JPS62501798A - 粒子含有ガス状懸濁分析方法及び装置 - Google Patents

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】 ガス状懸濁の化学組成及び／もしくは他のパラメータのオンライン監視を必要と したり、少くともそれによって益するところのあるプロセスが沢山ある。このよ うな分析は特に、サンプリングやサンプルハンドリングに関連するあらゆる問題 が本質的に解消される点で、他の技術（例えば交換製品の分析ンよりも著しく有 利な点をいくつか有し、さらに燃焼、熱分解及び他種の反応過程で生じる化学的 及び／もしくは物理的変化の動的監視を行うことができる。

従来、粒子流〔ここで言う“粒子”とは混合相だけでなく、液体及び固体を含む ものと理解されたい〕のオンライン分析に有用丁なわち満足に使える計測器は（ 例えあっても）非常に少なかった。特に、このような計測器はいずれも、特に反 応性環境下において、粒子含有ガス流のサイズ、温度、数密度及び／もしくは定 故化学組瓜の分解を行えるとは考えられない。

それにもかかわらず、前記した種類の分析を簡便且つ効率的に実施可能な装置が 必要とされている。

従って、液体及び／もしくは固体粒子のガス状懸濁をさまざまな物理的及び化学 的特性のいずれかにりいて容易に分析可能な新しい方法及び装置を提供すること が本発明の目的である。

より特定的な目的は、このような懸濁を本来の場所、反応性環境下もしくは供給 サンプルとして分析し、極めて高速、簡便且つ効果的にその粒子サイズ、温度、 数密度、スペクトルエミツタンス及び／もしくは組成を決定することができる方 法及び装置を提供することである。

発明の要約 発明の前記及び関連目的は干渉計装置、放射収集装置、放射源装置及び収集され た放射を分析する電子データ処理ｆｆ１ｌｌの組合せからなるｌｉｔを提供して 容易に達成される。干渉計装置は被分析懸濁に関して動作上位置決めして投射及 び発散される放射をコード化し、収集装置は懸濁及び干渉計装置に関して同様に 位置決めして懸濁からのコード化された放射を収集し、さらに収集ｆｆ１ｌｌは データ処理装置と協働して、懸濁中を送信された放射とそこから発散される放射 を識別するようにされている。電磁放射ビームが放射源ｔｅａから供給され、干 渉計装置内を投射されてコード化された後懸濁中を送信される。

ここで言う懸濁もしくは封込装置から”発散”する放射には、懸濁やその粒子に より伝達される放射は含まれず、粒子から放出される放射及び／もしくはその相 互作用により散乱される任意の放射が含まれる。また”伝達”放射とは（例えば 他の機構による屈折、回折もしくは散乱により〕元の直線径路から偏向すること なく物質中を直進する放射である。

実施例において、収集装置は動作上懸濁中を伝達される放射を収集するように位 置決め可能な第１のコレクタと、動作上懸濁から発散される放射を収集するよう に位置決め可能な第１のコレクタとは独立した第２のコレクタを具備している。

一般的に、本装置はガス状懸濁室を画定する側壁を有する封込装置と共に使用す るようにされて込る。封込装置の側壁は懸濁室への光学的アクセスを提供する少 くとも一つのポートを有し、゛第２の”コレクタ、及び放射源［１及び／もしく は”第１の”；レクタは、装置上に配置されてポート内に作用するように位置決 めされる。

しかしながら、大概の場合、この裂ｒＩＬはその側壁の両側で横方向に一致され た一対の光学アクセスポートを有する封込装置と共に使用するようにされている 。

このような装置の放射源装置及び”第１の”コレクタは光学的に有効に一致して おり、互いに間隔がとられてその間に封込装置を収納し、こうして放射源装置か ら一致したアクセスポートな通って０第１の”コレクタへビームを投射すること ができる。好ましくは、本装置は可変サイズの開口を画定する装置を含み、そこ から伝達放射が通過して”舘１の”コレクタに収集され、これによって粒子サイ ズを決定する装置の有用性が強化される。

ある種の応用では、本装置はさらにガス状態濁注入ｆ装置と共に協働して前記封 込￥装置を一体要素として提供するセルを含んでいる。特定実施例では、セルは 一般的に円筒状の側壁と端壁な有し、協働してそのチャンバを画定する。側壁は その上に直径方向に配置された一対の光学アクセステートを有し、端壁は入口及 び出口チャネル画定装置を有し、これらのチャネルは実質的にセルの縦軸と一致 していて、それぞれ粒子の注入及び除去を行う。また、このようなセルは側壁内 面の温度及び出入口チャネル画定装置の温度を独立に制御可能な装置を有してい る。

装置の別の実施例では、“第２の”コレクタは放射径路に沿って放射源装置と干 渉計との間に有効に配置され、裂ＩＩＩはさらにガス状懸濁と放射源装置が６第 ２の”コレクタ、もしくはその両者との間に放射径路を確立するダイバータ装置 を含んでｂる。ダイバータ装置ｔは放射源装置から懸濁へ放射を通過させるか、 もしくはこのような放射の通過を阻止し同時に懸濁から１第２の”収集装置へ放 射を指向する工うに作動することができる。その結果、懸濁中を伝達される放射 及び懸濁から発散される放射の測定をそれぞれ選択的に行うことができる。

最も好ましくは、ダイバータ［置は同時に放射源装置からの放射を懸濁へ通過さ せ、且つそこからの放射を”第２の”収集装置へ指向するようにされている。

そのため、ダイバータ装置は放射源ｆｆ１ｌｌからの放射に対して透明な第１の 部分と、それに対して不透明で且つ懸濁から発散する放射を反射させてそこに向 わせる第２の部分をπすることかできる。このようにして、ダイバータ装置はそ れぞれ゛第１”及び゛第２″の収集装置を使用して伝達及び発散放射を同時に測 定することができる。

特定実施例において、木製！ｉは波数の関数として収集放射の強度な表わ丁スペ クトルを展開するようにされたフーリエ変換スペクトルメータを具備している。

このため、スペクトルメータのデータ処理装置は代表的スペクトルをそれについ てガス状懸濁を分析するパラメータを示す予め確立されたスペクトルと比較して 代表的スペクトルをそれに適合させ、パラメータを決°定するようにプログラム される。特に、スペクトルメータは赤外波長領域で作動する放射源装置を使用し ており、データ処理ｆｆ１ｌｉは少くとも一つの次の一般式により関連する比較 を行うように有益にプログラムされている。

ＣＫｓＢＢ（Ｔ、）＋ｘｇＢＢ（Ｔｇ）十ＮＡｔＢＢ（Ｔｐ）十ＮＡｑｓＢＢ（ ＴＷ））・（１−８Ｘｐ（−（Ｋｓ＋に６＋ＮＡＱｅｘ１：）Ｌ））Ｋ８＋Ｋｇ ＋ＮＡＱｏｘｔ ｎｄ （１−ｒ）　＝　１−ｅｘｐ（−（ｘ、　十Ｋｇ＋１ＪＡｑ、工ｔ）Ｌ：ｌ−こ こ（及び明細書の別式）で使用されているＥ”はガス状懸濁から発散されて懸濁 中を伝達されない任意の収集放射を表わし、ｆ”は懸濁中を伝達される任意の収 集放射をその不在時に伝達される放射で除した比（丁なわち、トランスミツタン ス）を表わし、ｌ１ｘ８”及びＫｇ′はそれぞれ懸濁のす丁及びガス相の吸光係 数であり、“ＢＢ（Ｔ８）”、”ＢＢ（Ｔ　）”、”ＢＢ（Ｔｐ）及び”ＢＢ（ Ｔｗ）”はそれぞれ存在する任意の１丁、ガス、粒子及び懸濁周囲媒体の温度に 適した黒体スペクトルであり、Ｎ″は懸濁内粒子の数密度であり、Ａ”は粒子の 幾何学的断面積であり、′Ｌ”はガス状懸濁中の有効径路長であり、”Ｃ″は粒 子のスペクトルエミツタンスであり、”Ｑ、　ＴＩは放射散乱断面積と粒子の幾 何学断面積の比であり、　Ｑｅｘｔ”は消光断面積と粒子の幾何学断面積の比で あってＱ８±ｑａｂｓに等しい。“Ｑａｂｓ′は吸光断面積と粒子の幾何学断面 積の比を表わ丁のに使用され、Ｎ、Ａ及びＬを除く前記６量が波数に依存でるこ とをお判り願いたい。

前記″Ｅ”の一般式はより基本的な等式の特殊なケースであり、この特殊なケー スではサンプルボリューム全体についてサンプルが均質であり、従って全ての量 が位置から独立している。しかしながら、本装置のデータ処理［１は次の基本式 を使用して代表的スペクトルの比較を行うようにゾログラムされており、それに よって懸濁中の位置”１”における幅″ｄ１”の理論的スライスの寄与が１″の 値について０から−”まで積分され、非均質サンプルから発散する放射を決前記 Ｅの一般式以外の等式も基本式から誘導することができ、後記するように実際上 特定状態が存在したり存在すると思われる他の特殊ケースについて、本発明の装 置及び方法に使用することができる。

れた装置を設け、放射の屈折成分を使用して含有粒子の組成パラメータを決定し て達成される。このような装置は貫通径路に沿った粒子のガス懸濁流室を画定す る側壁を有する封込装置を具備しており、少くとも一つのボートが側壁に設けら れていて径路への光学アクセスを与える。装置内に電磁放射を与えるのに使用す る放射源装置は径路周りの実質的に全ての周辺点から内向きに放射を指向するよ うにされており、且つ本装置は封込Ｈｉｌから発散される放射を収集する装置を 有している。組成分析を可能とするために、封込装置、放射源ｉｆｆ及び収集装 置は懸濁の粒子との相互作用により元の径路から屈折もしくは偏向された放射源 ｆｆ１ｉｌからの放射成分が偏向されない放射から実質的に識別できるようにさ れている。好ましくは、このような装置はさらに電磁放射ビームを供給する第２ の放射源装置と、第２の放射収集装置を有し、第２の放射源装置と第２の収集装 置は互論に有効に光学的に一致して配置され、封込装置中を通過時に懸濁の粒子 により伝達される放射を測定するようにされている。一般的に、本装置はさらに ”第１”及び”第２”の収集装置により収集される放射を分析し且つ”第２の” 放射源装置の動作な制御する電子データ処理装置も含んでいる。

本装置の特定実施例において、封込装置の側壁は笑゛　質的に流路を包囲し、且 つ前記放射源装置を設置するためのエネルギ放射面を有し、前記放射面は通常加 熱して目的を達成する。壁面得成及びアクセスボートに関する壁面及び収集装置 の位置により、収集装置に衝突する放射面からの放射を実質的にそのように偏向 されたものに制限し、こうして装置の放射識別能力を有効に提供する。最も好ま しくは、放射面は流路軸を横切する面内の一般的に円形の断面溝底であり、それ を画定する側壁は流路の反対側の一つの”ボートと横方向に一致した第２の光学 アクセスボートを写している。゛第２の”ボートは表面上に非放射領域を提供し 、協働して装置の識別能力を提供する。干渉計や他のコード化装置、放射ダイバ ータ装置及び前記した他の特徴も本実施例の装置に組み込むことができる。

本発明のもう一つの目的がおおむね次のステップからなる分析方法を提供して達 成される。ａ、少くとも一つの放射源からの電磁放射を被分析液体及び／もしく は固体粒子のガス状懸濁に衝突させる、ｂ、このように照射される懸濁からのス ペクトル放射を収集する、Ｃ０収集される放射の強度を表わすスペクトルを波数 の関数として展開する、ｄ９代表的スペクトルをそれについて懸濁を分析するパ ラメータを示す予め確立されたスペクトルと比較して代表的スペクトルをそれに 適合させパラメータを決定し、前記比較−ヱここに記載する等式及び公式を適用 して行われる。

場合によっては、本方法はおよそ１〜１００　ｍ７秒の流速でチャンバにガス状 懸濁を通すステップを含み、通過中に懸濁は照射され粒子懸濁周りのシースとし て粒子懸濁と同時にチャンバ内へ一本のガス流を通すことができる。通常、使用 する照射は赤外波長ビームであり、好ましくはチャンバ内の焦点体積すなわち圏 へ持って来てガス状懸濁を実質的に焦点体積を通過させる。目的によっては、懸 濁粒子は単分散流の形状とするのが有利であり、最も好ましい実施例の方法では 放射分析ステップはそのフーリエ変換スペクトロスコピック測定からなって粘る 。

本方法のより特定的局面において、トランスミツタンスτにより測定される照射 懸濁中を伝達された放射はそこから発散される放射“Ｅ″と識別され、集取識別 される放射τ及びＥの強度を表わすスペクトルは波数の関数として展開される。

好ましくは、所望パラメータを決定するための、代表的スペクトルと予め確立さ れたスペクトルとの比較はサンプルの特性に応じて前記一般式を適用するか、も しくは関連する基本式やその他の誘導式を適用して行われる。

本号法において、懸濁粒子は決定丁べき温度−Ｔｐ　ＩＩとすることができ、使 用する代表スペクトルは正規化放出　Ｋｎ　”　％すなわちＥｎ＝Ｅ／（１−τ ）のものとすることができる。チャンバ内に収納されたガス状懸濁に照射な実施 する場合、周囲の媒体はチャンバを画定する壁面であり、ス、ベクトル比較はＱ 。！＝１且りに、　＝　Ｋｇ＝　Ｑに基いて誘導された次式に基いて行われる。

Ｈｎ＝ｔＢＢＣＴｐ）　＋（１−リＢＢ（Ｔｗ）他の場合には１粒子温度及び懸 濁を包囲する媒体の温度は知られており、分析パラメータはエミツタンス”Ｃ″ であり、使用する代表スペクトルは再び正規化放出である。粒子温度″’　Ｔｐ 　’が周囲媒体温度″Ｉ　ＴｗＩＴよりも実質的に高い場合、比較は式：ｔ＝Ｅ ユ／ＢＢ（Ｔｐ）に基いて行われる。一方、周囲媒体や１壁面からなり、その温 度が粒子温度よりも実質的に高い場合には、比較は式；　ｔ　＝　１−（Ｅｎ／ 　ＢＢ（Ｔｗ））に基いて行われる。後者の場合、本方法はさらに組成の波数依 存線型吸光係数特性　Ｘ、′を評価するステップを含むことができる。これはＥ ｎの値を測定し、式；　Ｔ’＝Ｅｎ／ＢＢ（Ｔｗ）を適用して懸濁粒子の内側の 平均伝達値″Ｔ／　ＩＩを決定し、特性寸法”Ｄ”により懸濁粒子の全体形状を 特性化し、特性化に基いて適切な予確立曲線（−ＪｎＴ’）をＫａＤの関数とし て選定し、選定曲線からＸ、の値を評価して行われる。

定量組成分析に特に適した本方法の実施的において・電磁放射はチャンバ内を通 過中にオフアクシス角度で　゛懸濁粒子に衝突し、このような角度は本質的にそ の光学アクセスボートに対して斜角をなす角度である。収集放射はオフアクシス 衝突により、放射源から到来して粒子により屈折その他の偏向をされる光線に実 質的に限定されろ。収集放射の径路及び振幅を表わ丁スペクトルが波数の関数と して展開され、それについて懸濁を分析する組成パラメータを示す予め確立され たスペクトルと比較されてそれに適合され、それを決定する。

一般的に、この工うｔ方法を実施するのに使用する空胴はガス状懸濁を実質的に 包囲する壁により画定され、その表面は粒子温度よりも実質的に高い温度に維持 されて、オフアクシス赤外放射源を提供する。代表的に、壁面は粒子よりもおよ そ５００℃以上高い温度であり、好ましくは懸濁は空胴に入る前に内部で実質的 に室温となることを保証するのに適した温度に維持され、チャンバを通る懸濁の 流速は充分高くして放射エネルギによる粒子の実質的加熱を避けなければならな い。熱い周囲壁面を使用する替りに、（レーデ♂−ムオゾテイクス等の〕高強度 放射源を懸濁径路周りの増分変位周辺位置へ移動させて、さまざまな角関係でオ フアクシスビームを与えることができる。

特に好ましい組成分析法の実施的において、第２の放射源からの電磁放射ビーム は粒子にも衝突させられ。

収集ステップは粒子中を伝達される第２の放射源ビームの取分から偏向した光線 を収集識別して行われる。

比較に使用する代表スペクトルは再び正規化放射スペクトルであり、指定公式も しくは等式を適用して比較が行われる。このような場合、伝達放射取分及び偏向 光線は一定粒子流速及び密度の状態下で順次収集することができ、好ましくは同 時に収集される。この実施的の方法はまた、前記したように、組成の波数依存線 型吸光係数特ａ”Ｋ、”の評価ステップを含むことができる。

最後に、電磁放射ビームを懸濁に衝突させ、その中を伝達される放射を選択的に 収集してガス状懸濁内の粒子サイズの分析に本方法を使用することができる。

波数の関数として、収集放射強度を表わすスペクトルが粒子サイズを示す予確立 スペクトルと比較され適合される。代表スペクトルは（ｌ−τ］のものであり、 比較は次式に基いて行われ、 （ｌ−τン＝ｌ　−ｅｘｐ［ニーＣＫｓ　十Ｋｇ＋ＮＡＱ。ｘｌ、）Ｌ〕ここに 、ではトランスミツタンスすなわち伝達放射の一部であり、衝突ビーム内に粒子 がある場合及び無い場合の測定強度の（波数依存〕比に等しい（丁なわち、工／ 工０）。好ましくは、ガス状懸濁がチャンバ内に収納され、ビ二ムの粒子との衝 突圏を越えた光学アクセスポートの開口サイズを変えて、衝突ビームの放射の波 数に対する収集放射の強度の依存性を最大限とする。

このようにして、代表スペクトル曲線は予確立スペクトル曲線に適合するのに最 適化される。

第１図に本発明を実施したスペクトロメトリック装置の略図、 第２図は第１図の装置に使用するのに適したサンプリングセルの略図、 第３図はセル軸に沿った放出及び伝達測定の形状を示す略図、 第４図〜第２０図は本発明に顕著なさまざまな関係を表わすデータ曲線である。

実施例の詳細説明 次に第１図を参照として、前記したように、好ましくは一般的に番号１０で示し 特殊光学系を備え本発明の独得な分析法を実施するようにプログラムされたフー リエ変換赤外スペクトロメータ（ＦＴ−工Ｒ）装置を使用して、粒子の特性測定 が行われる。より詳細には、第１図に略示するＦＴ−工Ｒ装置は任意の市販型計 器（例えば、ＮＩＣｏＬＰ２Ｔ７１９９システム〕とでることができ、（例えば 、グロパール等の〕赤外源１２、一般的に番号１４で示すマイケルンン干渉計、 サンプルコンパートメント１６、放射コレクタ丁なわち検出器１８及び計器制御 、データ処理及び分析を行うように（図示せぬ手段により〕適切に相互接続され たコンぎユータ２０を含んでおり、通常タイミングの目的でレーデビーム源２２ 及び検出器２３を内蔵している。一般的に、スペクトロメータは０．５〜８波数 間のスペクトル分解が可能であり、好ましくは４００〜１０，０００波数の任意 適切な走査周波数及び任意の周波数範囲で作動することができる。装置内の適切 な位置に適切なミラー２４．２６．２８．３０．３２及び３４を設置する他に、 第２の検出器３６、反射ダイバータ３８及び一般的に番号４０で示すサンプルセ ルが実施例に組み込まれている。

大ざっばに言えば、セル４０のチャンバ４２中を通過するガス状懸濁について伝 達放射の測定を行うものとすれば、放射源１２からの工Ｒビームはミラー２６に より干渉計１４へ反射されてコード化される。干渉計から焦点ミラー２８により セル壁４６の一面のボート４４を通って反射され、内部の焦点体積”ｆ″へ到る 。懸濁により伝達されるビーム成分は壁４６内の（第１のボートと横方向に一致 する〕第２のメート４８を通り、ミラー３２．３４により反射されて選択的にコ ード化された放射を収集するようにされた検出器１８へ到る。図示はしないが、 放射源１２に関して焦点圏で（非焦点ビームを使用する場合は１粒子／ビーム相 互作用圏）を越えるボート４８はその開口サイズを変える装置を付随することが でき、調整を行って最適粒子サイズ測定感度を得ることができる。

セル４０から発散する放射は検出器３６により収集し、ミラー２８により干渉計 １４中を反射させこの目的でコード化することができる。このため、（図示する ように）ミラー２６からの反射ビーム径路内にダイバータ３８が配置され、ビー ムをミラー２４に反射させそこから検出器３６へ反射させ、実施例では、放射源 １２から発生するビームの径路からダイバータ３８が（枢持等によりン変位され て前記伝達測定を行うことができることが判る。

前記するように、ダイバータ３８の位置を′急速にシフトすることにより、図示 する構成により２つの測定（丁なわち、伝達及び発散放射〕を順次行うことがで きる。同時測定を行うこともでき、これは通常好ましい動作モードである。同時 測定は放射径路内に配置された２つの異なる光学特性圏を°有するダイバータを 使用して行うことができ、一つの特注圏は放射源１２からビームを通でように構 成されており、もう一つの特性圏はミラー２８及び２６により指向されたセル４ ０から発散する放射を反射させるように構成されている。

他の構成及び特徴の装置も、もちろん採用することができる。例えば、大概の場 合、粒子が均質に拡散された懸濁を使用するのが好ましいため、このような懸濁 にそうさせる適切な製置を含むことができる。本装置は放射を共通検出器位置へ 投射するフリップミラーシステムを使用することができる（それ自体１個のコレ クタを具備し、適切な構成として適切な分析データ処理論理に接続すると所望の 機能な実施する〕。また、一致した反射器をπする１個の光学アクセスボートな 使用することもでき、この場合ビームは同じ開口から出入りしてサンプルを通る ２倍長トランスミツタンス測定を行う。さらに、赤外スペクトロメトリが望まし いが、他の放射周波数に置換することもできる。

第１図等の装置は進行中の化学反応の本来の立置における監視等、装置の外部位 置のガス状懸濁の分析にも使用できる。この場合、セル４０は使用せず、そのθ 能は替りにもちろん光学アクセスのための適切なボートな荷する（例えば反応容 器等の）現場封込装置により実施され、（必要ならば〕反応容器を中間に収納す るミラー２８．３２が配置される。また、（例えば煙突から、あるいは容器上を 瀝れるガス状燃焼混會体等の〕自由体積分析装置を使用することもでき、この場 合、懸濁を包囲する媒体はセルやリアクタ壁ではなく雰囲気である。

一般的に、サンプリングセル４０の機能はガス葱濁粒子を放射源１２からのビー ム中へ通丁か、もしくは（例えば壁面４２等の〕ガス流周りの位置から発散する 第２の放射源を提供することであり、さらに第１図から判るように、セルは両機 能を果てことができる。

光路上のボート４４と一致しているボート４８が表面４２上に非卯熱領域を提供 するため、それは粒子流路周りの放射源の間隙なπ効に表わし、従ってその放射 源から収集された取分が粒子により屈折もしくは他の方法で検出器３６の光学系 へ入るのを制限する。明らかに、ボートが無い場合には壁の対応するオフアクシ ス領域な冷却する等の他の手段により同じ効果が達成される。伝達ビームをボー ト４８を介してボート４４に向けて投射する場合、光学径路の外へ散乱しなかっ た光線部分はもちろん同じ検出器へ向けられるが、本ｆ＝ｆｌのコード化効果に よりそれらを識別して屈折放射測定に寄与しないよ５にする。第１図の構成では 、このようなコード化により粒子中を伝達された放射源１２からの光線を検出器 １８が識別して収集することができ、検出器３６がセル４０から発散する放射に ついて同じことを行うことができる。

いずれにせよ、一般的にその焦点体積内に粒子が存在しない限り、メート４４か らボート４８へ移行中に工Ｒビームは感知できる程の減衰をしなめようなセル形 状と丁べきである。同様に、光路のこのような圏内に粒子が存在しない場合、第 ２の放射源（例えば、表面４２）からは感知できる程の放射が検出器３６に到達 しないように設計しなければならない。

サンプリングセル４０の実施例を第２図に略示する。

それは壁４６の内面により画定される円形！！？万の内部聾洞４２を有する本体 ４８からなっている。壁面温度を制御するための（図示せぬ〕手段が設けられて おり（丁なわち、加熱部を壁４６の残部から分離して熱損失及びエネルギ要求を 最少限とする）、ボート４４゜４８は壁４６の両側で直径方向に一致していて空 洞４２に光学アクセスを与え、ｆニー）は透明ウィンド５０により閉成される。

本体４８のそれぞれ頂底壁５２．５４内の通路は壁４６の縦軸と一致しており、 セルの粒子注入及び収集性能を提供するように溝底されている。

より詳細には、注入性能は２本の同軸筒状管路に工御されて粒子のガス状懸濁を セル内へ注入するチャネル５６を提供し、外管は懸濁周りにシースを形成するガ スを吐出するだめの環状断面チャネル５８を提供する。収集性能は内部にファン ネル状管路６２を形成した（図示せぬ手段により温度制御された）インサート６ ０により達成される。

図示するように、スペクトロメータビームの光路は＆−１４４，４８を横切し、 空洞４２内の”ｆ”の焦点圏に到る。粒子６４が管路５６を介して（実施例では 、均質拡散形状でンビームの焦点体積中へ注入されてそれと相互作用し、その後 管路６２を介してセルから除去される。

図示するセルの設計は、サンプル流が無論場合に任意の放射径路が放出検出器３ ６に入るのを最少限とするようにされている。流体機構は、（粒子に対して〕＠ 産制ｍ壁が熱い場合に、内部空洞放射による損失が全く無く且つ感知可能な温度 変化なしにサンプル流が空洞を通過する工うに設計されて論る。さらに、このよ うな状況下でガス速度は粒子加熱を避けるのに充分高（しなければならず、１〜 １０Ｑｍ／秒の流速が一般的に使用され、滞留時間は代表的に数分の１ｍｓから およそ１／ｌＯ秒となる。

使用するキャリアガスは任意所望の組成とτることができ、工Ｒスペクトルに干 渉しない非反応性環境を作り比重には窒素及びアルビンが有益である。−万、− 酸化炭素等の工Ｒ吸収を示す”トレーサ”ガスを使用丁ればガス温度診断を行う ことができる。シースがスは窒素、アルゴンもしくは他の非吸収ガスとでること ができる。前記したように、懸濁粒子はテア等の箇めで細分化された物質を含む 固体もしくは液体小滴とすることができ、粒子直径は３００μｍ以下とするのが 最適でありガス相に均質分散もしくは多分散することができる。

測定 一般的に１分析法はトランスミツタンススペクトル、放出スペクトルもしくは両 者をめることからなっており、（特に速度及び精度の点から）好ましくはガス相 の粒子濃度の均質性を保証する状態の元で同時に取り出される。これらのスペク トルはここで機能を説明する特殊コンぎユータンフトウェアを使用したコンピュ ータ制御の元で、取り出されてＦＴ−工Ｒスベク）ｅｒメータにより分析され所 望パラメータ及び粒子特注を決定する。

校正の目的から、スペクトルはサンプル流の無い時に得られる。通常、校正は頻 繁に行う必要はなく、光学系及び検出器の安定度に依存する。

放出源■定 放出測定では、波数依存計器応答関数ｒνを使用する各分解能について決定する 必要がある。これは焦点検出器を使用して）スペクトル″′Ｒ”を得て行われる 。

Ｒ，は放射源の無い背景を減じて修正され、基準温度に適切な黒体曲線’　ＢＢ （ＴＲ）　”により除され、次式に従って応答関数を決定する。

Ｆν＝Ｒ１１／　ＢＢ　（ＴＲ） 前記した全ての量が波数に依存し、いわゆるＭＣＴ″。

−１工ｎｓｂ”モジ＜は”　ＴＧＳ″検出器等のコレクタにより測定スペクトル 応答曲線が得られる。セル状態が一定であれば、計器応答関数及び背景スペクト ルは数週間にわたって安定であることが判った。

次に、（スペクトロメータを有するコンぎユータを使用して〕焦点″′ｆ”に粒 子が存在する場合の検出器の観察スペクトル゛０″を背景に対して修正したもの を計器応答関数Ｐで除してサンプル放出スペクトル“Ｅ”が得られる（便宜上、 サブスクリプト０ν”は省＾である］。適切な背景及び計器応答修正を行う放出 測定は、２００　ｍｓ程度の良好な信号／ノイズ比で行われることが判った。こ のようなデータの例を粒子組取が異なり且つ壁に対する温度が異なるい（っかの ケースにつｂて（波数に対する放射を示す〕第５〜８図に示す。

吸光測定 吸光すなわちトランスミツタンスの測定は通常の方法で行われる。空のセルを通 過するグロバー源（１９８１１Ｅニユーヨーク州、ニューヨーク、ションウィリ ーアンドサンズ社刊、ボーレン、シーエフ及びハフマン、ディーアールの論文” 小粒子による吸光及び散光“参照〕からのスペクトルを測定して各波数における 強度”工。′を決定し、セル内の粒子について同じ測定を行って強度”工”が得 られる。前記したように、トランスミツタンス“τ”は伝達放射の分数として定 義され（τ＝工／工０）、この項は伝達率に関しても使用される。吸光度“Ａ″ はＡ＝：　−Ｊ−ＯｇｌＯτでめられ、吸光及び散乱される放射率は（ｌ−τ） でめられる。

波数の関数として（１−τ）で描く伝達の例を第９■及び第１０図に示す。第９ ａ図及び第９ｂ図はカーボン及び銅粒子に対するものである。もちろん、吸光や 散乱（例えば、反射、屈折及び回折）により粒子は放射を阻止することができる 。直径が数μｍよりも大きく且つ現在関心のある波長（例えば、１．６〜２５　 ｔｍ　）をπする粒子について、元の直線径路に沿って粒子中を直接伝達される 入射放射はほとんど無いことが予期され観察された。物質の屈折率が１でない限 り、塩化カリウム（第１０ａ図〕及び燃料油（第１０Ｃ１図〕等の赤外域で完全 もしくは部分透明となる粒子についてもそうである。さらに、回折及び干渉によ り粒子投射面積の２倍だけ伝達強度の波長依存低減を行うことができる（前記ざ 一しン及びハフマンの論文の他に、１９７６年、ニューヨーク、マグロ−ヒル社 刊ホツテル、エッチシー及びエイエフの゛放射伝達”及び１９８１年、ニューヨ ーク、ドーバパデリヶーショ。

社刊゛小粒子による光散乱”参照）。

第９ａ図及び第９ｂ図に関して、カーボンや銅粒子は比較的短波長（長波数）で 投射！積上の放射を阻止し、回折効果は長波長値における伝達を低減するものと 思われる。従って、大粒子については短波長における（ｌ−τ〕がその投射面積 により阻止される観察面積の分数の測定値として取り上げられる。０．１μｍ径 の丁子粒子（第９Ｃ図〕については、吸光値は波長に極めて依存し、高い値に対 して減少する。

検出器はマイケルノン干渉計により変調された放射のみを記録してホットセル壁 から発する放射を拒むため、ＦＴ−工Ｒスペクトロメータはホットセル内の伝達 測定に理想的に適している。もちろん、このようなスペクトロメータはあらゆる 応用において高感度、高分解能及び高速走査の利点を有し、従って、ここで好ま しい装置であり、本号法を実施する際に第１に選定される装置である。

正規化放出 測定データの分析において、阻止領域に対する粒子による放射消滅の決定が最も 興味深い。これは、Ｅ／（１−τ）に等しい”正規化”放射”Ｅｎ”を使用して 行われる。興味ある論くつかのケースに対する正規化放出の例を第１１図〜第１ ４図（放射対波数図）に示す。図示するように、スペクトルは粒子組成及びその セル壁に対する温度により実質的に変動する。

被分析懸濁内の粒子サイズ及び濃度（数密度）を決定でるために、トランスミツ タンススベクトルラフ用し、（１−τ）として描くそのガを第９図及び第１０図 に示す。伝達光線の２０％以下しか阻止できない粒子の場合、量（１−τ〕は量 Ｑ。工ｔＮＡＬにほぼ等しくこの方法で容易に評価することができ、阻止率が２ ０％を越える場合にも貴重な情報は得られるが、分析は著しく複雑になる。スペ クトロメータ受入角度がθで（Ｐ／λ〕（８１ｎθ〕が３に等しいかそれ以下の ペリメータ゛Ｐ”を百する粒子については、回折及び干渉により断片的投射面積 の２倍の伝達強度の波長依存低減を行うことができる。良く知られているこの現 象の例を第９ｂ図に示し、それには長波長の強化散乱が示されている。

本分析の目的のために、使用するＦＴ−工Ｒスペクトルメータは０．２５ラジア ンの受入角を有している。

回折効果を処理するのに完全ミー散乱理論を利用するごとができるが、ここでは より簡単なレーライ式を使用しており、これは大きなＰ／λ比につｂて正確なこ とが判っている（グンブレヒト、アール、オー及びスリーブセビヒ、シー、エフ 、物理化学ジャーナル、５７．９Ｑ（１９５３）参照）。第９ａ図及び第９ｂ図 （Ｃついて、粒子は比較的短波長（大波数〕で投射表面積上の放射を阻止し１回 折効果により長波長においてトランスミツタンスがさらに低減するものと思われ る。従って、大粒子について短波長における”（１−τ）′式は粒子により阻止 されるビューエリアの断片的測定値となり、（１−で）の形状は粒子サイズの測 定値となる。第１５図（（３つの異なるサイズの計算された形状を示す。

実施例におＡて、第１図の装置内のセルを横切するガス流内の均質分散粒子の直 径は（１−で）を理論曲線と比較する最小二乗適合ルーチンによって得られる。

最小二乗適合は連続近似等により特定選定パラメータの実際値と計算値とめ差の 二乗を最小限とする技術である。この演Ｘは許容最小化を連取するまで繰り返さ れ、そこで特定パラメータ値を出力して最善の適合を行う。

理論的予想値を第９図及び第１０図の曲線と比較すると、いくつかの物質に対す る次のような平均粒子サイズが得られる、カーボン球（第９ａ図）８０μｍ。

銅（ｇ９　ｂｌｉ９　）　３２　μｍ、塩化カリウム（第１０ａ図〕８０　ｔｔ ｍ　、亜炭（第１０１）図）　５６　μｍ、及び１００　μｍよりも大きい燃料 小滴（第１０ｄ図〕。これらの値は選別もしくは顕微鏡写真術にエリそれぞれ決 定される対応値１１５，４４．９５．６０及び１８０とうま（一致する。後者の 技術シエ粒子の平均値ではなく最大寸法を示すため、（ｌ−τ）グラフによる決 定は小さな粒子サイズ表示を与えるものと思われる。

混合サイズにりｂでは、観察スペクトルが対数正規（もしくは他の〕分布に対す る理論的予想優に最小二乗適合される。焦点゛ｆ″と検出器１８間の可変開口を 使用して変えることができる小さな受入角θに対する付加データを得て範囲と精 度を改善することができる。例えば、θを３のファクターだけ減少すると最大測 定可能サイズがおよそ３００μｍに増大する。

いずれにせよ、適合ルーチンによりＱｅｘｔ及び（球状と考えた時のン平均粒子 径が決定され、それから粒子面積”Ａ”が計算される。次に、前記誘導近似式に 従って、既知の社から量″ＮＸＬ”（濃度×径路長ンが決定される。

粒子のサイズ分布の分析における重要な要因は阻止領域に対する粒子による放射 消滅値であることが判った。放射消滅を第１６図に略示し、（実施例において。

ＦＴ−工Ｒ光学系の入口開口に依存する）　”　Ｑｅｘｔ″が波長依存光学定数 を有する粒子のＸ″に対して描かれており、ＸはＰ／スに等しい。図において、 １阻止”領域（Ｑｏｘｔ＝１〕は左側にある。およそ１００μｍよりも大きい粒 子について、Ｑは屈折率の値に応じて全波長領域にわたって１に等しい。小さな 粒子については、Ｑは最大値２へ増大し、この効果は長波長における吸光の増大 として観察される（第９ａ図及び第９ｂ図参照〕。図に）工さらに、Ｘが１より も小さい極めて小さい粒子の散乱挙動が示されている。小さな１丁粒子（第９Ｃ 図〕及び灰粒子（、第１１図）が本技術にとって興味深い波長のこの範囲に入り 、このような粒子につｂてに゛（１−τ）”は長波長において低減する。

組成分析 粒子組成の定量分析は正規化放出関数を使用して行われ、半定量分析には放出ス ペクトルのみを使用することができる。粒子が周囲媒体に対して低温である時に 代表的スペクトルが得られ、理想的には、粒子は室温近辺もしくはそれ以下であ り、チャンバ内の懸濁は５００℃もしくはそれ以上の壁面温度を有している。

最も簡単な場合、ガスもしくは１丁吸光あるいは放　・射の影響は全（なく、粒 子は放出を無視するのに充分な低温であってしかも回折効果を無視てるのに充分 な大きさであ杢。このような状況下で、ＢＢ　（Ｔｐ　）　ｋヱお裏そＯであり 、Ｑｅｘｔは量（Ｑ５　＋’Ｌａｂｓンに等しくお裏そ１の籠を有し、Ｅ：１は 壁温の黒体スペクトルのおよそＱｓ倍であり、前記Ｅｎの一般式は Ｅｎ＝　（１−Ｑ、ｂａ）ＢＢ（Ｔｗ）に低減される。Ｑａｂｓがほぼ０である 塩化カリウムの簡単な場合（第１ｉａ図〕、ＥｎはＢＢ　（Ｔｗ）に等しく観察 されたスペクトルと一致する。

Ｑａｂ８がＯ以外の垣を百するサンプルの場合１組成情報は関数ＥｎＫ含まれて いる。例えば、石炭や燃料油の吸光帯は第５ａ図及び第５ｂ図の放出スペクトル 及び第１１ｂ図及び第１１ｆ１図の正規化放出スペクトルに見ることができる。

Ｑａｂｓの値は粒子の形状及び光学特性と関連すけなければならない。

観察されるさまざまな効果は第６図に略示する放射の屈折に基いて定量的に説明 することができ、それは粒子６４カｐＴ−工Ｒビームの焦点″ｆ”にある時にセ ル４０の軸を尻下した場合の、放出及び伝達測定形状を示している。放出スペク トルは粒子からの実際の放出（光線（ａ））シラスボート４４に対して実質的に 任意の斜角で（すなわち、それと粒子との間の軸をそれて）収集光学系へ回折（ もしくは反射〕される壁からの放射（光線″ｂ”）からなり、光線″Ｃ”は光軸 から屈折されそれに対して実質的に任意の角度で散乱された（例えば、伝達ビー ム等の）入射放射の成分である。

第５図及び第１１図において、粒子は冷く、従って収集光学系に散乱（回折、屈 折もしくは反射）した放射のみが寄与し、信号の大きさは粒子サイズ、物質の屈 折率及び吸光性に依存する。球については、粒子径。

表面上の散乱度及び屈折率が与えられると、Ｅユから吸光率を決定する正確な計 算な行うことができる。

１．５よりも大きい屈折率を胃する物質の非反射球の簡単なケースでは、”ａｂ １３は量（１−θ−ＫｔｒＤ）にほぼ等しく、ここＫＫ、はサンプルの波長依存 吸光係数（吸光度］であり、Ｄは球の直径であり、それは既知であるか、もしく は前記したように（１−τ）から計算される。次に下記誘導式を適用する、 用して両式から計算し、液体セル内で測定したジェット燃料に対するＫａの比較 を示し、極めて一致することが判る。

前記したように、第５図に示すような放出スペクトルのみを使用して半定量スペ クトルを得ることができる。このため、ＢＢ（Ｔｗ）は放出スペクトルの最高領 域に適合するように校正することができる。

エミツタンス分析 粒子のスペクトルエミツタンスは粒子を周囲媒体よりも冷くもしくは熱くしてな される。（例えば、粒子は分析装置を付随する加熱インジェクタ、二ントレイン フローリアクタもしくは加熱チューブリアクタ内で加熱することができるン。最 も簡単なのは、粒子温度が周囲よりも高＜（Ｔｐ＞Ｔｗ）、テアや吸光ガスが無 い（Ｋｓ＝Ｋｇ＝０）大粒子（Ｑｅｘｔ　；ｌ）　”　’Ｊｉｌ　合テアル。コ のような状況の元ではＥｎ　＝Ｅ　ＢＢ　（Ｔ　ｐ　）、逆にｔ　＝　Ｅｎ／Ｂ Ｂ（Ｔｐ）である。

Ｃを決定するために、粒子を既知の平衡温度Ｔｐまで加熱する温度制御インジェ クタによりセル内で測定が行われる。異なる温度における２サイズカツトの木炭 及び亜炭に対するＥｎ及びＢＢ（Ｔｐ）の例を第１２図に示す。エミツタンスは 熱分解の程度及び粒子サイズにより変動する。

冷粒子のエミツタンスを得るのに、最も簡単なケースはＴＷがＴｐよりも遥かに 高く、丁子や吸光ガスが無力大粒子の場合であり、この場合エミツタンスは（１ −［Ｅｎ／ＢＢ（Ｔｗ）））に等しくなる。（を決定するために、壁をおよそ５ ００℃に加熱し且つ粒子インジェクタを室温もしくはそれ以下に冷却してセル内 で測定がなされる。亜炭、塩化カリウム、ジェット燃料及び黒鉛に対するＥｎ及 びＢＢ（Ｔｗ）の例を第１１図に示す。図示するように、スペクトルエミツタン スはす・ンプル組匠により変動し、塩化カリウムに対してはおよそ０であり、黒 鉛の場合は予期したもののほぼ８０係であり、亜炭（第１１（１図）の場合は熱 い亜炭（第１２ｄ図〕から決定したエミツタンスに類似している。

温度分析 異なる成分（ガス、丁子、粒子〕が同じ温度でない場合でも、サンプル流の成分 に対する温度をめることができる。

ａ１粒子＠度 最初に丁子及びガスの寄与を無視することができ（Ｋｓ＝Ｋｇ＝Ｏ）、且つ回折 効果が小さい（Ｑｅｚｔがお工そ１）場合を考えると、次式 Ｅユ＝ｆＢＢ（Ｔｐ）　＋（１−ＯＢＢ（Ｔｗ）を適用して黒体曲線から粒子＠ 夏を決定することができる。特に簡単なのは、周壁が粒子よりも遥かに冷い場合 であり、この場合ＥｎはほぼＢＢ（Ｔｐ）に等しく、第１２図及び第１４図に示 すようにＴｐはＥｎを計算された黒体曲線と比較して直接決定することができ、 Ｃ＝１である領域でＥｎは黒体曲線上に来る。もう一つ簡単なのは、粒子と壁が 平衡している場合であり、第１３図に示す工５に、この場合Ｋｎ＝　ＢＢ（Ｔｐ ）となる。

他の場合には、前記壁に対する黒体曲線で表わされるＥｎの式を繰返し適合手順 を使用して解かなければならない。これは少くとも２つの波長に対してＥが判っ ている必要がある。

ｂ０粒子分布 形状をベースとした温度決定の一つの困難な点は、粒子温度分布により中間＠度 に対応する良好な黒体形状となる放出スペクトルが得られることである。しかし ながら第１８図に示すように、振幅はその中間温度における等温分布の振幅より も常に低いことが判った。

第１８ａ図は１１００°Ｋ及び１７００°Ｋにおける５°１５０混合放射に対す るスペクトルを（”平均”温度）１４０００にの等温の場合とを比較しており、 明らかな相違が見られる。しかしながら、５０１５ｏミツクス曲線の形状は第１ ８ｂ図に示すように１５７５°Ｋにおける黒体曲線の０．７７倍に整合させるこ とができ、従って、５０１５ｏミツクスの振幅は全１５７５°黒体曲線と整合せ ず、温度の拡がりが大きい程不一致が太き（なることが判った。これは粒子ケー ス内の正規化放出の重要性を示している。Ｃが良く判っていると、粒子の平均温 度に関する定量情報及び温度拡散は正規化放出形状及び振幅を黒体曲線と比較し て推定することができる。

正規化放出スペクトルは伝達を測定できる場合しかめることが出来ないが、光学 的に濃い燃焼サンプルから放出に対する類似の測定を行うことができる。この場 合、スペクトロメータ開口の一つの既知の温度サンプルを校正することができ、 再び振幅が重要となる。

Ｃ，混合相系の成分温度 反応混合相系の性質を監視する際、個々の相の温度を得るのが好ましい。例えば ５石炭燃焼の場合、スペクトルはガスからのバンド寄与だけでなく、丁子及び粒 子からの連続寄与な言んでいる。各相の吸光度及び粒子、丁子及びガス相温度に 対する相対的寄与を決定でるために、最後の２つの値は同じものとし、スペクト ルの解釈においてＢＢ（Ｔｗ）の寄与を無視する。（文脈から判るように、サブ スクリプト″Ｓ”、“ｐ”及びｇ″はそれぞれ１丁丁、粒子及びガスに関する） 。

連続傾城からの＠度決定は、ガス放出線の外側にあるために選ばれる３つの波数 領域でなされる。５虜よりも小さいλに対して、Ｑｅｚｔはおよそ１６μｍより も大きい径の粒子については１と考えられ（第１６図参照〕、この分析でＱ。Ｘ ｔは１にとられる。さらに、Ｅの値は時間に対して一定であるものとし、興味の ある３つの波長領域において、前記゛Ｅ”の一般式にＣの適切な値が代入される 。測定放出及び伝達スペクトルから、−１ｎτ及びＥｎが計算される。

前記近似により、興味ある３つの波数領域における一Ｊｎｒ（丁なわち（Ｋ、　 十ＮＡ）Ｌ　）は波数（Ｋ１３）の関数として直線状の部分と、独立した部分（ ＩＪＡ）で溝底される。第２０図に示でように、これら２つの直線寄与はｉｎｒ データから分離でることができ、各波数領域におけるに８及びＮＡの相対的１量 ”を与える。

この近似により、ガス寄与のない領域の正規化放出にｖｎ＝　Ｉ：に８ＢＢ（Ｔ ｓ）　十ＮＡ　ＢＢ（Ｔｐ）］　／　Ｃｘｓ十ＮＡ）となり、前記したように比 Ｋｓ／ＮＡはトランスミツタンスから知られている。両式をＫｓで除して簡単化 すると次式が（ＥｎＤ　＋ＮＡＡＢ）＝ＢＢ（Ｔ６）　＋（ＮＡ／に８）ｇ：５ Ｂ（Ｔｐ））。

１”はこの式が３つ（もしくはそれ以上の］波数領域に対するものであることを 示している。未知量は黒体振幅であり、それはＴｓ及びＴｐの試行値を仮定した 後、繰返し適合ルーチンを使用して最小二乗最小ｆヒによりめることができる。

あらゆる温度に対する黒体曲線の振幅を黒体基準スペクトルから計算することが できる。

ガスラインを含むスペクトル領域では−Ｋｇと（Ｋｌｉ十ＮＡ）の比を一１ｎτ 曲線から決定することができる。この情報と既知のＴｐにより、〔前記連続のみ 測定から〕、前記一般式及び放出とトランスミツタンススペクトルとＥｎとの関 係を使用して、正規化放出からガス温度を決定することができる。

丁すが存在する場合には、これら２つの方法によるＴ８とＴｇの比較によりデー タをさらにチェックすることができる。決定されたＥｎと、ガス、１丁及び粒子 の別々の寄与からなる理論的Ｅｎとの比較を第２０図に示す。第１９図で決定し た別々の相の温度に対する適切な値と極めて一致することが判る。

ｄ、放出のみからの粒子温度 粒子温度をめるのに、正規化放出を使用すると２つの利点があり、＋１１．形状 だけでなく振幅も適合するため、精度及び粒子温度スプレッド決定の可能性が向 上する、（２）１丁子温産決定能力が得られる。しかしながら、ある監視の応用 では、一般的に視線に沿った出入口ボートを要するトランスミツタンスの決定を 排除することができ、少くとも１５％の伝達が連取されるよう（消光経路長）ゾ ロダクツは充分小さい。粒子の阻止により伝達度が極めて小さい場合には、Ｅの スペクトルとなろうとする。細い１丁の無い場合には、光線放出から＠ｉ測測定 得ることができ、この決定をより正確にするにはここでもＣの知識を必要とする 。

主放出のｎ色”黒体適合から誘導される。ｎ−原色は第８図に示す主放出スペク トル上の５つの波長領域であり、ガス放出との干渉は最少限とされている。

しかしながら、ガス状放出の高い燃焼種のスペクトルにこの方法を応用すると１ 重畳するガス線の外側に３つの高い波数領域しかないことが明白である。木炭を 第８ａ図に示し、亜炭を第８ｂ図に示し、瀝！炭を第８Ｃ図及び第８ｄ図に示し 、スペクトルの円領域は選定された５つの波長領域に対応して論る。２つの低領 域は高水位で干渉するため黒体適合には３つの高波数領域のみを使用した。

測定結果は第１４図に示す正規化放出技術によるものと良く一致する。伝達測定 条件をなくてると、本技術はさらに柔軟なものとなり、ある状況では一層好ま粒 子による電磁放射の散乱、吸光、伝達及び放出は、光学的定数の形の材料の性質 及び波長に関する異質スケールで表わされる形態に依存する。粒子と放射圏との 相互作用は散乱もしくは吸光有効断面積を粒子の幾何学的断面積で除した波数依 存効率係数゛Ｑ″で特徴ずけることがで、き、従ってＱ。ｘｔ、　”　Ｑｓ　＋ Ｑａｂｓとなり・サブスクリプトはそれぞれ消火、散乱及び吸光に関する。ここ で使用するＱ、　ＩＴは光学系の受容角外に散乱した放射に関し、他のＱ′は同 様に光学径路に特定的なものである。

本発明の分析技術や装置の基礎をなし、そこからいくつかの分析に使用する簡単 な式が誘導される基本式及び一般式を展開するために、観察された正規化放出ス ペクトルの多くの特徴を定量的に考慮するモデルを開発した。モデルの一つの特 徴は（第３図に関して前記したように）サンプルセル内の粒子の形態に関し、伝 達実験のビーム径路を外れる放射（例えば光線（Ｃ））の散乱効率は、焦点体積 内の粒子については、壁放射を放出笑験内のビーム（例えば光線″ｂ″〕に散乱 させる効率に等しいと結論ずけることができる。

多相懸濁（丁なわち１．Ｐ／ス、粒子及び１丁を含む）の放射、伝達及び散乱挙 動について説明するために、開発したモデルは次の想定に基いている、（１）、 ガス及び微粒子〔１丁〕は分析体積内で一つの温度となっている、＋２１．０． ３ミクロンよりも大きい粒子は一つの温度にあり、必ずしもガスの温度である必 要はない、（３）。

多粒子を含む体積について平均した各取分の分子濃度は分析体積全体にわたって 一定である１４１．大粒子の密度は小さく、放射の０．２シか阻止されない。ま た、”Ｌ”をセルもしくはリアクタ内のサンプルを通る有効径路長とし、壁がサ ンプル体積周りの＠度Ｔｗであ。

るとすると、セルから発散される放射“Ｅ”及びサンプル中を伝達される放射（ トランスミツタンス”τ”で表わ丁）の式のそれぞれが次のようになる。

Ｅ　＝ 〔ＫｓＢＢ（ＴＢ）十に、ＢＢ（Ｔｇ）十ｌＩＡεＢＢ（Ｔｐ）＋ＩＪＡＱａＢ Ｂ（ＴＷ））・ｎｄ （１−で）＝１−θＸｐ（ニー（Ｋ８＋Ｋｇ＋ＮＡＱ、ｏｘｔ）Ｌ）。

上式の項については別の所で定義されている。前記基本式もしくはその誘導式を 使用して灰を含んだり、経路長″Ｌ”に沿って非均質なサンプルを含むものにも 容易に分析を拡張でることができ、前記仮定からの逸脱を調整することができ、 このような分析はもちろんそれだけ複雑になる。

前記したように、正規ｒヒ放出は予めガス状及び丁子焔に使用されており、この 場合Ｅｎは形状及び振幅が焔の温度に適した黒体曲線に過ぎない。しかしながら 、本発明は粒子スペクトルに対する正規化放出の重要性の発見及びここで検討す る粒子懸濁のいくつかのパラメータの分析にそれを使用すること言んでいる。さ らに、ｉｎ、τ＝（Ｋ　ｓ　十Ｋｇ十Ｎ　ＡＱｅ　ｘｔ）Ｌのスペクトル厄介を 使用でる技術の発見と、粒子の組灰データを得るのにＥｎを使用することと、粒 子サイズ及び密度を得るのにτを使用することを含んでいる。さらに、Ｑ８Ｘｔ 　＝１となるような場合には、補助技術によるＴｐの測定と共に、正規化放出を 使用してＣのスペクトル変動を決定することができ、粒子のスペクトルエミツタ ンスを決定する他の方法があるとは考えられない。

前記したように、粒子が冷（壁が熱く吸光ガスや丁子の無い状態で組成分析が行 われ、ここにＱｅｘｔ　＝　１で、正規化放射はほぼ（１−Ｑａｂ６）ＢＢ（Ｔ Ｗ）に等しい。組成情報はＱａｂ１１項に含まれ、それは粒子の性質から計算し なければならな論。

ミー理論は波長、粒子サイズ及び光学定数の関数として粒子の放射散乱を予期す る。本発明のある局面は熱いセル壁〔ある論は粒子よりも高温の他の周囲媒体〕 からの放射は中央の粒子を通過し他の径路に沿ってそれるという事実を使用して いる。放出検出器に向うこのような放射の一部を集めることにより、通過した粒 子の吸光帯域内の波長における検出スペクトル及び消失エネルギを使用して組成 分析を行うことができる。

しかしながら、この決定を最適化するには粒子の形状及び光学定数に基すてＱ８ 及び’Ｌａｂｓの相対的な大きさを想定する必要があり、それはここでは内部を 散乱する放射の有効伝達゛Ｔ″を評価して行われる。第４図のグラフは４つの基 本槽底すなわち全体形状の一つな有するものと分類できる粒子に対するＴ′の計 算を示し、グラフにお論て、′″Ｋｄ″は波長依存吸光係数、Ｄは全体形状の特 注寸法である。

特に、厚さＤの薄膜はビーアの法則に従って放射を伝達し、Ｋａ＝（−”ｎ（Ｅ ｎ／ＢＢ（Ｔｗ）／Ｄ〕となるような粒子については、次式−Ａｎ（Ｔつ＝　Ｋ 、Ｄを適用することができる。ある範囲の表面粗さを有する球状粒子については 、有効伝達は次式で与えられ、 ここに、”Ｐ（ａ）”は任意の特定光線が粒子から現れる前に距離゛ｄ”を進行 する確率である。完全散乱球状粒子につｂては、次式が適用され、 Ｔ’＝Ｃ１−ｅ−’αＤ／ＫａＤ〕。

ここに、Ｄは粒子径である。

（石炭粒子等の〕プリズム薄片に対する式を誘導するために、サンプルのメツシ ュサイズと代表的形状を知って、薄片と同体積の球の直径としてＤ”を取り上げ た。第４図において、データパーは熱い環境の元で冷い石炭粒子の正規化放出ス ペクトルから抽出され、１７０Ｘ２００メツシユずツブ亜炭及び４００Ｘ５００ メツシユプツシ亜炭に対するＥｎスペクトル内の領域がこれらのデータ点の計算 のために選定された。量（ＪｎＴ’）はＩｎ−１ｎ（Ｉｎ／　ＢＢ（Ｔｗ））） となるように計算され、５〜１０％の反射厄介を考慮して修正される。選定領域 スペクトルに対して、カリウムブロマイドペレットスペクトルからＫａを決定し た。−ｉｎ　Ｔ／の計算籠は測定値と良く一致した。

このようにして、液体及び／もしくは固体粒子のガス状懸濁をいくつかの物理的 及びｆヒ学的注質のいずれかにつｂて容易に分析可能な新しい方法と装置が本発 明により提供される。より詳細には、ガス状懸濁を本来の場所、反応性環境もし くは供給サンプルとして分析して粒子サイズ、温度、数密度、スペクトルエミツ タンス及び／もしくは組成を決定し、比較的正確、高速且つ簡便に実施する方法 及び装置が本発明′により提供される。

浄書（内容に変更なし） 浄書（内容（こ変更なし） ｋ〆Ｄ Ｆｉｇ、４ 浄書（内容に変更なし） ｉ浄書（ろかこＸ兄なし− 波数 浄書ζ内容に変更なし） 、浄書（内容に変更なし） 浄）（内容に変更なし） ｐ＞　；ｉ　ｃ内容冬こ変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 浄！（内容に変更なし） 波　殻 浄書（内容に変更なし） 沢　：数 °＃書（内容に変更なし） 浪　奴 浄ＩＦぐ内容に変更なし） 浄書、（内Ｗｉ二弐史なし） 浄書（内容に変更なし７ ５反　枚 ｉ　枚 浄書（内容に変更なし） Ｆｉｇ、１５ 浄書（内容に変更なし） 消′Ｘ、／投射面損 浄・書（内容に変更なし） ：９層（内容に変更なし） 浄１１（内容に五更なし） 浄書（内容にユ息な− 手続補正書（自発） 昭和８１年１０月　６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液体粒子、固体粒子もしくは両者のガス状懸濁分析装置において、 （ａ）．動作上懸濁に対してそこへ投射される放射及びそこから発散される放射 をコード化するように位置決め可能な干渉計装置と、 （ｂ）．動作上懸濁及び前記干渉計装置に関して懸濁からのコード化放射を収集 するように位置決め可能で、懸濁中を伝達される放射とそこから発散される放射 とを識別するようにされており、このような発散される放射が粒子により散乱さ れる任意の放射を含むようにされている装置と、 （ｃ）．電磁放射ビームを供給して前記干渉計装置へ投射し、コード化して懸濁 中へ伝達する放射源装置と、（ｄ）．前記収集装置が収集する放射を分析する電 子データ処理装置 を具備するガス状懸濁分析装置。 ２．請求の範囲第１項において、前記収集装置は動作上懸濁中を伝達される放射 を収集するように位置決め可能である第１のコレクタと、動作上そこから発散さ れる放射を収集するように位置決め可能な前記第１のコレクタとは独立した第２ のコレクタを具備するガス状懸濁分析装置。 ３．請求の範囲第２項において、被分析ガス状懸濁を封じ込めるチヤンバを画定 する側壁を有する封込装置と共に使用するようにされ、側壁はそのチヤンバ内へ の光学的アクセスを提供する少くとも一つのポートを有し、前記第２のコレクタ 、及び前記放射源装置と前記第１のコレクタの少くとも一方は前記装置上に配置 され、一つのポートに関してそれを通つて機能するように位置決めされるガス状 懸濁分析装置。 ４．請求の範囲第３項において、さらに前記第１のコレクタが収集する伝達放射 が通過する可変サイズ開口を画定する装置を具備して、懸濁の粒子サイズを決定 する前記装置の能力が改善されるガス状懸濁分析装置。 ５．請求の範囲第３項において、その側壁の両側に横方向に一致した一対の光学 アクセスポートを有するような封込装置と一緒に使用し、前記放射源装置及び前 記第１のコレクタは光学的に一致し且つ互いに間隔がとられていて両者間に封込 装置を収容し、前記放射源装置から一致したアクセスポートを通つて前記第１の コレクタへビームを投射することができるガス状懸濁分析装置。 ６．請求の範囲第３項においで、さらに前記装置の一体的要素としてこのような 封込手段を協働提供するセルと、そこへ実質的に均質なガス状懸濁を供給する装 置を具備するガス状懸濁分析装置。 ７．請求の範囲第６項において、前記セルは一段的に円筒状の側壁と協働して前 記チヤンバを画定する端壁とを有し、前記側壁はその上に半径方向に配置された 一対のアクセスポートを有し、前記端壁は前記セルの縦軸と実質的に一致しそれ ぞれ粒子を注入及び排除する出入口貫通チヤネルを画定する手段を有し、前記懸 濁供給装置は前記入力チヤネルを含み、前記セルはまた前記側壁の内面温度及び 前記出入口チヤネル画定手段の温度を独立して制御できる手段を具備するガス状 懸濁分析装置。 ８．請求の範囲第７項において、前記入力チヤネルは前記粒子を均質分散流とし て注入するようにされているガス状懸濁分析装置。 ９．請求の範囲第２項において、前記第２のコレクタは放射径路に沿つて前記放 射源装置と前記干渉計との間に有効に配置されており、前記装置はさらに懸濁と 前記放射源装置もしくは前記第２のコレクタもしくは両者間に放射径路を確立す るように配置されたダイバータ装置を具備するガス状懸濁分析装置。 １０．請求の範囲第９項において、前記ダイバータ装置は前記放射源装置から懸 濁へ放射を通過させるか、あるいは同時に懸濁から前記第２の収集装置へ放射を 指向しながらこのような放射の通過を阻止するように作動し、こうして懸濁中を 伝達される放射及び懸濁から発散される放射をそれぞれ選択的に測定することが できるガス状懸濁分析装置。 １１．請求の範囲第９項において、前記ダイバータ装置はそこからの放射を前記 第２の収集装置に指向しながら同時に前記放射源装置から懸濁へ放射を通すこと ができ、前記ダイバータ装置は前記放射源装置からの放射に対して透明な第１の 部分とそれに対して不透明であつて懸濁から発散してそこへ向う放射を反射する 第２の部分とを有し、前記第１及び第２の収集装置をそれぞれ使用してこのよう な伝達及び発散放射を同時に測定できるガス状懸濁分析装置。 １２．フーリエ変換スペクトロメータを具備する請求の範囲第１項の装置におい て、前記スペクトロメータは収集される放射の強度を波数の関数として表わすス ペクトルを引き出すようにされており、その前記データ処理装置は代表スペクト ルをそれについてガス懸濁を分析するパラメータを示す予め確立されたスペクト ルと比較して、代表スペクトルをそれに適合させパラメータを決定するガス状懸 濁分析装置。 １３．請求の範囲第１２項において、前記放射源装置は赤外領域の波長の放射を 供給し、前記データ処理装置は次の基本式、一般式及びその誘導式の中の少くと も一つを適用することにより前記比較を行うようにされており、 ▲数式、化学式、表等があります▼， ▲数式、化学式、表等があります▼， ▲数式、化学式、表等があります▼； ここに、 Ｅ−ガス状懸濁から発散してその中を伝達されない任意の収集放射を表わし、 τ−懸濁中を伝達された任意の収集放射をそれが存在しない場合に伝達される放 射で除した比を表わし、ＫＢ及びＫｇ−懸濁のそれぞれ任意に存在するすす及び ガス相に対する消光係数、 ＢＢ（Ｔｓ），ＢＢ（Ｔｇ），ＢＢ（Ｔｐ）及びＢＢ（Ｔｗ）−それぞれ任意に 存在するすす、ガス、粒子及び懸濁周りの媒体の温度に適した黒体スペクトル、 Ｎ−懸濁内の粒子の数密度、 Ａ−粒子の幾何学的断面積、 Ｌ−ガス状懸濁中の有効径路長、ｄｌはそれに沿つた位に１における理論的スラ イスの幅 ε−粒子のスペクトルエミツタンス Ｑｓ−放射散乱断面積と粒子の幾何学的断面積の比、Ｑｅｘｔ−消光断面積と粒 子の幾何学的断面積の比で、Ｑｓ＋Ｑａｂｓに等しく、Ｑａｂｓは吸光断面積と 粒子の幾何学的断面積との比であり、Ｎ，Ａ及びＬを除く前記量は波数に依存す るガス状懸濁分析装置。 １４．放射の屈折成分を使用して液体粒子、固体粒子もしくは両者のガス状懸濁 を分析する装置に赴いて、（ａ）．貫通径路に沿つて粒子のガス状懸濁を流すチ ヤンバを画定する側壁を有し、前記径路への光学的アクセスを提供する少くとも 一つのポートが前記側壁に設けられている封込手段と、 （ｂ）．前記径路の周りの実質的に全ての周辺点から内向きに電磁放射を供給す る放射源装置と、（ｃ）．前記封込装置から発散する放射を収集する装置とを具 備し、前記封込装置、放射源装置及び収集装置は前記放射源装置から発散し懸濁 の粒子との相互作用により元の径路から逸れた放射成分を逸れない成分から実質 的に識別することができるガス状懸濁分析装置。 １５．請求の範囲第１４項において、さらに電磁放射ビームを供給する第２の放 射源装置と、第２の放射収集装置を具備し、前記第２の放射源装置及び第２の収 集装置は互いに有効に光学的に一致して配置されてかり、前記封込装置中を通過 時に懸濁の粒子により伝達される放射を測定するようにされているガス状懸濁分 析装置。 １６．請求の範囲第６項において、さらに前記第１及び第２の収集装置により収 集される放射を分析する電子データ処理装置を具備するガス状懸濁分析装置。 １７．フーリエ変換赤外スペクトロメータを具備する請求の範囲第１６項の装置 において、その前記データ処理装置は代表スペクトルをそれについてガス状懸濁 を分析するパラメータを示す予め確立されたスペクトルと比較し、次の基本式、 一段式及びその誘導式の少くとも一つを適用することにより代表スペクトルをそ れに適合させてパラメータを決定するようにプログラムされており、 ▲数式、化学式、表等があります▼， ▲数式、化学式、表等があります▼， ▲数式、化学式、表等があります▼； ここに、 Ｅ−ガス状懸濁から発散してその中を伝達されない任意の収集放射、 τ−懸濁中を伝達された任意の収集放射をそれが無い場合に伝達される放射で除 した比、 Ｋｓ及びＫｇ−懸濁のそれぞれ任意に存在するすすとガス相の消光係数、 ＢＢ（Ｔｓ），ＢＢ（Ｔｇ），ＢＢ（Ｔｐ）及びＢＢ（Ｔｗ）−それぞれ任意に 存在するすす、ガス、粒子及び懸濁周りの媒体の温度に適した黒体スペクトル、 Ｎ−懸濁中の粒子の数密度、 Ａ−粒子の幾何学的断面積、 Ｌ−ガス状懸濁中の有効径路長、ｄｌはそれに沿つた位置１における理論的スラ イスの幅、 ε−粒子のスペクトルエミツタンス Ｑｓ−放射散乱断面積と粒子の幾何学的断面積の比、Ｑｅｘｔ−消光断面積と前 記粒子の幾何学的断面積との比でＱｓ＋Ｑａｂｓに等しく、Ｑａｂｓは吸光断面 積と粒子の幾何学的断面積との比であり、Ｎ，Ａ及びＬを除く前記量は波数依存 であるガス状懸濁分析装置。 １８．請求の範囲第１５項において、前記封込手段の前記側壁は前記流路の反対 側に前記一つのポートと横方向に一致した第２の光学アクセスポートを有し、前 記第２の放射源装置及び第２の収集装置は前記封込手段の両側に有効に配置され 前記アクセスポートを介して互いに光学的に一致しているガス状懸濁分析装置。 １９．請求の範囲第１４項において、前記封込手段の前記側壁は前記流路を実質 的に包囲し且つ前記第１の放射源装置を載置するエネルギ放射面を有し、前記側 壁面の構成及び前記アクセスポートに対するその位置及び前記収集装置の位置は 前記収集装置に衝突する前記表面からのそのように逸らされたものへの放射を実 質的に制限し、前記装置の放射識別能力を有効に提供するガス状懸濁分析装置。 ２０．請求の範囲第１９項において、前記放射面は流路軸を横切する面内の一般 的に円形の断面構成であるガス状懸濁分析装置。 ２１．請求の範囲第１９項において、前記封込手段は前記エネルギ放射面を加熱 する手段を具備するガス状懸濁分析装置。 ２２．請求の範囲第２１項において、セルを収容するようにされたサンプル区画 を有し、さらに前記サンプル区画内に収容され前記装置に封込手段を提供するセ ルを具備するガス状懸濁分析装置。 ２３．液体もしくは固体粒子もしくは両者のガス状懸濁の少くとも一つのパラメ ータの分析方法において、次のステツプ、すなわち ａ．被分析懸濁に電磁放射ビームを衝突させる、ｂ．そのように照射される懸濁 中を伝達される放射及びそこから発散される放射を収集する、ｃ．前記伝達放射 と前記発散放射を識別する、ｄ．前記ｂ及びｃステツプにかいて収集及び識別さ れた伝達及び発散放射の張度を波数の関数として表わすスペクトルを展開する ｅ．前記代表スペクトルをそれについて前記懸濁を分析するパラメータを示す予 め確定されたスペクトルと比較して、前記代表スペクトルをそれに適合させ前記 パラメータを決定する、 からなるガス状懸濁分析方法。 ２４．請求の範囲第２３項において、さらに前記懸濁を実質的に均質な体積とし て供給するステツプを含み、前記比較は次の一般式を適用して行われるガス状懸 濁分析方法、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 且つ（１−ｒ）＝１−ｅｘｐ〔−（Ｋｓ＋Ｋｇ＋ＮＡＱｅｘｔ）Ｌ〕；ここに、 Ｅ−前記ガス状懸濁から発散してその中を伝達されない任意の収集された放射、 τ−懸濁中を伝達される任意の収集放射をそれが存在しない場合に伝達される放 射で除した比、Ｋｓ及びＫｇ−懸濁のそれぞれ任意に存在するすす及びガス相に 対する消光係数、 ＢＢ（Ｔｓ），ＢＢ（Ｔｇ），ＢＢ（Ｔｐ）及びＢＢ（Ｔｗ）−それぞれ任意に 存在するすす、ガス、粒子及び前記懸濁を包囲する媒体の温度に適した黒体スペ クトル、 Ｎ−懸濁内の粒子の数密度、 Ａ−前記粒子の幾何学的断面積、 Ｌ−ガス状懸濁中の有効径路長、 ε−粒子のスペクトルエミツタンス、 Ｑｓ−放射散乱断面積と粒子の幾何学的断面積の比、Ｑｅｘｔ−消光断面積と前 記粒子の幾何学的断面積の比でＱｓ＋Ｑａｂｓに等しく、Ｑａｂｓは吸光断面積 と粒子の幾何学的断面積の比であり、Ｎ，Ａ及びＬを除く前記量は波数依存であ る。 ２５．請求の範囲第２４項において、前記懸濁を包囲する媒体の温度“Ｔｗ”が 判つており前記分析パラメータは粒子温度“Ｔｐ”であり、前記代表スペクトル は正規化放出“Ｅｎ”のものであつて、Ｅｎ＝Ｅ／（１−τ）であるガス状懸濁 分析方法。 ２６．請求の範囲第２５項において、前記ステツプ“ａ”はＱｅｘｔが１の値を 有する状態ですすやガス相による放射の吸収がないかもしくは無視できる周波数 で行われ、チヤンバ内に収容された前記被分析ガス状懸濁は内部への光学アクセ スとなる少くとも一つのポートを有し、前記周囲媒体は前記チヤンバを画定する 壁面であり前記比較は次式に基いてなされるガス状懸濁分析方法。 Ｅｎ＝εＢＢ（Ｔｐ）＋（１−ε）ＢＢ（Ｔｗ）２７．請求の範囲第２４項にお いて、前記粒子の温度“Ｔｐ”と前記懸濁を包囲する媒体の濃度“Ｔｗ”が知ら れており、前記分析パラメータはエミツタンス“ε”であり、前記代表スペクト ルは正規化放出“Ｅｎ”のものであり、ここに、Ｅｎ＝Ｅ／（１−τ）であるガ ス状懸濁分析方法。 ２８．請求の範囲第２７項において、前記粒子温度“Ｔｐ”は前記周囲媒体壁面 温度“Ｔｗ”よりも実質的に高く、前記比較は次式に基いて行われるガス状懸濁 分析方法。 ε＝Ｅｎ／ＢＢ（Ｔｐ） ２９．請求の範囲第２７項において、前記周囲媒体は前記ステツプ“ａ”を実施 する時に前記懸濁が収容されるチヤンバを画定する壁面からなり、前記壁面の温 度“Ｔｗ”は前記粒子温度“Ｔｐ”よりも実質的に高く、前記比較は次式に碁い て行われるガス状懸濁分析方法。 ε＝１−〔Ｅｎ／ＢＢ（Ｔｗ）〕 ３０．請求の範囲第２９項において、さらに前記組成の波数依存線型吸光係数特 性“Ｋα”を評価するステツプを含み、前記評価はＥｎの値を測定し、次式を適 用して前記懸濁の粒子の内側に対する平均伝達値“Ｔ′”を決定し、 Ｔ′Ｅｎ／ＢＢ（Ｔｗ） 特注寸法“Ｄ”により前記懸濁の粒子の全体形状を特性化し、前記形状の特性化 に基いてＫαＤの関数として予め確立された適切な曲線（−ｌｎＴ′）を選定し 、前記選定曲線からＫαの値を評価して行われるガス状懸濁分析方法。 ３１．液体もしくは固体粒子もしくは両者のガス状懸濁の定量組成分析法におい て、次のステツプ、すなわち、 ａ．被分析粒子のガス状懸濁を内部への光学アクセスを行うための少くとも一つ のポートを有するチヤンバ内へ通し、 ｂ．前記一つのアクセスポートに対して本質的に斜角をなすオフアクシス角度で 、少くとも一つの放射源からの電磁放射を前記チヤンバ内を通過時に前記懸濁の 粒子に衝突させ、 ｃ．前記一つのポートを通つて前記そのように照射される粒子からの放射を収集 し、前記収集される放射は前記オフアクシス衝突のため、前記粒子により回折そ の他逸らされた前記放射源からの光線に実質的に制限され、 ｄ．前記収集された放射の径路及び振幅を波数の関数として表わすスペクトルを 展開し、 ｅ．前記代表スペクトルをそれについて前記懸濁を分析する組成パラメータを示 す予め確立されたスペクトルと比較して、前記代表スペクトルをそれに適合させ 前記パラメータを決定する ことからなるガス状懸濁分析方法。 ３２．請求の範囲第３１項において、前記空洞は実質的に前記ガス懸濁を包囲す る壁により画定され、前記壁面は前記粒子温度よりも実質的に高温に維持されて 前記一つの放射源を提供するガス状懸濁分析方法。 ３３．請求の範囲第３２項において、前記懸濁は前記壁面から発散する放射エネ ルギによる前記粒子の実質的加熱を避けるのに充分高い流速で前記チヤンバ内を 通過するガス状懸濁分析方法。 ３４．請求の範囲第３３項において、前記壁面は前記粒子温度よりもおよそ５０ ０℃高温であるガス状懸濁分析方法。 ３５．請求の範囲第３４項において、前記空洞に入る前に、前記懸濁はその前記 粒子を実質的に内部の室温とするのを保証するのに適した温度に維持されるガス 状懸濁分析方法。 ３６．請求の範囲第３２項において、前記壁面は前記懸濁の流軸に直角な平面内 の実質的に円形断面であり、前記偏向放射は前記壁面内の第２の光学アクセスポ ートに対して直径方向に配置された位置に収集され、前記第２のポートは同軸で あつて前記壁面の非放射領域を構成し、前記収集される放射を制限するガス状懸 濁分析方法。 ３７．請求の範囲第３２項において、第２の放射源からの電磁放射ビームは前記 粒子に衝突させられ、前記収集ステツプは前記偏向光線を収集して前記粒子中を 伝達される前記放射ビームの成分と識別して行われ、前記代表スペクトルは正規 化放出“Ｅｎ”のものであり、ここにＥｎ＝Ｅ／（１−τ）であるガス状懸濁分 析方法。 ３８．請求の範囲第３７項において、前記懸濁は実質的に均質であり、前記比較 は次の一段式を適用して行われ、 ▲数式、化学式、表等があります▼， ここに、 Ｅ−前記ガス状懸濁から発散されその中を伝達されない任意の収集された放射、 τ−懸濁中を伝達される任意の収集放射をそれが無い場合に伝達される放射で除 した比、 Ｋｓ及びＫｇ−懸濁のそれぞれ任意に存在するすす及びガス相に対する消光係数 、 ▲数式、化学式、表等があります▼−それぞれ任意に存在するすす、ガス、粒子 及び前記懸濁を包囲する媒体の温度に適切な黒体スペクトル、 Ｎ−懸濁内の粒子の数密度、 Ａ−前記粒子の幾何学的断面積、 Ｌ−ガス状懸濁中の有効径路長、 ε−粒子のスペクトルエミツタンス Ｑｓ−放射散乱断面積と粒子の幾何学的断面積の比、Ｑｅｘｔ−消光断面積と前 記粒子の幾何学的断面積の比でＱｓ＋Ｑａｂｓに等しく、Ｑａｂｓは吸光断面積 と粒子の幾何学的断面積との比であり、Ｎ，Ａ及びＬを除く前記量は波数依存で あるガス状懸濁分析方法。 ３９．請求の範囲第３８項において、前記伝達放射成分及び前記偏向光線は順次 収集され、前記懸濁は定速で前記空洞中を流れるガス状懸濁分析方法。 ４０．請求の範囲第３８項において、前記伝達放射成分及び前記偏向光線は同時 に収集されるガス状懸濁分析方法。 ４１．請求の範囲第３８項において、さらに前記組成の波数依存線型吸光係数特 性“Ｋα”を評価するステツプを含み、前記評価はＥｎの値を測定し、次式を適 用して前記懸濁の粒子の内側の平均伝達値“Ｔ′′′を決定し、Ｔ′＝Ｅｎ／Ｂ Ｂ（Ｔｗ） 特性化寸法“Ｄ”により前記懸濁の粒子の全体形状を特性化し、前記形状の特注 化に基いてＫαＤの関数として予め確立された適切な曲線（−ｌｎＴ′）を選定 し、前記選定曲線からＫαの値を評価して行われるガス状懸濁分析方法。 ４２．液体もしくは固体粒子もしくは両者のガス状懸濁内の粒子サイズ分析方法 において、次のステツプ、すなわち、 ａ．粒子の実質的に均質なガス状懸濁を供給し、ｂ．電磁放射ビームを前記懸濁 へ衝突させ、ｃ．そのように照射される懸濁中を伝達される放射を選択的に収集 し、 ｄ．波数の関数として収集される放射の強度を表わすスペクトルを展開し、 ｅ．前記代表スペクトルを粒子サイズを示す予め確定されたスペクトルと比較し 、前記代表スペクトルをそれに適合させて粒子サイズパラメータを決定し、前記 代表スペクトルは（１−τ）のものであつて前記比較は次式に基いて行われ、 （１−τ）＝１−えｘｐ〔−（Ｋｓ＋Ｋｇ＋ＮＡＱｅｘｔ）Ｌ〕ここに、 Ｋｓ及びＫｇ−前記懸濁のそれぞれ任意に存在するすす及びガス相に対する消光 係数、 Ｎ−前記懸濁内の前記粒子の数密度、 Ａ−前記粒子の幾何学的断面積、 Ｌ−前記ガス状懸濁中の有効径路長 Ｑｅｘｔ−消光断面積と前記粒子の幾何学的断面積の比でＱｓ＋Ｑａｂｓに等し く、Ｑａｂｓは吸光断面積と前記粒子の幾何学的断面積の比であり、Ｑｓは放射 散乱断面積と前記粒子の幾何学的断面積の比であり、Ｎ，Ａ及びＬを除く量は波 数依存であるガス状懸濁分析方法。