JPH04264238A - 金属粒の分析方法 - Google Patents

金属粒の分析方法

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JPH04264238A
JPH04264238A JP25462291A JP25462291A JPH04264238A JP H04264238 A JPH04264238 A JP H04264238A JP 25462291 A JP25462291 A JP 25462291A JP 25462291 A JP25462291 A JP 25462291A JP H04264238 A JPH04264238 A JP H04264238A
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JP
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metal
laser
fractionation
plasma
excimer laser
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JP25462291A
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English (en)
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Manfred Dr Poetzschke
マンフレート・ペチュケ
Hans-Peter Dr Sattler
ハンス−ペーテル・サトラー
Kristian Dr Hohla
クリスチャン・ホーラ
Thomas Loree
トーマス・ローリー
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GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/718Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粒径が1〜200mm
、特に10〜80mmである種々の互いに物質組成の相
違する金属粒から成る多様性供給原料に対して汎用金属
類の相対的含有濃度についての分別用分析を行うに当っ
て、上記汎用金属類の各金属は測定地点においてレーザ
パルスによる各金属対応プラズマの発生により各上記金
属粒の一限定表面区域から除去されるが、この操作は時
には上記一限定表面区域が予めレーザにより清浄化され
る際に発生したプラズマが消去された後に行い、次いで
上記各金属対応プラズマの輝線スペクトルから所定の離
散スペクトル線又は離散スペクトル線範囲を濾波し、更
にこの濾波スペクトル線又は離散スペクトル線範囲の各
波長における光線強度からアルゴリズムによって特性値
を決定し、最後にこの特性値を予め設定された限界基準
値と比較することによって分別用信号を得る上記多様性
供給原料の分別用分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザの分光学への応用で特筆すべきは
、レーザ光線を微小容積又は表面へ焦点合わせすること
により工業材料の局所分光分析が可能になったことであ
ろう。この場合において、発生したプラズマは離散スペ
クトル線から成る輝線スペクトル光線を放射するが、こ
の輝線スペクトル光線は全面的又は部分的に分光計ダイ
オード装置によって捕捉され、次いで光学的マルチチャ
ネル分析器によって解析され、つまりはプラズマ発生の
数ミリ秒後に上記金属粒の定性分析結果が得られること
になる。この分析方法は、LIBS(Laser−In
duced Breakdown Spectrosc
opy)なる名称で雑誌:EOSD電子光学システムデ
ザイン(EOSD Electro−Optical 
Systems Design) 第14巻(1982
年)、第10号、35〜41頁に記載されている。
【0003】上記雑誌記載の方法は、Nd:YAGレー
ザパルス又はCO2レーザパルスを使用して、特に種々
の互いに物質組成の相違する金属粒から成るスクラップ
の分別用分析方法として提案された。この方法による上
記金属粒の分析速度は、レーザパルス繰返し速度、電子
式検出器の検出速度及び上記金属粒を測定地点へ輸送す
る速度によってのみ制限される(雑誌:応用分光学(A
pplied Spectroscopy)第41巻(
1987年)、第4号、572〜579頁)。
【0004】上記分別用分析方法の一実施例がEP−A
−0293983で公知である。この実施例では、粒径
が15〜65mmである少なくとも30個の金属粒が測
定地点を通過し、上記測定地点においては先ず各金属粒
の一表面部位がレーザ光線パルス照射によって清浄化さ
れ、発生したプラズマが消去された後にこの清浄化され
た部位に対して新たなレーザ光線パルスが照射される。 この後者のレーザ光線パルス照射の際に発生するプラズ
マの輝線スペクトル光線から所定の波長又は波長範囲を
濾波し、この濾波光線の強度から強度比例値を決定し、
この強度比例値を調節可能な限界基準値と比較すること
により分別用信号が得られる。
【0005】上記実施例の方法において使用された近赤
外線領域で作動するNd:YAGレーザ又は中間赤外線
領域で作動するCO2 レーザからのレーザ光線パルス
は、原則的には上記金属粒表面の一点に直接的に焦点合
わせされるので、当該金属は融解気化する。この融解気
化の際に、焼け焦げた境界領域において不純物が除去さ
れ、この不純物が発生するプラズマを汚染する。
【0006】しかし、上記実施例の方法の決定的欠点は
むしろ、上記金属粒の表面輪郭や厚みが一様でないため
に、レーザ光線が上記金属粒表面の一点に焦点合わせ出
来ず、従ってレーザ照射を受けた表面上で一定のエネル
ギー密度が常に得られる訳でない点にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】よって本発明の課題は
、発生プラズマが物理的に不可避な白色光線放射を除い
ては上記金属粒に固有な離散スペクトル線のみを放射す
ると共に、上記金属粒の厚みには無関係に上記プラズマ
をほぼ一定の強度で発生するように冒頭に述べた分別用
分析方法を改良することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、粒径が1〜2
00mm、特に10〜80mmである種々の互いに物質
組成の相違する金属粒から成る多様性供給原料に対して
汎用金属類の相対的含有濃度についての分別用分析を行
うに当って、上記汎用金属類の各金属は測定地点におい
てレーザパルスによる各金属対応プラズマの発生により
各上記金属粒の一限定表面区域から除去されるが、この
操作は時には上記一限定表面区域が予めレーザにより清
浄化される際に発生したプラズマが消去された後に行い
、次いで上記各金属対応プラズマの輝線スペクトルから
所定の離散スペクトル線又は離散スペクトル線範囲を濾
波し、更にこの濾波スペクトル線又はスペクトル線範囲
の各波長における光線強度からアルゴリズムによって特
性値を決定し、最後にこの特性値を予め設定された限界
基準値と比較することによって分別用信号を得る上記多
様性供給原料の分別用分析方法において、各上記金属粒
は、一直線上において、一つ宛、次々と順番に、相互間
隔を保ちながら、特に少なくとも0.75mmの相互間
隔を保って、供給地点から上記測定地点を経て分別地点
へと連続的に所定の経路上を輸送し、上記測定地点にお
いてエキシマレーザ光線を照射するように構成した。
【0009】エキシマレーザは紫外線領域において短い
パルス長さで作動する稀ガスハロゲン化物レーザである
。エキシマレーザの特徴は、高いパルスエネルギー及び
平坦な強度分布並びに高いpulse−to−puls
e安定性と関連して大きな光線断面を持つことに在る。
【0010】エキシマレーザ光線は、その分散が比較的
大きいので、比較的大きな焦点深度区域に亙って大きな
表面上に焦点合わせができる。故にプラズマによる物質
融解気化除去過程は上記金属粒の多様な表面輪郭や厚み
に適応でき、従って上記金属粒の分析結果は満足すべき
ものとなるはずである。
【0011】他のレーザ光線パルスに比較してエキシマ
レーザの更にもう一つの利点は、エキシマレーザ光線の
性質、パルス長さ、パルスエネルギーそして特に光線分
散、つまり焦点合わせの容易さがパルス繰返し周波数に
無関係なことである。
【0012】プラズマにより除去される材料は、その極
く狭い限定区域にエネルギーが投入されるので、前記の
焼焦境界領域の負担度も減少するであろうし、これは発
生プラズマの汚染度が減少することに繋がる筈である。
【0013】エキシマレーザは空気中で点火しないので
、空気中で発生するプラズマによる悪影響を受けること
はない。つまり、空気プラズマのスペクトルを上記金属
粒のプラズマのスペクトルから控除する必要はない。
【0014】エキシマレーザにより作られたプラズマの
スペクトル光線は、金属の仕事関数とは殆ど無関係であ
る。
【0015】各上記金属粒が上記測定地点に到着する際
に、各上記金属粒は個別に光学的障壁を横切るが、その
時に発生する信号が電子式検出回路でエキシマレーザを
制御するのがよい。
【0016】上記光学的障壁の出力信号によって上記エ
キシマレーザを起動するためには、個々の上記金属粒間
の相互間隔は少なくとも0.75mmであるのがよい。 上記金属粒の輸送速度が増加すると、上記相互間隔をも
っと広げなければならない。
【0017】光電池に向けて照射される通常光線で上記
光学的障壁を構成することにより個々の上記金属粒の長
さを測定するのがよい。
【0018】上記光学的障壁はまたレーザ光線単独で又
は通常光線とレーザ光線とを組み合せて構成することが
できる。これにより個々の上記金属粒を立体的に検出す
ることができる。
【0019】発生するプラズマから放射されるスペクト
ル中から波長範囲200〜800nmのスペクトル線を
濾波するのがよい。
【0020】上記金属粒一個へ与えられるエキシマレー
ザのパルスエネルギー量は30〜500mJであるのが
よい。
【0021】エキシマレーザのパルス周波数は10〜5
00Hz、好ましくは100〜150Hzであるのがよ
い。この条件下においては、周波数の差違に関係なくレ
ーザ光線の性質が同じという利点がある。
【0022】スペクトル線の数が少ないか又はスペクト
ル線範囲の幅が狭ければ、実験結果の解析は容易となろ
う。この目的のために、レーザパルス照射後の0.2〜
50μs、好ましくは1.5〜50μsの期間に限り放
射スペクトル線の濾波を行うのがよい。これにより、プ
ラズマ放射の暗雑音は明らかに減少し、従ってスペクト
ルをより適切に同定することができる。
【0023】
【実施例】以下本発明の実施例につき図1を参照しなが
ら説明する。
【0024】平均的組成が 65%  アルミニウム合金スクラップ12%  亜鉛
合金スクラップ 8%  銅合金スクラップ 7%  黄銅スクラップ 7%  特殊鋼スクラップ 1%  鉛合金スクラップ である多様性スクラップ原料に由来する、平均粒径が3
0mmである金属粒(2)を、ベルトコンベヤ(1)上
に載せて移送速度2.5m/sで、分光分析に供するた
めに測定地点(3)へ移送した。
【0025】測定地点(3)への到着に際して、各上記
金属粒(2)は、光電池(4)へ導びかれる通常光線に
より並びにHe/Neレーザ(7)から発して焦点合わ
せレンズ(5)及びミラー(6)によって導びかれるレ
ーザ光線により捕捉される。
【0026】上記捕捉の際において光電池(4)及びH
e/Neレーザ(7)で発生する出力信号は、電子式検
出器(8)によって電気信号に変換され、更に上記両電
気信号は相互に結合され、エキシマレーザ(9)の起動
に使用される。
【0027】エキシマレーザ(9)のレーザ光線は、ミ
ラー(10)、焦点合わせレンズ(5)及びミラー(6
)を経て金属粒(2)へと導かれる。
【0028】最初のレーザパルスによって金属粒(2)
の表面は部分的に清浄化され、その際に発生する汚染さ
れたプラズマは空気流によって除去される。
【0029】第二のレーザパルスは上記金属粒(2)の
清浄化済み表面部分に向けて照射され、その際発生する
金属プラズマはスペクトル検出器(11)及びこれに前
置されたスペクトルフィルタ(12)によって捕捉され
るが、この第二のレーザパルス照射後20μsの期間内
における離散スペクトル線又は離散スペクトル線範囲の
みがスペクトルフィルタ(12)によって濾波される。
【0030】スペクトル検出器(11)の時間窓の開閉
は電子式検出器(8)によって制御される。また電子式
検出器(8)は測定値を電子計算機で読み込み可能な形
に加工する。
【0031】マイクロプロセッサ(13)は、上記測定
値から数値的比例値を決定し、この数値的比例値を予め
設定された限界基準値と比較することによって分別用信
号を発生する。
【0032】上記分別用信号は、光電池(4)の出力信
号によって起動される電子トリガシステム(14)を介
して分別装置を制御する。
【0033】
【発明の効果】本発明は上述のような構成であるから、
上記金属粒の厚みには無関係に上記プラズマをほぼ一定
の強度で発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】物質組成の相違する金属粒から成る多様性供給
原料の分別用分析方法に使用する装置の模式的光路及び
電気回路図
【符号の説明】
1    ベルトコンベヤ 2    金属粒 3    測定地点 4    光電池 5    焦点合わせレンズ 6    ミラー 7    He/Neレーザ 8    電子式検出器 9    エキシマレーザ 10  ミラー 11  スペクトル検出器 12  スペクトルフィルタ 13  マイクロプロセッサ 14  電子トリガシステム

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒径が1〜200mm、好ましくは10〜
    80mmである種々の互いに物質組成の相違する金属粒
    から成る多様性供給原料に対して汎用金属類の相対的含
    有濃度についての分別用分析を行うに当って、上記汎用
    金属類の各金属は測定地点においてレーザパルスによる
    各金属対応プラズマの発生により各上記金属粒の一限定
    表面区域から除去されるが、この操作は時には上記一限
    定表面区域が予めレーザにより清浄化される際に発生し
    たプラズマが消去された後に行い、次いで上記各金属対
    応プラズマの輝線スペクトルから所定の離散スペクトル
    線又は離散スペクトル線範囲を濾波し、更にこの濾波ス
    ペクトル線又はスペクトル線範囲の各波長における光線
    強度からアルゴリズムによって特性値を決定し、最後に
    この特性値を予め設定された限界基準値と比較すること
    によって分別用信号を得る上記多様性供給原料の分別用
    分析方法において、各上記金属粒は、一直線上において
    、一つ宛、次々と順番に、相互間隔を保ちながら、供給
    地点から上記測定地点を経て分別地点へと連続的に所定
    の経路上を輸送し、上記測定地点においてエキシマレー
    ザ光線を照射することを特徴とする上記多様性供給原料
    の分別用分析方法。
  2. 【請求項2】上記金属粒間の上記相互間隔が少なくとも
    0.75mmである請求項1の分別用分析方法。
  3. 【請求項3】各上記金属粒が上記測定地点に到着する際
    に、各上記金属粒は個別に光学的障壁を横切るが、その
    時に発生する信号が電子式検出回路でエキシマレーザを
    制御する請求項1又は2の分別用分析方法。
  4. 【請求項4】光電池に向けて照射される通常光線で上記
    光学的障壁を構成する請求項3の分別用分析方法。
  5. 【請求項5】レーザ光線で上記光学的障壁を構成する請
    求項3及び/又は4の分別用分析方法。
  6. 【請求項6】発生するプラズマから放射されるスペクト
    ル中から波長範囲200〜800nmのスペクトル線を
    濾波する請求項1〜5の何れか1項の分別用分析方法。
  7. 【請求項7】上記金属粒一個へ与えられるエキシマレー
    ザのパルスエネルギー量が30〜500mJである請求
    項1〜6の何れか1項の分別用分析方法。
  8. 【請求項8】エキシマレーザのパルス周波数は10〜5
    00Hz、好ましくは100〜150Hzである請求項
    1〜7の何れか1項の分別用分析方法。
  9. 【請求項9】レーザパルス照射後の0.2〜50μs、
    好ましくは1.5〜50μsの期間に限り放射スペクト
    ル線の濾波を行う請求項1〜8の何れか1項の分別用分
    析方法。
JP25462291A 1990-09-05 1991-09-05 金属粒の分析方法 Pending JPH04264238A (ja)

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DE19904028102 DE4028102A1 (de) 1990-09-05 1990-09-05 Verfahren zur analyse von metallteilchen
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JP (1) JPH04264238A (ja)
AU (1) AU641273B2 (ja)
CA (1) CA2050608A1 (ja)
DE (1) DE4028102A1 (ja)
MX (1) MX173822B (ja)
TW (1) TW198752B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019052884A (ja) * 2017-09-13 2019-04-04 学校法人中部大学 レーザ誘起プラズマ発光分析法を用いた金属スクラップの判別方法、金属スクラップ判別装置及び金属スクラップ選別システム

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4426475C2 (de) * 1993-07-27 1996-01-11 Hohla Kristian Vorrichtung zur laserinduzierten Plasmaspektroskopie für die Materialanalyse von auf einer Transporteinheit geführten Teilen
DE4415381A1 (de) * 1994-05-02 1995-11-09 Nis Ingenieurgesellschaft Mbh Lasergestütztes Verfahren zur Bestimmung von Edelmetallkonzentrationen in Metallen
US6545240B2 (en) 1996-02-16 2003-04-08 Huron Valley Steel Corporation Metal scrap sorting system
US5844149A (en) * 1996-09-19 1998-12-01 Nkk Corporation Method for analyzing solid specimen and apparatus therefor
US7176232B2 (en) 2002-06-24 2007-02-13 The Regents Of The University Of California Salinosporamides and methods for use thereof
DE10304337A1 (de) * 2003-02-03 2004-08-19 Luk Laser-Und Umweltmesstechnik Kiel Gmbh Verfahren und Sensorkopf zur berührungslosen Klassifizierung von Materialien
US7280202B2 (en) * 2004-01-15 2007-10-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ingredient analysis method and ingredient analysis apparatus
CN104374753B (zh) * 2014-11-17 2016-09-28 浙江大学 基于双脉冲激光诱导击穿光谱的作物重金属和微量元素检测方法
DE102014117613B4 (de) * 2014-12-01 2018-04-12 SECOPTA analytics GmbH Laseranordnung und Verfahren zur Untersuchung eines Objektes
US9785851B1 (en) 2016-06-30 2017-10-10 Huron Valley Steel Corporation Scrap sorting system
CN112255149B (zh) * 2020-10-10 2022-07-05 中国科学院近代物理研究所 松散颗粒堆积物粒度尺寸的检测方法、系统及存储介质

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3481643D1 (de) * 1984-12-12 1990-04-19 Kawasaki Steel Co Verfahren zur kontinuierlichen untersuchung eines verfluessigten materials.
DE3718672A1 (de) * 1987-06-04 1988-12-15 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur analyse von metallteilchen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019052884A (ja) * 2017-09-13 2019-04-04 学校法人中部大学 レーザ誘起プラズマ発光分析法を用いた金属スクラップの判別方法、金属スクラップ判別装置及び金属スクラップ選別システム

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CA2050608A1 (en) 1992-03-06
AU8356591A (en) 1992-03-12
AU641273B2 (en) 1993-09-16
MX173822B (es) 1994-03-29
DE4028102A1 (de) 1992-03-12
EP0476728A1 (de) 1992-03-25
TW198752B (ja) 1993-01-21

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