JP4621602B2

JP4621602B2 - リチウム漏洩検知装置

Info

Publication number: JP4621602B2
Application number: JP2006028088A
Authority: JP
Inventors: 昌代加藤; 彰桑子; 良一大谷
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: JP2007206015A

Description

本発明は、電池の電解液などとして使われているリチウムまたはリチウム化合物の漏洩を光学的に検知する装置に関する。

リチウムおよびリチウム化合物は電池の電解液などとして広く使われているが、電気伝導度が高く、電解液漏洩が発生した不良品を使用すると機械の故障を起こす要因となる。したがって出荷前に電解液漏洩を正確に検知し、不良品を弁別、排除する必要があるが、現状ではリチウムを高精度に検知することは困難で、目視による検査が主体となっている（たとえば特許文献１、２参照）。しかし、リチウム電池の需要増加に伴い、生産ラインにおける検査速度および信頼性の向上の要求があり、これに対応するためには、現状では検査人員を増加する必要がある。

また、リチウム電池などの２次電池の電解液漏洩を検知する技術として、電解液に反応する光や紫外線などを照射して、これによって発生する蛍光を検出する技術が知られている（たとえば特許文献３、４、５参照）。

ここで、オンライン可能なリチウム漏洩検知手段として、レーザー誘起ブレイクダウン分光分析法（ＬＩＢＳ法：Laser Induced Breakdown Spectroscopy法）という手法がある。このＬＩＢＳ法は、レーザーを測定試料に照射することによってプラズマを発生させ、その発光スペクトルから試料中に含まれる元素を検出するもので、この方法はアルカリ金属検出に高感度であり、リチウムは特に高感度であることが知られている。
特開平１０−１７２６１８号公報特開平８−１６２１２６号公報特開２００１−２９７７９９号公報特開２００２−２４６０７２号公報特開２０００−３１０５９６号公報

微少な電解液の漏洩を測定するために、照射するエネルギー密度を上げることで感度を向上させることは可能であるが、エネルギー密度を上げるとアブレーションによる母材の損傷が大きくなり、製品の外観および性能を損ねる可能性がある。したがって、照射するレーザー強度については必要最低限に抑えなければならない。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、リチウムまたはリチウム化合物を迅速かつ高精度に検出することが可能な、リチウム漏洩検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るリチウム漏洩検知装置は、測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、を有するリチウム漏洩検知装置において、前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ^２以下とし、前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、
前記蛍光検出器は少なくとも二つあって、前記結像光学系は、分光して前記蛍光検出器それぞれに結像するものであって、一つの蛍光検出器上に結像する光路の途中にはリチウムの蛍光波長を透過する波長選択素子が配置され、他の蛍光検出器上に結像する光路の途中には測定対象物の母材に含まれる元素の蛍光波長を透過する波長選択素子が配置され、
前記分析手段は、前記少なくとも二つの蛍光検出器から得られた発光成分の強度比に基づいてリチウム漏洩有無を判定する手段を有すること、を特徴とする。
また、本発明に係るリチウム漏洩検知装置の他の態様は、測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、を有するリチウム漏洩検知装置において、前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ ^２以下とし、前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、前記蛍光検出器は、測定対象物の母材の材質がアルミニウムの場合に、ゲート幅をレーザーの照射タイミングに対して１００μｓ以内に設けるゲート調整手段を具備すること、を特徴とする。
また、本発明に係るリチウム漏洩検知装置の他の態様は、測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、を有するリチウム漏洩検知装置において、前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ ^２以下とし、前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、前記蛍光検出器は、測定対象物の母材の材質がステンレス鋼の場合に、ゲートをレーザーの照射タイミングに対し５μｓ以上の遅れを持たせ、ゲート幅を１００μｓ以内とするゲート調整手段を具備すること、を特徴とする。
また、本発明に係るリチウム漏洩検知装置の他の態様は、測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、前記パルスレーザー光を照射する測定対象物の表面の付近に不活性ガスを噴射させるガス噴射手段と、を有するリチウム漏洩検知装置において、前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ ^２以下とし、前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、前記結像光学系は、前記蛍光の光路を二つに分割するハーフミラーと、このハーフミラーで分割された一方の光路に配置されてリチウムの蛍光波長のみを通過させる第１のフィルターと、前記ハーフミラーで分割された他方の光路に配置されて前記不活性ガスに含まれる元素の発光波長のみを通過させる第２のフィルターとを有し、前記蛍光検出器は、前記第１のフィルターを通過した蛍光と第２のフィルターを通過した蛍光とをそれぞれ検出する別個の蛍光検出器を含み、前記リチウム漏洩検知装置は、前記蛍光検出器から得られた二つの発光成分の強度比に基づいてリチウム漏洩の有無を判定する手段を有すること、を特徴とする。

本発明によれば、測定条件および体系の最適化を行うことにより、照射領域の拡大と１パルス当たりの測定精度および信頼性が向上し、リチウムまたはリチウム化合物を迅速かつ高精度に検出することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ここで、相互に同一または類似の部分には共通の符号を付して重複説明は省略する。

まず、図１ないし図７を用いて第１の実施形態を説明する。本実施形態のリチウム漏洩検知装置は、レーザー電源１と、発振タイミング調整器２と、レーザー発振器３と、レーザー光を測定場所へ伝送する光ファイバー４とレーザー光を試料上に整形照射する光学系６ａ、６ｂを具備する照射ヘッド５と、試料移送装置９と、プラズマからの発光を伝送するライトガイド１１と、波長選択素子１６ａ、１６ｂと、蛍光検出器（光電子増倍管）１８ａ、１８ｂと、信号処理判定装置２０を有する。

試料８は移送装置９により測定場所へ移送される。レーザー発振器３より発振したレーザー光は、光ファイバー４により試料８の上部へ導かれ、照射ヘッド５により、試料表面上に漏洩検知したい範囲をカバーできる形にビーム形状が調整され、照射される。この時、試料表面のレーザー照射位置において、アブレーションによる表面付着物質のプラズマ７が発生する。このプラズマ７からの発光はレンズ１０によりライトガイド１１上に結像される。

続いてレーザー照射エネルギーと試料上に刻まれる照射痕の外周高さ、内側深さ、及び蛍光強度の関係をプロットしたものが図２である。図２によれば、レーザー照射エネルギーを１００ｍＪ／ｍｍ^２以下にすることで、十分なＬｉ蛍光強度が得られ、かつ、レーザーによる母材の照射痕の深さが−０．３４以内、高さが１μｍ以内にすることが可能であり、板厚０．４ｍｍの約１／１０００以下の損傷で収まる。

また図３は、Ａｌ板上にビーム直径０．７ｍｍ、エネルギー密度５５ｍＪ／ｍｍ^２のレーザー光を照射した時にできたプラズマを横からカメラで撮影した画像をデジタル変換し、発光強度を色（明暗）別に表示させたものである。ピーク強度が１０％以下になる範囲は水平方向でビーム径＋１．５ｍｍ程度、垂直方向で１．４５ｍｍ程度の高さとなっている。レーザーの照射エネルギーを上げるとこの範囲は更に広がり、その範囲は母材種類や圧力条件などにより変化するが、大気圧レベルでは大きくても２倍程度の広がりである。これにレーザー照射ポイントの揺らぎ等を考慮すると、観測すべき領域は最大で、水平方向にビーム径＋５ｍｍ以下、垂直方向に４ｍｍ以下であると予想される。

ここで照射部付近を拡大したものを図４に示す。レーザー強度を１００ｍＪ／ｍｍ^２以下とし、大気中で照射した場合、プラズマは表面から４ｍｍ程広がるため、直径４ｍｍの範囲を結像できるようにレンズ１０の焦点距離とライトガイド１１の受光面サイズを決めるものとする。ライトガイド１１は、たとえばテーパー状のバンドル光ファイバーのように、入射部の受光面が大きく出射部ではファイバー１２の受光面の大きさより小さいものとする。ライトガイド１１を出射した光は光ファイバー１２により光測定部へ導かれる。

光ファイバー１２より出射した光は、その広がりをレンズ１３により平行化された後、ハーフミラー１４およびミラー１５により分割され光電子増倍管１８ａ、１８ｂに導かれる。光電子増倍管１８ａ、１８ｂにはそれぞれ、高圧電源１７ａ、１７ｂが接続されている。光電子増倍管１８ａ、１８ｂの前にはそれぞれ、干渉フィルター１６ａ、１６ｂを設置し、一方の透過波長はリチウムの蛍光波長である６７０．５ｎｍあるいは６１０．４ｎｍとし、他方の透過波長はリチウムの蛍光波長から１０ｎｍ以上離すことが望ましい。光電子増倍管１８ａ、１８ｂからの信号はゲート機能付きの信号計測装置１９によって計測される。測定ゲートは母材によって最適な設定とすることが望ましい。

たとえば、図５はリチウムが付着したアルミニウムの時間波形である。図５によれば、母材がアルミニウムの場合にはバックグラウンドの減衰が比較的速いのでレーザー照射タイミングより０〜１００μｓの間に設けるとよいことがわかる。リチウム電池の容器材質がステンレス鋼の場合にはバックグラウンドの発光が強いため、バックグラウンドのピークを避けるために、ゲートを５μｓ以上遅らせることは感度を向上させる効果がある。判定装置２０は信号計測装置１９からの信号を取り込み、そのレベルによってリチウムの有無を判断する。たとえば、図６に示すように試料ごとのリチウム発光信号強度を測定し、図６のサンプルＮｏ．２０のように閾値を超えたものを不良品（漏洩あり）と判定する。

図７を参照して測定手順フローの一例を説明する。初めに、新しい試料（測定対象物）をレーザー照射位置にセットする（ステップＳ１）。次に、レーザーを照射し（ステップＳ２）、蛍光強度を測定する（ステップＳ３）。その測定された蛍光強度が所定の閾値を超えているかどうかが判定装置２０によって判定される（ステップＳ４）。

蛍光強度が所定の閾値を超えている場合はリチウム漏洩有り（不良品）と判断され、不良品回収装置２１が起動して（ステップＳ５）、試料は不良品として回収場所へ移動される（ステップＳ６）。蛍光強度が所定の閾値以下である場合は試料が次の工程へ送られる（ステップＳ７）。以上の各ステップは、試料を次々と取り替えて繰り返され、最後の試料が処理されるまで続けられる（ステップＳ８）。

本実施の形態によれば、感度を向上させることにより１パルス当たりの照射エネルギーが低く抑えられ、それによって広範囲を一度に測定できるので、従来方法のように、一つの試料について複数箇所パルス照射する必要がなく、迅速にかつ確実に漏洩を検知することができる。

次に、図８および図９を用いて第２の実施形態を説明する。この実施形態では、レーザー強度を１００ｍＪ／ｍｍ^２以下とし、大気中で照射した場合、プラズマはレーザーのスポット径Ｄ１より５ｍｍほど広がるため、蛍光集光系（結像光学系）は図８に示すように試料表面に対し角度を持たせ、斜めから集光することで、空間的に広がる蛍光を一度に測定することができる。集光部を拡大したものを図９に示す。レーザースポット径をＤ１、蛍光集光系の光軸角度をθとしたとき、以下の式（１）が成り立つようにレンズ焦点距離およびライトガイド入射口径Ｄ２を決める。

Ｄ２≧（Ｄ１＋５ｍｍ）ｓｉｎθ×ｆ２／ｆ１ … （１）
本実施形態によれば、空間的に広がる蛍光を全て一度に測定することが可能になり、感度向上につながる。

次に、図１０および図１１を用いて第３の実施形態を説明する。本実施形態では、レーザー光伝送光ファイバー４は、図１０に示すように、光ファイバーの出口でコアがリング状に並んでいるバンドル光ファイバー４ａとする。図１１に示すように、リング状の光ファイバー出射光を、試料上で適切な大きさに結像させて照射し、リング状のプラズマ７を発生させる。蛍光集光系は、リング状プラズマの直径をＤ１、蛍光集光系の光軸角度をθとしたとき、以下の式（２）が成り立つようにレンズ焦点距離およびライトガイド入射口径Ｄ２を決める。

Ｄ２≧（Ｄ１＋５ｍｍ）ｓｉｎθ×ｆ２／ｆ１ … （２）
通常、コインタイプの電池ではＯリング周辺が最も漏洩しやすい。したがって、Ｏリングの内側に沿ってリング状ビームを照射することにより感度向上が期待できる。

本実施形態によれば、検査したい場所を一度に照射することが可能になり、検査に必要な照射パルス数を減少させることが可能になる。

次に、図１２０を用いて第４の実施形態を説明する。本実施形態は、ホモジナイザー４０を用いてビームを矩形に整形したものを照射する。レーザービーム２２は拡大レンズ２３ａ、２３ｂにより広げられ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂにより分割される。分割されたビームはレンズ２５により試料８の表面上に重ね合わせて照射されることで矩形で、かつエネルギー密度が均一になる。集光光学系は矩形ビームの辺の大きさ＋５ｍｍの範囲を結像するように設計する。

本実施形態によれば、測定対象が角型である場合に測定に必要な場所を一度に均一に照射することが可能となる。

次に、図１および図１３を用いて第５の実施形態を説明する。図１３のようにプラズマ発光をハーフミラー１４で二つに分割し、一方の波長選択素子としてリチウムの蛍光波長のみを通過させる干渉フィルターとし、もう一方の波長選択素子として母材に含まれる元素の発光波長のみを通過させるフィルターを用いる。図１３（ａ）はリチウムの発光波長成分の強度を示し、図１３（ｂ）は母材であるアルミニウムの波長成分の信号強度を示している。図１３（ｃ）はリチウムの信号強度をアルミニウムの信号強度で割ったものを示す。

図１３（ａ）ではＮｏ．２０のサンプルが閾値を超えているが、図１３（ｃ）で比較すると他のサンプルと大きな違いはない。すなわち、プラズマ自体の発光強度が高くなった場合、見かけ上信号強度が高くなるが、実際にはリチウム量を反映したものではなく、誤判定の要因となる。したがって、母材に含まれる元素の発光強度との比率を判定に用いることで誤判定を防ぐことになる。

本実施の形態によれば、判定精度を向上させることができる。

次に、図１４および図１５を用いて第６の実施形態を説明する。図１４のように、発生したプラズマ７を集光レンズ１０により集光し、ＣＣＤカメラ２６によりプラズマをイメージ画像として測定する。波長成分を選択するためにリチウム蛍光波長のみを透過させる干渉フィルター１６をレンズ１０の前に設置する。ＣＣＤカメラ２６はゲート付きＣＣＤカメラとし、測定ゲートを母材によって最適な設定とすることで測定精度を向上させることが可能になる。ＣＣＤカメラ２６によって撮影されたイメージ画像は画像処理装置２７によってデータ処理され、その結果から判定装置２０がリチウム漏洩の有無を判定する。

判定方法の一例を図１５に示す。図１５（ａ）に示すリング状の発光イメージ画像において照射ポイントを分割して各場所における信号強度を計算し、各スポットごとの信号強度をプロットすると、図１５（ｂ）のようなグラフになる。漏洩箇所が微小領域の場合には、信号を照射領域全体で平均化すると埋もれてしまう可能性がある。そこでイメージ画像で測定し、場所ごとの蛍光強度を評価することにより微小の漏洩も検出可能になる。

したがって本実施の形態によれば、測定感度および判定精度を向上させることができる。

次に、図１６を用いて第７の実施形態を説明する。図１６のようにノズル２８から希ガスなどの不活性ガスをアシストガスとして照射部に噴射する。レーザーを照射しプラズマを発生させる場合に、アブレーションによって飛ばされた成分がレンズに付着して測定に悪影響を与える場合があるが、リチウムの発光ラインの近傍に発光波長を持たない不活性ガスを照射部に噴射することによって、レンズに付着することを防ぐことができる。たとえばアシストガスをヘリウムガスとし、ヘリウムガスボンベ２９より出たヘリウムガスをノズル２８により試料表面上に噴射する。

レーザーを照射することによって発生したプラズマ発光をハーフミラー１４で二つに分割し、一方の波長選択素子としてリチウムの蛍光波長のみを通過させる第１のフィルター（干渉フィルター）を用い、もう一方の波長選択素子としてヘリウムガスに含まれる元素の発光波長のみを通過させる第２のフィルターを用いる。

また、第５の実施形態では母材の蛍光強度によりプラズマの変動を校正したが、第７の実施形態ではアシストガスの蛍光強度を用いてプラズマ変動を校正することもできる。その判定方法を図１７に示す。

図１７（ａ）はリチウムの発光波長成分の強度を示し、図１７（ｂ）はヘリウムガスに含まれる元素の波長成分の信号強度を示している。図１７（ｃ）はリチウムの信号強度をヘリウムガスの信号強度で割ったものを示す。図１７（ａ）ではＮｏ．２０のサンプルが閾値を超えているが、図１７（ｃ）で比較すると他のサンプルと大きな違いはない。すなわち、プラズマ自体の発光強度が高くなった場合、見かけ上信号強度が高くなるが、実際にはリチウム量を反映したものではなく、誤判定の要因となる。母材に含まれる元素の発光強度との比率を判定に用いることで誤判定を防ぐことになる。

第８の実施形態では、漏洩検知の前の工程に水、エタノール等で試料を洗浄し、漏洩以外で付着したリチウムイオンを除去する工程を配置する。電池を組み立てる際に付着した微小量の電解液を検知してしまい、誤判定の原因となる可能性がある。そこで、本実施形態では漏洩検知の前の工程に水、エタノール等で洗浄し、漏洩以外で付着したリチウムイオンを除去する工程を配置することで、漏洩検知したい対象物のリチウムが漏洩を高感度で検出できるようにする。

本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第１の実施形態の模式的構成図。レーザー照射エネルギー密度と蛍光強度及び母材の照射痕の関係を示すグラフ。レーザーブレイクダウンプラズマの空間広がりを示すグラフ。図１のレーザー照射部の模式的拡大斜視図。図１の光電子増倍管の出力の時間波形を示すグラフであって、（ａ）は母材がアルミニウムの場合、（ｂ）は母材がステンレス鋼の場合を示す特性図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第１の実施形態の動作例を説明する図であって、サンプルごとのリチウム蛍光信号強度を示すグラフ。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第１の実施形態の操作手順例を示す手順フロー図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第２の実施形態の模式的構成図。図８のレーザー照射部の模式的拡大斜視図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第３の実施形態におけるレーザー光伝送用ファイバーの斜視図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第３の実施形態におけるレーザー照射部の模式的斜視図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第４の実施形態におけるホモジナイザーの構成例を示す模式的斜視図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第５の実施形態の動作例を説明するためのグラフであって、（ａ）はリチウム蛍光信号強度、（ｂ）はアルミニウム蛍光信号強度、（ｃ）はリチウム蛍光信号強度とアルミニウム蛍光信号強度との比を表すグラフ。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第６の実施形態の模式的構成図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第６の実施形態によるリチウム漏洩判定方法を示す図であって、（ａ）はリング状発光部を示す斜視図、（ｂ）は各照射ポイントにおけるリチウム蛍光信号強度を示すグラフ。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第７の実施形態の模式的構成図。本発明に係るリチウム漏洩検知装置の第７の実施形態の動作例を説明するためのグラフであって、（ａ）はリチウム信号強度、（ｂ）はヘリウム信号強度、（ｃ）はリチウム信号強度とヘリウム信号強度との比を表すグラフ。

符号の説明

１：レーザー電源、２：タイミング調整器、３：パルスレーザー発振器（パルスレーザー照射手段）、４：光ファイバー（パルスレーザー照射手段）、５：照射ヘッド（パルスレーザー照射手段）、６ａ、６ｂ：集光レンズ、７、７ａ、７ｂ、７ｃ：ブレイクダウンプラズマ、８：試料（測定対象物）、８ａ、８ｂ、８ｃ：Ｏリング、９：試料移送装置、１０：蛍光集光レンズ（結像光学系）、１１：ライトガイド（結像光学系）、１２：光ファイバー（結像光学系）、１３：レンズ、１４：ハーフミラー、１５：ミラー、１６ａ、１６ｂ（結像光学系）：干渉フィルター、１７ａ、１７ｂ：高圧電源、１８ａ、１８ｂ：光電子増倍管（蛍光検出器）、１９：信号計測装置（分析手段）、２０：判定装置（分析手段）、２１：不良品回収装置、２２：レーザービーム、２３ａ、２３ｂ：ビーム拡大用レンズ、２４ａ、２４ｂ：シリンドリカルレンズアレイ、２５：集光レンズ、２６：ＣＣＤカメラ、２７：画像処理装置、２８：ノズル、２９：ヘリウムガスボンベ

Claims

測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、
前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、
前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、
前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、
を有するリチウム漏洩検知装置において、
前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ^２以下とし、
前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、
前記蛍光検出器は少なくとも二つあって、
前記結像光学系は、分光して前記蛍光検出器それぞれに結像するものであって、
一つの蛍光検出器上に結像する光路の途中にはリチウムの蛍光波長を透過する波長選択素子が配置され、他の蛍光検出器上に結像する光路の途中には測定対象物の母材に含まれる元素の蛍光波長を透過する波長選択素子が配置され、
前記分析手段は、前記少なくとも二つの蛍光検出器から得られた発光成分の強度比に基づいてリチウム漏洩有無を判定する手段を有すること、
を特徴とするリチウム漏洩検知装置。
測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、
前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、
前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、
前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、
を有するリチウム漏洩検知装置において、
前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ ^２以下とし、
前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、
前記蛍光検出器は、測定対象物の母材の材質がアルミニウムの場合に、ゲート幅をレーザーの照射タイミングに対して１００μｓ以内に設けるゲート調整手段を具備すること、
を特徴とするリチウム漏洩検知装置。
測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、
前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、
前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、
前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、
を有するリチウム漏洩検知装置において、
前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ ^２以下とし、
前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、
前記蛍光検出器は、測定対象物の母材の材質がステンレス鋼の場合に、ゲートをレーザーの照射タイミングに対し５μｓ以上の遅れを持たせ、ゲート幅を１００μｓ以内とするゲート調整手段を具備すること、を特徴とするリチウム漏洩検知装置。
前記結像光学系はレーザー集光口径＋５ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであること、を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリチウム漏洩検知装置。
前記パルスレーザー照射手段はレーザービームをリング状に整形して測定対象物に照射することができ、
前記結像光学系は前記レーザービームがリング状に整形される場合にそのリングの直径＋５ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであること、
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリチウム漏洩検知装置。
前記パルスレーザー照射手段は、レーザービームを分割して重ね合わせることによってエネルギー密度を均一化するホモジナイザーを有すること、を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリチウム漏洩検知装置。
前記パルスレーザー照射手段は集光スポットの辺の長さ＋５ｍｍの範囲を結像させる光学系を有すること、を特徴とする請求項６に記載のリチウム漏洩検知装置。
前記結像光学系は透過波長６７０．５ｎｍの波長選択素子を具備すること、を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のリチウム漏洩検知装置。
前記結像光学系は透過波長６１０．４ｎｍの波長選択素子を具備すること、を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のリチウム漏洩検知装置。
前記蛍光検出器はＣＣＤカメラを含み、そのＣＣＤカメラの出力に基づいてプラズマ中のリチウムの蛍光強度分布をイメージ画像として取得する手段を有すること、を特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のリチウム漏洩検知装置。
測定対象物の表面にパルスレーザー光を集光照射することにより測定対象物の母材の表面に付着した表面付着物質をプラズマ化して蛍光を発生させるパルスレーザー照射手段と、
前記蛍光を収集して蛍光検出器上に結像させる結像光学系と、
前記結像された蛍光を検出する蛍光検出器と、
前記検出された蛍光を分析することによりリチウムを検出する分析手段と、
前記パルスレーザー光を照射する測定対象物の表面の付近に不活性ガスを噴射させるガス噴射手段と、
を有するリチウム漏洩検知装置において、
前記パルスレーザー照射手段は、レーザー照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｍｍ ^２以下とし、
前記結像光学系は測定対象物の表面に対して垂直方向に４ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであり、
前記結像光学系は、前記蛍光の光路を二つに分割するハーフミラーと、このハーフミラーで分割された一方の光路に配置されてリチウムの蛍光波長のみを通過させる第１のフィルターと、前記ハーフミラーで分割された他方の光路に配置されて前記不活性ガスに含まれる元素の発光波長のみを通過させる第２のフィルターとを有し、
前記蛍光検出器は、前記第１のフィルターを通過した蛍光と第２のフィルターを通過した蛍光とをそれぞれ検出する別個の蛍光検出器を含み、
前記リチウム漏洩検知装置は、前記蛍光検出器から得られた二つの発光成分の強度比に基づいてリチウム漏洩の有無を判定する手段を有すること、
を特徴とするリチウム漏洩検知装置。
前記結像光学系はレーザー集光口径＋５ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであること、を特徴とする請求項１１に記載のリチウム漏洩検知装置。
前記パルスレーザー照射手段はレーザービームをリング状に整形して測定対象物に照射することができ、
前記結像光学系は前記レーザービームがリング状に整形される場合にそのリングの直径＋５ｍｍの範囲を前記蛍光検出器上へ結像させるものであること、
を特徴とする請求項１１に記載のリチウム漏洩検知装置。