JP7414989B2 - フローチャンバー内の主ガスの流れの検出方法、そのためのガス混合物の使用、およびガス混合物 - Google Patents
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Description
(式中、mPは主ガスのモル質量およびn’Pは主ガスの屈折率、miは注入ガスのi番目のガス成分のモル質量およびn’iは当該ガス成分の屈折率、Nは注入ガスのガス成分の数、ならびにaiは注入ガス中のガス成分のそれぞれの相対モル分率である)である。言い換えれば、主ガスと注入ガスのモル質量差の絶対値が2g/mol未満、好ましくは1g/mol未満、特に好ましくは0.5g/mol以下であり、主ガスと注入ガスの屈折率差の絶対値が70超、好ましくは100超、特に好ましくは110以上であることが好適である。その際、注入ガスのモル質量および屈折率は、注入ガスのガス成分のそれぞれの相対モル分率を用いて平均された、これらガス成分の相応の値として計算される。個々のガス成分は、好ましくは純ガスであり、それ自体は既にガス混合物となっておらず、1<N<6、すなわち少なくとも2種から多くとも5種、好ましくは3種または4種、特に好ましくはちょうど3種の純ガスを、ガス混合物の製造に使用することが好ましい。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下も包含し得る。
1.フローチャンバー(10)内の主ガスの流れ(18)を検出するための方法であって、フローチャンバー(10)内で流れている主ガス(18)に局所的に注入物質が注入され、主ガス(18)の流れを表す注入物質の動きが、結像光学系(30)が前置された画像検出器(28)を使ってイメージング検出される方法において、
注入物質として、相対運動なく主ガス(18)と一緒に動くガス混合物(34)が使用され、ガス混合物(34)が、主ガス(18)と識別可能な屈折率を有しており、イメージング検出が、背景シュリーレン測定法を使って行われることを特徴とする方法。
2.背景シュリーレン測定法に必要なパターン化された背景が、画像検出器の視野内で主ガスの流れの後ろに配置された投影面のコヒーレント照明によって生成されることを特徴とする、上記1に記載の方法。
3.投影面の少なくとも一領域が、フローチャンバーの間仕切壁によって構成されることを特徴とする、上記1または2に記載の方法。
4.投影面の少なくとも一領域が、フローチャンバー内に配置された物体の外壁によって構成されることを特徴とする、上記1~3のいずれか一つに記載の方法。
5.結像光学系(30)が、投影面(14)の後ろに置かれた点(36)へと焦点調節されることを特徴とする、上記2~4のいずれか一つに記載の方法。
6.結像光学系(30)が、鮮明に結像される距離範囲内に主ガスの流れ(18)があるように絞られることを特徴とする、上記1~5のいずれか一つに記載の方法。
7.主ガス(18)へのガス混合物(34)の注入が、1つまたは複数のディフューザー(32)を使って行われることを特徴とする、上記1~6のいずれか一つに記載の方法。
8.1つまたは複数のディフューザー(32)がガス混合物(34)用の引込管と一緒に、可動可能に、フローチャンバー(10)内に配置されることを特徴とする、上記7に記載の方法。
9.ガス混合物(34)が、人間にとって無毒であり、窒息性でないガス成分だけを含むことを特徴とする、上記1~8のいずれか一つに記載の方法。
10.ガス混合物(34)が、
および
(式中、m P は主ガスのモル質量およびn’ P は主ガスの屈折率、m i は注入ガスのi番目のガス成分のモル質量およびn’ i は当該ガス成分の屈折率、Nは注入ガスのガス成分の数、ならびにa i は注入ガス中のガス成分のそれぞれの相対モル分率である)
を満たすように配合されることを特徴とする、上記1~9のいずれか一つに記載の方法。
11.ガス混合物が、20+/-1%のO 2 を含むことを特徴とする、上記1~10のいずれか一つに記載の方法。
12.ガス混合物が、そのガス成分としての2種~5種の純ガスから製造されることを特徴とする、上記1~11のいずれか一つに記載の方法。
13.ガス混合物が、He25%、Ar55%およびO 2 20%、
またはHe55%、Kr25%およびO 2 20%、
またはHe65%、Xe15%およびO 2 20%、
を含んでおり、それぞれ、積算して100%になる個々のガス成分の量の許容差が+/-1%であることを特徴とする、上記1~12のいずれか一つに記載の方法。
14.上記1~13のいずれか一つに記載の方法を実施するためのガス混合物の使用において、
ガス混合物が、
および
(式中、m P は主ガスのモル質量およびn’ P は主ガスの屈折率、m i は注入ガスのi番目のガス成分のモル質量、およびn’ i は当該ガス成分の屈折率、Nは注入ガスのガス成分の数、ならびにa i は注入ガス中のガス成分のそれぞれの相対モル分率である)
を満たすように、N個のガス成分が配合されていることを特徴とする前記使用。
15.He25%、Ar55%およびO 2 20%、
またはHe55%、Kr25%およびO 2 20%、
またはHe65%、Xe15%およびO 2 20%からなっており、
それぞれ、積算して100%になる個々のガス成分の量の許容差が+/-1%であるガス混合物。
12 10の前面壁
14 10の後面壁
16 空気接続
18 主ガスの流れ
20 作業台
21 障害物
22 空気出口
24 レーザー
26 偏向および拡張光学系
27 レーザースペックルパターン
28 画像検出器
30 結像光学系
32 ディフューザー
34 注入ガス/ガス混合物
36 焦点調節点
38 焦点深度範囲
Claims (9)
- フローチャンバー(10)内の主ガスの流れ(18)を検出するための方法であって、フローチャンバー(10)内で流れている主ガス(18)に局所的に注入ガスが注入され、主ガス(18)の流れを表す注入ガスの動きが、結像光学系(30)が前置された画像検出器(28)を使ってイメージング検出され、
注入ガスとして、主ガス(18)と一緒に動くガス混合物(34)が使用され、ガス混合物(34)が、主ガス(18)と識別可能な屈折率を有しており、イメージング検出が、背景シュリーレン測定法を使って行われる方法において、
ガス混合物(34)が、
および
(式中、mPは主ガスのモル質量およびn’Pは主ガスの屈折率、miは注入ガスのi番目のガス成分のモル質量およびn’iは当該ガス成分の屈折率、Nは注入ガスのガス成分の数、ならびにaiは注入ガス中のガス成分のそれぞれの相対モル分率である)
を満たすように配合され、その結果、ガス混合物(34)が、相対運動なく、0.1~1.0m/sの流速で流れる主ガス(18)と一緒に動き、
前記ガス混合物が、He25%、Ar55%およびO 2 20%、
またはHe55%、Kr25%およびO 2 20%、
またはHe65%、Xe15%およびO 2 20%、
を含んでおり、それぞれ、積算して100%になる個々のガス成分の量の許容差が+/-1%であることを特徴とする方法。 - 背景シュリーレン測定法に必要なパターン化された背景が、画像検出器の視野内で主ガスの流れの後ろに配置された投影面のコヒーレント照明によって生成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 投影面の少なくとも一領域が、フローチャンバーの間仕切壁によって構成されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 投影面の少なくとも一領域が、フローチャンバー内に配置された物体の外壁によって構成されることを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
- 結像光学系(30)が、投影面(14)の後ろに置かれた点(36)へと焦点調節されることを特徴とする、請求項2~4のいずれか一つに記載の方法。
- 結像光学系(30)が、鮮明に結像される距離範囲内に主ガスの流れ(18)があるように絞られることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一つに記載の方法。
- 主ガス(18)へのガス混合物(34)の注入が、1つまたは複数のディフューザー(32)を使って行われることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一つに記載の方法。
- 1つまたは複数のディフューザー(32)がガス混合物(34)用の引込管と一緒に、可動可能に、フローチャンバー(10)内に配置されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- ガス混合物(34)が、人間にとって無毒であり、窒息性でないガス成分だけを含むことを特徴とする、請求項1~8のいずれか一つに記載の方法。
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