JPS58219438A - レ−ザ発光分光分析装置 - Google Patents
レ−ザ発光分光分析装置Info
- Publication number
- JPS58219438A JPS58219438A JP10286882A JP10286882A JPS58219438A JP S58219438 A JPS58219438 A JP S58219438A JP 10286882 A JP10286882 A JP 10286882A JP 10286882 A JP10286882 A JP 10286882A JP S58219438 A JPS58219438 A JP S58219438A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- light
- spectrometer
- laser
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
- G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザ発光分光分析装置に係り、特に、浴銑
、溶鋼、溶融スラグの直接分析に用いるのに好適な、レ
ーザ発光部からレーザ光を照射し念ときに試料表面から
放出される光を、分光器により分光分析するようにした
レーザ発光分光分析装置の改良に関する。
、溶鋼、溶融スラグの直接分析に用いるのに好適な、レ
ーザ発光部からレーザ光を照射し念ときに試料表面から
放出される光を、分光器により分光分析するようにした
レーザ発光分光分析装置の改良に関する。
試料表面に強力なパルス状のレーザ光を照射すると、局
所的にエネルギが注入された状態となり、溶解、蒸発が
起り、更に蒸気が励起されてプラズマ化し、光を放出す
るようになる。この光を分光器で分散し、目的元素のス
ペクトル線強度を、写真フィルム、光電子増倍管、フォ
トダイオード等により測定することによって、目的元素
の含有量を求めるようにしたレーザ発光分光分析装置が
知られている。
所的にエネルギが注入された状態となり、溶解、蒸発が
起り、更に蒸気が励起されてプラズマ化し、光を放出す
るようになる。この光を分光器で分散し、目的元素のス
ペクトル線強度を、写真フィルム、光電子増倍管、フォ
トダイオード等により測定することによって、目的元素
の含有量を求めるようにしたレーザ発光分光分析装置が
知られている。
このようなレーザ光を励起源とするレーザ発光分光分析
装置に用いる光学系としては、第１図に示す如く、レー
ザ発光部１２、及び、該レーザ発光部１２から照射され
たレーザ光を試料１６の表面に収束させるための集光レ
ンズ１４からなるレーザ照射系ｌＯと、試料１６の表面
から放出される光を分光器２２に導くための分光器光学
系２０゜及び、分光器２２からなる分光器系１Ｂとを別
々の軸上に配設し、その交差する点に試料１６を設置す
るものと、第２図に示す如く、レーザ発光部１２、該レ
ーザ発光部１２から照射されるレーザ光の方向を変換す
るための直角プリズム２４、該直角プリズム２４により
方向変換されたレーザ光を溶鋼等からなる試料１６の表
面に収束させるためのレーザ光用の集光レンズ１４から
なるレーザ照射系１０と、試料１６０表面から放出され
る光をレーザ光と同軸逆方向に伝播する光とするための
試料放出光用の集光レンズ２６．試料放出光を分光器（
図示省略）に導くための、中央部にレーザ光透過部が形
成されたビームス１リツク２８、及び、分光器からなる
分光器系１８とを有し、レーザ照射系１０と分光器系１
８を途中から同軸とするものが開発されている。前者に
よれば、平滑な表面を持つ試料１６には有効であるが、
試料１６の置く位置を厳密に制御する必要がある。父、
後者によれば、試料１６の位置が若干変動しても、試料
１６から放出された光を分光器２２に導くことができる
ものである。しかしながら、いずれの光学系においても
、試料１６と分光器２２間の距離が変化すると、試料１
６から放出された光を効率よく分光器２２に導くことが
できず、試料１６と分光器２２間の距離を任意に設定す
ることができないという欠点を有していた。
装置に用いる光学系としては、第１図に示す如く、レー
ザ発光部１２、及び、該レーザ発光部１２から照射され
たレーザ光を試料１６の表面に収束させるための集光レ
ンズ１４からなるレーザ照射系ｌＯと、試料１６の表面
から放出される光を分光器２２に導くための分光器光学
系２０゜及び、分光器２２からなる分光器系１Ｂとを別
々の軸上に配設し、その交差する点に試料１６を設置す
るものと、第２図に示す如く、レーザ発光部１２、該レ
ーザ発光部１２から照射されるレーザ光の方向を変換す
るための直角プリズム２４、該直角プリズム２４により
方向変換されたレーザ光を溶鋼等からなる試料１６の表
面に収束させるためのレーザ光用の集光レンズ１４から
なるレーザ照射系１０と、試料１６０表面から放出され
る光をレーザ光と同軸逆方向に伝播する光とするための
試料放出光用の集光レンズ２６．試料放出光を分光器（
図示省略）に導くための、中央部にレーザ光透過部が形
成されたビームス１リツク２８、及び、分光器からなる
分光器系１８とを有し、レーザ照射系１０と分光器系１
８を途中から同軸とするものが開発されている。前者に
よれば、平滑な表面を持つ試料１６には有効であるが、
試料１６の置く位置を厳密に制御する必要がある。父、
後者によれば、試料１６の位置が若干変動しても、試料
１６から放出された光を分光器２２に導くことができる
ものである。しかしながら、いずれの光学系においても
、試料１６と分光器２２間の距離が変化すると、試料１
６から放出された光を効率よく分光器２２に導くことが
できず、試料１６と分光器２２間の距離を任意に設定す
ることができないという欠点を有していた。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべく１ｃされたも
ので、試料表面と分光器間の距離を任意に設定すること
ができ、従って、工場内等の分光器の設置に対し種々の
制約のある場所にも適用することができる、汎用性の高
いレーザ発光分光分析装置を提供することを目的とする
。
ので、試料表面と分光器間の距離を任意に設定すること
ができ、従って、工場内等の分光器の設置に対し種々の
制約のある場所にも適用することができる、汎用性の高
いレーザ発光分光分析装置を提供することを目的とする
。
本発明は、レーザ発光部からレーザ光を照射したときに
試料表面から放出される光を、分光器により分光分析す
るようにしたレーザ発光分光分析装置において、レーザ
光を試料表面に収束させると共に、試料表面から放出さ
れる光を、レーザ光と同軸逆方向に伝播する円環状平行
光線とするための集光レンズと、少なくとも一部が前記
レーザ光の外側に配置された１円環状子行光線化された
試料放出光を分光器に導（ための分光器光学系とを設け
、集光レンズと分光器光学系間におけるレーザ光及び試
料放出光が、互いに同軸、平行となるようにして、前記
目的を達成したものである。
試料表面から放出される光を、分光器により分光分析す
るようにしたレーザ発光分光分析装置において、レーザ
光を試料表面に収束させると共に、試料表面から放出さ
れる光を、レーザ光と同軸逆方向に伝播する円環状平行
光線とするための集光レンズと、少なくとも一部が前記
レーザ光の外側に配置された１円環状子行光線化された
試料放出光を分光器に導（ための分光器光学系とを設け
、集光レンズと分光器光学系間におけるレーザ光及び試
料放出光が、互いに同軸、平行となるようにして、前記
目的を達成したものである。
本発明は、真空紫外光を通す光学結晶ＣａＦ２が。
高純度であれば、レーザ光を集光することができること
に着目しなされたものである。
に着目しなされたものである。
以下図面を参照して１本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
本実施例しｊ、第３図に示す如（、レーザ照射系ｌＯの
レーザ発光部１２からレーザ光を照射したときに、試料
１６の表面から放出される光を、分光器系１８の分光器
２２により分光分析するようにしたレーザ発光分光分析
装置において、前記レーザ発光ｆｆ１ｌ１２から照射さ
れたレーザ光１３の照射方向を変えるための直角プリズ
ム２４と、該直角プリズム２４出側のレーザ光１３を試
料１６の表面に収束させると共に、試料表面から放出さ
れる光を、レーザ光１３と同軸逆方向に伝播する円環状
平行光線３３とするための集光レンズ３２と、＃記し−
ザ光１３の外側に配置された１円環状子行光線化された
試料放出光３３を１分光器２２の入口スリット３６に結
像するための、円環状凹面鏡３４からなる分光器光学系
２０と、分光器２２と。
レーザ発光部１２からレーザ光を照射したときに、試料
１６の表面から放出される光を、分光器系１８の分光器
２２により分光分析するようにしたレーザ発光分光分析
装置において、前記レーザ発光ｆｆ１ｌ１２から照射さ
れたレーザ光１３の照射方向を変えるための直角プリズ
ム２４と、該直角プリズム２４出側のレーザ光１３を試
料１６の表面に収束させると共に、試料表面から放出さ
れる光を、レーザ光１３と同軸逆方向に伝播する円環状
平行光線３３とするための集光レンズ３２と、＃記し−
ザ光１３の外側に配置された１円環状子行光線化された
試料放出光３３を１分光器２２の入口スリット３６に結
像するための、円環状凹面鏡３４からなる分光器光学系
２０と、分光器２２と。
該分光器２２の後方に配置された、分光器２２により分
光されたスペクトル線の強度を検出するための光検出器
３８と、前記集光レンズ３２と分光器光学系２０間の距
離を可変とするための、中間部にすり合せ部４０ａが形
成された鏡筒４ｏと、を設けたものである。
光されたスペクトル線の強度を検出するための光検出器
３８と、前記集光レンズ３２と分光器光学系２０間の距
離を可変とするための、中間部にすり合せ部４０ａが形
成された鏡筒４ｏと、を設けたものである。
前記レーザ発光部１２は、所定出力、パルス幅のパルス
状レーザ光を放出するもので１例えば、波長０．６９μ
ｍのルビーレーザ、波長１．０５乃至１．０６μｍの赤
外線レーザが用いられている。このレーザ発光部１２に
モードロック機構を組込んで、レーザ光１３のモードを
、ガウス分布型のＴ Ｅ Ｒ’ｆｏ。
状レーザ光を放出するもので１例えば、波長０．６９μ
ｍのルビーレーザ、波長１．０５乃至１．０６μｍの赤
外線レーザが用いられている。このレーザ発光部１２に
モードロック機構を組込んで、レーザ光１３のモードを
、ガウス分布型のＴ Ｅ Ｒ’ｆｏ。
モードに固定することが望“ましい。
前記直角プリズム２４は、レーザ照射系ｌＯと分光器系
１８の光軸を一致させるためのもので。
１８の光軸を一致させるためのもので。
レーザ発光部１２を試料１６の表面に対して垂直方向に
設置した場合には、省略することができる。
設置した場合には、省略することができる。
前記集光レンズ３２は、レーザ光１３を、その焦点にお
いた試料１６の表面に収束すると共に、試料表面に形成
されたプラズマが放出する光を、レーザ光と同軸逆方向
に伝播させるものである。
いた試料１６の表面に収束すると共に、試料表面に形成
されたプラズマが放出する光を、レーザ光と同軸逆方向
に伝播させるものである。
この集光レンズ３２としては１通常の光学ガラスからな
る凸レンズを用いるが、特に、真空紫外領域のスペクト
ルを検出する場合には、高純度のＣａＦ２ 、 ＭｇＦ
ｚ、 ＬｉＦ、 ＢａＦ＊、ＳｔＯ，等の光学結晶を用
いる。
る凸レンズを用いるが、特に、真空紫外領域のスペクト
ルを検出する場合には、高純度のＣａＦ２ 、 ＭｇＦ
ｚ、 ＬｉＦ、 ＢａＦ＊、ＳｔＯ，等の光学結晶を用
いる。
前記分光器光学系２００円環状凹面鏡３４は、レーザ光
１３の同軸外側に配設され、レーザ光１３によって背後
から照射されないように設置されている。この円環状凹
面鏡３４は、試料１６から放出され、集光レンズ３２で
平行光線された光３３を、分光器２２の入口スリット３
６に結像する曲率を有している。なお第３図に示す実施
例においては、円環状凹面鏡３４を１枚使用していたが
、例えば第４図に示す第１変形例の如く、円環状凹面鏡
３４と平面鏡４２を組み合わせて１円環状凹面鏡３４の
みをレーザ光１３の光軸近傍に設置した９％又、測定す
るスペクトルの波長によっては、第５図に示す第２変形
例の如く、ビームスプリッタ４４と凸レンズ４６を組合
せたりすることも可能である。
１３の同軸外側に配設され、レーザ光１３によって背後
から照射されないように設置されている。この円環状凹
面鏡３４は、試料１６から放出され、集光レンズ３２で
平行光線された光３３を、分光器２２の入口スリット３
６に結像する曲率を有している。なお第３図に示す実施
例においては、円環状凹面鏡３４を１枚使用していたが
、例えば第４図に示す第１変形例の如く、円環状凹面鏡
３４と平面鏡４２を組み合わせて１円環状凹面鏡３４の
みをレーザ光１３の光軸近傍に設置した９％又、測定す
るスペクトルの波長によっては、第５図に示す第２変形
例の如く、ビームスプリッタ４４と凸レンズ４６を組合
せたりすることも可能である。
前記光検出器３８としては、例えば、光電子増倍管、フ
ォトダイオード、写真フィルム等が用いられている。
ォトダイオード、写真フィルム等が用いられている。
前記鏡筒４０には、真空紫外領域のスペクトルを検出す
る場合に備えて、試料１６〜集光レンズ３２間をアルゴ
ン雰囲気とし、集光レンズ３２〜分光器２２間を真空と
するか、或いは、試料１６〜分光器２２間をすべてアル
ゴン雰囲気とするための、アルゴンガス導入部４０ｂ、
レーザ光導入部をシールする光学ガラス４８、分光器２
２の入ロスリット３６後段をシールする、ＣａＦ、等か
らなる真空シールガラス５０が設けられている。
る場合に備えて、試料１６〜集光レンズ３２間をアルゴ
ン雰囲気とし、集光レンズ３２〜分光器２２間を真空と
するか、或いは、試料１６〜分光器２２間をすべてアル
ゴン雰囲気とするための、アルゴンガス導入部４０ｂ、
レーザ光導入部をシールする光学ガラス４８、分光器２
２の入ロスリット３６後段をシールする、ＣａＦ、等か
らなる真空シールガラス５０が設けられている。
以下作用を説明する。
まず、集光レンズ３２及び分光器光学系２ｏを含む鏡筒
４０のすり合せ部４０ａ’ｉ調整し、試料１６の表面が
、集光レンズ３２の焦点に来るように位曾を設定する。
４０のすり合せ部４０ａ’ｉ調整し、試料１６の表面が
、集光レンズ３２の焦点に来るように位曾を設定する。
この時、既存の測長針を利用してもよい。次いで、レー
ザ発光部１２を作動させ、所定強度、パルス幅のレーザ
光１３を放出させる。レーザ光１３は、直角プリズム２
４を介して集光レンズ３２内に導かれ、試料１６の表面
に収束される。試料１６のレーザ照射部は、瞬時にプラ
ズマ化され、光を放出する。この光は前記集光レンズ３
２で円環状平行光線３３となり５分光器光学系２０の円
環状凹面鏡３４により１分光器２２０入ロスリツト３６
に導かれる。分光器２２の内部では、回折格子、プリズ
ム等により光が分散され、測定目的元累のスペクトル線
強度が、光検出器３Ｂで読み取られ１通常の方法でデー
タ処理が行われ１分析が行われる。
ザ発光部１２を作動させ、所定強度、パルス幅のレーザ
光１３を放出させる。レーザ光１３は、直角プリズム２
４を介して集光レンズ３２内に導かれ、試料１６の表面
に収束される。試料１６のレーザ照射部は、瞬時にプラ
ズマ化され、光を放出する。この光は前記集光レンズ３
２で円環状平行光線３３となり５分光器光学系２０の円
環状凹面鏡３４により１分光器２２０入ロスリツト３６
に導かれる。分光器２２の内部では、回折格子、プリズ
ム等により光が分散され、測定目的元累のスペクトル線
強度が、光検出器３Ｂで読み取られ１通常の方法でデー
タ処理が行われ１分析が行われる。
前記実施例に示されるような装置により、口径５Ｑｍｉ
、焦点距離１５０１ｍの高純度ＣａＦ２１１ｉｊ集光レ
ンズ３２を用い、試料１６〜真空シ一ルガラス５０間を
アルゴン雰囲気として、Ｆｅ−８２元合金からなる試料
１６に、波長１．０６μｍ、出力２Ｊ、パルス幅１５
ｎ５ｅａ のレーザ光を照射した時に得られる、２７１
．４ｎｍのＦｅスペクトル線強度、及び、１８０．７
ｎｍのＳスペクトル線強度を、試料１６と分光器光学系
２０間の距離を変えて測定したところ、第６図に示すよ
うな結果が得られた。
、焦点距離１５０１ｍの高純度ＣａＦ２１１ｉｊ集光レ
ンズ３２を用い、試料１６〜真空シ一ルガラス５０間を
アルゴン雰囲気として、Ｆｅ−８２元合金からなる試料
１６に、波長１．０６μｍ、出力２Ｊ、パルス幅１５
ｎ５ｅａ のレーザ光を照射した時に得られる、２７１
．４ｎｍのＦｅスペクトル線強度、及び、１８０．７
ｎｍのＳスペクトル線強度を、試料１６と分光器光学系
２０間の距離を変えて測定したところ、第６図に示すよ
うな結果が得られた。
図から明らかな如く、レーザ出力に約１０％の変動があ
ることを考慮すると、スペクトル線の強度が２試料１６
と分光器光学系２０間の距離に依存しないことが明らか
である。
ることを考慮すると、スペクトル線の強度が２試料１６
と分光器光学系２０間の距離に依存しないことが明らか
である。
以上説明した通り、不発明によれば、試料と分光器の距
離に拘らず、ｎ度の高い測定を行うことができる。従っ
て、工場内等の分光器の設置に対し種々の制約のある場
所にも適用することができ、汎用性を烏めることかでき
るという優れた効果を有する。
離に拘らず、ｎ度の高い測定を行うことができる。従っ
て、工場内等の分光器の設置に対し種々の制約のある場
所にも適用することができ、汎用性を烏めることかでき
るという優れた効果を有する。
第１図は、従来のレーザ発光分光分析装置の１例におけ
るレーザ照射系と分光器系の配置を示す正面図、第２図
は、同じく他の例のレーザ照射系と分光器系の配置を示
す正面図、第３図は、本発明に係るレーザ発光分光分析
装部の実施例の構成を示す断面図−第４図は第１変形例
における分光器光学系の配置を示す正面図、第５図は、
同じ（第２変形例に分ける分光器光学系の配置を示す正
面図、第６図は、前記実施例により測定された、Ｆｅ、
Ｓのスペクトル線強度と試料と分光器光学系間の距離の
関係の１例を示す線図である。 ］０・・・レーザ照射系、１２・・・レーザ発光部。 １３・・・レーザ光、１６・・・試料、１８・・・分光
器系、２０・・・分光器光学系、２２・・・分光器、３
２・・・集光レンズ、３３・・・円環状試料放出光、３
４・・・円環状凹面鏡、３６・・・入ロスリッチ、３８
・・・光検出器。 ４２・・・平面鏡、４４・・・ビームスプリッタ、４６
・・・凸レンズ。 代理人 高 矢 論 （ほか１名） （１１） 第１図 第２図 一：二：：二−二−−−１６ 第３図 ］ ２０４− 第４図 第５図
るレーザ照射系と分光器系の配置を示す正面図、第２図
は、同じく他の例のレーザ照射系と分光器系の配置を示
す正面図、第３図は、本発明に係るレーザ発光分光分析
装部の実施例の構成を示す断面図−第４図は第１変形例
における分光器光学系の配置を示す正面図、第５図は、
同じ（第２変形例に分ける分光器光学系の配置を示す正
面図、第６図は、前記実施例により測定された、Ｆｅ、
Ｓのスペクトル線強度と試料と分光器光学系間の距離の
関係の１例を示す線図である。 ］０・・・レーザ照射系、１２・・・レーザ発光部。 １３・・・レーザ光、１６・・・試料、１８・・・分光
器系、２０・・・分光器光学系、２２・・・分光器、３
２・・・集光レンズ、３３・・・円環状試料放出光、３
４・・・円環状凹面鏡、３６・・・入ロスリッチ、３８
・・・光検出器。 ４２・・・平面鏡、４４・・・ビームスプリッタ、４６
・・・凸レンズ。 代理人 高 矢 論 （ほか１名） （１１） 第１図 第２図 一：二：：二−二−−−１６ 第３図 ］ ２０４− 第４図 第５図
Claims (1)
- （リ レーザ発光部からレーザ光を照射したときに試料
表面から放出される光を、分光器により分光分析するよ
うにしたレーザ発光分光分析装置において、レーザ光を
試料表面に収束させると共に、試料表面から放出される
光を、レーザ光と同軸逆方向に伝播する円環状平行光線
とするための集光レンズと、少な（とも一部が前記レー
ザ光の外側に配置された、円環状平行光線化された試料
放出光を分光器に導（ための分光器光学系とを設は一集
光レンズと分光器光学系間におけるレーザ光及び試料放
出光が、互いに同軸、平行となるようにしたことを特徴
とするレーザ発光分光分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10286882A JPS58219438A (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | レ−ザ発光分光分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10286882A JPS58219438A (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | レ−ザ発光分光分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58219438A true JPS58219438A (ja) | 1983-12-20 |
Family
ID=14338878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10286882A Pending JPS58219438A (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | レ−ザ発光分光分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58219438A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0176625A2 (en) * | 1984-10-05 | 1986-04-09 | Kawasaki Steel Corporation | Method of laser emission spectroscopical analysis of steel and apparatus therefor |
| JPS62135945U (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-27 | ||
| JPS6318249A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Kawasaki Steel Corp | レーザ発光分光分析装置 |
-
1982
- 1982-06-15 JP JP10286882A patent/JPS58219438A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0176625A2 (en) * | 1984-10-05 | 1986-04-09 | Kawasaki Steel Corporation | Method of laser emission spectroscopical analysis of steel and apparatus therefor |
| JPS62135945U (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-27 | ||
| JPS6318249A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Kawasaki Steel Corp | レーザ発光分光分析装置 |
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