(57)【要約】【課題】溶鋼湯面にレーザを照射して生成した元素固有の波長の発光を測定する溶鋼連続モニタリングにおいて、レーザ照射ランスが受ける熱影響に起因する精度劣化の問題を解決する。【解決手段】第３の円筒管２３の周囲に、第３の円筒管２３と同軸の第１、第２の円筒管２４、２５で仕切られたガス流路を２重に設け、ランス２０の上部の不活性ガス導入口２２より流入させた不活性ガスが、最外側のガス流路（第１の空間４１）を通りランス２０の下部（第２の空間４２）で折り返した後、内側のガス流路（第３の空間４３）を通過し、ランス２０の上部（第４の空間４４）にて第３の円筒管２３の内部２６に流入し、ランス２０の下部（開口部３１ａ）より噴出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径が異なる第１、第２および第３の中空の円筒管と、外周円と内周円とが同心である第１、第２および第３の環状円板とが、それぞれの中心軸を同軸に配置して構成される３層構造を有するランスであって、
前記第１の円筒管の径は前記第２の円筒管の径より大きく、前記第２の円筒管の径は前記第３の円筒管の径より大きく、
前記第２および第３の円筒管は、前記第１の円筒管よりも中心軸方向の寸法が短く、
前記第１の環状円板の外径および内径は、それぞれ、前記第１の円筒管の内径又は外径および前記第３の円筒管の内径又は外径と等しく、前記第１の円筒管の片方の端部は前記第１の環状円板の外周に接続され、前記第３の円筒管の片方の端部は前記第１の環状円板の内周に接続され、
前記第２の環状円板の外径および内径は、それぞれ、前記第１の円筒管の内径および前記第２の円筒管の内径又は外径と等しく、前記第２の円筒管の片方の端部は前記第２の環状円板の内周に接続され、前記第２の環状円板の外周は前記第１の円筒管の内壁に接続され、
前記第２の円筒管の前記第２の環状円板に接続されていないもう一方の端部は、前記第１の環状円板に対向し且つ前記第１の環状円板から離して配置され、
前記第３の環状円板の外径は、前記第１の円筒管の内径又は外径と等しく、前記第１の円筒管の前記第１の環状円板に接続されていないもう一方の端部は前記第３の環状円板の外周に接続され、前記第３の環状円板の内周部にはレーザ光が透過する窓板が取り付けられており、
前記第１の円筒管の、前記第２の環状円板との接続箇所付近で且つ前記第１の環状円板との接続側にガス導入口が設けられていることを特徴とする溶鋼の連続モニタリング用ランス。
【請求項２】
分光学的測定法による溶鋼の連続モニタリング装置であり、レーザ光を筒状の中空管の内部を通して、溶鋼に照射して元素固有の発光線強度を測定する溶鋼の連続モニタリング装置であって、
溶鋼にレーザ光を照射し前記溶鋼の一部を蒸発させプラズマを発生させる第１のレーザ光照射手段と、
前記プラズマ中の目的元素を共鳴励起して蛍光を誘起させレーザ誘起蛍光を生じさせる第２のレーザ光照射手段と、
前記プラズマからのプラズマ発光を集光するレンズと、
前記プラズマ発光を伝送する光ファイバーケーブルと、
前記レーザ誘起蛍光を集光する集光手段と、
前記集光したレーザ誘起蛍光の光量を検出する手段と、
前記プラズマ発光を分光する分光手段と、
請求項１に記載のランスと、
前記ランスのガス導入口からガスを導入する手段と、
を有することを特徴とする溶鋼の連続モニタリング装置。
【請求項３】
レーザ光を、筒状の中空管の内部を通して、溶鋼に照射して元素固有の発光線強度を測定する溶鋼の連続モニタリング方法であって、
請求項１に記載のランスを用いて、ガスを、前記ガス導入口から導入し、前記第１の円筒管と前記第２の円筒管とに挟まれた第１の空間、前記第１の環状円板と前記第２の円筒管の端部との間の第２の空間、前記第２の円筒管と前記第３の円筒管とに挟まれた第３の空間、前記第３の円筒管の端部と前記第３の環状円板との間の第４の空間、および第３の円筒管の内部を通して、前記第１の環状円板の開口部より噴出させ、レーザ光を前記窓板から入射させて前記第３の円筒管の内部を通して溶鋼に照射することを特徴とする溶鋼の連続モニタリング方法。
【請求項４】
第１のレーザ光照射手段により溶鋼にレーザ光を照射し前記溶鋼の一部を蒸発させてプラズマを発生させる工程と、
第２のレーザ光照射手段により前記プラズマにレーザ光を照射し該プラズマ中の目的元素を共鳴励起して蛍光を誘起させてレーザ誘起蛍光を生じさせ、該レーザ誘起蛍光を集光して該目的元素のレーザ誘起蛍光強度を測定する工程と、
前記第１のレーザ光照射手段によるレーザ光照射によって発生した前記プラズマからのプラズマ発光を集光し、光ファイバーケーブルで伝送後、分光器を用いてスペクトル測定する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の溶鋼の連続モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、特に鉄鋼の精錬炉内の溶融金属を分光学的測定法により連続モニタリングするための装置及び連続モニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の精錬工程において、精錬反応進行中の溶融金属中の成分元素濃度をリアルタイムでモニターすることは、精錬工程最適化制御の上で非常に重要である。以下、金属材料として鉄鋼を例として説明する。
【０００３】
鉄鋼の製造工程のなかで、転炉精錬は、酸素吹錬によって脱炭を行なう。過度の吹錬によるスラグ中トータルＦｅ濃度の増加、溶鋼中フリー酸素濃度過多、ＦｅやＭｎの歩留まり低下といった製鋼コスト増要因の完全な抑制のためには、転炉のモニタリングとして、現状のサブランスによる溶鋼中炭素濃度の点測定のみでは不十分であり、転炉内の溶鋼中炭素濃度の連続的なモニタリングが強く要求されている。
【０００４】
次に、２次精錬技術における、例えば、大量生産の脱ガス装置ＲＨについて考える。ＲＨの主要な目標は脱炭である。脱ガスでは槽内を真空にしてＣをＣＯガスとして除去する。その際、脱ガス処理でのＣ成分の挙動を把握することは重要である。特に、目標とするＣ濃度に到達した時点で処理を終了することで、真空化する際の蒸気の無駄な使用が避けられ、コスト削減が可能となる。脱炭・脱ガスには連続成分測定が必要になり、２つの方法が一般的に採用されている。第１の方法は、排気ガスの中のＣＯ濃度を測定し処理開始時点の溶鋼中Ｃ濃度から排出されたＣ量を差し引いて、処理中の溶鋼中Ｃ濃度を推定する。しかし、この方法は、必ずしも精度は高くない。第２の方法は、取鍋の表面に近い溶鋼のサンプルを採取して、迅速に発光分析装置で分析する方法である。第２の方法によれば、Ｃとその他のＭｎなどの成分分析が可能であるが、サンプルをバッチで採取する上に、脱ガス装置とは離れた場所の分析装置で処理するので、脱ガス処理における成分変化に迅速に追従できないのが欠点である。
【０００５】
そこで、溶鋼中化学成分濃度を連続的にモニタリングするための技術として、尖頭出力の高いパルスレーザ光を集光して溶鋼に照射することによってプラズマ状態を生成し、このレーザ生成プラズマからの発光を分光分析するレーザ発光分析法が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
レーザ生成プラズマからは、主成分、合金成分等試料に含まれる全元素の発光が同時に起こる。従って、プラズマ発光の観測において、個々の元素の発光強度を測定するためには、これらを分別するのに十分な分解能を有する大型の分光器が必要である。このような大型の精密機器は、精錬設備の熱、振動、塵埃等の影響を受けない場所に設置する必要がある。従って、精錬炉内の溶鋼面で発生した発光の分光器への伝送には、フレキシブルな光ファイバーを用いるのが最適である。
【０００７】
レーザ生成プラズマ発光分析法に対して、レーザ誘起蛍光法では、目的元素の共鳴波長の一つに波長をチューニングしたレーザ光を蒸気原子に照射してこの原子の蛍光を誘起する。レーザ誘起蛍光法は、高感度でありかつ選択性に優れた分析法として知られている。本発明者は、この点に注目して、レーザ誘起蛍光法による溶鋼中ＣやＰのモニタリング技術を開発した。これらの技術の詳細は、特許文献２に開示されているところである。レーザ誘起蛍光法を用いた分析では、先ず試料の一部を蒸発・原子化するために尖頭値の高いパルスレーザ光であるアブレーションレーザ光を照射する。そして、アブレーションレーザパルスから適当な遅延時間経過後、選択励起レーザ光を照射する。このとき、目的元素の蛍光のみが選択的に放出されるので、大型の分光器を用いる必要は無く、光電子増倍管やフォトダイオード等の光量測定器によって、直接、目的元素から放出されたシグナル光量を測定することができる。
【０００８】
ところで、精錬炉内の溶鋼分析においては、様々な変動要因により、アブレーション条件は、必ずしも一定ではありえない。この変動要因としては、例えば、溶鋼湯面高さの変動により湯面照射点におけるレーザスポット径が変動することが挙げられる。この湯面高さの変動による測定値のばらつきを解消する目的で、分析元素と内標準元素との比を統計的に処理する方法（特許文献３）や、超音波による距離計測をもとにレーザ光照射ランス高さを調整し、湯面からの距離を一定に保つ方法（特許文献４）等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−２３１１４１号公報
【特許文献２】特開２００１−３５６０９６号公報
【特許文献３】特開平８−１５１５２号公報
【特許文献４】特開平８−１５１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、溶鋼分析においては、溶鋼湯面変動以外にも測定結果に影響を及ぼす要因があることが、本発明者の検討の結果、明らかとなってきた。すなわち、溶鋼分析においては時間とともにレーザ光やシグナル光の焦点の変動が発生し、溶鋼湯面におけるレーザのパワー密度及びシグナル光の光ファイバーへの入射効率が変動することがわかった。このため、シグナル光発生強度が変動し、また、内標準元素の発光強度の測定値はシグナル光発生強度の変動とは独立に変動するため、内標準補正が適用できないという問題があった。この原因については、後述するが、溶鋼湯面に到達するまでのレーザ光や溶鋼湯面で発生したシグナル光の伝播に対する熱の影響であると推定される。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決し、溶鋼分析のように熱の影響が避けられない場合においても、分析精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するための本発明の主旨は、以下の通りである。
（１）径が異なる第１、第２および第３の中空の円筒管と、外周円と内周円とが同心である第１、第２および第３の環状円板とが、それぞれの中心軸を同軸に配置して構成される３層構造を有するランスであって、前記第１の円筒管の径は前記第２の円筒管の径より大きく、前記第２の円筒管の径は前記第３の円筒管の径より大きく、前記第２および第３の円筒管は、前記第１の円筒管よりも中心軸方向の寸法が短く、前記第１の環状円板の外径および内径は、それぞれ、前記第１の円筒管の内径又は外径および前記第３の円筒管の内径又は外径と等しく、前記第１の円筒管の片方の端部は前記第１の環状円板の外周に接続され、前記第３の円筒管の片方の端部は前記第１の環状円板の内周に接続され、前記第２の環状円板の外径および内径は、それぞれ、前記第１の円筒管の内径および前記第２の円筒管の内径又は外径と等しく、前記第２の円筒管の片方の端部は前記第２の環状円板の内周に接続され、前記第２の環状円板の外周は前記第１の円筒管の内壁に接続され、前記第２の円筒管の前記第２の環状円板に接続されていないもう一方の端部は、前記第１の環状円板に対向し且つ前記第１の環状円板から離して配置され、前記第３の環状円板の外径は、前記第１の円筒管の内径又は外径と等しく、前記第１の円筒管の前記第１の環状円板に接続されていないもう一方の端部は前記第３の環状円板の外周に接続され、前記第３の環状円板の内周部にはレーザ光が透過する窓板が取り付けられており、前記第１の円筒管の、前記第２の環状円板との接続箇所付近で且つ前記第１の環状円板との接続側にガス導入口が設けられていることを特徴とする溶鋼の連続モニタリング用ランス。
（２）分光学的測定法による溶鋼の連続モニタリング装置であり、レーザ光を筒状の中空管の内部を通して、溶鋼に照射して元素固有の発光線強度を測定する溶鋼の連続モニタリング装置であって、溶鋼にレーザ光を照射し前記溶鋼の一部を蒸発させプラズマを発生させる第１のレーザ光照射手段と、前記プラズマ中の目的元素を共鳴励起して蛍光を誘起させレーザ誘起蛍光を生じさせる第２のレーザ光照射手段と、前記プラズマからのプラズマ発光を集光するレンズと、前記プラズマ発光を伝送する光ファイバーケーブルと、前記レーザ誘起蛍光を集光する集光手段と、前記集光したレーザ誘起蛍光の光量を検出する手段と、前記プラズマ発光を分光する分光手段と、請求項１に記載のランスと、前記ランスのガス導入口からガスを導入する手段と、を有することを特徴とする溶鋼の連続モニタリング装置。
（３）レーザ光を、筒状の中空管の内部を通して、溶鋼に照射して元素固有の発光線強度を測定する溶鋼の連続モニタリング方法であって、請求項１に記載のランスを用いて、ガスを、前記ガス導入口から導入し、前記第１の円筒管と前記第２の円筒管とに挟まれた第１の空間、前記第１の環状円板と前記第２の円筒管の端部との間の第２の空間、前記第２の円筒管と前記第３の円筒管とに挟まれた第３の空間、前記第３の円筒管の端部と前記第３の環状円板との間の第４の空間、および第３の円筒管の内部を通して、前記第１の環状円板の開口部より噴出させ、レーザ光を前記窓板から入射させて前記第３の円筒管の内部を通して溶鋼に照射することを特徴とする溶鋼の連続モニタリング方法。
（４）第１のレーザ光照射手段により溶鋼にレーザ光を照射し前記溶鋼の一部を蒸発させてプラズマを発生させる工程と、第２のレーザ光照射手段により前記プラズマにレーザ光を照射し該プラズマ中の目的元素を共鳴励起して蛍光を誘起させてレーザ誘起蛍光を生じさせ、該レーザ誘起蛍光を集光して該目的元素のレーザ誘起蛍光強度を測定する工程と、前記第１のレーザ光照射手段によるレーザ光照射によって発生した前記プラズマからのプラズマ発光を集光し、光ファイバーケーブルで伝送後、分光器を用いてスペクトル測定する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の溶鋼の連続モニタリング方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱の影響による測定値の変動を抑制できるので、溶鋼中化学成分濃度を高精度に測定することができ、二次精錬における脱炭反応のモニタリング等による製鋼操業の制御性改善に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に関わる溶鋼連続モニタリング装置の一例を説明する構成図である。
【図２】比較例に使用した従来のランスを表す断面図である。
【図３】実施例１による溶鋼中炭素濃度と炭素のレーザ誘起蛍光強度との関係を示したグラフである。
【図４】比較例による溶鋼中炭素濃度と炭素のレーザ誘起蛍光強度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明の溶鋼連続モニタリング装置の構成を示す。アブレーションレーザ発振器１から発振したアブレーションレーザ光ａは、アブレーションレーザ光反射ミラー３によって反射され、窓板２１を介してランス２０の第３の円筒管２５の内部２６を通り、分析面２７に照射される（第１のレーザ光照射手段）。ここで、アブレーションレーザ光ａは、図示していないレンズによって、分析面２７近傍で焦点を結ぶように集光される。分析面２７上で発生したプラズマ発光ｃは、第３の円筒管２５の内部２６を通り、プラズマ発光反射ミラー５によって反射され、プラズマ発光集光レンズ７によって、光ファイバー受光端面８に集光される。プラズマ発光は、光ファイバーケーブル９によって分光器２８に伝送され、分光分析することによって、各元素の発光強度が測定される。
【００１６】
アブレーションレーザ光ａの発振から一定の時間間隔をとって、選択励起レーザ光ｂを選択励起レーザ発振器２より発振させる。ここに、選択励起レーザ光ｂの波長は、レーザ誘起蛍光法による分析目的元素に共鳴する波長に合わせたものである。選択励起レーザ光ｂは、選択励起レーザ反射ミラー４により反射され、窓板２１を介して第３の円筒管内部２６を通り、分析面２７を照射する（第２のレーザ光照射手段）。アブレーションレーザ光ａの照射によって発生した分析目的元素は選択励起レーザ光ｂによって共鳴励起され、レーザ誘起蛍光ｄを放出する。レーザ誘起蛍光ｄは、レーザ誘起蛍光反射ミラー６によって反射された後、レンズ１０及び光学フィルター１１を通過して、光量検出器１２に入射し、光量が電流に変換され、電送ケーブル１３により、データ解析装置２９に送られて、レーザ誘起蛍光強度が測定される。図１に示すように、各ミラー３、４、５、６、レンズ７、１０、光量検出器１２等は、周辺からの熱、振動、塵埃等の影響を受けないように、保護ケース１４内に配置される。
【００１７】
溶鋼連続モニタリング中に、ランス２０は、外側から溶鋼輻射等により加熱される。このため、例えば図２に示すようなランス５０を用いた場合、中空管５３を流れる不活性ガス、例えばＡｒは、中心より外側の温度が高くなり、径方向に屈折率がわずかながら異なるものと考えられる。光軸に対して垂直な方向（中空管の径方向）に媒質（Ａｒ）の屈折率の分布が生じた結果、中空管５３は、屈折率分布型レンズと同様の作用をもつに到ると考えられる。この熱レンズ効果により、中空管５３の内部５５で、アブレーションレーザ光ａは焦点位置が変化し、パワー密度が変化するために、分析精度の劣化をきたすこととなる。また、中空管５３の内部５５を通過したプラズマ発光ｃは、この熱レンズ効果の影響を受けた結果、光ファイバー受光端面８における結像寸法が変化し、光ファイバーケーブル９への入射効率が変化したため、一定であるべきＦｅの発光強度に変化が現れるものと推定された。この中空管の温度上昇による時間的変化は、湯面振動等に起因するアブレーション条件の変動とは独立なものであるので、この変化による影響を切り離さない限り、Ｆｅの発光強度によるレーザ誘起蛍光強度の補正は不可能であった。
【００１８】
このような溶鋼輻射熱の影響を受けないようにするためには、中空管を空冷または水冷することによって、中空管の温度上昇を抑制することが考えられる。しかし、溶鋼からの輻射熱を十分に除去できる流量を確保するためには、コンプレッサーやポンプが必要となり、このような付加的な装置やユーティリティー使用量増によるコスト増をきたすこととなる。
【００１９】
ここで、本発明のランスの構成および作用について述べる。
【００２０】
図１に示すように、ランス２０は、最外周に配置された第１の円筒管２３と中心軸を同軸として配置された第２の円筒管および第３の円筒管２５からなる３層構造を有している。第２および第３の円筒管２４、２５は、第１の円筒管２３よりも中心軸方向の長さが短く、いずれも、上端が第１の円筒管２３の上端よりも下方に配置される。第１の円筒管２３と最も細径の第３の円筒管２５の下端は、第１の環状円板３１で接続されている。第１の環状円板３１は、外径が、第１の円筒管２３の内径又は外径と等しく、内径が、第３の円筒管２５の内径又は外径と等しい。第２の円筒管２４は、第１の環状円板３１から離して、図１において少し上方に配置され、第２の円筒管２４の上端と第１の円筒管２３の内壁が、第２の環状円板３２で接続されている。第２の環状円板３２は、外径が、第１の円筒管２３の内径と等しく、内径が、第２の円筒管２４の内径又は外径と等しい。さらに、第１の円筒管２３の上端には、第３の環状円板３３が取り付けられている。第１の環状円板３３は、外径が、第１の円筒管２３の内径又は外径と等しく、内周部には、レーザ光を透過させる窓板２１が取り付けられている。尚、各環状円板３１、３２、３３は、それぞれ、外周円と内周円とが同心に形成されている。さらに、第１の円筒管２３の側壁の、第２の環状円板３２が配置された位置よりも少し下方すなわち第１の環状円板３１寄りの位置に、不活性ガス導入口２２が設けられている。こうして、不活性ガス導入口２２から導入されたガスが、第１の円筒管２３と第２の円筒管２４とに挟まれた第１の空間４１、第１の環状円板３１と第２の円筒管２４の下端との間の第２の空間４２、第２の円筒管２４と第３の円筒管２５とに挟まれた第３の空間４３、第３の円筒管２５の上端と第３の環状円板３３との間の第４の空間４４、第３の円筒管２５の内部２６を順次通過して、第１の環状円板の開口部３１ａから噴出される通り道が形成される。
【００２１】
すなわち、図１に示すように、本発明のランス２０においては、Ａｒ等の不活性ガスが、不活性ガス導入口２２より流入し、最外側の流路である第１の空間４１をランス２０の下部に向かって流れ、ランス２０の下部で折り返して、内側の流路である第３の空間４３をランス２０の上部に向かって流れた後、ランス２０の上部にて、第３の円筒管２３の内部２６に流入し、ランス２０の下部の開口部３１ａより噴出する。第１の空間４１を通過中、不活性ガスは溶鋼輻射を受けるランス２０の外壁を通して加熱されるので、常温に対して十分な高温に達した状態で第３の円筒管２３の内部２６へ流入する。このとき、第３の円筒管２３の内部２６と第３の空間４３とを通過する不活性ガスの温度差は小さいので、常温の不活性ガスを図２に示す中空管５３の内部５５に直接吹き込む場合と比較して、径方向の温度分布が発生しにくく、大きな熱レンズ効果が生じない。
【００２２】
尚、不活性ガスは、溶鋼湯面の酸化防止、プラズマ発生雰囲気の制御及びプラズマ発光の酸素による吸収防止を目的として元来使用されているものである。すなわち、本発明によれば、付加的な装置やユーティリティーの使用量を増加することなく、安価でかつ簡便に溶鋼輻射熱の分析精度への悪影響を抑制することが可能となる。
【実施例１】
【００２３】
誘導溶解炉で溶融させた溶鋼表面に、図１に示した装置を近づけて、レーザ誘起蛍光法により溶鋼中炭素濃度を測定した。アブレーションレーザ光ａとしてＱスイッチパルスＮｄ：ＹＡＧレーザを、選択励起レーザ光ｂとしては、チタンサファイアレーザを用いた。不活性ガス導入口２２からＡｒガスを、１００Ｌ／ｍｉｎの流量で導入し、第１の空間４１、第３の空間４３、第３の円筒管２５の内部２６の順に通過させ、第３の円筒管２５の下端の開口部３１ａより溶鋼面に吹きつけながら分析した。ランス２０の材質はステンレスを用いた。
【００２４】
ここで、アブレーションレーザ光ａ及び選択励起レーザ光ｂの波長は、それぞれ１０６４ｎｍ及び２４８ｎｍとし、アブレーションレーザ光ａの照射と選択励起レーザ光ｂの照射との時間間隔（すなわち、遅延時間）は、７０μｓに設定した。アブレーションレーザ光ａと選択励起レーザ光ｂのパルス幅は、それぞれ約１０ｎｓ及び２５ｎｓであった。アブレーションレーザ光ａの溶鋼照射パルスエネルギーは２００ｍＪとした。炭素含有率が約１０ｐｐｍの極低炭素鋼を溶解し、その後高炭素含有鋼材を添加することによって、溶鋼中炭素濃度を順次高めた。各濃度水準で、レーザ誘起蛍光測定を行った。参照とする溶鋼中炭素濃度は、各濃度水準で溶鋼の一部をサンプリングし、凝固後、燃焼赤外線吸収法によって定量した値を用いた。
【００２５】
また、比較例として、図１に示した装置のランス２０の代わりに、図２に示したランス５０を取り付けて、実施例１と同様の条件で、溶鋼中炭素のレーザ誘起蛍光強度を測定した。図２のランス５０は、図１のランス２０と同様の窓板５１および不活性ガス導入口５２を有し、ステンレス製の中空管５３の外周を断熱材５４で覆ったものである。すなわち、ランス５０においては、不活性ガス導入口５２から流入した不活性ガスは、そのまま中空管内部５５を下降する。
【００２６】
図３に、実施例で、炭素の各濃度水準において測定されたレーザ誘起蛍光強度を示す。また、比較例のレーザ誘起蛍光強度測定結果を図４に示す。図４に示すように、比較例では炭素濃度とレーザ誘起蛍光強度とのよい相関は得られず、図３に示すように、本発明のランス２０を用いた場合には、炭素濃度とレーザ誘起蛍光強度との相関が改善された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、溶融金属中の成分元素濃度をリアルタイムで連続モニタリングする際に適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１    アブレーションレーザ発振器
２    選択励起レーザ発振器
３    アブレーションレーザ光反射ミラー
４    選択励起レーザ光反射ミラー
５    プラズマ発光反射ミラー
６    レーザ誘起蛍光反射ミラー
７    プラズマ発光集光レンズ
８    光ファイバー受光端面
９    光ファイバーケーブル
１０  レンズ
１１  光学フィルター
１２  光量検出器
１３  電送ケーブル
１４  保護ケース
２０、５０  ランス
２１、５１  窓板
２２、５２  不活性ガス導入口
２３  第１の円筒管
２４  第２の円筒管
２５  第３の円筒管
２６  内部
２７  分析面
２８  分光器
２９  データ解析装置
３１  第１の環状円板
３１ａ  開口部
３２  第２の環状円板
３３  第３の環状円板
４１  第１の空間
４２  第２の空間
４３  第３の空間
４４  第４の空間
５３  中空管
５４  断熱材
５３  内部
ａ    アブレーションレーザ光
ｂ    選択励起レーザ光
ｃ    プラズマ発光
ｄ    レーザ誘起蛍光
【図１】
2011002404.tif 000003
【図２】
2011002404.tif 000004
【図３】
2011002404.tif 000005
【図４】
2011002404.tif 000006