(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融温度が３００℃以上の溶融材料を、少なくとも一つの放射分光計を含む所謂“検出素子”を用いる発光分光分析法により分析するための方法であって、
電気的励起を生じさせるための少なくとも一つの励起装置を備えた検出素子を用いて被分析材料を励起させ、検出素子内の分光計による分析を可能ならしめる放射物のビームの一部あるいは全部の発生を可能ならしめること、
検出素子を被分析材料との接触状況に持ち来たすこと、
分析信号を示す情報を記録し、記録した情報を、検出素子が被分析溶融材料と接触する時点と、前記被分析溶融材料中に溶解して破壊される時点との間に前記検出素子によって伝送させること、
伝送される情報が、検出素子内の分光計の創出する分析信号を含むようにすること、
伝送される前記情報を直接読み取るあるいはプロセス処理後に読み取ることにより、被分析材料の化学的成分の少なくとも一部が決定され得るようにすること、
を含み、
前記検出素子が、被分析材料を自己励起させるための、遮断装置を備えた少なくとも一台の充電済みキャパシタを含み、
検出素子によって伝送される信号を補正するために、被分析溶融材料を励起させる以前に前記被分析溶融材料の温度測定が少なくとも一回実施される方法。
【請求項２】
変調技法が使用される請求項１の方法。
【請求項３】
被分析材料から放出されるスペクトルの測定が、該被分析材料を励起させることなく少なくとも一回実施され、こうして入手した基準放射線のスペクトルが、被分析材料の励起後に検出素子により得られたスペクトルから控除される請求項１あるいは２の何れかの方法。
【請求項４】
被分析材料を励起させる以前に、検出素子の伝送する信号を補正するために、該被分析材料の温度測定が少なくとも一回実施される請求項１〜３の何れかの方法。
【請求項５】
測定上の選択適合性を評価するための、被分析位置の空間位置の測定が少なくとも一回以上実施される請求項１〜４の何れかの方法。
【請求項６】
励起を生じさせるための励起装置の放電発生回数が１〜２０００回であり、各放電が、少なくとも１０ナノ秒継続し且つ少なくとも０．０１アンペアの強さを有する請求項１の方法。
【請求項７】
被分析材料が、好ましくは鋳鉄あるいは鋼である溶融金属である請求項１〜６の何れかの方法。
【請求項８】
被分析材料がスラグ、ガラスあるいは溶岩である請求項１〜６の何れかの方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の方法の一つ以上に従う発光分光分析法を実施するための装置であって、
溶融温度が３００℃以上の被分析金属材料の金属浴（１）を収容する容器（７）内に配置した検出素子（１１）にして、前記金属浴（１）と接触すると電気的励起が誘起される少なくとも１つの励起装置（２）と、金属浴（１）からの放射物を記録及び分析する少なくとも１つの分光計（８）とを含む検出素子と、
記録装置／アンテナ（１０）にして、前記検出素子（１１）が被分析溶融材料と接触する時点と、前記検出素子（１１）が前記被分析溶融材料中に溶解して破壊される時点との間に該検出素子から伝送される情報を記録及び分析し、前記情報が、検出素子内の分光計の創出する分析信号を含む記録装置／アンテナと、
前記放射物の化学成分を決定する解析を可能とする信号プロセス処理システムと、
を含み、
前記検出素子がジャケットを含み、該ジャケットが、前記検出素子を少なくとも部分的に包囲し且つ可溶性の材料を含む装置。
【請求項１０】
可溶性の材料がバーミキュライトを含む請求項９の装置。
【請求項１１】
ジャケットが、溶融による検出素子の破壊が遅延されるように幾何学的に配置される請求項９あるいは１０の装置。
【請求項１２】
ジャケットが、該ジャケットの幾何学が、分析するべき溶融材料と分光計の検出素子との接触状態が促進されるように構成される請求項９〜１１の何れかの装置。
【請求項１３】
被分析材料である溶融金属との接触状況に持ち来たされるところの検出素子が包囲体に収容される請求項９〜１２の何れかの装置。
【請求項１４】
包囲体が、少なくとも一つのガスから成る雰囲気、好ましくは窒素あるいはアルゴンを収納する雰囲気を有する請求項１３の装置。
【請求項１５】
包囲体が真空下に配置される請求項１３の装置。
【請求項１６】
包囲体が少なくとも１０-1ｍｍＨｇ＋/−１０％である真空圧力下に配置される請求項１３の装置。
【請求項１７】
励起発生用の励起装置が少なくとも一つのバッテリーを含む請求項９〜１６の何れかの装置。
【請求項１８】
溶融温度が３００℃以上の溶融材料、金属、スラグ、あるいは溶岩あるいはガラスの各溶融材料を分析するための浸漬センサであって、浸漬自在のキャリヤと、放射物検出器と、放射物を記録し且つ放射物を更に伝送するための放射物ガイドシステムとを含み、浸漬自在のキャリヤの上あるいは内部には信号インターフェースが位置付けられ、放射物検出器と、放射物ガイドシステムの少なくとも一部分とが、浸漬自在のキャリヤ上あるいは内部に位置付けられ、信号インターフェースが放射物検出器と連結され、浸漬自在のキャリヤが、溶融金属中に消費され得る材料から作製され、前記放射物ガイドシステムが電気的励起を生じさせるための励起装置を更に含み、該励起装置が、被分析溶融材料を自己励起させるための、遮断装置を備えた少なくとも一台の充電済みキャパシタを含み、
検出され伝送される信号を補正するために、被分析溶融材料を励起させる以前に前記被分析溶融材料の温度測定が少なくとも一回実施される浸漬センサ。
【請求項１９】
溶融温度が３００℃以上の溶融材料、金属、スラグ、あるいは溶岩あるいはガラスの各溶融材料を分析するための浸漬センサであって、浸漬自在のキャリヤと、放射物検出器と、放射物を記録し且つ放射物を更に伝送するための放射物ガイドシステムとを含み、浸漬自在のキャリヤの上あるいは内部には信号インターフェースが位置付けられ、放射物検出器と、放射物ガイドシステムの少なくとも一部分とが、浸漬自在のキャリヤ上あるいは内部に位置付けられ、信号インターフェースが放射物検出器と連結され、浸漬自在のキャリヤが機械的カップリングと連結され、前記放射物ガイドシステムが電気的励起を生じさせるための励起装置を更に含み、該励起装置が、被分析溶融材料を自己励起させるための、遮断装置を備えた少なくとも一台の充電済みキャパシタを含み、
検出され伝送される信号を補正するために、被分析溶融材料を励起させる以前に前記被分析溶融材料の温度測定が少なくとも一回実施される浸漬センサ。
【請求項２０】
放射物検出器が、放射物を記録し、該記録を電気信号に変換するための装置を有する請求項１８あるいは１９の浸漬センサ。
【請求項２１】
放射物検出器が、可視光線、紫外線、赤外線、Ｘ線及びあるいはマイクロ波を記録し且つ電気的な信号に変換するために組み込まれる請求項１８〜２０の何れかの浸漬センサ。
【請求項２２】
浸漬自在のキャリヤがチューブとして構成される請求項１８〜２１の何れかの浸漬センサ。
【請求項２３】
浸漬自在のキャリヤが溶融金属中に消費され得る有機性材料から作製される請求項１８〜２２の何れかの浸漬センサ。
【請求項２４】
信号インターフェースが電気的あるいは光学的カップリングとして、あるいはトランスミッターとして構成される請求項１８〜２３の何れかの浸漬センサ。
【請求項２５】
浸漬自在のキャリヤが、好ましくはキャリヤランスを取り付けるための機械的カップリングと連結される請求項１８〜２４の何れかの浸漬センサ。
【請求項２６】
浸漬自在のキャリヤ上あるいはその内部に、信号を評価するための信号増幅器及びあるいは信号プロセッサが配置される請求項１８〜２５の何れかの浸漬センサ。
【請求項２７】
放射物ガイドシステムが光学的及びあるいは磁気的レンズ、光ファイバ、鏡、放電ギャップ及びあるいはシャッターを有する請求項１８〜２６の何れかの浸漬センサ。
【請求項２８】
光学的分光計、Ｘ線分析装置及びあるいは質量分析装置が浸漬自在のキャリヤ上あるいはその内部に位置付けられる請求項１８〜２７の何れかの浸漬センサ。
【請求項２９】
浸漬自在のキャリヤ上あるいはその内部に放射物放出装置を配置した請求項１８〜２８の何れかの浸漬センサ。
【請求項３０】
浸漬自在のキャリヤ上あるいは内部にガス伝導装置を配置した請求項１８〜２８の何れかの浸漬センサ。
【請求項３１】
ガス伝導装置がガスライン及びラインカップリングを含む請求項３０の浸漬センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光分光分析法を用いて高温の溶融金属を分析するための方法に関する。本
発明は溶融鉄あるいは溶融鋼のような溶融金属を分析するために特に好適なものであるが
、スラグ、ガラス、溶岩あるいはその他の任意の流体、高温材料を分析するためにも使用
し得るものである。本発明はまた、発光分光分析法を使用するための新規な装置に関し、
更には、溶融材料、特に金属、スラグあるいは溶融溶岩、あるいは溶融ガラスを分析する
ための、浸漬キャリヤ、放射物検出器、放射物を記録し且つこの放射物を更に伝送させる
ための放射物案内システム、浸漬キャリヤの上部あるいは内部に配置した信号インターフ
ェース、を含む浸漬センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の好ましい適用分野は、部分的あるいは完全に溶融した金属、溶岩、ガラス、あ
るいはスラグの各浴、及びその他の高耐火性の溶融材料の分析である。
高温溶融生成物、即ち、約３００℃以上の温度の、例えば、溶融鋼、溶融アルミニュー
ム、溶融ガラス、あるいは溶融溶岩の組成分析はかなり広い分野において実施されている
。一般的に用いる方法では、サンプルを取り出し、このサンプルを先ず冷却し、次いで部
分的あるいは完全に冷却した後に様々な分析手順が実施される。
異なる分析法が使用され得、各分析法は配合物の、定性的な識別あるいは定量的な投与
をすべき配合物の成分に基づいて選択されるが、そうした選択は、被分析材料の物理形態
（精鋼用コンバーター内の鋼浴、溶解炉内の耐火材浴、オーブン内の溶融ガラス、あるい
は火山の溶岩）や、望ましい作業形式（材料への実際のアクセス、分析場所の環境、分析
処理の結果を出すまでの時間）のような作業条件と、それに組み合わせる実際の機器（ｍ
ｏｄａｌｉｔｉｅｓ）とにより決定される。
本明細書では、説明目的上、金属溶融塊の分析の分野に絞られるが、本発明の方法をそ
の他の高温溶融材料に対しても適用し得るものである。
【０００３】
溶融金属の分析に関し、発光分光分析法は、極めて迅速に実施し得ること、サンプル調
製に要する作業量が非常に少ないこと、多数の成分を同時に投入し得ることから最も一般
的に用いられる。発光分光分析法は、被分析材料を励起させるとその構成材料がイオン化
されるという事実に基づくものである。放出された放射線は分光器内で分析され、存在す
る材料に相当する異なる波長に分けられる。形式の異なる分光器の中で、当該分野では光
電子増倍管あるいはＣＣＤ（電荷結合素子）あるいはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体
）を備えるものが、その特性上最も一般的なものである。発光分光分析法を使用するため
の分析設備は、固体的（ｉｍｍｏｂｉｌｅ）な材料を分析するための実験室設備かあるい
は携帯式設備である。
【０００４】
発光分光分析法は、一連の金属製品全体を追跡、制御、監視可能なことから経済的であ
ることが知られており、工業界では一般的に用いられている。採算性への要求上、製造プ
ロセスの採算性に関わるコストを最小化するに適した最も簡単で且つ最速の方法が必然的
に探求される中で、サンプル採取を省略しつつ流動金属を投入する幾つかの方法が検討さ
れ、それらの方法が現在、実験室で開発され、あるいはそれよりは多少とも高度な開発状
況下にパイロットラインにてテストされている。
現行法には、製品を遠隔励起、例えば、レーザービームを使用して遠隔励起させること
が含まれる。励起された製品には放射物が誘起され次いで放出され、この放射物が発光分
光分析装置により分析される。被分析製品は多少とも放射物が除去された後、実用途上の
、例えば加工条件的な可能性に従い製鋼所内に実際に配置される。製品から放出され分析
される放射物は、異なる方法、例えばガラスファイバー、テレスコープ等を通して発光分
析装置に案内される。
【０００５】
現在、ＣＣＤ技法をベースとする検出装置を使用し、製造状況において高収益下に使用
可能な程に十分低コストで且つ小型及び構造の簡単な分光器の開発が進められていること
が知られている。先に言及した別の技法、即ち、工業生産的に既に使用される技法及び現
在開発中の技法は何れも、被分析物の外側に位置付けた素子を用い、分光分析法により分
析する放射物を発生させる励起を創出させている。現在、励起を創出させるためには、被
分析物の近く、例えばコンバーター内に位置付けた金属浴中に配置したレーザーシステム
を使用する必要があるのに加え、そうしたレーザーシステムではレーザービームを配向さ
せる標的設備も必要となる。
溶融金属の製造、例えば製鋼現場や、それに匹敵する、火山周辺での溶岩分析に際して
の環境条件が、使用する監視装置に対して極めて攻撃的であり、先の関連で言えば光学装
置が特に損傷を受けやすいことは明らかである。従って、そうした場所で上述の如きレー
ザーシステムを使用するのは技術的なトラブルの元であり、レーザーによる放射物放出に
関与する設備的な励起を用いる分光分析法を工業的に広汎且つ集約的に適用させることに
関する開発は非常に困難であり、事故もしばしばある。
ＷＯ０３/０８１２８７Ａ２において、溶融材料を分析するための浸漬センサを用いる
分光分析法が記載され、この技法ではキャリヤ管が溶融アルミニュームに浸漬される。キ
ャリヤ管の内部にはレンズ系が配置され、キャリヤ管の上端位置には、光学系を介してそ
の一端を分光器に、他端をレーザーに各連結した光ファイバが配置される。溶融物から放
出される放射物は光ファイバを通して分光器に案内され、分光器内で溶融アルミニューム
の組成に関する分析結果を入手するべく分析される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ０３/０８１２８７Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする課題は、発光分光分析法を用いる溶融材料分析のための改良方法にし
て、特には溶融鋳鉄あるいは溶融鋼鉄のような溶融金属を分析するための、しかしスラグ
、ガラス、溶岩その他の高温の流動材料の分析に対しても適用可能な改良方法を提供する
ことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、発光分光分析法を用いて溶融材料を分析するための分析方法が提供さ
れる。本方法は、溶融鋳鉄あるいは溶融鋼鉄のような溶融金属を分析するために特に意図
されたものであるが、３００℃、好ましくは５００℃を上回る温度のスラグ、ガラス、溶
岩その他の流動材料を分析するためにも適用可能であり、少なくとも、発光分光器を含む
、所謂、“検出素子（ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）”が使用される。
本発明の分析方法は、少なくとも一つの励起装置を備えた検出素子を用いて被分析材料
を励起させ、検出素子内の分光器による分析を可能ならしめる放射物のビームの一部ある
いは全部の発生を可能ならしめること、検出素子を被分析材料との接触状況に持ち来たす
こと、分析信号を示す情報を記録し、記録した情報を、検出素子が被分析溶融材料と接触
する時点と、前記被分析溶融材料中に溶解して破壊される時点との間に前記検出素子によ
って伝送させること、伝送される情報が、検出素子内の分光器の創出する分析信号を含む
ようにすること、伝送される前記情報を直接読み取るあるいはプロセス処理後に読み取る
ことにより、被分析材料の化学的成分の少なくとも一部が導出され得るようにすること、
が含まれる。
【０００９】
分析を実施するための前記方法において用いる検出素子は、発光分光器のみならず、被
分析材料を励起させ、また、分光器により分析するべき放射物の一部或は全部を発生させ
るための励起装置も含むことから、この検出素子を使用することで、被分析材料に接近し
て配置したレーザーのような外部励起装置の使用に関連する問題が解決される。かくして
、本発明には、被分析材料を、例えば、ローカルな分光計、即ち、溶融状態の被分析材料
との接触状況に持ち来たされる素子内の分光計によって分析することのできる放射スペク
トルを放出するように自己励起させるためのシステムを使用することが含まれる。こうし
たビルトイン式の自己励起装置は、使い切り式あるいは使い捨て式のセンサである検出素
子内に一体化される。
【００１０】
本発明の有益な方法実施例では、実際の作業条件、例えば、測定及び制御技術で用いら
れる、所謂基準放射線の測定の様な条件を考慮に入れるための変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ）技法が使用される。被分析材料から放出されるスペクトルの測定を、この材料を励起
させることなく少なくとも一回実施することが好ましい。こうして得た基準放射線のスペ
クトルは、被分析材料を励起させた後に検出素子により記録されたスペクトルから控除さ
れる。この操作により、基準放射線とは無関係の分析信号が検出素子により伝送される。
【００１１】
本発明の更に他の方法実施例によれば、検出素子の伝送する信号を補正するために、被
分析材料を励起させる以前に、この被分析材料の温度が少なくとも一回測定される。励起
後の被分析材料の放出ライン特性上の偏差（波長、振幅、帯域幅）が、この温度とは無関
係に考慮されるべきである。
【００１２】
本発明の更に他の方法実施例によれば、測定上の選択適合性を評価するための、被分析
位置の空間位置の測定が少なくとも一回以上実施される。前記評価の目的は被分析位置が
、例えば、浴の縁部あるいは酸化表面付近のような低関心領域にはないことを保障するこ
とにある。そうした場所にある材料の分析値は、浴内に位置付けられた材料の分析値を表
さない恐れがある。
【００１３】
本発明の他の方法実施例によれば、電気的な励起を生じさせるための励起装置が少なく
とも一台設けられる。この励起装置は、遮断装置を備えた少なくとも一台の充電済みキャ
パシタを含むことが好ましい。このキャパシタは、バッテリーから給電され且つ放電回数
が１〜２０００回であり、各放電が、少なくとも１０ナノ秒継続し且つ少なくとも０．０
１アンペアの強さを有することが好ましい。
【００１４】
本発明の更に他の方法実施例では、化学的な励起を生じさせるための、好ましくは１０
００ｍｌ未満の流体を有する励起装置が少なくとも一台設けられる。前記流体は、高エネ
ルギー化学反応を生じるように被分析材料と接触状態に持ち来され、それにより被分析材
料を励起させると共に、検出素子内の分光計によって分析される放射物を発生する。前記
高エネルギー化学反応は爆発性の化学反応であることが好ましい。本発明の更に他の方法
実施例によれば、励起装置が、化学反応による励起発生のための流体用の容器を含む。こ
の容器は、被分析材料と、使用される励起装置あるいは励起材料との間の接触時間を調節
（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）することを目的とし、この調節は随意的には、分析位置にあっ
て放出ビームの分析用に使用される分光計の一つ以上の構成部品の消耗及びそれに次いで
の破壊を管理することによっても行われる。励起装置としての容器を用いる前述のケース
では、容器は爆発弁（ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ−ｖａｌｖｅ）と称する装置を有している。爆
発弁は、その溶融温度が被分析材料の溶融温度より少なくとも１０℃高い合金から成り、
そうした合金は、例えばＵＬＣ鋼の場合では、例えばタングステン添加鋼が使用され得る
。
本発明の更に他の好ましい方法実施例によれば、被分析材料が溶融金属であり、励起装
置が化学的なものであり、好ましくは水である流体が使用され、流体の最小流量は好まし
くは０．０１ｍｌとされる。
【００１５】
本発明によれば、上記方法発明を実施するための装置発明も提供される。本装置は、被
分析材料との接触状況に持ち来たされる検出素子がジャケットを含み、このジャケットが
好ましくは可溶性（作動条件下に）を有する、好ましくはバーミキュライトから成り且つ
前記検出素子を少なくとも部分的に包囲することを特徴とする。本装置の一実施例におい
て、ジャケットは溶融による検出素子の破壊が遅延され、また好ましくは、溶融金属であ
るところの被分析材料と分光計の検出素子との接触状態が好ましく改善されるように幾何
学的に配置される。本装置の好ましい更に他の実施例において、被分析材料である溶融金
属との接触状況に持ち来たされるところの検出素子が、その内部の雰囲気が制御されると
ころの包囲体に収容され、前記包囲体の内部の雰囲気の制御は、ガスあるいはガス混合物
を含むこと、好ましくは窒素及びあるいはアルゴンを含むこと、あるいは真空内に配置さ
れることであり、真空の場合は圧力は少なくとも１０-1ｍｍＨｇ＋/−１０％とされる。
【００１６】
本発明は被分析材料を励起させるための外部システム（レーザーシステムあるいはその
他システム）が不要である。本発明の方法を用いることにより、分光分析法のための装置
が簡素化され、関連する経済的コストが削減され得る。
また、本発明によれば、特には溶融金属を分析するための浸漬センサが提供される。浸
漬センサは、浸漬自在のキャリヤと、放射物検出器と、放射物を記録し且つ放射物を更に
伝送するための放射物ガイドシステムとを含み、浸漬自在のキャリヤの上あるいは内部に
は信号インターフェースが位置付けられ、放射物検出器と、放射物ガイドシステムの少な
くとも一部分とが、浸漬自在のキャリヤ上あるいは内部に位置付けられ、信号インターフ
ェースが放射物検出器と連結される。この構成上、溶融金属からの光学的な放射が、浸漬
自在のキャリヤ位置あるいはその内部で、多くの異なる方法において再伝送され得る電気
信号に予め変換され得ることからそれ以降の信号伝達が著しく簡素化される。放射物検出
器はもはや長期使用のための配列構成を有する必要がなく、検出後はその機能は失われる
ことから、極めて簡単に製造することができ、コスト効率的でもある。
【００１７】
放射物検出器は、放射物を記録し、この記録を電気信号に変換するための装置を有する
。詳しくは、実際上は放射物検出器は可視光線、紫外線、赤外線、Ｘ線及びあるいはマイ
クロ波を記録し且つ電気的な信号に変換する設計とされる。これにより、全ての形式の光
学的その他の放射物が記録されるようになり、溶融物分析に用い得るようになる。浸漬自
在のキャリヤは、個別の各パーツをその内部に配列するチューブとして構成するのが、そ
うすることにより搬送中に各パーツがより良好に保護され得るようになることから特に好
都合である。浸漬自在のキャリヤは、溶融金属中に消費され得る材料、特には有機性材料
から作製することも好都合である。
【００１８】
信号インターフェースを電気的あるいは光学的カップリングとして、あるいはトランス
ミッター（信号を有線あるいは無線伝送するための）として構成するのが有益である。同
様に、外部から入射する光学的信号を放射物ガイドシステムにカップリングし、放射物検
出器から送られる信号（電気的あるいは光学的信号）を有線あるいはケーブル接続、ある
いは空気伝達を介してさえも再伝送することもできる。詳しくは、そうすることで、浸漬
自在のキャリヤを使用後に外部システムから容易に取り外して廃棄し、新しい浸漬自在の
キャリヤをカップリング部材を介して外部システム（コンピューター、放射物調製用のレ
ーザー、無線セグメント）に接続したラインに接続することが可能となる。浸漬自在のキ
ャリヤは、好ましくはキャリヤランスを取り付けるための機械的カップリングと連結する
のが好ましい。そうしたキャリヤランスは測定装置を保持するためのものとして冶金学的
に一般的なものである。信号インターフェースがトランスミッターとして構成される場合
、放射物検出器を出る信号は無線を介してコンピューターに伝送される。信号を、放射物
検出器を備える構成部品内で評価し、その結果のみを再伝送することも基本的には可能で
ある。浸漬自在のキャリヤ位置あるいはその内部に到達する電気的信号を光学的信号に変
換することも可能である。その場合、浸漬自在のキャリヤに到達する電気的信号は無線を
介してワイヤレス及びケーブルレス状況下に伝送され得、この無線信号が光学的信号に変
換される。これにより無接触測定が可能となり、センサと評価装置あるいは信号調整装置
との間の固定的な連結は無用となるので、十分なコスト効率化と、小型化と、高性能化と
が可能となる。
【００１９】
浸漬自在のキャリヤ上あるいはその内部で信号を評価するための、信号増幅器及びある
いは信号プロセッサを配置するのが好都合であり、放射物ガイドシステムが光学的及びあ
るいは磁気的レンズ、光ファイバ、鏡、放電ギャップ及びあるいはシャッターを有するの
が更に好都合である。放電発生用のシステムあるいは別の、放射物放出システムを浸漬自
在のキャリヤ上あるいはその内部に位置付けるのも実用的である。光学的分光計、Ｘ線分
析装置及びあるいは質量分析装置を浸漬自在のキャリヤ上あるいはその内部に位置付ける
ことができる。
浸漬自在のキャリヤ上あるいはその内部にガス伝導装置を設け、このガスにより溶融し
た被分析材料の表面を吹掃させ、かくして、測定するべき表面に放射物が集中するように
、あるいはこの表面上でスパークが発生するようにしても良い。
【００２０】
浸漬自在のキャリヤをチューブとして構成する場合、このチューブ内にガス伝導装置を
設け、浸漬センサが浸漬する際に溶融材料がチューブ内に入り込まないようにするのが良
い。詳しくは、高温下に溶融する材料、例えば氷晶石、鉄あるいは鋼の各溶融物あるいは
、ガラス、溶岩、あるいは銅の各溶融物さえもが、上述の様式下において良好に分析され
得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の装置及び方法の基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明の別態様における構成を示す概略図である。
【図３】本発明の別態様における構成を示す概略図である。
【図４】溶融金属中に浸漬させた浸漬センサの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、開発段階あるいは工業的な試験段階における本発明の方法が例示される。分
析するべき金属あるいは任意の固体あるいは流体の各被分析材料１が容器７に配置され、
レーザーシステム２からのビーム３がこの被分析材料１に当てられて材料が加熱され、加
熱された材料から放射物４が放出され、この放射物４が少なくとも部分的に分光計５に向
けて送られる。分光計５は、放射物４に含まれる情報/分析信号の読み取りを可能とする
別の分析及びあるいは信号プロセス処理システム６に接続され、かくして被分析材料１の
分析値が導出される。
【００２３】
図２には溶融金属浴の分析のために使用し得る別態様の実施例が示され、被分析材料が
ＣＣＤ分光計と共に容器７内の金属浴中に収納されている。ＣＣＤ分光計８は被分析材料
である金属浴１と接触状態に持ち来されると数分間で金属浴１中に溶解し、破壊される。
分光計８は放射物検出器を備え、放射物は先ず、格子あるいは結晶により、異なる成分に
分割され得る。放射物検出器はＣＣＤ検出器その他であり得、この放射物検出器の得たデ
ータを好適な分析及びあるいは信号プロセス処理システム６において更に分析及びあるい
は操作上プロセス処理するために記録装置/、アンテナ１０に伝送するトランスミッター
システムを備える。
【００２４】
図２に例示する装置では、一般には、被分析材料の金属浴１に照射されるビーム３を放
出するレーザーである励起装置２を使用して被分析材料の金属浴１に励起を誘起させる。
金属浴１は分光計８の近くに配置され、この分光計８が、レーザーシステム２、即ち励起
装置からのビーム３によって誘起され金属浴１を出る放射物を記録及び分析する。分光計
８による分析結果は伝送路（例えば、無線あるいはケーブルを介した波長形態の）を通し
て記録装置/アンテナ１０に送られる。記録装置/アンテナ１０は、情報/分析信号を保存
するために、あるいは誘起された放射物の化学成分を決定する解析を可能とする信号プロ
セス処理システム６に再伝送するために好適なものであり得る。分析及び伝送の手順全体
が、分光計８が溶融によって破壊される以前に実施されることは言うまでもない。
【００２５】
図３に示す装置では、コンバーター、製鋼炉、あるいは溶融及びあるいは圧延オーブン
であることが好ましい容器７に収容された金属浴１が分析される。この容器７に、少なく
とも一つの分光計と、分析するべき金属浴１を成す金属を自己励起させるためのシステム
とを収納する検出素子１１が配置される。検出素子１１が金属浴１と接すると励起が手動
的、自動的あるいはその他の方法により誘起され、検出素子１１から発生された信号９が
記録装置/アンテナ１０を介して記録され、この信号が、分析及びあるいは信号プロセス
処理システム６によりプロセス処理され、検出素子１１内に位置付けた分光計により実施
された計測結果が解析される。この装置は、検出素子の外側の、溶融金属と接触状態に持
ち来たされる励起システムが省かれることから構成が簡素であり、検出素子を金属浴中に
導入するための装置と、検出素子から発生されるデータを、例えばケーブル接続を介して
回収するための装置のみが用いられる。
【００２６】
図４に示す装置では、浸漬センサが被分析材料である溶融鉄１を収納する容器/るつぼ７に部分的に浸漬されている。浸漬自在のキャリヤ１２が厚紙性のチューブで構成され、このチューブ内に、ワンウェイミラー１３とレンズ１４とを備える放射物ガイドシステムが配置される。チューブ内には溶融鉄１から出る放射物を記録し、この記録を電気信号に変換する分光計８も配置される。電気信号は信号ライン１５を介してカップリング１６に送られる。カップリング１６は浸漬センサを外部給電システムに連結するために使用される。この目的上、レーザー源が光ファイバ１７を介してコネクタ/カップリング１６に接続され、信号ケーブル１８が浸漬センサをコンピューターに繋ぎ、ガスライン１９が、供給源からチューブ（浸漬自在のキャリヤ１２）内へのガス送給を可能とし、チューブ自身が、カップリング１６と溶融鉄１との間のガスラインを構成する。光ファイバ１７は光孔２０に連結される。レーザー光はこの光孔２０を通り、ミラー１３及びレンズ１４により溶融鉄１上に集中される。溶融鉄１から反射される光はミラー１３によって分光計８の信号入口に送られる。この目的上、ミラー１３はワンウェイミラーとして構成される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。チューブの、浸漬端部とは離間した側の端部にキャリヤランスを挿通し、浸漬手順の間、このキャリヤランスにチューブを保持させ得る。
本発明の放射分光測定法は非常に数多くの工業分野において使用可能であり、単に製鋼作業に限らず、亜鉛メッキにおける如く、金属分離のための浴として恐らくは作用するその他の冶金的な浴の成分分析による監視のためにも用い得る。
【符号の説明】
【００２７】
１  材料
２  レーザーシステム
３  ビーム
４  放射物
５  分光計
６  信号プロセス処理システム
７  容器
８  分光計
９  信号
１０  記録装置/アンテナ
１１  検出素子
１２  浸漬自在のキャリヤ
１３  ワンウェイミラー
１４  レンズ
１５  信号ライン
１６  カップリング
１７  光ファイバ
１８  信号ケーブル
１９  ガスライン
２０  光孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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