JPH0319503B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0319503B2 JPH0319503B2 JP12247385A JP12247385A JPH0319503B2 JP H0319503 B2 JPH0319503 B2 JP H0319503B2 JP 12247385 A JP12247385 A JP 12247385A JP 12247385 A JP12247385 A JP 12247385A JP H0319503 B2 JPH0319503 B2 JP H0319503B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorescence
- light
- analyte
- intensity
- solvent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 53
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 44
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 35
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 15
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 62
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 17
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 9
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 5
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は液体又は気体試料のけい光分析に係
り、特に核燃料再処理溶液中の核燃料物質の分析
のように、不純物を多量に含み、光透過率が低い
分析条件に好適なけい光分析装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to the fluorescence analysis of liquid or gaseous samples, particularly those containing a large amount of impurities and having low light transmission properties, such as the analysis of nuclear fuel material in nuclear fuel reprocessing solutions. The present invention relates to a fluorescence analyzer suitable for analysis conditions with low yield.
けい光分析法は微量物質の高感度分析法として
広く利用されている。従来例えばW.キヤンペン、
K.ベツクマン ミクロキミカ アクタ(W.
Campen、K.Ba¨chman:Mikrochimica Acta)
1979、159−170がレーザを励起光源として用い
て海水中のウランのけい光強度を測定し、ウラン
の検出限界として10-1ng/mlの値を得ている。
この分析法は光を入出力に利用するため、光学窓
を通してその場分析が可能であり、また、光フア
イバを用いて分析器本体と離れた箇所の遠隔分析
もできる利点を有する。
Fluorescence analysis is widely used as a highly sensitive analysis method for trace substances. Conventionally, for example, W. Canpen,
K. Beckman Microchimica Acta (W.
Campen, K. Ba¨chman: Mikrochimica Acta)
1979, 159-170 measured the fluorescence intensity of uranium in seawater using a laser as an excitation light source, and obtained a value of 10 -1 ng/ml as the detection limit for uranium.
Since this analysis method utilizes light for input and output, it has the advantage of being able to perform on-site analysis through an optical window, and also to allow remote analysis of locations distant from the analyzer body using optical fibers.
しかし、けい光分析は、本来、きれいな溶媒中
の分析物質を分析する手法であり、不純物濃度が
高くてこれにより励起光やけい光そのものが減衰
される場合には定量が困難になつてくる。特に再
処理溶液のように、FPやクラツドのために液透
明度が悪く、さらに試料セルの透明度がFPによ
る放射線損傷やクラツド付着のために低下する可
能性があるので、従来のけい光分析方法では対応
できなかつた。 However, fluorescence analysis is originally a method for analyzing analytes in clean solvents, and when the concentration of impurities is high and the excitation light and fluorescence itself are attenuated, quantification becomes difficult. Especially in reprocessing solutions, liquid transparency is poor due to FPs and cruds, and the transparency of the sample cell may be reduced due to radiation damage and crud adhesion caused by FPs, so traditional fluorescence analysis methods are I couldn't deal with it.
以上のように、従来の一般的けい光分析手法で
は、試料、試料セルの透明度が低い、不純物濃度
が高い、あるいは、これらが経時変化する場合な
どの条件下では適用不可能であり、前述した利点
を生かすことができなかつた。 As mentioned above, conventional general fluorescence analysis methods cannot be applied under conditions such as low transparency of the sample or sample cell, high impurity concentration, or when these change over time. I couldn't take advantage of it.
本発明の目的は、試料透明度及び試料セル透明
度が低い又は経時変化する条件下でも定量分析可
能なけい光分析装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a fluorescence analyzer capable of quantitative analysis even under conditions where sample transparency and sample cell transparency are low or change over time.
本発明のけい光分析法は、試料液体に励起光を
照射して溶媒のラマン光及び分析物質のけい光を
発生させ、発生した溶媒のラマン光と分析物質の
けい光を分別し、かつそれぞれの強度を検出し、
次に、分析物質のけい光強度に対する溶媒のラマ
ン光強度の比を求め、その比から試料液体中の分
析物質を分析することを特徴とする。
The fluorescence analysis method of the present invention irradiates a sample liquid with excitation light to generate Raman light of the solvent and fluorescence of the analyte, separates the generated Raman light of the solvent and fluorescence of the analyte, and separates the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyte. detect the intensity of
Next, the ratio of the Raman light intensity of the solvent to the fluorescence intensity of the analyte is determined, and the analyte in the sample liquid is analyzed from that ratio.
又、本発明のけい光分析装置は、励起光源、試
料セル、試料セルから発生する溶媒のラマン光及
び分析物質のけい光とを分別する分光器、溶媒の
ラマン光及び分析装置のけい光の強度を測定する
光強度検出器及び溶媒のラマン光強度と分析物質
のけい光強度との比を求め、かつ該強度比から分
析物質の濃度又は含有量を算出データ処理装置と
を含むことを特徴とする。 Further, the fluorescence analysis device of the present invention includes an excitation light source, a sample cell, a spectrometer that separates the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyte generated from the sample cell, and the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyzer. It is characterized by comprising a light intensity detector for measuring the intensity, and a data processing device that calculates the ratio between the Raman light intensity of the solvent and the fluorescence intensity of the analyte, and calculates the concentration or content of the analyte from the intensity ratio. shall be.
一般に、励起光を試料に照射した場合は、溶媒
のけい光及び分析物質のラマン光は無視できる。
そこで、試料から発生したラマン光及びけい光
は、それぞれ溶媒のラマン光及び分析物質のけい
光を示す。しかし、例えば、分析物質のラマン光
が問題になる時には、ラマン光の波長偏位は、物
質によつて異なるからその特徴を生かして、溶媒
のラマン光を弁別できる。 Generally, when a sample is irradiated with excitation light, the fluorescence of the solvent and the Raman light of the analyte can be ignored.
Therefore, the Raman light and fluorescence generated from the sample represent the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyte, respectively. However, for example, when the Raman light of an analyte is a problem, the wavelength deviation of the Raman light differs depending on the substance, and this characteristic can be utilized to discriminate the Raman light of the solvent.
そこで、FPやクラツドなどの不純物によるラ
マン光やけい光に対する影響は、各々同様に作用
するので、溶媒のラマン光強度と分析物質のけい
光強度との比を求めれば、それらの影響は除去さ
れる。この結果、本発明によれば分析物質の濃度
などを分析することができる。 Therefore, since impurities such as FP and cladding affect Raman light and fluorescence in the same way, these effects can be removed by calculating the ratio of the Raman light intensity of the solvent to the fluorescence intensity of the analyte. Ru. As a result, according to the present invention, it is possible to analyze the concentration of the analyte.
以下、本発明の一実施例を、図を用いて説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図に本実施例の装置構成を示す。この装置
の分析器本体は励起光源であるレーザ1、分光器
2、光強度検出器3、及びデータ処理装置4から
構成され、操作人員が分析操作又は保守のための
作業を行う室内に設置され、その壁5は、再処理
プラントにおいては、放射線しやへい能力を有す
るものである。励起光源としては、必ずしもレー
ザである必要はなく、白色光源を分光器を通して
単色化してもよいし、分光器のかわりにフイルタ
を使つて単色化することができる。しかしなが
ら、ラマン光の観測のためには、充分に単色化さ
れた強い励起光が望ましいので、この面からは、
レーザが励起光源として最適である。レーザの種
類は、分析物質のけい光収率が大きくなる励起光
波長を持つものを選ぶ。分光器2は迷光の少ない
もの、光強度検出器3としては高感度なものが必
要である。この点から、光電子増倍管が最適であ
るが、同時分光のためにはインテンシフアイア付
マルチチヤネル検出器が利用できる。データ処理
装置4は、積算処理、スムージング等の他、バツ
クグラウンド平坦化のための微分処理機能を有す
るものである。 FIG. 1 shows the device configuration of this embodiment. The analyzer main body of this device consists of a laser 1 as an excitation light source, a spectrometer 2, a light intensity detector 3, and a data processing device 4, and is installed in a room where operators perform analysis operations or maintenance work. , the wall 5 has radiation-resistance capability in a reprocessing plant. The excitation light source does not necessarily have to be a laser; a white light source may be passed through a spectroscope to make it monochromatic, or a filter can be used instead of the spectroscope to make it monochromatic. However, for observation of Raman light, it is desirable to have sufficiently monochromatic and strong excitation light, so from this point of view,
A laser is most suitable as an excitation light source. The type of laser is selected to have an excitation light wavelength that increases the fluorescence yield of the analyte. The spectrometer 2 needs to have little stray light, and the light intensity detector 3 needs to have high sensitivity. From this point of view, a photomultiplier tube is most suitable, but a multichannel detector with an intensifier can be used for simultaneous spectroscopy. The data processing device 4 has a differential processing function for flattening the background in addition to integration processing, smoothing, etc.
分析器本体部と試料セル部とは送光フアイバ6
及び受光フアイバ7とで接続されている。分析セ
ル部はフアイバコネクタ8、セルカバー9、照射
ミラー10、集光ミラー11、試料セル12、及
びフアイバしやへい13より構成され、プラント
の分析箇所に設置される。レーザ1から送光フア
イバ6を通つて導かれた励起光14は照射ミラー
10で反射され、集光ミラー11の穴を通つて試
料セル12に入射し、試料15を励起する。それ
によつて試料より発生する分析物質のけい光16
と溶媒のラマン光17とを集光ミラー11で集光
して受光フアイバに送る。フアイバしやへい13
は試料15からの放射線をしやへいし、送光フア
イバ6と受光フアイバ7を保護する役目を持つ。
セルカバー9はしや光の機能を有するものであ
る。 The analyzer main body and the sample cell are connected to the light transmitting fiber 6.
and a light receiving fiber 7. The analysis cell section is composed of a fiber connector 8, a cell cover 9, an irradiation mirror 10, a condensing mirror 11, a sample cell 12, and a fiber shield 13, and is installed at an analysis location in a plant. Excitation light 14 guided from the laser 1 through the light transmission fiber 6 is reflected by the irradiation mirror 10, enters the sample cell 12 through the hole in the condensing mirror 11, and excites the sample 15. Fluorescence of the analyte thereby generated from the sample16
and the Raman light 17 of the solvent are focused by a focusing mirror 11 and sent to a light receiving fiber. FAIBA SHIYAHEI 13
has the role of suppressing radiation from the sample 15 and protecting the light transmitting fiber 6 and the light receiving fiber 7.
The cell cover 9 has a light function.
試料セル部と分析箇所との取り合いを第1図の
側面から見ると、第2図のようになる。 When viewed from the side of FIG. 1, the relationship between the sample cell section and the analysis location is as shown in FIG. 2.
プロセス配管18にサンプリング配管19を接
続してプラント流体(図中矢印)を試料セル12
内に導き、試料15とする。分析時は必要に応じ
てサンプリングバルブ20を閉じて流れを止め
る。再処理溶液の場合には、プロセス配管やしや
へい21をプロセス配管に設置し、放射線強度を
減少させる。セルカバー9は、万一試料セル12
(無けい光石英製)が破損した場合に、試料が外
部にもれるのを防ぐ機能もある。 A sampling pipe 19 is connected to the process pipe 18 and the plant fluid (arrow in the figure) is transferred to the sample cell 12.
sample 15. During analysis, the sampling valve 20 is closed to stop the flow if necessary. In the case of reprocessing solutions, a process piping shield 21 is installed in the process piping to reduce radiation intensity. The cell cover 9 should not accidentally cover the sample cell 12.
(Made of non-fluorescent quartz) It also has a function to prevent the sample from leaking outside if it is damaged.
本実施例の分析手順をまとめると、まずサンプ
リングバルブ20を開けてサンプリング配管19
内にプラント流体を導き、その後サンプリングバ
ルブ20を閉じてサンプリング配管内の流体を静
止させる。これらの操作は遠隔で行われる。次
に、レーザ1より送光フアイバ6、照射ミラー1
0を介して励起光14を試料セル12内の試料1
5へ入射する。このとき試料15より発生する分
析物質のけい光16及びラマン光17を集光ミラ
ー11、送光フアイバ7を介して分光器2へ導
き、分光した光を光強度検出器3で検出する。検
出した光スペクトルはデータ処理装置4で微分処
理等を必要に応じて施し、分析物質濃度を定量す
る。1回の分析が完了すると、再びサンプリング
バルブ20を開けて次のサンプリングに入る。 To summarize the analysis procedure of this example, first open the sampling valve 20 and then open the sampling pipe 19.
After that, the sampling valve 20 is closed to keep the fluid in the sampling pipe stationary. These operations are performed remotely. Next, from the laser 1, the light transmission fiber 6 is connected to the irradiation mirror 1.
0 to the sample 1 in the sample cell 12.
5. At this time, the fluorescence 16 and Raman light 17 of the analyte generated from the sample 15 are guided to the spectrometer 2 via the condensing mirror 11 and the light transmission fiber 7, and the separated light is detected by the light intensity detector 3. The detected optical spectrum is subjected to differential processing, etc., as necessary by the data processing device 4, and the concentration of the analyte is quantified. When one analysis is completed, the sampling valve 20 is opened again to begin the next sampling.
なお、第1図に明示しなかつたが、送光側のフ
アイバコネクタには、フアイバ端部での光の発散
をもどすためのレンズを装着する。また、受光側
においても、必要があれば、集光した光が効率よ
くフアイバ内に入るようレンズを装着する。 Although not clearly shown in FIG. 1, the fiber connector on the light transmission side is equipped with a lens for restoring the divergence of light at the end of the fiber. Also, on the light receiving side, if necessary, a lens is attached so that the collected light can efficiently enter the fiber.
次に、本実施例の測定原理を第3図を用いて説
明する。 Next, the measurement principle of this embodiment will be explained using FIG. 3.
第3図のように励起光入射側からけい光及びラ
マン光を観測する場合を1次元で考えると、励起
光強度をIiとすると、分析物質のけい光強度IF、
溶媒のラマン光強度IR、及び透過光強度IOはそれ
ぞれ次式で与えられる。 Considering in one dimension the case where fluorescence and Raman light are observed from the excitation light incidence side as shown in Figure 3, if the excitation light intensity is I i , the fluorescence intensity of the analyte I F ,
The Raman light intensity I R and the transmitted light intensity I O of the solvent are respectively given by the following equations.
IF=IiφF(λE)εn(λE)Cnexp{
−μce(λE)
+μce(λF))t}×{1−exp(
−μs(λF)l)}/μs(λF)……(1)
IR=IiφR(λE)Cselexp{−(μce
(λE)
+μce(λR))t}×{1−exp(
μs(λR)l)}/μs(λR)……(2)
IO=Iiexp{−2μce(λE)
t−1/2μs(λE)l} ……(3)
ここで
μce(λ)t≡μq(λ)tq+μcr(λ)tcr ……(4)
μs(λ)≡Cspl(εspl(λE)+εspl(λ))
+Ccr(εcrλE)+εcr(λ))
+CFP(εFP(λE)+εFP(λ))
+Cn(εn(λE)+εn(λ)) ……(5)
μ:減衰係数
ε:吸光係数
C:濃度
l:試料セル光路長
t=tq+tcr
tq:石英厚さ
tcr:付着汚れ(クラツド厚さ)
φF:けい光収率
φR:ラマン光収率
λ:波長
添字:ce:試料セル、s:試料、FP:不純物
(FP)、Cr:汚れ(クラツド)、q:石英、
sol:溶媒、m:分析物質、F:けい光、R:
ラマン光、E:励起光
μs(λF)μs(λR)+Cspl(εspl
(λF)−εspl(λR))
+Ccr(εcr(λF)−εcr(λR)
)+CFP(εFP(λF)−εFP(λR))
+Cn(εn(λF)−εn(λR))=
μs(λR)+Δμs,FR……(6)
ここで、
Δμs,FR=μs(λF−μs(λR)
同様にして、
μs(λE)=μs(λR)+Δμs,ER ……(7)
μce(λF)μce(λR)+Δμce,FR ……(8)
μce(λE)=μce(λR)+Δμce,ER……(9)
したがつて(1)、(2)、(6)〜(9)式より
IF/IRφF(λE)εn(λE)Cnexp{−(2
μce(λR+Δμce,ER+Δμce,FR)t}/φR(λECsp
lexp{−(2μce(λR)Δμce,ER)t}
×[1−exp{−(μs(λR)+Δμs,F
R)l}〕μs(λR)/{1−exp(−μs(λR)l}{
μs(λR)+Δμs,FR}……(10)
よつて
μce≫Δμce、μs≫Δμs ……(11)
であれば、(10)式は
IF/IR≒φF(λE)εn(λE)Cn/φR(λE)Cspl≒
kCn……(12)
(k:定数)
すなわち、分析物質のけい光強度IFと溶媒のラ
マン光強度IRとの比IF/IRは、分析物質濃度Cnに
比例する。 I F =I i φ F (λ E )ε n (λ E )C n exp{
−μ ce (λ E ) + μ ce (λ F ))t}×{1−exp(
−μ s (λ F )l)}/μ s (λ F )……(1) I R =I i φ R (λ E )C sel exp{−(μ ce
(λ E ) +μ ce (λ R ))t}×{1−exp(
μ s (λ R )l)}/μ s (λ R )……(2) I O =I i exp{−2μ ce (λ E ) t−1/2μ s (λ E )l} ……( 3) Here, μ ce (λ)t≡μ q (λ)t q + μ cr (λ)t cr ……(4) μ s (λ)≡C spl (ε spl (λ E ) + ε spl (λ) ) +C cr (ε cr λ E )+ε cr (λ)) +C FP (ε FP (λ E )+ε FP (λ)) +C n (ε n (λ E )+ε n (λ)) ……(5) μ: Attenuation coefficient ε: Absorption coefficient C: Concentration l: Sample cell optical path length t=t q + t cr t q : Quartz thickness t cr : Adhesive dirt (cladding thickness) φ F : Fluorescence yield φ R : Raman Light yield λ: wavelength subscript: ce: sample cell, s: sample, FP: impurity (FP), Cr: dirt (crud), q: quartz,
sol: solvent, m: analyte, F: fluorescence, R:
Raman light, E: excitation light μ s (λ F ) μ s (λ R ) + C spl (ε spl
(λ F )−ε spl (λ R )) +C cr (ε cr (λ F )−ε cr (λ R )
)+C FP (ε FP (λ F )−ε FP (λ R )) +C n (ε n (λ F )−ε n (λ R ))=
μ s (λ R ) + Δμ s,FR ...(6) Here, Δμ s,FR = μ s (λ F − μ s (λ R ) Similarly, μ s (λ E ) = μ s (λ R ) + Δμ s,ER …(7) μ ce (λ F ) μ ce (λ R ) + Δμ ce,FR …(8) μ ce (λ E ) = μ ce (λ R ) + Δμ ce,ER … …(9) Therefore, from equations (1), (2), and (6) to (9), I F /I R φ F (λ E )ε n (λ E )C n exp{−(2
μ ce (λ R +Δμ ce,ER +Δμ ce,FR )t}/φ R (λ E C sp
l exp{−(2μ ce (λ R )Δμ ce,ER )t} × [1−exp{−(μ s (λ R )+Δμ s,F
R )l}〕μ s (λ R )/{1−exp(−μ s (λ R )l}{
μ s (λ R )+Δμ s,FR }……(10) Therefore, if μ ce ≫Δμ ce , μ s ≫Δμ s …(11), then equation (10) becomes I F /I R ≒φ F (λ E )ε n (λ E )C n /φ R (λ E )C spl ≒
kC n ...(12) (k: constant) That is, the ratio I F / IR of the fluorescence intensity I F of the analyte to the Raman light intensity I R of the solvent is proportional to the concentration C n of the analyte.
以上説明したように、試料中の不純物等のため
に試料セル及び試料の透明度が低い条件下では(11)
式の条件が成り立つので、IF/IRの測定値よりCn
を求めることができる。 As explained above, under conditions where the transparency of the sample cell and sample is low due to impurities in the sample, (11)
Since the condition of the formula holds true, C n from the measured value of I F /I R
can be found.
(12)式の誤差にはΔμs,FR及びΔμce,FRが効いてく
る。すなわち、けい光波長とラマン光波長とが近
い方がよい。けい光がラマン光のすそに乗る場
合、前述した微分処理データ処理装置を用いて施
せばよい。けい光強度そのものは、励起スペクト
ルの強い波長で励起すると大きくなるので、これ
らの兼ね合いから、最適な励起光波長を決定すれ
ばよい。第4図に、UO2 2+の硝酸溶液のスペクト
ル例を示す。 Δμ s,FR and Δμ ce,FR come into play for the error in equation (12). That is, it is better that the fluorescence wavelength and the Raman wavelength are close to each other. When the fluorescence rides on the tail of the Raman light, it can be applied using the above-mentioned differential processing data processing device. Since the fluorescence intensity itself increases when excited with a wavelength with a strong excitation spectrum, the optimal excitation light wavelength may be determined based on these considerations. FIG. 4 shows an example spectrum of a nitric acid solution of UO 2 2+ .
以上説明したように、本実施例によれば、再処
理溶液のように不純物のために液の透明度が低
く、さらに試料セルの透明度も不純物(クラツ
ド)の付着や放射線損傷で低下してしまう条件下
においても、分析物質のけい光強度と溶媒のラマ
ン光強度との強度比をとることにより、分析物質
の濃度を知ることができる利点を持つ。また、光
フアイバを介して、放射線しやへい壁内の分析器
本体と、分析箇所に設置した試料セル部を接続す
ることにより、安全に、分析機器の操作、及び保
守点検が可能であり、また、放射線の強い場所に
設置されるのは試料セル部のみであるから、通常
の保守は不要であり、万一破損、劣化等が生じた
場合でも遠隔交換が簡単に行える利点がある。 As explained above, according to this example, conditions such as a reprocessing solution where the transparency of the liquid is low due to impurities, and the transparency of the sample cell is also reduced due to adhesion of impurities (cruds) and radiation damage. The method below also has the advantage that the concentration of the analyte can be determined by calculating the intensity ratio between the fluorescence intensity of the analyte and the Raman light intensity of the solvent. In addition, by connecting the analyzer body inside the radiation-shielding wall and the sample cell section installed at the analysis location via an optical fiber, it is possible to safely operate and maintain the analytical equipment. Furthermore, since only the sample cell section is installed in a location where radiation is strong, normal maintenance is not required, and even if damage or deterioration should occur, remote replacement can be easily performed.
また、けい光とラマン光との強度比をとる方法
は、いわゆる内部標準を用いて補正することにな
るから、けい光やラマン光を集光する光学系の配
置や、試料セルの放射線損傷及びクラツド付着等
の不均一性にも何ら依存することなく利用できる
利点がある。さらに、強度比をとることによつ
て、光フアイバによる励起光強度の減衰や、励起
光強度の変動にも影響されない。 In addition, the method of calculating the intensity ratio of fluorescence and Raman light requires correction using a so-called internal standard, so it is important to consider the arrangement of the optical system that collects the fluorescence and Raman light, and the risk of radiation damage to the sample cell. It has the advantage that it can be used without depending on non-uniformity such as cladding adhesion. Furthermore, by taking the intensity ratio, it is not affected by the attenuation of the excitation light intensity due to the optical fiber or fluctuations in the excitation light intensity.
なお、上記においては分析物質が溶媒中に溶存
する条件で説明したが、分析物質は必ずしも溶存
状態にある必要はなく、液中の分散している状態
にあつても同様の分析手法を適用して、分析物質
の含有量を知ることができる。その場合、溶存状
態とのけい光強度の違いをデータ処理において補
正する。 Note that although the above explanation is based on the condition that the analyte is dissolved in the solvent, the analyte does not necessarily have to be in a dissolved state, and the same analysis method can be applied even when it is dispersed in the liquid. The content of the analyte can be determined by In that case, the difference in fluorescence intensity from the dissolved state is corrected in data processing.
本発明の他の実施例を以下に示す。 Other embodiments of the invention are shown below.
第5図は本実施例の装置構成を示すものであ
る。分析器本体の構成は前記実施例(第1図)と
同じである。本実施例では励起光14はフアイバ
を使わず、直接試料セル12へ導かれる。この光
路には迷光を防ぐため、しや光管22が設置さ
れ、しや光管コネクタ23で分析カバー9に接続
される。試料15より発生するけい光16及びラ
マン光17は球面ミラー24により反射・集光さ
れ、レンズ25を介して送光フアイバ7へ導かれ
る。 FIG. 5 shows the apparatus configuration of this embodiment. The structure of the analyzer body is the same as that of the previous embodiment (FIG. 1). In this embodiment, the excitation light 14 is guided directly to the sample cell 12 without using a fiber. A dark light tube 22 is installed in this optical path to prevent stray light, and is connected to the analysis cover 9 with a dark light tube connector 23. Fluorescence light 16 and Raman light 17 generated from the sample 15 are reflected and condensed by a spherical mirror 24 and guided to the light transmitting fiber 7 via a lens 25.
本実施例では、球面ミラーを用いてけい光及び
ラマン光を集光するので、試料セルの励起光入射
点から全方位的に放出される光を効率よく集光、
観測できる利点がある。また、励起光をフアイバ
に通さないため、途中での減衰が生じない利点も
併せ持つている。 In this example, a spherical mirror is used to condense fluorescence and Raman light, so that the light emitted omnidirectionally from the excitation light incident point of the sample cell can be efficiently condensed.
It has the advantage of being observable. In addition, since the excitation light does not pass through the fiber, it also has the advantage that no attenuation occurs along the way.
本発明のさらに別な実施例を以下説明する。 Further embodiments of the invention will be described below.
試料セル部の装置構成を第6図と第7図に示
す。第7図は、第6図の正面図である。 The device configuration of the sample cell section is shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 7 is a front view of FIG. 6.
励起光14は送光フアイバ6を通つてセルカバ
ー9内に導かれ、ハーフミラー24を介して、試
料セル12用の光と、参照セル25用の光とに分
割され、後者はさらにハーフミラー24により放
射線しやへい26の前後に分けられる。参照セル
25は下部で連結されており、内部には精製溶媒
27が満たされている。試料セル12より発生す
るけい光及びラマン光、並びに参照セル25の、
放射線しやへい26前後より発生するラマン光
は、それぞれ励起光を通す細孔を有する集光ミラ
ー11により集光され、受光フアイバ7を通つて
分析器本体部の分光器へ送られる。第6,7図に
は示していないが、このようにして送られる光
は、自動的光学素子切換機構を用いて、分光器へ
分割して取り込み、データ処理に用いる。もちろ
ん、3本の受光フアイバそれぞれに分光器と検出
器を用意してもかまわない。 The excitation light 14 is guided into the cell cover 9 through the light transmission fiber 6, and is split into light for the sample cell 12 and light for the reference cell 25 via the half mirror 24, and the latter is further divided into light for the sample cell 12 and light for the reference cell 25. 24, it is divided into front and rear parts of the radiation shield 26. The reference cell 25 is connected at the bottom, and the interior thereof is filled with a purified solvent 27. Fluorescence and Raman light generated from the sample cell 12 and the reference cell 25,
Raman light generated from before and after the radiation shield 26 is focused by a condensing mirror 11 each having a pore through which excitation light passes, and sent through a light receiving fiber 7 to a spectrometer in the main body of the analyzer. Although not shown in FIGS. 6 and 7, the light sent in this manner is divided and taken into a spectrometer using an automatic optical element switching mechanism, and is used for data processing. Of course, a spectrometer and a detector may be provided for each of the three receiving fibers.
ここで、試料セルから取り出される情報は他の
実施例と同じである。すなわち試料セル12から
の情報を用いて分析物質の濃度を定量する。以
下、溶媒のラマン光に着目して、試料セル12と
参照セル25の情報から、プロセス中のFP濃度、
クラツド量及び放射能量を推定する方法を述べ
る。試料セル12からのラマン光強度は、(a)FP
による放射線損傷によるセルの光透過率減少、(b)
FPによる励起光・ラマン光吸収による光透過率
の減少に加え、(c)クラツドのセル壁付着によるセ
ルの光透過率減少の影響を受けている。試料セル
12と接した側の参照セル25に関しては、試料
セル12内のFPからの放射線を受けるため、試
料セル12と同程度の放射線損傷をセル自体が受
けてセルの光透過率が減少する。放射線しやへい
26の外に配置されたもう一方の参照セル25で
は、その影響を受けない。そこで、両参照セルの
2種のラマン光の強度を比較して、放射線損傷に
よる光透過率の減少を求める。放射能量と放射線
損傷による光透過率の減少とは一定の関係を有す
ることから、FPの放射能量を求めることができ
る。また、FP濃度と光の放射能量は第1近似と
して比例することから、FPの放射能量からFP濃
度を求めることができる。 Here, the information retrieved from the sample cell is the same as in the other embodiments. That is, the concentration of the analyte is determined using information from the sample cell 12. Hereinafter, focusing on the Raman light of the solvent, from the information of the sample cell 12 and the reference cell 25, the FP concentration during the process,
We will explain how to estimate the amount of crud and radioactivity. The Raman light intensity from the sample cell 12 is (a)FP
Decrease in light transmittance of the cell due to radiation damage, (b)
In addition to the decrease in light transmittance due to the absorption of excitation light and Raman light by the FP, the light transmittance of the cell is also affected by (c) the adhesion of the cladding to the cell wall. Regarding the reference cell 25 on the side that is in contact with the sample cell 12, since it receives radiation from the FP within the sample cell 12, the cell itself receives radiation damage to the same extent as the sample cell 12, and the light transmittance of the cell decreases. . The other reference cell 25 placed outside the radiation shield 26 is not affected by this. Therefore, the intensities of the two types of Raman light from both reference cells are compared to determine the decrease in light transmittance due to radiation damage. Since there is a certain relationship between the amount of radioactivity and the decrease in light transmittance due to radiation damage, the amount of radioactivity of FP can be determined. Furthermore, since the FP concentration and the amount of light radioactivity are proportional as a first approximation, the FP concentration can be determined from the amount of FP radioactivity.
次にクラツド量の推定方法を述べる。FP濃度
がわかれば、(b)による、すなわちFPによる光透
過率の減少がわかる。試作セル12から得られる
溶媒のラマン光強度は、上記3つの光透過率の影
響を受けたものである。一方、放射線しやへい2
6の外に配置された参照セルから溶媒のラマン光
強度は、何の影響を受けない真の値を示す。そこ
で、試料セル12のラマン光強度、何の影響を受
けない参照セルのラマン光強度、放射線損傷によ
る光透過率減少およびFP濃度により光透過率減
少から、クラツドによる光透過率の減少を求める
ことができる。クラツド量と光透過率の減少とは
一定の関係があるので、クラツド量も求めること
ができる。したがつて、プロセス中のU、Pu量
以外の情報を入手できるのでプラント運転制御に
活用できる。さらに、試料セルの放射線損傷及び
クラツド付着量の進行状況をモニターできるの
で、試料セル部の遠隔保守・交換すべき時期を知
ることができる。参照セルからの情報の取出し方
としては、ラマン光のかわりに透過光を利用して
もよい。試料セルと異なり、精製溶媒のみが入つ
た参照セルの場合、途中の吸収・減衰が大きすぎ
て透過光強度が微弱になる恐れはない。尚、本発
明においては、光強度検出器の精度の違いによ
り、ピーク強度に差が生じることもあるが、実質
的に何らさしつかえない。 Next, we will explain how to estimate the amount of cladding. If we know the FP concentration, we can understand the decrease in light transmittance due to (b), that is, due to FP. The Raman light intensity of the solvent obtained from the prototype cell 12 is influenced by the above three light transmittances. On the other hand, Radiation Shiyahei 2
The Raman light intensity of the solvent from the reference cell placed outside 6 shows the true value without any influence. Therefore, from the Raman light intensity of the sample cell 12, the Raman light intensity of the unaffected reference cell, the light transmittance decrease due to radiation damage, and the light transmittance decrease due to FP concentration, the decrease in light transmittance due to the cladding is determined. Can be done. Since there is a certain relationship between the amount of cladding and the decrease in light transmittance, the amount of cladding can also be determined. Therefore, information other than the amounts of U and Pu in the process can be obtained and can be utilized for plant operation control. Furthermore, since the progress of radiation damage and crud deposition on the sample cell can be monitored, it is possible to know when the sample cell section should be remotely maintained or replaced. To extract information from the reference cell, transmitted light may be used instead of Raman light. Unlike the sample cell, in the case of a reference cell containing only purified solvent, there is no risk that the intensity of transmitted light will become weak due to excessive absorption and attenuation along the way. Note that in the present invention, differences in peak intensity may occur due to differences in the accuracy of the light intensity detector, but this is essentially no problem.
本発明によれば、分析物質のけい光と溶媒との
ラマン光との強度比を求めることにより、試料セ
ルや試料の透明度が悪い分析条件下において、微
量な分析物質の濃度を、その場分析できる利点を
持つ。
According to the present invention, by determining the intensity ratio of the fluorescence of the analyte and the Raman light of the solvent, the concentration of a trace amount of the analyte can be analyzed on the spot under analysis conditions where the transparency of the sample cell or sample is poor. have the advantage of being able to
第1図及び第2図は本発明の一実施例のけい光
分析装置構成を示す概略図、第3図は原理を説明
するための試料セルの平断面図、第4図はスペク
トル測定例になる波長と光強度との関係を示すグ
ラフ、第5〜7図は他の実施例になる装置を示す
概略図。
1……レーザ、2……分光器、3……光強度検
出器、4……データ処理装置、6……送光フアイ
バ、7……受光フアイバ、10……照射ミラー、
11……集光ミラー、12……試料セル、14…
…励起光、14……試料液体、16……分析物質
のけい光、17……溶媒のラマン光、18……プ
ロセス配管、19……サンプリング配管、25…
…参照セル。
Figures 1 and 2 are schematic diagrams showing the configuration of a fluorescence analyzer according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional plan view of a sample cell for explaining the principle, and Figure 4 is an example of spectrum measurement. FIGS. 5 to 7 are schematic diagrams showing apparatuses according to other embodiments. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Laser, 2... Spectrometer, 3... Light intensity detector, 4... Data processing device, 6... Light transmitting fiber, 7... Light receiving fiber, 10... Irradiation mirror,
11... Concentrating mirror, 12... Sample cell, 14...
... Excitation light, 14 ... Sample liquid, 16 ... Fluorescence of analyte, 17 ... Raman light of solvent, 18 ... Process piping, 19 ... Sampling pipe, 25 ...
...Reference cell.
Claims (1)
及び分析物質のけい光を発生させ、発生した溶媒
のラマン光と分析物質のけい光を分別し、かつそ
れぞれの強度を検出し、次に、分析物質のけい光
強度に対する溶媒のラマン光強度の比を求め、そ
の比から試料液体中の分析物質を分析することを
特徴とするけい光分析法。 2 分析物質が核燃料物質であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のけい光分析法。 3 励起光源、試料セル、試料セルから発生する
溶媒のラマン光及び分析物質のけい光とを分別す
る分光器、溶媒のラマン光及び分析物質のけい光
の強度を測定する光強度検出器及び溶媒のラマン
強度と分析物質のけい光強度との比を求め、かつ
該強度比から分析物質の濃度又は含有量を算出す
るデータ処理装置とを含むことを特徴とするけい
光分析装置。 4 励起光源、励起光を反射してこれを試料セル
に照射する照射ミラー、試料セル、試料セルから
発生する溶媒のラマン光及び分析物質のけい光を
集束し、かつ分光器へ送光する集光ミラーから来
た溶媒のラマン光及び分析物質のけい光を分別す
る分光器、溶媒のラマン光及び分析物質のけい光
の強度を測定する光強度検出器及び溶媒のラマン
光強度及び分析物質のけい光強度との比を求め、
かつ該強度比から分析物質の濃度又は含有量を算
出するデータ処理装置とを含むことを特徴とする
けい光分析装置。 5 照射ミラー及び集光ミラーは金属ミラーであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の
けい光分析装置。 6 励起光源、分光器、光強度検出器及びデータ
処理装置を含む機器群と照射ミラー、試料セル及
び集光ミラーを含む機器群とを放射線遮へい壁を
介して別々に設置したことを特徴とする特許請求
の範囲第5項記載のけい光分析装置。 7 励起光源から照射ミラーへの送光及び集光ミ
ラーから分光器への送光を光フアイバにより行う
よう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
4項又は第6項記載のけい光分析装置。[Claims] 1. A sample liquid is irradiated with excitation light to generate Raman light of the solvent and fluorescence of the analyte, and the generated Raman light of the solvent and fluorescence of the analyte are separated, and the intensity of each is determined. A fluorescence analysis method characterized in that the ratio of the Raman light intensity of the solvent to the fluorescence intensity of the analyte is determined, and the analyte in the sample liquid is analyzed from that ratio. 2. The fluorescence analysis method according to claim 1, wherein the substance to be analyzed is a nuclear fuel material. 3 An excitation light source, a sample cell, a spectrometer that separates the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyte generated from the sample cell, a light intensity detector that measures the intensity of the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyte, and the solvent. 1. A fluorescence analysis device comprising: a data processing device that calculates the ratio of the Raman intensity of the analyte to the fluorescence intensity of the analyte, and calculates the concentration or content of the analyte from the intensity ratio. 4 An excitation light source, an irradiation mirror that reflects the excitation light and irradiates it onto the sample cell, a sample cell, and a condenser that focuses Raman light of the solvent and fluorescence of the analyte generated from the sample cell and sends the light to the spectrometer. A spectrometer that separates the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyte coming from the optical mirror, a light intensity detector that measures the intensity of the Raman light of the solvent and the fluorescence of the analyte, and a Raman light intensity of the solvent and the fluorescence of the analyte. Find the ratio to the fluorescence intensity,
and a data processing device that calculates the concentration or content of the analyte from the intensity ratio. 5. The fluorescence analysis device according to claim 4, wherein the irradiation mirror and the condensing mirror are metal mirrors. 6. A device group including an excitation light source, a spectrometer, a light intensity detector, and a data processing device and a device group including an irradiation mirror, a sample cell, and a condensing mirror are installed separately through a radiation shielding wall. A fluorescence analysis device according to claim 5. 7. Fluorescence analysis according to claim 4 or 6, characterized in that light is transmitted from the excitation light source to the irradiation mirror and from the condensing mirror to the spectrometer using an optical fiber. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12247385A JPS61281950A (en) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | Fluorescence analysis method and equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12247385A JPS61281950A (en) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | Fluorescence analysis method and equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281950A JPS61281950A (en) | 1986-12-12 |
| JPH0319503B2 true JPH0319503B2 (en) | 1991-03-15 |
Family
ID=14836715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12247385A Granted JPS61281950A (en) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | Fluorescence analysis method and equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281950A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011080768A (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas analysis device |
| JP5647634B2 (en) * | 2012-02-20 | 2015-01-07 | 東京瓦斯株式会社 | System for measuring liquid composition by Raman spectroscopy |
| JP5901721B2 (en) * | 2014-10-01 | 2016-04-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Gas analyzer |
| CN109901279B (en) * | 2019-02-25 | 2021-12-14 | 桂林电子科技大学 | Microsphere self-assembled laser based on coaxial three-waveguide fiber |
-
1985
- 1985-06-07 JP JP12247385A patent/JPS61281950A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61281950A (en) | 1986-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6897951B2 (en) | Probe assemblies for Raman spectroscopy | |
| US5712891A (en) | Apparatus for the analysis of a solution by X-ray fluorescence | |
| US5404218A (en) | Fiber optic probe for light scattering measurements | |
| KR101281105B1 (en) | The method of quantitative analysis for uranium in an aqueous solution | |
| EP0167750A2 (en) | Spectrophotometer | |
| CN113866141A (en) | Laser-induced fluorescence underground water heavy metal in-situ detection device | |
| US4417355A (en) | X-Ray fluorescence spectrometer | |
| JPH06273333A (en) | Spectrofluorometer | |
| CN112213296A (en) | Device and method for detecting uranium and plutonium content in exhaust gas of radioactive reprocessing plant | |
| US4561777A (en) | Apparatus and method for quantitative determination of materials contained in fluids | |
| JPH0319503B2 (en) | ||
| JP4052398B2 (en) | Multiple measurement analyzer | |
| CN216160470U (en) | A laser-induced fluorescence in-situ detection device for heavy metals in groundwater | |
| Larsson et al. | X-ray microbeam spectroscopy with the use of capillary optics | |
| US4349738A (en) | Method of measuring the content of given element in a sample by means of X-ray radiation | |
| JPS62289747A (en) | Concentration analyzing device | |
| US7180589B2 (en) | Luminescence measuring device with pre-filter effect suppression | |
| JP2719257B2 (en) | Spectrometer | |
| JPS6352042A (en) | Fluorescent analysis instrument and operating method thereof | |
| RU2158447C1 (en) | Radiation diagnostics of nuclear-plant equipment | |
| JPH0479572B2 (en) | ||
| JP2009002863A (en) | Transport sample analysis system and analysis method | |
| JPH02293647A (en) | Spectral analysis apparatus of radioactive liquid | |
| Hulmston et al. | Comparison of photographic and photoelectric detection for multi-element analysis by inductively coupled plasma atomic-emission spectrometry | |
| JPH0641917B2 (en) | Concentration analysis method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |