(57)【要約】【課題】測定部が液体に浸漬された状態のままで光源からの光の液体中における光路長を切り替えて分光分析が可能となる分光分析装置及び分光分析方法を提供する。【解決手段】分光分析装置は、液体に浸漬される測定部を有する測定プローブを備える。測定部は、照射用光ファイバから照射された光を反射する反射部材を含み、照射用光ファイバの先端面の位置、反射部材の反射面の位置、又は、受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つが互いに異なる複数種の光路のうち、検出器に導かれる光が経由すべき光路を選択するように構成された光路長選択部を備えることで、測定部が液体に浸漬された状態のままで光源からの光の液体中における光路長を切り替えて分析可能に構成されている。【選択図】図１
2020126083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に浸漬される測定部を有する測定プローブと、
光源と、
検出器と、
前記光源からの光を前記液体に照射する照射用光ファイバと、
前記照射用光ファイバを介して前記液体に照射された光を受光して前記検出器に導く受光用光ファイバと、を備え、
前記測定部は、前記照射用光ファイバから照射された光を反射する反射部材を含み、
前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つが互いに異なる複数種の光路のうち、前記検出器に導かれる光が経由すべき光路を選択するように構成された光路長選択部を備えることで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで前記光源からの光の前記液体中における光路長を切り替えて分析可能に構成されている分光分析装置。
【請求項２】
前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの少なくとも一方は、複数の光ファイバを含み、
前記複数の光ファイバは、
前記光ファイバの延在方向における第１位置に前記先端面を有する第１ファイバと、
前記光ファイバの延在方向において前記第１位置とは異なる第２位置に前記先端面を有する第２ファイバと、
を含む、請求項１に記載の分光分析装置。
【請求項３】
前記反射部材は、前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる複数の前記反射面を有する、請求項１に記載の分光分析装置。
【請求項４】
液体に浸漬される測定部を有する測定プローブと、
光源と、
検出器と、
前記光源からの光を前記液体に照射する照射用光ファイバと、
前記照射用光ファイバを介して前記液体に照射された光を受光して前記検出器に導く受光用光ファイバと、を備え、
前記測定部は、前記照射用光ファイバから照射された光を反射する反射部材を含み、
前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つを変更することで、前記光源からの光の前記液体中における光路長を調節するための光路長調節部を含むことで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで前記光路長を切り替えて分析可能に構成されている分光分析装置。
【請求項５】
前記光路長調節部は、前記測定プローブ内で前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの少なくとも一方を前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで前記光路長を調節する、請求項４に記載の分光分析装置。
【請求項６】
前記光路長調節部は、前記測定プローブ内で前記反射部材の反射面を前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで前記光路長を調節する、請求項４に記載の分光分析装置。
【請求項７】
分析対象の液体に測定プローブの測定部を浸漬するステップと、
光源からの光を照射用光ファイバを介して前記測定プローブに導き、前記測定部内の前記液体に前記光を照射するステップと、
前記液体に照射された光を受光用光ファイバを介して受光して検出器に導くステップと、
前記受光用光ファイバで受光された光に基づいて、前記液体の分析を行うステップと、
前記受光用光ファイバの前記光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記測定部が有する反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つが互いに異なる複数種の光路のうち、前記検出器に導かれる光が経由すべき光路を選択することで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで、前記光源からの光の前記液体中における光路長を切り替えるステップと、
を備える分光分析方法。
【請求項８】
分析対象の液体に測定プローブの測定部を浸漬するステップと、
光源からの光を照射用光ファイバを介して前記測定プローブに導き、前記測定部内の前記液体に前記光を照射するステップと、
前記液体に照射された光を受光用光ファイバを介して受光するステップと、
前記受光用光ファイバで受光された光に基づいて、前記液体の分析を行うステップと、
前記受光用光ファイバの前記光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記測定部が有する反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つを変更して前記光源からの光の前記液体中における光路長を調節することで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで、前記光路長を切り替えるステップと、
を備える分光分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、分光分析装置及び分光分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサが配管等の内部に挿入され、配管等の内部の液体に含まれる測定対象成分の濃度を連続的に測定できる分光光度計が知られている。
例えば特許文献１には、光源や受光素子が含まれる発光・受光部が塔槽類や配管に取り付けられ、センサが塔槽類や配管の内部に挿入されて、塔槽類や配管の内部の液体に含まれるウランやプルトニウム等の濃度を連続的に測定できる分光光度計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−５１２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウランやプルトニウム等の放射性元素を含む液体が存在する配管等の近傍に分光光度計の光源や受光素子等を配置する場合、放射線を遮蔽する等の対策を行う必要がある。
しかし、特許文献１には、放射線に対する対策が開示されていない。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、放射線に対する対策が施された分光分析装置を提供することを目的とする。また、本発明の少なくとも一実施形態は、測定部が液体に浸漬された状態のままで光源からの光の液体中における光路長を切り替えて分光分析が可能となる分光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析装置は、
液体に浸漬される測定部を有する測定プローブと、
光源と、
検出器と、
前記光源からの光を前記液体に照射する照射用光ファイバと、
前記照射用光ファイバを介して前記液体に照射された光を受光して前記検出器に導く受光用光ファイバと、を備え、
前記測定部は、前記照射用光ファイバから照射された光を反射する反射部材を含み、
前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つが互いに異なる複数種の光路のうち、前記検出器に導かれる光が経由すべき光路を選択するように構成された光路長選択部を備えることで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで前記光源からの光の前記液体中における光路長を切り替えて分析可能に構成されている。
【０００７】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの少なくとも一方は、複数の光ファイバを含み、
前記複数の光ファイバは、
前記光ファイバの延在方向における第１位置に前記先端面を有する第１ファイバと、
前記光ファイバの延在方向において前記第１位置とは異なる第２位置に前記先端面を有する第２ファイバと、
を含む。
【０００８】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記反射部材は、前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる複数の前記反射面を有する。
【０００９】
（４）本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析装置は、
液体に浸漬される測定部を有する測定プローブと、
光源と、
検出器と、
前記光源からの光を前記液体に照射する照射用光ファイバと、
前記照射用光ファイバを介して前記液体に照射された光を受光して前記検出器に導く受光用光ファイバと、を備え、
前記測定部は、前記照射用光ファイバから照射された光を反射する反射部材を含み、
前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つを変更することで、前記光源からの光の前記液体中における光路長を調節するための光路長調節部を含むことで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで前記光路長を切り替えて分析可能に構成されている。
【００１０】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記光路長調節部は、前記測定プローブ内で前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの少なくとも一方を前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで前記光路長を調節する。
【００１１】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記光路長調節部は、前記測定プローブ内で前記反射部材の反射面を前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで前記光路長を調節する。
【００１２】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析方法は、
分析対象の液体に測定プローブの測定部を浸漬するステップと、
光源からの光を照射用光ファイバを介して前記測定プローブに導き、前記測定部内の前記液体に前記光を照射するステップと、
前記液体に照射された光を受光用光ファイバを介して受光して検出器に導くステップと、
前記受光用光ファイバで受光された光に基づいて、前記液体の分析を行うステップと、
前記受光用光ファイバの前記光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記測定部が有する反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つが互いに異なる複数種の光路のうち、前記検出器に導かれる光が経由すべき光路を選択することで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで、前記光源からの光の前記液体中における光路長を切り替えるステップと、
を備える。
【００１３】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る分光分析方法は、
分析対象の液体に測定プローブの測定部を浸漬するステップと、
光源からの光を照射用光ファイバを介して前記測定プローブに導き、前記測定部内の前記液体に前記光を照射するステップと、
前記液体に照射された光を受光用光ファイバを介して受光するステップと、
前記受光用光ファイバで受光された光に基づいて、前記液体の分析を行うステップと、
前記受光用光ファイバの前記光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記測定部が有する反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つを変更して前記光源からの光の前記液体中における光路長を調節することで、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで、前記光路長を切り替えるステップと、
を備える。
【００１４】
また他の実施形態に係る分光分析装置は、
高線量区域において、放射性物質を含有する溶液中に浸漬される測定プローブと、
光源と、
検出器と、
前記光源からの光を前記測定プローブに導く照射用光ファイバと、
前記測定プローブからの光を前記検出器に導く受光用光ファイバと、を備え、
前記光源及び前記検出器は、前記高線量区域よりも空間線量率が低い低線量区域に設置される。
【００１５】
上記構成の分光分析装置では、放射性物質を含有する溶液中に浸漬される測定プローブは高線量区域に設置され、光源及び検出器は高線量区域よりも空間線量率が低い低線量区域に設置される。これにより、光源及び検出器に対する放射線の影響を抑制して分光分析が可能となる。
また、放射線の影響を受けやすい検出器等を低線量区域に設置することで検出器等の放射線への対策を簡便化でき、又は低線量区域の線量が低い場合には特に対策を行わなくてもよくなり、コスト増を抑制できる。
【００１６】
また他の実施形態では、前記光源及び前記検出器は、放射線を遮蔽する遮蔽層を有する。
【００１７】
上記構成によれば、光源及び検出器が放射線を遮蔽する遮蔽層を有するので、光源及び検出器に対する放射線の影響をより抑制して分光分析が可能となる。
【００１８】
また他の実施形態では、前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバの少なくとも前記高線量区域内に存在する部分を覆う、可撓性を有する金属管をさらに備える。
【００１９】
上記構成によれば、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの少なくとも高線量区域内に存在する部分が可撓性を有する金属管で覆われているので、高線量区域内の比較的高い線量の放射線が照射用光ファイバ及び受光用光ファイバに及ぼす影響を抑制でき、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。また、金属管が可撓性を有するので、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの屈曲を妨げない。
【００２０】
また他の実施形態では、前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバと前記金属管との間に介在し、前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバと前記金属管の内周面との接触を防止するための保護部材をさらに備える。
【００２１】
上記構成によれば、例えば照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを金属管とともに屈曲させても、保護部材が照射用光ファイバ及び受光用光ファイバと金属管の内周面との接触を防止するので、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。
【００２２】
また他の実施形態では、前記保護部材は、グラファイト製又は耐放射線性を有する樹脂製の部材である。
【００２３】
上記構成によれば、保護部材がグラファイト製又は耐放射線性を有する樹脂製の部材であるので、高線量区域においても、保護部材の耐久性が向上するので、保護部材が照射用光ファイバ及び受光用光ファイバと金属管の内周面との接触を長期間にわたって防止でき、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。
【００２４】
また他の実施形態では、前記部材は、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂の何れかによって構成される。
【００２５】
上記構成によれば、保護部材をポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂の何れかによって構成することで保護部材の耐放射線性が向上するので、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを適切に保護でき、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。
【００２６】
また他の実施形態では、前記保護部材は、前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバと前記金属管の内周面との間に充填される粒状物である。
【００２７】
上記構成によれば、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバと金属管の内周面との間に充填された粒状物が照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを金属管とともに屈曲させた際に適宜移動することで、屈曲時に粒状物から照射用光ファイバ及び受光用光ファイバに掛かる力が分散されるので、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを適切に保護でき、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。
【００２８】
また他の実施形態では、前記保護部材は、前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバの延在方向と交差する方向に延在して、前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバに当接するともに、前記金属管の内周面と当接することで前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバと前記金属管の内周面との接触を防止する、棒状又は板状の部材である。
【００２９】
上記構成によれば、棒状又は板状という単純な構造を有する保護部材によって照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを保護できるので、保護部材の耐久性が高い。これにより、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを長期間保護できる。
【００３０】
また他の実施形態では、前記保護部材は、前記照射用光ファイバ及び前記受光用光ファイバの外表面を覆う被覆部材である。
【００３１】
上記構成によれば、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの外表面を被覆部材が覆うので、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを金属管とともに屈曲させても照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの外表面と金属管の内周面との接触を被覆部材が妨げるので、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。
【００３２】
また他の実施形態では、前記測定プローブの構造材の少なくとも一部は、耐放射線性を有する樹脂で構成される。
【００３３】
上記構成によれば、測定プローブの構造材の少なくとも一部に樹脂を用いた場合であっても該樹脂が耐放射線性を有するので、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを適切に保護でき、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。
【００３４】
また他の実施形態では、前記樹脂は、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂の何れかである。
【００３５】
上記構成によれば、耐放射線性を有するポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂の何れかによって測定プローブの構造材の少なくとも一部を構成することで、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバを適切に保護でき、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの耐久性を向上できる。
【００３６】
また他の実施形態では、前記測定プローブが前記溶液中に浸漬された状態のままで前記光源からの光の前記溶液中における光路長を切り替えて分析可能に構成されている。
【００３７】
上記構成によれば、測定プローブが溶液中に浸漬された状態のままで光源からの光の溶液中における光路長を切り替えて分析できるので、測定プローブが配管などに挿入されている場合であっても、測定プローブを配管などから取り外す必要がない。これにより、作業員が高線量区域に立ち入るための準備等が不要となり、作業員の工数を削減できるほか、濃度変動幅の大きい溶液に対して迅速に分光分析ができる。
【００３８】
また他の実施形態に係る分光分析装置は、
液体に浸漬される測定部を有する測定プローブと、
光源と、
検出器と、
前記光源からの光を前記液体に照射する照射用光ファイバと、
前記照射用光ファイバを介して前記液体に照射された光を受光して前記検出器に導く受光用光ファイバと、を備え、
前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで前記光源からの光の前記液体中における光路長を切り替えて分析可能に構成されている。
【００３９】
上記構成によれば、測定部が液体に浸漬された状態のままで光源からの光の液体中における光路長を切り替えて分析できるので、測定プローブが配管などに挿入されている場合であっても、測定プローブを配管などから取り外す必要がない。これにより、例えば、施設内における測定プローブの設置場所に作業員が出向く必要がないので、作業員の工数を削減できるほか、濃度変動幅の大きい溶液に対して迅速に分光分析ができる。特に、測定プローブの設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブの設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブを配管などから取り外すことが容易ではない理由が存在する場合に有用である。
なお、分光分析装置が可搬型の装置であり、分光分析装置の移動先において分光分析を行う場合であっても、作業員が液体に浸漬された測定部に触れなくても、光路長を切り替えられる。これにより、液体の性状に関わらず分光分析装置の測定レンジを容易に変更できるので、利便性が高い。
【００４０】
また他の実施形態では、
前記測定部は、前記照射用光ファイバから照射された光を反射する反射部材を含み、
前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つが互いに異なる複数種の光路のうち、前記検出器に導かれる光が経由すべき光路を選択するように構成された光路長選択部を備える。
【００４１】
上記構成によれば、照射用光ファイバの先端面の位置、反射部材の反射面の位置、又は、受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つが互いに異なる複数種の光路のうち、検出器に導かれる光が経由すべき光路を選択するように構成された光路長選択部を備えるので、光路長を容易に変更できる。これにより、分光分析装置の測定レンジを迅速に変更できるので、分析作業の効率が向上する。
【００４２】
また他の実施形態では、
前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの少なくとも一方は、複数の光ファイバを含み、
前記複数の光ファイバは、
前記光ファイバの延在方向における第１位置に前記先端面を有する第１ファイバと、
前記光ファイバの延在方向において前記第１位置とは異なる第２位置に前記先端面を有する第２ファイバと、
を含む。
【００４３】
上記構成によれば、第１ファイバと第２ファイバとで先端面の位置を異ならせることで、互いに異なる複数種の光路を容易に形成することができる。
【００４４】
また他の実施形態では、前記反射部材は、前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる複数の前記反射面を有する。
【００４５】
上記構成によれば、反射部材が照射用光ファイバ又は受光用光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる複数の反射面を有するので、互いに異なる複数種の光路を容易に形成することができる。
【００４６】
また他の実施形態では、
前記測定部は、前記照射用光ファイバから照射された光を反射する反射部材を含み、
前記照射用光ファイバの先端面の位置、前記反射部材の反射面の位置、又は、前記受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つを変更することで、前記光路長を調節するための光路長調節部を含む。
【００４７】
上記構成によれば、照射用光ファイバの先端面の位置、反射部材の反射面の位置、又は、受光用光ファイバの先端面の位置の少なくとも一つを変更することで、光路長を調節するための光路長調節部を含むので、光路長を容易に変更できる。これにより、分光分析装置の測定レンジを迅速に変更できるので、分析作業の効率が向上する。
【００４８】
また他の実施形態では、光路長調節部は、前記測定プローブ内で前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの少なくとも一方を前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで前記光路長を調節する。
【００４９】
上記構成によれば、光路長調節部が測定プローブ内で照射用光ファイバ又は受光用光ファイバの少なくとも一方を照射用光ファイバ又は受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで光路長を調節するので、光ファイバの本数を増やさなくても異なる複数の光路長に切り替え可能となり、測定プローブ内に挿入される光ファイバの本数を抑制でき、測定プローブの径方向の大きさを抑制できる。
【００５０】
また他の実施形態では、光路長調節部は、前記測定プローブ内で前記反射部材の反射面を前記照射用光ファイバ又は前記受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで前記光路長を調節する。
【００５１】
上記構成によれば、光路長調節部が測定プローブ内で反射部材の反射面を照射用光ファイバ又は受光用光ファイバの延在方向に沿って移動させることで光路長を調節するので、光ファイバの本数を増やさなくても異なる複数の光路長に切り替え可能となり、測定プローブ内に挿入される光ファイバの本数を抑制でき、測定プローブの径方向の大きさを抑制できる。
【００５２】
また他の実施形態に係る分光分析方法は、
分析対象の液体に測定プローブの測定部を浸漬するステップと、
光源からの光を照射用光ファイバを介して前記測定プローブに導き、前記測定部内の前記液体に前記光を照射するステップと、
前記液体に照射された光を受光用光ファイバを介して受光するステップと、
前記受光用光ファイバで受光された光に基づいて、前記液体の分析を行うステップと、
前記受光用光ファイバの前記光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、前記測定部が前記液体に浸漬された状態のままで、前記光源からの光の前記液体中における光路長を切り替えるステップと、
を備える。
【００５３】
上記方法によれば、受光用光ファイバの光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、測定部が液体に浸漬された状態のままで、光源からの光の液体中における光路長を切り替えることができるので、測定プローブが配管などに挿入されている場合であっても、測定プローブを配管などから取り外す必要がない。これにより、例えば、施設内における測定プローブの設置場所に作業員が出向く必要がないので、作業員の工数を削減できるほか、濃度変動幅の大きい溶液に対して迅速に分光分析ができる。特に、測定プローブの設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブの設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブを配管などから取り外すことが容易ではなくなる理由が存在する場合に有用である。
また、作業員が液体に浸漬された測定部に触れなくても、光路長を切り替えられる。これにより、液体の性状に関わらず分光分析装置の測定レンジを容易に変更できるので、利便性が高い。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、分光分析装置への放射線の影響を抑制して分光分析が可能となる。また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、測定部が液体に浸漬された状態のままで光源からの光の液体中における光路長を切り替えて分光分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】幾つかの実施形態の分光分析装置の使用形態の一例を模式的に示す図である。
【図２】幾つかの実施形態の測定プローブの外観図である。
【図３】幾つかの実施形態の光ファイバケーブルの模式的な断面図である。
【図４】幾つかの実施形態の光ファイバケーブルの模式的な断面図である。
【図５】幾つかの実施形態の光ファイバケーブルの模式的な断面図である。
【図６】幾つかの実施形態の光ファイバケーブルの模式的な断面図である。
【図７】図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブの測定部の近傍の模式的な断面図であり、（ａ）は測定プローブにおける光ファイバの延在方向に沿った方向で切断した断面を表す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブの測定部の近傍の模式的な断面図である。
【図９】幾つかの実施形態の測定プローブの外観図である。
【図１０】図９に示す一実施形態の測定プローブの測定部の近傍の模式的な断面図であり、（ａ）は光路長をある長さに設定した状態の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示した状態よりも光路長を短くした場合の一例を示す図である。
【図１１】変形例に係る測定プローブの測定部の近傍の模式的な断面図であり、（ａ）は光路長をある長さに設定した状態の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示した状態よりも光路長を長くした場合の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００５７】
図１は、幾つかの実施形態の分光分析装置の使用形態の一例を模式的に示す図である。幾つかの実施形態の分光分析装置１は、いわゆるプローブ型の分光分析装置であり、分析装置本体１０と測定プローブ１００とが光ファイバケーブル２０で接続されている。
幾つかの実施形態の分光分析装置１は、たとえば、核燃料の再処理工場等の原子力施設において、配管や塔槽類の内部の液体のウランやプルトニウムなどの放射性物質の濃度をオンラインで測定するために用いられる。
【００５８】
分光分析装置１のうち、測定プローブ１００は、空間線量率が比較的高い高線量区域９１内で、原子力施設内の配管や塔槽類に取り付けられている。図１に示す例では、測定プローブ１００は、原子力施設内でウランやプルトニウム等の放射性物質を含む液が流れる配管８０に取り付けられている。
分光分析装置１のうち、分析装置本体１０は、高線量区域９１よりも空間線量率が低い低線量区域９２に設置されている。具体的には、分析装置本体１０は、制御室等に設置されている。
【００５９】
（分析装置本体１０）
幾つかの実施形態では、分析装置本体１０は、筐体内で遮蔽板１５によって囲まれた領域内に配置された、光源１１と、分光器１２と、光路長選択部１３と、検出器１４とを備えている。光源１１、分光器１２、及び検出器１４は、分光分析装置として公知の構成であるので、説明を省略する。
【００６０】
光路長選択部１３は、後で詳述する測定プローブ１００における異なる光路長を有する複数の光路のうち、いずれの光路を経由した光を検出器１４に導くかを選択する切替器である。具体的には、後述する図２に示す幾つかの実施形態では、測定プローブ１００は、光路長が異なる例えば３つの光路を経由した光をそれぞれ出力可能に構成されている。そして、分析装置本体１０には、測定プローブ１００において光路長が異なる３つの光路を経由した光をそれぞれ伝達する３本の光ファイバケーブル２０が接続されている。光路長選択部１３は、上記３本の光ファイバケーブル２０のうち、ユーザによって選択された、又は、自動的に選択された１つの光ファイバケーブル２０からの光を検出器１４に出力する。
【００６１】
遮蔽板１５は、例えば鉛等のように、放射線を遮る効果が高い材料によって構成された板状部材などである。放射線の影響を受けやすい検出器１４等を遮蔽板１５によって囲むことで、放射線の影響をより抑制できる。
なお、低線量区域の線量が低い場合には遮蔽板１５を設けなくてもよい。
【００６２】
（測定プローブ１００の概要について）
図２及び図９は、幾つかの実施形態の測定プローブ１００の外観図である。幾つかの実施形態では、測定プローブ１００は、筒状の管状部１０１と、管状部１０１に取り付けられたフランジ部１０２とを有する。
図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、管状部１０１の内部には、光源１１からの光を液体に照射する照射用光ファイバ１１０と、照射用光ファイバ１１０を介して液体に照射された光を受光する受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０とが配置されている。同様に、図９に示す一実施形態の測定プローブ１００では、管状部１０１の内部には、光源１１からの光を液体に照射する照射用光ファイバ２１０と、照射用光ファイバ２１０を介して液体に照射された光を受光する受光用光ファイバ２２０とが配置されている。
管状部１０１の先端側の内部、すなわち図２及び図９における右端側の内部には、照射用光ファイバ１１０，２１０から照射された光を反射する反射鏡１０３が配置されている。
【００６３】
各光ファイバ１１０〜１４０，２１０，２２０の先端と反射鏡１０３とは離間している。管状部１０１の先端部１０１ｃには開口１０１ａが設けられており、光ファイバ１１０〜１４０，２１０，２２０の先端と反射鏡１０３との間の空間に外部の液体が流通できる。すなわち、光ファイバ１１０〜１４０，２１０，２２０の先端と反射鏡１０３との間の空間が測定対象となる液体が流通する流通室１０１ｂとなる。
図２に示した幾つかの実施形態の測定プローブ１００の測定部１０５は、各光ファイバ１１０〜１４０と、反射鏡１０３と、流通室１０１ｂを形成する管状部１０１の先端部１０１ｃとを含む。図９に示した一実施形態の測定プローブ１００の測定部１０５は、各光ファイバ２１０，２２０と、反射鏡１０３と、先端部１０１ｃとを含む。
なお、図２に示した幾つかの実施形態の測定プローブ１００には光路長が異なる３つの光路が設けられているが、詳細については後で説明する。
また、図９に示した一実施形態の測定プローブ１００では光路長を調節することができるが、詳細については後で説明する。
【００６４】
図２及び図９に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、測定プローブ１００は、フランジ部１０２が測定プローブ１００の取付対象となる配管や塔槽類に設けられたフランジと結合されることで、配管や塔槽類に固定される。
測定プローブ１００の管状部１０１やフランジ部１０２は、例えばステンレス鋼製である。
【００６５】
なお、測定プローブ１００の構造材の少なくとも一部は、例えば耐放射線性を有する樹脂製であってもよい。測定プローブ１００の構造材の少なくとも一部に樹脂を用いた場合であっても、該樹脂が耐放射線性を有するので、各光ファイバ１１０〜１４０，２１０，２２０を適切に保護でき、各光ファイバ１１０〜１４０，２１０，２２０の耐久性を向上できる。
【００６６】
また、測定対象となる液体が塩素イオン等のハロゲン系イオンを含むなど、ステンレス鋼であっても腐食するおそれのあるような液性である場合には、測定対象となる液体と接触する部位等、測定プローブ１００の構造材の少なくとも一部を樹脂製とすることで、測定プローブ１００の耐久性を向上できる。
また、測定プローブ１００における異種金属接触腐食のおそれがある部位に耐放射線性を有する樹脂を用いることで、異種金属接触腐食を抑制でき、測定プローブ１００の耐久性を向上できる。
【００６７】
なお、測定プローブ１００には、耐放射線性を有する樹脂として、例えばポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂等を用いてもよい。ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂が耐放射線性や耐熱性、耐薬品性に優れ、高強度を有するので、放射性物質を含有する溶液中に浸漬される測定プローブの耐久性を向上できる。
【００６８】
（光ファイバケーブル２０）
幾つかの実施形態では、互いに離れた場所に設置されている分析装置本体１０と測定プローブ１００とは、上述したように複数の光ファイバケーブル２０によって接続されている。光ファイバケーブル２０は、図１に示すように、例えば高線量区域９１を区画する壁部９３等を貫通して敷設されることもある。
図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００と、分析装置本体１０とは、光源１１からの光を測定プローブ１００に導く１本の照射用光ファイバケーブル２０ａと、測定プローブ１００からの光を検出器１４に導く例えば３本の受光用光ファイバケーブル２０ｂとによって接続されている。
図９に示す一実施形態の測定プローブ１００と、分析装置本体１０とは、光源１１からの光を測定プローブ１００に導く１本の照射用光ファイバケーブル２０ａと、測定プローブ１００からの光を検出器１４に導く１本の受光用光ファイバケーブル２０ｂとによって接続されている。
【００６９】
光ファイバケーブル２０は、コネクタを介して分析装置本体１０と接続及び切り離しができるように構成されている。なお、光ファイバケーブル２０は、測定プローブ１００と一体的に設けられていてもよく、コネクタを介して測定プローブ１００と接続及び切り離しができるように構成されていてもよい。
【００７０】
図３〜図６は、幾つかの実施形態の光ファイバケーブル２０の模式的な断面図である。幾つかの実施形態では、図３〜図６に示すように、光ファイバケーブル２０は、石英製の複数の光ファイバ素線２１が束ねられた光ファイバ２２と、光ファイバ２２が挿通される金属製の可撓管２３と、可撓管２３内で光ファイバ２２を保持する保持部材３０とを有する。保持部材３０は、光ファイバ２２と可撓管２３の内周面との接触を防止するための保護部材でもある。
可撓管２３は、例えばベローズ管のように、屈曲可能な金属製の管状部材であり、光ファイバケーブル２０の全長にわたって光ファイバ２２を覆っている。
【００７１】
図３に示した一実施形態の保持部材３０は、粒状物３１である。すなわち、図３に示した一実施形態の光ファイバケーブル２０では、可撓管２３と光ファイバ２２との間の空間に、粒状物３１が充填されている。
図３に示した一実施形態の光ファイバケーブル２０では、光ファイバ２２を可撓管２３とともに屈曲させた際に粒状物３１が適宜移動することで、屈曲時に粒状物３１から光ファイバ２２に掛かる力が分散されるので、光ファイバ２２を適切に保護でき、光ファイバ２２の耐久性を向上できる。
【００７２】
図４に示した一実施形態の保持部材３０は、中央に光ファイバ２２が挿通される孔３２ａが設けられた複数の板状部材（円盤）３２である。円盤３２は、孔３２ａの内周面で孔３２ａに挿通された光ファイバ２２を保持する。また円盤３２は、外周端が可撓管２３の内周面に当接することで、可撓管２３に保持されている。円盤３２は、光ファイバ２２の延在方向に沿った所定の間隔で複数配置されている。
【００７３】
図５に示した一実施形態の保持部材３０は、複数の棒状部材３３である。棒状部材３３は、光ファイバ２２の延在方向と直交する方向、すなわち、可撓管２３の径方向に延在する棒状の部材であり、光ファイバ２２側の一端が、光ファイバ素線２１の束である光ファイバ２２の外周に当接し、可撓管２３側の他端が可撓管２３の内周面に当接することで、光ファイバ２２が可撓管２３の内周面に当接することを防いでいる。なお、棒状部材３３の光ファイバ２２側の一端は、図５に示すように、光ファイバ２２の外周面に沿うように、円周方向に延在する形状を呈していてもよい。
【００７４】
棒状部材３３の一端は、光ファイバ２２の外周に接着などによって固定されていてもよい。また、棒状部材３３の他端は、可撓管２３の内周面に接着などによって固定されていてもよい。
【００７５】
棒状部材３３は、光ファイバ２２を中心に放射状に少なくとも３方向に延在するように配置される。なお、図５に示す例では、棒状部材３３は、光ファイバ２２を中心に４方向に延在する。
また、棒状部材３３は、光ファイバ２２の延在方向に沿った所定の間隔で複数個所に配置されている。
【００７６】
図４又は図５に示す実施形態の保持部材３０では、円盤３２又は棒状部材３３という単純な構造を有する保持部材３０によって光ファイバ２２を保護できるので、保持部材３０の耐久性が高い。これにより、光ファイバ２２を長期間保護できる。
【００７７】
図６に示した一実施形態の保持部材３０は、光ファイバ２２の外表面を覆う被覆部材３４である。被覆部材３４は、光ファイバ２２が屈曲する際に光ファイバ素線２１のそれぞれが互いに延在方向に移動できるようにしつつ光ファイバ２２の外周を覆う部材であり、屈曲性を有する。
これにより、光ファイバ２２を可撓管２３とともに屈曲させても光ファイバ２２の外表面と可撓管２３の内周面との接触を被覆部材３４が妨げるので、光ファイバ２２の耐久性を向上できる。
【００７８】
このように、図３〜図６に示した幾つかの実施形態の光ファイバケーブル２０では、例えば光ファイバ２２を可撓管２３とともに屈曲させても、保持部材３０が光ファイバ２２と可撓管２３の内周面との接触を防止するので、光ファイバ２２の耐久性を向上できる。
【００７９】
なお、上述した幾つかの実施形態では、光ファイバケーブル２０は、その全長にわたって金属製の可撓管２３で覆われているが、少なくとも高線量区域に敷設される部分だけを金属製の可撓管２３で覆うようにしてもよい。
このように、光ファイバケーブル２０の少なくとも高線量区域内に存在する部分が金属製の可撓管２３で覆われているので、高線量区域内の比較的高い線量の放射線が光ファイバ２２や保持部材３０に及ぼす影響を抑制でき、光ファイバ２２や保持部材３０の耐久性を向上できる。また、可撓管２３は可撓性を有するので、光ファイバ２２の屈曲を妨げない。
【００８０】
上述した幾つかの実施形態では、粒状物３１や、円盤３２、棒状部材３３は、グラファイト製又は耐放射線性を有する樹脂製の部材である。また、上述した一実施形態の被覆部材３４は、耐放射線性を有する樹脂製の部材である。なお、耐放射線性を有する樹脂として、上述したように、例えば、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂等を挙げることができる。
このように、耐放射線性を有する材料によって保持部材３０を形成することで、高線量区域においても保持部材３０の耐久性が向上するので、保持部材３０が光ファイバ２２と可撓管２３の内周面との接触を長期間にわたって防止でき、光ファイバケーブル２０の耐久性を向上できる。
また、保持部材３０をポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂の何れかによって構成することで、保持部材３０の耐放射線性や耐熱性、強度を確保できるので、光ファイバ２２を適切に保護でき、光ファイバケーブル２０の耐久性を向上できる。
【００８１】
なお、上述した幾つかの実施形態では、光ファイバケーブル２０が金属製の可撓管２３で覆われているので、可撓管２３の内部への放射線の影響が可撓管２３によって低減されている。したがって、可撓管２３による放射線の遮蔽効果や、高線量区域の空間線量率等によっては、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂等よりも耐放射線性が低い樹脂を保持部材３０の材料として用いてもよい。
【００８２】
上述したように、幾つかの実施形態では、分析装置本体１０が高線量区域よりも空間線量率が低い低線量区域に設置されるので、放射線の影響を受けやすい検出器１４等に対する放射線の影響を抑制して分光分析が可能となる。
また、幾つかの実施形態では、分析装置本体１０が遮蔽板１５を有するので、光源１１や、分光器１２、光路長選択部１３、検出器１４に対する放射線の影響をより抑制して分光分析が可能となる。
なお、幾つかの実施形態では、分析装置本体１０を高線量区域よりも空間線量率が低い低線量区域に設置することで、放射線の影響を受けやすい検出器１４等に対する放射線の影響を抑制できるので、遮蔽板１５を簡素化でき、又は低線量区域の線量が低い場合には特に遮蔽板１５を設けなくてもよくなり、コスト増を抑制できる。
【００８３】
（図２に示す幾つかの実施形態に係る測定プローブ１００の構造について）
上述したように、図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００には光路長が異なる３つの光路が設けられている。以下、図７及び図８を参照して、図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００の構造について説明する。
図７及び図８は、図２に示す幾つかの実施形態の測定プローブ１００の測定部１０５の近傍の模式的な断面図である。なお、図７（ａ）及び図８は、測定プローブ１００における光ファイバの延在方向に沿った方向で切断した断面を表す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【００８４】
幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、例えば図７（ｂ）及び図８に示すように、１本の照射用光ファイバ１１０（照射用光ファイバ素線１１１）の周囲には、受光用光ファイバ１２０の複数の光ファイバ素線１２１が配置されている。以下の説明では、受光用光ファイバ１２０を第１ファイバ１２０とも呼ぶ。また、第１ファイバ１２０の光ファイバ素線１２１を第１ファイバ素線１２１とも呼ぶ。
幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、第１ファイバ１２０の周囲には、受光用光ファイバ１３０の複数の光ファイバ素線１３１が配置されている。以下の説明では、受光用光ファイバ１３０を第２ファイバ１３０とも呼ぶ。また、第２ファイバ１３０の光ファイバ素線１３１を第２ファイバ素線１３１とも呼ぶ。
幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、第２ファイバ１３０の周囲には、受光用光ファイバ１４０の複数の光ファイバ素線１４１が配置されている。以下の説明では、受光用光ファイバ１４０を第３ファイバ１４０とも呼ぶ。また、第３ファイバ１４０の光ファイバ素線１４１を第３ファイバ素線１４１とも呼ぶ。
【００８５】
幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、第１ファイバ１２０と第２ファイバ１３０との間には、金属製の仕切管１５１が配置され、第２ファイバ１３０と第３ファイバ１４０との間には、金属製の仕切管１５２が配置されている。なお、仕切管１５１，１５２の少なくとも一方は、例えばポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂等の耐放射線性を有する樹脂製の管であってもよい。
【００８６】
幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、各ファイバ素線１１１，１２１，１３１，１４１は、それぞれ石英製である。幾つかの実施形態の測定プローブ１００では、図７（ｂ）に示すように、各ファイバ素線１１１，１２１同士の隙間、ファイバ素線１３１同士の隙間、及びファイバ素線１４１同士の隙間には樹脂製の充填材１５５が充填されている。充填材には、例えばエポキシ樹脂や、ポリイミド樹脂が用いられる。なお、充填剤にポリイミド樹脂を用いる場合、硬化前のポリイミド樹脂を各ファイバ素線１１１，１２１，１３１，１４１同士の隙間に充填した後、加熱してポリイミド樹脂を硬化させる。
【００８７】
図７に示す一実施形態の測定プローブ１００では、受光用光ファイバ１２０の端面１２０ａ、受光用光ファイバ１３０の端面１３０ａ、及び受光用光ファイバ１４０の端面１４０ａは、光ファイバの延在方向に沿ってそれぞれ異なった位置に配置されている。
具体的には、第１ファイバ１２０の端面１２０ａは、光ファイバの延在方向に沿って反射鏡１０３の反射面１０４から最も遠い位置に配置されている。光ファイバの延在方向に沿った端面１２０ａの位置を第１位置とも呼ぶ。
第２ファイバ１３０の端面１３０ａは、光ファイバの延在方向に沿って反射鏡１０３の反射面１０４から２番目に遠い位置に配置されている。光ファイバの延在方向に沿った端面１３０ａの位置を第２位置とも呼ぶ。
第３ファイバ１４０の端面１４０ａは、光ファイバの延在方向に沿って反射鏡１０３の反射面１０４に最も近い位置に配置されている。光ファイバの延在方向に沿った端面１４０ａの位置を第３位置とも呼ぶ。
なお、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａは、光ファイバの延在方向に沿って第１ファイバ１２０の端面１２０ａと同じ位置に配置されているが、端面１２０ａとは異なる位置に配置されていてもよい。
【００８８】
図７に示す一実施形態の測定プローブ１００では、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから流通室１０１ｂに照射された光は、反射鏡１０３の反射面１０４で反射されて、各受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０の各端面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａにそれぞれ到達する。
【００８９】
照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから照射された光が第１ファイバ１２０の端面１２０ａに到達する光路を第１光路１７１と呼ぶ。図７（ａ）では、第１光路１７１を実線及び破線の矢印で表している。
同様に、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから照射された光が第２ファイバ１３０の端面１３０ａに到達する光路を第２光路１７２と呼ぶ。図７（ａ）では、第２光路１７２を実線及び破線の矢印で表している。
照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから照射された光が第３ファイバ１４０の端面１４０ａに到達する光路を第３光路１７３と呼ぶ。図７（ａ）では、第３光路１７３を実線及び破線の矢印で表している。
【００９０】
図７に示す一実施形態の測定プローブ１００では、第１光路１７１の光路長は最も長く、第２光路１７２の光路長は２番目に長く、第３光路１７３の光路長は最も短い。
【００９１】
なお、図７に示す一実施形態の測定プローブ１００では、反射鏡１０３は平面鏡である。しかし、管状部１０１の径方向における各受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０の配置位置や、各受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０の各端面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａと反射鏡１０３との距離などに応じて、反射鏡１０３を凸面鏡としてもよい。
【００９２】
図７に示す一実施形態の測定プローブ１００では、各光ファイバ１１０，１２０，１３０，１４０の各端面１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａは流通室１０１ｂに露出している。しかし、次に述べる、図８に示す一実施形態の測定プローブ１００のように、各端面１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａをカバーガラスで覆ってもよい。具体的には、端面１１０ａ，１２０ａを円盤形状のカバーガラスで覆ってもよく、端面１３０ａ及び端面１４０ａのそれぞれをリング状のカバーガラスで覆ってもよい。
【００９３】
図８に示す他の実施形態の測定プローブ１００では、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａ、及び、各受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０の各端面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａは、光ファイバの延在方向に沿って同じ位置に配置されている。図８に示す一実施形態の測定プローブ１００では、各端面１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａは、カバーガラス１５６で覆われている。なお、図８に示す一実施形態の測定プローブ１００において、図７に示した一実施形態の測定プローブ１００と同様に、カバーガラス１５６を設けなくてもよい。
【００９４】
図８に示す一実施形態の測定プローブ１００では、反射鏡１０３は、光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる複数の反射面を有する。具体的には、図８に示す一実施形態の反射鏡１０３には、各光ファイバ１１０，１２０，１３０，１４０の各端面１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａからの距離が最も遠い第１反射面１０４ａが管状部１０１の径方向の中央に形成されている。
また、図８に示す一実施形態の反射鏡１０３には、各光ファイバ１１０，１２０，１３０，１４０の各端面１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａからの距離が２番目に遠い第２反射面１０４ｂが第１反射面１０４ａの径方向外側に形成されている。第２反射面１０４ｂは、後述するように、照射用光ファイバ１１０から照射された光が第２ファイバ１３０の端面１３０ａに到達するように、第２反射面１０４ｂの角度が設定されている。
図８に示す一実施形態の反射鏡１０３には、各光ファイバ１１０，１２０，１３０，１４０の各端面１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａからの距離が最も近い第３反射面１０４ｃが第２反射面１０４ｂの径方向外側に形成されている。第３反射面１０４ｃは、後述するように、照射用光ファイバ１１０から照射された光が第３ファイバ１４０の端面１４０ａに到達するように、第３反射面１０４ｃの角度が設定されている。
【００９５】
図８に示す一実施形態の測定プローブ１００では、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから流通室１０１ｂに照射された光の一部は、反射鏡１０３の第１反射面１０４ａで反射されて、第１ファイバ１２０の端面１２０ａに到達する。
同様に、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから流通室１０１ｂに照射された光の一部は、反射鏡１０３の第２反射面１０４ｂで反射されて、第２ファイバ１３０の端面１３０ａに到達する。照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから流通室１０１ｂに照射された光の一部は、反射鏡１０３の第３反射面１０４ｃで反射されて、第３ファイバ１４０の端面１４０ａに到達する。
【００９６】
図８に示す一実施形態では、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから照射された光が第１ファイバ１２０の端面１２０ａに到達する光路を第１光路１８１と呼ぶ。図８では、第１光路１８１を実線及び破線の矢印で表している。
同様に、照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから照射された光が第２ファイバ１３０の端面１３０ａに到達する光路を第２光路１８２と呼ぶ。図８では、第２光路１８２を実線及び破線の矢印で表している。
照射用光ファイバ１１０の端面１１０ａから照射された光が第３ファイバ１４０の端面１４０ａに到達する光路を第３光路１８３と呼ぶ。図８では、第３光路１８３を実線及び破線の矢印で表している。
【００９７】
図８に示す一実施形態の測定プローブ１００では、第１光路１８１の光路長は最も長く、第２光路１８２の光路長は２番目に長く、第３光路１８３の光路長は最も短い。
【００９８】
図７及び図８に示した幾つかの実施形態では、第１光路１７１，１８１を経由した光は、上述したように第１ファイバ１２０に入射し、３本の受光用光ファイバケーブル２０ｂの１本（第１受光用光ファイバケーブル）を介して分析装置本体１０の光路長選択部１３に到達する。
同様に、第２光路１７２，１８２を経由した光は、上述したように第２ファイバ１３０に入射し、上記の第１受光用光ファイバケーブルとは異なる１本の受光用光ファイバケーブル２０ｂ（第２受光用光ファイバケーブル）を介して分析装置本体１０の光路長選択部１３に到達する。
第３光路１７３，１８３を経由した光は、上述したように第３ファイバ１４０に入射し、上記の第１及び第２受光用光ファイバケーブルとは異なる１本の受光用光ファイバケーブル２０ｂ（第３受光用光ファイバケーブル）を介して分析装置本体１０の光路長選択部１３に到達する。
【００９９】
上述したように、図１に示した分析装置本体１０の光路長選択部１３は、上記３本の受光用光ファイバケーブル２０ｂのうち、ユーザによって選択された、又は、自動的に選択された１つの受光用光ファイバケーブル２０ｂからの光、すなわち、第１光路１７１，１８１、第２光路１７２，１８２、又は第３光路１７３，１８３の何れかの光路を経由した光を検出器１４に出力する。
【０１００】
このように、図１に示す実施形態に係る分析装置本体１０と、図２、図７及び図８に示した幾つかの実施形態に係る測定プローブ１００とを用いることで、測定部１０５が測定対象の液体に浸漬された状態のままで光源１１からの光の上記液体中における光路の光路長を切り替えて分光分析を行うことができる。
例えば、ある１本の受光用光ファイバケーブル２０ｂによって複数の光路１７１，１７２，１７３，１８１，１８２，１８３のうちの何れかの光路を経由した光を検出器１４に導く。その際、検出信号の信号レベルが規定範囲外であれば、測定部１０５が液体に浸漬された状態のままで、光路長選択部１３によって他の受光用光ファイバケーブル２０ｂからの光が検出器１４に導かれるように切り替える。これにより、検出器１４に導かれる光が経由する光路が他の光路に切り替えられ、光路長が切り替わる。これにより、光の検出信号の信号レベルを規定範囲内とすることができ、適切な分光分析が可能となる。
【０１０１】
なお、図２、図７及び図８に示した幾つかの実施形態に係る測定プローブ１００は、一例として、光路長がそれぞれ異なる３つの光路を有するように構成されているが、光路長がそれぞれ異なる少なくとも２つの光路を有するように構成されていればよく、光路長がそれぞれ異なる４つ以上の光路を有するように構成されていてもよい。すなわち、図７及び図８に示した幾つかの実施形態では、測定プローブ１００中の受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０の数は３であったが、少なくとも２以上であればよい。
また、図８に示した一実施形態の反射鏡１０３は、光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる３つの反射面を有している。しかし、図８に示した一実施形態の反射鏡１０３は、光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる２つ以上の反射面を有していればよい。
【０１０２】
（図９に示す一実施形態の測定プローブ１００の構造について）
上述したように、図９に示す一実施形態の測定プローブ１００には光路長を調節する光路長調節部が設けられている。以下、図１０を参照して、図９に示す一実施形態の測定プローブ１００の構造について説明する。
図１０は、図９に示す一実施形態の測定プローブ１００の測定部１０５の近傍の模式的な断面図である。なお、図１０（ａ）は、光路長をある長さに設定した状態の一例を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した状態よりも光路長を短くした場合の一例を示す図である。
【０１０３】
図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００では、１本の照射用光ファイバ２１０（照射用光ファイバ素線２１１）の周囲には、受光用光ファイバ２２０の複数の受光用光ファイバ素線２２１が配置されている。
【０１０４】
図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００では、照射用光ファイバ２１０と受光用光ファイバ２２０との間には、内側仕切管１５３と外側仕切管１５４とが配置されている。
内側仕切管１５３は、外側仕切管１５４の径方向内側に配置された金属製の管であり、照射用光ファイバ２１０の外周を覆っている。内側仕切管１５３の内周面と照射用光ファイバ２１０の外周面との間には、図示しない樹脂製の充填剤が充填されており、この充填剤によって内側仕切管１５３の内周面と照射用光ファイバ２１０の外周面とが接着されている。充填材には、例えばエポキシ樹脂や、ポリイミド樹脂が用いられる。
【０１０５】
外側仕切管１５４は、内側仕切管１５３の径方向外側に配置された金属製の管である。外側仕切管１５４の外周面と管状部１０１の内周面との間には、複数の受光用光ファイバ素線２２１が配置されている。受光用光ファイバ素線２２１同士の隙間には、上記の充填剤が充填されている。すなわち、受光用光ファイバ素線２２１及び外側仕切管１５４は、充填剤によって管状部１０１に固定されている。
なお、内側仕切管１５３、又は外側仕切管１５４の少なくとも一方は、例えばポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ポリアミド樹脂等の耐放射線性を有する樹脂製の管であってもよい。
【０１０６】
内側仕切管１５３は、例えば図１０（ａ），（ｂ）に示すように、照射用光ファイバ２１０とともに外側仕切管１５４（管状部１０１）に対して光ファイバの延在方向に沿って移動できる。
内側仕切管１５３及び照射用光ファイバ２１０は、管状部１０１の基端側、すなわち図９における左端側に設けられた照射用光ファイバ駆動機構２０１によって光ファイバの延在方向に駆動される。
【０１０７】
なお、照射用光ファイバ駆動機構２０１には、駆動源となる不図示のアクチュエータと、アクチュエータの駆動力によって内側仕切管１５３を光ファイバの延在方向に移動させる不図示の移動機構とを有する。照射用光ファイバ駆動機構２０１は、図１に示す分析装置本体１０に設けられた不図示の制御装置によって制御される。
図９及び図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００では、内側仕切管１５３と外側仕切管１５４との間に設けられた図示しないＯリング等によって、測定部１０５側と照射用光ファイバ駆動機構２０１側との気密が保たれる。
【０１０８】
図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００では、照射用光ファイバ２１０の端面２１０ａから流通室１０１ｂに照射された光は、反射鏡１０３の反射面１０４で反射されて、受光用光ファイバ２２０の端面２２０ａに到達する。図１０では、流通室１０１ｂ内の光路１９１を実線及び破線の矢印で表している。
このように、図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００では、内側仕切管１５３及び照射用光ファイバ２１０を光ファイバの延在方向に移動させることで、光路１９１の光路長を調整できる。
すなわち、図１に示す実施形態に係る分析装置本体１０と、図９及び図１０に示した幾つかの実施形態に係る測定プローブ１００とを用いることで、測定部１０５が測定対象の液体に浸漬された状態のままで光源１１からの光の上記液体中における光路１９１の光路長を切り替えて分光分析を行うことができる。
例えば、光路１９１を経由した光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、測定部１０５が液体に浸漬された状態のままで、内側仕切管１５３及び照射用光ファイバ２１０を光ファイバの延在方向に移動させて、光路１９１の光路長を切り替えることができる。これにより、光の検出信号の信号レベルを規定範囲内とすることができ、適切な分光分析が可能となる。
なお、図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００では、受光用の光ファイバは受光用光ファイバ２２０だけであるので、図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００を用いた場合、受光用光ファイバケーブル２０ｂは１本でよい。したがって、図１０に示す一実施形態の測定プローブ１００を用いた場合、分析装置本体１０が光路長選択部１３を有していなくてもよい。
【０１０９】
（分光分析装置１を用いた分光分析方法について）
上述した幾つかの実施形態の分光分析装置１を用いた分光分析方法について説明する。分光分析を行うためには、図１に示すように、測定プローブ１００が配管８０等に取り付けられて、測定対象の液体に測定部１０５が浸漬されていなければならない。
まず、光源１１からの光を照射用光ファイバケーブル２０ａを介して測定プローブ１００に導き、照射用光ファイバ１１０，２１０から測定部１０５内の液体に光を照射する。
これにより、液体に照射された光は、何れかの光路１７１，１７２，１７３，１８１，１８２，１８３，１９１を経由して受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０，２２０に入射する。
【０１１０】
図２、図７及び図８に示した実施形態では、受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０に入射した光、すなわち流通室１０１ｂ内の液体を透過した光は、複数の受光用光ファイバケーブル２０ｂの何れかを介して分析装置本体１０の光路長選択部１３に到達する。そのため、光路長選択部１３で選択された何れかの受光用光ファイバケーブル２０ｂからの光が光路長選択部１３から検出器１４に出力される。
検出器１４では、光路長選択部１３からの光に基づいて分光分析を行う。
その際、検出器１４における光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、他の受光用光ファイバケーブル２０ｂからの光が検出器１４に出力されるように光路長選択部１３を切り替えることで、測定部１０５が液体に浸漬された状態のままで、光源１１からの光の液体中における光路長を切り替えることができる。
これにより、光の検出信号の信号レベルを規定範囲内とすることができ、適切な分光分析が可能となる。
【０１１１】
また、図９及び図１０に示した実施形態では、受光用光ファイバ２２０に入射した光、すなわち流通室１０１ｂ内の液体を透過した光は、１本の受光用光ファイバケーブル２０ｂを介して分析装置本体１０の検出器１４に到達する。
検出器１４では、受光用光ファイバケーブル２０ｂからの光に基づいて分光分析を行う。
その際、検出器１４における光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、内側仕切管１５３及び照射用光ファイバ２１０を光ファイバの延在方向に移動させることで、測定部１０５が液体に浸漬された状態のままで、光源１１からの光の液体中における光路長を切り替えることができる。
これにより、光の検出信号の信号レベルを規定範囲内とすることができ、適切な分光分析が可能となる。
【０１１２】
以上に説明したように、上述した幾つかの実施形態の分光分析装置１では、測定部１０５が測定対象の液体に浸漬された状態のままで光源１１からの光の上記液体中における光路１７１，１７２，１７３，１８１，１８２，１８３，１９１の光路長を切り替えて分析可能に構成されている。
【０１１３】
また、上述した幾つかの実施形態の分光分析装置１を用いる分光分析方法は、分析対象の液体に測定プローブ１００の測定部１０５を浸漬するステップと、光源１１からの光を照射用光ファイバケーブル２０ａを介して測定プローブ１００に導き、測定部１０５内の液体に光源１１からの光を照射するステップと、液体に照射された光を受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０，２２０を介して受光するステップと、受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０，２２０で受光された光に基づいて、液体の分析を行うステップと、受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０，２２０の光の検出信号の信号レベルが規定範囲外である場合、測定部１０５が液体に浸漬された状態のままで、光源１１からの光の液体中における光路長を切り替えるステップと、を備える。
【０１１４】
したがって、図１に示すように測定プローブ１００が配管８０などに挿入されている場合であっても、測定プローブ１００を配管８０などから取り外す必要がない。これにより、例えば、施設内における測定プローブ１００の設置場所に作業員が出向く必要がないので、作業員の工数を削減できるほか、濃度変動幅の大きい溶液に対して迅速に分光分析ができる。
特に、図１に示すように、測定プローブ１００が高線量区域に設置されている場合など、作業員が高線量区域に立ち入るための準備をしなければ侵入できないような区域に測定プローブ１００が設置されている場合には、作業員が高線量区域に立ち入るための準備等が不要となり、有用である。
また、測定プローブ１００の設置場所が離れているなどの距離的な理由や、測定プローブの設置場所が狭いなどのアクセス性の理由、周囲の温度などの作業環境上の理由、液体の性状に由来する理由など、測定プローブを配管などから取り外すことが容易ではない理由が存在する場合に有用である。
【０１１５】
図７に示す一実施形態では、受光用光ファイバ１２０，１３０，１４０が光ファイバの延在方向における第１位置に端面１２０ａを有する第１ファイバ１２０と、光ファイバの延在方向において上記第１位置とは異なる第２位置に端面１３０ａを有する第２ファイバ１３０と、光ファイバの延在方向において上記第１位置及び第２位置とは異なる第３位置に端面１４０ａを有する第３ファイバ１４０とを含む。
これにより、光路長を容易に変更できるので、分光分析装置の測定レンジを迅速に変更でき、分析作業の効率が向上する。また、第１ファイバ１２０と第２ファイバ１３０と第３ファイバ１４０で端面１２０ａ，１３０ａ，１４０ａの位置を異ならせることで、互いに異なる複数種の光路（第１光路１７１、第２光路１７２、及び第３光路１７３）を容易に形成することができる。
【０１１６】
図８に示す一実施形態では、反射鏡１０３が光ファイバの延在方向における位置が互いに異なる複数の反射面１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを有する。
これにより、互いに異なる複数種の光路（第１光路１８１、第２光路１８２、及び第３光路１８３）を容易に形成することができる。
【０１１７】
図９及び図１０に示す一実施形態では、照射用光ファイバ駆動機構２０１が測定プローブ１００内で照射用光ファイバ２１０を照射用光ファイバ２１０の延在方向に沿って移動させることで光路１９１の光路長を調節する。
これにより、光路長を容易に変更できるので、分光分析装置の測定レンジを迅速に変更でき、分析作業の効率が向上する。また、光ファイバの本数を増やさなくても異なる複数の光路長に切り替え可能となるので、測定プローブ１００内に挿入される光ファイバの本数を抑制でき、測定プローブ１００の径方向の大きさを抑制できる。
【０１１８】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、分光分析装置１は、原子力施設で用いられている。しかし、上述した幾つかの実施形態に係る分光分析装置１は、原子力施設以外の施設、例えば、一般の工場や研究施設で用いられてもよい。
【０１１９】
上述した幾つかの実施形態では、分光分析装置１は、据え置き型の装置であったが、可搬型の装置であってもよい。
分光分析装置１が可搬型の装置であり、分光分析装置１の移動先において分光分析を行う場合であっても、作業員が液体に浸漬された測定部１０５に触れなくても、光路長を切り替えられる。これにより、液体の性状に関わらず分光分析装置の測定レンジを容易に変更できるので、利便性が高い。
【０１２０】
上述した幾つかの実施形態の光ファイバケーブル２０は、少なくとも高線量区域に敷設される部分が金属製の可撓管２３で覆われている。しかし、例えば、高線量区域内であっても、光ファイバケーブル２０が放射線を遮蔽するダクトの中などに敷設されている場合には、光ファイバケーブル２０は金属製の可撓管２３で覆われていなくてもよい。
【０１２１】
図９及び図１０に示した一実施形態の測定プローブ１００では、外側仕切管１５４（管状部１０１）に対して内側仕切管１５３及び照射用光ファイバ２１０が光ファイバの延在方向に沿って移動可能に構成されている。しかし、内側仕切管１５３及び照射用光ファイバ２１０が管状部１０１に対して固定され、外側仕切管１５４及び受光用光ファイバ２２０が管状部１０１に対して光ファイバの延在方向に沿って移動可能に構成されていてもよい。
【０１２２】
また、内側仕切管１５３及び照射用光ファイバ２１０と、外側仕切管１５４及び受光用光ファイバ２２０とを管状部１０１に対して固定し、反射鏡１０３が管状部１０１に対して光ファイバの延在方向に沿って移動可能に構成されていてもよい。
図１１は、反射鏡１０３を管状部１０１に対して移動可能に構成した変形例に係る測定プローブ１００の測定部１０５の近傍の模式的な断面図である。なお、図１１（ａ）は、光路長をある長さに設定した状態の一例を示す図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示した状態よりも光路長を長くした場合の一例を示す図である。
【０１２３】
図１１に示す変形例に係る測定プローブ１００では、管状部１０１の外周に管状部１０１に対して光ファイバの延在方向に移動可能なスリーブ１０７を設ける。図１１に示す変形例に係る測定プローブ１００では、反射鏡１０３はスリーブ１０７の内部の図示右端に取り付けられている。スリーブ１０７には、流通室１０７ｂ内に外部の液体が流通するように開口１０７ａが設けられている。図１１に示す変形例に係る測定プローブ１００では、管状部１０１の先端１０１ｄ、すなわち図示右端は開口している。
【０１２４】
このように構成される、図１１に示す変形例に係る測定プローブ１００では、スリーブ１０７を管状部１０１に対して光ファイバの延在方向に移動させることで、反射鏡１０３の反射面１０４と、照射用光ファイバ２１０の端面２１０ａ及び受光用光ファイバ２２０の端面２２０ａとの距離を変更できるので、光路１９１の光路長を変更できる。
図１１に示す変形例に係る測定プローブ１００であっても、図９及び図１０に示した一実施形態の測定プローブ１００と同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【０１２５】
１  分光分析装置
１０  分析装置本体
１１  光源
１２  分光器
１３  光路長選択部
１４  検出器
１５  遮蔽板
２０  光ファイバケーブル
２０ａ  照射用光ファイバケーブル
２０ｂ  受光用光ファイバケーブル
２１  光ファイバ素線
２２  光ファイバ
２３  可撓管
３０  保持部材
３１  粒状物
３２  板状部材（円盤）
３３  棒状部材
３４  被覆部材
８０  配管
９１  高線量区域
９２  低線量区域
１００  測定プローブ
１０１  管状部
１０３  反射鏡
１０４  反射面
１０４ａ  第１反射面
１０４ｂ  第２反射面
１０４ｃ  第３反射面
１０５  測定部
１１０，２１０  照射用光ファイバ
１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａ，２１０ａ，２２０ａ  端面
１２０  受光用光ファイバ（第１ファイバ）
１３０  受光用光ファイバ（第２ファイバ）
１４０  受光用光ファイバ（第３ファイバ）
１７１，１８１  第１光路
１７２，１８２  第２光路
１９１  光路
２２０  受光用光ファイバ
【図１】
2020126083.tif 000003
【図２】
2020126083.tif 000004
【図３】
2020126083.tif 000005
【図４】
2020126083.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020126083.tif 000008
【図７】
2020126083.tif 000009
【図８】
2020126083.tif 000010
【図９】
2020126083.tif 000011
【図１０】
2020126083.tif 000012
【図１１】
2020126083.tif 000013