專利名稱：熔融材料的分析方法與裝置及浸沒式傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用光學發(fā)射光譜測定法分析高溫熔融材料的方法，所述的方法尤其適用于分析熔融金屬，如鐵水或鋼水，也可用于分析爐渣、玻璃、熔巖或其他具有高溫的液態(tài)材料。本發(fā)明還涉及一種采用本發(fā)明的方法，利用光學發(fā)射光譜測定法進行分析的新裝置。另外，本發(fā)明還涉及一種浸沒式傳感器，用于分析熔融材料，特別是金屬、爐渣、熔巖熔化物，或是玻璃，該傳感器包括一個浸沒式承載器，一個輻射檢測器，一個用于讀出和進一步傳送輻射的輻射導向系統(tǒng)，以及一個位于浸沒式承載器上或其內部的信號接口。
背景技術：
本發(fā)明優(yōu)選的應用領域為液態(tài)金屬、熔巖、玻璃液或爐渣液的分析，所列舉的材料部分地或全部地處在熔化狀態(tài)，所說的材料還包括其他難熔的熔融材料。
在對高溫熔融物質的成分進行分析時，也就是具有300℃以上溫度，如鋼水、熔融鋁、玻璃液或者是熔化的熔巖，其應用范圍十分廣泛。通常采用的方法需要提取一份樣品，首先冷卻上述樣品，然后待部分地或完全地冷卻后，對所說的樣品實施各種分析程序。
可以選擇使用不同的分析方法，這種選擇基于合成物的成分要進行定性分析或定量分析。上述選擇受到與工況相關的實際形態(tài)控制，比如被分析材料呈現(xiàn)的物理形態(tài)(鋼鐵冶煉爐中的鋼液、熔爐中的難熔材料液體、暖爐中的玻璃液、或者火山中的熔巖)，以及預定的操作模式(實際接近材料的方法，分析場地所在的環(huán)境，取得分析程序的結果前可利用的時間)。
本說明書是出于說明的目的，其關注的范圍是熔融態(tài)金屬的分析，同時保留將所述方法應用于其它高溫熔融材料。
在對熔融金屬進行分析的背景技術中，發(fā)射光譜法是最普遍采用的技術，這是因為上述方法操作十分快捷，只需非常少的樣品準備工作，并且能夠對大量的組成成分同時進行劑量分析。發(fā)射光譜法基于這樣的事實，那就是要在某種程度上激發(fā)被分析材料，所說的程度是指材料的組成成分實現(xiàn)離子化。隨后在一個分光計中分析所發(fā)射的輻射，該分光計根據(jù)所涉及的材料將上述輻射分成不同波長。不同類型的分光計之間存在著一些差別，其中，在所述領域內正在被討論的最普遍的分光計要么配備光電倍增檢測器，要么配備CCD系統(tǒng)(電荷耦合器件)，要么配備CMOS(互補金屬氧化物半導體)。上述使用發(fā)射光譜法進行分析的裝置既是實驗室設備，或是用于分析固體的便攜式設備。
上述光譜分析法產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是公知的，由于上述方法能夠使金屬加工的整個生產(chǎn)鏈得到跟蹤、控制以及監(jiān)控，因此在工業(yè)中普遍地使用上述方法。在追求利潤率的壓力下，自然有必要研究最簡單、最快速的方法，所述方法相對于制造過程所產(chǎn)生的利潤率，與之相稱所付出的成本是最少的。
在上述利潤率的研究中，針對液態(tài)金屬的定量分析已研究出多種方法，而且都省略了樣品的采集，此外上述幾種方法目前正在實驗室中發(fā)展，或者在所述技術領域內，正在試產(chǎn)線上或快或慢地快速發(fā)展的試驗過程中。
本方法包括遠距離激發(fā)所說的物質，例如使用一束激光束，通過該方法，所說的物質由于激光束的激發(fā)而發(fā)射出感應輻射，該感應輻射由一個發(fā)射分光計進行分析，其中后者分光計或遠或近地遠離被分析的熾熱物質，并根據(jù)實際應用的可能性進行實際放置，比如鋼廠的生產(chǎn)環(huán)境。來自于被分析物質的輻射可以通過不同的方式導向分光計，諸如通過一根光纖、一個望遠鏡等等。
眾所周知，當前發(fā)展所處的階段是，對上述使用基于CCD技術的檢測器的分光計進行小型化和簡單化設計，這種分光計的成本應足夠低廉，在某種生產(chǎn)背景下能夠進行產(chǎn)生利益的工業(yè)應用。前面列舉的不同技術，既有那些已經(jīng)應用在工業(yè)生產(chǎn)中的技術，又有那些目前尚在發(fā)展的技術，這些技術都基于一個被放置在分析目標外面的元件，以便產(chǎn)生所說的激發(fā)，這種激發(fā)造成了用于光譜測定的輻射。目前，所說的激發(fā)經(jīng)常需要使用一臺激光器，該激光器放置在分析對象的附近，比如放在轉爐的金屬槽上。另外，該激光器同時需要不同的目標瞄準裝置，以便引導所說的激光束。
在實際工業(yè)生產(chǎn)中，可以確定的是，熔融金屬生產(chǎn)場所周圍的環(huán)境狀況，如鋼鐵廠的周圍環(huán)境，以及與所說的分析火山四周的熔巖所對應的環(huán)境，該環(huán)境相對于那些監(jiān)控設備而言是非常具有侵蝕性的，其中，在上述連接裝置中，尤其光學設備是敏感的。其結果是，上述激光設備的使用出現(xiàn)一系列技術問題，此外，對于使用激光器設備進行激發(fā)的光譜測定分析法，其在廣泛而充分的工業(yè)應用中的任何相關應用，常常容易發(fā)生意外事故，因此使得這種應用變得十分困難，上述激光器設備包括能夠發(fā)射所說的輻射。
正如分析熔融材料所用到的浸沒式傳感器的技術，在WO03/081287A2中是公知的。其中披露了一種承載管，該承載管浸沒在熔融鋁中。在承載管中安置了一個透鏡系統(tǒng)。一根光纖布置在承載管的上端部，其連接著一套光學系統(tǒng)，一端是一臺光譜攝譜儀，另一端是一臺激光器。從熔化體發(fā)射出的輻射經(jīng)上述光纖導向光譜攝譜儀，在那里對輻射進行分析，以便得出與熔融鋁成分相關的分析結果。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種利用光學發(fā)射光譜測定法對熔融材料進行分析的改良方法，該方法尤其用來分析熔融金屬，比如鑄鐵或鋼，但是該方法也適用于分析爐渣、玻璃、熔巖或其他高溫液態(tài)材料。
根據(jù)本發(fā)明的獨立權利要求的特征，提供解決本發(fā)明目的的方法。從從屬權利要求中得出優(yōu)選實施例。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種利用光學發(fā)射光譜測定法分析熔融材料的方法，所述方法尤其用來分析熔融金屬，比如鑄鐵或鋼，但該方法也適用于分析爐渣、玻璃、熔巖，或者其他具有300℃以上溫度最好是500℃以上溫度的液態(tài)材料，在分析過程中使用一個所謂的“傳感元件”，它包括至少一個發(fā)射分光計，主要特點有一個傳感元件配備至少一個激發(fā)裝置，用于實現(xiàn)被分析材料的激發(fā)，并且能夠使一輻射束形成部分或全部的輻射，以便通過上述傳感元件中的分光計進行分析；將上述傳感元件放進被分析材料中，并與被分析材料接觸；讀出信息，該信息被指定為一個分析信號，通過上述傳感元件發(fā)出，所述信號發(fā)出時間介于傳感元件接觸被分析熔融材料，和傳感元件在上述材料中熔化銷毀的時間段內，所傳送的信息包含傳感元件中的分光計所產(chǎn)生的分析要素；以及從上述傳送的分析信號中，不管直接讀出還是日后再處理，至少可以得出被分析材料成分的部分化學元素。
由于在實施上述分析時，上述方法中用到的上述傳感元件，不僅包括一個發(fā)射分光計，而且包括一臺激發(fā)裝置，用于實現(xiàn)上述被分析材料的激發(fā)，以及形成一部分或全部的上述輻射，以便由所涉及的分光計對其進行分析，對上述傳感元件的使用意味著，對有關使用外部激發(fā)裝置如激光器而引起的問題提供一個解決方案，上述激光器放置在被分析材料的附近。因此，上述方法包括使用一個讓被分析材料自激發(fā)的裝置，以便被分析材料發(fā)射出一條放射光譜，上述光譜由一個局部分光計進行分析，也就是說，通過一個在上述元件中出現(xiàn)的分光計，上述元件被放進被分析熔融材料中，并與熔融材料接觸。這些內置的自激發(fā)裝置整體形成一個傳感元件，該傳感元件是一個一次性使用或者可反復使用的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施例，使用一種調制技術，以便將上述實際工況考慮在內，例如在測量和控制技術中所用的所謂基準輻射的測量法。在沒有激發(fā)所說的被分析材料的情況下，最好對上述材料發(fā)出的光譜進行至少一次測量。在對被分析材料進行激發(fā)后，通過上述方法所取得的基準輻射的光譜，需要減去由上述傳感元件所讀出的光譜。在上述操作結果的基礎上，由上述傳感元件傳送一個不受上述基準輻射約束的分析信號。
根據(jù)本發(fā)明方法的又一個實施例，在上述激發(fā)被分析材料的步驟之前，對被分析材料的溫度進行至少一次測量，以便校正由上述傳感元件所傳送的信號。在沒有上述溫度約束的情況下，在激發(fā)被分析材料后，必須考慮到上述材料的放射線上所表現(xiàn)的特征(波長、振幅、帶寬)的任何偏差。
根據(jù)本發(fā)明方法的再一個實施例，還需要對上述被分析場所的空間位置進行至少一次測量，以便評價上述某種測量法選擇的相關度。這其中包括確保所說的測量沒有任何方位要求，例如在槽邊緣或者在氧化表面的附近。對位于這些位置的材料進行分析時所存在的危險，并不代表對位于槽內的材料進行分析時也存在危險。
根據(jù)本發(fā)明方法的另外一個實施例，它還提供了至少一個激發(fā)裝置，用于產(chǎn)生一次電激發(fā)；該激發(fā)裝置最好包括至少一個電荷電容器，該電容器配備一個中斷裝置。所述電容器可選擇由一個電池供電，并能夠產(chǎn)生1到2000次放電，其中每次放電必須持續(xù)至少10毫微秒(十億分之一秒)，強度至少為0.01安培。
根據(jù)本發(fā)明方法的另外一個實施例，它還提供了至少一個激發(fā)裝置，用于產(chǎn)生化學激發(fā)，優(yōu)選所用的液體量最好不超過1000毫升(ml)，該激發(fā)裝置被放進被分析材料中，并與其接觸，通過這樣一種方式，產(chǎn)生高能量的化學反應結果，以實現(xiàn)對被分析材料的激發(fā)，進而產(chǎn)生輻射，這種輻射通過所說的傳感元件中的分光計進行分析，其中上述反應最好是爆發(fā)性的化學反應。根據(jù)本發(fā)明方法的另外一個實施例，上述激發(fā)裝置還包括一個用于盛放上述化學反應激發(fā)所用的液體的容器，其目的是，調節(jié)被分析材料與所涉及的上述激發(fā)裝置或激發(fā)材料之間的接觸持續(xù)時間，從而有選擇性地控制上述分光計的一個或多個零件的銷毀，以及隨后的銷毀，上述分光計是在分析地點所具有的，用來分析所說的輻射束。在上述情況下，它還包括將容器用作激發(fā)裝置，其中后者配備了一個稱之為防爆閥的裝置，該裝置由某種金屬或某種合金金屬制成，其熔點溫度超出了被分析金屬的熔點溫度至少10℃，例如在使用ULC鋼的情況下，上述閥就可以使用一種含有鎢的鋼。
根據(jù)本發(fā)明方法的另外一個優(yōu)選實施例，其中被分析材料是一種熔融金屬，所說的激發(fā)裝置實質上是化學制品，其使用某種液體，最好是水，其中液體的最少使用量最好為0.01毫升。
本發(fā)明還涉及一種實施本發(fā)明方法的裝置。該裝置主要表現(xiàn)的特點是，上述傳感元件被放進上述被分析熔融材料中并與其相接觸，該傳感元件包括一個外套，該外套至少部分地包圍上述傳感元件，其中，上述外套最好用可溶性材料(在工況下)制成，最好是蛭石。根據(jù)上述裝置的一個實際實施例，上述外套呈幾何形狀排列布置，以便延遲熔液對上述傳感元件的銷毀，其中，這種幾何排列最好是改善上述分光計傳感部分的接觸區(qū)域，其被放進上述被分析材料中，最好是熔融金屬，與其相接觸。根據(jù)上述裝置的另外一個實施例，上述被放進被分析熔融金屬中并與其接觸的元件，包含在一個內部環(huán)境可以控制的外殼內，其中上述外殼包含一種氣體或一種氣體混合物，最好含有氮和/或氬，或者被抽成真空，在真空狀態(tài)下最好具有至少為10-1mm Hg+/-10％的氣壓。
本發(fā)明不需要現(xiàn)有的外部設備(激光器或其他裝置)，以便能夠激發(fā)被分析對象的材料。采用本發(fā)明的方法，使上述用于光譜測定分析的設備可以簡單化，并降低相關的經(jīng)濟費用。
另外，本發(fā)明目的還提供了一種用于分析的浸沒式傳感器，尤其針對熔融金屬，所述傳感器包括一個浸沒式承載器，一個輻射檢測器，一個用于讀出和進一步傳送輻射的輻射導向系統(tǒng)，以及一個位于浸沒式承載器上或其內部的信號接口，因此上述輻射檢測器和至少一部分輻射導向系統(tǒng)位于浸沒式承載器上或其內部，而且上述信號接口與上述輻射檢測器連接。值得注意的是，上述結構使后面的信號傳送變得簡單，由于從所述熔融金屬發(fā)出的光學輻射已經(jīng)可以在上述浸沒式承載器上或其內部轉換成電信號，因此上述電信號可以用許多不同的方法再次傳送。上述輻射檢測器不再需要安排長期使用，在測量結束后，該輻射檢測器失去了其功能，因而其結構可以十分簡單，并具有成本效益。由此對于上述輻射檢測器的維護也就不再需要了。
上述輻射檢測器最好配有一個讀出上述輻射并將其轉換成電信號的裝置，尤其將該輻射檢測器設計成，用于讀出和將可見光、紫外線、紅外線、X射線和/或微波轉換成電信號，這是可行的。上述輻射檢測器允許讀出所有類型的光輻射或其他輻射，用于分析所說的熔體。這一點特別有利于將浸沒式承載器構建成一根管子，在該管子內布置不同的部件，這樣就能在運輸過程中更好地確保保護好不同的部件。同時也有利于利用某種材料，尤其某種生物材料，制作上述浸沒式承載器，這種材料在熔融金屬中會被銷毀掉。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是，將所述信號接口制作成一個電子或光學的耦合器，或者一個發(fā)射裝置(用于對信號的有線或無線傳送)。與之相對應，本發(fā)明使下列內容變?yōu)榭赡?，將外部碰撞光信號耦合進上述輻射導向系統(tǒng)，對源自上述輻射檢測器的信號(電信號或光信號)，通過連接線或連接電纜，或者甚至通過發(fā)射裝置的空中傳送進行再次傳送。尤其是，本發(fā)明方法使下面內容變?yōu)榭赡?，所述浸沒式承載器在使用后很容易與外部系統(tǒng)斷開，并被除去，通過所述耦合器，將一個新的浸沒式承載器與連接線連接，該連接線連接至外部系統(tǒng)(計算機、輻射調配激光器、放射分隔器，或其他系統(tǒng))。上述承載器最好連接在一個機械耦合器上，最好是作為一種固定式承載器的附件。該固定式承載器常見于冶金工業(yè)中，用于固定測量裝置。信號線在該固定式承載器中延伸。在上述信號接口構造為發(fā)射裝置的情況下，從上述輻射檢測器發(fā)出的信號可以通過無線電通信傳送到一臺計算機。在這里，本發(fā)明基本上還可以提供對上述輻射檢測器作為一個部分的信號評價，以便只對上述結果進行重新傳送。本發(fā)明也可以將到達上述浸沒式承載器上或其內部的電信號轉換成光信號。在這種情況下，到達浸沒式承載器上的信號可以通過無線電通信進行無線和非有線傳送，其中，上述無線電信號轉換成光信號。這使得無接觸式測量成為可能。上述傳感器與上述評價裝置間的固定連接，或信號調配裝置將是多余的，因此本發(fā)明方法能夠為上述目的提供一些足夠產(chǎn)生成本效益的、小型的、功能強大的零件。
在上述浸沒式承載器上或其內部，布置一個用于信號評價的信號放大器和/或處理器是有利的，另外，為上述輻射導向系統(tǒng)配備光學透鏡和/或磁透鏡、光纖、鏡子、一個火花放電孔、和/或遮光器將更為有利。同時，在上述浸沒式承載器上或其內部布置用于產(chǎn)生火花放電的裝置，或者一個不同的輻射發(fā)射系統(tǒng)也是可行的。優(yōu)選地，在上述浸沒式承載器上或其內部可以布置一個光學分光計、一個X射線分光計和/或一個聚焦分光計。
本發(fā)明可以在上述浸沒式承載器上或其內部配置一個導氣裝置，利用該導氣裝置，被分析的熔融材料的表面可被吹干凈，這樣上述輻射可以聚焦在被分析材料的表面，或者在其表面產(chǎn)生火花。
在上述承載器結構為管子的情況下，在該管子內部配置一個導氣裝置是明智的，這樣就可以防止熔融材料滲透進該管子內，超過上述浸沒式傳感器的浸沒面。尤其對于在高溫時呈熔化狀的材料，比如冰晶石熔化物、鐵水或鋼水，或者甚至是玻璃液、熔巖、熔化銅，都可采用上述所描述的方法進行分析。


在下文中，利用附圖通過實施例對本發(fā)明進行說明。在附圖中圖1表示一種基本結構/方法。
圖2表示一種可選的結構/方法。
圖3表示本發(fā)明方法的另外一種實施例。
圖4是一種浸沒式傳感器浸在熔融金屬液中的示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，其示意性地示出了處在發(fā)展階段或工業(yè)試產(chǎn)階段的方法。在此圖中可見，所說的金屬1或任何被分析的固態(tài)或液態(tài)材料，位于一個容器7中，一個激光器2，其光束3打在所說的金屬1上，并實現(xiàn)對那里的加熱，這樣輻射4就從那里發(fā)射出，其中輻射4至少部分地導向一個分光計5，該分光計5與不同的分析和/或信號處理系統(tǒng)6連接，分光計5能夠實現(xiàn)輻射4中所包含的信息/分析信號的轉換，以便從那里得到上述金屬1的分析。
如圖2所示，其示意性地示出了另一種方法，該方法可用于一種熔融金屬液的分析。在此圖中可見，被分析材料是盛放在容器7中的金屬液，隨同一起的還有一個CCD分光計，該分光計被放進上述金屬液1中，并與其接觸，其中分光計8在上述被分析金屬液1中經(jīng)過一段時間的熔化后被銷毀了。上述分光計8配備一臺輻射檢測器，其中輻射可能首先利用光柵或晶體分成不同的組成部分。上述檢測器可以是CCD檢測器或類似的檢測器，該檢測器配備一個發(fā)射裝置，用于將所述檢測器提供的數(shù)據(jù)傳送到一個天線10，用于在匹配的分析和/或信息處理系統(tǒng)6中作進一步分析和/或運行處理。
對圖2中所示裝置的使用需要繼續(xù)進行說明的是，使用所述的激發(fā)裝置2，對被分析金屬液1進行某種激發(fā)，該激發(fā)裝置通常是一個激光器，激光器發(fā)出激光束3，激光束3打在位于分光計8附近的金屬液1的某一局部區(qū)域，這樣，分光計8便讀出并分析上述輻射，該輻射由上述激發(fā)激光器2發(fā)出激光束3進行激發(fā)，并來源于上述金屬液1。上述分光計8運行分析的結果通過傳送通道9例如通過無線波的形式或通過有線波的形式，傳送到讀出裝置/天線10，該讀出裝置是用來存儲所述的信息/分析信號，或者用于再次傳送至分析和/或信號處理系統(tǒng)6，該信號處理系統(tǒng)6能夠實現(xiàn)對上述激發(fā)的輻射所作分析的轉換，以確定上述金屬液的化學成分。上述整個分析和傳送過程的執(zhí)行，當然是在上述分光計8被熔化毀壞前完成的。
為了對圖3中所示的上述金屬1進行分析，上述金屬液被盛放在容器7中，該容器7最好是一個轉爐，一個鋼廠坩堝，或是一個熔化爐及/或還原爐，一個傳感元件11被放置在上述爐中。該傳感元件11包括至少一個分光計和一個讓上述金屬自激發(fā)的裝置，該金屬被認為是要進行分析的熔液1。當上述傳感元件11與上述被分析熔液1接觸時，于是所說的激發(fā)通過手動地、自動地或其他方式進行觸發(fā)。通過所述讀出裝置/天線10，讀出來源于上述傳感元件11的信號9，該信號9可以通過一個分析和/或信號處理系統(tǒng)6進行處理，這種系統(tǒng)6對傳感元件11上的分光計所完成的測量結果進行轉換。由于省略了上述傳感元件之外的任何激發(fā)裝置，其結果是使上述裝置簡化了，上述傳感元件被放進所說的液態(tài)金屬中，并與其接觸。只有上述裝置保留了用于將上述傳感元件放進金屬液中的裝置，以及通過無線電通信或有形的通信，如電纜連接線，用于恢復源自上述傳感元件的數(shù)據(jù)的裝置。
如圖4所示，在本發(fā)明所述實施例中，一個浸沒式傳感器部分地浸入一個盛有鐵水1的容器/爐7中。浸沒式承載器12的結構為一根紙板狀管子，在該管子內布置了所述的輻射導向系統(tǒng)、一面單通道的鏡子13和一個透鏡14。另外，在上述管子中還布置了一個分光計8，該分光計8讀出來自鐵水1的輻射，并將其轉換成電信號。電信號通過信號線15再次傳送到一個耦合器16。該耦合器16用于連接上述浸沒式傳感器和外部電源系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，一個激光源通過一根光纖17連接到上述連接器/耦合器16上，信號電纜18將浸沒式傳感器與一臺電腦連接，一根導氣線19能夠實現(xiàn)向上述管子內(浸沒式承載器12)輸送氣體。該管子本身是在耦合器16與鐵水1之間的導氣線。上述光纖17連接到一個光孔徑20。激光穿過光孔徑20，由鏡子13和透鏡14聚焦至鐵水1上。從鐵水1上反射出的光通過鏡子13導向上述分光計8的信號進口。為了實現(xiàn)上述目的，鏡子13結構為單通道鏡子。
除了上述這些具體描述的實施例以外，上面已描述到的實施例同樣是可能的。在上述管子遠離浸入端的一端，插入一個固定式承載器，在浸入過程中上述管子固定在該固定式承載器上。
利用發(fā)射光譜法的上述分析方法可用于的工業(yè)領域是眾多的，并且不僅僅局限于鋼廠的處理操作，也可用于監(jiān)測分析其他冶金熔液的組成成分，還可應用于電鍍時金屬分離的熔液。有可能顯著地提高生產(chǎn)率，這是因為工業(yè)生產(chǎn)過程在任何時間都不能中斷，要求及時通過光學發(fā)射光譜法來完成分析，這樣就不會浪費任何時間。
權利要求
1.通過光學發(fā)射光譜測定法，對熔點溫度300℃以上最好是500℃以上的熔融材料進行分析研究的方法，在上述方法中使用一個所謂的“傳感元件”，所述的傳感元件包括至少一個發(fā)射分光計，其特征在于，一個傳感元件配備至少一個激發(fā)裝置，用于實現(xiàn)被分析材料的激發(fā)，并且能夠使一輻射束形成部分或全部的輻射，以便通過上述傳感元件中的分光計進行分析；將上述傳感元件放進被分析材料中，并與被分析材料接觸；將一個分析信號讀出，所述信號通過上述傳感元件發(fā)出，所述信號發(fā)出時間介于傳感元件接觸被分析熔融材料，和傳感元件在上述材料中熔化銷毀的時間段內，另外所傳送的分析信號包含傳感元件中的分光計所產(chǎn)生的分析要素；以及從上述傳送的分析信號中，不管直接讀出還是日后再處理，至少可以得出被分析材料成分的部分化學元素。
2.根據(jù)權利要求1所述的分析方法，其特征在于，使用了一項調制技術。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的分析方法，其特征在于，在不激發(fā)上述材料，對被分析材料進行至少一次發(fā)射光譜測定，并且在對被分析材料進行激發(fā)后，通過上述方式取得的基準輻射的光譜，要減去上述傳感元件所采集的光譜。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的分析方法，其特征在于，對被分析材料的溫度進行至少一次測量，以便校正由上述傳感元件所傳送的信號。
5.根據(jù)權利要求1至4任一項或多項所述的分析方法，其特征在于，在進行激發(fā)步驟前，對被分析材料的溫度進行至少一次測量，以便校正由上述傳感元件所傳送的信號。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項或多項所述的分析方法，其特征在于，對分析地點的空間位置進行至少一次測量，以便確定其相關度。
7.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的分析方法，其特征在于，至少有一個激發(fā)裝置產(chǎn)生一次電激發(fā)。
8.根據(jù)權利要求7所述的分析方法，其特征在于，用于產(chǎn)生激發(fā)的激發(fā)裝置產(chǎn)生1至2000次數(shù)量的放電，每次放電持續(xù)時間至少有10毫微秒(十億分之一秒)，每次放電的強度至少為0.01安培。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項或多項所述的分析方法，其特征在于，至少其中一個激發(fā)裝置產(chǎn)生化學激發(fā)。
10.根據(jù)權利要求9所述的分析方法，其特征在于，所述激發(fā)裝置能夠容納的液體量最好不超過1000毫升，所述激發(fā)裝置被放進被分析材料中，并與其接觸，通過這種方法，上述接觸發(fā)生時，發(fā)生高能量的化學反應，該化學反應實現(xiàn)被分析材料的激發(fā)，并且通過上述傳感元件中的分光計對所產(chǎn)生的輻射進行分析。
11.根據(jù)權利要求9所述的分析方法，其特征在于，所述化學反應本質上是爆發(fā)性的。
12.根據(jù)權利要求1至11任一項所述的分析方法，其特征在于，所述激發(fā)裝置包括一個用于盛放液體的容器，該液體用于化學反應的激發(fā)，允許調節(jié)被分析材料與所涉及的激發(fā)裝置之間的接觸持續(xù)時間。
13.根據(jù)權利要求12所述的分析方法，其特征在于，用于調節(jié)被分析材料和所涉及的激發(fā)裝置之間的接觸持續(xù)時間的容器，工作時會銷毀掉，所述局部分光計的一個或多個零件會隨后銷毀。
14.根據(jù)權利要求1至13任一項所述的分析方法，至少一個激發(fā)裝置產(chǎn)生化學激發(fā)，所述激發(fā)裝置包含一種液體，其特征在于，液體容量最少為0.01毫升。
15.根據(jù)權利要求1至14任一項所述的分析方法，其特征在于，至少一個激發(fā)裝置產(chǎn)生化學激發(fā)，所述激發(fā)裝置使用水。
16.根據(jù)權利要求1至15任一項所述的分析方法，其特征在于，被分析材料是熔融金屬，最好是鑄鐵或鋼。
17.根據(jù)權利要求1至15任一項所述的分析方法，其特征在于，被分析材料是爐渣、玻璃或熔巖。
18.根據(jù)權利要求1至17任一項或多項所述的利用光學發(fā)射光譜測定法進行分析的方法的實施裝置，其特征在于，所述傳感元件被放進被分析熔融材料中并與其相接觸，該傳感元件包括一個外套，該外套至少部分地包圍上述傳感元件。
19.根據(jù)權利要求18所述的裝置，其特征在于，所述外套成分為一種可溶性材料。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其特征在于，所述可溶性材料的成分是蛭石。
21.根據(jù)權利要求18至20任一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述外套的結構呈幾何形狀排列布置，通過這樣的方式，延遲上述傳感元件由于熔化而被銷毀。
22.根據(jù)權利要求18至21的任一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述外套的幾何排列改善了上述分光計的傳感部分被放進被分析的熔融材料中并與其相接觸的狀況。
23.根據(jù)權利要求18至22所述的裝置，其特征在于，被放進被分析熔融金屬中并與其相接觸的元件被包圍在一個外殼中，在該外殼中具有可控的內部環(huán)境。
24.根據(jù)權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述外殼包含一種氣體，其成分至少有一種氣體，所含的氣體最好是氮或氬。
25.根據(jù)權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述外殼被設置成真空。
26.根據(jù)權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述外殼被設置成壓力至少為10-1mmHg+/-10％的真空。
27.根據(jù)權利要求18至26任一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有一個電結構的激發(fā)裝置，并且產(chǎn)生上述激發(fā)的激發(fā)裝置包括至少一個電荷電容器，該電容器配備一個中斷裝置。
28.根據(jù)權利要求18至27任一項或多項所述的裝置，其特征在于，用于產(chǎn)生激發(fā)的一個激發(fā)裝置包括至少一個電池。
29.用于分析熔融材料，特別是金屬、爐渣、或熔巖熔化物、或玻璃的浸沒式傳感器，所述傳感器包括一個浸沒式承載器，一個輻射檢測器，一個用于讀出和進一步傳送輻射的輻射導向系統(tǒng)，以及一個位于浸沒式承載器上或其內部的信號接口，其特征在于，所述輻射檢測器和至少一部分輻射導向系統(tǒng)被放置在浸沒式承載器上或其內部，并且上述信號接口與上述輻射檢測器連接。
30.根據(jù)權利要求29所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述輻射檢測器具有一個用于輻射讀出和將輻射轉換成電信號的裝置。
31.根據(jù)權利要求29或30所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述輻射檢測器的安裝，是為了讀出和將可見光、紫外線、紅外線、X射線和/或微波輻射轉換成電信號。
32.根據(jù)權利要求29至31任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述浸沒式承載器的結構是一根管子。
33.根據(jù)權利要求29至32任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述浸沒式承載器的制作材料為可在熔融金屬中銷毀的材料，尤其是一種生物材料。
34.根據(jù)權利要求29至33任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述信號接口的結構為一個電子耦合器或一個光學耦合器，或者是一個發(fā)射裝置。
35.根據(jù)權利要求29至34任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述浸沒式承載器連接到一個機械耦合器，最好是連接到一個固定式承載器。
36.根據(jù)權利要求29至35任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，在所述浸沒式承載器上或其內部布置一個信號放大器和/或一個信號評價處理器。
37.根據(jù)權利要求29至36任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述輻射導向系統(tǒng)配有光學透鏡和/或磁透鏡、光纖、鏡子、一個火花放電孔、一個化學激發(fā)的激發(fā)裝置、和/或遮光器。
38.根據(jù)權利要求29至37任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，在所述浸沒式承載器上或其內部布置一個光學分光計、一個X射線分光計和/或一個聚焦分光計。
39.根據(jù)權利要求29至38任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，在所述浸沒式承載器上或其內部配置一個輻射發(fā)射系統(tǒng)。
40.根據(jù)權利要求29至38任一項所述的浸沒式傳感器，其特征在于，在所述浸沒式承載器上或其內部配置一個導氣線裝置。
41.根據(jù)權利要求40所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述導氣線裝置具有一根導氣線和一個線耦合。
全文摘要
利用光學發(fā)射光譜法分析熔融材料的方法和裝置，例如熔融金屬，如鑄鐵或鋼，或爐渣，玻璃，或熔巖。所用的一個傳感元件包括至少一個發(fā)射分光計，至少一個激發(fā)裝置，以便實現(xiàn)激發(fā)被分析材料，并且能夠使一輻射束形成部分或全部的輻射，該輻射通過傳感元件中的分光計進行分析。將上述傳感元件放進被分析的熔融材料中并與其相接觸，上述傳感元件所傳送的信息包含了由分光計提供的分析要素。本發(fā)明同時還涉及一種浸沒式傳感器。
文檔編號G01N21/85GK1898553SQ200480038122
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權日2003年12月17日
發(fā)明者雅克·普勒塞爾, 維托里諾·蒂塞特, 馬爾克·希恩斯 申請人:賀利氏電子耐特國際股份公司