SE461683B - Foerfarande foer maetning av temperaturen hos ett varmt mineralmaterial - Google Patents
Foerfarande foer maetning av temperaturen hos ett varmt mineralmaterialInfo
- Publication number
- SE461683B SE461683B SE8900672A SE8900672A SE461683B SE 461683 B SE461683 B SE 461683B SE 8900672 A SE8900672 A SE 8900672A SE 8900672 A SE8900672 A SE 8900672A SE 461683 B SE461683 B SE 461683B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- rare earth
- temperature
- fluorescence
- earth metal
- wavelength
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims description 33
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 29
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 33
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 14
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 14
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 9
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 150000002602 lanthanoids Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 150000002909 rare earth metal compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 claims 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 23
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 23
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 23
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 19
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 9
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000001499 laser induced fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 150000003017 phosphorus Chemical class 0.000 description 2
- 235000020004 porter Nutrition 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 2
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 208000010201 Exanthema Diseases 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000852483 Homo sapiens Interleukin-1 receptor-associated kinase 1 Proteins 0.000 description 1
- 102100036342 Interleukin-1 receptor-associated kinase 1 Human genes 0.000 description 1
- 241000556720 Manga Species 0.000 description 1
- RYXPMWYHEBGTRV-UHFFFAOYSA-N Omeprazole sodium Chemical compound [Na+].N=1C2=CC(OC)=CC=C2[N-]C=1S(=O)CC1=NC=C(C)C(OC)=C1C RYXPMWYHEBGTRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSYMNDBTCKIDLT-UHFFFAOYSA-N [2-(carbamoyloxymethyl)-2-ethylbutyl] carbamate Chemical compound NC(=O)OCC(CC)(CC)COC(N)=O VSYMNDBTCKIDLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FOUHTHSUSZNYNK-UHFFFAOYSA-M [O-2].[OH-].O.P.[Y+3] Chemical compound [O-2].[OH-].O.P.[Y+3] FOUHTHSUSZNYNK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 201000005884 exanthem Diseases 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002251 gadolinium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940088417 precipitated calcium carbonate Drugs 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- -1 rare earth compound compound Chemical class 0.000 description 1
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- LVSITDBROURTQX-UHFFFAOYSA-H samarium(3+);trisulfate Chemical compound [Sm+3].[Sm+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O LVSITDBROURTQX-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/20—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using thermoluminescent materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
10
15
20
25
30
35
461 683
gen användning av termoelement och infrarödpyrometrar, är bada
olämpliga eller icke noggranna i denna miljö.
Termoelement tenderar att ha extremt kort livslängd bero-
ende pä miljön med hög temperatur, hög kemisk reaktivitet och
slipande eller nötande karaktär hos produkten samt de extrema
mekaniska krafter som utövas av tillfälligtvis förekommande
mycket stora noduler. Savida termoelementet ej är fullständigt
nedsänkt i produkten, fordras dessutom väsentlig korrigering för
stralningsvärmeöverföring. Olyokligtvis kan storleken och till
och med tecknet för denna korrektion ej bestämmas pa ett enkelt
eller noggrant sätt. _
Optiska pyrometrar är pa vissa sätt ännu mera otillfreds-
ställande. De optiska egenskaperna för kalk är sadana att den är
högtransparent för stralning av alla vaglängder frän mitten av
det ultravioletta till mitten av det infraröda omradet. I den
form den existerar i en ugn, är kalk, eller bränd kalk, en
mycket god spridare av strålning inom omradet fran det närmaste
ultravioletta,
rädet,
genom den synliga och väl in i det infraröda om-
och den uppvisar inte nagon nämnvärd absorptionsförmaga.
Härav följer att, eftersom absorptionsförmagen är mycket lag.
emissionen eller emiesionsförmagan ocksa är mycket lag. Det är
troligt att den temperatur som registreras med en pyrometer, där
ytan av kalken betraktas, paverkas starkt av reflekterad strål-
ning som härrör fran eller uppkommer vid ugnsväggen eller i
flamman. I det infraröda omradet, vid våglängder som är längre
än 15 um, där kalk verkligen uppvisar väsentlig absorption, kom-
mer absorption av strälning medelst vattenånga och koldioxid att
ge upphov till ytterligare väsentliga störningar. Faktiska tem-
peraturmätningar av kalkon i sig själv utförda med en pyrometer
är därför sannolikt mycket felaktiga. Detta är speciellt olyck-
ligt som fördelarna med en optisk mätning är avsevärda. Den kan
sålunda vara icke inträngande, kontinuerlig och göras i produk-
tionslinjen utan att det krävs fysikalisk provtagning pa det
material som mätas. '
Pa senare är har ett antal laeerbaserade-mätningstekniker
utvecklats för mätning av temperatur, sammansättning, hastighet
och andra materialkarakteristika i extremt besvärliga omgiv-
ningar eller miljöer. Vid dessa tekniker undersöks hur laser-
stralningen paverkar det studerade materialet i syfte att be-
10
15
20
25
30
35
461 685
stämma någon viss egenskap hos materialet. Laserinducerad fluo-
rescens har använts för temperaturmätning, även om den aldrig
har föreslagits för användning i den ogästvänliga eller svara
miljö som förekommer i en industriugn. I realiteten kommer man
omedelbart att tänka pa ett antal signifikanta potentiella sva-
righeter eller problem i samband med användning av denna teknik
för mätning av ugnsprodukter. För att bättre första dessa hinder
eller svarigheter och hur de har övervunnits enligt föreliggande
uppfinning är det nödvändigt att kortfattat beskriva använd-
ningen av laserinducerad fluorescens för temperaturmätning.
Fluorescens är en egenskap hos vissa material, vars elek-
troner lätt kan underga övergångar mellan högre och lägre ener-
gitillstand. Det högre energitillstandet astadkommes vanligtvis
medelst excitation med ljus inom ett givet spektralomrade, med-
elst röntgenstralning eller medelst bestralning med elektron-
strålar. När excitationskällan avlägsnas, atergar elektronerna
till sitt lägre energitillstànd och emitterar eller utsänder
ljus med en spektralfördelning som är karakteristisk för det
speciella materialet ifråga. Fosforer eller fosforeecenter, som
dessa fluorescerande material kallas, användes vanligtvis som
beläggning pa gallerdelen av katodstralerör och pa den inre ytan
av fluorescerande lampor liksom även för manga andra ändamal.
Utan fosforer med olika spektralemissionskarakteriatika skulle
färgtelevisionen, och för den delen även den svartvita televi-
sionen i sin nuvarande form, vara otänkbara.
Fosforer är vanligtvis kristallina, oorganiska material,
som är "dopade" med sma mängder av en förorening, som tränger in
i kristallgittret. I manga fall uppvisar värdmaterialet i sig
självt liten eller ingen fluorescens eller en fluorescens som
föreligger inom ett icke önskvärt spektralomrade. Under de tva
senaste decennierna har dopämnen av sällsynta jordartsmetaller
kommit att användas i stor omfattning vid framställning av fos-
forer. Det finns ett antal skäl till detta. Sällsynta jordarte-
metaller ger högeffektiva fosforer -- sadana som fluorescerar
starkt. Vidare gäller att fluorescensspektra för med sällsynta
jordartsmetaller dopade fosforer allmänt sett uppvisar emissio-
ner i diskreta eller separata snåva band. Vissa speciella fosfo-
rer, t.ex. sådana som användes i färgtelevisionsrör, uppvisar
strålande eller glänsande fluorescens som röda, gröna och blåa
10
15
20
25
30
35
461 683
färger inom omradet för synligt ljus. Andra fluorescensband kan
ligga fullständigt utanför omradet för synligt ljus, antingen i
det infraröda eller i det ultravioletta omradet.
Den allmänna kunskapen att med sällsynta jordartsmetaller
dopade fosforer kan vara användbara vid instrumentering är väl
redovisad i litteraturen. Wickersheim et al rapporterar i “Study
of Rare Earth Activated Materials for Radiation-sensing
Applications,“, tredje årsrapporten, Lockheed Missiles & Space
Company, U.S. Atomic Energy Commission, Division of Biology and
Medicine, Contract No. AT(04-3)-674 (1969), användbarheten av
med sällsynta jordartsmetaller dopade fosforer i scintillations-
räknare, röntgenstraleomvandlings- och bildintensifieringsan-
vändning, neutrondetektering och stralningsdoeimetri. Hughes och
Pelle, visar i §¿_2g1g¿_Q¿¿ §g1i§_§§§Lg_2h11* 7: 3997-4006
(1974), att_spektra för med gadolinium dopad kalciumoxid uppvi-
sar ett temperaturberoende mellan S° och 300°K. Kolodner och
Tyson omtalar i Appl. Phys. Lett. 42(1): 11?-119 (1983) att en
tunn fluorescensfilm kan belâggas pà en tunn ledande film, som
därefter upphettas medelst en elektrisk ström. Lokaliserade tem-
peraturer bestäms med hög grad av noggrannhet under användning
av en apparat som är ekvivalent med ett fluorescensmikroskop.
Tekniken sägs vara speciellt användbar för att titta pa yttempe-
raturprofiler på chips av integrerade kretsar. En annan artikel'
inom samma område av Wickersheim och Sun, Besgargh agd
Qevelggmggt, 27(11): 114-119 (1985), beskriver problem med yt-
temperaturmätningar vid tillverkning av integrerade kretsar
under användning av ett optiskt fibersyetem.
Japansk Kokai 60[1985J-250640 beskriver temperaturmätning
av ett lokaliserat område pa en yta av ett chip med en integre-
rad krets genom fokusering av en kollimerad laserstrale till en
liten punkt och analys av fluorescens.
Alves et al beskriver i gggggggg_¿g_1gg;;umgggat;gg 38(2):
925-932 [Proc. Inst. Soc. Am. Int'l. Conf., Okt. 10-13, 1983,
fiouston, Texas] §1983) fluorescenstermometri under användning av
med ultraviolett ljus aktiverade fosforer med ett cptiskt fiber-
system.
Hirschfeld beskriver i U.S. Patent 4 542 987 temperatur-
mätning under användning av en fluorescerande fast substans bun-
den till ena änden av en optisk fiber. En ljuskälla och fluore-
10
15
20
25
30
35
461 683
scensmätningsutrustning anslutas till den andra änden av fibern.
I detta fall maste det fluorescerande fasta ämnet vara en enkel-
kristall eller ett stycke av ett dopat glas. Brittiskt patent 2
113 637 visar en optisk fibermätningsanordning, där en fluore-
scensyta exciteras medelst en källa för pulserad stralning och
avklingningstiden mätes som ett matt pa temperaturen.
Wickersheim beskriver i J, flicrowave Pgwer & Electromag,
Egggggg 21: 105-109 (1986) kommersiellt tillgänglig utrustning
för fluorescenstermometri. Tva tekniker utnyttjas. Vid den ena
konstateras intensitatsförhallandet för fluorescenstoppar vid
tva olika våglängder vara beroende av temperaturen. Vid ett al-
ternativt system utnyttjas fluorescensavklingningstiden efter
det att fosforen har aktiverats med en xenonblixtlampa.
Brittiskt patent 2 064 107 beskriver mätning av "en fysi-
kalisk egenskap", av vilken fluorescensegenskaperna hos en fos-
for är beroende, genom mätning av fluorescenslivelängden efter
excitation medelst en ljuskälla med pulserat eller modulerat
ljus. Temperaturen är en fysikalisk egenskap som kan bestämmas.
Uppfinnaren beskriver en fosfor sasom varande vilken som helst
förening som utsänder fluorescerande stralning som ett resultat
av att den bestralas med en energikälla med annan (kortare) vag-
längd. '
Int'l. Conf. on
142-147 (1985)
Cates et al visar i Laser Inst. Amer.,
Applic. of Lasers and Electro-Optics 49, 50, 51:
avklingningstiden relativt temperaturen för en med europium do-
pad yttriumoxidfosfor inom temperaturomradet 300-1000°C. Förfat-
tarna extrapolerar sina data och förutsäger en användbarhet av
sitt system till 1400°C med denna fosfor. Denna fosfor föreslas
för användning som eldfast beläggning pa roterande turbinkompo-
nenter i syfte att mäta yttemperaturer under driftsbetingelser.
Canadensiskt patent 1 019 978 beskriver mätning av yttem-
peraturer hos i rörelse varande kroppar, t.ex. turbinrotorer. En
fosforremsa appliceras pa den roterande kroppen. Aktivatorkällan
är företrädesvis ultraviolett ljus, varvid det emitterade ljuset
ligger inom det synliga omradet. Fiberoptik användes företrädes-
vis för ljustransmission. I
Khare och Ranade visar i Iggian Jour, Pure & Appl, Phys,
13: 664-666 (1975) att kalciumoxid bildar en fosfor under an-
vändning av cerium- och terbiumaktivatorer genom bränning av
10
15
20
25
30
35
461 683
blandningar av aktivatorerna med kalk vid 1100°C. Samma förfat-
tare beskriver i Jogr, of flategials Soi, 15: 1868-1869 (1980)
användning av kalciumoxid som värdgitter för fosforer sensibili-
serade med oerium eller gadolinium. Dessa framställdes genom
bränning av kalciumkarbonat och den önskade mängden av en
cerium- eller gadoliniumförening i ca fyra timmar vid 1000°C.
Dopämne användes vid en dosering av ca 0,4 molprocent räknat pà
kalken. Porter et al visar i figgl1gQ_§pgg§;g¿ggg1 37(4): 350-
-371 1983) att kalciumoxid är en bra matris för sällsynta jord-
artemetall-fosforer, vilka har ringa störning för lantanid-
analyser. Porter och Wright beskriver i J, Qhgg, Rhys, 77(§):
2322-2329 (1982) framställning av dopade kalciumoxidmaterial
framställda fran extremt rent kalciumkarbonat och dopämne genom
sintring vid l1S0°C i 5-48 timmar.
_ I linje med mera konventionella ugnstemperaturmätningar
beskriver Bartran och Nelson i §ggm¿_Egg¿ 92(13): 65-66 (1985)
modifiering av en ugn genom införande av radialtuber genom ugns-
väggarna för àstadkommande av brunnar eller uttag för konven-
tionella termoelement.
Två US patent kan tas som representativa exempel på tidi-
gare kända metoder, där man har försökt mäta temperaturen pa
innehållet i en ugn av typ brännugn. Drewry beskriver i US pa-
tent 3 647 195 användning av tva invändigt belägna optiska pyro-
metrar, vars uteffekt transmitteras genom släpringar anordnade
runt utsidan av ugnshöljet. Jager et al. omtalar i US 4 487 S75
ocksa användning av infrarödstralning för mätning av invändiga
betingelser i ugnar.
Aven om laseraktiverad fluorescens är känd för temperatur-
mätningar under vissa betingelser, har den hittills ej använts
eller föreslagits som en metod för att mäta temperaturen hos
innehållet i en upphettad ugn av typ bränn- eller kalcinerings-
ugn. Det finns ett antal skäl till varför denna potentiella en-
vândning uppenbarligen ej har beaktats seriöst tidigare. Natur-
liga mineraler, såsom bränd kalk, vilka kan kräva kalcinering
under sin bearbetning, har alla höga nivåer av föroreningar, som
eventuellt skulle kunna störa mätningarna. Detta är tvärtemot
praktiskt taget allt det ovan beskrivna arbetet och kommersiella
sällsynta jordartsmetall-fosforer, vilka utnyttjar värdmaterial
med extremt hög renhet och dopämnen i form av sällsynta jord-
10
15
20
25
30
35
461 683
artsmetaller. En annan tänkbar anledning är förväntade höga
kostnader för dopämnet baserat pa sällsynt jordartsmetall, sa-
vida inte enbart sparmängder eller raa former skulle vara lämp-
liga. Vidare var det helt och hallet oklart huruvida uppehålls-
tiden och temperaturen i en ugn skulle vara tillräckliga för att
införliva den sällsynta jordartsmetallen i kristallgittret hos
värdmineralet, sa att en fosfor ens skulle bildas. Förutom ovan
omtalade eventuella störningsspektra är vidare vissa förore-
ningar kända för att partiellt släcka ut fluorescensen från fos-
forer av sällsynta jordartsmetaller. K
Trots samtliga ovan omtalade negativa slutsatser har före-
liggande uppfinnare överraskande funnit, att kalk- eller kal-
ciumhaltiga och andra typer av mineraler innehållande förore-
ningar kan dopas pa ett ekonomiskt fördelaktigt sätt med säll-
synta jordartsmetaller och att användning av fluorescenstermo-
metri är ett enkelt och noggrant sätt för att mäta temperaturen
hos en varm produkt inuti eller da den utmatas fran en ugn, spe-
ciellt av typ bränn- eller kalcineringsugn.
§fiM§àflFèTIN1flG èV UPPFINNINGEN
Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för att mäta
temperaturen hos ett varmt mineralmaterial, antingen inuti eller
da det matas ut fran en upphettad ugn, speciellt av typ bränn-
eller kalcineringsugn. Det är speciellt väl lämpat för använd-
ning i samband med kalk- eller kalciumhaltiga mineraler, sasom
kalksten, men kan förväntas vara användbart ocksa i samband med
andra karbonat-, sulfat- eller sulfidmineraler eller komplexa
mineraler. I fallet med kalciumhaltigt mineral kan detta också
innehålla en avsevärd mängd av lerhaltiga mineraler. Förfarandet
är speciellt väl lämpat för temperaturreglering av kalk- eller
cementugnar.
Förfarandet utföres först genom att man blandar det mine-
ral, som skall kalcineras i ugnen, med tillräcklig mängd av en
förening av en sällsynt jordartsmetall ur lantanidgruppen, där
den sällsynta jordartsmetallen har ett atomtal mellan 58 och 71.
Den mängd sällsynt jordartsmetall-dopämne som sättes till värd-
mineralet bör normalt vara minst ca 0,001 X räknat pa molär ba-
sis, företrädesvis ca 0,01 X. Blandningen av sällsynt jordarte-
metall och värdmineral upphettas sedan vid tillräcklig tempera-
10
15
20
25
30
35
461 683
tur och under tillräcklig tid för att åtminstone huvuddelen av
värdmineralet skall omvandlas till den kalcinerade formen och
införliva dopämnet i form av sällsynt jordartsmetall i kristall-
gittret hos det kalcinerade mineralet till bildning av en fosfor
eller fosforescent. Under användning av en kalkugn som exempel
har uppenallstider i ugnen pa 4-5 timmar vid temperaturer inom
omradet 800°-1100°C visat sig vara helt tillräckliga för bild-
ning av effektiva fosforer. Dessa betingelser far betraktas som
exemplifierande men ej begränsande.
När den kristallina fosforen eller fosforescenten har bil-
dats, exciteras den med laserljusenergi. Den exciterande vag-
längden bör vara lika med eller mindre eller kortare än vägläng-
den för atminstone en av huvudfluorescenstopparna för ifråga-
varande fosfor. Den fluorescens som emitteras av det exciterade
materialet mätes, och denna mätning relateras därefter till tem-
peraturen hos materialet under användning av en förutbestämd
kalibreringskurva.
Den inducerade fluorescensen kan bearbetas antingen genom
en mätning av avklingningstiden eller, da atminstone tva huvud-
spektralfluorescenstoppar är närvarande i fosforen, genom mät-
ning av förhållandet mellan fluorescensintensiteterna vid tva
våglängder.
Uppfinningen är speciellt användbar da det mineral, som
ursprungligen behandlas med dopämnet i form av sällsynt jord-
artsmetall, användes i en nedströmsprocess och därefter recirku-
leras eller aterföres till ugnen. Härigenom föreligger det inget
annat behov av ytterligare tillsats av värdmineral och sällsynt
jordartsmetallförening än det som erfordras för att kompensera
för eventuella processförluster. Kraftprocessmassaanläggningar
är ett utmärkt exempel pa ett fall där värdmineralet recirkule-
ras kontinuerligt. I detta fall kalcineras ra kalksten till
bildning av kalciumoxid, som användes för att rekausticera den
brända kraftvätskan eller -luten. Vid denna process äteromvand-
las kalciumoxid till karbonat. Det utfällda kalciumkarbonatet
tvättas fritt fran andra proceeskemikalier dch aterföres till
ugnen, där det pa nytt kalcineras till kalciumoxid för återfö-
ring till processen. Förlusterna överstiger sällan 5 X under
någon given processcykel. I detta fall gäller att inte enbart
det ursprungliga värdmineralet bevaras utan även dopämnet i form
Q?
10
15
20
25
30
35
461 683
av sällsynt jordartsmetall. Salunda är det enbart nödvändigt att
tillsätta en liten mängd av kalksten och sällsynt jordartsme-
tallförening i kompensationssyfte da huvuddelen av materialet
recirkuleras kontinuerligt.
Föredragna sällsynta jordartsmetallföreningar inom
lantanidgruppen väljes bland praseodym (Pr, atomnr 59), samarium
(Sm, atomnr 62), europium (Eu, atomnr 63), gadolinium
atomnr 64), terbium (Tb, atomnr 65) och dysprosium (Dy, atomnr
66). Praseodym är ett föredraget material beroende på dess
effektivitet och kostnadseffektivitet.
Excitation kan ske med hjälp av vilken som helst lager som
har tillräcklig effekt och lämplig våglängd. En neodym (Nd)-
-dopad AG-laser med en övertonsgenerator eller -oscillator har
visat sig vara en utmärkt excitationskälla. Manga andra laserty~
per är emellertid lämpliga. Dessa innefattar sadana typer som
Nd-dopade glaslasrar, rubinlasrar och manga andra inkluderande
excimer- och andra pulserade gaslasrar, jonlasrar, metallàng-
lasrar och diodlasrar.
En Nd-dopad YAG-laser har en tredje harmonisk våglängd
eller övertonsvaglängd pa ca 355 nm. Denna är lämpad för excita-
tion av samtliga ur den föredragna gruppen av sällsynta jord-
artsmetaller med undantag av gadolinium. Gadolinium kan excite-
ras med hjälp av den fjärde övertonen frán Nd:YAG-lasern vid en
våglängd av ca 265 nm.
Den utrustning som användes för genomförande av förfaran-
det enligt uppfinningen är väsentligen konventionell och kan
monteras ihop av standardprodukter som kan köpas i faokhandeln.
Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhanda-
halla ett förfarande för att mäta temperaturen hos ett varmt
mineralmaterial.
Ett annat ändamål är att åstadkomma ett förfarande för
temperaturmätning av ett varmt mineral, antingen inuti eller da
det utmatas från en roterande ugn eller annan typ av ugn.
Ett annat syfte med uppfinningen är att tillhandahalla ett
förfarande för noggrann temperaturmätning av ett varmt mineral-
material, vilket förfarande ej paverkas av större felkällor fràn
ugnsväggreflektioner och flamstralning.
Ännu ett annat syfte med uppfinningen är att tillhandahål-
la ett förfarande för mätning av temperatur under användning av
10
15
20
25
30
ss'_
10
461 685
ett med sällsynt jordartemstall dopat värdmineral, där huvud-
delen av det dopade maineralet recirkuleras kontinuerligt, sa
att processförlusterna nedbringas till ett minimum.
Dessa och manga andra syften kommer att vara uppenbara för
fackmannen på omradet vid läsning av följande detaljerade be-
skrivning i anslutning till de bilagda ritningarna.
KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA
Fig. 1 är ett blockschema för kalkcykeln i en kraftmassa-
process lämpad för användning i samband med föreliggande förfa-
rande. _
Pig. 2 är ett blockschema över huvudkomponenterna i en
apparat lämpad för användning i samband med föreliggande förfa-
rande.
Fig. 3 är ett jämförande diagram där fluoreecenelivsläng-
den är avsatt mot temperaturen för ett rent och tva naturliga
kalciumhaltiga mineraler.
Fig. 4 är ett diagram som visar avklingningstidkonstsnten
mot temperaturen för kalk dopad med tre olika sällsynta jord-
artsmetaller.
Fig. 5 är ett diagram som visar avklingningstidkonstanten
mot temperaturen för kalk dopad med samarium vid tva vitt skilda
kcncentrationer.
R V F" G ' G F A
Föreliggande uppfinning far ej betraktas sasom varande
begränsad till ett förfarande där värdmineralet recirkuleras.
Den far antas vara utmärkt lämpad för en process, såsom cement-
tillverkning, där problemen med temperaturmätning i ugnen liknar
eller är identiska med de som gäller i en kalkbränningsugn. Helt
överraskande gäller att vid de laga molära procenthalter av
tillsats av sällsynt jordartsmetall som är nödvändiga för att
bilda en effektiv fosfor, ekonomin för cementtillverkningen icke
påverkas pa ett ofördelaktigt sätt. Den förväntade besparingen i
bränslekostnader överstiger kostnaderna för dopämnet i form av
sällsynt jordartsnetall, och man kan förvänta sig en väsentlig
förbättring av produktens kvalitet. Icke desto mindre är det
lämpligt att exemplifiera processen under användning av kalk-
cykeln fran en kraftmassaanläggning. Detta visas i Fig. 1. Tre
10
15
20
25
30
35
11
461 683
matarströmmar kommer in i den roterande kalkugnen. Ca 95 vikt-
procent är recirkulerat, tvättat kalkslam fran massavätsketill-
sats. Ca 5 X är tillsatskalksten använd för att motverka pro-
ceseförluster. Tillsammans med tillsatskalkstenen införlivas en
sällsynt jordartsmstallförening ekvivalent med ca 0,01 molpro-
cent av tillsatskalkstenen. Den sällsynta jordartsmetallför-
eningen kan föreligga antingen i ren eller ra form. Da material
matas ut fran ugnen, exciteras det medelst en laserstrale fran
laserfluoreecensapparaten. Fluoresoensen uppmätes och bearbetas
för att ge ugnsoperatören en exakt indikation pa produkttempera~
turen. Om denna temperatur ligger utanför det önskade omradet,
kan operatören lätt göra de erforderliga justeringarna ifraga om
tillförsel av ugnebränsle, eller också kan justeringarna göras
automatiskt med hjälp av lämplig processreglerutrustning.
Laeerfluorescensapparaten visas i Fig. 2. Här användes en
Nd-dopad YAG-laser som excitationskälla. Denna laser användes
tillsammans med en övertonsoscillator, fran vilken stralen far
träffa den varma produkt som utmatas fran ugnen. Lämplig optik
användes för att samla upp fluorescensen, som bearbetas genom
ett lämpligt filter eller monokromator för selektering av önska-
de fluoreecensvaglängder. Ljuset får träffa ett fotomultiplika-
torrör, som matar en lämplig förstärkare. Fran denna punkt bear-
betas signalen med hjälp av ett digitaloscilloskop eller en s.k.
boxcar averager, vars utsignal eller utmatning i sin tur matas
till en dator med ett lämpligt permanent memorerat kurvanpass-
ningsprogram. Slutligen bidrar en temperaturavläsning, vilken
kan vara visuell och/eller tryckt, till att ge den nödvändiga
informationen till ugneoperatören.
Fackmannen pa omradet inser att andra procedurer och annan
utrustning än vad som just har beskrivits också är lämpad för
genomförande av förfarandet enligt föreliggande uppfinning. Som
ett exempel kan nämnas att andra detekterar än fotomultiplikato-
rer och andra typer av signalbearbetningeinstrument kan vara
lämpliga. -
En fluorescenemätningsapparat konstruerades under använd-
ning av följande utrustning erhallen fran de angivna tillverkar-
na eller försäljarna. Detta får inte betraktas som nagon form av
ensamrätt för dessa speciella tillverkare eller försäljare, ef-
tersom helt tillfredsställande alternativa enheter finns till-
10
15
20
25
30
35
12
461 685
gängliga fran ett antal andra tillverkare i de allra flesta
fall. Använd laser var en Nd:YAG-laser, Quanta-Ray modell DCR-2
med ett övertonsoscillatoraggregat modell HG-2, salufört att
Spectra Physics, Mountain View, California. Monokromatorn var en
modell HR-320 fran Instruments, S.A.,
Jersey. Fotomultiplikatorröret var en Hamamatsu modell R-787,
Inc., Metuchen, New
saluförd av Hamamatsu Corp., Bridgewater, New Jersey. Denna an-
vändes i ett hölje salufört av Products for Research, modell
PR1405RF-001, Danvers, Massachusetts, under användning av en
kraft- eller effektkälla fran Bertan Associates, modell 342,
Hicksville, New York. Da en boxcar averager användes, erhölls
denna fràn Stanford Research Systems Inc., Palo Alto, U
Californien. Denna använde en effektkälla, modell SRZBO, tva-
grindsintegratorer, modell SR250, en grindavsökare, modell
SR200, en analogprocessor, modell SR235, och en datoranpass~
ningskrets, modell SR245. När ett digitaloecilloskop användes i
stället för ifrågavarande boxcar averager, var det en LeCroy,
modell 9400, från LeCroy Corp., Spring Valley, New York.
Vilken som helst lämplig dator, sasom en persondator med
ett enkelt kurvanpassningsprogram, kan användas för att till-
handahålla datautmatning. Alternativt skulle en speoialenhet,
såsom en logaritmisk förstärkare, kunna utformas för databear-
betning. De olika optiska elementen, såsom linser, prismor,
speglar, stråluppdelningsorgan, etc., är standardföremål som
finns tillgängliga från försäljare av optiska föremål.
I syfte att bestämma systemets känslighet för föroreningar
framställdes tre prover av med samarium dopad kaloiumoxid under
användning av 1 X samarium på molär basis. Ett kalkprov var
kalciumkarbonat av reagenskvalitet. Ett annat var kalkslam er-
hållet från kemikalieåtervinningssystemet fran en kraftmassa-
anläggning i sydöstra USA. Det tredje provet var kalkslam erhål-
let från kemikalieatervinningssyetemet från en kraftmassaanlägg-
ning i nordvästra USA. Dessa produkter uppelammades i en lösning
av samariumsulfat, som sedan torkades för fördelning av dopämnet
pa ytan av partiklarna. Partiklarna brändes därefter i ugn vid
1100°C under approximativt 5 timmar i en laboratorieugn till
bildning av respektive fosforer eller fosforescenter. Vart och
ett av de dopade kalkproverna placerades sedan i en laboratorie-
ugn vid temperaturer som varierade mellan 500° och 1300°C. Varma
10
15
20
25
30
35
13
461 683
prover bestralades med stràlen fràn ifrågavarande Nd:YAG-laser,
och fluorescenslivslängden registrerades. Resultaten visas i
Fig. 3. Vid denna nivå av dopämne visar det sig föreligga ett
semilogaritmiskt-linjärt samband mellan fluorescenslivslängden
och temperaturen inom omradet mellan 800° och ca 1250°C. Det
fanns inga tecken pa störning eller onoggrannhet förorsakad av
föroreningar i de bada naturliga kalkprodukterna.
En procent är en relativt hög nivä av användning av dop-
ämne, vilken inte alltid skulle vara ekonomiskt praktiskt i
manga system, speciellt sådana där produkten ej recirkuleras
till ugnen. Prover bereddes liknande de som just har beskrivits
under användning av kalciumkarbonat av reagenskvalitet med 0,01
molprocentkoncentration av samarium, tsrbium och praseodym. En
jämförelse mellan söderdelningstidkonstanterna avsatta mot tem-
peraturen visas i Fig. 4. Samarium visar sig vara användbart vid
denna koncentration inom ett temperaturomrade fràn approximativt
700° till i050°C. Vid högre temperaturer blir sönderdelnings-
eller avklingningstiden alltför kort för att kunna mätas med
större noggrannhet. Praseodym är användbart vid denna dopämnes-
nivå inom omradet fran ca 8000 till minst 1100°C, där ett semi-
logaritmiskt-linjärt samband visas mellan temperatur och av-
klingningstid. Den linjära delen av kurvan för terbium visar sig
vara nagot snävare eller kortare än för de bada andra dopämnena
och visar sig ligga mellan ca 760° och l000°C.
Den i Fig. 4 visade kurvan indikerar att atminstone tre
dopämnen i form av sällsynta jordartsmetaller är användbara inom
större delen av det temperaturomràde som normalt föreligger i en
ugn av typ brännugn vid koncentrationer som är tillräckligt laga
för att kostnaderna skall vara acceptabla. Liknande experiment
har gjorts under användning av europium, gadolinium och
dysprosium som dopämnen, varvid tillfredsställande resultat har
erhållits. För närvarande är praseodym ett föredraget dopämne
för användning i en kalkugn tack vara dess extremt klara eller
tydliga fluorescens och goda linjäritet inom omradet fran ca
800° till åtminstone 1100°C. Terbium har ett ännu högre ljusut-
flöde, även om dess avklingningstidkonstant är semilog-linjär
inom ett avsevärt snävare temperaturomrade.
En viss kontroll eller reglering av koncentrationen av
dopämne erfordras för att tillfredsställande temperaturavläs-
10
15
20
25
30
35
14
461 683
ningar skall erhallas. Fig. 5 visar kurvor för avklingningstid-
konstanten mot temperaturen för med samarium dopad kalk under
användning av koncentrationer av 1 och 0,01 molprocent dopämne.
Vid vilken som helst given avklingningstid är de bada kurvorna
förskjutna med approximativt 100°C. Detta anses ej vara något ,
allvarligt problem, eftersom nivån av dopämne kan regleras
mycket noggrant under användning av standardiserad viktmatnings-
utrustning för tillsats av lämplig mängd dopämne för komplet-
tering av kalkstenen. Det torde noteras, att kurvorna visade i
Pig. 5 representerar nivaer av dopämne vilka ligger tva hela
tiopotenser fran varandra. Denna niva pa variationer skulle
aldrig uppträda vid industriell drift.
Andra möjliga sällsynta jordartsmetallmaterial, som har
undersökts, innefattar europium, gadolinium och dysprosium. Av
dessa är dysprosium det mest lovande materialet, da det har ett
fluorescensutslag liknande det för samarium. Europium är mindre
önskvärt, eftersom dess fluorescenstoppar finns vid längre vag-
längder och är mera utsatta för termisk bakgrundsstörning.
Europium är ocksa ca tio ganger dyrare än de övriga intressanta
sällsynta jordartsmetallmaterialen_ Gadolinium är unikt bland de
studerade sällsynta jordartemetallerna, därigenom att dess
fluorescens uppträder i det ultravioletta omradet av spektrumet
vid 315 nm. Detta skulle kunna tolkas som att det vore föredra-
get framför de övriga sällsynta jordartsmetallerna för vissa
applikationer, eftersom den termiska bakgrundsstörningen skulle
vara försumbar vid denna våglängd. I de häri diskuterade värdma-
terialen är fluorescensen fran gadolinium relativt svag. Vid
vissa tillämpningar kan emellertid fördelen med försumbar bak-
grund uppväga nackdelen med svag fluorescens.
Vad som har beskrivits ovan representerar de bästa utfö-
ringsformer som för närvarande är kända för uppfinnaren för ut-
övande av uppfinningen, men det torde vara uppenbart för fack-
mannen pa omradet att manga variationer kan göras i samband med
det beskrivna förfarandet utan att man för den skull avviker
fran själva uppfinningstanken. Uppfinningen far salunda anses
vara begränsad enbart genom följande patentkrav.
Claims (14)
1. Förfarande för mätning av temperaturen hos ett varmt mineralmaterial, kännetecknat av att man: dopar ett kalciumhaltigt mineralmaterial innehållande CaCO3 med tillräcklig mängd av en sällsynt jordartsmetallför- ening ur lantanidgruppen, vari den sällsynta jordartsmetallen har ett atomtal av mellan 58 och 71; kalcinerar mineralkompositionen i en ugn vid tillräcklig temperatur och under tillräcklig tid för att åtminstone en hu- vudandel av ifrågavarande CaCO3 skall omvandlas till CaO och införliva den sällsynta jordartsmetallen i kristallgittret hos ifrågavarande CaO till bildning av en fosfor eller fosforescent; exciterar den varma CaO-baserade fosforen med laserljus- energi, medan den fortfarande befinner sig i eller da den utma- tas fran ugnen, varvid den exciterande våglängden är kortare än våglängden för huvudfluorescenstopparna för ifrågavarande fos- for; mäter den fluorescens som emitteras av det exciterade var- ma materialet; och relaterar den uppmätta fluoresceneen till temperaturen hos materialet.
2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att la- serljuset pulseras för att inducera fluorescens och avkling- ningstiden för den inducerade fluoreecensen uppmätes och relate- ras till temperaturen.
3. Förfarande enligt krav 1, kännetacknat av att fluorescensen uppmätes vid två váglängdstoppar och förhållandet mellan fluorescensintensiteterna vid de bada våglängderna rela- teras till temperaturen.
4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknar av att minerelkompositionen kalcineras vid en temperatur av minst 800°C.
5. Förfarande enligt krav 1, kännstecknat av att det kalciumhaltiga mineralmaterialet också innehåller ett lerbaserat mineral. 10 15 20 25 30 15 683
6. Förfarande enligt krav 1, 461 kännetecknat av att det kalciumhaltiga mineralet är kalksten och det kalcinerade mate- rialet àteromvandlas till CaCO3 i en nedströmsprocess, varvid det àtsromvandlade materialet recirkuleras till kalcineringeste- get utan annan ytterligare tillsats av kalciumhaltigt mineral och sällsynt jordartsmetallförening än den som erfordras för att kompensera för processförluster.
7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att ned- strömsprocessen är rekausticering av kraftmassavätska.
8. Förfarande enligt krav 1, kännetecknar av att den sällsynta jordartsnetallen väljas ur gruppen bestående av_pre- seodym, samarium, europium, gadolinium, terbium och dysprosium.
9. Förfarande enligt krav 1, kënnetecknat av att den sällsynta jordartsmetallen är närvarande i en mängd av minst 0,001 molprocent.
10. Förfarande enligt krav 1, kënnetecknat av att den sällsynta jordartsmetallen är närvarande i en mängd av minst 0,01 molprocent. Z
11. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att la- serexcitationsvaglängden befinner sig vid en våglängd av ca 355 nm. av att den
12. Förfarande enligt krav 1, kännetecknar sällsynta jordartsmetallen väljas bland praseodym, samarium, europium, terbium och dyeprosium, och excitationen befinner sig vid den tredje övertcnsvaglängden för en neodymdopad YAG-laser.
13. Förfarande enligt krav 12, där den sällsynta jord- artsmetallen är praseodym.
14. Förfarande enligt krav 1, kinnetecknet av att den sällsynta jordartsmetallen är gadolinium och excitationen befin- ner sig vid den fjärde övertonsváglängden för en neodymdopad YAG-laser.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/068,474 US4759033A (en) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | Temperature measurement of hot mineral product by induced fluorescence |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8900672D0 SE8900672D0 (sv) | 1989-02-27 |
SE8900672L SE8900672L (sv) | 1989-02-27 |
SE461683B true SE461683B (sv) | 1990-03-12 |
Family
ID=22082809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8900672A SE461683B (sv) | 1987-07-01 | 1989-02-27 | Foerfarande foer maetning av temperaturen hos ett varmt mineralmaterial |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4759033A (sv) |
JP (1) | JPH01503735A (sv) |
AU (1) | AU599819B2 (sv) |
FI (1) | FI890941A (sv) |
SE (1) | SE461683B (sv) |
WO (1) | WO1989000282A1 (sv) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4885633A (en) * | 1988-06-13 | 1989-12-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Quantitative surface temperature measurement using two-color thermographic phosphors and video equipment |
US4876206A (en) * | 1989-02-10 | 1989-10-24 | Sayer Wayne L | Methods for detecting rare earth minerals |
US5788374A (en) * | 1996-06-12 | 1998-08-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Method and apparatus for measuring the temperature of a liquid medium |
US5730528A (en) * | 1996-08-28 | 1998-03-24 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | High temperature thermometric phosphors for use in a temperature sensor |
US6123455A (en) * | 1997-05-02 | 2000-09-26 | American Iron And Steel Institute | Phosphor thermometry system |
CN1250953C (zh) * | 2001-03-06 | 2006-04-12 | 东丽株式会社 | 显示板的检查方法和检查装置以及制造方法 |
US7846390B2 (en) | 2006-03-30 | 2010-12-07 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Apparatus and method for measuring concentrations of fuel mixtures using depth-resolved laser-induced fluorescence |
US11718559B2 (en) * | 2019-03-15 | 2023-08-08 | Gpcp Ip Holdings Llc | Closed loop control with camera detection of pebble size of lime particles to ameliorate lime kiln ringing and improve uptime and operating efficiency |
US11448085B2 (en) | 2019-11-11 | 2022-09-20 | Raytheon Technologies Corporation | Remote temperature measurement system for gas turbine engine |
JP7281395B2 (ja) * | 2019-12-24 | 2023-05-25 | 新東工業株式会社 | 注湯装置 |
CN113860769A (zh) * | 2021-10-25 | 2021-12-31 | 西北工业技术研究院(台州)有限公司 | 一种用于夜间提醒的安全柱材料及其制备方法 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2116450A (en) * | 1934-12-28 | 1938-05-03 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Temperature control for molten streams |
DE1573265A1 (de) * | 1965-06-30 | 1970-04-16 | Canada Steel Co | Einrichtung fuer die Messung und gegebenenfalls Registrierung der Temperaturverteilung im Drehrohrofen |
LU51941A1 (sv) * | 1966-09-12 | 1968-03-21 | ||
US3556496A (en) * | 1969-07-07 | 1971-01-19 | Honeywell Inc | Furnace profile temperature controller with ancillary signal producing means to maintain furnace at optimal temperature control levels and to minimize adverse effect of upsets |
US3595544A (en) * | 1969-07-15 | 1971-07-27 | United States Steel Corp | Control system for cement kiln |
US3647195A (en) * | 1970-05-01 | 1972-03-07 | Allis Chalmers Mfg Co | Apparatus for and method of controlling rotary kiln operation |
US3871212A (en) * | 1973-05-04 | 1975-03-18 | Goodyear Tire & Rubber | System and method for monitoring quality characteristics of a moving web |
US3890051A (en) * | 1974-03-01 | 1975-06-17 | Dresser Ind | Socket retainer for rotatable power tool |
US3888621A (en) * | 1974-04-12 | 1975-06-10 | Alcan Res & Dev | Monitoring and controlling kiln operation in calcination of coke |
DE3063621D1 (en) * | 1979-11-21 | 1983-07-07 | Gen Electric Co Plc | Optical systems for sensing and measuring physical quantities |
US4408903A (en) * | 1981-03-30 | 1983-10-11 | Southwire Company | Method of and apparatus for radiation pyrometric temperature measurement of a continuous cast metal bar |
US4397569A (en) * | 1981-04-01 | 1983-08-09 | The Direct Reduction Corporation | System for correlating a signal sensor location with a recorder printout |
US4463437A (en) * | 1981-04-27 | 1984-07-31 | Bethlehem Steel Corp. | Furnace burden thermographic method and apparatus |
DE3202089C2 (de) * | 1982-01-23 | 1985-01-17 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Faseroptischer Temperatursensor |
DE3236215C2 (de) * | 1982-03-13 | 1986-10-30 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | Verfahren zur Erfassung des Betriebszustands rotierender Drehtrommeln zur Durchführung thermischer Prozesse und Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Oberflächentemperatur flächenhafter, insbesondere sich bewegender Meßobjekte, z.B. rotierender Drehtrommeln wie Drehrohröfen |
US4539588A (en) * | 1983-02-22 | 1985-09-03 | Weyerhaeuser Company | Imaging of hot infrared emitting surfaces obscured by particulate fume and hot gases |
US4542987A (en) * | 1983-03-08 | 1985-09-24 | Regents Of The University Of California | Temperature-sensitive optrode |
JPS60250640A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | Hitachi Ltd | 蛍光による温度測定装置 |
-
1987
- 1987-07-01 US US07/068,474 patent/US4759033A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-05-11 JP JP63505135A patent/JPH01503735A/ja active Pending
- 1988-05-11 WO PCT/US1988/001558 patent/WO1989000282A1/en active Application Filing
- 1988-05-11 AU AU19520/88A patent/AU599819B2/en not_active Ceased
-
1989
- 1989-02-27 SE SE8900672A patent/SE461683B/sv not_active IP Right Cessation
- 1989-02-28 FI FI890941A patent/FI890941A/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE8900672D0 (sv) | 1989-02-27 |
FI890941A0 (fi) | 1989-02-28 |
JPH01503735A (ja) | 1989-12-14 |
AU1952088A (en) | 1989-01-30 |
AU599819B2 (en) | 1990-07-26 |
WO1989000282A1 (en) | 1989-01-12 |
US4759033A (en) | 1988-07-19 |
SE8900672L (sv) | 1989-02-27 |
FI890941A (fi) | 1989-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5730528A (en) | High temperature thermometric phosphors for use in a temperature sensor | |
CN101001936B (zh) | 低余辉的紧凑快速闪烁体材料 | |
SE461683B (sv) | Foerfarande foer maetning av temperaturen hos ett varmt mineralmaterial | |
US3634282A (en) | Luminescent compounds of cerium phosphates activated by terbium | |
WO2013078460A1 (en) | Luminescent material and a process of forming the same | |
Hua et al. | Constructing novel red-emitting Ba2Y0. 8Eu0. 2NbO6: Mn4+ phosphors for multi-type luminescent thermometers and high-security anti-counterfeiting films | |
Rutstrom et al. | Europium concentration effects on the scintillation properties of Cs4SrI6: Eu and Cs4CaI6: Eu single crystals for use in gamma spectroscopy | |
CN109280549A (zh) | 一种荧光变色的光学测温材料及其制备方法、应用 | |
Ntarisa et al. | Luminescence and scintillation properties of Ce3+-doped P2O5-Li2CO3-GdBr3-Al2O3 glasses | |
Průša et al. | Garnet scintillators of superior timing characteristics: material, engineering by liquid phase epitaxy | |
Westphal et al. | Visible emission spectra of thermographic phosphors under x-ray excitation | |
Bendel et al. | How to calibrate luminescent crossover thermometers: a note on “quasi”-Boltzmann systems | |
Ćirić et al. | Luminescence of Ti-Sapphire coatings prepared by plasma electrolytic oxidation and their application in temperature sensing | |
Zheng et al. | Single Crystal Preparation and Luminescent Properties of Lu2O3: Eu Scintillator by Vertical Bridgman Method | |
CN108456524A (zh) | 一种荧光材料及其制备方法和用于测量温度的方法 | |
Shiratori et al. | Radiation-induced scintillation properties of Ce-doped lutetium aluminosilicate glasses doped with cerium prepared by using a xenon image furnace | |
Ye et al. | Growth and scintillation properties of F-doped PWO crystals | |
Takebuchi et al. | Optical, scintillation, and dosimetric properties of undoped and Mn-doped MgGa2O4 single crystals | |
Kusaka et al. | Photoluminescence and scintillation properties of Ce-substituted Pr2Si2O7 crystal scintillators | |
Jarý et al. | Peculiarities and the red shift of Eu2+ luminescence in Gd3+-admixed YAG phosphors | |
Nishikawa et al. | Radio-photoluminescence phenomenon in Ag-doped Cs2O–CaO–Al2O3–P2O5 glasses | |
Kokh et al. | Up-Conversion Luminescence in TbAl3 (BO3) 4: Yb3+ Syntesized by Solution Combustion Method | |
CN106702488A (zh) | 镨激活的氟化铅闪烁晶体材料及其制备方法 | |
Ariessohn et al. | In-situ Measurement of Lime Kiln Burden Temperature by Laser Induced Fluorescence | |
Lindsey | The crystal growth of cesium cerium chloride scintillator for X-ray and Gamma-ray spectroscopy applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8900672-0 Effective date: 19931210 Format of ref document f/p: F |