JPH05149798A - 耐熱性感温オプチカルフアイバ - Google Patents

耐熱性感温オプチカルフアイバ

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JPH05149798A
JPH05149798A JP4127379A JP12737992A JPH05149798A JP H05149798 A JPH05149798 A JP H05149798A JP 4127379 A JP4127379 A JP 4127379A JP 12737992 A JP12737992 A JP 12737992A JP H05149798 A JPH05149798 A JP H05149798A
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JP
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fiber
core
coating layer
metal
thin film
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JP4127379A
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Peter Shifflett
シフレツト ピーター
J R Morris Robin
ジエイ．アール．モリス ロビン
Eamonn Francis Maher
エフ．メーハー イーモン
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JOHNSON MATTHEY Inc
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JOHNSON MATTHEY Inc
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    • G01K11/20—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using thermoluminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
    • G02B6/4436—Heat resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファイバが高温において脆化するのを防止
し、ファイバによる放射伝達を高める金属被覆層を有す
るサファイアまたはシリカファイバから成る耐熱性感温
オプチカルファイバを開示する。 【構成】 被覆層は真空蒸着、スパッタリングまたは有
機金属沈着を利用してファイバ外面に設けた導電薄膜
（７）上に被覆を施す。被覆層は導電薄膜に純プラチナ
を電気メッキすることによって形成する。ファイバは炉
内の放射黒体に達する第１端（１０）と、受信装置に達
する第２端（１１）を含む。本発明の被覆されたファイ
バはファイバを密閉することにより、雰囲気中の水酸基
イオンに対して露出防止、1000℃以上の温度下でも可撓
性を失わず、外光がファイバに入射するのを防止する機
能をも有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明はオプチカルファイバ技術、特
に、高温に対して露出させることができるようにコーテ
ィング、シージングなどの被覆処理を施され、内部温度
感知に利用される耐熱性感温オプチカルファイバに係わ
る。
【０００２】
【発明の背景】半導体製造の分野では高温下で半導体材
料に化学物質ガスを作用させて半導体のジャンクション
及び回路を得るために高温炉が使用される。所要の化学
反応を制御し、均一な品質を確保するためには炉の温度
を正確に制御しなければならない。炉の温度は1000℃以
上にも達することがある。
【０００３】制御は炉温制御装置を炉内の温度センサと
接続するフィードバックループを形成することによって
達成される。センサは炉内温度を感知し、温度に比例す
る電気信号を出力する。この信号はモニターコンピュー
タまたは温度表示器に送られ、炉の手動または自動調節
を可能にする。
【０００４】従来、このような温度センサは２種類の異
なる貴金属または合金のジャンクションを有する貴金属
熱電対で構成されている。２種類の金属に加えられる熱
が両金属間に熱電ポテンシャル差を発生させ、これが出
力電圧信号を発生させる。従来の熱電対に使用される貴
金属は耐熱性においてすぐれているが、出力電圧が極め
て低く、電磁干渉を受け易く、Ｓ／Ｎ比が低く、応答時
間が長いなど、多くの欠点を持つ。
【０００５】このような欠点を克服するため、オプチカ
ルファイバ温度センサ（ＯＦＴ）が開発されている。オ
プチカルファイバ温度センサは被測定炉内の“ホット”
端と、受信／デコード用電子装置に接続する“コール
ド”端とを有するオプチカルファイバに取付けた放射黒
体によって構成することができる。ファイバのコールド
端は被測定炉の外側に配置された増幅及び温度データ換
算素子を含むフォトダイオード受信装置と接続する。信
号の強さを増大させるか、または炉内の複数箇処におけ
る温度感知を可能にするには複数本のファイバを束ねれ
ばよい。
【０００６】電話やコンピュータによるデータ送信に利
用されているような従来のオプチカルファイバの多くは
半導体炉の高温下では脆化する。そこで、公知装置には
耐熱性にすぐれて、高い光学的品質を可能にし、貴金属
放射黒体の取付けを用意にするサファイアファイバまた
はサファイアロッドを使用するものがある。例えば、米
国特許第4,576,486 号、第4,750,139 号及び第4,845,64
7 号は炉外の低温シリカファイバに炉内の高温サファイ
アファイバを接続したＯＦＴシステムを開示している。
また、米国特許第3,626,758 号は先端にスパッタリング
されて放射黒体として作用する金属コーティングを有す
る高温感知用サファイアファイバを開示している。
【０００７】しかし、所要の光学的品質を具えたサファ
イアファイバは市販されておらず、サファイアロッドは
高価であり、１フィート1000ドル以上もする。サファイ
アロッドには可撓性がなく、その有用性には限界があ
る。にも拘らず、その耐熱性ゆえに、用途によってはサ
ファイアファイバが望ましい。
【０００８】シリカファイバは１フィート１ドル以下で
市販されており、可撓性にすぐれている。ところが、半
導体炉内の苛酷な温度条件及び化学的条件がシリカファ
イバを脆化させ、使用不能にする。半導体炉は炉雰囲気
中に多量の水酸基イオンを含む可能性があり、これらの
イオンがファイバに侵入し、シリカの融点以下の温度に
おいてさえ、極めて短時間で著しく脆化させるおそれが
ある。
【０００９】J.P.Dakin 及びD.A.Kahnの論文（ Anovel
fibre-optic temperature probe”,Optical and Ouantu
m Electronics 9（1977）, ｐ.540）は直接温度測定用
として最大作用温度が1100℃の単一シリカファイバの使
用を提案している。ファイバは細いステンレススチール
管によって囲まれる。しかし、この管は密閉しておら
ず、水酸基イオンによる脆化から保護するためファイバ
を被覆処理する方法には言及していない。しかも、提案
されているステンレススチール管は非可撓性である。
【００１０】米国特許第4,794,619 号はガラスで形成す
ることもできる低温ファイバの端部に穿設された放熱空
洞を開示しているが、過酷な温度または脆化からファイ
バを保護する方法を開示していない。さらにまた、植設
された放射材の外周からファイバ内へ外光が入射する可
能性がある。
【００１１】従って、ＯＦＴセンサの利用者には光学的
温度伝達用としてサファイアまたはシリカファイバに設
けた貴金属放射黒体の実現が望まれている。
【００１２】
【発明の概要】本発明はコア及びこれに固定した保護被
覆を有する耐熱性感温オプチカルファイバを提供する。
コアとしてはシリカオプチカルファイバを、被覆層とし
ては水酸基イオンからファイバを絶縁してファイバの脆
化を防止する金属被覆材をそれぞれ使用することができ
る。被覆層はファイバによる放射伝達効果を高める機能
をも有する。被覆層は、例えば、スパッタリング、有機
金属沈着、真空蒸着などの方法でファイバ面に施された
薄い導電材コーティングにプラチナを重ねることによっ
て形成することができる。ファイバは放射黒体に達する
第１端と、受信装置に達する第２端を有する。
【００１３】本発明の被覆層を施されたファイバはファ
イバを密閉することにより、雰囲気中の水酸基イオンな
どがファイバに侵入するのを防ぐ。本発明のファイバは
1000℃以上の温度下にあっても可撓性を失わない。被覆
層は外光がファイバに侵入するのを防止する機能をも果
す。
【００１４】
【実施例の説明】図１は本発明に係るオプチカルファイ
バ２を示す。公知のシリカオプチカルファイバまたはサ
ファイアロッドから成る可撓性光透過コア４を形成し、
その外面全体８に被覆層６を固定する。
【００１５】被覆層の形成手段としてはプラチナのよう
な可撓性金属を使用すればよい。必要条件ではないが、
プラチナをファイバに電気メッキするのが好ましいが、
スパッタリングしてもよい。先ず、ファイバを導電薄膜
７で被覆することにより、次の電気メッキ処理に備え
る。前記薄膜７はスパッタリング、有機金属沈着、真空
蒸着などの方法で形成すればよく、一実施例ではファイ
バ面にニッケルをスパッタリングする。次いでこのニッ
ケル被覆層の上へ純プラチナを電気メッキする。プラチ
ナ被覆層は水酸基イオンを通さず、光学的に不透明であ
る。被覆材として使用した場合、金属はファイバが高温
で水酸基イオンの作用によって脆化するのを防止する。
被覆層はファイバを密閉することによって雰囲気中の水
酸基イオンが侵入するのを防止する。本発明のファイバ
は1000℃以上の温度下でも可撓性を失わない。被覆層は
光学的に不透明であるから、ファイバの全長にわたって
外光がファイバに入射するのを防止する機能も果す。
【００１６】次に本発明のファイバを製造する方法の好
ましい実施例におけるステップを示す図３のフローチャ
ートに沿って説明する。図３のフローチャートにおい
て、プロセスはステップ３０で始まり、ブロック３２の
ステップに進み、このステップにおいて、未処理ファイ
バが用意される。次にブロック３４のステップにおい
て、ファイバにニッケル薄膜がスパッタリングされる。
次いで、ブロック３６のステップにおいて、電気メッキ
によりニッケルにプラチナ層が施される。これでプロセ
スが完了し、プラチナ被覆を施された耐熱性感温シリカ
ファイバが得られる。本発明のファイバをＯＦＴシステ
ムに使用する場合、例えば半導体製造炉１４のような閉
鎖された高温発生源と受信装置１８を含む図４に示すよ
うなシステムに組込まれる。ファイバは炉内温度を感知
する放射黒体１２に達する第１端１０と、受信装置１８
に達する第２端１１を含む。受信装置は信号増幅器１６
及び温度データ変換装置２０を含む。
【００１７】図中参照番号２２で示すように、可撓性被
覆層はファイバがその全長に沿ったいかなる点において
も屈曲することを可能にする。従って、ファイバの物理
的な配設場所はどこでもよいから、いかなるタイプの炉
または測定場所にもファイバを適用させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオプチカルファイバの断面図であ
る。
【図２】図１の２−２線におけるファイバの横断面であ
る。
【図３】図１のファイバの製法における工程を示すフロ
ーチャートである。
【図４】炉及び受信装置と接続する図１のファイバを示
す説明図である。
【符号の説明】
２ オプチカルファイバ ４ コア ６ 被覆層 ７ 導電薄膜 １４ 高温発生源（炉） １８ 受信装置
フロントページの続き (72)発明者 ロビン ジエイ．アール．モリス イギリス国，オーエツクス４ ５エイチゼ ツト オツクスフオード州，オツクスフオ ード，ブラツクバード レイズ，ムーアバ ンク 25 (72)発明者 イーモン エフ．メーハー イギリス国，アールジー９ ６イーユー オツクスフオード州，ヘンリー オン テ ムズ，ラツセル ウオーター，ブラツケン ハースト（番地なし)

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長尺の光透過性コアと、 水酸基イオンの侵入に対してコアを絶縁する被覆層から
    成ることを特徴とする耐熱性感温オプチカルファイバ。
  2. 【請求項２】 被覆層がコアに固定した第１金属の可撓
    性被覆層から成ることを特徴とする請求項１記載のファ
    イバ。
  3. 【請求項３】 被覆層が純プラチナから成ることを特徴
    とする請求項２記載のファイバ。
  4. 【請求項４】 被覆層が光学的に不透明であることを特
    徴とする請求項１記載のファイバ。
  5. 【請求項５】 被覆層が水酸基イオンを通さないことを
    特徴とする請求項１記載のファイバ。
  6. 【請求項６】 コアがシリカから成ることを特徴とする
    請求項２記載のファイバ。
  7. 【請求項７】 コアを被覆している第２金属の薄膜にプ
    ラチナを重ねたことを特徴とする請求項３記載のファイ
    バ。
  8. 【請求項８】 閉鎖された高温発生源と、 コア及びコアを水酸基イオンの侵入に対して絶縁するた
    めコアに固定した被覆層から成る耐熱性光透過ファイバ
    と、 高温発生源内の温度センサに達する第１端及び高温発生
    源の外側に配置された受信装置に達する第２端を含むフ
    ァイバから成ることを特徴とするオプチカルファイバ感
    温システム。
  9. 【請求項９】 被覆層がコアに固定した第１金属の可撓
    性被覆層から成ることを特徴とする請求項８記載のシス
    テム。
  10. 【請求項１０】 被覆層が純プラチナから成ることを特
    徴とする請求項８記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 被覆層が光学的に不透明であることを
    特徴とする請求項８記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 被覆層が水酸基イオンを通さないこと
    を特徴とする請求項８記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 コアがシリカから成ることを特徴とす
    る請求項９記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 コアを被覆している第２金属の薄膜に
    プラチナを固定したことを特徴とする請求項１０記載の
    システム。
  15. 【請求項１５】 長尺のコア及び該コアに固定した金属
    被覆層から成る耐熱性感温オプチカルファイバの製法に
    おいて、 コアを用意し、 コアを第１金属の薄膜で被覆し、 前記薄膜に第２金属の被覆層を固定するステップから成
    ることを特徴とする製法。
  16. 【請求項１６】 第１金属がニッケルであることを特徴
    とする請求項１５記載の製法。
  17. 【請求項１７】 第２金属が純プラチナであることを特
    徴とする請求項１５記載の製法。
  18. 【請求項１８】 コアがシリカから成ることを特徴とす
    る請求項１５記載の製法。
JP4127379A 1991-05-20 1992-05-20 耐熱性感温オプチカルフアイバ Pending JPH05149798A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/703010 1991-05-20
US07/703,010 US5201022A (en) 1991-05-20 1991-05-20 Coated optical fiber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05149798A true JPH05149798A (ja) 1993-06-15

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ID=24823574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4127379A Pending JPH05149798A (ja) 1991-05-20 1992-05-20 耐熱性感温オプチカルフアイバ

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US (1) US5201022A (ja)
EP (1) EP0515171A1 (ja)
JP (1) JPH05149798A (ja)
KR (1) KR920021976A (ja)

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