JP2000275171A - 気体中の浮遊粒子の原子吸光分析方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダクト内を流れる気体中の浮遊粒子の成分を
迅速かつ連続的に分析することが可能な分析装置を提供
する。 【解決手段】 ダクト内を流れる気体中の浮遊粒子の成
分を分析するための原子吸光分析装置であって、光源
と、ダクト内の浮遊粒子の少なくとも一部を加熱により
ダクト内で原子化して原子ガスにするための加熱部と、
原子ガスに光源からの光を入射するための入光部と、原
子ガスを通過した入光部からの光を受けるための受光部
と、受光部で受けた光の強度と入射前の光の強度との比
から浮遊粒子の分析成分による吸光度を求めて該成分の
量を測定する測定部とを具備することを特徴とする原子
吸光分析装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応塔や炉などか
らの排ガス等に含まれる浮遊粒子の成分を分析するため
の分析技術に関し、特に、浮遊粒子の成分を迅速かつ連
続的に分析することが可能な原子吸光分析方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉、製鉄炉などからの排ガスに
は浮遊粒子が含まれている。浮遊粒子の化学成分を分析
することによって、環境汚染を防止するためには勿論の
こと、炉内の状況を把握するためにも重要な情報を提供
することができる。この情報を迅速かつ連続的にモニタ
ーすることによって、炉内の刻々と変化する反応状況を
適切に制御することが可能となる。

【０００３】気体に含まれる浮遊粒子の成分分析では、
一般に、一旦、浮遊粒子をフィルタ等で捕集し、これを
フィルタごと取出して分析している。しかしながら、こ
のような方法では、分析精度は良いものの、浮遊粒子を
迅速かつ連続的に分析することはできない。

【０００４】これに対して、浮遊粒子の成分が刻々と変
化する気体の成分を連続的に分析する方法として、原子
吸光分析法を用いて排ガス中の浮遊粒子の成分分析を行
うことが提案されている。原子吸光分析法の測定原理
は、分析試料を原子化して原子ガスとし、この原子ガス
に原子吸光を生じる波長の光を通過させて、原子ガスに
よる吸光度から原子ガス中の原子濃度、さらには分析試
料中の原子濃度を求めるものである。より具体的には、
原子吸光法は、下式（１）に従う原子の吸光現象に基い
て、分析成分の量もしくは濃度を求めることである。 Ａ=μＣＬ ……………………………………………………………………（１） （ここで、Ａ；吸光度（＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ_０））、
（Ｉ／Ｉ_０）；光強度比、Ｉ；吸光後光強度、Ｉ_０；吸
光前光強度、μ；吸光係数（波長に固有）、Ｃ；分析成
分の量もしくは濃度、Ｌ；原子ガス層の長さ） 原子吸光分析法を用いて浮遊粒子を分析する技術は、例
えば、特開平８−１６６３４３号公報において説明され
ている。この文献においては、ダクト内の気体の一部を
導入管を通して加熱分解励起部に一定流量で導入して該
励起部において浮遊粒子を原子化し、原子吸光分析方法
によって酸化亜鉛からなる浮遊粒子を分析することが記
載されている。さらに、この技術においては、加熱分解
励起部を減圧容器内に収納して減圧容器内の圧力をダク
ト内の圧力よりも低くしている。こうすることで、定流
量ポンプなどを使用せずに気体を加熱分解励起部に導入
することができるため、粒子の沈降や詰まりを起こさず
に一定流量で気体を搬送することができると記載されて
いる。

【０００５】しかしながら、実際に浮遊粒子を含む気体
を導入管を通して導入する場合には、上記技術において
も、導入管内で粒子の沈降を全くなくすことは困難であ
る。特に、エンジニアリング上の制約等によって導入管
の屈曲部において粒子の沈降が多くなる。そのため、長
期使用時には導入管が閉塞するかまたは導入管の定期的
な清掃が必要になるという問題点がある。また、浮遊粒
子の粒径によって組成の変化等がある場合には、分析結
果の代表性が問題となる。さらに、気体に水分が多く含
まれる場合には、導入管の途中で結露が起きて導入管が
詰まる等の問題も生じる。このように、上記技術におい
ても、浮遊粒子を迅速かつ連続的に分析することは困難
である。

【０００６】以上のように、従来技術においては、ダク
ト内を流れる排ガス等に含まれる浮遊粒子を迅速かつ連
続的に分析することは困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためのものであり、ダクト内を流れる気体中
の浮遊粒子の成分を迅速かつ連続的に分析することが可
能な分析方法および装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の問題点
を鑑みてなされたものであり、ダクト内の気体中の浮遊
粒子を加熱によりダクト内で原子化して原子ガスとし、
この原子ガスに光を通過させて原子吸光を生じさせる原
子吸光分析方法および装置を提供する。本発明によれ
ば、ダクト内を流れる気体からサンプリングした浮遊粒
子を導入管を通して加熱分解励起部へ導入する工程が省
略されるため、導入管内での粒子の沈降などのトラブル
の発生を防ぐことができる。従って、浮遊粒子の成分を
迅速かつ連続的に分析することが可能となる。

【０００９】すなわち、本発明によれば、ダクト内を流
れる気体中の浮遊粒子の成分を分析するための原子吸光
分析方法であって、ダクト内の浮遊粒子の少なくとも一
部を加熱によりダクト内で原子化して原子ガスにする工
程と、原子ガスに光を通過させる工程と、原子ガス通過
光の強度変化から浮遊粒子の分析成分による吸光度を求
め該成分の量を測定する工程とを具備することを特徴と
する原子吸光分析方法が提供される。

【００１０】また、本発明によれば、ダクト内を流れる
気体中の浮遊粒子の成分を分析するための原子吸光分析
装置であって、光源と、ダクト内の浮遊粒子の少なくと
も一部を加熱によりダクト内で原子化して原子ガスにす
るための加熱部と、原子ガスに光源からの光を入射する
ための入光部と、原子ガスを通過した入光部からの光を
受けるための受光部と、受光部で受けた光の強度変化か
ら浮遊粒子の分析成分による吸光度を求めて該成分の量
を測定する測定部とを具備することを特徴とする原子吸
光分析装置が提供される。

【００１１】本発明においては、前記光源は浮遊粒子の
分析成分による吸収が生じる吸収光を含む連続光を発す
ることが好ましい。

【００１２】また、本発明においては、前記光源は浮遊
粒子の分析成分による吸収が生じる吸収光と該成分によ
って吸収されない基準光とを含む光を発し、前記測定部
は、受光部で受けた吸収光および基準光の強度比と入射
前の吸収光および基準光の強度比とを比べて該成分によ
る吸光度を求めることが好ましい。

【００１３】また、本発明においては前記光源は波長可
変レーザーであることが好ましい。

【００１４】また、本発明においては、前記光源と入光
部、および前記受光部と測定部とが、それぞれ光ファイ
バーで接続されていることが好ましい。

【００１５】さらに、本発明においては、前記加熱部は
ダクト内に配置されており、前記入光部および受光部は
それぞれダクトに取り付けられた光透過窓であることが
好ましい。

【００１６】さらに、本発明においては、ダクト内に設
けられた分析管をさらに備え、前記ダクト内に配置され
た加熱部は分析管に取り付けられており、前記入光部お
よび受光部はそれぞれ分析管に取り付けられた光透過窓
であることが好ましい。

【００１７】さらに、本発明においては、前記加熱部は
ダクト内の浮遊粒子を還元雰囲気中で加熱することが好
ましい。

【００１８】さらに、本発明においては、前記光透過窓
のダクト内の気体と接する面にパージガスが導入される
ことが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２０】本発明においては、原子吸光分析方法を用
いてダクト内を流れる気体中の浮遊粒子の成分を分析す
る。また、分析によって得られた浮遊粒子の成分の量か
ら、気体中の成分濃度を求めることもできる。

【００２１】ダクトは、例えば、溶銑処理炉などの反応
炉や塔などに取り付けられた排ガス用の管である。従っ
て、ダクト内を流れる気体にはこれら炉や塔からの排ガ
ス等が含まれる。また、ダクト内を流れる気体中の浮遊
粒子の成分としては、例えば、亜鉛、酸化亜鉛、鉛など
が挙げられる。

【００２２】図１は、本発明を実施するための分析装置
の一例を示す概略図である。本発明に係る装置は、光源
１、入光部２、受光部３、測定部４、および加熱部５を
備えている。

【００２３】光源１からの光７は、入光部２によってダ
クト６内に入射される。ダクト６内を通過した光７は受
光部３に入り、受光部３で受けた光７の強度等が測定部
４において測定される。ダクト６内を流れる気体８に含
まれる浮遊粒子は、加熱部５によってダクト内で原子化
されて原子ガス９となっている。光源１からの光７は、
ダクト６内の原子ガス９を通過して原子ガス９による原
子吸光を受けた後に受光部３に入る。測定部４では、受
光部３で受けた光の強度変化を測定する。強度変化の測
定は、受光部３で受けた光７の強度と原子ガス９通過前
の光７の強度とを比べて光強度比を求めることによって
行う。または、検量線を作成した後に受光部３で受けた
光７の強度のみを測ることによって、強度変化の測定を
行っても良い。原子ガス９通過前の光強度の測定は、例
えば、入光部２において行う。求めた強度比から原子ガ
ス９による光７の吸収量、すなわち浮遊粒子の分析対象
となる成分による原子吸光度を求める。実際には、後述
する通り、光伝送系の劣化やダクト内のダストの変化で
光強度は変動するため、分析成分によって吸収される吸
収光と吸収されない基準光とを含む光７を用いる。そし
て受光部３で受けた吸収光と基準光との強度比を求め、
入射前の吸収光と基準光との強度比と比べて吸光度を求
める。以上のようにして求めた吸光度から分析成分の量
を測定する。

【００２４】光源１は、分析成分による原子吸光が生じ
る波長の光、つまり分析成分の吸収波長の光（吸収光）
を含む光７を発する。浮遊粒子の複数の成分について分
析を行う場合には、光源１は各分析成分に対応する複数
の吸収光のうち少なくとも１つの吸収光を含む光７を発
する。光源１は、吸収光のみからなる単色光を発するも
のであっても良いし、吸収光を含む連続光を発するもの
であっても良いが、連続光を発するものであることが好
ましい。特に、光源１は、分析成分によって吸収される
吸収光と分析成分によって吸収されない基準光とを含む
光７を発することが好ましい。このような光７を用いれ
ば、後述するように、吸収光および基準光の強度比を吸
収前後で比較することで、ダクト６内のダストの変化な
どの影響を受けずに正確に吸光度を測定することができ
る。また、光源１は、分析成分の吸収波長の中心位置か
ら０．００１ないし０．０３ｎｍずらした位置に波長が
調整されている光を発することが好ましい。このような
波長の光を用いることによって、分析成分による吸光度
を低減させることができるため、分析成分の成分量の測
定範囲をより広くすることが可能となる。

【００２５】以上のような特性を有する光源１として
は、通常の原子吸光に用いるホローカソードランプ、波
長可変レーザー、連続光を発するもの、連続光を分光器
で分光して目的波長の光を取出したものなどが挙げられ
る。これらの中で波長可変レーザーが特に適している。
波長可変レーザーは、出力光の強度が十分大きくダスト
等による光減衰にも耐えられること、また前述したよう
な出力波長位置の調整を行うことが可能であることなど
の利点を有するからである。

【００２６】入光部２は、光源１からの光をダクト内６
の原子ガス９に入射するためのものである。入光部２と
しては、例えば、ダクト６に取り付けられた光透過窓、
または後述する分析管に取り付けられた光透過窓である
ことが好ましい。光透過窓を形成する材料としては、例
えば石英ガラスなどが挙げられる。

【００２７】受光部３は、原子ガス９を通過した後の光
７を受けるためのものである。受光部３も、前述の入光
部２と同様に、ダクト６または分析管に取り付けられた
光透過窓であることが好ましい。受光部３は、入光部２
からの光を受けることができるように、入光部と対向す
る位置に取り付けられる。

【００２８】上述の光透過窓のダクト６内の気体８と接
する面には、パージガスが導入されていることが好まし
い。パージガスとしては、例えば窒素を用いる。パージ
ガスを流すことによって、気体８中の浮遊粒子等の付着
によって光透過窓の面が汚れて光透過窓の光透過率が減
衰することを防ぐことができる。

【００２９】測定部４においては、受光部３で受けた光
７の強度を測定し、原子ガス９に入射される前の光７の
強度と比較して、その強度比から分析成分による吸光度
を求める。そして、この吸光度から浮遊粒子の分析成分
の量を測定する。また、測定部４においては、得られた
分析成分の量から気体８中の成分濃度を測定することも
できる。

【００３０】測定部４は、光検出手段、計算手段を備
え、必要に応じて光検出手段の前に分光手段を含む。こ
の分光手段は、入射した光が単色光でないときに、受光
部３で受けた光を波長ごとに分光するためのものであ
る。分光手段は、例えば、通常の分光器のほか、バンド
パスフィルターなどを含む。光検出手段は、受光部３で
受けた光７の強度を測定するものであり、例えば、ホト
マル（光電子増倍管）、フォトダイオードアレイなどの
光検出器を含む。分光手段によって分光された後の光の
強度を測定することによって、受光部３からの光の強度
を分析成分の吸収波長ごとに測定することができる。計
算手段は通常のコンピューターなどの計算機を含む。計
算手段は、光検出手段で測定した光強度と入射前の光強
度との比から分析成分による吸光度を求め、分析成分の
量を算出する。また、分析と同時に測定したダクト６内
の気体８の流量データと上述の分析成分の量とから、ダ
クト６内の気体８中の成分濃度を算出する。

【００３１】なお、前述したように、光源１は分析成分
によって吸収される吸収光と吸収されない基準光とを含
む光７を発することが好ましい。この場合、測定部４に
おいては、受光部３で受けた吸収光と基準光との間の強
度比を求め、入射前の吸収光および基準光の強度比と比
べる。これら２つの強度比の比から、分析成分による吸
光度を求める。こうすることにより、受光部３で受ける
光強度が原子吸光以外の原因によって変化した場合で
も、この光強度の変化を補正して吸光度の正確な測定を
することができる。このような原子吸光以外の原因とし
ては、例えば、前述の光透過窓もしくは後述する光伝送
系の長時間の使用による劣化もしくは汚れ、またはダク
ト６内のダストの変化などが挙げられる。

【００３２】上述の光源１と入光部２、および受光部３
と測定部４とは、それぞれ光伝送系１０、１１を用いて
接続されている。光伝送系１０、１１は、光ファイバー
であることが好ましい。光ファイバーを用いることによ
って、光源１および測定部４をダクト６から離して設け
ることが可能となる。ダクト６は、通常、屋外にあり、
また排ガス等の熱によって高温となっている。光ファイ
バーを用いることによって、光源１および測定部４をダ
クトから離れた室内、または適切な周囲温度の場所に設
置することが可能となる。

【００３３】なお、本発明に係る分析装置は、ダクト内
に分析管をさらに備えていても良い。分析管は、ダクト
６よりも小さい直径を有し両端が開口した形状の管であ
り、形成する材料としては例えば黒鉛などが挙げられ
る。分析管は、ダクト内に気体８の流れの方向に沿って
配置され、分析管の中をダクト６内の気体８および浮遊
粒子の一部が通過する。後述するように、分析管内を通
過する気体８に含まれる浮遊粒子のみを、加熱によって
原子化する。このようにダクト６内で加熱する気体８の
領域を分析管内に限ることで、加熱による原子化の効率
を高めることができる。

【００３４】加熱部５は、ダクト６の気体中に存在する
イオンや酸化物等の種々の形態の浮遊粒子の少なくとも
一部を、加熱によってダクト内で原子化して原子ガス９
とするためのものである。より詳しくは、加熱部５は、
浮遊粒子の分析成分を加熱分解励起によって一定比率で
気体状の単体原子、つまり原子ガス９とする。浮遊粒子
は、高温（通常、約２０００℃以上、Ｐｂ（鉛）等の低
融点金属では１０００℃以下でも可）に加熱すると、少
なくともその一部は原子吸光を生じる原子ガス９とな
る。

【００３５】加熱部５は、ダクト６の外部に配置されて
いても良いし、ダクト６の内部に配置されていても良い
が、ダクト６内部に配置されていることが好ましい。こ
うすることにより、加熱による浮遊粒子の原子化効率を
高めることができる。

【００３６】ダクト６外部の加熱部５としては、例え
ば、ダクト６の外側に巻かれた加熱用コイルなどが挙げ
られる。加熱用コイルに通電してこのコイルを発熱させ
ることによって、ダクト６内の浮遊粒子を加熱すること
ができる。

【００３７】ダクト６内部の加熱部５は、ダクト６内部
に直接配置されても良いが、前述のダクト６内部の分析
管に取り付けられて配置されていることが好ましい。こ
うすることにより、前述したように、分析管内の気体の
みを加熱できるので、加熱による浮遊粒子の原子化効率
を高めることができる。

【００３８】ダクト６内部に直接配置される加熱部５と
しては、例えば、ダクト６内に設けられた三重管トーチ
等のガス燃焼加熱装置などが挙げられる。三重管トーチ
は、直径の異なる３つの環状管を同心に三重に配置した
構成をなす。最も内側の管にはダクト内の気体８および
浮遊粒子を通し、最も内側の管と中間の管の間には空気
を送り、中間の管と最も外側の管の間には燃料ガスを通
す。燃料ガスの主成分は、例えばノルマルブタン、イソ
ブタン、プロパンを混合したものである。そして、空気
と混合した燃料ガスを燃焼させて火炎を発生させる。

【００３９】分析管の加熱方法としては、例えば黒鉛製
の分析管に電流を流して直接電気抵抗加熱する方法があ
る。こうすることにより、分析管内での浮遊粒子の原子
化効率をより高めることができるとともに、分析管およ
び加熱部の構造を複雑にすることなく作製することが可
能になる。また、この他に加熱する方法としては、分析
管の外側の表面に巻かれた加熱用コイルなどが挙げられ
る。加熱用コイルには、通電によってコイル自体を発熱
させる通電加熱用コイル、またはコイルに高周波電流を
流して分析管または浮遊粒子に誘導電流を発生させて加
熱する高周波誘導加熱用コイルなどが含まれる。加熱用
コイルは、分析管の外側の表面のうち気体８の流れの方
向に沿って上流側の端部付近の表面にのみ巻かれていれ
ば良い。こうすることで、分析管の上流側で発生した原
子ガス９を気体８の流れに乗せて分析管内に満たすこと
ができる。しかし、加熱用コイルは分析管の外側のほぼ
全体に渡って巻かれていることが好ましい。こうするこ
とにより、分析管内での浮遊粒子の原子化効率をより高
めることができる。

【００４０】なお、加熱部５による加熱は、還元雰囲気
で行うことが好ましい。通常、加熱部５の周囲の雰囲気
は、加熱によって自動的に還元雰囲気となることが多
い。加熱によって自動的に還元雰囲気とならない場合で
も、前述のダクト６内でのガス燃焼加熱において燃焼雰
囲気をより還元条件とするか、または前述の分析管３０
を炭素製にする等によって、ダクト６内または分析管３
０内を強制的に還元雰囲気とすることができる。還元雰
囲気で加熱することによって、浮遊粒子を酸化させるこ
となく加熱・原子化することができるため、原子化効率
を上げることができる。また、還元雰囲気で加熱するこ
とができれば、加熱部５としては、前述以外のものを使
用することも可能となる。

【００４１】以上、詳述したように、本発明において
は、ダクト内の気体中の浮遊粒子を加熱によりダクト内
で原子化しているため、浮遊粒子を導入管を通して加熱
分解励起部へ導入する必要がない。そのため、導入管内
での粒子の沈降などを防ぐことができ、浮遊粒子の成分
を迅速かつ連続的に分析することが可能となる。

【００４２】

【実施例】図２は、本発明に係る分析装置の一実施例を
示す概略図である。図２において、ダクト６内に三重管
トーチのような加熱装置５が配置され、ダクト６には入
射光透過窓２および通過光透過窓３が対向して設けられ
ている。加熱装置５は、例えば測定時に火炎を形成して
浮遊粒子の分析成分を原子化する。入射光透過窓２およ
び通過光透過窓３には、それぞれ窒素などのパージガス
がパージガス導入管１５によって導入されている。

【００４３】光源１からの光は、必要に応じてレンズ等
の適当な光学系を介して光ファイバーなどの光伝送系１
０に導入される。光は、光伝送系１０によりダクト６ま
で導かれ、入射光透過窓２を通ってダクト６内へ導入さ
れる。光は、加熱装置５で原子化された気体中を通過し
たのち、通過光透過窓３を通って、必要に応じてレンズ
等の適当な光学系を介して光ファイバーなどの光伝送系
１１に入る。光伝送系１１に入った光は、測定部４へと
導入される。測定部４は、分光測光器２０（分光器と光
検出器とが一体となったもの）と計算機２１とから構成
される。分光測光器２０へ導入された光は、分光されて
分析成分の吸収波長ごとに光強度が測定される。測定さ
れた光強度は信号伝達系２２を通って計算機２１に伝達
される。また、計算機２１には、ダクト６内の気体８の
流量データが、ダクト６に取り付けた流量計２３から信
号伝達線２４を通って伝達される。計算機２１において
は、分光測光機２０で測定された光強度から、前述のよ
うにして浮遊粒子の分析成分の量が算出される。また、
計算機２１においては、該光強度と気体８の流量データ
とから、ダクト内の気体中の成分濃度（例えば、ｇ／Ｎ
ｍ³ もしくはｍｇ／Ｌ）も算出される。

【００４４】図３は、本発明に係る分析装置の他の実施
例を示す概略図である。図３の装置は、ダクト６内部に
さらに分析管３０を備えている。分析管３０には、入射
光透過窓２、通過光透過窓３、および加熱装置５が取り
付けられている。入射光透過窓２および通過光透過窓３
は、保護部材３１、３２によってダクト６と接続されて
いる。保護部材３１、３２は、内部に光ファイバーなど
の光伝送系１０、１１を収納して保護するためのもので
ある。光伝送系１０、１１は、ダクト６の外部から、そ
れぞれ保護部材３１、３２の中を通って、入射光および
通過光透過窓２、３に到達している。

【００４５】分析管３０の中を通る浮遊粒子の一部は、
加熱装置５によって加熱分解されて原子ガスとなる。光
源１からの光は、光伝送系１０を通って入射光透過窓２
から原子ガスに入射される。原子ガスを通過した光は、
分析管３０の反対側の通過光透過窓３から光伝送系１１
を通ってダクト６の外の測定部４へと導入される。測定
部４は、図２に示した装置の測定部４と同様に、分光測
光器２０と計算機２１とから構成されている。また、分
光測光器２０と計算機２１とは信号伝達系２２によって
接続されている。計算機２１には、別途測定されたダク
ト６内の気体８の流量データが伝達される。こうして、
図２に示した計算機２１と同様に図３の計算機２１にお
いても、浮遊粒子の分析成分の量およびダクト６内の気
体８中の成分濃度が算出される。

【００４６】図２に示した装置を用いて、溶銑処理炉か
ら排出される排ガス中の酸化亜鉛粒子を連続的に分析し
た。分析は、Ｚｎ（亜鉛）による原子吸光度を求め、こ
の吸光度から排ガス中の酸化亜鉛濃度を測定することに
よって行った。

【００４７】波長可変レーザーとしては、ＹＡＧレーザ
の第二高調波の発振光（０．５３ｎｍ）によりＴｉサフ
ァイアレーザを励起して波長連続レーザ光とし、このレ
ーザー光の第二高調波について波長を調整して発振させ
るシステムを採用した。

【００４８】吸収光としてＺｎの原子吸収波長４７２．
２１６ｎｍを有するレーザー光を用いた。また、基準光
としてＺｎによる吸収のない波長４３０．０００ｎｍを
有するレーザー光を用いた。吸収光および基準光のレー
ザー光をレンズで集光して、光入射用ファイバー１０に
導入し、約１００ｍ離れた排ガスダクト部６まで伝送し
た。光入射用ファイバー１０から出た光を、レンズを通
して平行光とし、石英ガラスで作製した入射光透過窓２
からダクト６内へ導入した。導入したレーザー光は、三
重管トーチ５によって形成された火炎中を通して反対側
の透過光窓３よりダクト６外へ出した。外へ出たレーザ
ー光をダクト６外に設置したレンズを用いて受光用光フ
ァイバー１１へ導入した。受光用ファイバー１１の他端
は、分光測光器２０の５０ｃｍエバート型分光器の入射
スリット部と接続されている。入射スリット部に入射し
たレーザー光はエバート型分光器により分光したのち、
フォトダイオードアレイによりその光強度を測定した。

【００４９】測定された光強度は計算機２１に伝達さ
れ、計算機２１で１秒間の積算強度からＺｎによる吸光
度を求め、この吸光度から１秒毎に排ガス８中の見かけ
酸化亜鉛濃度を求めた。Ｚｎによる吸光度から見かけ酸
化亜鉛濃度への換算は、あらかじめ求めておいた検量線
によって行った。また、ダクト６内に設けた流量計２３
による排ガス８の流量データも、計算機２１に伝達し
た。そして、この流量データと見かけ酸化亜鉛濃度とか
ら排ガス８中の酸化亜鉛濃度を求めた。

【００５０】図４は、上述のようにして連続測定した溶
銑処理中の排ガス８中の酸化亜鉛濃度の測定結果であ
る。図４の実線で示した曲線が本発明により測定した酸
化亜鉛濃度であり、丸印は５分ごとに排ガス８中の浮遊
粒子を別途フィルタ捕集して測定した値である。

【００５１】図４から明らかなように、本発明により求
めた酸化亜鉛濃度は、フィルタ捕集により求めた濃度と
よく一致している。このことより、本発明によって十分
良い分析精度で迅速かつ連続的（本実施例の場合は１秒
ごと）な分析が実現されていることがわかった。

【００５２】なお、本実施例では、レーザーの波長位置
を亜鉛の吸光波長の中心位置に設定して測定を行った。
そのため、亜鉛による吸光感度が高く、酸化亜鉛の濃度
が約２ｍｇ／Ｌ以上となるところでは濃度測定が行えな
かった。しかし、レーザーの波長位置を吸光波長の中心
位置から０．００１ないし０．０３ｎｍずらずことによ
り、吸光感度を抑制でき、その結果、より高濃度の酸化
亜鉛について濃度測定することが可能であった。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、浮遊粒子を含む気体が流れるダクトと原子吸光分析
装置の加熱分解励起部との間に気体を導入するための定
流量ポンプや導入管を設けることが不要である。そのた
め、浮遊粒子のサンプリングによって生じる粒子の沈降
などの問題が一切発生しないので、気体中の浮遊粒子の
成分を迅速かつ連続的に分析することが可能となる。ま
た、光源として波長可変レーザーを用いることにより、
浮遊粒子の成分の測定濃度範囲が大きく広がり、オンラ
イン測定装置としての機能が充実する。さらに、光伝送
系として光ファイバーを用いることにより、計算手段な
どを含む測定部および光源等の各種装置を設置する条件
についての制約が大きく緩和される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子吸光分析装置を示す概略図。

【図２】本発明に係る原子吸光分析装置の一実施例を示
す概略図。

【図３】本発明に係る原子吸光分析装置の他の実施例を
示す概略図。

【図４】実施例において測定された排ガス中の酸化亜鉛
濃度の連続測定結果を示す図。

【符号の説明】

１…光源 ２…入光部 ３…受光部 ４…測定部 ５…加熱部 ６…ダクト ７…光 ８…ダクト内の気体 ９…原子ガス １０、１１…光伝送系 １５…パージガス導入管 ２０…分光測光器 ２１…計算機 ２２、２４…信号伝達線 ２３…流量計 ３０…分析管 ３１、３２…管状部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千野 淳 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石田 智治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB01 CC19 DD01 DD15 EE01 EE11 FF04 FF06 GG01 JJ17 MM01 NN07

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダクト内を流れる気体中の浮遊粒子の成
   分を分析するための原子吸光分析方法であって、 ダクト内の浮遊粒子の少なくとも一部を加熱によりダク
   ト内で原子化して原子ガスにする工程と、 原子ガスに光を通過させる工程と、 原子ガス通過光の強度変化から浮遊粒子の分析成分によ
   る吸光度を求め該成分の量を測定する工程とを具備する
   ことを特徴とする原子吸光分析方法。
2. 【請求項２】 ダクト内を流れる気体中の浮遊粒子の成
   分を分析するための原子吸光分析装置であって、 光源と、 ダクト内の浮遊粒子の少なくとも一部を加熱によりダク
   ト内で原子化して原子ガスにするための加熱部と、 原子ガスに光源からの光を入射するための入光部と、 原子ガスを通過した入光部からの光を受けるための受光
   部と、 受光部で受けた光の強度変化から浮遊粒子の分析成分に
   よる吸光度を求めて該成分の量を測定する測定部とを具
   備することを特徴とする原子吸光分析装置。
3. 【請求項３】 前記光源は浮遊粒子の分析成分による吸
   収が生じる吸収光を含む連続光を発することを特徴とす
   る請求項２記載の原子吸光分析装置。
4. 【請求項４】 前記光源は浮遊粒子の分析成分による吸
   収が生じる吸収光と該成分によって吸収されない基準光
   とを含む光を発し、前記測定部は、受光部で受けた吸収
   光および基準光の強度比と入射前の吸収光および基準光
   の強度比とを比べて該成分による吸光度を求めることを
   特徴とする請求項２記載の原子吸光分析装置。
5. 【請求項５】 前記光源は波長可変レーザーであること
   を特徴とする請求項２項記載の原子吸光分析装置。
6. 【請求項６】 前記光源と入光部、および前記受光部と
   測定部とが、それぞれ光ファイバーで接続されているこ
   とを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項記載の
   原子吸光分析装置。
7. 【請求項７】 前記加熱部はダクト内に配置されてお
   り、前記入光部および受光部はそれぞれダクトに取り付
   けられた光透過窓であることを特徴とする請求項２ない
   し６のいずれか１項記載の原子吸光分析装置。
8. 【請求項８】 ダクト内に設けられた分析管をさらに備
   え、前記ダクト内に配置された加熱部は分析管に取り付
   けられており、前記入光部および受光部はそれぞれ分析
   管に取り付けられた光透過窓であることを特徴とする請
   求項７記載の原子吸光分析装置。
9. 【請求項９】 前記加熱部はダクト内の浮遊粒子を還元
   雰囲気中で加熱することを特徴とする請求項２ないし８
   のいずれか１項記載の原子吸光分析装置。
10. 【請求項１０】 前記光透過窓のダクト内の気体と接す
    る面にパージガスが導入されることを特徴とする請求項
    ７ないし９のいずれか１項記載の原子吸光分析装置。