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金属材料の水素分析装置及び方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P100000317
掲載日 2009年8月7日
出願番号 特願2009-055768
公開番号 特開2010-210353
登録番号 特許第5288471号
出願日 平成21年3月9日(2009.3.9)
公開日 平成22年9月24日(2010.9.24)
登録日 平成25年6月14日(2013.6.14)
発明者
  • 香川 喜一郎
  • 福元 謙一
  • 仁木 秀明
出願人
  • 国立大学法人福井大学
発明の名称 金属材料の水素分析装置及び方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】本発明は、ヘリウムガス雰囲気中で金属材料表面をレーザー照射して発光する水素の発光強度により金属材料中の水素を精度よく分析することができる水素分析装置及び方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】ヘリウムガスをガスボンベ8から密閉容器2内に供給して金属材料S表面の測定部位をヘリウムガス雰囲気に設定する。測定部位に向かってレーザー照射部5よりレーザーを照射して測定部位にアブレーションが生じないようにヘリウムガスをプラズマ化する。レーザー照射中においてプラズマ化したヘリウムガスの内部で発生する光を光ファイバ15から分析部16に伝送し、水素の発光波長の発光強度に基づいて測定部位に含まれる水素を定量的に分析する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


金属材料では、例えば、ジルカロイ等のジルコニウム系材料、チタン系材料、鉄鋼等の鉄系材料といった材料において内部に取り込まれた水素による脆化が問題となっており、金属材料中の水素分析が重要な課題となっている。



金属材料中の水素を定量的に分析する場合、材料の一部を取り出して電気炉内で溶融し、発生する水素をガズクロマトグラフィ法により定量的に分析することができるが、分析に時間がかかる上に材料を取り出す必要があるため、分析可能な場所についても制約がある。



こうした分析手法に対して、特許文献1では、レーザーを金属材料表面に照射し、その際に発生するガスを質量分析計に導入して元素の定量分析を行う方法が提案されている。



また、本発明者らは、大気圧ヘリウム雰囲気中においてジルカロイの表面にTEACO2レーザー及びYAGレーザーを照射してレーザープラズマ分光分析を行い、水素プラズマ発光強度とジルカロイ中の水素濃度との間に相関関係があることを確認しており、大気圧下のヘリウム雰囲気中での二重パルスレーザー照射プラズマ分光分析法による水素濃度の定量分析手法を報告している(非特許文献1から3参照)。

産業上の利用分野


本発明は、金属材料中に微量に含まれる水素を定量的に分析する装置及び方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ヘリウムガスを供給して金属材料表面の測定部位をヘリウムガス雰囲気に設定するガス供給手段と、前記測定部位に向かってレーザーを照射して前記測定部位にアブレーションが生じないようにヘリウムガスをプラズマ化するレーザー照射手段と、レーザー照射中においてプラズマ化したヘリウムガスの内部で発生する光を測定する測定手段と、測定された水素の発光波長の発光強度を測定された酸素の発光波長の発光強度に基づいて補正して前記測定部位に含まれる水素を定量的に分析する分析手段とを備えていることを特徴とする金属材料の水素分析装置。

【請求項2】
前記レーザー照射手段は、パワー密度108~5×109W/cm2でパルス幅50~500ナノ秒の炭酸レーザーを用いることを特徴とする請求項1に記載の水素分析装置。

【請求項3】
前記測定手段は、水素の発光波長に対応した光を通過させて水素以外の原子の発光波長に対応した光を通過させない光学フィルタ及び光学フィルタを通過した光を検出する光検出器を用いて測定を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の水素分析装置。

【請求項4】
ヘリウムガスを供給して金属材料表面の測定部位をヘリウムガス雰囲気に設定し、前記測定部位に向かってレーザーを照射して前記測定部位にアブレーションが生じないようにヘリウムガスをプラズマ化し、レーザー照射中においてプラズマ化したヘリウムガスの内部で発生する光を測定し、測定された水素の発光波長の発光強度を測定された酸素の発光波長の発光強度に基づいて補正して前記測定部位に含まれる水素を定量的に分析することを特徴とする金属材料の水素分析方法。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009055768thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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