JP2018189628A - フォトルミネセンス温度測定標的 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度測定を行うためのフォトルミネセンス温度測定標的を有するシステムを提供する。【解決手段】フォトルミネセンス標的200は、フォトルミネセンスコーティング208及び熱伝導性骨格206を有する。フォトルミネセンスコーティング208は、質問装置から受光した励起光が照射されると、温度依存的に光を再放出し、その再放出光に基づいて質問装置は温度測定を行う。熱伝導性骨格構造206は、フォトルミネセンス標的200全体にわたって均一な温度分布を確立するよう、且つ上記骨格構造206を囲む上記フォトルミネセンスコーティング208の支持マトリックスを提供するよう構成されている。フォトルミネセンス標的200は、温度測定が行われる標的物体と熱的に接している。【選択図】図2
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2017年3月22日に出願された「フォトルミネセンス温度測定標的」と題された米国仮特許出願第62/474,673号の利益を主張するものであり、上記特許出願の内容はその全体を明示的に本明細書に参照により援用する。
本出願は、2017年3月22日に出願された「フォトルミネセンス温度測定標的」と題された米国仮特許出願第62/474,673号の利益を主張するものであり、上記特許出願の内容はその全体を明示的に本明細書に参照により援用する。
ある種のフォトルミネセンス材料は、その温度依存性を温度測定に利用することができる。質問装置によってフォトルミネセンス標的に光を照射すると、その光照射に対し、温度に依存してフォトルミネセンス標的は特定の性質の光を再放出することで応答できる。この再放出光を質問装置が受光し、再放出光の性質に基づいてフォトルミネセンス標的の温度を見積もることができる。
概して、一態様によれば、本発明は、温度測定を行うためのシステムに関する。該システムは、フォトルミネセンス標的を有する。上記フォトルミネセンス標的は、質問装置から受光した励起光が照射されると、温度依存的に光を再放出するフォトルミネセンスコーティングを有する。該システムは、上記フォトルミネセンス標的全体にわたって均一な温度分布を確立するよう構成された熱伝導性骨格構造であって、該骨格構造を囲む上記フォトルミネセンスコーティングの支持マトリックスを提供するよう構成された熱伝導性骨格構造を更に有する。上記フォトルミネセンス標的は、上記温度測定が行われる標的物体と熱的に接しており、上記質問装置は、上記再放出光に基づいて温度測定を行う。
概して、一態様によれば、本発明は、フォトルミネセンス標的を製造する方法に関する。該方法は、フォトルミネセンス材料及びバインダを含む液状フォトルミネセンスコーティングを得る工程と、上記液状フォトルミネセンスコーティングで熱伝導性骨格構造を被覆する工程と、被覆した上記骨格構造を基材上に配置する工程と、上記液状フォトルミネセンスコーティングを硬化させて、上記骨格構造を囲み且つ上記基材に接着する非液状フォトルミネセンスコーティングを得る工程とを有する。
概して、一態様によれば、本発明は、フォトルミネセンス標的を製造する方法に関する。該方法は、熱伝導性骨格構造シートを金型に広げる工程と、フォトルミネセンス材料及びバインダを含む液状フォトルミネセンスコーティングを得る工程と、上記液状フォトルミネセンスコーティングを上記金型に充填して、上記骨格構造シートを囲む工程と、上記液状フォトルミネセンスコーティングを硬化させて、上記骨格構造シートを囲む非液状フォトルミネセンスコーティングを上記金型内で得る工程と、上記フォトルミネセンスコーティング硬化物で囲まれた上記骨格構造シートから、上記フォトルミネセンスコーティング硬化物で被覆された骨格構造を抜き出す工程とを有する。
以下の記載及び添付した特許請求の範囲から本発明の他の態様が明らかとなるであろう。
添付の図面を参照して、本発明の具体的な実施形態を以下に詳述する。以下における本発明の実施形態の詳細な説明においては、本発明をより理解できるように多くの具体的な事項を記載している。しかしながら、当業者には明らかである通り、本発明はこれらの具体的事項がなくても実施できる。他の例では、説明が不必要に複雑とならないよう周知の特徴を詳しくは記載していない。
以下の図1〜図6Eの説明において、本発明の様々な実施形態について図面を参照して説明される構成要素はいずれも、他の図面を参照して説明される同様の名称を有する構成要素と同等なものであってもよい。簡潔にするため、これらの構成要素の説明を各図面で繰り返すことはしない。従って、各図面における構成要素の各実施形態はいずれも、参照により援用され、同様の名称を有する構成要素を1つ以上有する他の図面に存在してもよいものと見なされる。また、本発明の各種実施形態によれば、図面における構成要素の説明はいずれも、他の図面中の対応する同様の名称を有する構成要素について説明した実施形態に加えて、組み合わせて、又は代替して実施できる任意の実施形態として解釈されるべきである。
本発明の実施形態は、概して温度測定に関する。温度測定は様々な技術を用いて実施できる。これらの技術では、材料が有する物理特性、電気特性、又は放射特性の温度依存性が利用されているものもある。例えば、水銀温度計、熱電対、測温抵抗体、サーミスタ、パイロメータ、及びフォトルミネセンス式温度計等が挙げられるが、これらに限定されない。
電気式温度センサは、電磁放射への感度が望ましくないため、電磁的にノイズのある環境下では温度測定に不適切な場合があり、パイロメータ型センサは、放射率又は見通し内(line−of−sight)困難がある場合には使用できない場合があるが、フォトルミネセンス温度測定は、電磁妨害(EMI)の影響を受けず、光ファイバを用いた場合などには必ずしも見通し内結合を必要としない。
本発明の1つ以上の実施形態では、質問装置によってフォトルミネセンス標的に光を照射すると、その光照射に対し、温度に依存してフォトルミネセンス標的が温度依存的に光を再放出することで応答する。この再放出光を質問装置が受光し、再放出光の性質に基づいてフォトルミネセンス標的の温度を見積もることができる。従って、フォトルミネセンス標的が標的物体と熱的に接している場合、標的物体の温度は、質問装置が受光した再放出光から見積もることができる。
図1Aは、本発明の1つ以上の実施形態に係るフォトルミネセンス式温度感知システム(100)を模式的に表す。該フォトルミネセンス式温度感知システム(100)を用いて、標的物体(102A)の温度を測定できる。標的物体(102A)は、フォトルミネセンス標的(104A)を熱接触させて取り付けることができる物質であれば特に限定されない。フォトルミネセンス式温度感知システム(100)は、フォトルミネセンス標的(104A)、質問装置(106)、結合光学系(112)、及び処理装置(118)を有していてもよい。これらの構成部材をそれぞれ以下で説明する。
本発明の1つ以上の実施形態において、フォトルミネセンス標的(104A)は、測定する熱環境に曝露される。より具体的にいうと、フォトルミネセンス標的(104A)は、温度を測定する標的物体(102A)の表面に取り付けることができる。フォトルミネセンス標的(104A)は、接着剤を用いて標的物体の表面に取り付けてもよい。接着剤は熱伝導性であってもよい。更に、結合光学系に対する発光強度を更に向上させるために、接着剤は反射性であってもよい(例えば白色接着剤を使用する場合)。フォトルミネセンス標的(104A)の詳細は、図2A〜図3Bを参照して後述する。
本発明の1つ以上の実施形態に係るフォトルミネセンス標的(104A)は、質問装置(106)から質問信号を送信される。質問装置は、励起光(114)を放出する。フォトルミネセンス標的(104A)は励起光(114)を受光し、それに応答して、フォトルミネセンス標的(104A)の温度に依存する性質を有する光(116)を再放出する。
質問装置(106)は、励起装置(108)及び検出装置(110)を有する。励起装置(108)は光源であってもよく、これを用いて、標的物体(102A)の温度測定時にフォトルミネセンス標的(104A)へ励起光(114)を供給できる。検出装置(110)は感光装置であってもよく、これを用いて、励起光に応答してフォトルミネセンス標的(104A)から再放出された光を捕捉、測定できる。
励起装置(108)は、フォトルミネセンス標的(104A)に光を再放出させて応答させることが可能なランプ、LED、レーザー等の光源であってもよい。励起装置(108)から供給される励起光(114)は、フォトルミネセンス標的(104A)中のフォトルミネセンス物質により決定されるように、例えば特定の波長、強度、極性のものであってもよく、特定の期間供給されるものなどであってもよい。
検出装置(110)は、フォトルミネセンス標的(104A)から再放出される光を検出するのに好適な検出器であれば特に限定されず、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ、CCDアレイ、CMOSアレイ等であってもよい。検出装置(110)の出力信号は、フォトルミネセンス標的(104A)が再放出する光により制御される。出力信号は、例えば、再放出光(116)の性質に線形的又は非線形的に関連するものであってもよい電圧、電流、又はデジタル信号であってもよい。
励起装置(108)及び検出装置(110)は、見通し内操作用に設計されたシステム等においては、フォトルミネセンス標的(104A)と直接対向していてもよい。あるいは、結合光学系(112)を使用してもよい。結合光学系は、本発明から逸脱することがない限り、例えばレンズ、鏡、光導波路(光ファイバ等)といった光学素子の任意の組み合わせを有していてもよい。結合光学系は、様々な環境条件や空間的要件等に対応するよう構成されたものであってもよい。
フォトルミネセンス式温度感知システムの説明を続けると、処理装置(118)は、検出装置から受信した信号に基づいた温度の見積もりを提供するよう構成されていてもよい。処理装置(118)は、本発明の1つ以上の実施形態を実施するのに最低限必要な処理能力、メモリ、及び入出力装置を少なくとも有する演算装置であれば特に限定されない。本発明の一実施形態において、処理装置(118)は、質問装置(106)と共に単一の装置を構成していてもよい。例えば、処理装置及び質問装置は、プローブ内に収容されていてもよい。更に、処理装置は、単一のプリント配線板上で質問装置(106)と一体化されていてもよい。処理装置(118)は、1つ以上のコンピュータプロセッサ、関連するメモリ(ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリ等)、1つ以上の記憶装置(ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブやデジタル多目的ディスク(DVD)ドライブ等の光学ドライブ、フラッシュメモリースティック等)、及び他の多くの要素及び機能(ユーザーが処理装置と対話できるようにする入出力装置等)を有していてもよい。処理装置(118)は、更に、ネットワーク(社内ローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のワイドエリアネットワーク(WAN)、モバイルネットワーク等といったネットワークインターフェース接続を介した任意のネットワーク等)と接続されていてもよい。本発明の一実施形態において、処理装置(118)は、質問装置(106)と通信するための通信インターフェースを更に有する。質問装置との通信としては、励起装置(108)への制御コマンドの送信や、検出装置(110)からのデータの受信が挙げられる。質問装置(106)の接続性に応じて、通信インターフェースは、USB、RS232等のデジタルインターフェース、及び/又はアナログ−デジタル、デジタル−アナログ変換器等を介したアナログインターフェースを有していてもよい。
図1Bは本発明の別の実施形態を表し、フォトルミネセンス標的(104B)が標的物体(102B)の凹部に配置されている。凹部は、特に均一な温度分布が確保できるサーモウェルを形成していてもよい。更に、標的物体の凹部に配置することで、フォトルミネセンス標的を環境的にいくらか保護できる。例えば、通気及び環境光への曝露を低減できる。フォトルミネセンス標的を凹部へ配置した以外は、本発明の上記実施形態は図1Aに示した実施形態と同様であってもよい。
図2A及び図2Bは、本発明の1つ以上の実施形態に係るフォトルミネセンス標的を表す。図2Aはフォトルミネセンス標的を組み立てたものを表し、図2Bはフォトルミネセンス標的を組み立てる前の各種要素を表す。フォトルミネセンス標的(200)は、基材(202)、骨格構造(206)、及びフォトルミネセンスコーティング(208)を有する。フォトルミネセンス標的(200)を製造するのに使用される方法に応じて、フォトルミネセンス標的は接着パッド(204)を有していても有していなくてもよい。これらの要素をそれぞれ以下で説明する。更に、図4A〜図6Eを参照して、本発明の様々な実施形態に係るフォトルミネセンス標的の製造について説明する。
本発明の一実施形態に係る基材(202)は、フォトルミネセンスコーティング(208)及び骨格構造(206)の土台となる。基材(202)は、任意の大きさ及び形状の円板であってもよく、アルミ、銅、ステンレス鋼等の熱伝導性材料で形成されていてもよい。しかしながら、本発明を逸脱することがない限り、金属、セラミック、プラスチック等といった他の材料を代わりに使用してもよい。基材(202)は、標的物体に取り付けることで、上記図1A及び図1Bに示した通り、基材と標的物体との熱接触を確立できる。あらゆる種類の有機又は無機熱伝導性接着剤を使用して、基材と標的物体との密接な接触を確立できる。あるいは、ネジ、リベット等の他の機械的な設置手段を使用して熱接触を行うこともできる。
本発明の一実施形態において、基材は使用しなくてもよい。このような実施形態の場合、フォトルミネセンスコーティング(208)を有する骨格構造(206)は、標的物体へ直接取り付けられる。
本発明の一実施形態に係る骨格構造(206)は、フォトルミネセンスコーティング(208)を付着させることができる支持マトリックスを形成する。更に、本発明の1つ以上の実施形態において、骨格構造(206)は熱伝導性であるため、フォトルミネセンス標的全体にわたって温度を均一化し易くなる。従って、フォトルミネセンスコーティング(208)は、フォトルミネセンス標的(200)全体にわたって温度の影響を実質的に均一に受ける。これにより、フォトルミネセンス標的(200)上の厳密な質問位置に関わらず、実質的に等しい温度の読み取りを行うことができる。骨格構造材料は、アルミ、銅等の金属、又は他の熱伝導性材料であってもよい。骨格構造は、均一な骨格を形成するように織り、鋳造、スタンピング成形、又は機械加工を施されていてもよい。骨格構造(206)は、例えば網であってもよい。あるいは、骨格構造は、フォトルミネセンスコーティング(200)の接着を容易にする凹凸(穿孔等)を表面に有する金属円板等の固体材料表面であってもよい。本発明の一実施形態において、骨格構造は、フォトルミネセンスコーティングに混合される粒子(薄片又は粒等)で構成されている。いずれの場合も、フォトルミネセンス標的の範囲にわたって骨格構造が均一であることが望ましい。専用の骨格構造を使用する代わりに、基材(202)の表面を処理(機械加工、エッチング、放電加工等)することで、フォトルミネセンスコーティングで被覆できる表面性状を得て、骨格構造を基材表面に直接形成してもよい。このような実施形態において、骨格構造(206)は必要ではない場合がある。
本発明の一実施形態に係るフォトルミネセンスコーティング(208)は、励起光を受光すると、温度依存的に光を再放出するフォトルミネセンス材料(210)を含む。フォトルミネセンス材料(210)は、例えば、発光減衰時間及び/又は輝線強度を温度依存的に変化させるものであってもよい。合成ルビー等のルビーを使用して、0℃〜+1400℃の範囲の温度を測定できる。あるいは、リン光体を使用して、例えば−200℃〜+200℃の範囲の温度を測定できる。当業者には、本発明を逸脱することがない限り、他のフォトルミネセンス材料を用いることもでき、他の温度範囲も検討できることが理解されるであろう。フォトルミネセンス強度は、温度に加えて、フォトルミネセンス粒子の濃度、励起光波長、強度、及び/若しくは露光時間、並びに/又は必要に応じて添加される発光阻害剤の濃度等のいくつかの要因に依存し得る。フォトルミネセンス材料(210)は、ペースト又は液体を形成するためにバインダ(212)と混合される粉末として得てもよい。
フォトルミネセンスコーティング(208)は、バインダ(212)を更に含んでいてもよい。バインダ(212)は、フォトルミネセンスコーティング(208)を骨格構造(206)に塗布できるようにする物質であって、フォトルミネセンスコーティングを骨格構造に確実に接着させる物質であれば、その種類は特に限定されない。バインダ(212)は、例えば、最初は液状又は粘性の透明な有機又は無機接着剤であって、フォトルミネセンス材料(210)と混合することでペーストを形成するものであってもよい。このペーストを骨格構造(206)に塗布した後、硬化して、骨格構造(206)を囲む永続的フォトルミネセンスコーティング(208)を形成できる。骨格構造を囲む容積において、フォトルミネセンスコーティングは実質的に均等に分布している。バインダ(212)の硬化は、室温等の通常の環境条件下で起こるものであってもよく、熱、光(UV光等)、及び/又は放射線等を一時的に適用する必要があるものであってもよい。フォトルミネセンスコーティングの塗布に関する更なる詳細は、製造プロセスの説明において後述する。当業者であれば、温度測定を行う環境条件を考慮して特定のバインダを選択できることが理解できるであろう。例えば、バインダは、フォトルミネセンス標的を用いて測定される温度に耐えるものであることが必要な場合がある。
図3A及び図3Bは、本発明の1つ以上の実施形態に係るフォトルミネセンス標的の考えられる形状を表す。図3Aは、平面フォトルミネセンス標的(300A)を表し、これは標的物体(図示せず)の平面に設置するのに特に好適な場合がある。骨格構造(306A)及び基材(302A)を囲むフォトルミネセンスコーティング(308A)は、平坦な円板形状を有する。再放出光は、質問装置(306)に戻ってもよいが、必ずしも質問装置(320)に集束するわけではなく、従って、再放出光が全て捕捉されなくてもよい。
図3Bは、曲線状、例えば放物線状のフォトルミネセンス標的(300B)を表し、これは、多くの再放出光を質問装置(320)で回収するのが望ましい用途に特に好適な場合がある。放物線状フォトルミネセンス標的(300B)の曲面は再放出光を中央部へと向かわせ、そこで質問装置(320)の光学系により集光できる。従って、より強くノイズの少ない温度信号を得ることができる。骨格構造(306B)及び基材(302B)を囲むフォトルミネセンスコーティング(308B)は、放射線形状を有する。熱伝導性アダプタ片(図示せず)を用いて、放物線状フォトルミネセンス標的(300B)を任意の形状の表面に取り付けてもよい。あるいは、基材(302B)自体をアダプタとしてもよい。例えば、基材の片側が放射線形状をなして、骨格構造(306B)を囲む放物線状フォトルミネセンスコーティング(308B)を収容するものであってもよく、基材の反対側が平坦状となって平面標的物体と接するものであってもよい。
図4A〜図4Eは、本発明の1つ以上の実施形態に係るフォトルミネセンス標的の製造を表す。図4A〜図4Dは製造の各段階におけるフォトルミネセンス標的を表し、図4Eは、図4A〜図4Dを参照して製造プロセスを説明している。
図4Eによれば、ステップ400において、液状フォトルミネセンスコーティングが得られる。液状フォトルミネセンスコーティングは、粉末として得られたフォトルミネセンス材料と、液体として得られたバインダとの混合物であってもよい。
ステップ402において、骨格構造が得られる。骨格構造は、上述の通り、フォトルミネセンス標的の表面全体にわたって温度を均一化し易くする骨格様構造であってもよい。骨格構造は、円形、長方形等の任意の形状を有していてもよく、金網スクリーンやその他の望ましい性質を有するシート状材料等のより大きなシートから構造を切断する(手動切断、レーザー切断、プラズマ切断等)又は打ち抜くことで得られるものであってもよい。図4Aは、ステップ402の終了後に得られる骨格構造を表す。図3Bに表すもの等の曲線状骨格構造が望ましい場合、ステップ402ではスタンピング成形等の成形プロセスを行ってもよい。
ステップ404において、液状フォトルミネセンスコーティングで骨格構造を被覆する。液状フォトルミネセンスコーティングの粘度は、使用する被覆プロセスに好適となるように選択できる。被覆は、浸漬、塗装、又は噴霧により実施してもよく、フォトルミネセンスコーティングを骨格構造に堆積するための他の操作を用いて実施してもよい。図4Bは、ステップ404の終了後に得られる被覆された骨格構造を表す。
ステップ406において、被覆された骨格構造を基材上に配置してから、フォトルミネセンスコーティング中のバインダを硬化させる。未硬化のバインダが基材と接触することで基材との接触面を形成する。図4Cは、ステップ406において基材上に配置した後の骨格構造を表す。
ステップ408において、フォトルミネセンスコーティング中のバインダが硬化することで非液状フォトルミネセンスコーティングが得られる。硬化は必要に応じて実施でき、空気乾燥や、高温、放射線、UV光等への曝露を必要とするものであってもよい。図4Dは、ステップ408の終了後のフォトルミネセンス標的を表す。フォトルミネセンス標的は、標的物体の表面に取り付けることができる状態になっていてもよい。
図4A〜図4Eで説明した製造方法は、フォトルミネセンス標的を少量製造するのに特に好適な場合がある。
改変した製造プロセスを採用して、曲線状フォトルミネセンス標的を得ることができる。具体的には、ステップ402で得られる曲線状骨格構造を、曲線状フォトルミネセンス標的を収容するよう構成されたキャビティを有する基材と共に使用してもよい。被覆されていない骨格構造をキャビティ内に配置してもよく、次いで被覆を実施した後にフォトルミネセンスコーティングを硬化させてもよい。
更に、フォトルミネセンスコーティングを基材に直接塗布する実施形態では、他の改変した製造プロセスに依拠してもよい。上述の通り、基材の表面を処理することで、基材への接着を容易にするような性状を得てもよい。従って、ステップ400で得られる液状フォトルミネセンスコーティングを基材へ直接塗布してもよく、次いで、ステップ408で記載した通り、フォトルミネセンスコーティングを硬化させてもよい。
図5A〜図5Dは、本発明の1つ以上の実施形態に係るフォトルミネセンス標的の製造を表す。図5A〜5Cは各段階における製造を表し、図5Dは、図5A〜5Cを参照して製造プロセスを説明している。
図5Dによれば、ステップ500において、成形用具をセットする。図5Aに示す成形用具は、骨格構造材料のシートを収容するよう構成されたキャビティを有する。従って、凹部はシートを収容する大きさである。あるいは、金型内に注入した粒子で骨格構造を形成してもよい。製造するフォトルミネセンス標的の所望の厚さに応じて、適当な金型の深さを選択できる。金型は、以下で更に説明する通り、フォトルミネセンスコーティング中のバインダを硬化するのに必要な環境条件に耐えられるよう設計されていてもよい。例えば、バインダの硬化に高温が必要な場合、金型はこのような高温に耐えられる材料で形成される。
ステップ502において、図5Bに示す通り、骨格構造材料のシートを金型内に配置し、液状フォトルミネセンスコーティングを添加する。その後、フォトルミネセンスコーティング中のバインダを硬化させる。上述の通り、バインダに対して適当な硬化方法を選択する。
ステップ504において、フォトルミネセンスコーティング硬化物で被覆された骨格構造のシートを金型から取り出した後、所望の大きさの骨格構造をシートから抜き出す。抜き出しは、上述の通り、打抜き又は切断操作により実施できる。円形骨格構造の抜き出しを図5Cに示す。
別の種類の成形法において、大きさを調整する工程を更に必要とすることなくそのまま基材に固定できる完成部品が得られるような形状であるキャビティを有する成形用具に切断済み骨格構造片(又は別の骨格構造材料)をそれぞれ配置する場合、ステップ504は無くてもよい。
図5A〜図5Dに記載した製造方法は、フォトルミネセンス標的を大量に製造するのに特に好適な場合がある。フォトルミネセンス標的は、まだ基材を有しておらず、従って、熱伝導性接着剤を用いて標的物体表面又は基材に直接載置できる。
図6A〜図6Eは、本発明の1つ以上の実施形態に係るフォトルミネセンス標的の製造を表す。図6A〜図6Dは製造の各段階におけるフォトルミネセンス標的を表し、図6Eは、図6A〜図6Dを参照して製造プロセスを説明している。
図6Eによれば、ステップ600において、骨格構造が得られる。骨格構造は、上述の通り、フォトルミネセンス標的の表面全体にわたって温度を均一化し易くする骨格様構造であってもよい。骨格構造は、円形、長方形等の任意の形状を有していてもよく、金網スクリーンやその他の望ましい性質を有するシート状材料等のより大きなシートから構造を切断する(手動切断、レーザー切断、プラズマ切断等)又は打ち抜くことで得られるものであってもよい。図6Aは、ステップ600の終了後に得られる骨格構造を表す。
ステップ602において、フォトルミネセンスコーティングで骨格構造を被覆する。フォトルミネセンスコーティングは、フォトルミネセンス材料及びバインダを含んでいてもよく、選択した被覆プロセスに好適な粘度のものであってもよい。被覆は、浸漬、塗装、又は噴霧により実施してもよく、フォトルミネセンスコーティングを骨格構造に堆積するための他の操作を用いて実施してもよい。更に、フォトルミネセンスコーティングを硬化させる。硬化は必要に応じて実施でき、空気乾燥や、高温、放射線、UV光等への曝露を必要とするものであってもよい。図6Bは、フォトルミネセンスコーティングの硬化後の骨格構造を表す。曲線状骨格構造を被覆する場合、被覆は、曲線状骨格構造を収容する金型において実施してもよい。金型は、フォトルミネセンスコーティングのバインダが硬化するまで曲線状骨格構造の近傍に液状フォトルミネセンスコーティングを保持するよう構成されていてもよい。
本発明の一実施形態において、図6Bに示すフォトルミネセンスコーティングの硬化後の骨格構造は、図5A〜図5Dを参照して記載した方法を用いて得ることができる。この場合、ステップ600及びステップ602は省略してもよい。
ステップ604において、接着剤で基材を被覆する。任意の種類の有機又は無機接着剤を使用できる。接着剤は熱伝導性であってもよい。図6Cは、接着剤で被覆した基材を表す。
ステップ606において、フォトルミネセンスコーティング硬化物で被覆された骨格構造を基材上に配置して、接着剤と接触させる。接着剤は、能動的(熱、放射線等に曝露)に硬化させてもよく、空気乾燥で受動的に硬化させてもよい。接着剤は、透明であっても非透明であってもよい。
図6Dは、ステップ606の終了後のフォトルミネセンス標的を表す。フォトルミネセンス標的は、標的物体の表面に取り付けることができる状態になっていてもよい。
図6A〜図6Eに記載した製造方法は、フォトルミネセンス標的を少量製造するのに特に好適な場合がある。上記製造方法によれば、更に融通性が得られる。具体的には、ステップ602の終了後に得られるフォトルミネセンスコーティング硬化物で被覆された骨格構造(図6B)は、標的物体上に直接配置でき、従って、ステップ604及び606は省略できる。
本発明の実施形態によれば、幅広い温度範囲にわたって信頼性が高く正確な温度測定が可能となり得る。具体的には、本発明の実施形態によれば、熱均一度が高いフォトルミネセンス標的の製造及び使用が可能となる。フォトルミネセンス標的に埋め込まれた熱伝導性骨格構造によって、フォトルミネセンス標的の温度勾配を確実に低減又は回避できる。従って、温度測定エラーを引き起こし得る局所的な温度の乱れを回避できる。更に、伝導性骨格は高温環境に好適であり、従って、フォトルミネセンス標的も高温環境で使用できる。本発明の様々な実施形態は効率的に製造できる。記載した製造プロセスは、大量及び少量の製造に好適な場合がある。製造されるフォトルミネセンス標的の均一性を高くできることから、部材間のバラツキを少なくでき、従って、本発明の1つ以上の実施形態に係る製造プロセスにより生産収率を高くできる。
限られた数の実施形態について本発明を説明したが、本開示の恩恵を受ける当業者であれば、本明細書に開示した本発明の範囲を逸脱しない他の実施形態も考えられることを理解できるであろう。従って、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。
Claims (17)
- 温度測定を行うためのシステムであって、フォトルミネセンス標的を有し、上記フォトルミネセンス標的は、
質問装置から受光した励起光が照射されると、温度依存的に光を再放出するフォトルミネセンスコーティングと、
上記フォトルミネセンス標的全体にわたって均一な温度分布を確立するよう構成された熱伝導性骨格構造であって、該骨格構造を囲む上記フォトルミネセンスコーティングの支持マトリックスを提供するよう構成された熱伝導性骨格構造とを有しており、
上記フォトルミネセンス標的は、上記温度測定が行われる標的物体と熱的に接しており、
上記質問装置は、上記再放出光に基づいて温度測定を行う、システム。 - 上記フォトルミネセンスコーティングは、
フォトルミネセンス材料及び
バインダを含んでおり、
上記バインダは、上記骨格の格子近傍に所定の容積を確立し、該容積中に上記フォトルミネセンス材料が実質的に均一に分布している、請求項1に記載のシステム。 - 上記フォトルミネセンス材料は、蛍光及びリン光物質からなる群より選択される1種である、請求項2に記載のシステム。
- 基材を更に有し、
上記フォトルミネセンスコーティングで囲まれた上記骨格構造は、上記基材上に配置されており、
上記基材は、上記標的物体に対して熱伝導性接触面を形成している、請求項1に記載のシステム。 - 上記フォトルミネセンスコーティングで囲まれた上記骨格構造は、接着剤によって上記基材上に固定されている、請求項4に記載のシステム。
- 上記フォトルミネセンスコーティングで囲まれた上記骨格構造は、上記フォトルミネセンスコーティング中のバインダによって上記基材上に粘着的に固定されている、請求項4に記載のシステム。
- 基材を更に有し、
上記骨格構造は、上記基材の表面性状により提供されており、
上記基材は、上記標的物体に対して熱伝導性接触面を形成している、請求項1に記載のシステム。 - 上記フォトルミネセンスコーティングで囲まれた上記骨格構造は、接着剤によって上記標的物体上に固定されている、請求項1に記載のシステム。
- 上記骨格構造は、織網、鋳造格子、スタンピング成形格子、機械加工格子、及び有孔円板からなる群より選択される1種である、請求項1に記載のシステム。
- 上記フォトルミネセンス標的は放物線状であり、上記再放出光を上記質問装置の光学系に集束させるよう構成されている、請求項1に記載のシステム。
- フォトルミネセンス標的を製造する方法であって、
フォトルミネセンス材料及びバインダを含む液状フォトルミネセンスコーティングを得る工程と、
上記液状フォトルミネセンスコーティングで熱伝導性骨格構造を被覆する工程と、
被覆した上記骨格構造を基材上に配置する工程と、
上記液状フォトルミネセンスコーティングを硬化させて、上記骨格構造を囲み且つ上記基材に接着する非液状フォトルミネセンスコーティングを得る工程と
を有する方法。 - 上記液状フォトルミネセンスコーティングを得る工程は、粉末として得られた上記フォトルミネセンス材料と、液体として得られた上記バインダとを混合する工程を含む、請求項11に記載の方法。
- フォトルミネセンス標的を製造する方法であって、
熱伝導性骨格構造シートを金型に広げる工程と、
フォトルミネセンス材料及びバインダを含む液状フォトルミネセンスコーティングを得る工程と、
上記液状フォトルミネセンスコーティングを上記金型に充填して、上記骨格構造シートを囲む工程と、
上記液状フォトルミネセンスコーティングを硬化させて、上記骨格構造シートを囲む非液状フォトルミネセンスコーティングを上記金型内で得る工程と、
上記フォトルミネセンスコーティング硬化物で囲まれた上記骨格構造シートから、上記フォトルミネセンスコーティング硬化物で被覆された骨格構造を抜き出す工程と
を有する方法。 - 基材を接着剤で被覆する工程と、
抜き出された上記フォトルミネセンスコーティング硬化物で被覆された骨格構造を上記基材上に配置する工程と、
上記接着剤を硬化させる工程と
を更に有する、請求項13に記載の方法。 - 上記骨格構造シートは、熱伝導性材料の網を含む、請求項13に記載の方法。
- 上記骨格構造シートは、熱伝導性粒子を含む、請求項13に記載の方法。
- 上記フォトルミネセンスコーティングで被覆された骨格構造を抜き出す工程は、切断及び打抜き操作からなる群より選択される1つの操作を上記骨格構造シートに実施する工程を含む、請求項13に記載の方法。
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