用于油中低含水量的非侵入式測量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測定油中痕量水的方法和裝置，所述方法包括以下步驟：獲取包括水和油的低含水量流體的混合樣本，將混合樣本的一部分傳送到吸收池從而生成測量樣本，使用具有狹縫的不透明片覆蓋吸收池的觀測表面，在激光源與吸收池的激光接收表面之間設(shè)置具有固定開口的遮擋件，將脈沖激光束從激光源傳輸?shù)轿粘?；在測量樣本中誘導(dǎo)熒光，通過聚光透鏡聚焦熒光并且將熒光傳輸?shù)椒止鈨x，并且通過用攝譜儀使熒光色散和用增強(qiáng)型電荷耦合器件增強(qiáng)熒光而使用分光儀測量熒光。
【專利說明】
用于油中低含水量的非侵入式測量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于測定石油流體中含水量的方法。具體地說，本發(fā)明涉及快速測定石油流體中含水量的非侵入式方法，該方法基于對發(fā)射自油水混合物的激光誘導(dǎo)熒光的光譜測量。
【背景技術(shù)】
[0002]對石油流體中的污染物進(jìn)行分析測試是許多工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要步驟。污染物可以是殘留在例如多用途管道或成品油儲存罐中的少量其它類型的燃料。污染物可以是少量同一種類但具有不同硫含量的燃料，這種情況通常發(fā)生在柴油燃料的分配操作和存儲中。污染物還可以具有風(fēng)化燃料與新鮮燃料混合的形式或者一些不易鑒別的化學(xué)物質(zhì)的形式。
[0003]水是在某些應(yīng)用中所關(guān)心的污染物。已知噴氣燃料的凝結(jié)水污染是航空工業(yè)中的嚴(yán)重安全問題并被發(fā)現(xiàn)是高溫潮濕的熱帶國家中數(shù)起直升機(jī)墜毀事故的原因。
[0004]用于測試污染物的普通分析方法包括使用紅外吸收、紫外(UV)吸收和核磁共振，但這些方法都存在弊端。
[0005]液態(tài)碳?xì)淙剂?例如，噴氣燃料、汽油和柴油)可由在被紫外光激發(fā)時的不同形狀的熒光發(fā)射光譜表征。當(dāng)這種燃料被污染或與其它類型的燃料混合時，燃料的光譜形狀根據(jù)污染物的熒光光譜/時間特性而變化。在大部分情況下，可以通過比較受污染樣本與未受污染樣本之間的熒光發(fā)射光譜的形狀來鑒別碳?xì)淙剂现械奈廴疚?。在一種方法中，通過將樣本的熒光發(fā)射光譜與可能來源的樣本的同一光譜進(jìn)行直接視覺比較來對油進(jìn)行鑒別，其中全部樣本均由254nm的紫外輻射激發(fā)。換言之，為執(zhí)行光譜的比較，無論該比較是視覺比較還是數(shù)值比較，首先必須對參考樣本或一組參考樣本執(zhí)行測量，以便產(chǎn)生供未知樣本測量結(jié)果進(jìn)行比較的必要參考數(shù)據(jù)。在許多情況下，所需要的信息不僅有污染物類型，還有污染物在混合物中的體積比，即，污染物濃度。進(jìn)而，需要制備多組具有已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)混合物并對其執(zhí)行測量從而產(chǎn)生必要的校準(zhǔn)曲線的附加步驟。
[0006]水是更加難以定量甚至難以鑒別的污染物。水不發(fā)射熒光。已知基于熒光的方法主要適用于水的體積濃度在從大致50%至99%的范圍內(nèi)的水包油乳液。這些方法不能很好地適用于水濃度(以體積計(jì))在0.01%直到百分之幾的范圍內(nèi)的油包水的測量所對應(yīng)的不同設(shè)計(jì)參數(shù)，這是因?yàn)樗话l(fā)射熒光，僅僅微量的水的存在不會明顯影響油的突顯的熒光信號。不能對油中的低濃度水進(jìn)行精確的測量意味著沒有測量油包水乳液流動區(qū)域內(nèi)水的局部濃度的好方法。因此，幾乎沒有可供科學(xué)界使用的流動乳液層內(nèi)水的濃度梯度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)有利于更好地理解流動乳液的行為且有利于描述流動乳液的形成和分離的模型的發(fā)展。
[0007]此外，現(xiàn)有技術(shù)中沒有描述油包水混合物中油的激光誘導(dǎo)熒光強(qiáng)度測量值與混合物含水量之間的直接相關(guān)性的已知方法。
[0008]用于對體積范圍在約0.01%與約I %之間的精確水濃度測量的主要技術(shù)基于化學(xué)反應(yīng)物的滴定(例如，I2與油中存在的H2O的定量反應(yīng))。該技術(shù)，以及涉及在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的采樣、稀釋和若干連續(xù)操作的其它技術(shù)，對于原油生產(chǎn)設(shè)備以及煉油設(shè)備和石油化工工廠中所需的實(shí)時過程監(jiān)視應(yīng)用來說，是不現(xiàn)實(shí)的，這是因?yàn)檫@些方法對流動流體是侵入式(intrusive)的。例如，現(xiàn)有技術(shù)中一種已知方法通過使用焚光染料來評定包括水相的多相混合物樣本。由于要求將染料添加到液流中以便測量油樣本中的水，因此在與待評定的特定相接觸時會發(fā)射熒光的熒光染料中的檢測分子的添加對液流是侵入式的。這些方法也不適于測量油罐或其它保持裝置中的局部含水量。
[0009]因此，需要能夠測定油中痕量水的裝置，該裝置可以浸沒在燃油儲存罐中的不同深度處以檢測不同高度處的水污染和測量不同高度處的水濃度，該裝置可以在過程中的適當(dāng)位置與工藝液流(process stream)串聯(lián)(in-line)地安裝或者安裝在旁通管路上，并且采用可測量具有低含水量的流體中的水濃度的非侵入式方法，此外，需要能夠快速且非侵入地檢測含油流體的體積內(nèi)的局部區(qū)域中的痕量水的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及用于測定油中痕量水的方法，該方法包括獲取低含水量流體的混合樣本的步驟，其中低含水量流體包括油和水，水分布為具有平均直徑的水滴。該方法還包括將混合樣本的一部分傳送到吸收池(cuvette)從而生成測量樣本的步驟。吸收池的觀測表面與吸收池的激光接收表面相鄰并且具有不透明片以形成被遮蓋側(cè)，不透明片包括狹縫。該方法還包括使脈沖激光束傳輸穿過吸收池的激光接收表面的步驟。在進(jìn)一步的步驟中，以脈沖激光束誘導(dǎo)測量樣本的熒光光譜中的熒光，并且熒光從吸收池的被遮蓋側(cè)上的不透明片中的狹縫發(fā)射。在進(jìn)一步的步驟中，通過位于吸收池與分光儀(spectrometer)之間的聚光透鏡將熒光聚焦在分光儀測量熒光的點(diǎn)處。分光儀包括耦合有增強(qiáng)型電荷耦合器件的攝譜儀(pectrograph)。通過用攝譜儀使熒光色散并且用增強(qiáng)型電荷耦合器件增強(qiáng)熒光來測量熒光。
[0011 ]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，該方法還包括在激光源與吸收池的激光接收表面之間設(shè)置遮擋件的步驟，遮擋件限定固定開口，并且使脈沖激光在傳輸穿過吸收池的激光接收表面之前傳輸穿過該固定開口。
[0012]在本發(fā)明的在某些實(shí)施例中，水滴的平均直徑在30μπι與70μπι之間的范圍內(nèi)。
[0013]在某些實(shí)施例中，脈沖激光束具有266nm的波長。
[0014]在某些實(shí)施例中，熒光光譜在280nm與450nm之間的范圍內(nèi)。
[0015]在某些實(shí)施例中，脈沖激光束以20mJ/脈沖的能量以及6ns/脈沖的時間跨度脈動。
[0016]在某些實(shí)施例中，狹縫為0.5mm寬。
[0017]在某些實(shí)施例中，狹縫與吸收池的邊緣相距4mm。
[0018]在某些實(shí)施例中，油為噴氣燃料。
[0019]在某些實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟:采集低含水量流體的樣本以及將樣本混合從而生成混合樣本。
[0020]在某些實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟:在混合樣本的不同位置提取混合樣本的附加部分以及用分光儀測量這些附加部分的熒光，對這些混合樣本部分的測量提供了對整個混合樣本進(jìn)行分布標(biāo)示(map)的能力。
[0021]在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及用于測定油中痕量水的裝置。該裝置包括具有激光接收表面和觀測表面的吸收池。吸收池構(gòu)造為保持包含水和油的低含水量流體的混合樣本?；旌蠘颖局械乃植紴榫哂衅骄睆降乃巍Ｔ撗b置還包括具有狹縫的不透明片，不透明片構(gòu)造為遮擋熒光傳輸穿過吸收池的觀測表面的一部分，并且狹縫構(gòu)造為熒光從吸收池穿過。該裝置還包括激光源，激光源構(gòu)造為使脈沖激光束引導(dǎo)穿過吸收池的激光接收表面，脈沖激光束構(gòu)造為誘導(dǎo)混合樣本的熒光光譜中的熒光。該裝置還包括聚光透鏡，聚光透鏡構(gòu)造為將熒光收集并傳輸?shù)椒止鈨x。分光儀構(gòu)造為測量穿過狹縫的熒光并且包括構(gòu)造為使熒光色散的攝譜儀以及構(gòu)造為增強(qiáng)熒光的增強(qiáng)型電荷耦合器件。
[0022]在本發(fā)明的在某些實(shí)施例中，該裝置還包括限定固定開口的遮擋件，固定開口位于吸收池與激光源之間，其中固定開口構(gòu)造為減少脈沖激光束的直徑。在本發(fā)明的在某些實(shí)施例中，水滴的平均直徑在30μπι與70μπι之間的范圍內(nèi)。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，脈沖激光束具有266nm的波長。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，熒光光譜在280nm與450nm之間的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，攝譜儀位于聚光透鏡與增強(qiáng)型電荷耦合器件之間，并且其中增強(qiáng)型電荷耦合器件與脈沖激光束同步。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，脈沖激光束以20mJ/脈沖的能量以及6ns/脈沖的時間跨度脈動。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，狹縫為0.5mm寬。在本發(fā)明某些實(shí)施例中，狹縫距吸收池的邊緣為4mm。
【附圖說明】
[0023]通過以下描述、權(quán)利要求書以及附圖將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)注意的是附圖僅示出了本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例，并因此不應(yīng)被視為對本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可能包括其它同等有效的實(shí)施例。
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能夠使用激光誘導(dǎo)熒光的光譜吸收來檢測痕量水的存在的裝置的圖示。
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所測量的含水量(以體積計(jì))在0.001%與1%之間的范圍內(nèi)的煤油在352nm至372nm的范圍內(nèi)的相對熒光光譜的曲線圖。
[0026]圖3是含水量(以體積計(jì))在0.001%與0.1 %之間的范圍內(nèi)的煤油的熒光光譜的強(qiáng)度(基于352nm至372nm的熒光光譜范圍)的點(diǎn)圖，以及最佳擬合的對數(shù)曲線。
[0027]圖4是含水量(以體積計(jì))在0.001%與0.3 %之間的范圍內(nèi)的煤油的熒光光譜的強(qiáng)度(基于352nm至372nm的熒光光譜范圍)的點(diǎn)圖，以及最佳擬合的對數(shù)曲線。
[0028]圖5是含水量(以體積計(jì))在0.001%至I %之間的范圍內(nèi)的煤油的熒光光譜的強(qiáng)度(基于352nm至372nm的熒光光譜范圍)的點(diǎn)圖，以及最佳擬合的對數(shù)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]盡管本發(fā)明將對若干實(shí)施例進(jìn)行說明，但應(yīng)該理解的是相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)能理解在本發(fā)明的范圍或要旨內(nèi)本文所描述的裝置和方法具有許多實(shí)例、修改和變型。因此，本文所描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例是對請求保護(hù)的發(fā)明的不失一般性且不加以限制的列舉。
[0030]圖1示出了用于測定油中痕量水的裝置100。裝置100包括具有激光接收表面104和觀測表面106的吸收池(比色皿)102。吸收池102可以是允許對測量樣本130進(jìn)行精確測量的任何適當(dāng)?shù)钠髅?。用于吸收?02的示例性材料包括石英、玻璃、塑料、金屬、陶瓷材料以及其它類似材料。在至少一個實(shí)施例中，吸收池102是能夠保持約3mL至約4mL流體的石英吸收池。在另一個實(shí)施例中，吸收池102呈矩形棱柱形狀。激光接收表面104和觀測表面106位于彼此相鄰的位置。激光接收表面104、觀測表面106和吸收池102可以由相同的材料制成也可以由不同的材料制成。激光接收表面104能夠允許從激光源108發(fā)射的諸如脈沖激光束110等電磁輻射進(jìn)入吸收池102。根據(jù)至少一個實(shí)施例，脈沖激光束110透過激光接收表面104并進(jìn)入吸收池102，使得從測量樣本130發(fā)射出激光誘導(dǎo)熒光。觀測表面106大致透明并且能夠允許熒光112從吸收池102發(fā)射。激光接收表面104與觀測表面106之間的角度允許激光束穿入到吸收池102的內(nèi)部一段距離，這提供了在小體積內(nèi)的相互作用而不僅僅是表面的相互作用。激光接收表面104與觀測表面106之間的角度可以在約60°至約120°之間。在一個實(shí)施例中，激光接收表面104和觀測表面106構(gòu)造為形成90°角。
[0031 ]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解的是電磁輻射可以與所發(fā)射的光、UV光、電磁波以及熒光互換地使用，它們用于描述以波的形式行進(jìn)的電磁能。
[0032]吸收池102構(gòu)造為保持低含水量流體的混合樣本。低含水量流體包括油和水。只要低含水量流體能形成水從油中有限地分離或水不從油中分離的穩(wěn)定乳液，該低含水量流體可以在油中含有任何量的水。在某些實(shí)施例中，水的量(以體積計(jì))小于約3 %。根據(jù)一個實(shí)施例，低含水量流體中的水的量(以體積計(jì))在例如約0.001 %至約I %的痕量范圍內(nèi)。混合樣本中的水分布為油相中的水滴。在某些實(shí)施例中，水滴的平均直徑在約30μπι與約70μπι之間。在至少一個實(shí)施例中，水滴具有約50μπι的平均直徑?？梢允褂镁劢构馐瓷錅y量(FBRM)技術(shù)來測量水滴尺寸。
[0033]裝置100還包括具有狹縫116的不透明片114。不透明片114構(gòu)造為遮蓋或遮擋從吸收池102的觀測表面106的至少一部分透過的光。在一些實(shí)施例中，不透明片114構(gòu)造為施加在吸收池102的觀測表面106上。用于不透明片114的示例性材料包括任何金屬、聚合物、有機(jī)物、陶瓷或類似的材料?？蛇x地，不透明片114可以是能夠阻擋從測量樣本130發(fā)射的激光誘導(dǎo)熒光透過的任何覆層或者是用于吸收池觀測表面的任何不透明材料。在一個實(shí)施例中，不透明片114是薄金屬材料。狹縫116構(gòu)造為確保熒光112僅從吸收池102內(nèi)的特定位置穿過。狹縫116提供了供熒光112穿過的窗口或透明表面。狹縫116可以具有可操作為對從吸收池的觀測表面106發(fā)射的熒光112進(jìn)行控制的任何尺寸。狹縫的尺寸決定哪個部分的熒光將被檢測。狹縫116的尺寸選擇為與脈沖激光束110的直徑大致成比例并且大于水滴的平均直徑。狹縫116的高度可以在約0.5cm與約1.5cm之間。在至少一個實(shí)施例中，狹縫116具有Icm的高度。狹縫116的寬度可以在約0.2mm與2.0mm之間。在至少一個實(shí)施例中，狹縫116具有約0.5_的寬度。在至少一個實(shí)施例中，在全部測量中狹縫116的尺寸和位置是固定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解的是狹縫116可以布置在不透明片114上的任何這樣的位置:使得狹縫116相對于吸收池102的邊緣的位置允許吸收池102中的脈沖激光束110與樣本之間發(fā)生體積內(nèi)相互作用，同時狹縫116的位置距離邊緣足夠近而不至于使熒光信號由于被吸收而衰減。在至少一個實(shí)施例中，狹縫116位于距離吸收池102的連接激光接收表面104與觀測表面106的邊緣約4mm的位置。狹縫116可以具有能夠使來自吸收池102的熒光112穿過的任何形狀。示例性的形狀包括，長方形、方形、橢圓形、圓形以及其它多邊形。
[0034]激光源18構(gòu)造為將激光束形式的電磁輻射從激光源1 8引導(dǎo)到激光接收表面104。激光源108根據(jù)本領(lǐng)域公知的任何激光誘導(dǎo)熒光方法產(chǎn)生任何頻率的電磁輻射。激光源108可以是產(chǎn)生連續(xù)激光束的連續(xù)激光器、產(chǎn)生脈沖激光束的Q開關(guān)激光器或者產(chǎn)生脈沖激光束的具有斬波器的連續(xù)激光器。在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中，激光源108產(chǎn)生被引導(dǎo)穿過吸收池102的激光接收表面104的激光脈沖形式的脈沖激光束110。在至少一個優(yōu)選實(shí)施例中，激光源108使用Q開關(guān)產(chǎn)生作為脈沖激光束110的Q開關(guān)激光束。Q開關(guān)的示例性實(shí)施例為聲光調(diào)制器、電光調(diào)制器、旋轉(zhuǎn)鏡、可飽和吸收器等。脈沖激光束110構(gòu)造為通過照射吸收池102中的測量樣本130而在測量樣本130中誘導(dǎo)熒光。脈沖激光束110可以包括具有能夠在測量樣本130中誘導(dǎo)熒光的任何波長的光。在一些實(shí)施例中，脈沖激光束110具有在約250nm與約400nm之間的范圍內(nèi)的波長。根據(jù)一個實(shí)施例，脈沖激光束110具有約266nm的波長。脈沖激光束110可以具有約ImJ與約10mJ之間的能量。在一個實(shí)施例中，脈沖激光束110以約20mJ/脈沖的能量以及約6ns/脈沖的時間跨度脈動。脈沖間的跨度可以在約0.05s至約0.1s的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解的是，可以基于樣本熒光的性質(zhì)和所使用的激光器來設(shè)計(jì)每個脈沖的跨度以及脈沖間的跨度。
[0035]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，遮擋件118布置在激光源108與吸收池102的激光接收表面104之間。遮擋件118的示例性材料包括金屬、聚合物、有機(jī)材料、陶瓷以及能夠遮擋激光束的其它任何材料。在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中，遮擋件118控制來自激光源108的激光束的尺寸。遮擋件118包括可供激光束穿過的固定開口 120。固定開口 120確保從中穿過的激光束具有確定且均一的直徑。固定開口 120可以包括允許一個激光束或多個激光束從多個位置進(jìn)入吸收池102的單個孔或多個孔。在某些實(shí)施例中，固定開口 120布置在遮擋件118上與激光束的截面大致同心的位置。遮擋件118可以用于通過減小穿過固定開口 120的激光束的橫截面面積來調(diào)節(jié)激光束的直徑。在一些實(shí)施例中，固定開口 120為圓形形狀。固定開口 120的尺寸是基于流體樣本中水滴的平均尺寸而確定的。固定開口 120的尺寸被固定在水滴平均尺寸的約50至約200倍的范圍內(nèi)。在一個實(shí)施例中，固定開口 120的直徑為約5mm。
[0036]在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中，裝置100中未設(shè)置遮擋件118，從而由激光源108控制激光束的尺寸。
[0037]分光儀124構(gòu)造為測量穿過狹縫116的熒光。分光儀124可以是能夠分離并測量入射電磁波至少一個屬性的任何儀器。在一個實(shí)施例中，分光儀124包括與360nm至370nm范圍的濾光器結(jié)合的任何適當(dāng)?shù)臋z測器。示例性濾光器包括光電倍增管和電荷耦合器件。在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中，分光儀124包括與電荷耦合器件耦合的攝譜儀126。在一些實(shí)施例中，攝譜儀126位于聚光透鏡122與電荷耦合器件之間。在某些實(shí)施例中，電荷耦合器件是增強(qiáng)型電荷耦合器件(ICCD)128。分光儀124對與測量樣本130所發(fā)射的熒光的波長范圍相對應(yīng)的熒光光譜內(nèi)的熒光112的強(qiáng)度進(jìn)行測量。測量樣本130的熒光光譜可能受水滴的直徑、低含水量流體中油的組成以及脈沖激光束110的波長的影響。在一些實(shí)施例中，根據(jù)油的類型，測量樣本130的熒光光譜在約280nm與約450nm之間的范圍內(nèi)。攝譜儀126可以將熒光112色散到混合樣本的熒光光譜上。在一些實(shí)施例中，攝譜儀126以約3nm的分辨率色散熒光112。可以通過激活I(lǐng)CXD 128來增強(qiáng)和顯示經(jīng)攝譜儀126色散的熒光。ICCD 128可以接收已色散的熒光并輸出能夠在顯示器上顯示的經(jīng)增強(qiáng)的信號。在至少一個實(shí)施例中，ICCD128與脈沖激光束110的Q開關(guān)同步，使得ICCD 128僅在與激光源108產(chǎn)生的激光脈沖對應(yīng)的時間窗口期間是激活的。對于確保從混合樣本提取的附加部分的熒光強(qiáng)度全部相對于相同參照點(diǎn)進(jìn)行測量來說，保持電荷耦合器件的電壓恒定非常重要。
[0038]如圖1中所示，聚光透鏡122可以布置在觀測表面106與分光儀124之間。聚光透鏡122通過向分光儀124折射并傳輸電磁福射而收集和聚焦從狹縫116發(fā)射的焚光112。聚光透鏡122可以是單個透鏡或多個透鏡。聚光透鏡122的示例性材料包括玻璃、聚合物、石英、藍(lán)寶石、石英玻璃等。在至少一個實(shí)施例中，聚光透鏡122由石英制成。在一些實(shí)施例中，聚光透鏡122的光學(xué)表面大致垂直于形成在狹縫116的中心與分光儀124的檢測器的中心之間的矢量。聚光透鏡122可以構(gòu)造為向攝譜儀126傳輸比其它可能方式更大量的從狹縫116發(fā)出的熒光112。
[0039]在一些實(shí)施例中，裝置100與工藝液流串聯(lián)地安裝?？蛇x地，裝置100可以安裝在旁通管路上?？梢栽趫?zhí)行下文所述的方法之前使用閥組件將樣本傳送到與工藝液流串聯(lián)或位于旁通管路上的測量器皿中。在一些實(shí)施例中，裝置100是便攜式的。
[0040]另一方面，本發(fā)明提供了用于測定含油流體中的痕量水(諸如以體積計(jì)在約0.001 %與約3 %之間的水量)的方法。該方法包括獲取低含水量流體的混合樣本的步驟以及將混合樣本的一部分傳送到吸收池102的步驟。脈沖激光束110透過吸收池102的激光接收表面104，從而誘導(dǎo)測量樣本130的熒光光譜中的熒光。熒光112穿過吸收池102的被遮蓋側(cè)上的狹縫116而發(fā)射，并且通過聚光透鏡122被聚焦。然后，分光儀124通過用攝譜儀126使熒光色散并用電荷耦合器件(可以是ICCD 128)增強(qiáng)熒光來測量熒光112。在一些實(shí)施例中，依次地將混合樣本的多個部分傳送到吸收池102，以提供標(biāo)示全部混合樣本的整體水量分布的能力。
[0041]通過執(zhí)行下文所述的本發(fā)明的方法，可以在無需在測量期間對低含水量流體的特性作任何改變的情況下，非侵入式地執(zhí)行該方法。在一些實(shí)施例中，低含水量流體的混合樣本是通過完成下述步驟而獲得的:采集低含水量流體的樣本并將樣本混合從而生成混合樣本。低含水量流體可以包括油以及以體積計(jì)在約0.001 %與約3 %之間的范圍內(nèi)的水。低含水量流體的樣本可以是任何含油流體。示例性含油流體包括原油、汽油、柴油、醇類、煤油、噴氣燃料、液化石油氣、液化天然氣以及其它任何液態(tài)烴。在一個實(shí)施例中，樣本是煤油噴氣燃料。可以從生產(chǎn)設(shè)備、提煉設(shè)備、加工設(shè)備、蒸餾設(shè)備、石油化工廠、油水分離器、存儲容器、生產(chǎn)井、燃油儲存罐或其它任何存在含油流體的地方的工藝液流或儲存器皿中采集樣本。在一些實(shí)施例中，通過串聯(lián)裝置從工藝液流直接采集樣本?？蛇x地，可以從旁通管路采集樣本。根據(jù)至少一個實(shí)施例，從多相混合流體液流(諸如油包水乳液流)采集樣本?？梢詫颖静杉饺萜髦?。示例性的容器包括燒杯、燒瓶、杯、瓶、罐、桶、儲存罐、燃油罐以及其它類似的儲存容器。在一個實(shí)施例中，將樣本采集在具有約100mL的容積的燒杯中。
[0042]在一些實(shí)施例中，該方法還包括將樣本混合從而生成混合樣本的步驟，該混合樣本中的水分布為水滴。樣本混合對樣本具有剪切效應(yīng)(shearing effect)，從而使樣本中的流體相乳化?？梢酝ㄟ^攪拌、振動、攪動、混合、加熱、霧化、乳化或其它任何已知的方法來混合樣本，以生成經(jīng)混合的混合物。在至少一個實(shí)施例中，使用手持式攪拌器來混合樣本。水滴的平均直徑是保持均一性的重要參數(shù)，這是因?yàn)樵诒籙V光激發(fā)時水是弱熒光材料，并且不同的液滴尺寸趨于改變樣本的熒光圖案?；旌蠘颖局械乃慰梢跃哂性?0μπι與70μπι之間的范圍內(nèi)的平均直徑。在一些實(shí)施例中，混合樣本中的水滴具有約50μπι的平均直徑。
[0043]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在采集樣本之前對低含水量流體進(jìn)行混合，從而該方法開始于獲取低含水量流體的混合樣本的步驟。在一些實(shí)施例中，通過將混合樣本傳送到安裝在工藝液流中的測量器皿而得到混合樣本。
[0044]在將混合樣本的一部分傳送到吸收池102從而生成測量樣本130的步驟中，混合樣本的被傳送到吸收池102的部分可以是部分混合樣本或全部混合樣本。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解的是，混合樣本的被傳送到吸收池102的部分的體積取決于吸收池102的尺寸?？梢酝ㄟ^滴管、移液管、導(dǎo)管、軟管、管道、旁通管路等將混合樣本傳送到吸收池102。可選地，可以將混合樣本傳送到工藝液流的指定部分(吸收池102所在的位置)。在一個實(shí)施例中，使用滴管將混合樣本的一部分傳送到吸收池102從而生成測量樣本130，該部分具有約3mL至約4mL的體積。
[0045]吸收池102的觀測表面106被包括狹縫116的不透明片114覆蓋從而形成吸收池102的被遮蓋側(cè)。吸收池102包括與觀測表面106相鄰的激光接收表面104。在一些實(shí)施例中，不透明片114覆蓋觀測表面106的一部分并且阻止分光儀124對該部分的激光誘導(dǎo)熒光進(jìn)行測量。在至少一個實(shí)施例中，不透明片114位于吸收池102的觀測表面106附近而不與觀測表面106直接接觸。狹縫116能夠限定吸收池102的被遮蓋側(cè)上的發(fā)射熒光112的區(qū)域。在一個實(shí)施例中，狹縫116為約0.5mm寬。
[0046]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，具有固定開口120的遮擋件118設(shè)置在激光源108與吸收池102的激光接收表面104之間。遮擋件118能夠阻止激光源108產(chǎn)生的一些電磁輻射穿過遮擋件118?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的任何方式設(shè)置遮擋件118。在一些實(shí)施例中，遮擋件118設(shè)置為薄壁。在其它實(shí)施例中，遮擋件118設(shè)置為容器的一部分。在又一些實(shí)施例中，遮擋件118設(shè)置為施加于吸收池102上的覆層。遮擋件118包括固定開口 120。固定開口 120可以構(gòu)造為將至少一部分脈沖激光束110傳輸?shù)轿粘?02的激光接收表面104。固定開口 120可以具有任何形狀或尺寸。在至少一個實(shí)施例中，固定開口 120具有圓形截面并且具有約0.5mm的直徑。在一些實(shí)施例中，固定開口 120能夠阻止某些波長的電磁輻射從激光源108傳輸?shù)郊す饨邮毡砻?04。
[0047]在使脈沖激光束110傳輸穿過激光接收表面104的步驟中，脈沖激光束110由激光源108產(chǎn)生、被引導(dǎo)穿過固定開口 120并且穿過吸收池102的激光接收表面104。在一些實(shí)施例中，激光源108具有Q開關(guān)并且脈沖激光束110是Q開關(guān)激光束。在至少一個實(shí)施例中，脈沖激光束110以激光脈沖的形式透過激光接收表面104，每個脈沖激光以約20mJ/脈沖的能量以及約6ns/脈沖的時間跨度脈動。脈沖激光束110具有可操作為在測量樣本130中誘導(dǎo)熒光的波長。在一些實(shí)施例中，脈沖激光束110具有UV光范圍內(nèi)(通常在約250nm與約400nm之間)的波長。在至少一個實(shí)施例中，脈沖激光束110具有約266nm的波長。在脈沖激光束110透過吸收池102的激光接收表面104之前可以對脈沖激光束110執(zhí)行附加的步驟。在至少一個實(shí)施例中，遮擋件118遮擋脈沖激光束110的一部分并且固定開口 120允許脈沖激光束110的其它部分通過到吸收池102的激光接收表面104。在一些實(shí)施例中，遮擋件118用于為吸收池102遮擋電磁輻射。激光接收表面104允許脈沖激光束110進(jìn)入吸收池102并照射測量樣本130。在一些實(shí)施例中，激光接收表面104阻止一部分電磁輻射傳輸進(jìn)吸收池102但允許其它電磁輻射穿過激光接收表面104并進(jìn)入吸收池102。
[0048]在誘導(dǎo)測量樣本130的熒光光譜中的熒光的步驟中，脈沖激光束110穿過吸收池102的激光接收表面104以照射測量樣本130。當(dāng)測量樣本130從脈沖激光束110吸收電磁輻射并且發(fā)射波長大于所吸收的電磁輻射的波長的光時產(chǎn)生激光誘導(dǎo)熒光。激光誘導(dǎo)熒光在與測量樣本130發(fā)射的熒光的波長范圍相對應(yīng)的熒光光譜內(nèi)發(fā)射。在一些實(shí)施例中，激光誘導(dǎo)熒光的第一部分穿過吸收池102的被遮蓋側(cè)上的狹縫116而不透明片114阻止激光誘導(dǎo)熒光的第二部分從吸收池102的被遮蓋側(cè)發(fā)射。狹縫116可以具有允許熒光112從狹縫116發(fā)射的任何尺寸和形狀。在一些實(shí)施例中，狹縫116僅允許在吸收池102內(nèi)的特定位置被激發(fā)的激光誘導(dǎo)熒光通過。在至少一個實(shí)施例中，狹縫116布置為使得脈沖激光束110激發(fā)測量樣本130并且熒光112通過狹縫116以約90°的激發(fā)發(fā)射幾何構(gòu)型發(fā)射。然后可以收集從狹縫116發(fā)射的熒光112并且通過聚光透鏡122將熒光112聚焦并傳輸?shù)椒止鈨x124以用于測量。
[0049]在通過聚光透鏡122聚焦熒光112的步驟中，聚光透鏡122位于吸收池102與分光儀124之間。在一些實(shí)施例中，從狹縫116發(fā)射的熒光112在穿過聚光透鏡122時發(fā)生折射。如上文所述，聚光透鏡122收集并聚焦熒光112，并且能夠增加分光儀124所測量的熒光的強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，聚光透鏡122將熒光112聚焦于分光儀124上的一點(diǎn)?？蛇x地，聚光透鏡122準(zhǔn)直熒光112。聚光透鏡122可以是能夠彎曲并傳輸光的任何形狀和材料。在一個實(shí)施例中，石英透鏡將從狹縫116發(fā)射的熒光112收集并聚焦到分光儀124的檢測器上。
[0050]在使用分光儀124測量熒光的步驟中，分光儀124檢測部分或全部的透過聚光透鏡122的熒光112。分光儀124可以具有本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的能夠測量入射電磁波的任何構(gòu)造。分光儀124可以包括含有檢測器的攝譜儀126。分光儀124可以通過使檢測器所接收的入射熒光色散并且顯示樣本熒光光譜內(nèi)的熒光強(qiáng)度來測量熒光112的強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，攝譜儀126以約3nm的分辨率色散入射的熒光。在一些實(shí)施例中，熒光光譜在約280nm與約450nm之間的范圍內(nèi)。在另一些的實(shí)施例中，熒光光譜的范圍在約355nm與約375nm之間。分光儀124還可以包括ICXD 128。根據(jù)一些實(shí)施例，ICCD 128對由攝譜儀126色散的入射熒光進(jìn)行增強(qiáng)并輸出測量樣本130的熒光強(qiáng)度的信號。分光儀124可以以任何可行的采樣率測量熒光。在一些實(shí)施例中，ICXD 128以25ns的間隔對由攝譜儀126色散的入射熒光進(jìn)行增強(qiáng)和測量。在至少一個實(shí)施例中，ICCD128由激光源108的Q開關(guān)開啟從而與脈沖激光束110同步。
[0051]如圖2中所示，分光儀124可以測量熒光112的熒光光譜中每個波長的熒光強(qiáng)度，從而形成樣本熒光強(qiáng)度的點(diǎn)圖。可以使用本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的任何可行的方法來顯示熒光強(qiáng)度的點(diǎn)圖。在一些實(shí)施例中，使用便捷軟件將點(diǎn)圖顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上?？蛇x地，可以將點(diǎn)圖存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)上或使用本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的其它方法。樣本的熒光強(qiáng)度與低含水量流體中的水量成正比。如圖3至圖5中所示，至少對于以體積計(jì)在約0.001 %與約I %之間的范圍內(nèi)的水量，可以用對數(shù)函數(shù)來近似熒光強(qiáng)度。
[0052]在本發(fā)明的另一方面中，該方法允許通過提取樣本的附加部分并使用分光儀124對該附加部分進(jìn)行測量來標(biāo)示低含水量流體樣本的整體水量分布。可以從混合前的樣本或混合后的樣本提取附加部分。在一些實(shí)施例中，從混合樣本中的不同位置提取附加部分?？梢詮臉颖镜捻敳?、底部、前部、后部、中央以及邊緣提取附加部分。可選地，可以以給定的時間間隔定期地從樣本提取附加部分?？梢猿鲇谂c測定含油流體中水的存在相關(guān)的任何目的對低含水量流體的樣本進(jìn)分布標(biāo)示。示例性的目的包括測定諸如在低含水量流體中的多個位置的局部水濃度等特性、測定低含水量流體中的全部水量、測定諸如油包水乳液液流中的局部水濃度等特性、標(biāo)示一段時間里的流動過程、標(biāo)示儲存罐中的水污染、測定諸如溫度和壓力等參數(shù)對樣本中水量的影響以及其它本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的用途。在一些實(shí)施例中，從具有不同已知水量的混合樣本中提取附加部分從而生成基于低含水量流體的熒光強(qiáng)度的校準(zhǔn)曲線。
[0053]下面的實(shí)例結(jié)合了與從樣本提取附加部分相同的操作條件。在一些實(shí)施例中，在提取樣本的附加部分之前對吸收池102進(jìn)行沖洗。在提取樣本的附加部分之前對一些或全部裝置100執(zhí)行校準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，在測量樣本的附加部分時將ICCD 128的電壓保持在恒定水平。樣本每個部分的熒光強(qiáng)度可在任何的熒光光譜范圍內(nèi)進(jìn)行積分從而生成積分熒光強(qiáng)度。積分焚光強(qiáng)度可以被描繪為樣本中的水量的函數(shù)。
[0054]在另一個實(shí)施例中，由于本發(fā)明所設(shè)想的測量技術(shù)的非侵入性質(zhì)，樣本的水濃度可以被實(shí)時監(jiān)測。在一個實(shí)施例中，在線設(shè)施使用旁路結(jié)構(gòu)繞過主工藝管線。旁路結(jié)構(gòu)的管線具有光學(xué)窗口(例如，方形或者橢圓形/圓形)，使得脈沖激光束110照射光學(xué)窗口的一個表面并且分光儀124位于與光學(xué)窗口成60°至120°角度的位置。
[0055]實(shí)例:
[0056]實(shí)例1:
[0057]在實(shí)例I中，含油流體是噴氣燃料級煤油。通過在100mL燒杯中采集噴氣燃料級煤油的樣本并添加一定量的水，生成低含水量流體的樣本。使用移液管向噴氣燃料級煤油添加已知量的蒸餾水從而生成具有7000ppm水(相當(dāng)于以體積計(jì)1%的水量)的低含水量流體。通過使用移液管向煤油樣本中添加蒸餾水來控制樣本中的水量。使用高速手持式攪拌器攪拌樣本，將攪拌器的混合轉(zhuǎn)子的角速度設(shè)定為13500rpm并且允許樣本混合持續(xù)2分鐘。在攪拌步驟結(jié)束時，樣本包含的水滴的直徑具有30μπι到70μπι的尺寸分布，并且平均直徑為50μπι。在樣本被混合后，使用滴管從混合樣本的大致中心的位置提取3mL至4mL混合樣本并且將提取的混合樣本傳送至石英吸收池。石英吸收池的觀測表面覆蓋有具有狹窄狹縫的不透明薄金屬片。狹窄狹縫為0.5mm寬并且位于距離聯(lián)接石英吸收池的觀測表面與激光接收表面的邊緣4mm的位置。使用波長為266nm的Q開關(guān)激光束照射石英吸收池。校準(zhǔn)Q開關(guān)以產(chǎn)生以20mJ/脈沖的能量以及6ns/脈沖的時間跨度脈動的激光束。將Q開關(guān)激光束弓I導(dǎo)通過遮擋件的固定開口，該遮擋件使激光束的直徑減小至0.Smmt3Q開關(guān)激光束照射吸收池，從而誘導(dǎo)吸收池內(nèi)測量樣本中的熒光。不透明片中的狹窄狹縫構(gòu)造為使得激光誘導(dǎo)熒光以與Q開關(guān)激光束進(jìn)入吸收池的矢量成90°的角度而從狹窄狹縫發(fā)射。分光儀包括耦合有ICCD的攝譜儀。從狹窄狹縫發(fā)射的熒光穿過聚光透鏡，該聚光透鏡將熒光聚焦在攝譜儀的檢測器上。攝譜儀使從聚光透鏡傳輸?shù)墓馍⒁员阋?nm分辨率生成熒光光譜中的熒光信號。用于樣本的熒光光譜在280nm與450nm之間。激光源的Q開關(guān)構(gòu)造為觸發(fā)IC⑶上的傳感器，從而允許ICXD測量從攝譜儀接收的熒光信號。ICCD在Q開關(guān)激光束每次脈動后的25ns時間窗口內(nèi)感測熒光信號。然后在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示出由ICCD測得的熒光信號。
[0058]實(shí)例2:
[0059]在實(shí)例2中，在相同的條件下對具有7ppm、14ppm、35ppm、70ppm、140ppm、210ppm、35(^口111、70(^。111、140(^。111、350(^。1]1和700(^。1]1的含水量的樣本(分別與含水量(以體積計(jì))為
0.001%、0.002%、0.005%、0.01%、0.02%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%和1%的低含水量流體相對應(yīng))重復(fù)實(shí)例I的熒光測量過程。0.001 %與1.00 %之間的體積含水量對應(yīng)于7ppm與7000ppm之間的樣本含水量。對每個樣本的熒光強(qiáng)度進(jìn)行測量。圖2是波長在355nm與375nm之間的熒光光譜范圍內(nèi)的每個樣本的熒光強(qiáng)度的點(diǎn)圖。熒光強(qiáng)度在圖2中所示的熒光光譜范圍內(nèi)進(jìn)行積分并且被繪制在與樣本中的含水量的三個級別對應(yīng)的三個范圍中。第一范圍包括水量在辦口111與70(^口1]1之間的樣本，第二范圍包括水量在7口口1]1與210(^口1]1之間的樣本，并且第三范圍包括水量在7ppm與3500ppm之間的樣本。最佳擬合的對數(shù)曲線與水量在各個范圍內(nèi)的樣本的積分熒光強(qiáng)度的點(diǎn)圖重疊。
[0060]圖3是水量在7ppm與700ppm之間的范圍內(nèi)的樣本的積分熒光強(qiáng)度以及用于該范圍的最佳擬合曲線的視圖。該范圍與水在油中的(以體積計(jì))從0.001 %至0.1 %的范圍相對應(yīng)。圖3中的最佳擬合曲線的確定系數(shù)為0.98，并且基于熒光強(qiáng)度對水量進(jìn)行測定的估算誤差為±3ppm。
[0061 ]圖4是水量在7ppm與2100ppm之間的樣本的積分焚光強(qiáng)度，以及用于該范圍的最佳擬合曲線的視圖。該范圍與水在油中的(以體積計(jì))在0.001 %與0.3%之間的范圍相對應(yīng)。圖4中的最佳擬合曲線的確定系數(shù)為0.97并且估算誤差為± 5ppm。
[0062]圖5是水量在7ppm與7000ppm之間的樣本的積分熒光強(qiáng)度，以及用于該范圍的最佳擬合曲線。圖5中的最佳擬合曲線的確定系數(shù)為0.92并且估算誤差在±200ppm。
[0063]盡管已對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但應(yīng)理解的是在不背離本發(fā)明的原理和范圍的情況下可以作出各種變化、置換和變型。因此，應(yīng)當(dāng)通過以下權(quán)利要求和適當(dāng)?shù)姆缮系韧膬?nèi)容來確定本發(fā)明的范圍。
[0064]除非上下文中明確地指出，單數(shù)形式“一”、“一個”和“所述”包括多個指示對象。
[0065]范圍在本文中可以表示為從約一個特定值起和/或到約另一個特定值為止。當(dāng)這樣表示范圍時，應(yīng)當(dāng)理解的是另一實(shí)施例是從一個特定值起和/或到其他特定值為止，以及所述范圍內(nèi)的全部組合。
[0066]在本文中，諸如“第一”和“第二”等術(shù)語是任意指定的并且僅用于區(qū)分裝置的兩個或多個構(gòu)件。應(yīng)當(dāng)理解的是詞語“第一”和“第二”不起其它作用并且不是構(gòu)件名稱或說明的一部分，也不限定構(gòu)件的相對位置或姿態(tài)。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管在本發(fā)明的范圍內(nèi)可能預(yù)見到，但僅術(shù)語“第一”和“第二”的使用不需要存在任何“第三”構(gòu)件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測定油中痕量水的方法，所述方法包括以下步驟: 獲取低含水量流體的混合樣本，其中所述低含水量流體包括水和油，并且所述混合樣本中的水分布為水滴，所述水滴具有平均直徑； 將所述混合樣本的一部分傳送到吸收池從而生成測量樣本，所述吸收池具有與觀測表面相鄰的激光接收表面，所述吸收池的所述觀測表面具有不透明片以形成被遮蓋側(cè)，其中所述不透明片包括狹縫； 使脈沖激光束從激光源傳輸穿過所述吸收池的所述激光接收表面； 誘導(dǎo)所述測量樣本的熒光光譜中的熒光，其中所述脈沖激光束誘導(dǎo)熒光，并且所述熒光從所述吸收池的所述被遮蓋側(cè)上的所述不透明片中的所述狹縫發(fā)射； 通過聚光透鏡聚焦所述熒光并且將所述熒光傳輸至分光儀，其中所述聚光透鏡位于所述吸收池與所述分光儀之間，所述分光儀包括與增強(qiáng)型電荷耦合器件耦合的攝譜儀;以及用所述分光儀測量所述熒光，所述測量包括以下步驟: 用所述攝譜儀使所述熒光色散；以及 用所述增強(qiáng)型電荷耦合器件增強(qiáng)所述熒光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括下述步驟: 在所述激光源與所述吸收池的所述激光接收表面之間設(shè)置遮擋件，所述遮擋件限定固定開口 ；以及 在使所述脈沖激光傳輸穿過所述吸收池的所述激光接收表面之前使所述脈沖激光傳輸穿過所述固定開口。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述水滴的所述平均直徑在30μπι與70μπι之間的范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述脈沖激光束具有266nm的波長。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述熒光光譜在280nm與450nm之間的范圍內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述脈沖激光束以20mJ/脈沖的能量以及6ns/脈沖的時間跨度脈動。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述狹縫為0.5mm寬。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述狹縫與所述吸收池的邊緣相距4mm ο9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述油為噴氣燃料。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟: 采集所述低含水量流體的樣本；以及 將所述樣本混合從而生成所述混合樣本。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟: 在所述混合樣本的不同位置提取所述混合樣本的附加部分；以及 用所述分光儀測量所述附加部分的熒光， 其中對所述附加部分的熒光的測量提供對整個混合樣本進(jìn)行分布標(biāo)示的能力。12.—種用于使用權(quán)利要求1所述的方法來測定油中痕量水的裝置，所述裝置包括: 吸收池，其具有激光接收表面和觀測表面，所述吸收池構(gòu)造為保持低含水量流體的混合樣本，其中所述低含水量流體包括水和油，并且所述混合樣本中的水分布為水滴，所述水滴具有平均直徑； 不透明片，其具有狹縫，所述不透明片構(gòu)造為阻擋熒光傳輸穿過所述吸收池的所述觀測表面的一部分，所述狹縫構(gòu)造為允許熒光從所述吸收池穿過所述觀測表面的一部分；激光源，其構(gòu)造為引導(dǎo)脈沖激光束穿過所述吸收池的所述激光接收表面，所述脈沖激光束構(gòu)造為誘導(dǎo)所述混合樣本的熒光光譜中的熒光； 聚光透鏡，其構(gòu)造為將所述熒光收集并傳輸?shù)椒止鈨x，所述分光儀構(gòu)造為測量穿過所述狹縫的所述熒光；以及所述分光儀，其包括: 攝譜儀，其構(gòu)造為使所述熒光色散；以及 增強(qiáng)型電荷耦合器件，其構(gòu)造為增強(qiáng)所述熒光。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括限定固定開口的遮擋件，所述固定開口位于所述吸收池與所述激光源之間，其中所述固定開口構(gòu)造為減小所述脈沖激光束的直徑。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的裝置，其中所述水滴的所述平均直徑在30μπι與70μπι之間的范圍內(nèi)。15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述脈沖激光束具有266nm的波長。16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述熒光光譜在280nm與450nm之間的范圍內(nèi)。17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述攝譜儀位于所述聚光透鏡與所述增強(qiáng)型電荷耦合器件之間，并且所述增強(qiáng)型電荷耦合器件與所述脈沖激光束同步。18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述脈沖激光束以20mJ/脈沖的能量以及6ns/脈沖的時間跨度脈動。19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述狹縫為0.5mm寬。20.根據(jù)權(quán)利要求12至19中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述狹縫與所述吸收池的邊緣相距 4mm ο
【文檔編號】G01N21/64GK106062552SQ201480069861
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月12日
【發(fā)明人】伊扎特·M·赫加齊, 阿卜杜勒·拉赫曼·阿赫拉斯
【申請人】沙特阿拉伯石油公司