JP6196664B2 - マイクロ波キャビティセンサ - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ波キャビティセンサに関するものである。本発明のマイクロ波キャビティセンサは、多相混合物の組成の検出、腐食の測定、及び誘電体材料の化学的性質の測定にとって特に有用であり、後者は、電子常磁性共鳴(EPR:Electron Paramagnetic Resonance)及び核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)と共に使用する際に、特に有用である。
石油及びガス産業における配管及び流路の監視は、スケール(酸化膜)及び腐食の進行を制御または防止するために、あるいは、流体をパイプライン内で長距離にわたって輸送しなければならない際に、流量を管理及び監視するために、多数の測定を実行する必要がある。配管内を流れる油と水、及び場合によってはガス流体の個別成分の組成及び流量を監視する必要がある。これらの測定は、油井内に存在する成分を特定するために、そして、石油の抽出を制御して最大にすることを支援するためにも必要である。
Claims (17)
- 励起波長のマイクロ波信号を用いて試料を検出するセンサであって、
前記マイクロ波信号を発生するように構成されたマイクロ波発生器と;
前記マイクロ波信号を導く誘電体導波管と;
前記誘電体導波管の端部にある誘電体反射器であって、検出電磁界の形成をもたらす誘電体反射器と、
試料チャンバとを具え、
前記誘電体反射器は、少なくともλ g /20の厚さを有し、ここに、λ g は当該誘電体反射器内に誘起される電磁波の波長であり、これにより前記試料チャンバ内の電磁界強度を最大にし、
前記誘電体反射器は、前記誘電体導波管の誘電体材料とは異なる誘電体材料製であり、
前記誘電体導波管は、前記励起波長の定在波を当該誘電体導波管内に形成することを可能にするように構成され、
前記誘電体反射器が、当該誘電体反射器の外表面を越えた検出電磁界の形成をもたらすか、当該誘電体反射器の内表面の下方に検出電磁界の形成をもたらすことを特徴とするセンサ。 - 前記定在波が、nλ/4のような、前記励起波長の分数倍の波長で共振し、ここに、nは整数であり、λは前記励起波長であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。
- 前記共振のモードが、TMまたはTEモードであることを特徴とする請求項2に記載のセンサ。
- 前記検出電磁界がエバネセント電磁界であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセンサ。
- 前記検出電磁界が放射電磁界であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセンサ。
- 前記導波管の周囲に配置され、マイクロ波エネルギーを前記導波管内に集中させる集波器を具えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセンサ。
- 前記集波器が、分散型ブラッグ反射器構造であることを特徴とする請求項6に記載のセンサ。
- 前記ブラッグ反射器構造が、ハニカム構造であることを特徴とする請求項7に記載のセンサ。
- 前記励起波長が、0.3GHz〜1THzのマイクロ波領域内にあることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のセンサ。
- 前記検出電磁界の変化を検出する手段を具えていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のセンサ。
- 前記検出電磁界の変化を検出する手段は、周波数差、及び/または位相差、及び/または振幅差、及び/またはQ値の差を測定するように動作可能であることを特徴とする請求項10に記載のセンサ。
- 前記検出電磁界の変化を検出する手段が、前記導波管の、前記誘電体反射器とは反対側の端部に配置されていることを特徴とする請求項10または11に記載のセンサ。
- 前記誘電体反射器が、前記誘電体導波管の誘電率とは異なる誘電率を有する材料を具えていることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のセンサ。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のセンサを含む電子常磁性共鳴スペクトロメータ。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のセンサを、組成センサとして、連続流量及び組成センサとして、腐食検査用センサとして、管または表面の厚さを監視するためのセンサとして、パイプライン内を流れる湿潤ガス混合物の組成を監視するためのセンサとして、あるいは前記試料チャンバ内に封入された流体、固体物質、気体の組成を検出するための独立型の実験用及び手持ち型構成として使用する、センサの使用方法。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のセンサを含み、核磁気共鳴(NMR)信号を検出するためのNMRシステムをさらに具えていることを特徴とする測定システム。
- 前記センサと前記NMRシステムとが同時に測定を行うように動作可能であることを特徴とする請求項16に記載の測定システム。
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