JP2008511835A - リアルタイム・モニタリング及び制御を有するレーザー硬化装置 - Google Patents

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Abstract

レーザーが硬化光及びラマン分光センサのための励起源の両方として作用するレーザー・ベースの硬化装置である。分光センサは、ラマン分光法により硬化状態のリアルタイムで現場で且つ非破壊的モニタリングを与える。分光学の情報を更に用いて、レーザーの動作パラメータを制御して、最適硬化結果を実現することができる。

Description

[関連出願に対する参照]
本出願は、2004年8月27日に出願された米国仮出願No.60/604,711の恩恵を主張し、当該仮出願の開示は、本明細書に援用される。
[発明の分野]
本発明は、一般的に、硬化装置に関し、より詳細には、ラマン分光法によるリアルタイム・モニタリング及び制御を用いたレーザー・ベースの硬化装置に関する。
固体レーザーの急速な発展は、従来のランプ・ベースの硬化光源をコンパクトで、高効率で、低消費電力のレーザー・ベースの硬化光源と置換することを可能にしている。レーザー・ベースの硬化光源は、高精度の組み立て、歯科の樹脂硬化、及びマイクロ医用装置を含むがこれらに限定されない多くの応用に適している。そのような応用は、低収縮、高強度、低ガス放出、及び最小側面熱発生のような最適硬化条件でもって正確且つ速い硬化を要求する。これらの応用に対しては、最適な性能及び最大の生産性を達成するように材料の硬化状態をリアルタイムでモニタリングすることが非常に望ましい。
硬化をモニタリングする従来技術は、3つのカテゴリーに分けられることができる。第1のカテゴリーは、硬度及び剪断強度試験のようなオフラインの試験方法に関連する。第2のカテゴリーは、埋め込み型センサを利用する方法に関連する。例えば、PCT国際特許出願No.WO0206620及び米国特許No.6456895は、硬化されている材料の温度変化を測定する温度センサを記載する。米国特許No.5955002、No.5100802及びNo.5606171は、硬化をモニタリングする蛍光プローブを採用する方法を記載する。PCT国際特許出願No.WO9719325は、ファイバ・グレーティング・センサ・ベースの硬化モニタリング方法を教示する。米国特許No.4921415及びNo.5911159は、硬化をモニタリングするための超音波プローブを開示する。第3のカテゴリーの硬化モニタリング方法は、硬化プロセス中の材料の或る一定の物理的パラメータの測定に関連する。例えば、PCT国際特許出願No.WO0034770は、圧縮波により誘発された共振振動を用いて硬化の進展を示す方法を教示する。ヨーロッパ特許No.1353168及び米国特許No.4891591及び米国特許No.4399100は、材料の抵抗又は誘電性の変化を測定する電磁式硬化モニタリング装置を記載する。米国特許No.4874948は、硬化の程度を評価する非接触型温度センサを開示する。
最近、ラマン分光技術を、硬化状態を現場で非破壊的にモニタリングするためのツールとして用いることができることが実証された。Mikael Skrifvears他の論文「ラマン分光法による不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂及びゲル・コートのプロセス硬化モニタリング(Process cure monitoring of unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, and gel coats by Raman spectroscopy)」(Journal of Applied Polymer Science、Vol.93、2004)においては、Mikael Skrifvearsらは、C=C結合(1620カイザー(cm-1))に対応するラマン信号を測定し、C=C結合に対するその比を用いて、硬化プロセスを正確にモニタリングした。300mW出力パワーを有する830nmレーザーが、励起光源として用いられた。Jeffrey F. Aust他の論文「光ファイバ・ラマン分光法及び多変量解析によるエポキシ・ポリマー及び複合材のパーセント硬化の正確な決定(Precise determination of percent cure of epoxide polymers and composites via fiber−optic Raman spectroscopy and multivariate analysis)」(Applied Spectroscopy、Vol.51、1997)においては、Jeffrey F. Austらは、C−H引っ張りモード(2870−3000カイザー(cm-1))を利用して、硬化の程度を決定した。30mWの488nmアルゴン・レーザーが、励起光源として用いられた。類似の報告がまた、Real−Time Analyzersのような多くのラマン分光装置製造業者の応用ノートに発表された。
硬化をモニタリングするためラマン分光法を用いる難しさは、コストが高いことにある。非常に狭い線幅を有する追加の高出力レーザー及び極めて感度の高い分光計が、一般的に、ラマン分光モニタのため必要とされる。これら双方は、硬化システムにとって非常に高価である。
従来技術の前述の欠点を克服することが、本発明の目的である。
上記及び他の目的を達成するため、本発明は、リアルタイムで非破壊的な硬化モニタリング及び制御のためのラマン分光センサを有するレーザー・ベースの硬化装置を指向している。従来のアプローチと違って、本発明においては、硬化レーザー自体をラマン励起光源として用いている。追加のレーザーが必要でないので、モニタリング・システムのコストが非常に低減される。硬化レーザーに対するパワー要件は、一般的に、材料及び硬化範囲の大きさに依存して5〜6mWから数百mWのオーダの範囲である。このパワーは、著しいラマン放出を発生するに十分な強さである。その上、硬化レーザーの波長が一般的に材料の吸収帯域と一致するよう選択されているので、ラマン放出が1000−10000倍に増強されることができるラマン共振効果が、用いられ得る。これら全ては、分光計の感度に対する要件を非常に低減し、硬化状態をモニタリングするために低コストの分光計を用いることを可能にする。
従って、材料を高精度で硬化させるためのレーザー・ベースの光源を提供することが本発明の1つの目的である。レーザーは、半導体レーザー・ダイオード(LD)、ダイオード励起固体レーザー(DPSSL)、又は他の種類のレーザーであることができる。硬化されるべき材料に応じて、レーザーの放出波長は、光化学的硬化のための紫外線/可視光線(UV/VIS)領域又は熱硬化のための近赤外線/赤外線(NIR/IR)領域のいずれかにあることができる。レーザーは、材料の吸収ピークと完全に一致することができる狭い線幅を有し、それは、従来のランプの硬化効率より良好な硬化効率をもたらす。レーザーの固有のビーム・サイズが、小さく、それは、正確なスポット硬化を必要とする応用に理想的である。レーザーのビーム・サイズはまた、他の応用に適応するよう副光学システムを用いて拡大されることができる。異なる材料に対する要件に依存して、レーザーは、直接又は外部変調技術により、連続波(CW)モード又はパルス・モードのいずれかで動作することができる。レーザーのパルス幅及び繰返し率は、接着強度、表面硬度、材料収縮、硬化速度及び熱発生において最良の硬化結果を達成するように材料の熱緩和サイクルに一致するよう制御されることができる。
分光センサを利用して、硬化プロセス中に硬化レーザー自体により励起された材料のラマン放出を測定することが、本発明の別の目的である。材料の構造情報を含むラマン信号が更に、硬化状態をモニタリングするためのインディケータとして用いられる。分光センサは、波長選択器(例えば、回折格子、干渉計、可変フィルタのようなもの)及び光検出器又は光検出器アレイから構成される汎用分光計であることができる。又は、それは、幾つかの固定のフィルタ及び光検出器を有して、ラマン信号を或る一定の特性波長で測定する特別目的の分光計であることができる。
更に硬化結果を改善するため、得られたラマン信号を利用して、時間に対するレーザー・パワー、強度、パルス幅、デューティ・サイクル、及び/又は繰返し率の変化を制御することが更に別の目的である。前の研究結果に基づいて、多くの材料は、硬化プロセス中の様々な露光下で最良に硬化する。ひとたび分光センサが硬化がその最適状態に達したことを示すと、レーザーは、フィードバック制御システムにより自動的にオフにされ、過硬化を避けることができる。
本発明の好適な実施形態が、図面を参照して説明されるであろう。
本発明の好適な実施形態が、図面を参照して説明されるであろう。
レーザー硬化装置の概略図が、図1(a)及び図1(b)に示されている。図1(a)において、硬化レーザー10は、レーザー光11を発生し、当該レーザー光11は、最初に、副光学システム12により変換(集束、拡大、コリメート)され、次いで、材料13により吸収されて、重合プロセスを誘発及び/又は加速する。レーザー光11は、その間に、ラマン/蛍光放出14を材料13から硬化プロセス中に励起する。光学分光計15を用いて、ラマン/蛍光信号を収集して解析し、そして、ラマン信号17及び蛍光バックグラウンド18から構成されるラマン/蛍光スペクトル16を生成する。ラマン信号17の強度及び波長位置を用いて、材料の硬化状態をリアルタイムで決定する。それは、ラマン信号17が材料13の振動/回転エネルギ・レベルに直接関連付けられ、当該材料13の振動/回転エネルギ・レベルは、硬化プロセス中に変わるからである。硬化状態は、最終的に、更なる操作のためオペレータに送られる。図1(b)においては、硬化レーザー20は、レーザー光21を発生し、当該レーザー光21は、最初に、副光学システム22により変換され、次いで、材料23を硬化し、そして図1(a)に示されるのと類似の要領でラマン/蛍光放出24を生成する。分光計25により検出されたラマン信号を用いて、副光学システム22及びレーザー20の動作パラメータを制御し、即ち、フィードバック制御システム26を通じて硬化プロセス中にレーザー光21のパワー、強度、パルス幅、デューティ・サイクル、及び/又は繰り返し率を調整して、最適な硬化結果を達成する。
図1(c)に示されるように、分光計15又は25は、1つ又は複数の波長選択器30、1又はそれより多い光検出器又は光検出器アレイ31、及び本発明のため本明細書で開示される動作を実行するため必要とされる計算を実行することが可能であるマイクロプロセッサ32を含む。汎用分光計については、1又は複数の波長選択器30は、回折格子、干渉計、可変フィルタ、又は類似のものであることができる。汎用分光計については、波長選択器30は、光検出器31がラマン信号を或る一定の特性波長で測定することを可能にするため固定のフィルタであることができる。
本発明の第1の例示的実施形態においては、5mW出力パワー及び<1nm線幅を有する375nmUVレーザー・ダイオードが、硬化且つラマン励起の光源として用いられる。硬化されるべき材料は、Norland Products Inc.により製造された製品番号NOA63のUV硬化性光効果接着剤である。当該接着剤は、硬化前は液状であり、そして可視波長領域で透明である。接着剤の完全な硬化は、その仕様書に従って5分の硬化時間を必要とする。この例示的実施形態において、レーザー・ビームは、最初に、1.5mmのビーム・サイズにコリメートされ、次いで、接着剤サンプルへ指向される。レーザー光は、接着剤により吸収され、そしてその光開始剤を励起し、当該光開始剤は、重合プロセスを起動する。重合プロセス中における接着剤サンプルのラマン/蛍光放出は、分散性回折格子及びSi一次元CCDアレイから構成される汎用CCD分光計によりリアルタイムで測定される。当該分光計は、300−750nmの測定可能波長範囲、及び<1nmの波長分解能を有する。分光計の積分時間は、30秒に設定され、即ち、分光計は、1測定を30秒で終了する。接着剤サンプルのラマン/蛍光放出スペクトルは、分光計により5分の硬化期間中に連続的に測定される。その結果得られたラマン/蛍光スペクトルが、図2(a)に示されている。接着剤の放出スペクトルは、強い広帯域の蛍光バックグラウンド及び2960cm-1近くの比較的弱い狭帯域のラマン信号を示し、このラマン信号は、Jeffrey F. Austらの論文において彼らにより発表されたような−CH3、−CH2、−CH引っ張りモードにより引き起こされ得る。重合プロセス中に、蛍光バックグラウンドの強度が低下する一方、ラマン信号の相対強度が増大する。ラマン信号の相対ピーク強度は、ラマン/蛍光スペクトルから決定され、図2(b)に示されている。図2(b)から、ラマン信号の強度変化は重合プロセスの良好なインディケータであり、それは更に、後硬化硬度測定により検証されることを分かることができる。
本発明の第2の例示的実施形態においては、785nmNIRレーザー・ダイオードを用いて、Tra−Con,Inc.からの製品番号Trabond2116のエポキシ・サンプルを熱硬化させる。当該エポキシは、混合後に続く25℃で24時間又は65℃で4時間後に硬化するゼラチン状で乳白色の2成分型接着剤である。レーザー・ダイオードは、600mWの出力パワー及び<0.5nmの線幅を有する。750−1050nmのスペクトル範囲及び10cm-1のスペクトル分解能を有するCCD分光計を用いて、硬化プロセス中のエポキシのラマン/蛍光放出スペクトルを記録する。当該分光計の積分時間は、60秒に設定されている。この例示的実施形態においては、エポキシ・サンプルは、3×3mmのサイズを有する。レーザー・ビームは、サンプルの表面上に集束され、そして均一な硬化のためエポキシ材料により拡散される。エポキシ・サンプルは、レーザー照射により約80℃の温度まで加熱される。エポキシ・サンプルのラマン/蛍光放出スペクトルは、75分の重合プロセス中に3分毎に記録される。このサンプルの最初及び最後のラマン/蛍光スペクトルが、図3(a)に示されている。オキシラン環が硬化反応により開かれるにつれ1260cm-1でのエポキシ・バンド(図3(a)におけるピーク#2)が低減する一方、1610cm-1でのフェニール環の伸び(図3(a)におけるピーク#1)が一定のままであり、それは基準として用いることができることを分かることができる。第1アミン・バンド(図3(a)におけるピーク#3)はまた、それが硬化反応に関係されるにつれ低減する。エポキシ・バンドの相対強度対硬化時間の変化が、図3(b)に示されている。1260cm-1のエポキシ・バンドの強度低下は、ガウス形モデルに従う。これは、Real−Time Analyzerの応用ノートに発表された前の結果と良く一致している。なお、Real−Time Analyzerの応用ノートでは、FT−IR分光計を用いてエポキシ硬化プロセスをモニタリングしている。上記アミン・バンド(ピーク#3)の強度はまた、硬化状態の良好なインディケータである。
本明細書に開示された方法は、本発明の原理を説明している。硬化をモニタリングするためのラマン/蛍光刺激装置として硬化光源を用いる本質的アイデアから逸脱することをしないで本明細書に記載された実施形態を変更する全てが、本発明の範囲内に含まれる。例えば、特定の物質の数値及び説明は、限定であるよりむしろ例示である。レーザーは、狭帯域波長の発光ダイオードにより置換されることができる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲により限定されると解釈すべきである。
図1(a)は、リアルタイムの硬化モニタリング用分光センサを有するレーザー硬化装置の概略図を示す。 図1(b)は、リアルタイムの硬化モニタリング用分光センサを有するレーザー硬化装置の別の概略図を示す。 図1(c)は、図1(a)又は図1(b)の分光計装置の概略図を示す。 図2(a)は、375nm硬化レーザーにより励起されたUV接着剤のラマン/蛍光スペクトルを示す。 図2(b)は、硬化プロセス中のUV接着剤に関するC−Hバンド・ラマン信号の強度変化を示す。 図3(a)は、785nm硬化レーザーにより励起されたエポキシ・サンプルのラマン/蛍光スペクトルを示す。 図3(b)は、硬化プロセス中のエポキシ・サンプルに関するエポキシ・バンド・ラマン信号の強度変化を示す。

Claims (28)

  1. 硬化プロセスのリアルタイム・モニタリング及び制御を用いて、材料に硬化プロセスを実行するレーザー硬化装置であって、
    (a)材料を硬化し、当該材料からラマン/蛍光放出を励起するよう選択された波長でレーザー・ビームを放出するレーザー装置と、
    (b)前記ラマン/蛍光放出を受け取り、当該ラマン/蛍光放出のスペクトルをリアルタイムで測定し、硬化プロセスについての硬化状態情報を前記の測定されたラマン/蛍光スペクトルから決定する光学分光計装置と
    を備えるレーザー硬化装置。
  2. 前記光学分光計装置が、硬化状態情報を、硬化プロセス中の前記の測定されたラマン/蛍光スペクトルの強度及び波長位置の変化から決定する請求項1記載のレーザー硬化装置。
  3. 前記レーザー装置が、ダイオード・レーザー、固体レーザー、ガス・レーザー、狭波長帯域発光ダイオードのうちのいずれかである請求項1記載のレーザー硬化装置。
  4. 前記レーザー装置が、光化学的硬化のための紫外線/可視光線(UV/VIS)波長領域の光を発生する請求項1記載のレーザー硬化装置。
  5. 前記レーザー装置が、熱硬化のための近赤外線/赤外線(NIR/IR)波長領域の光を発生する請求項1記載のレーザー硬化装置。
  6. 前記レーザー装置が、連続波(CW)モードで動作する請求項1記載のレーザー硬化装置。
  7. 前記レーザー装置が、パルス・モードで動作する請求項1記載のレーザー硬化装置。
  8. 前記光学分光計装置が、波長選択器及び光検出器又は光検出器アレイを備え、
    前記波長選択器が、回折格子、干渉計、可変フィルタのうちのいずれかを備える
    請求項1記載のレーザー硬化装置。
  9. 前記光学分光計装置が、複数の固定波長フィルタ及び複数の光検出器を備える請求項1記載のレーザー硬化装置。
  10. 前記光学分光計装置により得られた前記材料の硬化状態をオペレータに出力する出力装置を更に備える請求項1記載のレーザー硬化装置。
  11. 前記レーザー・ビームの特性を制御する副光学システムを更に備える請求項1記載のレーザー硬化装置。
  12. 前記硬化プロセスを改善するため、前記光学分光計装置により得られた前記材料の硬化状態情報を利用して、前記副光学システム及び前記レーザー装置の特性を制御するフィードバック制御システムを更に備える請求項11記載のレーザー硬化装置。
  13. 前記フィードバック制御システムが、前記光学分光計装置が前記硬化プロセスが終了したことを指示するとき前記レーザー装置を自動的にオフにする請求項12記載のレーザー硬化装置。
  14. 硬化プロセスのリアルタイム・モニタリング及び制御を用いて、材料に硬化プロセスを実行するレーザー硬化方法であって、
    (a)材料を硬化し、当該材料からラマン/蛍光放出を励起するよう選択された波長を有するレーザー・ビームを前記材料に入射させるステップと、
    (b)前記ラマン/蛍光放出のスペクトルをリアルタイムで測定するステップと、
    (c)硬化プロセスについての硬化状態情報を前記の測定されたラマン/蛍光スペクトルから決定するステップと
    を備えるレーザー硬化方法。
  15. 前記ステップ(c)が、硬化状態情報を、硬化プロセス中の前記の測定されたラマン/蛍光スペクトルの強度及び波長位置の変化から決定するステップを備える請求項14記載のレーザー硬化方法。
  16. 前記ステップ(a)が、ダイオード・レーザー、固体レーザー、ガス・レーザー、狭波長帯域発光ダイオードのうちのいずれかの使用により前記レーザー・ビームを発生するステップを備える請求項14記載のレーザー硬化方法。
  17. 前記レーザー・ビームが、光化学的硬化のための紫外線/可視光線(UV/VIS)波長領域にある請求項14記載のレーザー硬化方法。
  18. 前記レーザー・ビームが、熱硬化のための近赤外線/赤外線(NIR/IR)波長領域にある請求項14記載のレーザー硬化方法。
  19. 前記レーザー・ビームが、連続波(CW)モードで放出される請求項14記載のレーザー硬化方法。
  20. 前記レーザー・ビームが、パルス・モードで放出される請求項14記載のレーザー硬化方法。
  21. 前記ステップ(b)が、波長選択器及び光検出器又は光検出器アレイを用いて実行され、
    前記波長選択器が、回折格子、干渉計、可変フィルタのうちのいずれかを備える
    請求項14記載のレーザー硬化方法。
  22. 前記ステップ(b)が、複数の固定波長フィルタ及び複数の光検出器を用いて実行される請求項14記載のレーザー硬化方法。
  23. 光学分光計装置により得られた前記材料の硬化状態が、更なる操作のためオペレータに送られる請求項14記載のレーザー硬化方法。
  24. 前記ステップ(a)が、前記レーザー・ビームの特性を制御するステップを備える請求項14記載のレーザー硬化方法。
  25. 前記ステップ(a)が更に、前記硬化プロセスを改善するため、前記ステップ(b)で得られた前記材料の硬化状態情報を利用して、副光学システム及びレーザー装置の特性を制御するステップを備える請求項24記載のレーザー硬化方法。
  26. 前記ステップ(a)が更に、光学分光計装置が前記硬化プロセスが終了したことを指示するとき前記レーザー装置を自動的にオフにするステップを備える請求項25記載のレーザー硬化方法。
  27. 硬化プロセスのリアルタイム・モニタリング及び制御を用いて、材料に硬化プロセスを実行するレーザー硬化装置であって、
    (a)材料を硬化し、当該材料からのラマン/蛍光放出を励起するよう選択された波長で光ビームを放出する光放出装置と、
    (b)前記ラマン/蛍光放出を受け取り、当該ラマン/蛍光放出のスペクトルをリアルタイムで測定し、硬化プロセスについての硬化状態情報を前記の測定されたラマン/蛍光スペクトルから決定する光学分光計装置と
    を備えるレーザー硬化装置。
  28. 硬化プロセスのリアルタイム・モニタリング及び制御を用いて、材料に硬化プロセスを実行する硬化方法であって、
    (a)材料を硬化し、当該材料からのラマン/蛍光放出を励起するよう選択された波長を有する光ビームを前記材料に入射させるステップと、
    (b)前記ラマン/蛍光放出のスペクトルをリアルタイムで測定するステップと、
    (c)硬化プロセスについての硬化状態情報を前記の測定されたラマン/蛍光スペクトルから決定するステップと
    を備えるレーザー硬化方法。
JP2007530203A 2004-08-27 2005-08-29 リアルタイム・モニタリング及び制御を有するレーザー硬化装置 Pending JP2008511835A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8463116B2 (en) 2008-07-01 2013-06-11 Tap Development Limited Liability Company Systems for curing deposited material using feedback control
JP2014145698A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Nitto Denko Corp ラマン分光分析装置用試料固定部材
JP2014201720A (ja) * 2013-04-09 2014-10-27 富士通株式会社 光硬化樹脂の硬化方法及び光照射装置
JP2018501494A (ja) * 2014-11-25 2018-01-18 エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト,プフェフィコーンOerlikon Surface Solutions Ag, Pfaeffikon Uv硬化のためのプロセス監視

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4747889B2 (ja) * 2006-03-14 2011-08-17 セイコーエプソン株式会社 発光装置、及び発光装置の製造方法
JP4185939B2 (ja) * 2006-03-15 2008-11-26 オムロン株式会社 紫外線硬化樹脂の状態推定方法
US20070259309A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-08 Den-Mat Corporation Dental curing device and method with real-time cure indication
DE102006035657B3 (de) * 2006-07-31 2008-04-03 Ivoclar Vivadent Ag Lichtmessvorrichtung
US7359040B1 (en) * 2006-10-13 2008-04-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Simultaneous capture of fluorescence signature and raman signature for spectroscopy analysis
US7684036B2 (en) * 2006-11-30 2010-03-23 Bwt Property, Inc. Method for real time cure status monitoring of dental resin
JP5040380B2 (ja) * 2007-03-13 2012-10-03 オムロン株式会社 紫外線照射システム、それに用いられる硬化反応検知装置およびそれを用いた紫外線硬化樹脂の硬化方法
US20080274436A1 (en) * 2007-05-04 2008-11-06 Den-Mat Corporation Optically regulated dental light unit
US20090004368A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Weyerhaeuser Co. Systems and methods for curing a deposited layer on a substrate
DE102007052643B4 (de) * 2007-11-05 2016-02-04 Ivoclar Vivadent Ag Lichtmessvorrichtung
GB0804390D0 (en) * 2008-03-10 2008-04-16 Univ Exeter Manufacturing technique
US8803095B2 (en) * 2008-04-04 2014-08-12 Colgate-Palmolive Company Analysis of substrates having agents deposited thereon
US7933013B2 (en) * 2008-05-23 2011-04-26 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Detection of materials based on raman scattering and laser-induced fluorescence by deep UV excitation
US8291744B2 (en) * 2008-06-09 2012-10-23 Materials And Sensors Technologies, Inc. Differential ultrasonic waveguide cure monitoring probe
US9763760B2 (en) 2008-07-01 2017-09-19 Ivoclar Vivadent Ag Apparatus for light-curing a dental object
DE102008031094A1 (de) * 2008-07-01 2010-01-07 Ivoclar Vivadent Ag Gerät zum Lichthärten eines Dentalobjekts
US8410712B2 (en) * 2008-07-09 2013-04-02 Ncc Nano, Llc Method and apparatus for curing thin films on low-temperature substrates at high speeds
US8189189B1 (en) * 2008-10-08 2012-05-29 Herendeen Robert O LED sensor for process control
US7829345B1 (en) 2008-12-05 2010-11-09 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Remote detection of peroxide compounds via laser induced fluorescence
US9693845B2 (en) * 2009-04-09 2017-07-04 Bluelight Analytics, Inc. Method and system for measurement of curing energy delivered during simulated dental restorations
US10160163B2 (en) 2011-08-11 2018-12-25 The Boeing Company Heating system for composite rework of aircraft
US10137651B2 (en) * 2011-08-11 2018-11-27 The Boeing Company Heating system for composite rework of aircraft
FR2998968B1 (fr) * 2012-11-30 2014-12-26 Univ Blaise Pascal Clermont Ii Methode et dispositif de mesure dynamique et in situ d'au moins une propriete d'un substrat polymerique solide
WO2016044549A1 (en) 2014-09-17 2016-03-24 Garrison Dental Solutions, Llc Dental curing light
US20160113746A1 (en) * 2014-10-28 2016-04-28 Joseph F. Bringley Light source, detector and luminescent composite
US10568726B2 (en) * 2015-08-06 2020-02-25 Transparent Materials, Llc Photocomposite, light source and thermal detector
WO2018020443A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 3M Innovative Properties Company Dental curing light systems and methods
KR20180061036A (ko) * 2016-11-29 2018-06-07 서울바이오시스 주식회사 의료용 액상 밴드 경화 장치 및 이를 이용한 액상 밴드 경화 방법
CN106970068B (zh) * 2017-05-31 2019-07-12 厦门大学 一种快速制备大面积表面增强拉曼散射基底的方法
US10436758B2 (en) * 2017-06-16 2019-10-08 Xerox Corporation Method and apparatus for determining an ultraviolet (UV) cure level
WO2019165302A1 (en) 2018-02-23 2019-08-29 Globalasereach Llc Device for delivering precision phototherapy
US10994990B1 (en) 2018-11-13 2021-05-04 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Inline spectroscopy for monitoring chemical vapor deposition processes
US11919244B2 (en) * 2019-11-15 2024-03-05 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for in situ volumetric sensing of 3D cure state of resin being used in an additive manufacturing system
CN112903622B (zh) * 2021-01-25 2023-01-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种多光子聚合物的局部聚合度测量方法
US11850790B2 (en) 2021-11-03 2023-12-26 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for microwave volumetric additive manufacturing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07268010A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Olympus Optical Co Ltd 蛍光性色素を含有した光硬化性樹脂、これらの硬化方法、及びこれらの硬化物の製造装置
JPH08509884A (ja) * 1993-05-07 1996-10-22 ブリティッシュ・テクノロジー・グループ・リミテッド レーザー放射線を基質に供給するための装置および方法
JPH09243563A (ja) * 1996-03-04 1997-09-19 Tokuyama Corp 有機物の分析方法
JP2001500027A (ja) * 1996-04-04 2001-01-09 ペーター レヒマン 光硬化性プラスチック充填材を硬化させる装置および方法
JP2004163422A (ja) * 2002-10-21 2004-06-10 Nippon Shokubai Co Ltd スペクトル測定用試料保持体および分光光度計

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4399100A (en) * 1980-12-29 1983-08-16 Lockheed Corporation Automatic process control system and method for curing polymeric materials
US4874948A (en) * 1986-12-29 1989-10-17 Canadian Patents And Development Limited Method and apparatus for evaluating the degree of cure in polymeric composites
US4921415A (en) * 1987-11-27 1990-05-01 General Electric Company Cure monitoring apparatus having high temperature ultrasonic transducers
US4891591A (en) * 1988-02-16 1990-01-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Nonintrusive method and apparatus for monitoring the cure of polymeric materials
US5100802A (en) * 1989-12-05 1992-03-31 The Dow Chemical Company Fluorescent monitoring method for polymerization reactions
US5717217A (en) * 1994-05-05 1998-02-10 Spectra Group Limited, Inc. Method for determining thickness, degree of cure and other properties of a polymeric coating
US5770155A (en) 1995-11-21 1998-06-23 United Technologies Corporation Composite structure resin cure monitoring apparatus using an optical fiber grating sensor
US5911159A (en) * 1996-11-07 1999-06-08 New Mexico State University Technology Transfer Corporation Resin cure monitoring
US5955002A (en) * 1997-11-12 1999-09-21 Spectra Group Limited, Inc. Method for determining properties of a polymer coating or film cured by cationic polymerization
GB9826787D0 (en) 1998-12-04 1999-01-27 Univ Manchester Metropolitan Low frequency monitoring of solidification
US6456895B1 (en) * 1999-09-13 2002-09-24 Fitel Usa Corp. Method and apparatus for detecting conditions in a UV curing lamp system
US20040011478A1 (en) 2000-07-18 2004-01-22 Wilkins Brian Malcolm Combined window blind and security shutter
GB0208298D0 (en) 2002-04-10 2002-05-22 Rhopoint Instrumentation Ltd A paint monitoring device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08509884A (ja) * 1993-05-07 1996-10-22 ブリティッシュ・テクノロジー・グループ・リミテッド レーザー放射線を基質に供給するための装置および方法
JPH07268010A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Olympus Optical Co Ltd 蛍光性色素を含有した光硬化性樹脂、これらの硬化方法、及びこれらの硬化物の製造装置
JPH09243563A (ja) * 1996-03-04 1997-09-19 Tokuyama Corp 有機物の分析方法
JP2001500027A (ja) * 1996-04-04 2001-01-09 ペーター レヒマン 光硬化性プラスチック充填材を硬化させる装置および方法
JP2004163422A (ja) * 2002-10-21 2004-06-10 Nippon Shokubai Co Ltd スペクトル測定用試料保持体および分光光度計

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8463116B2 (en) 2008-07-01 2013-06-11 Tap Development Limited Liability Company Systems for curing deposited material using feedback control
JP2014145698A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Nitto Denko Corp ラマン分光分析装置用試料固定部材
JP2014201720A (ja) * 2013-04-09 2014-10-27 富士通株式会社 光硬化樹脂の硬化方法及び光照射装置
JP2018501494A (ja) * 2014-11-25 2018-01-18 エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト,プフェフィコーンOerlikon Surface Solutions Ag, Pfaeffikon Uv硬化のためのプロセス監視

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US7245371B2 (en) 2007-07-17
WO2006026514A3 (en) 2007-04-12

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