(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析液体（３０１）の表面に集束させたパルスレーザ（４０２）によって励起させた液体の光学発光の分光のための方法であって、前記分析液体は導管（３０２）によって分析ゾーン（３０４）に液体ジェットとして噴出され、前記分析液体を導く導管（３０２）の外側にこの導管（３０２）を取り囲むように配置される導管（３１３）を通り前記分析ゾーンに導かれるガス（３０９）の層流によって掃き流され、前記ガスの層流は、第１のレーザインパルスの衝撃によって前記液体ジェットの表面から生じてガス中に浮遊している微小液滴を次のレーザインパルスが発せられる前に分析ゾーンから排除するのに十分な速度と断面を有し、また前記導管（３０２）から噴出する液体ジェットとレーザビームとの衝突点は導管出口から５〜１５ｍｍの距離とすることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ガスの速度は、分析される前記液体の温度、粘度、流量、乱流であるかまたは層流であるかの流れの性質のうちの少なくとも１つに応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスの前記層流によって掃き流される前記断面が、レーザビームによってガス中に発生したプラズマの膨張レート、レーザパルスの繰返しレート、測定の正確さのうちの少なくとも１つに基づいて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記レーザビームが、前記液体ジェットの表面に対して９０°未満に傾けられていることを特徴とする前記請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザビームが、前記液体ジェットの表面に対して６０°よりも大きく傾けられていることを特徴とする前記請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザビームによる励起後に前記液体によって発射された前記ビームが、照射されるレーザビームと同一の直線上で集められることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ガスがアルゴンまたはヘリウムであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
分析液体の表面に集束させたパルスレーザによって励起させた液体の光学発光分光のための装置であって、
少なくとも１Ｇｗ／ｃｍ２の出力密度のコヒーレント光パルスを生み出すことが可能なレーザ発振器（４０２）と、
分析される液体の少なくとも長さ１センチメートルの液体ジェットを生み出す液体の導管（３０２）と、
分析対象の液体ジェット表面に平行な層流ガスを供給して第１のレーザビームの衝撃によって前記液体ジェットの表面から生じてガス中に浮遊している微小液滴を次のレーザインパルスが発せられる前に分析ゾーンから排除すべく、前記液体の導管（３０２）の外側にこの導管（３０２）を取り囲むように設けられたガスの導管（３１３）と、
分析ゾーン内の前記導管（３０２）の出口から５〜１５ｍｍの距離の範囲で分析される液体の前記液体ジェットの表面に前記レーザビームを集束させることが可能な手段と、
前記レーザの前記光パルスと分析中の前記液体の前記ジェットとの間の相互作用の結果生じた光を集めることが可能な手段と、
分析される前記液体から発射された光線の波長帯域の範囲で動作することができ、前記光ファイバ束によって集められた前記相互作用光を受け取るように配置された分光器と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項９】
分析される前記液体から発射された前記光を集めることができる前記手段が、この光を前記励起レーザビームと同一の直線上で集める手段であり、
装置が、分析される前記液体および前記層流ガスを生み出すことができる前記手段をその中に含む気密性のエンクロージャを備え、
前記励起レーザビームと前記集められた光の方向との間の前記共線性が、前記レーザビームおよび前記集められた光に対する１つだけのエンクロージャ窓の使用を可能にすることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザによって励起させた液体の光学発光の分光のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学発光分光法による化合物の分析が、化合物のさまざまな成分に固有の放射を生み出すレーザビームによる分析対象化合物へのエネルギー入力を使用することができ、これによってこれらの成分を同定しそれらのそれぞれの濃度を識別することができることは知られている。
より正確には、このエネルギー入力は、分析対象化合物中に存在する化学元素からなるプラズマを生み出し、その光放射は、これらの成分の性質に固有の周波数の光線からなり、光線の強度はこれらの成分の濃度によって決まる。
液体中の複数の元素の濃度決定が同時に実施されるため、この方法では迅速な分析の実施が可能となる。
さらに、この方法では化合物の調製が最小限ですみ、１ｐｐｍという低い濃度の成分を検出するための分析分解能を得ることができる。
さらに、この方法では、分析中の少量の化合物だけについてそのリサイクリングまたは除去に関して検討すればよいので、廃液または廃棄物の生成を最小限に抑えることができる。
しかし、レーザビームの衝突によって分析対象化合物を物理的に変化させるときこのような分析は複雑である。Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ  Ｐａｒｔ  Ｂ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、２００２年７月３１日、第５７巻、７号、１１４１〜１１５３ページに発表されているＣｈａｒｆｉおよびＨａｒｉｔｈの「ｐａｎｏｒａｍｉｃ  ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ」というタイトルの文献［１］に記載されているように、このことは、化合物が液体であり、レーザビームを化合物の表面に当てるときに当てはまる。
実際、この文献の中で指摘されているように、一方では液体の表面に１つのレーザビームパルスが衝突するとしぶきが上がり、このしぶきが、その不透明な性質によって、次の光ビームパルスを減衰させ、この相互作用に由来する放射を測定する光学系に対する汚染物質となり、他方では、分析中の液体の表面に小波および衝撃波が生じ、これらはビームの焦点ずれを引き起こす。
【０００３】
次に、このようなしぶきの一部は、分析中の液体のジェットと相互作用する前に光エネルギーの必要な部分を拘束し、これによって、分析対象液体の組成は変わらないにもかかわらず、測定される光学発光を変化させる。
これに関して、分析中の液体の表面の衝撃小波および波はレーザビームの焦点ずれを引き起こし、これによってさらに、光ビームが衝突した液体の表面によって発射される放射が変化する。
言い換えると、ジェットの外側のしぶきおよび表面の外乱は、連続する分析間の測定される分離を増大させ、したがって分析の正確さを低減させる。
これらの不均質性を制限するため、先に挙げた文献に記述されているように、液体の表面に対してレーザビームを傾けて表面に対するビームの衝突が制限されるようにすることよって、操作条件を最適化することができる。
【０００４】
さらに、０．２Ｈｚ程度の低い反復または繰返し周波数を利用して、分析対象液体の表面での小波をさらに制限する。一方、これらの問題を持たない固体の分析は１０から２０Ｈｚの繰返し周波数で実施される。
Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １９９４、６６、９２９〜９３６ページに発表されているＮａｉ−Ｈｏ  ＣｈｅｕｎｇおよびＥｄｗａｒｄ  Ｓ．Ｙｅｕｎｇの「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｏｄｉｕｍ  ａｎｄ  ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｗｉｔｈｉｎ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｈｕｍａｎ  ｅｒｙｔｈｒｏｃｙｔｅｓ  ｂｙ  ｐｕｌｓｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  ｓｈｅａｔｈ  ｆｌｏｗ」というタイトルの文献［２］などに記載されているように、このような表面問題は分析を妨害する。
この文献には、レーザ励起またはアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）と光学発光分光法とによる、セルから放出された液体１１０の分析を可能にする装置１００（図１）が提案されている。この液体は、その表面にレーザビームを正確に集束させることができないあまりに少量では使用することが難しい。
この液体１１０の分析を可能にするため、液体１１０は導管１１２内を毛細管現象によって送られ、より大きなサイズの導管１１４の壁と接触する。この第２の導管１１４は液体１１６を送り、この液体１１６がセルから放出された液体１１０を輸送する。
導管１１２は分析中の液体１１０を導管１１４の壁に当て、毛細管現象によって分析中の液体１１０が、導管１１４から放出された液体１１６の表面にくるようにする。
したがって、１１０と１１６の混合液である液体１１８の表面に位置する化合物を分析することによって液体１１０の分析が達成される。
【０００５】
先に述べた問題に対処する必要なしに液体の分析を実行するため、１９９０年５月１５日に公告されたＤａｖｉｄ  Ａ．Ｃｒｅｍｅｒｓ、Ｌｅｏｎ  Ｊ．Ｒａｄｚｉｅｍｓｋｉ、Ｔｈｏｍａｓ  Ｒ．Ｌｏｒｅｅの「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄｓ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｐａｒｋ」という名称の米国特許第４９２５３０７号（文献［３］）に記載されているように、分析中の液体の内部に放射されるプラズマを発生させることが知られている。
この文献では、液体の分析に関して先に述べた、液体の表面へレーザビームを集束させる際の固有の問題について述べられており、この処理中の液体の内部に第１のレーザを用いてプラズマを発生させることによる、すなわち液体の内側にレーザビームを集束させることによる液体の分析が提案されている。
【０００６】
第２のステップでは、このプラズマに集束させた第２のレーザが発光を生じさせ、この発光の分析が測定を構成する。
このような手順は、光学部品の精密位置決めおよびレーザビームの複雑な同期を必要とするという問題を含む。
言い換えると、この方法は、システムの完璧な機械的安定性を必要とし、非常に複雑であり大きなコストがかかる。
さらに、分析対象生成物、すなわちレーザビームを受け取る生成物が特定の気体環境にあるとき、レーザ励起に始まる分光法による光学分析を改善することができることが知られている。
例えば、Ｙｏｓｈｉｒｏ  Ｉｔｏ、Ｏｓａｍｕ  Ｕｅｋｉ、Ｓｕｓｕｍｕ  ＮａｋａｍｕｒａによってＡｎａｌｙｔｉｃａ  Ｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ  １９９（１９９５）、４０１〜４０５ページに発表されている「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｌｌｏｉｄａｌ  ｉｒｏｎ  ｉｎ  ｗａｔｅｒ  ｂｙ  ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」というタイトルの文献［４］では、液体のレーザビーム励起によって生み出される発光の分光を向上させる、液体の周囲のヘリウム、空気またはアルゴン環境の特性が比較されている。
【０００７】
この文献には装置２００（図２）の使用が記述されており、この装置は液体２０６を運ぶ導管２０２を備え、後にガス２０８によって液体２０６を取り囲み、レーザによって液体２０６の中に生み出されるプラズマからの光線の発光に対するガス２０８の効果を研究している。レーザビームはこの液体の表面に対して直角である。
分析中の液体をジェットの形態で流すことによって、この装置では、レーザパルスごとにレーザビームを液体の異なる部分に当てることができ、このことは小波および衝撃波の効果を制限する。
さらに、液体は導管の出口だけで分析されるので、この分析は、セルの容器の壁の汚染の問題なしに実施される。
この文献によれば、アルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）環境が信号の強度に対して異なる効果を有することが分かった。アルゴンは信号の強度を増大させ、ヘリウムは信号の強度を低減させた。
この文献はさらに、それを取り囲むガスの低い熱伝導率にもかかわらず、分析する信号の品質および正確さにとって重要なプラズマの温度を高く保つことができることを開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上に記載した全ての技法では、レーザビームパルスと分析中の液体ジェットとの間の相互作用の結果生じたプラズマが、微小液滴を非常に大きな速度であらゆる方向に激しく撒き散らし、これが測定を大きく妨害し、分析の正確さを低下させているという知見から生まれたものである。
実際、液体の微小液滴は、第１のレーザビームによって形成されたプラズマの周囲に浮遊しているので、表面に対するレーザビームの新たな使用を妨害する。
それ以後、液体の表面に当たるさまざまなレーザビームパルスは、先行するパルスによって放出された微小液滴の雲によって不規則に減衰し、液体の連続分析は、これらの微小液滴に起因する差を示す。言い換えると、分析の繰返し性および正確さはこの微小液滴によって制限される。
本発明はこの問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
より正確には本発明は、液体の表面に集束させたパルスレーザによって励起させたこの液体の光学発光分光のための方法であって、分析領域がガスの層流によって掃き流され、このガスの層流が、このガスの中に浮遊した、第１のレーザパルスによって生じたプラズマの残留物を次のレーザパルスが起こる前に排除するのに十分な速度および断面を有することを特徴とする方法からなる。
このガスは、先行するプラズマの残留物を掃き流す機能、および液体の表面を安定化させ、分析の繰返し性に寄与する液体に対するコンテンション（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ）の機能を有する。
他の場合、ガス環境が決定され、光線の集束が達成された場合、液体の粘度が他の液体の粘度と大幅に異なる場合を除いて、分析中の液体が変更されたときでも、レンズまたはインストレーションの配置の変更はもはや必要ない。このように分析中に調整が不要なことによって、分析の繰返し性は増大する。
さらに、残留物を排除するためのガスは、分析が実行されるときに生み出される放射を向上させるガスの中から選択することが好ましい。
【００１０】
本発明は、液体の表面に集束させたパルスレーザによって励起させたこの液体の光学発光分光のための方法であって、この表面を含む分析ゾーンの近くにガスが配置されており、このガスに、分析中の表面に平行な層状掃き流し運動が与えられ、この運動が、先行するレーザパルスによってこのガスの中に生み出されたプラズマの残留物を排除するのに十分な速度を有し、ガスの中に浮遊したプラズマの残留物を排除するのに十分な断面を有することを特徴とする方法に関する。
実施形態の一例では、分析ゾーンの液体の近くに配置されたガスが、この液体の自由表面に対するコンテンション効果を生み出す。
ガスの速度は、分析される液体の以下の特性のうちの少なくとも１つに基づいて決定される：液体の温度、粘度、流量、乱流であるかまたは層流であるかの流れの性質。
ガスの層流によって掃き流される断面は、以下の特性のうちの少なくとも１つに基づいて決定される：プラズマの膨張速度、レーザパルスの繰返しレート、測定の正確さ。
分析ゾーン内では液体が流れていることが好ましい。
一実施形態では、分析中の液体を運ぶ導管を取り囲む導管によって、ガスが分析ゾーン内へ運ばれる。
使用されるガスは例えばアルゴンまたはヘリウムである。
好ましい一実施形態では、分析中の液体とレーザビームの間の相互作用のプラズマによって放出された放射が前記レーザビームと同一の直線上で集められる。
分析ゾーン、ならびに分析される液体のジェットおよびそれを取り囲むガスのジェットを生み出すための手段を、危険な生成物または好ましくない環境を含みこれを閉じ込めることできる気密性のチャンバに入れることができる。この場合、分析中の液体とレーザビームの間の相互作用のプラズマによって発射された放射の共線性は、エンクロージャに対してただ１つの窓を使用することを可能にするので、特に有利である。
レーザビームは、分析される流体の表面によって形成される平面に対して９０度以外の角度に傾けられていることが好ましい。
液体が流れているとき、レーザビームがジェットに衝突する点が、液体が導管を出る出口近くにあることが好ましい。例えばこの距離は水の場合に５から１５ｍｍである。実際、液体の流速に応じたある距離を超えると、ジェットは不安定になり次いで発散する。
【００１１】
本発明はさらに、液体の表面に集束させたパルスレーザによって励起させたこの液体のための光学発光分光装置であって、
−少なくとも１Ｇｗ／ｃｍ２の出力密度を有するコヒーレント光パルスを生み出すことができるレーザと、
−調査中の液体の長さが少なくとも１センチメートルの層ジェットを生み出すための手段と、
−分析中の液体の表面に平行でかつこの表面と接触したガスの層ジェットを生み出すための手段と、
−分析ゾーン内の分析中の液体のジェットの表面にレーザビームを集束させるための手段と、
−レーザの光パルスと分析中の液体のジェットとの間の相互作用の結果生じた光を集めるための手段と、
−分析中の液体から発射された光線が位置する周波数範囲で動作することができ、光ファイバ束によって集められた相互作用光を受け取るように配置された分光器と、
−調査後の液体をジェットの形態で循環させるための手段と、
−分析後の液体の接線方向に流さなければならないガスをジェットの形態で循環させるための手段と
を備えることを特徴とする装置に関する。
一実施形態によれば、調査中の液体によって発射された光を集めるための手段が、この光を励起レーザビームと同一の直線上で集める手段であり、
−装置が、分析される液体およびガスの層ジェットを生み出すための手段をその中に含む気密性のエンクロージャを備え、
−励起レーザビームと集められた光の方向との間の共線性が、レーザビームおよび集められた光に対するエンクロージャの単一の窓の使用を可能にする。
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照することによって非限定的な例として示した、実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３を用いて以下に説明する装置３００は、液体３０１の表面に集束させたレーザビーム３０３により生み出される光学発光分光によって液体３０１を分析する、本発明に基づく方法の実行を可能にする。
この目的のため、レーザビームの衝突によって液体の表面に生み出される外乱が最小限に抑えられるような速度および流量特性を、この液体表面を含む分析ゾーン３０４内のガス３０９に与える。ガス３０９の速度および流量は、微小液滴が排除されるだけの十分に高い値でなければならない。しかし、液体ジェットの流れを妨害しないよう、この速度および流量はある限界を超えてはならない。この速度および流量を調整するには装置に供給するガスの圧力を制御する。
アブレーションセル３００は、好ましくない環境を含みこれを閉じ込めることができるエンクロージャの中に配置することができ、分析ゾーン３０４、すなわち後述するレーザビームを集束させる液体３０１の表面を含むゾーン、に分析対象の液体３０１を導く導管３０２を含む。
【００１３】
この液体導管３０２は、窒素、アルゴンなどのガス３０９を導入する導管３１０に接続するための支持体３０６と交差する。この支持体３０６は、ガス３０９が液体導管３０１の周囲全体に分布し、導管３０１を取り囲む導管３０１と同軸の導管３１３を通ってガス３０９が流れ出ることを可能にする。この導管３１３は直径Ｄ１のオリフィス３１３１を出口とし、液体導管３０２は直径Ｄ２のオリフィス３０２１を通して液体を排出する。分析ゾーン３０４に向かってガスを強制的に流すため、支持体３０６の内部には、支持体３０６と液体導管３０２の間の、支持体内での導管３０１の端部と吸気導管３１０の間の高さのところにシーリング手段３１２が配置されている。
導管３０２は、直径Ｄ２が０．１ｍｍの出口オリフィス３０２１を有するパスツールピペットであり、導管３１３は内径Ｄ１が１０ｍｍの管である。
ガス３０９の速度および流量（この実施例では圧力）は、それを超えるとこのガスによってゾーン３０４内の分析対象流体３０１のジェットが偏向または不規則に変動する可能性がある限界を超えてはならない。このような偏向または変動はレーザビームの焦点ずれを引き起こし、分析の正確さを失わせる。分析対象液体／ガス対ごとにこのしきい値を実験に基づいて決定することは容易である。例えば分析対象液体が水、ガスが空気または窒素のとき、この限界は１バールである。
液体が水、ガスが空気または窒素のとき、この効果は、周囲圧力Ｐａｍｂｉｅｎｔよりも０．１５から１バール、好ましくは０．２バール高い圧力Ｐｇａｓのガスを吸気導管３１０に供給することによって得られる。
このスキャニング効果は、溶液およびガスの物理特性、特にその粘度に適合していなければならない。例えば、分析対象液体が１００°Ｆで６７．６ｃｓｔの動粘度を有する油であり、ガスが空気または窒素である場合、吸気導管３１０内の必要な圧力は環境よりも０．４バール高くなければならない。
ガス圧がこれらの条件を満たしているとき、このガスはコンテンション効果によってジェットを安定させ、プラズマの周囲に形成された微小液滴を分析ゾーン３０４から遠ざけて、別の光パルスが到着したときに微小液滴が液体に対するレーザの作用を妨害しないようにする。これらのパルスは互いの間隔が少なくとも１秒離れているのでこれは重要である。
【００１４】
このような外乱の低減によって信号対雑音比を、周囲圧力のガスを使用した場合に比べて約１００倍向上させることができた。この向上は、オペレータによって選択されるモダリティに応じて、同じレーザパルス繰返し速度での測定の正確さと繰返し性の大幅な向上と、レーザが許す程度までのレーザパルス繰返し速度の大幅な向上の両方で認められ、さらに、重要さの点では劣るが、これらのそれぞれのパラメータの同時の向上においても認められる。
分析ゾーン３０４では、層流をなすガス３０９が、レーザビームのパルスの衝突後の浮遊微小液滴を排除し、分析中の液体３０１の表面を安定させる。
【００１５】
最後に、この実施例で説明した装置は、密接に関連した文脈において周知の配置を有する。具体的には、レーザビームによって引き起こされる外乱を制限するために、静止した液体について、この液体の表面に対してレーザビームを９０°以外の角度に傾けることができることが知られている。この実施例ではこの角度は６０°超、９０°未満である。
さらに、分析ゾーン内の分析中の液体は流れているので、レーザビームによってこの液体に形成された気泡は流れによってこのゾーンから除かれる。
この実施形態では液体３０１が、導管３１６を備えた容器３１４に集められる。導管３１６は、操作開始時にその一端が液体３０１中に導入される。
流体３０１を再循環させて、限られた量の液体を使用して分析を実行できるように、導管３１６はポンプ４１８（図４）に接続されている。
【００１６】
さらに、レーザおよび発光を記録するための光学系の焦点は分析全体を通じて固定とすることができる。するとこの分析装置は特に安定し、分析の繰返し性がさらに向上する。
先に指摘したとおり、ガス３０９によって、非常に繰返し性の高い安定したプラズマを得ることができる。その場合には、レーザに対して１０から２０Ｈｚまたはそれ以上の繰返しまたは反復周波数を数分間にわたって使用することができる。これは高い分光学的蓄積期間を得ることを可能にし、したがって信号対雑音比を向上させることを可能にする。
図４に示した装置は、基本波長１０６４ｎｍのビームを発射するレーザ４０２を備え、これに、この波長を５３２ｎｍにする周波数二倍器が追加されている。この装置はさらに、ガラスダイクロイックミラー４０４、石英ダイクロイックミラー４０６、および分析ゾーン３０４内の分析対象液体の表面にレーザビームを向けこの表面にビームを集束させる集束レンズ４０８を備えている。
【００１７】
この実施例ではレーザ４０２が波長１０６４ｎｍのＮｄ−ＹＡＧレーザであり、この波長は周波数二倍器によって５３２ｎｍまで低減され、レーザは持続時間７ナノ秒のパルスを発射する。分析のためにジェットに送達される比出力が少なくとも１Ｇｗ／ｃｍ２である限り、２から３０ｎｓ程度のパルスレートも適当である。
先行するプラズマの残留物のガスからの排除および分析中の液体の表面の安定化が達成されれば、レーザは、１０から２０ヘルツの繰返し周波数で動作して所与の期間の間に多数の分析を実行することができ、したがってこの分析の繰返し性が向上する。
さらに、石英ダイクロイックミラー４０６は紫外範囲の分析光線を透過させることができることを指摘しておく。
この分析ゾーン内のプラズマによって発射された放射は、単一のレンズから形成された集束レンズ４０８、ミラー４０６、次いで単一のレンズから形成された集束レンズ４１０によって光ファイバ束４２０まで導かれる。光ファイバ束４２０は単一の光ファイバまで減らすことができる。ファイバ束はスプリットセクション／バンドルトランスフォーマ（ｓｐｌｉｔ  ｓｅｃｔｏｎ／ｂｕｎｄｌｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）と呼ばれ、ほぼ円形の光点を集めることを可能にし、ほとんど損失なしでそれを分光計の入力スロットに適用する。これらのファイバの材料は、分析中の液体によって発射された全ての光線を伝送するものでなければならない。
光ファイバ束４２０はここで、直径１ミリメートル、長さ約１０メートルのシリカの単一のファイバまで減らされる。
従来技術の装置（図２）とは違い、このファイバは、プラズマによって発射された相互作用スペクトルを、信号の確立に寄与するゾーン３０４に入射するレーザビームと同じ軸に沿って集める。実際、この共線性は、プラズマの効果の下でレーザビームの衝突点の位置が変化する場合に、信号の存在を維持することを可能にする。
【００１８】
この特性によって、集められる光は、レーザビームが液体の表面に対して垂直でないときに最大になる。さらに、励起レーザビームおよび集められた光スペクトルを、破線で表された保護／閉込めエンクロージャ４０９の唯一のポート４０７に通すことができるため、この特性は、真空環境、核環境などの好ましくない環境での装置の使用に好都合である。
原子力産業で使用される放射性溶液への応用は特に有利な応用を構成する。この場合、このエンクロージャ４０９は原子力産業の「ホットセル」の壁を表し、ポート４０７は選択的に石英から作られる。
光ファイバによって光を集めることは遠隔操作での作業を可能にし、装置の使用者が、放射性溶液（または有毒な溶液あるいは近づくのが困難な溶液）を取り扱うゾーンに近づく必要性を排除する。したがって、分析が危険な生成物に関係し、または好ましくない環境で分析を実行しなければならない場合、線４０９によって画定されたアブレーションセル４３０を有害な環境に置き、装置の残りの部分をオペレータにとって安全な環境に置くことができる。
【００１９】
さまざまな溶液の分析を、これらの溶液間の調整なしに実施できることは特に有利である。分光計に直接に集束させることもできるが、そうすると調整がより難しくなる。
この放射は次いで、発光スペクトルを記録しこれらのデータを処理するコンピュータ４２４に接続されたチェルニーターナー分光計、いわゆるスケール分光計などの分光計４２２によって分析される。
チェルニーターナージオメトリー分光計は最適に調整すると、２５０ｎｍから６５０ｎｍまでのスペクトル範囲をスキャンすることができ、同時にアクセスできる４ｎｍ幅のスペクトル窓を有する。
スケール分光計は、チェルニーターナージオメトリー分光計と同じ分解能を有するが、そのスペクトル窓は、選択された調整で２００から８５０ｎｍまでの波長範囲をカバーする。
【００２０】
光増幅器の後にＣＣＤカメラを備えるスケール分光計は、検出器に可動部がないため開始後に較正することができる。
この場合、パルス発生器によって、レーザパルスに対して選択された遅延を与えた後に、カメラによって記録される放射を測定するための時間窓を開始させることができる。
分光計４２２は、データ取得およびデータ処理ソフトウェアを搭載したコンピュータ４２４を用いて制御される。
さまざまな溶液の分析は、製薬、電子、エネルギー産業などの非常に多くの産業分野および好ましくない環境において非常に重要である。特に有利な１つの応用は、核エネルギープロセスにおける放射性溶液の分析である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】励起レーザを使用した光学発光分光分析用の周知の装置を示す図である。
【図２】励起レーザを使用した光学発光分光分析用の周知の装置を示す図である。
【図３】本発明に基づくアブレーションセル、すなわち励起レーザを使用した光学発光分光分析用の装置を詳細に示す図である。
【図４】図３に示した装置の一実施形態を示す図である。
【図１】
0004677554.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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