JP3434518B2 - 紫外線照射及び検査システム及び蛍光染料漏れ検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、液漏れ検出方法に関し、殊に、一般に「ブ
ラックライト」と呼ばれる、典型的な紫外線の如き、あ
る波長光で照射された際に蛍光を発する染料を用いる漏
れ検出に関する。

従来の技術 紫外線源は、一般に、殺菌、探鉱、文書調査、歯科工
作物硬化及び漏れ検出等に用いられる。

蛍光染料は、典型例においては、空調システムの冷却
手段の如き、検査される装置中の液体に混合される潤滑
油に混合される。

漏れが有る場合、漏出液中の染料は、紫外線照射され
た際に蛍光を発し、これによって漏出液は、容易に可視
状態となる。

かかる染料は、より短波長の紫外線によって励起され
ると、特定の可視波長帯で蛍光を発し、あるいは、発光
する。

かかる漏れ検出を、殊に明るい環境において、容易で
信頼性あるもとするために、適正な波長で光照射する強
力な光源であって、又、可視光を発光しない光源を使用
する必要がある。若し、可視光が、検査される表面から
反射されると、蛍光による光が不明確になってしまう。

今日において、使用可能な光源は、充分な強度を有せ
ず、又、かなりの可視光を発光し、信頼性のある検査を
行うための蛍光発光と可視光反射光とのコントラストが
不充分であった。

又、フィルタレンズにより可視光を吸収して除去する
試みにおいては、過熱の問題も発生する。

かかる過熱は、レンズの割れや寿命短縮をもたらし、
殊に、レンズ上に水滴が衝突すると、破砕されたガラス
がユーザに事故をもたらすこととなる。

より強力な光源を創造する試みにおいて、一般に、石
英エンベロープランプ（etvelope lamp）から発光され
た紫外線波長光を集中して振向ける反射器が設けられ
る。従来の反射器は、典型的に粗製成形され、又、酸化
珪素の如き保護被覆による破壊干渉構成（destruction
interference setup）に起因する低効率のものであっ
た。

本発明の目的は、染料から発光された蛍光のより容易
で、より信頼性のある検査を可能とする蛍光漏れ検出の
ための増強された強度の紫外線照射のシステムを提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、ガラスフィルタの発熱を伴うこ
となく、可視波長を除去するためにガラスフィルタを通
して導かれる強力な紫外線ビームを発光する紫外線源を
提供することにある。

発明の開示 上記目的及び以下の明細書と請求項によって明らかと
なるその他の目的は、紫外線ランプと結合され、漏れ出
て、照射されて染料から発光された蛍光について最大の
コントラストを達成するために、ある可視波長を濾光
（filter）する検査用接眼鏡（viewing eyeglass）と組
合された、改良されたパラボラ反射器（parabolic refl
ector）及びフィルタを有するシステムによって達成さ
れる。

改良された反射器は、正確に形成された放物線形（pa
rabolic shape）を有する。反射面に適用され、異なる
屈折を有する二層の被覆が行われる。これ等の被覆は、
反射光が位相において入射光（incident light）に近接
する如くに、相殺位相シフト（offsetting phase shif
t）させることによって、入射光ビームと反射紫外線ビ
ームの干渉を最小化する。これが、他の場合には生起す
る、入射及び反射光ビーム間の破壊干渉を最小化するこ
とによって、反射紫外線ビームの強度を最大化する。紫
外線源は、反射のパラボラ（放物線）の焦点に設置され
た石英エンベロープタングステンハロゲンランプが好ま
しい。

反射器からの紫外線ビームは、次いで、可視光除去の
ために用いられた従来の光吸収ウィルタにおいて発生し
た如き、フィルタにおける発熱を最小化するために、吸
収と言うよりは、むしろ選択的反射率法（process of s
elective reflectance）によって、反射光ビームから選
択的に可視光を除くための光学フィルタを通される。

被覆層の組合せが、これを達成するために、ほうけい
酸塩ガラス（borosilicate glass）ディスクに適用され
る。連続する高及び低屈折の被覆層群は、紫外波長以上
で、赤外波長帯以下の、475nmから700nmまでの波長帯の
選択的反射率を作るために用いられる。

赤外光は、フィルタ後部の閉じ込められた空間の加熱
を減少するために、フィルタを通過させられる。

システムの最後の要素は、一対の濾光検査用接眼鏡
（filtering viewing eyeglass）であって、検査者の眼
に対する、照射された染料の蛍光のコントラスト及び可
視性を増加する様に、照射光の波長における蛍光光の波
長により下の部分をブロック（block）するために、蛍
光光の波長より丁度下の波長を吸収するものである。

以上の総合の結果、実用的な構成要素を用いて、最小
の可視光を含む紫外線光の強いビームが造られる。蛍光
光は、この様にして強く、又、照射ビームからの反射さ
れた可視光の入射によってマスキング（masking）され
ないものとなる。

図面の説明 図１は、本発明によるシステムの主要構成要素を示す
図面である。

図２は、パラボラ反射器構成要素の拡大部分断面図で
ある。

実施の形態 以下の詳細記述において、ある特定の技術用語が明瞭
のために使用され、又、米国特許法第112条（35USC11
2）の要求するところに基づいて、特定の実施形態が記
載されるが、しかし、その様に限定し、又、解釈される
べきではなく、本発明が請求項の範囲内で多くの形や変
化を採り得ることが理解さるべきである。

本発明によるシステムは、せん光灯と異なった、移動
式の紫外線源を用い、又、パラボラ形（parabolic shap
e）の大体焦点に位置するランプ14を設置されたハウジ
ング12（一部分のみが断面状で示される）中に設置され
た、パラボラ形反射器（parabolically shaped reflect
or）10を有している。

ランプ14は、高色温度のキセノンランプ（Xenon lam
p,＞3500K）で、又、実質的に長紫外線を発するものが
好ましい。エンベロープ（envelop）は、かかる長波紫
外線に対するそれ自身の透過性が高い石英製とされる。

ランプ14は、又、反射器のパラボラ形の焦点に位置せ
しめられ得る如くに相対的に小型にされる。

好適な球（bulb）としては、オスラム シルバニア
（Osram Sylvania）からの番号FCR64625HLXのものが部
分として使用され得る。

パラボラ反射器（parabolic reflector）は、正確に
形成されたステンレススチール心金（mandrel）上にニ
ッケルを精密電鋳したもの（precision electoroformed
of nickel）である。

0.187インチ（inch）の焦点が、ランプ14をビーム濃
度を最大化する如きパラボラの焦点に、大体に位置せし
めることを可能とする。

ランプ14は、110ボルト（vac）（あるいは、220ボル
ト）を12ボルトに下げる変圧器で構成されることも出来
る、適当な電力供給手段16によって電力供給される。

自動車バッテリ（auto battery）の如き、12ボルト直
流電力供給手段も使用可能である。ランプ14には、代表
的せん光灯が必要とするより実質的に大きい、高電力源
を必要とするために、100ワットの電力が引かれる。好
ましくは、ランプ14の点灯時間を最小化するために、ラ
ンプ14の点滅の切替えに、標準的にオフスプリングバイ
アスを掛けたスイッチ（normally off spring biased s
witcn）を用いたリレーが用いられる。

パラボラ反射器12の反射面18は、二層の被覆（coatin
g）を有し、又、反射面18から反射される間に光が通過
する各媒体（media）の境界面の屈折に起因する破壊干
渉を除去する如くに設計される。短波長紫外線の屈折
が、反射紫外線の破壊干渉を起し、又、強度を減じる、
入射光と反射光の間の位相差を通常生起する。

表面18は、被覆を施され、一層はアルミウム層、一層
は二酸化珪素（silicon dioxide）層である。二酸化珪
素と空気及び二酸化珪素とアルミニウムの境界面は、相
反対する二重屈折（double refraction）を起し、又、
これが、他の場合には生起する、可能性のある破壊干渉
を除去する如くに、互いに相殺する。

第１被覆18Aは、アルニウム層で、他方、第２被覆18B
は、二酸化珪素層である（図２参照）。二酸化珪素の層
厚は、目的達成のために、均質で正確に構成されねばな
らず、厚さは、「クオタースタック（quarter stac
k）」原理によって決定される。

各境界面の屈折率は、即ち、二酸化珪素と空気、二酸
化珪素とアルミニウムの各境界面の屈折率は、反射光の
効果的な位相変化を決定する。層厚0.057ミクロン（mic
ron）のアルミニウム及び層厚0.066ミクロンの二酸化珪
素が、この目的のために首尾良く用いられる。二酸化珪
素−空気界面が、約13度（dgree）の前進位相変化（for
ward phase shift）を、二酸化珪素−アルミニウム界面
が、約13度の遅れ位相変化（lagging phase shift）を
生起し、これによって互に相殺する。

これまで、二酸化珪素被覆は、単に基板をかき傷及び
酸化から保護するために用いられてきたが、しかしなが
ら、紫外線波長の反射強化の達成のためには、充分に均
一でも、適切な厚さでも無かった。

この用途に適した被覆をされたパラボラ反射器は、米
国カリフォルニア州のアメリカンガルバノ社（American
Galvano）（312 N.Cota St.,Unit 1,Corona,Californi
a 91720）からの物が使用出来る。

ガラスディスクフィルタ（glass disk filter）20
は、ランプ12及びパラボラ表面18から発せられる紫外線
ビームを受けるために設置された、本発明のシステムの
もう一つの構成要素である。

フィルタ20は、ランプ14及び反射器10から受けた紫外
線の可視光成分を減少する如くに設計される。

かかるフィルタは、従来において使用されて来たが、
しかし、可視光を吸収することによってその通過を防ぐ
如くに設計されて来た。これが、高強度の光源の使用に
際して、レンズの過熱をもたらし、ガラスの部分点は急
冷に基づく水滴と接触した様な場合に、割れあるいは破
壊の危険増大をもたらす。

本発明の概念によれば、吸収よりむしろ可視光を反射
し、レンズ20の熱を大いに減少する被覆が施される。

フィルタ20自身としては、ボロシリケートガラス（bo
rosilicate glass）が好ましく、商業的に「パイレック
ス（Pyrex）」（商標）が使用可能であり、又、これ
は、熱衝撃からの割れを最小化する如くに非常に低い熱
膨張係数を有する。

漏れ検出に代表的に用いられる蛍光染料は、紫外線波
長320nmから475nmの励起範囲を有する。かかる紫外線に
よって励起された場合、495から500nmの蛍光を発する。

かくして、475nmから700nmまでの波長を反射する間
に、320nmから475nmまでの励起波長の透過を最大化する
ことが出来る。

700nmを越える光は、不可視の赤外範囲に属し、又、
殊に反射器10の過熱を避けるために、フィルタ20を通し
て、閉じこめられた空間の外に透過出来る如くにされ
る。

特殊被覆が、475nm以上で、700nm以下の可視光を、フ
ィルタ20で反射するために施される。

ピー・エッチ・マックロード（P.H.McCloud）によっ
て開発された「クオターウェイブ スタック（quarterw
ave stack）原理を用いて、高及び低屈折の二層を、320
nmから475nmまで及び700nmから1300nmまでの波長の透過
を可能とし、475nmから700nmまでの波長のみを反射させ
るために、積層することが出来る。

この積層（stack）は、フィルタ及びフィル20の内側
表面上の被覆、これは酸化チタン（titanium oxide）と
することが出来るが、から形成される。

ガラス及び酸化チタンは、上記範囲の波長を反射する
ために必要な厚さとされる。

ふっ化マグネシウム（magnesium fluoride）の如き、
その他の被覆が、各種の厚さで施されることも出来、
又、残った透過可視光を除くために、他のボロシリケー
ト表面にも施されることが出来る。

一般的方法論は、475nm以上で大略700nmまでの反射光
帯域巾を創出する。かかる帯域巾を中心とする波長の平
均は537.5nmとなり、従って、225nmの反射帯域巾の使用
が必要である。

この目的のための好適な反射−透過フィルタレンズ
（reflecting−transmitting filter lens）としては、
米国カリフォルニア州のゼット シー アンド アール
コーティング フォー オプティクス社（Z,C＆R Coa
tings for Optics,Inc.）（1250 E.223rd.Street,Suite
111,Corson,California 90745）からの物が使用出来
る。

システムは、又、漏れ液28中の照射された染料から発
せられる495〜500nm範囲にある蛍光光波長を、被検査体
26からの反射範囲の光源照射光がマスキングしない様
に、400から480nmまでの光波長を吸収する如くに設計さ
れた、特殊検査眼鏡（special viewing glasses）24の
使用を含んでいる。

かかる狭波長帯ブロッキング眼鏡レンズ（narrow ban
d blocing eyeglass lens）としては、米国ミシガン州
のノイア メディカル社（Noire medical）（6155 Pont
iac Trail South Lyon,Michigan 48178）からの物が使
用出来る。

かくして、強力な紫外線照明光源が提供され、又、そ
れによって発生された蛍光光が、フィルタ20によってさ
えぎられ、又、接眼鏡24に吸収された、反射可視光の最
小化に基づいて、高度に可視状態となる。

これが転じて、漏れ検出検査を、相対的に明るく照ら
された現場においても、より容易で、より信頼出来るも
のとする。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−158452（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−307970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−93597（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−97845（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−123273（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−123274（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 19/00 - 19/32 G01M 3/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物を紫外線で照射するための光システ
   ムであって、 開口を備えたハウジングと、 上記ハウジングに取り付けられ、電圧が印加された際
   に、紫外、可視、及び赤外線の波長を含む光ビームを発
   生する、通常のフラッシュライトに比べて、はるかに高
   いワット数の高出力紫外線ランプと、 上記光ビームを受け入れるために上記開口に配置された
   光学フィルタであって、上記可視波長の光を選択的に反
   射させる一方で上記紫外線と赤外線の波長範囲の光を透
   過させるクオーターウエイブ スタック被膜を有し、上
   記開口から紫外線と赤外線の波長の光を向けさせ、上記
   可視光の波長の光の反射を生じさせ、上記光ビーム中の
   大きな割合の紫外線光を開口を通してハウジングから外
   に向けさせ、上記光ビーム中の大きな割合の可視波長範
   囲の光は開口を通さず、その一方で約700nmより大きな
   割合の赤外線光の波長は、ハウジング内の加熱を最小と
   するため、ハウジングから外に向けさせるようにした光
   学フィルタと、 紫外線光を反射させると共に該紫外線光を上記光学フィ
   ルタに向けさせるために、ほぼ焦点に配置された上記ラ
   ンプを備える上記高出力紫外線ランプを取り囲むパラボ
   ラ反射器と、 からなり、 上記パラボラ反射器は、アルミニウムの第一コーティン
   グと二酸化珪素の第二コーティングを含む二層のコーテ
   ィングを有し、該二層のコーティングは、反射された紫
   外線光の強度を減少させてしまう破壊干渉を取り除くた
   め、正反対の方向に複屈折を生じさせるクオータースタ
   ック関係を有することを特徴とする対象物を紫外線で照
   射するための光システム。
2. 【請求項２】上記第一コーティングが、0.057ミクロン
   の厚さで、上記第二コーティングが0.066ミクロンの厚
   さである請求項１記載の光システム。