JPH1038806A - レーザを用いた固体粒子成分解析装置 - Google Patents
レーザを用いた固体粒子成分解析装置Info
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- JPH1038806A JPH1038806A JP20026596A JP20026596A JPH1038806A JP H1038806 A JPH1038806 A JP H1038806A JP 20026596 A JP20026596 A JP 20026596A JP 20026596 A JP20026596 A JP 20026596A JP H1038806 A JPH1038806 A JP H1038806A
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- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims description 12
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Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体粒子の成分を安価・迅速かつ高精度で計
測することができるものとし、この計測結果を用いたボ
イラ等の制御を可能とする。 【解決手段】 固体粒子にレーザ光を照射してプラズマ
光を発生させるレーザ１１と、プラズマ光を入射してス
ペクトル光を発生し波長分解能の異なる複数の回折格子
を有する分光器１６と、上記スペクトル光を撮影してそ
の映像を出力する電荷結合素子カメラ１７と、上記映像
を入力して上記固体粒子の成分を計測するコンピュータ
１８を備えたことによって、サンプル試料の輸送装置を
不要とし、リアルタイムの固体粒子の成分計測を可能に
し、また、波長分解能の異なる複数のスペクトルを同時
に形成して高精度の固体粒子の成分解析を可能としたた
め、この計測結果を用いたボイラ等の安価で高精度の制
御の実現が可能となる。
測することができるものとし、この計測結果を用いたボ
イラ等の制御を可能とする。 【解決手段】 固体粒子にレーザ光を照射してプラズマ
光を発生させるレーザ１１と、プラズマ光を入射してス
ペクトル光を発生し波長分解能の異なる複数の回折格子
を有する分光器１６と、上記スペクトル光を撮影してそ
の映像を出力する電荷結合素子カメラ１７と、上記映像
を入力して上記固体粒子の成分を計測するコンピュータ
１８を備えたことによって、サンプル試料の輸送装置を
不要とし、リアルタイムの固体粒子の成分計測を可能に
し、また、波長分解能の異なる複数のスペクトルを同時
に形成して高精度の固体粒子の成分解析を可能としたた
め、この計測結果を用いたボイラ等の安価で高精度の制
御の実現が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭、フライア
ッシュ、セメント等の固体粒子成分分析に適用されるレ
ーザを用いた固体粒子成分解析装置に関する。
ッシュ、セメント等の固体粒子成分分析に適用されるレ
ーザを用いた固体粒子成分解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の微粉炭、フライアッシュ、セメン
ト等の固体粒子成分分析は、図５に示すように測定場２
０の固体サンプルをサンプラー０１によりサンプルし、
サンプル試料を成分分析器０２（Ｘ線分析器、化学分析
器等）まで輸送装置０３により輸送した後、この成分分
析器０２により行っていた。
ト等の固体粒子成分分析は、図５に示すように測定場２
０の固体サンプルをサンプラー０１によりサンプルし、
サンプル試料を成分分析器０２（Ｘ線分析器、化学分析
器等）まで輸送装置０３により輸送した後、この成分分
析器０２により行っていた。
【０００３】上記のようなサンプル試料の成分分析につ
いては、レーザ誘起ブレークダウン法（Laser Induced
Breakdown Spectroscopy：以下、ＬＩＢＳ法とする）に
より行うことができる。
いては、レーザ誘起ブレークダウン法（Laser Induced
Breakdown Spectroscopy：以下、ＬＩＢＳ法とする）に
より行うことができる。
【０００４】これは、レーザ光を照射されたサンプル試
料が発生したプラズマ光を分光器が入射し、この分光器
が発生した、例えば図４に示すようなスペクトル光の発
光波長の違いから成分を同定するとともに、発光強度か
ら成分の濃度を求めるものであった。
料が発生したプラズマ光を分光器が入射し、この分光器
が発生した、例えば図４に示すようなスペクトル光の発
光波長の違いから成分を同定するとともに、発光強度か
ら成分の濃度を求めるものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体粒子成分分
析においては、前記のように測定場から採取したサンプ
ル試料を成分分析器まで輸送し、成分分析器にてサンプ
ル試料の分析を行っていた。
析においては、前記のように測定場から採取したサンプ
ル試料を成分分析器まで輸送し、成分分析器にてサンプ
ル試料の分析を行っていた。
【０００６】そのため、測定場での試料の採取から分析
器により分析結果が得られるまでにはかなりの時間（１
０〜１２０分）を必要とし、微粉炭、フライアッシュ、
セメント等の固体粒子のリアルタイムの成分分析は不可
能であり、この分析結果を用いてボイラやセメントプラ
ント等の制御を行う場合には、このタイムラグが大きな
課題となっていた。
器により分析結果が得られるまでにはかなりの時間（１
０〜１２０分）を必要とし、微粉炭、フライアッシュ、
セメント等の固体粒子のリアルタイムの成分分析は不可
能であり、この分析結果を用いてボイラやセメントプラ
ント等の制御を行う場合には、このタイムラグが大きな
課題となっていた。
【０００７】また、ボイラやセメントプラント等の運転
の自動化を実現しようとする場合には、サンプル試料の
輸送装置が必要となり、装置が高価となるという課題を
有していた。
の自動化を実現しようとする場合には、サンプル試料の
輸送装置が必要となり、装置が高価となるという課題を
有していた。
【０００８】更に、サンプル試料の成分分析をＬＩＢＳ
法により行う場合に通常使用する分光器は、図６に示す
ような１つの分解能のスペクトルのみしか得られず、図
６に示す１点鎖線の○で囲んだ発光ラインが多く存在す
る領域では、スペクトルに重なりが生じるため、波長分
解能が低下し、各成分の発光強度が正確に求められず、
計測精度が低下するという課題を有していた。
法により行う場合に通常使用する分光器は、図６に示す
ような１つの分解能のスペクトルのみしか得られず、図
６に示す１点鎖線の○で囲んだ発光ラインが多く存在す
る領域では、スペクトルに重なりが生じるため、波長分
解能が低下し、各成分の発光強度が正確に求められず、
計測精度が低下するという課題を有していた。
【０００９】また、波長分解能を上げると、スペクトル
を計測する波長範囲が狭くなり（例えば１点鎖線の○で
囲んだ波長範囲に限定される）、多くの成分を同時に計
測することができなかった。本発明は上記の課題を解決
しようとするものである。
を計測する波長範囲が狭くなり（例えば１点鎖線の○で
囲んだ波長範囲に限定される）、多くの成分を同時に計
測することができなかった。本発明は上記の課題を解決
しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るレーザを用いた固体粒子成分解析装置は、固体粒子
にレーザ光を照射してその成分をプラズマ化させるレー
ザ、同レーザによりプラズマ化された成分が発生したプ
ラズマ光を入射し互いに異なる波長分解能の複数の回折
格子（以下、グレーティングとする）を有する分光器、
同分光器のそれぞれのグレーティングにより分光された
それぞれのスペクトル光を撮影する高速ゲートが可能な
電荷結合素子カメラ（以下、ＣＣＤカメラとする）、お
よび同カメラが出力した映像を入力してこの映像より上
記固体粒子の成分を計測するコンピュータを備えたこと
を特徴としている。
係るレーザを用いた固体粒子成分解析装置は、固体粒子
にレーザ光を照射してその成分をプラズマ化させるレー
ザ、同レーザによりプラズマ化された成分が発生したプ
ラズマ光を入射し互いに異なる波長分解能の複数の回折
格子（以下、グレーティングとする）を有する分光器、
同分光器のそれぞれのグレーティングにより分光された
それぞれのスペクトル光を撮影する高速ゲートが可能な
電荷結合素子カメラ（以下、ＣＣＤカメラとする）、お
よび同カメラが出力した映像を入力してこの映像より上
記固体粒子の成分を計測するコンピュータを備えたこと
を特徴としている。
【００１１】上記において、レーザは、被計測物である
固体粒子にレーザ光を集光し、固体粒子中の成分をプラ
ズマ化させて、そのプラズマ光を異なった波長分解能の
複数のグレーティングを有する分光器に入射する。
固体粒子にレーザ光を集光し、固体粒子中の成分をプラ
ズマ化させて、そのプラズマ光を異なった波長分解能の
複数のグレーティングを有する分光器に入射する。
【００１２】それぞれのグレーティングにより分光され
た複数のスペクトル光は、高速ゲートが可能なＣＣＤカ
メラにより撮影され、ＣＣＤカメラが出力した映像はコ
ンピュータに転送され、コンピュータはこの映像より測
定場に存在する固体粒子の成分を計測する。
た複数のスペクトル光は、高速ゲートが可能なＣＣＤカ
メラにより撮影され、ＣＣＤカメラが出力した映像はコ
ンピュータに転送され、コンピュータはこの映像より測
定場に存在する固体粒子の成分を計測する。
【００１３】本発明においては、固体粒子が測定場にあ
る状態でその成分を計測することが可能になり、直ちに
計測結果を得ることが可能となったため、この計測結果
を用いたボイラ等の制御が可能となり、サンプル試料の
輸送装置が不要のため、これを安価に実現することが可
能となる。
る状態でその成分を計測することが可能になり、直ちに
計測結果を得ることが可能となったため、この計測結果
を用いたボイラ等の制御が可能となり、サンプル試料の
輸送装置が不要のため、これを安価に実現することが可
能となる。
【００１４】また、波長分解能の異なる複数のスペクト
ルを同時に得ることができるため、全体のスペクトルと
は別に、発光ラインが多く存在する領域のスペクトルを
高い波長分解能で同時に計測することができ、高精度の
固体粒子の成分解析が可能となる。
ルを同時に得ることができるため、全体のスペクトルと
は別に、発光ラインが多く存在する領域のスペクトルを
高い波長分解能で同時に計測することができ、高精度の
固体粒子の成分解析が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る固体
粒子成分解析装置について、図１及び図２により説明す
る。
粒子成分解析装置について、図１及び図２により説明す
る。
【００１６】図１に示す本実施形態に係る固体成分解析
装置は、レーザ光を放射する励起用パルスレーザ１１、
同レーザ１１が放射したレーザ光を入射しパージ付計測
窓１３を介して測定場２０に集光するレンズ１２、同レ
ンズ１２が集光したレーザ光を測定場２０に存在する固
体粒子が受光して発生したプラズマ光をミラー１４を介
して入射するレンズ１５、同レンズ１５が集光したプラ
ズマ光を入射する分光器１６、同分光器１６により分光
された光を撮影するＣＣＤカメラ１７、同ＣＣＤカメラ
１７に接続されたコンピュータ１８、および上記励起用
パルスレーザ１１とＣＣＤカメラ１７の間に設けられた
同期ライン１９を備えている。
装置は、レーザ光を放射する励起用パルスレーザ１１、
同レーザ１１が放射したレーザ光を入射しパージ付計測
窓１３を介して測定場２０に集光するレンズ１２、同レ
ンズ１２が集光したレーザ光を測定場２０に存在する固
体粒子が受光して発生したプラズマ光をミラー１４を介
して入射するレンズ１５、同レンズ１５が集光したプラ
ズマ光を入射する分光器１６、同分光器１６により分光
された光を撮影するＣＣＤカメラ１７、同ＣＣＤカメラ
１７に接続されたコンピュータ１８、および上記励起用
パルスレーザ１１とＣＣＤカメラ１７の間に設けられた
同期ライン１９を備えている。
【００１７】上記において、励起用パルスレーザ１１が
放射したレーザ光は、レンズ１２がパージ付計測窓１３
を介して測定場２０に集光し、測定場２０に存在する固
体粒子（微粉状態で空中に舞っているもの、又は堆積し
ているものがある）をプラズマ化させ、この固体粒子は
プラズマ光を発する。
放射したレーザ光は、レンズ１２がパージ付計測窓１３
を介して測定場２０に集光し、測定場２０に存在する固
体粒子（微粉状態で空中に舞っているもの、又は堆積し
ているものがある）をプラズマ化させ、この固体粒子は
プラズマ光を発する。
【００１８】このプラズマ光は、ミラー１４を介してレ
ンズ１５により集光され、異なった波長分解能の複数
（２個以上）のグレーティングを有する分光器１６に入
射し、それぞれのグレーティングから分光された光が放
射され、それぞれの光は高速ゲートが可能なＣＣＤカメ
ラ１７により撮影される。
ンズ１５により集光され、異なった波長分解能の複数
（２個以上）のグレーティングを有する分光器１６に入
射し、それぞれのグレーティングから分光された光が放
射され、それぞれの光は高速ゲートが可能なＣＣＤカメ
ラ１７により撮影される。
【００１９】上記ＣＣＤカメラ１７が出力する映像は、
コンピュータ１８に転送され、コンピュータ１８は各成
分からの発光強度情報より測定場２０に存在する固体粒
子の成分を計測する。なお、ＣＣＤカメラ１７による撮
影は、励起用パルスレーザ１１の発振と同期ラインによ
り同期させている。
コンピュータ１８に転送され、コンピュータ１８は各成
分からの発光強度情報より測定場２０に存在する固体粒
子の成分を計測する。なお、ＣＣＤカメラ１７による撮
影は、励起用パルスレーザ１１の発振と同期ラインによ
り同期させている。
【００２０】本実施形態においては、測定場にある固体
粒子の成分をその場で計測することができるようにな
り、直ちに計測結果を得ることができるようになったた
め、この計測結果を用いてボイラやセメントプラント等
を制御することが可能となり、サンプル試料の輸送装置
を必要としないため、これを低コストで実現することが
可能となった。
粒子の成分をその場で計測することができるようにな
り、直ちに計測結果を得ることができるようになったた
め、この計測結果を用いてボイラやセメントプラント等
を制御することが可能となり、サンプル試料の輸送装置
を必要としないため、これを低コストで実現することが
可能となった。
【００２１】また、図２に示すように、１台の分光器の
中に複数のグレーティングを有する分光器を設け、ＣＣ
Ｄカメラの受光面が波長分解能の異なった複数のスペク
トルを同時に撮影することが可能となり、全体のスペク
トルとは別に、発光ラインが多く存在する領域のスペク
トルを高い波長分解能で同時に計測することができるた
め、ＬＩＢＳ法の欠点であった計測精度の低下を防ぐこ
とが可能となり、高精度の固体粒子の成分解析が可能と
なった。
中に複数のグレーティングを有する分光器を設け、ＣＣ
Ｄカメラの受光面が波長分解能の異なった複数のスペク
トルを同時に撮影することが可能となり、全体のスペク
トルとは別に、発光ラインが多く存在する領域のスペク
トルを高い波長分解能で同時に計測することができるた
め、ＬＩＢＳ法の欠点であった計測精度の低下を防ぐこ
とが可能となり、高精度の固体粒子の成分解析が可能と
なった。
【００２２】本実施形態に係る固体粒子成分解析装置の
適用例について、図３により説明する。図３（ａ）は、
ボイラ等の微粉炭を用いた燃焼器において、ミルから排
出された微粉炭の炭素及び水素成分濃度を計測すること
により、燃料の発熱量を計測する例である。
適用例について、図３により説明する。図３（ａ）は、
ボイラ等の微粉炭を用いた燃焼器において、ミルから排
出された微粉炭の炭素及び水素成分濃度を計測すること
により、燃料の発熱量を計測する例である。
【００２３】図３（ｂ）は、ボイラ等の微粉炭を用いた
燃焼器において、フライアッシュの炭素及び水素成分濃
度を計測することにより、フライアッシュの未燃分を計
測する例である。
燃焼器において、フライアッシュの炭素及び水素成分濃
度を計測することにより、フライアッシュの未燃分を計
測する例である。
【００２４】また、図３（ｃ）は、セメントプラントに
おいて、セメント材料の組成を解析する例であり、図３
（ｄ）は、ガラスプラントにおいて、ガラス材料の不純
物等を解析する適用例である。
おいて、セメント材料の組成を解析する例であり、図３
（ｄ）は、ガラスプラントにおいて、ガラス材料の不純
物等を解析する適用例である。
【００２５】
【発明の効果】本発明のレーザを用いた固体粒子成分解
析装置は、固体粒子にレーザ光を照射してプラズマ光を
発生させるレーザと、プラズマ光を入射してスペクトル
光を発生し波長分解能の異なる複数の回折格子を有する
分光器と、上記スペクトル光を撮影してその映像を出力
する電荷結合素子カメラと、上記映像を入力して上記固
体粒子の成分を計測するコンピュータを備えたことによ
って、サンプル試料の輸送装置を不要とし、リアルタイ
ムの固体粒子の成分計測を可能にし、また、波長分解能
の異なる複数のスペクトルを同時に形成して高精度の固
体粒子の成分解析を可能としたため、この計測結果を用
いたボイラ等の安価で高精度の制御の実現が可能とな
る。
析装置は、固体粒子にレーザ光を照射してプラズマ光を
発生させるレーザと、プラズマ光を入射してスペクトル
光を発生し波長分解能の異なる複数の回折格子を有する
分光器と、上記スペクトル光を撮影してその映像を出力
する電荷結合素子カメラと、上記映像を入力して上記固
体粒子の成分を計測するコンピュータを備えたことによ
って、サンプル試料の輸送装置を不要とし、リアルタイ
ムの固体粒子の成分計測を可能にし、また、波長分解能
の異なる複数のスペクトルを同時に形成して高精度の固
体粒子の成分解析を可能としたため、この計測結果を用
いたボイラ等の安価で高精度の制御の実現が可能とな
る。
【図１】本発明の実施の一形態に係る固体粒子成分解析
装置の説明図である。
装置の説明図である。
【図２】上記一実施形態に係るプラズマスペクトル計測
の説明図である。
の説明図である。
【図３】上記一実施形態に係る装置の適用例の説明図
で、（ａ）は微粉炭発熱量計測、（ｂ）はフライアッシ
ュ未燃分計測、（ｃ）セメント材料組成計測、（ｄ）は
ガラス材料組成計測への適用例である。
で、（ａ）は微粉炭発熱量計測、（ｂ）はフライアッシ
ュ未燃分計測、（ｃ）セメント材料組成計測、（ｄ）は
ガラス材料組成計測への適用例である。
【図４】ＬＩＢＳ法によるプラズマスペクトルの説明図
である。
である。
【図５】従来の装置の説明図である。
【図６】従来のＬＩＢＳ装置によるプラズマスペクトル
の説明図である。
の説明図である。
１１ 励起用パルスレーザ １２ レンズ １３ パージ付計測窓 １４ ミラー １５ レンズ １６ 分光器 １７ ＣＣＤカメラ １８ コンピュータ １９ 同期ライン ２０ 測定場
Claims (1)
- 【請求項１】 固体粒子にレーザ光を照射してその成分
をプラズマ化させるレーザ、同レーザによりプラズマ化
された成分が発生したプラズマ光を入射し互いに異なる
波長分解能の複数の回折格子を有する分光器、同分光器
のそれぞれの回折格子により分光されたそれぞれのスペ
クトル光を撮影する高速ゲートが可能な電荷結合素子カ
メラ、および同カメラが出力した映像を入力してこの映
像より上記固体粒子の成分を計測するコンピュータを備
えたことを特徴とするレーザを用いた固体粒子成分解析
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20026596A JP3349353B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | レーザを用いた固体粒子成分解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20026596A JP3349353B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | レーザを用いた固体粒子成分解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038806A true JPH1038806A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3349353B2 JP3349353B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=16421469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20026596A Expired - Lifetime JP3349353B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | レーザを用いた固体粒子成分解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349353B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000014516A1 (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-16 | Generation Technology Research Pty. Ltd. | Laser-induced ionisation spectroscopy, particularly for coal |
| JP2003080035A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 脱硝装置および脱硝方法 |
| JP2003121361A (ja) * | 2001-10-11 | 2003-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ光を用いた微量成分測定方法及びその装置 |
| JP2013213838A (ja) * | 2007-07-31 | 2013-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分光器 |
| CN109521000A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-03-26 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 光栅分光式同时多点激光诱导击穿光谱测量系统及方法 |
-
1996
- 1996-07-30 JP JP20026596A patent/JP3349353B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2002524732A (ja) * | 1998-09-04 | 2002-08-06 | ジェネレーション・テクノロジー・リサーチ・ピーティーワイ・リミテッド | 石炭用に適したレーザ誘起イオン化分光器 |
| US6771368B1 (en) | 1998-09-04 | 2004-08-03 | Generation Technology Research Pty Ltd. | Laser-induced ionisation spectroscopy, particularly for coal |
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