KR20050024392A - 용융 재료 분석용 레이저 유도 분석 분광법 - Google Patents
용융 재료 분석용 레이저 유도 분석 분광법 Download PDFInfo
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Abstract
장치 및 방법은 용융된 재료 또는 액체의 리얼 타임 분석에 적용될 수 있는 레이저 유도 분석 분광법(Laser Induced Breakdown Spectroscopy) 시스템을 가지고 이용하기 위해 공개된다. 높은 온도에서 용융된 재료를 다룰 때, 부피의 대표 표면을 준비하는 것이 어렵기 때문에, 일면에서, 본 발명은 버블을 일반화시키는 용융된 재료의 내부에 삽입될 수 있는 튜브를 통하여 흐르는 강제의 가스를 이용한다. 버블의 내부 표면은 재료의 위치의 표본이다. 레이저 유도 분석 분광법은 재료의 리얼 타임 분석을 정밀함을 생산하는 표면에서 실행되고, 심지어 재료의 다른 프로세싱 등, 구리 용융 등, 에도 실행된다.
Description
본 발명은 레이저 유도 분석 분광법(LIBS)의 사용 및 액체의 신속한 분석, 특히 금속, 야금술의 재료, 소금 및 유리와 같은 높은 온도에서 용융된 재료에 대한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용융된 재료의 리얼 타임 분석에 적용될 수 있는 레이저 유도 분석 분광법 시스템을 가지고 사용하기 위한 장치 및 방법이 유도된다. 본 발명은 또한 단일 위상이 존재하는 것보다 많은 및 하나 또는 다수의 위상의 분석이 찾게되는 액체에 적용될 것이다.
금속 프로세싱 산업은 현존하는 장비로부터 증가하는 생산성, 감소하는 비용 및 극대화의 이익의 메이저(major) 변화를 지속적으로 직면한다.
금속의 생산은 주조, 프로세싱 및 정제 비용의 기조 단계를 포함한다. 프로세싱 및 정제하는 동안, 작동하는 요소가 주조 화학이 소정의 제한안에 존재하기 위해 조정 및 조절되는 것에대해 비판적이다. 현재, 많은 산업 프로세스에 요금 구성은 시간을 소비하는 샘플 준비 및 실험실 분석에 의해 허용되는 주기적인 샘플 추출에 의해 모니터링된다. 가상적으로, 리얼 타임을 통한 이러한 지연을 제거하기 위해 레이저 유도 분석 분광법 분석은 생산성을 중요하게 증가시기고 프로세스 조절을 향상시키는 잠재성을 갖는다. 예를 들면, 알루미늄 및 마그네슘의 생산에 사용되는 것과 같은 합금 또는 비 금속의 용융된 용액의 조절 및 유지를 포함하는 다른 프로세스는 프로세스의 본질적인 성분의 지속적인 모니터링로부터 또한 이익이 될 것이다.
레이저 유도 분석 분광법은 적대적인 환경에 재료의 다양성의 제자리의 구성적인 분석에서 및 다소 먼 곳에 급속하게 제공 할 수 있다. 이러한 기술은 재료에서 고 전압 펄스 레이저에 초점을 맞추는 것 및 그것에 의해서 재료의 대표하는 본질적인 구성을 구비한 플라즈마 또는 스파크(spark)를 생산하는 재료의 작은 부피를 기화 및 이온화하는 것을 포함한다. 플라즈마의 광학적 발산은 그 원자적 구성을 얻기위해 광학적 분광기를 가지고 분석된다. 플라즈마 및 스파크는 이와 같은 명세서에 상호교환적으로 사용된다.
레이저 유도 분석 분광법을 사용하는 샘플에 존재하는 요소를 분석하는 방법은 기술에 알려져 있다. 예를 들면, 기술에 관한 특허 목록은 미국에서 찾을 수 있게 된다. 5,751,416 특허는 싱(Singh)등에 의해 1998년 5월 12일에 발표되었다. 더구나 이러한 방법은 재료 및 산업 환경의 다양성에 적용되었다. 다른 액체를 처리하는 것과 달리, 프로세싱 베슬(vessel)에 고온으로 용융된 재료의 레이저 유도 분석 분광법 분석은 재료가 반동적인 대기에 노출되었을 때, 오염 또는 재료 산화에 유동적이기 때문에 자주 어려움을 나타낸다.
용융된 재료를 분석 및 이러한 문제점을 극복하기 위해 레이저 유도 분석 분광법 기술을 사용융서, 데이터 분석의 방법은 레이저 유도 분석 분광법 분석을 위해 상대적으로 순수하게 용융된 재료의 표면을 노출시키기 위한 수단을 가지고 결합된다. 종래에, 이러한 문제를 바로잡기 위해 및 용융된 재료에 레이저 유도 분석 분광법 측정을 수행하기 위해, 세 개의 접근이 다음 문서에 예시 하는 것처럼 종래에 사용되었다.
스펜스레이(Spenceley) 등에 의해 1985년 9월 4일에 출간된 영국 특허 2,154,315A호는 슬래그(slag) 층 아래에 용융된 금속의 표면을 관통하는 베슬에 역사될 수 있는 탐침을 기술한다. 상기 탐침은 금속의 입구에 의해 및 탐침에 들어가고 탐침에 수직이고 용융된 금속의 표면에 평행인 제한된 포트(port)에 나가는 불활성 가스의 흐름에 의한 손상을 방지하기 위해 적합하게 서늘하고 고압된 세라믹 칼라(collar)의 수단에 의해 그 끝이 보호된다. 이러한 접근은 고정되고 안정된 표면에 오직 적용될 수 있다. 더구나, 이러한 레이저 조사 샘플 배치에서 노출된 표면은 선명하지 않고 용융된 금속의 필수적으로 대표하지 않는다. 더구나, 레이저 조사는 장 깊이가 감소하고 용광로로부터 짧은 거리에서 작동을 제한하는 도파관(광 섬유)을 통해 전송된다.
김에 의해 1991년 1월 22일에 발행된 미국 특허 4,986,658호는 분광기 분류를 유도하는 레이저에 의해 용융된 금속 분석을 실행하는 것에 대한 탐침을 기술한다. 상기 탐침은 삼각 펄스 파형을 갖는 펄스를 생산하는 고압의 레이저를 포함한다. 탐침 머리가 용융된 금속에 가라앉을 때, 펄스화된 레이저 빔은 용융된 금속 구성의 대표하는 본질적인 구성을 구비한 플라즈마를 생산하는 일부의 용융된 금속을 증발시킨다. 탐침은 게이트되어 강화된 포토다이오드 배열에 커플드된 회절 격자를 구비한 한쌍의 분광기를 포함한다. 플라즈마의 분광학적 원자의 발산은 평행에 두 개의 분광기를 사용함에 의해 플라즈마의 생존동안 두 개의 분리하는 시간 창에 대해 탐지되고 분석된다. 최초 또는 두 번째 시간 창중 어느하나의 시간 창 동안, 또는 양쪽 시간 창의 결합동안, 얻게되는 스펙트럼은 용융된 금속의 원자의 구성을 추론하기위해 사용될 수 있다. 액체의 대표하는 본질적인 구성을 얻는 것을 위한 이와 같은 배치에서, 상기 탐침 머리는 액체 또는 용융된 금속에 가라앉게 되어야 한다. 그러나 가라앉은 탐침 시스템은 사용하기가 쉽지 않고 대부분의 용융된 금속 또는 용융된 유리를 가지고 사용하기에 적합하지 않다. 더구나 탐침 샘플의 안정적인 표면은 선명하지 않고 전술된 바와 같이 문제가 있다.
칼호프(Carlhoff) 등에 의해 1991, 2월 26일에 발행된 미국 특허 4,995,723호는 용융하는 베슬에 액체 금속에 대해 레이저 유도 분석 분광법에 기초된 요소 분석 시스템을 광학적으로 커플링하는 것에 대한 방법 및 장치를 나타낸다. 슬래그 프리(free) 금속 용액에 직접 접속은 용액 레벨 아래의 베슬 또는 베슬 바닥의 측벽에 보어 홀(bore hole)을 통해 얻게된다. 달아나는 것으로부터 액체를 보호하기 위해 가스는 필수적인 역압을 생산하기 위해 변형된다. 이러한 접근에 대해, 레이저 조사에 노출된 용융된 금속의 표면은 안정적이다. 더구나 표면의 결빙을 보호하는 것이 어렵다.
두 개의 동일선상의 레이저에 의해 일어나는 두 개의 일시적으로 근접한 스파크는 액체의 분광화학적 분석을 위해 크레머(Cremer) 등에 의해 1990년 5월 15일에 발생된 미국 특허 4,925,307호에서 사용된다. 레이저 빛은 스파크가 액체 내부의 부피에 발생시키기 위한 샘플에 의해 현저하게 흡수되지 않는다. 최초의 레이저 펄스에 의해 생산된 스파크는 최초의 스파크가 붕괴된 후에 수백 마이크로초 동안 가스의 상태에서 남아있는 액체에 버블을 생산한다. 최초의 펄스 후에 통상적으로 18 마이크로초 동안 연소되고 두 번째 레이저 펄스는 가스의 버블내에 두 번째 스파크를 생산한다. 레이저 빔 축에 90정도로 방향이 정해진 분광기에 의해 탐지된 두 번째 스파크의 발산 스펙트럼은 두 번째 레이저 스파크를 갖는 버블을 샘플화하는 것에 의해 얻게되는 원자의 종의 증가된 탐지가능성을 위해 더욱 강하고 최초의 스파크와 비교되는 감소된 선 넓이를 나타낸다. 상대적으로 투명한 액체의 오프라인 분석에 적합하기 때문에, 이와 같은 접근은 용융된 금속, 불투명한 액체 또는 리얼 타임 측정에 대해 사용되지 않는다.
본 발명의 이러한 및 다른 물체, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 갖는 결합에서 본 발명의 다음 상세한 설명의 고려로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용융된 재료에 대한 레이저 유도 분석 분광법 시스템을 개략적으로 나타낸다;
도 2는 구리를 용융하는데 사용된 송풍구를 통해 용융된 매트의 위치를 모니터링하는것에서 사용에 대한 다른 실시예에 따른 레이저 유도 분석 분광법 시스템의 개략도이다;
도 3은 용융된 금속을 모니터링하기 위한 레이저 유도 분석 분광법 탐침의 도해를 도시한 다른 배치를 나타낸다;
도 4는 탐침 머리에 인스톨된 비디오 카메라에 의해 송풍구의 끝의 통상적인 이미지를 나타낸다;
도 5는 구리 매트의 용융동안 아이론 리치 리액션 레이어(iron rich reaction layer)를 포함하는 초점의 부피에 레이저에 의해 용융된 재료로부터 통상적으로 제거된 부피를 도시한 도면이다;
도 6은 철/구리 종의 플롯(flot)의 가장 낮은 지역으로부터 용융된 매트로부터 통상적으로 스펙트럼과 구리가 용융하는 동안 고체 성장(고체 재료)을 비교한다;
도 7은 철 라인/구리 라인 비율의 종을 도시한다;
도 8은 매트에서 철에 대해 레이저 유도 분석 분광법 및 전통적인 기술 사이의 비교를 도시한다; 및
도 9는 용융된 아연에 알루미늄에 대한 측정 곡선을 도시한다.
요약하면, 본 발명의 기술은, 프로세싱 동안, 용융된 재료에 다양한 요소를 지속적으로 모니터링하고, 실험실 분석에 대한 용융로부터 샘플을 제거하기 위한 필요성을 제거하는 또는 감소시키는 것이다. 용융된 재료의 직접적인 모니터링은 분석의 결과에 따라 리얼 타임에 모니터링되어 존재하는 프로세스를 조정하는 가능성을 포함하는 분리된 샘플 위에 많은 이점을 제공한다.
더구나, 본 발명은 용융된 재료에 분광기 분류를 유도하는 레이저에 기초한 요소 분석 시스템을 커플링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일면에서, 본 발명은 정확한 분석을 발생시키는 재료에 수행된 레이저 유도 분석 분광법을 위해 재료의 구성을 대표하는 일부의 용융된 재료를 준비하는 문제를 제기한다.
본 발명의 다른 면에서, 용융된 재료에 직접적인 접근은 튜브의 끝에 재료의 내부로 버블을 형성하는 탐침 튜브를 통해서 적합한 가스를 불러오는 용융된 재료로 들어오는 탐침을 통해서 성취된다. 이러한 버블은 레이저 투사에 노출된 용융된 재료의 새로운 표면의 구조를 가능하게 한다. 버블 내부의 용융의 표면 부분에 초점이 맞추어진 레이저 빔은 플라즈마에 존재하는 요소에 명백한 라디에이션을 발산하는 플라즈마를 생산한다. 라디에이션은 스펙트럼의 식별을 위한 분광계로 튜브 및 도파관을 통해 유도된다.
또 다른 면에서, 본 발명은 레이저 빔을 타겟팅하는 것을 돕는 버블의 내부 표면을 모니터링하는 비전 시스템을 사용한다.
본 발명의 다른 면에서, 레이저 유도 분석 분광법 탐침은 버블이 분석하는 환경의 다양성에 대해 조절되기 때문에 다른 각에서 용융된 금속에 도입된다.
본 발명의 다른 면에서, 레이저 유도 분석 분광법 탐침은 용융된 배스(bath)로 공기가 불어오는 것에 대해 구리 제련소와 같은 임의의 파이로메탈러지컬(pyrometalurgical) 베슬에 사용된 침수된 송풍구를 통해 도입될 수 있다. 이러한 상황에서, 근처의 송풍구 증대에 반대로써 레이저를 갖는 용융을 타겟팅하는 것은 탐침 머리에 인스톨된 비디오 카메라에 송풍구의 끝을 이매징함으로써 돕게 될 것이다.
더구나, 레이저 유도 분석 분광법 분석은 통상적으로 무수한 스펙트럼의 평균 및 프로세싱 데이터를 요구한다. 이것은 반응하는 송풍구를 통해 측정에 대해 특히 진실하고 활발한 버블 운동 및 버블 표면에 화학적 반응은 높이 다양한 스펙트럼의 세기 및 현상의 결과를 가져온다. 구리에 대해 반응 층의 두터움을 용융시키는 것은 불어온 공기에서 산소에 용융된 배스의 노출된 시간에 의존한다.
일면에서, 본 발명은 분광 사진에 도입된 레이저에 의해 용융된 또는 액체 재료를 분석하는 방법을 유도한다. 방법은, 가스의 흐름에 의해, 재료의 구성에 대표되는 일부의 재료를 준비하는 및 재료의 플라즈마를 생산하는 준비된 부분에 적어도 하나의 레이저 펄스를 보내는 단계를 포함한다. 방법은 스펙트럼 분석기에 플라즈마에 의해 발생된 라디에이션을 전송하는 및 재료의 구성에 대해 라디에이션의 스펙트럼을 분석하는 단계를 더 포함한다.
다른 면에서, 방법은 재료의 준비된 부분에 존재하는 버블의 내부 표면, 재료 내부의 버블을 생산하는 튜브를 통한 압력 아래에서 가스를 주사하는 것의 그 이상의 단계를 포함한다.
또 다른 면에서, 본 발명은 리얼 타임 분석에 대한 일련의 측정을 생산하는 복수의 레이저 펄스를 사용한다.
상위의 관점에서, 본 발명의 주제는 용융된 재료의 표면에 레이저 펄스를 초점을 맞추는 것에 의해 용융된 재료의 믿을만한 분석을 허용하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 근본적인 용융된 재료의 지속적인 레이저 유도 분석 분광법 분석을 효과적으로 성취하는 것에 의해 반응 표면의 산화물 또는 다른 생산품과 관련된 간섭을 극복하는 동안, 레이저 유도 분석 분광법 시스템을 갖는 용융된 재료의 직접적인 모니터링을 위한 수단을 제공한다. 무수한 레이저 펄스 및 신호의 프로세싱의 사용을 통해, 본 발명은 표면층 또는 오염 및 근본적인 벌크 용융된 재료의 동시의 식별 및 분석을 또한 허락할 것이다. 더구나, 본 발명은 용융된 재료, 또는 용융된 고체 재료를 갖는 또는 표면층 또는 오염이 없는 복합 위상의 동시의 분석을 그러한 수단에 의해 또한 허락할 것이다. 표면 반응층의 전술된 식별에서, 표면 오염 또는 위상은 분석된 플라즈마 발산에 그것들의 변화하는 및 부분적으로 실질적인 대표를 허용하는 연속적인 페이저 펄스에 의해 제거된 부피에 상대적으로 공간의 분포에 의존한다.
일면에 따라서, 본 발명은 주조된 또는 액체 재료를 분석하기 위한 분광 사진 장치로 유도된 레이저에 유도된다. 장치는 한 끝에 투명한 윈도우를 구비하고 그 구성의 대표하는 재료, 및 재료의 플라즈마를 생산하는 준비된 부분을 향하는 튜브 및 윈도우를 통해 펄스화된 레이저 빔을 보내는 것에 대한 일부의 레이저 소스를 준비하는 재료로 압력 아래에 가스를 주사하기 위한 튜브를 포함한다. 장치는 튜브 및 윈도우를 통해 플라즈마로부터 라디에이션을 전송하기 위한 광학 장치 및 성분을 결정하는 라디에이션을 분석하기 위한 스펙트럼 분석기를 더 포함한다.
본 발명은 상기 표면을 양쪽다 교란시키기 위해 에어 또는 적합한 가스의 날림을 사용하고 레이저가 용융에서 새로운 표면을 반복적으로 샘플으로 뽑도록 하고 측정을 가지고 방해하는 것으로부터 에어로졸 및 입자를 보호하기 위해 초점의 부피로부터 에어로졸 및 입자를 제거한다. 더구나, 본 발명에 따른 에어 또는 적합한 가스의 사용은 금속의 증기 및 주조된 표면에 플라즈마가 생산된 레이저에 의해 발산된 빛을 흡수하는 것으로부터 금속의 증기 및 입자를 보호하는 레이저 펄스에 의해 튀겨진 입자의 제거를 가능하게 한다. 본 발명은 비디오 카메라상에 송풍구의 끝을 이매징 함으로써, 근처의 증대에 반대로써, 용융상에 레이저의 타겟팅 하는 것을 돕는 것이 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 하나의 주제는 주조된 재료의 제자리의 일시적인 분광의 분석을 위한 향상된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 다른 주제는 주조된 재료에 버블을 형성함으로써 신뢰할만한 리얼 타임 레이저 유도 분석 분광법 분석을 촉진시키는 장치를 제공하는 것이고, 그래서 레이저가 이러한 버블의 새로운 표면을 반복적으로 샘플을 뽑도록 가능하게 한다.
본 발명의 일면에 따라, 장치는 플라즈마 분광분석을 유도하는 레이저에 의해 주조된 재료에 하나 또는 다수의 요소의 집중의 광학적 분석을 위해 제공된다. 장치는 주조된 재료의 성분적인 요소를 분리시키는 것으로부터 유래된 요소적인 라디에이션을 포함하는 광학적 라디에이션을 발산하는 플라즈마를 발생시키는 주조된 재료의 표면에 레이저 펄스를 발생시키고 초점을 맞추기 위한 수단; 상기 광학적 시스템의 광학적 윈도우에 추적되는 것으로부터 부수적인 에너지에 반응하는 주조된 재료로부터 분출되는 드랍(drop)을 근본적으로 보호하기 위해 적합하게 날리는 가스; 레이저 빔의 초점의 부피로부터 에어로졸을 제거하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따라, 장치는 주조된 재료상에 존재하는 선택된 요소의 대표하는 특정한 라인 발산을 포함하는 라디에이션 스펙트럼을 측정하기 위한 수집 시스템의 광학적 축을 가지는 샘플화하기 위한 근본적인 동일선상의 레이저 빔; 확립된 실헙실 기술에 의해 독립적으로 측정된 다른 요소적인 집중을 갖는 표준 샘플을 사용함에 의해 얻게되는 전에 확립된 측정 곡선을 가지고 비교에 의해 선택된 요소의 집중을 결정하기 위한 데이터 프로세싱 수단을 포함한다.
본 발명의 또다른 면에 따라, 측정되는 단계는 근본적으로 동일선상의 광학적 시스템 및 분광기를 사용하는 주조된 재료상에 존재하는 선택된 요소의 대표하는 특정한 라인 발산을 포함하는 라디에이션 스펙트럼을 샘플화하고 측정하는 것; 확립된 실험실 기술에 의해 독립적으로 측정된 다른 요소적인 집중을 갖는 샘플에 대응하는 표준화하는 신호 레벨을 기록함에 의해 얻게되는 이전에 확립된 조정 곡선을 가지고 요소들을 비교함에 의해 선택된 요소의 집중을 결정하는 데이터를 프로세싱하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따라, 측정하는 단계는 포토다이오드 배열, 보강된 CCD 카메라, 또는 주조된 재료 및 배경 라디에이션상에 존재하는 요소로부터 양쪽의 발산을 측정하여 개개의 위치된 광전자증배관을 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명의 레이저 유도 분석 분광법은 적절한 가스를 분사하여 통과시킴으로써 용융된 재료에 액세스하기 위한 튜브, 여기된 플라즈마에 의해 방출된 방사광을 분광기로 전달하는 수단, 액상 재료에 존재하는 엘리먼트들의 방사 특성을 검출 및 분석하는 수단을 포함한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에 대한 개략도이다. 본 발명의 도면들에서 지시된 각 개별 성분요소들은 모두 레이저 유도 분석 분광법 기술분야에서 공지된 것ㅇ들이고, 이들의 특정 구조 및 동작은 본 발명을 실시할 때 또는 본 발명의 최적 실시예에 중요한 요소가 아니다. 프루브(10)는 레이저 소스 헤드(14)에서 포커싱 렌즈913)로 레이저 펄스를 반사시키는 제1 미러(12)를 포함한다. 제2 (디크로익) 미러(16)는 레이저 펄스를 수정 윈도우(38) 및 고압에서 가스를 분사시켜 용융된 재료에 버블(19)을 생성하는 튜브(18)를 통해 용융된 재료(17)의 표면으로 반사시킨다. 도1에 도시된 바와 같이, 플라즈마는 버블 내의 용융된 재료의 표면에 형성된다. 플라즈마에 의해 방출된 광은, 수정 윈도우(38)디크로익 미러(16), 부분적으로 반사 미러(30)를 통과한 후에, 광섬유 케이블(22)의 인입단에서 제2 렌즈(20)에 의해 포커싱된다. 광은 광섬유에 의해 분광기(24)로 가이드된다. 분광기의 검출부(26)의 포토 다이오드 어레이 또는 CCD 카메라 또는 PM(photomultiplier)은 데이터의 처리 및 처리 평가를 위해 컴퓨터 제어 처리 장치(28)에 제공되어 용융된 재료 내에서의 다양한 엘리먼트들의 농도를 결정한다.
용융 중에 레이저의 타게팅을 보조하기 위해, 용융된 금속에서의 튜브(18)의 아웃렛에서의 근접한 첨가물과 반대로, 부분적인 반사 미러(30)는 용융 표면에서 방출되는 광의 주어진 부분을 상기 광을 렌즈(34)로 반사시키는 또다른 미러(32)로 반사시킨다. 렌즈(34)는 상기 광을 비디오 카메라(36)에 포커싱한다. 도4는 통상적인 결과 이미지를 나타낸다. 이 도면은 주위의 어두운 부분에 불규칙적으로 형성된 첨가물의 홀을 통해 관측할 수 있는 버블 표면에서의 플라즈마의 이미지를 나타낸다. 그러한 이미지를 이용하여, 실험자는 첨가물 대신에 용융재료를 타게팅할 수 있었다. 또한 상기 프루브를 자동으로 로봇 시스템 시스템에 실장하고 이미지 분석을 수행함으로써 이러한 타게팅 동작을 수행하는 것도 가능하다.
충분한 압력 및 플로우에서 튜브에 가스를 주입하여 통과시킴으로써 파편, 조각, 또는 샘플에 포커싱된 레이저 펄스에 의해 생성되는 용융된 재료의 드롭을 방지할 수 있다. 또한 주입에 의해 레이저 빔의 경로로부터의 레이저 펄스에 의해 형성된 에어로졸을 제거하여, 다음 레이저 펄스가 에러로졸에 흡수되는 것을 피할 수 있다. 또한, 주입에 의해 튜브에서 금속성의 증기를 제거하여, 플라즈마에 의해 방출된 광이 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 주입과 동시에 처리 및 분석중인 용융된 재료과의 특정 반응을 유도하는 데에는 특정 가스 또는 공기와 같은 가스의 혼합물이 사용될 수 있다. 용융된 재료의 서로 다른 성분 요소는 서로 다르게 반응하여 서로 다른 층을 형성하고, 펄스화된 레이저를 갖는 레이저 유도 분석 분광법이 형성되어 가면서 이러한 층들을 구별할 수 있게 된다.
본 발명은 노란다 반응기(Noranda Reactor) 및 피어스 스미스 컨버터(Pierce Smith converter)와 같은 동(copper) 제련기 내의 용융된 매트(matte) 및 동 기포(copper blister)의 성분 모니터링에 유용한 것을 알 수 있었다. 매트는 주로 황화철 및 황화구리로 성분되고, 용융 처리과정의 후단계에서 생성된 동 기포는 99% 구리 농도를 초과한다. 동 제련기는 황을 산화시키고 양극 구리의 생성에 요구되는 다른 금속 변환에 영향을 주기 위한 고압 가스를 주입하기 위한 수개의 송풍구를 구비한다. 이 경우에 도1의 변형 실시예가 사용될 수 있으며, 도2에 도시되어 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 레이저 유도 분석 분광법 프루브는 송풍구 소음기 볼 실(42)를 관통하여 이동시키기 위한 약 1.25값 지름의 짧은 금속 튜브(40)로 맞춰진다. 이 튜브는 송풍구를 통한 공기 흐름을 방해하지 않을 정도로 충분히 짧다. 용융 온도는 통상적으로 1200℃이고, 산소 강화(enriched) 공기 플로우는 700 scfm(standard cubic feet per minute)이다. 용융된 주석 합금의 분석과 같은 다른 응용예Dp서, 소형 튜브 또는 송풍구가 레이저 유도 분석 분광법 측정을 위해 구체적으로 소개될 수 있고, 분당 약 1리터의 가스 플로우면 충분하다. 이 경우에, 도1과 유사한 실시예가 용융된 주석을 모니터닝하는데 사용될 수 있고, 도3에 도시되어 있다. 이 도면에서, 프루브(52)의 튜브(50)가 수직 위치에서 용융된 금속으로 유도되고, 레이저가 슬랙이 없는 버블 내에서 프레시한(fresh) 금속을 샘프링할 수 있도록 해준다. 프루브의 튜브는 소정의 각도로 용융된 금속에 유도될 수 있고, 및/또는 튜브의 종단은 버블의 제어를 개선하는 형태를 가질 수 있다.
구리 용융 송풍구를 통과하는 플라즈마를 여기하여 용융된 재료의 성분에 대한 방사 특성을 나타내기 위한 충분한 파워를 갖는 레이저로는 200cm 초점거리 포커싱 렌즈와 결합된 Big Sky 모델 400Nd:YAG 400mJ NIR 레이저가 있다.
도1을 참조하면, 플라즈마로부터의 방사광은 실질적으로 레이저 빔과 동일한 선상에 있는 보호 윈도우(38)를 통과한다. 방사광은 디크로익 미러(16)에 의해 레이저 빔의 경로와 분리되고, 렌즈(20)에 의해 광섬유(22)로 포커싱되며, 이에 의해 광학 분광기(24)로 전달되어 분석된다. 50 마이크론의 슬릿 폭 및 3600 그루브/mm 그레이팅을 갖는 0.35m Czerny-Turner 분광기가 Andor Technology가 생산한 게이티드 인텐시파이드(gated intensified) CCD 카메라(25)과 함께 사용될 수 있다. 선택적으로, 섬유 미러와 같은 보조 광학 장치로 또는 그러한 장치 없이, 용융된 재료에 존재하는 엘리먼트로부터의 방사 및 배경 방사를 검출하도록 배치된 포토다이오드 어레이 디텍터가 유용한 측정치를 제공할 수 있다. 측정될 스펙트럼 피크의 선택은 응용예에 따라 달라진다. 이하에 설명할 용융된 매트에서의 금속의 분석에 대해서, 404.5nm에서의 원자 방사 피크는 100 ㎲의 통합 및 2㎲의 포착 딜레이를 사용하여 100ppm 내지 적어도 5%까지의 선형 측정을 얻을 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 레이저 유도 플라즈마 분광 분석에 의핸 용융된 재료의 하나 이상의 농도를 광학적으로 분석하는 방법은, 용융된 재료의 표면 상에 연속 레이저 펄스를 방사 및 포커싱하여 용융된 재료의 개별 합성 엘리먼트로부터 유도된 방사광을 포함하는 광학 플라즈마 방사광을 생성하는 단계를 포함하며, 이에 의해 한 측정치 집합에 대한 메이저 엘리먼트와 비율이 맞춰진 마이너 반응 엘리먼트가 증가하는 순서로 정렬된다. 반응 생성물 층에서 마이너 반응 엘리먼트의 농도가 용융욕에서의 농도를 초과하는 곳에서, 그 정렬의 x축의 원점에의 선형 외삽으로 얻어진 최저비율은 상기 욕에서의 마이너 엘리먼트이 농도를 나타내는 것으로 선택된다. 이러한 더 높은 비율값은 주로 측정치에 포함되는 버블 표면 상의 반응 생성물에서의 엘리먼트의 다양한 양에 기인한다. 거꾸로, 반응 생성물층에 실질적으로 없는 엘리먼트들에 대해서, 최저 정렬 순서에 엘리먼트 비율을 외삽하는 것은 그 층이 분석에 미치는 마스킹 또는 희석 효과를 본질적으로 제거한다.
구리 용융에서의 매트의 성분 모니터링의 응용예로 돌아가서, 도5는 산소 강화 공기가 주입된 용융된 매트 버블(62)의 내면 상의 철분 강화 산소 반응층(60)을 나타낸다. 상기 도면은 또한 레이저 빔(64) 및 레이저 및 플라즈마(68)에 의해 제에블레이션(ablation)된 재료(66)를 나타낸다. 층(60)은 용융욕의 황화철의 우선 산화에 기인한다. 황화구리의 산화는 용융 황화철의 산화가 용융 건식 프로세스에서 완료된 후에 우선적으로 발생한다. Noranda Process Reactor에서, 철의 연속 분석은 특히 초과 내화 부식에 이르게 되는 구리의 산화를 방지하는 농도를 유지하는데 중요하다. 반층층(60)의 두께는 주위 가스에 표면의 노출시간에 따라 달라진다. 프레시한 표면에 대해서는, 산소층의 두께가 레이저의 에블레이션 깊이에 비해 얇은 경우는, 플라즈마는 실질적으로 용융욕으로부터 유도된다. 이 경우에 관측된 스펙트럼은 솔리드 재료(예컨대 송풍기의 끝에 증착된 첨가물)로부터 얻어진 것과 매우 유사하고, 벌크(bulk)를 나타낸다. 그러한 경우가 도6에 도시되어 있다. 이 스펙트럼은 1064mm 파장에서 YAG 레이저에 의해 제공된 280 mJ 에너지의 단일 레이저 펄스 샷을 조사함으로써 3%의 철을 포함하는 매트의 표면에서 약 1mm 직경 스폿으로부터 포착하였다. 한편, 산호층의 두께가 레이저의 에블레이션 두께에 비해 커지게 되면, 플라즈마는 반응층 및 용융욕으로부터 유도된다. 레이저의 에블레이션 깊이에 비해 두꺼운 산소층에 대해서는, 레이저는 용융된 재료의 벌크에 도달하지 못하고, 따라서, 스펙트럼은 반응층에 대한 정보만을 제공하며 욕에 대한 정보는 제공하지 않는다.
버블의 표면은 빨리 산화되고 얇은 철 강화 반응층은 그리 자주 사용되지 않기 때문에, 벌크 철 농도를 올바로 평가할 수 있도록 방법이 수정되어야 한다. 상기 평가는 도7에 도시된 바와 같은 정렬 성분을 기초로한 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 도면의 6개의 플롯(plot)의 횡축 및 종축은 각각 강도비의 증가하는 순서에 따라 정렬된 6개의 300 스펙트럼 데이터 파일에 대한 구리 402.2mm 피크 강도에 대한 철 400.5의 순위 및 크기에 해당한다. 즉, 300개의 연속된 레이저샷으로 성분된 레이져샷 시리즈는 300개의 피크 비율 측정치를 생성한다. 이러한 비율 측정치가 증가하는 순서로 랭크되어 있다. 6개의 이러한 레이저샷 시리즈가 계산되고, 그 측정치가 도7에 도시되어 있다. 타게팅된 재료는 용융된 구리 매트이다. 더 높은 구리라인 비율 값은 레이저 에블레이션 깊이에 비해 두꺼운 철 강화 반응층에 해당한다는 점이 이해된다. 도7은 정렬 플롯의 더 높은 비율값은 욕의 벌크에 있는 철의 측정치에는 기여하지 않고, 따라서 삭제되어야 한다. 상기 도면의 화살표로 표시된 바와 같이, Y축과 X축 원점과의 교차점을 포착하기 위한 구리-철 비율 정렬 플롯의 선형부의 외삽은 용융 상태에서 철 농도를 나타내는 값을 제공한다.
도8 및 도9는 각각 매트에서의 철 및 용융된 주석에서의 알루미늄의 측정 곡선을 나타낸다. 도8은 용융된 매트의 표면 상에 레이저 펄스를 포커싱함으로써 얻은 철 측정치에 대한 측정 커브를 나타낸다. 레이저 유도 플라즈마 분광법에 의한 정량 분석에 대해, 엘리먼트들은 스펙트럼 라인 강도의 측정치에 의해 모니터링되고, 이것은 적절하게 선택된 라인들에 대해, 종(species) 농도에 비례한다. 이러한 라인 강도들은 수개의 파라미터에 영향을 받는다. 특히, 매우 기화양 및 이온화 정도에 의존하고, 이것은 레이저 파장, 레이저 영향, 펄스간 변화, 샘플 표면 형태, 주위 가스 종류의 함수로 변화할 수 있다. 송풍구를 통해 적절한 가스(용융된 매트의 경우는 산소 강화 공기)를 주입함으로써 용융된 재료 내부에 버블을 생성할 때, 이러한 버블들의 형태 및 위치의 변화는 용융된 재료 표면에서 레이저 빔의 입사각을 변화시키고, 이것은 결국 레이저의 영향 및 라인 강도를 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 2개의 라인 비율, 예컨대 구리 제련의 경우에는 철 라인 대 구리 라인의 비율(도8에 도시된 바와 같은)을 도시함으로써, 중요한 정보를 얻을 수 있다.
본 발명은 용융 금속의 처리, 합금 및 사용과 같은 다수의 공업 프로세스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 비스무스 및 납과 같은 마이너 엘리먼트의 제거를 모니터링하기 위해 기포 구리의 열 정련(pyrorefining) 과정 중에 측정이 행해질 수 있다. 알루미늄, 마그네슘 및 아연 합금의 제조는 첨가물의 연속적인 본래 분석을 통해 보다 양호하게 제어될 수 있다. 상승된 온도에서의 비금속 액체, 예컨대 알루미늄 및 마그네슘의 제조에 사용되는 용융된 염 전해물의 합성도 모니터링될 수 있다. 서로 다른 흡입력 및 불순물 형성의 결과로 알루미늄 및 철 첨가물의 농도가 달라지는 아연 도금과 같은 공업 프로세스 또한 연속 온라인 분석을 통해 보다 잘 제어될 수 있다.
도9는 도금 공정을 제어하기 위해 아연욕에서 알루미늄 첨가물에 대해 얻은 측정 곡선이다. 여기서 다시 본 발명에 따라 측정 정확도가 개선된다. Al과 Zn 스펙트럼 라인이 측정되고, 커브의 Y축은 Al/Zn의 강도비율을 나타내고, X축은 Al 농도를 나타낸다. 또한, 이러한 배열 자체가 분석이 될 수 있기 때문에, 알루미늄 또는 다른 적절한 튜브에 의해, 단순히 용융 금속에 액세스함으로써 아연욕의 성분을 연속적으로 제어할 수 있다.
또한, 구리의 정련 및 전기 위닝(electrowinning) 등에 사용되는 수용액 및 다른 용액도 분석될 수 있으므로, 본 발명의 응용은 고온 액체에 한정되지 않는다. 본 발명은 또한 액체 상태에서 수행된 다양한 화학 또는 전기화학적 프로세스의 모니터링에도 적용될 수 있다. 버블을 형성하기 위해 액체에 주입된 가스는 반응물을 생성하거는데 사용되거나 비활성 기체일 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 단일 레이저 펄스를 사용한다. 미국 특허 6,008,897, 1999년 12월 28일, Sabsabi 등에 개시된 바와 같이, 두 번째 레이저 펄스의 사용은 민감성을 매우 증가시킬 수 있다. 동일한 레이저 유닛에서 발생된 두 번째 레이저 펄스, 또는 적절한 혼합 광학 장치를 사용함으로써 빔이 첫 번째 빔으로 동선상에서 주사되는 독립 레이저는 장치의 구조를 약간 복잡하게 하면서 다른 경우에도 사용될 수 있을 것이다.
또한, 미국 특허 출원 10/046,227, 출원일 2001년 1월 16일, Detalle 등, 발명의 명칭 결합된 파장 레이저 펄스를 사용한 개선된 레이저 유도 플라즈마 분광법 및 St-Onge 등(Spectrochimica Acta B, Vol. 57, pp.121-135,2002)에 설명되어 있는 바와 같이, 서로 다른 파장(예컨대, 적외선 및 자외선)의 수개의 펄스를 동시에 주사하게 되면 민감도가 증가하고, 이러한 접근 방법은 용융된 또는 액상의 재료의 분석을 위해 설명된 시스템에도 사용될 수 있다.
이상 용융된 재료에 대한 원상태의 순간적인 분광 분석을 위한 개선된 방법 및 장치를 설명하였다. 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 위에 설명된 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명은 이하의 청구항의 해석에 의해 결정되는 범위에 포함되는 모든 실시예들을 포함한다. 따라서, 본 발명의 범위는 청구범위의 해석에 따라 결정되는 모든 변형예 및 균등예들을 포함하는 것으로 결정된다.
Claims (40)
- 레이저에 유도된 분광법에 의해 용융 또는 액체 재료를 분석하는 방법에 있어서,재료의 성분을 대표하는 일부의 상기 재료, 가스의 흐름에 의해 준비하는 단계;상기 재료의 플라즈마를 생산하는 미리준비된 부분에 적어도 하나의 레이저 펄스를 전송하는 단계;스펙트럼 분석기에 상기 플라즈마에 의해 발생된 라디에이션을 전송하는 단계; 및상기 전송된 라디에이션의 스펙트럼을 분석하여 상기 재료의 성분을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 1 항에 있어서,튜브를 통해 소정 압력에서 상기 가스를 주입하여 상기 재료 내에 버블을 형성하는 단계로서, 상기 버블의 내면은 상기 재료의 미리 준비된 부분인 단계;상기 미리 준비된 부분에 상기 튜브를 통해 레이저 펄스를 전송하는 단계; 및상기 튜브를 통해 상기 스펙트럼 분석기로 라디에이션을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 가스는 상기 재료의 프로세싱에 사용되는 공기, 비활성 가스 및 임의의 반응성 가스를 포함하는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 가스는 상기 재료의 프로세싱에 사용되는 가스 그룹에서 선택된 반응성 가스이고,그렇게 결정된 성분에 따라 상기 재료의 프로세싱을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 튜브를 통해 상기 미리 준비된 부분을 광학적으로 모니터링하여 상기 레이저 펄스를 타게팅하는 것을 보조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 분석하는 단계는,두 개의 스펙트럼 라인의 비율을 플로팅(plotting)하는 단계를 포함하고,상기 스펙트럼 라인 중 하나는 상기 재료의 특정 성분요소에 관한 것이고, 상기 스펙트럼 라인의 다른 하나는 일정한 메이저 성분 요소에 관한 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 분석하는 단계는,외삽법에 의해 상기 재료의 벌크를 나타내는 비율을 찾는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 분석하는 단계는,독립 실험 측정치를 통해 측정된 샘플에 의한 측정 커브를 사용함으로써 결정된 성분을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 재료의 프로세싱은 구리 용융이고, 상기 특정 성분 요소는 철이며, 상기 일정한 메이저 성분요소는 구리인 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 재료에의 튜브의 삽입 각을 조정하여 상기 버블의 형성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 재료의 프로세싱이 핫 딥(hot dip) 아연도금 프로세스인 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 재료에의 튜브의 삽입 각을 조정하여 상기 버블의 형성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 5 항에 있어서,일련의 레이저 펄스를 전송하여 다수의 플라즈마를 생성하는 단계; 및상기 다수의 플라즈마 각각을 분석하는 단계를 반복하여, 상기 재료의 성분을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 분석하는 단계는,두 개의 스펙트럼 라인의 비율을 플로팅하는 단계를 포함하고,상기 스펙트럼 라인 중 하나는 상기 재료의 특정 성분요소에 관한 것이고, 상기 스펙트럼 라인의 다른 하나는 일정한 메이저 성분 요소에 관한 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 프로세싱 단계는,외삽법에 의해 상기 재료의 벌크를 나타내는 비율을 찾는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 분석하는 단계는,독립 실험 측정치를 통해 측정된 샘플에 의한 측정 커브를 사용함으로써 결정된 성분을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 재료의 프로세싱은 구리 용융이고, 상기 특정 성분 요소는 철이며, 상기 일정한 메이저 성분요소는 구리인 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 재료에의 튜브의 삽입 각을 조정하여 상기 버블의 형성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 재료의 프로세싱이 핫 딥(hot dip) 아연도금 프로세스인 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 재료에의 튜브의 삽입 각을 조정하여 상기 버블의 형성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 5 항에 있어서,일련의 다른 파장의 레이저 펄스를 전송하여 일련의 플라즈마를 생성하는 단계; 및상기 각각의 플라즈마의 스펙트럼을 분석하는 단계를 반복하여, 상기 재료의 성분을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 분석하는 단계는,두 개의 스펙트럼 라인의 비율을 플로팅하는 단계를 포함하고,상기 스펙트럼 라인 중 하나는 상기 재료의 특정 성분요소에 관한 것이고, 상기 스펙트럼 라인의 다른 하나는 일정한 메이저 성분 요소에 관한 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 프로세싱 단계는,외삽법에 의해 상기 재료의 벌크를 나타내는 비율을 찾는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 분석하는 단계는,독립 실험 측정치를 통해 측정된 샘플에 의한 측정 커브를 사용함으로써 결정된 성분을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 재료의 프로세싱은 구리 용융이고, 상기 특정 성분 요소는 철이며, 상기 일정한 메이저 성분요소는 구리인 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 재료에의 튜브의 삽입 각을 조정하여 상기 버블의 형성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 재료의 프로세싱이 핫 딥(hot dip) 아연도금 프로세스인 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 재료에의 튜브의 삽입 각을 조정하여 상기 버블의 형성을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 재료 또는 액체 재료 분석 방법.
- 용융 재료 또는 액체 재료를 분석하는 레이저 유도 분광 장치에 있어서,일단에 투명 윈도우를 갖고, 성분을 나타내는 재료의 부분을 준비하기 위해 상기 재료에 소정 압력하에서 가스를 주입하기 위한 튜브;펄스화된 레이저 빔을 상기 튜브와 상기 윈도우를 통해 상기 미리 준비된 부분으로 전송하여 상기 재료의 플라즈마를 생성하기 위한 레이저 소스;상기 튜브 및 윈도우를 통해 상기 플라즈마로부터의 라디에이션을 전송하는 광학 장치; 및상기 라디에이션을 분석하여 상기 재료의 성분을 결정하는 스펙트럼 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 29 항에 있어서,상기 튜브의 적어도 일부는 저항 재료로 만들어지고 상기 재료에 담기도록 만들어진 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 30 항에 있어서,상기 광학 장치는 렌즈, 미러 및 광섬유의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 31 항에 있어서,상기 미리 준비된 부분을 모니터링하여 상기 퍼릇화된 레이저 빔을 타게팅하는 것을 보조하는 비전(vision) 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 32 항에 있어서,상기 튜브가 담궈져 있을때, 상기 가스를 주입하여 상기 재료 내에 버블을 생성하는 가스 주입 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 32 항에 있어서,상기 가스 주입 장치에 의해 주입된 가스는 상기 레이저 빔 경로에서 에어로졸(aerosol) 및 에블레이션(ablation) 파편의 축적을 방지하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 33 항에 있어서,상기 튜브의 팁은 상기 버블의 형성을 제어하도록 설계된 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 29 항에 있어서,상기 튜브가 상기 재료의 프로세싱 장치 상에 제공된 송풍구에 삽입 될 수 있고, 상기 송풍구를 통한 반응성 가스의 흐름을 방해하지 않도록 설계된 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 36 항에 있어서,상기 광학 장치는 렌즈, 미러 및 광섬유의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 37 항에 있어서,상기 미리 준비된 부분을 모니터링하여 상기 퍼릇화된 레이저 빔을 타게팅하는 것을 보조하는 비전(vision) 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 38 항에 있어서,상기 튜브가 담궈져 있을때, 상기 가스를 주입하여 상기 재료 내에 버블을 생성하는 가스 주입 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
- 제 38 항에 있어서,상기 가스 주입 장치에 의해 주입된 가스는 상기 레이저 빔 경로에서 에어로졸(aerosol) 및 에블레이션(ablation) 파편의 축적을 방지하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 분광 장치.
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