apparatus for measuring the concentration of two-dimensional and three-dimensional chemical species and measuring the temperature in the measurement field 20 by measuring light (fluorescence) generated from the emitted molecules, comprising: (A) a pulse laser 1 for excitation; Laser 2;
High temperature heating elements or discharging terminal encapsulated cell 3 while provided in the order, (B) the hot heating element or the discharge terminal encapsulated cell 3
Photodetector 5 and, (C) the hot heating element or the discharge terminal encapsulated cell 3 the light (fluorescence) input through the lens 4 from
Inputs light (fluorescence) from, a beam expander 7 which irradiates the measuring field 20 light (fluorescence), CCD camera 9 to enter through the lens 8 the light (fluorescence) from (D) the measuring field 20 When a signal from the optical detector 5 (E), the CCD camera 9
Receives a signal from, a computer 6 for outputting the excitation pulse laser 1, a, a synchronization line 10 synchronizes the CCD camera 9 (F) and the oscillation of the excitation pulsed laser 1, (G ) said light detector 5, the high-temperature heating element or the
By the discharge terminal sealed cell 3 is the laser beam passes, the fluorescence spectra of atoms and molecules gas in contact with the hot heating element or the discharge terminal is generated by the reaction is measured, (H) the computer 6 incorporates a theoretical absorption line wavelength of the measurement molecules as data, compares the spectral distribution of the theoretical absorption line wavelength of the measured fluorescence spectrum and the measured molecular, (I) by the computer 6, the grating angle of the tunable laser 2 By controlling the (diffraction angle), the absolute value of the laser wavelength is automatically matched with the optimum excitation wavelength of atoms and molecules with high accuracy. That is, the apparatus of the present invention comprises: (1) In order to set a laser wavelength, a high-temperature heating element such as a ceramic heating element at about 1500 ° C. or a cell 3 in which a discharge terminal is sealed is installed in a laser beam path. . (2) In the cell 3, the gas in contact with the high-temperature heating element or the discharge terminal reacts to generate atoms and molecules for measurement. (3) The wavelength of the laser beam is scanned near the absorption line of the atom / molecule to be measured, the fluorescence generated from the excited atom / molecule is condensed by the lens 4 and detected by the photodetector 5. . (4) By processing the detection signal by the computer 6, the fluorescence spectrum shown in FIG. 5A is measured. (5) Generally, in a wavelength counter attached to a laser device, the absolute accuracy of the wavelength is equal to 0. about 1 nm,
In the laser-induced fluorescence (LIF) method, the wavelength of the laser light must be matched with the wavelength corresponding to the electron energy difference of the measurement molecule with an accuracy of 0.001 nm, and therefore, a deviation occurs between the wavelength counter and the absolute wavelength. In the apparatus according to the present invention, in order to eliminate the deviation between the wavelength counter and the absolute wavelength, the computer 6 is provided with the information shown in FIG.
The theoretical absorption line wavelength of the measurement molecule shown in (b) is stored as data as shown in Table 1, and it is calculated in advance that the wavelength to be set is a '. [Table 1] In Table 1, P1, P2, P21: Q1, Q2, Q12, Q21 representing the name of the absorption line; R1, R2, R12, R21 representing the name of the absorption line; (6) representing the name of the absorption line Measured light (fluorescence) spectrum (abcde)
Is the spectral distribution of the theoretical absorption line wavelength of the measured molecule (a '
b'c'd'e ') is compared with the computer 6 to recognize that the peak value (a) of light (fluorescence) corresponds to the theoretical fluorescence spectrum value (a'). The computer 6 determines that the wavelength is the wavelength of the peak value (a) of the fluorescence intensity. More specifically, the obtained spectrum is corrected as a function of wavelength and signal intensity by adding (+ X) to the wavelength of the experimental value and comparing with the theoretical spectrum, and a value (X) at which the error is minimized is obtained. (A) and (a ') are made to correspond. (7) Based on the determined wavelength, the grating angle (grating angle; diffraction grating angle) of the tunable laser is changed, and the wavelength of the laser light is automatically adjusted by a computer to the optimal excitation wavelength of atoms and molecules to be measured. To match. Therefore, the operation is as follows. (1) Generally, molecules and atoms have specific absorption lines, and the absolute wavelength of the absorption lines is accurately determined with an accuracy of 0.001 nm or more. Therefore, according to the present invention, the absolute wavelength of the laser beam can be obtained with high accuracy. (2) Since the absorption lines of atoms and molecules are used for obtaining the absolute wavelength, there is no influence of the displacement of the optical system or the like, and errors hardly occur. (3) Since atoms and molecules generated by the reaction of gas on the surface of the high-temperature heating element or the discharge area are used,
There is no need to prepare a cylinder or the like, and the apparatus can be made compact and inexpensive. (First Embodiment) FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. FIG.
1 is a diagram showing an LIF measurement device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view of a cell enclosing a high-temperature heating element according to the first embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram of a cell in which a discharge terminal according to the first embodiment is sealed. FIG.
Explanatory drawing of the cell which enclosed the high temperature heating element or discharge terminal which concerns on embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a fluorescence spectrum of a molecule according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an application example of the present invention to a combustor such as a boiler and a kiln. As shown in FIGS. 1 to 5, a wavelength variable laser 2 is oscillated from a pulse laser 1 for excitation, and a cell 3 in which a high-temperature heating element or a discharge terminal is sealed is set in a laser beam path. The wavelength of the laser beam is scanned near the absorption line of the atoms and molecules generated by the reaction of the gas at the high-temperature heating element or the discharge terminal, and the fluorescence generated from the excited atoms and molecules is scanned by the lens 4. The light is condensed, measured using the light detector 5, and the result is transferred to the computer 6. The spectral distribution of the theoretical absorption line wavelength (a'b'c'd'e ') stored in the computer 6,
The measured fluorescence spectrum (abcde) is compared on the computer 6, and the atoms and atoms calculated by the computer 6 are compared.
The wavelength of the laser corresponding to the optimal excitation wavelength for molecular excitation is calculated, and the grating angle (Grat) of the tunable laser 2 is calculated.
(ing angle; diffraction grating angle), and the computer 6 automatically sets the laser wavelength to the optimum excitation wavelength for the excitation of atoms and molecules for measurement. After the laser beam is formed into a sheet by the beam expander 7, the laser beam is applied to the measuring place 20. Fluorescence generated from the measurement field 20 is collected by the lens 8 and then collected by the CCD.
It is measured by the camera 9. The measurement result is transferred to the computer 6, and the concentration and temperature of the atoms and molecules to be measured are analyzed. The synchronization line 10 synchronizes the oscillation of the excitation pulse laser 1 with the CCD camera 9. As shown in FIG. 1 (b), the apparatus of the present invention is arranged such that the laser beam emitted from the wavelength tunable laser 2 is partially branched by the beam splitter 11 and is incident on the high-temperature heating element enclosure cell 3. Is also possible. A combination of “a molecule or an atom whose absolute wavelength of an absorption line is required with an accuracy of 0.001 nm or more and a device for generating the same,” which can be applied to the present invention,
2 to 4. FIG. 2 is filled with high-temperature heating element 3A in the cell 3, showing the air NO excitation laser wavelength setting device for generating NO molecules by contacting the high temperature heat generating body 3A. FIG. 3 shows a device in which a discharge terminal 3B is incorporated in the cell 3 and air (including water vapor) reacts in a discharge part to generate OH and NO. FIG. 4 shows a device (heating element, discharge terminal, etc.) in which molecules / atoms to be measured such as Na, K, Zn, etc. are sealed in the cell 3 and the temperature is raised to the vaporization temperature of the molecules / atoms. The device to which is added. FIG. 5A shows a measured spectrum, and FIG.
(B) shows the theoretical absorption line wavelength of the measurement molecule. FIG. 6 shows an application example of the present invention to three-dimensional temperature measurement in a combustor 37 such as a boiler or kiln. The wavelengths of the tunable lasers 51 and 52 are set using the laser wavelength setting devices 61 and 62 of the present invention, and the mirrors 33 and 35 and the beam combiner 34 are used to set the wavelength of the boiler, kiln, etc. from the measurement window 36. Combustor 3
7 is incident. The fluorescence generated by the laser light is coaxial with the incident light, and is mirrored by mirrors 35 and 38, lens 39, and filter 4.
The detected temperature is detected by the photodetector 41 using 0 and transferred to the computer 43 via the photodetector controller 42, and the temperature in the combustor 37 is analyzed. [0030] mirror 35 by providing a scanning mechanism, a combustor in a plurality of locations within the 37 by incident laser light, 3 of the combustor 37 by using the principle of laser induced fluorescence (LIF) The dimensional temperature distribution can be measured. Therefore, it is possible to contribute to control of the plant , higher accuracy, and the like. Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) According to the present invention, the wavelength of laser light required for two-dimensional and three-dimensional NO concentration measurement such as laser-induced fluorescence (LIF) and temperature measurement is set to the excitation wavelength of atoms and molecules for measurement.
It can be set automatically with high accuracy. (2) By using the present invention, it is possible to make the apparatus compact (for example, 100 × 100 × 200 mm) and inexpensive.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施の形態に係るLIF計測装
置を示す図。 【図2】第1の実施の形態に係る高温発熱体を封入した
セルの説明図。 【図3】第1の実施の形態に係る放電端子を封入したセ
ルの説明図。 【図4】第1の実施の形態に係る高温発熱体もしくは放
電端子を封入したセルの説明図。 【図5】本発明の第1の実施の形態に係る分子の蛍光ス
ペクトルを示す図。 【図6】本発明のボイラー、キルン等の燃焼器への応用
例を示す図。 【図7】従来の波長設定装置を示す図。 【符号の説明】1…励起用パルスレーザ 2…波長可変レーザ 3…高温発熱体もしくは放電端子封入セル 4…レンズ 5…光検知器 6…コンピュータ 7…ビームエキスパンダー 8…レンズ 9…CCDカメラ 10…同期ライン 11…ビームスプリッター 20…測定場
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an LIF measurement device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view of a cell in which a high-temperature heating element according to the first embodiment is sealed. FIG. 3 is an explanatory diagram of a cell in which a discharge terminal according to the first embodiment is sealed. FIG. 4 is an explanatory diagram of a cell in which a high-temperature heating element or a discharge terminal according to the first embodiment is sealed. FIG. 5 is a diagram showing a fluorescence spectrum of a molecule according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an application example of the present invention to a combustor such as a boiler and a kiln. FIG. 7 is a diagram showing a conventional wavelength setting device. [Description of Symbols] 1 ... Pulsing laser for excitation 2 ... Tunable laser 3 ... High-temperature heating element or discharge terminal sealed cell 4 ... Lens 5 ... Photodetector 6 ... Computer 7 ... Beam expander 8 ... Lens 9 ... CCD camera 10 ... Synchronous line 11: Beam splitter 20: Measurement field

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/62 - 21/74 G01K 11/00 - 11/30 H01S 3/00,3/10 JOIS──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/62-21/74 G01K 11/00-11/30 H01S 3 / 00,3 / 10 JOIS

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 レーザ光を測定場に入射し、測定する分
子を電子エネルギーレベルで励起し、励起された分子か
ら発生する光(蛍光)を計測することにより、測定場中
の2次元化学種濃度計測および温度計測を行う装置にお
いて、 励起用パルスレーザと、波長可変レーザと、高温発熱体
もしくは放電端子封入セルを前記順に具備するととも
に、前記 高温発熱体もしくは前記放電端子封入セルからの光
(蛍光)をレンズを介して入力する光検知器と、前記高温発熱体 もしくは前記放電端子封入セルからの光
(蛍光)を入力し、測定場に光(蛍光)を照射するビー
ムエキスパンダーと、前記 測定場からの光(蛍光)をレンズを介して入力する
CCDカメラと、前記 光検知器からの信号と、前記CCDカメラからの信号
を入力し、前記励起用パルスレーザに出力するコンピュ
ータと、前記 励起用パルスレーザの発振と前記CCDカメラを同期
させる同期ラインと、を有し、前記光検知器 は、前記高温発熱体もしくは前記放電端子
封入セル内をレーザ光が通過することにより、前記高温
発熱体もしくは前記放電端子に接触した気体が反応して
発生する原子・分子の蛍光スペクトルを測定し、 前記コンピュータは、計測分子の理論吸収線波長をデー
タとして内蔵し、測定した蛍光スペクトルと計測分子の
理論吸収線波長のスペクトル分布の比較を行い、 前記コンピュータにより、前記波長可変レーザのグレー
ティング角度(回折角度)を制御することにより、レー
ザ波長の絶対値高精度で原子・分子の最適な励起波長
に自動的に一致させることを特徴とするレーザ波長設定
装置。
(57) [Claims 1] A laser beam is incident on a measurement field, a molecule to be measured is excited at an electron energy level, and light (fluorescence) generated from the excited molecule is measured. in apparatus for performing two-dimensional chemical species concentration measurement and temperature measurement in the measuring field, the excitation pulse laser, a wavelength tunable laser, as well as provided in the order of high-temperature heating element or discharge terminal encapsulated cell, the hot heating element or the discharge terminal and the photodetector the light (fluorescence) input via the lens from encapsulated cell, enter the light (fluorescence) from the high-temperature heating element or the discharge terminal encapsulated cell, the measurement field light (fluorescence) a beam expander for irradiating, input via the lens light (fluorescence) from the measuring field
A CCD camera, a signal from the optical detector receives the signal from the CCD camera, and a computer for outputting the excitation pulse laser, synchronization line for synchronizing the CCD camera and the oscillation of the excitation pulsed laser And the light detector comprises: the high-temperature heating element or the discharge terminal
By laser light in the encapsulated cell passes, the fluorescence spectra of atoms and molecules gas in contact with the hot heating element or the discharge terminal is generated by the reaction is measured and the computer, the theoretical absorption line measurement molecule a built-in wavelength as the data, performs a comparison of the spectral distribution of the theoretical absorption line wavelength of the measured fluorescence spectrum measurement molecule, by the computer, by controlling the grating angle (diffraction angle) of the variable wavelength laser, the laser wavelength A laser wavelength setting device which automatically matches the absolute value of the laser beam to the optimal excitation wavelength of atoms and molecules with high accuracy.
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