JPH0746063B2 - 光学的温度測定技術 - Google Patents

光学的温度測定技術

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JPH0746063B2
JPH0746063B2 JP61500199A JP50019986A JPH0746063B2 JP H0746063 B2 JPH0746063 B2 JP H0746063B2 JP 61500199 A JP61500199 A JP 61500199A JP 50019986 A JP50019986 A JP 50019986A JP H0746063 B2 JPH0746063 B2 JP H0746063B2
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    • G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
    • G01K11/3213—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering using changes in luminescence, e.g. at the distal end of the fibres

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は一般に光学的温度測定の技術に関し、さらに
詳しく述べれば、温度の関数として変化する測定可能な
特性を持つ放射線を出す発光物質の利用に関する。
温度感知器として発光物質を用いる光学的方法について
数多くの温度測定の応用が提案されている。１つは、問
題の表面を発光物質を覆い、それに励起放射線を向けて
物質をルミネセンスまで励起し、さらに生じた温度依存
の発光放射線をレンズや光ファイバを用いるような適当
な光学系によって検出器に向けることによって温度を測
定する遠隔、非接触法である。非接触法の応用では、真
空室内に置かれた物体の表面を含む表面温度の正確な測
定とか、移動する物質や機械部品の温度の測定とか、接
触形ポイント感知器を持つ計器では困難または実際的で
ない大きな表面積にわたる温度分布の測定とかが含まれ
る。他の応用としては、発光感知物質が光ファイバやフ
ァイバ束の上を滑るがそれらに永久取付けされないよう
に設計された構造物の中に含まれるような応用がある。
これは使い捨て品目であったり、または高温測定に用い
る特殊構造であることができる。
光学的方法のもう１つの応用は、光ファイバやファイバ
束の端に少量の発光物質を取り付けて温度感知プローブ
を作り、次にプローブを測定すべき温度環境に浸すこと
を含む。プローブ法の応用としては、医学の高熱、誘導
加熱の際の内部温度を測定するために人体内に小形プロ
ーブを注入する癌治療処理、および電力変圧器のような
大形電気機械の内部温度測定などがある。測定は、ファ
イバまたはファイバ束の他端に接続される感知器から遠
く離れた計器によって行なわれる。計器は、ファイバを
通って感知器に送られる励起放射線を発生させ、次に感
知器の温度を検出・測定するために感知器からの発光放
射線を受信する。この光ファイバ・プローブ法を使用す
る市販の計器が存在する。標準の熱電対または他の電気
温度感知装置を上回る光ファイバ・プローブの特定な利
点は、プローブが導電物質を含まないのでそれが電磁エ
ネルギー界によって影響されないことである。この方法
が電気的ではなく光学的であるという事実も、発光物質
感知器から計器までの光通路が問題のスペクトル領域内
で透明な真空、空気、液体その他の物質のみを有するセ
グメントを含むことができる応用を可能にする。
かかる温度測定にいま使用中であったり提案されている
発光放射線検出法には、２つの基本形がある。１つの方
法は、発光物質の温度を決定する発光放射線の静強度を
測定することである。他の方法は発光物質の励起を変調
し、次に温度の関数としてルミネセンスの時間依存特性
を測定することである。
発光強度法には発光物質の温度以外の要素に起因する発
光強度の変動によりその読みに固有の誤りがあること
は、早くから認められていた。例えば１つの要素は励起
放射線源の時間に対する強度変化であり、これは温度に
関係のない発光強度に対応する変化を生じさせる。もう
１つの要素は、ファイバが曲げられるときに光ファイバ
によって送られる放射線の強度変化である。かかる変化
する強度および同様な非温度関連要素を除いて合成温度
の読みに影響しないようにするために、市販の計器が利
用しかつ書物が提案しているのは、同じ感知器から出る
２つの別な定義できる波長帯の発光の強度を調査するこ
とである。これらの別な強度に比例する信号はそのとき
比を作られたり、他の方法で比較されて、両信号に共通
なかかる非熱強度変化を除去する。強度の比を作る方法
は、温度の読みの精度を改善するには極めて有効である
が、感知器の温度変化以外の要素に起因する強度変化の
原因をすべて除去できないことが判明している。これら
の他の要素に起因する誤差は、感知器を既知の温度に保
ち、次にその温度を読むように計器を調節して温度感知
器を再校正することによってさらに減少させることがで
きる。
蛍光法の２つの基本形の第２番目に当たる、書物の中で
提案された時間依存の温度測定は一般に、相対強度が測
定されないのでこれら他の要素に敏感ではない。これら
の方法は、励起放射線が終わった後で継続する発光減衰
の温度依存特性を測定する。しかしこれらの方法は、あ
らゆる環境の下で繰り返すことができないという不利が
あり、また使用中に温度感知器の再校正を要求する。
頻繁な校正は、非接触表面温度測定、生産／プロセス制
御応用、作動機器の大形部品に永久取付けすべき光ファ
イバ・プローブを要する測定、医学手順中の測定または
各新プローブの使用前に校正を必要とする効果のない使
い捨て光ファイバ温度プローブの使用などのような、多
くの応用で困難であったり望ましくない。
したがって、本発明の１つの主な目的は、時間校正を必
要としなかったり１回だけ必要とする改良された光学的
温度測定法を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、電気機械に永久取付けされ
たその温度プローブに役立つ方法を提供することであ
る。
本発明のもう１つの目的は、使い捨て温度感知プローブ
または感知器と共に役立つ方法を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、表面の温度を遠隔測定する
のに役立つ方法を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、回転または移動している物
体の温度をそれらと接触せずに測定するのに役立つ方法
を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、高温で良く働き、それによ
って工業およびプロセス制御用に一段と役立つ発光温度
測定法を提供することである。
発明の要約 上記および追加の目的は本発明によって達成されるが、
この場合、簡単に述べれば、発光物質および発光検出法
の特徴が最適化される。時間依存形の光学的温度測定法
が利用される。発光物質は、温度に対して明確に関連さ
れる特定数を持ち、かつ励起放射線の強度、結合または
分散媒体の作用、および発光物質のあらゆる事前温度や
励起経歴に事実上無関係な、単一の指数減衰機能に厳密
に近い、励起放射線の終了後に時間的に継続する超再生
形の発光強度機能を持つように選択される。減衰時間測
定装置においてかかる発光物質を温度感知器として使用
すると、上述の強度比を作る形の装置の難しさを克服す
るとともに、時間依存測定装置における他の形の発光感
知器の使用によって導かれる誤差を克服することが判明
している。かかる発光物質の１つの例は、４価マンガン
によって活性化されるゲルマニウム酸マグネシウムまた
はフルオロゲルマニュム酸マグネシウムのいずれかであ
る。
発光活性剤としての本発明の温度測定分野において新規
な４価のマンガンは、すでに知られている２価のマンガ
ンとは異なった振る舞いをする。
一般的に言って、活性剤としての２価のマンガンは活性
されるべき物質により影響を受けやすい。これに対して
４価のマンガンは活性化されるべき物質により発光波
長、強度等が余り影響を受けにくく、発光強度も安定し
ている。発光感知器の好適な形は、極めて多数の微小粒
子または同様な組成および特性を持つクリスタライトを
含む粉末である。この形は、適当な特性の結合剤や接着
剤を用いていろいろな形状およびサイズの表面の被覆を
可能にする。またこの形は、信号がかかる多数の各クリ
スタライトからの信号の和であるので、クリスタライト
ごとの減衰時間特性の差を制御する問題をも最小にす
る。好適な測定装置は、励起パルス後の同じ特定時間
で、減衰強度曲線の一部で発光減時間を直接検出する。
かかる感知物質および測定装置の使用により、正確かつ
繰返し可能な温度測定が行われ、校正の必要はほとんど
または全くない。これが重要であり応用の１つの種類
は、発光放射線作像装置が時間にわたるまたは異なる感
知器間の寸法変化の可能性を含むような時間である。例
えば、表面温度の測定において、発光物質は測定すべき
温度を持ちかつレンズや光ファイバにより発光物質と構
造的に接触せずに計器に光結合される表面に被覆された
り、他の方法で取り付けられる。感知器に関する光素子
の特定な位置ぎめはそれぞれの測定中に変化する可能性
があり、測定ごとに異なることは間違いない。可変光寸
法または形状を含む応用の他の例では、光ファイバに取
り付けられるプローブ・カバーの使用および移動部品上
の感知器と静止測定計器との間の光整流の使用が含まれ
ている。十分な光信号が作られると、本発明の方法はか
かる寸法や形状の変化に鈍感であり、さらにかかる応用
で極めて困難な従来の方法の頻繁な校正を要求しない。
かかる感知器物質および測定方法の使用により、機械ま
たは機器の大形部品に永久に埋め込まれたままにされる
光ファイバ・プローブの組立てが可能であるのは、定期
的な校正が不要だからである。
この発光物質は使い捨ての光ファイバ・プローブの使用
をも実現し、特に医学の応用に役立つのは、新しい各感
知器の校正が不要でありかつファイバの曲げの作用が感
知器の精度に影響しないからである。
本発明のいろいろな面の追加の目的は、特徴および利点
はその好適な実施例の下記説明から明らかになると思う
が、その説明は付図に関して述べられる。
図面の簡単な説明 第１図は本発明による改良された光学的温度測定装置の
概略図であり、 第２図は作動の際に第１図の装置に生じる波形を示し、 第３図は１つの例として特定の発光物質を持つ第１図の
感知器の特性を示す曲線であり、 第４図は第１図の装置の電子処理回路のブロック図であ
り、 第５図は第４図の回路の作動を示すタイクング図であ
り、 第６図および第７図は温度感知器の１つの交互形の例を
示し、 第８図および第９図は温度感知器の他の形を示し、 第10図は光ファイバ・プローブを利用する本発明の方法
の応用の概略図である。
好適な実施例の説明 光学的温度測定の特定な応用の一例が第１図の示されて
いる。この例において、表面11の温度が測定される。表
面11は例えば、処理中に監視すべき温度を有する集積回
路ウエーハの部分、機械の大形部品の一部、風洞内のモ
デル航空機、その他いろいろであることができる。表面
温度の測定は、たとえそれが静止物体であっても、極め
て困難であるのは、表面と任意な接触形感知器との間の
熱の流れが他のソースからの流れによって支配されるの
が普通であり、動作は感知器と表面との間の熱接触の極
めて強い関数だからである。赤外線法でさえ精確でない
のは、表面の赤外線放射率が正確に知られなければなら
ず、また他の赤外線ソースからの反射による干渉が除去
されて測定された赤外線放射の真表面温度への変換が正
しく行われなければならないからである。
これらの問題を克服するために、発光物質の層13が表面
11に取り付けられている。この取付けは、樹脂またはガ
ラスの結合剤の中に粉末の形で浮遊した発光物質を表面
に直接被覆するような、いろいろな方法で達成される。
適当なガラス結合剤のケイ酸カリウムまたはコーニング
封止ガラスである。適当な樹脂はシリコーン硬質被覆材
である。別法として、第６図および第７図に示されるよ
うな発光物質を取り付けている基板を、もう１つの特定
な例として、表面11に取り付けることができる。いずれ
の場合でも、発光物質の被覆は測定すべき温度を持つ表
面11と熱平衡の状態になる。
発光温度感知器13は、光ファイバ通信媒体17の端から出
される可視または近可視光線による照射でルミネセンス
まで励起される。別法として、励起放射線は、感知器13
をかかる放射線で溢れさせたりして、光ファイバ17に関
係なく光素子によって感知器13に向けられる。励起放射
線の波長範囲は、利用されている特定の発光物質13の波
長範囲に近い。光ファイバ媒体端15は感知器13から離れ
て保持され、相互に接触していない。可視または近可視
放射線帯の合成発光放射線が普通であるが、必ずしも励
起放射線より長い波長とはかぎらない。ルミネセンスは
光ファイバ通信媒体17の端15によって捕捉され、それに
沿って測定計器に送られる。ファイバ媒体17は、それぞ
れの応用次第で、１個のファイバ、多数のファイバ、ま
たは補助集光レンズあるいはミラー装置を含むことがあ
る。
発光物質したがって表面11の温度を決定するために測定
されるのは、感知器13からの発光放射線の温度依存特性
である。既存の計器で使用された１つのかかる特性は、
２つの適切に狭い波長帯における相対強度である。だが
光ファイバ装置の使用は、ファイバ装置自体の特性によ
り読みの誤差を生じることが判明した。これらの誤差源
は、測定される放射線の２つの波長帯の不等送信によ
る。かかる相対送信の差の変化は、ファイバ媒体自身の
曲げから生じる。光線は、ファイバ・コアとそのクラッ
ディングとの間の境界での反復反射によってファイバを
通過される。ファイバ・コアおよびクラッディングの屈
折率によって定められる臨界角より少ない角度でその境
界に当たる光は全部内部反射されて、内部反射によりそ
の長さ方向に送られるべきファイバ内にトラップされ
る。
したがって、送られる強度の比は問題の２つの波長の関
数である。２つの波長の比を作る装置を既知温度に対し
て校正することにより、この送信差は修正することがで
きる。しかし、ファイバを曲げることは、全内部反射の
臨界角を２つの波長についていろいろに変えさせる。そ
の結果、２つの送信強度の比が変化する。これは温度の
読みの変化と解釈されるが、もちろんこれが望ましくな
いのは、この変化が測定すべき感知器13の実際の温度と
何の関係もないからである。
曲げの作用は、高い精度が要求されかつファイバの曲げ
が臨床用に避けられないことがある医学の応用では特に
重要である。いろいろな工業用で一段と重要であるかも
しれない長時間にわたる２つの波長の比を変えることが
できる他の作用も数多く存在する。例えば、送信リンク
が光ファイバであり、かつ原子炉のように高エネルギー
の放射線が現われる場合は、色中心がある時間にわたっ
てファイバ内に作られることがあり、これはそのスペク
トル送信特性を、したがって問題の２つの波長における
相対送信を変える。かかる応用では、放射線レベルのた
めに、しばしば再校正することは困難である。２個の検
出器の電子利得および信号処理チャネルは時間や温度と
共に変わることもできる。すべての場合に、比を作る装
置の２つの別のチャネルのかる相対変化は有効でない明
らかな温度変化を作ると思われる。
温度の読みに影響するこれらの非温度依存の要素は、あ
る応用においては、特に校正後の測定時間が短かかった
り、応用に要求される温度精度が高くなかったり、定期
の再校正による誤差を修正することが実用的である場合
には、重大な問題ではないかもしれない。だが精度が高
くなければならなかったり、再校正が実用的でない応用
では、これらの要素を考慮に入れる必要がある。２つの
強度の比を作る方法は元来、温度の読みに影響する多く
の潜在的に間違っている非温度変化を除去するが、上述
の通り、２つの別なチャネルで時間と共に起こることが
あるすべての信号変化を自動的に打消さない。これらの
望ましくない変化の若干はときどき装置の再校正によっ
て制御下に保つことができるが、これには計器の調節が
行われるように既知の温度で装置の蛍光感知器を置くこ
とが要求される。この校正要求は、極めて頻繁に行う必
要があるどんな場合にも不便であり、また感知器が遠隔
で接近できない位置に固定されている多くの所望の温度
測定応用において実用的でないことがある。
例えば、第１図に示された表面温度測定法では、この校
正を行うために感知器13の位置で表面11の温度を独自に
測定することは極めて難しかったり不可能であることが
ある。そして校正がいったん行われると、ファイバ媒体
17のどんな曲げでもまたは２つの信号処理チャネルの相
対利得のどんな長期の変化でも、再校正を必要とする誤
差を招くと思われる。
したがって、このような不利を除くために、第１図の装
置は光のパルスで発光体13を励起し、次にパルスが終わ
ってから減衰する発光強度の減衰時間のような特定の特
性を測定する。この方法では、波長帯は１つだけで済
む。これは発光物質の全放射帯を使用したり、全放射か
ら選択されたより狭い帯を使用することができる。どん
な場合でも、帰路信号のために１つだけの光通路と１つ
のスペクトル帯が使用され、また過渡データを検出・分
析する各感知器についても１つだけの検出器と１つの信
号処理チャネルが使用される。その結果、上述の２チャ
ネル装置に関連する誤差のすべてが消える。最適の生存
要求は、（１）減衰時間が全く感知器物質の特性であり
かつ励起の強さ（境界内）に影響されたり、感知器の熱
または照度経歴に影響されたりしないこと、および
（２）測定の短い時間中に起こりかつ検出した温度信号
を変える、ばらばらの光からのような、外部時間存在信
号変化が存在しないことである。
第１図に戻ると、光学装置27はファイバ媒体17を別のフ
ァイバ媒体31を介して励起放射線源29と接続している。
光学組立体27も、ファイバ媒体17からの発光放射線を、
電子処理装置37に導線35で電気接続される検出器33に通
じさせる。処理回路37は、体験的に作られた変換表を参
照することによって、感知器13の発光放射線減衰特性
を、表示装置39で示される温度に変換する。励起パルス
駆動回路41のタイミングはライン40を経て処理回路37に
よって制御される。回路41は、励起源29のせん光電球43
に接続されている。その輝度はライン42の信号によって
セットされる。電球43からの周期パルスは、レンズ45に
よって帯域フィルタ49を通して光ファイバ送信媒体31の
端に作像される。フィルタ49は、特定の発光感知器13を
励起するのに役立つ範囲に波長を制限する。第１図に示
された通り、処理回路37および励起源29は、おのおのの
光学装置27を繰り返すことによって多数の温度感知器に
共有されることがある。
光学装置27は、ファイバ媒体31の端で励起光線をコリメ
ートするレンズ47を含んでいる。コリメートされた励起
パルスはビーム分割器51に向けられ、それからレンズ53
を経て光ファイバ送信媒体17の端に向けられ、感知器13
を発光まで励起させる。
励起放射線を供給する１つの別法として、励起源29およ
びパルス発生器41は、タングステン電球、発光ダイオー
ドまたはレーザのような連続源に置き換えることがで
き、機械的チョッパが減衰時間測定と同期して発光を遮
断するように置かれかつ処理回路37によって制御され
る。もう１つの別法として、ビーム分割器は励起源から
感知器まで励起放射線を導く１個以上のファイバおよび
感知器から検出器まで発光ルミネセンスを導くもう１個
以上のファイバに代えて除去することができる。
感知器13からの発光放射線は、ファイバ媒体17によって
計器に戻されるが、ここで戻る放射線は再びレンズ53に
よってコリメートされる。コリメートされたビームはビ
ーム分割器51に進み、さらに放射線が感知器13にルミネ
センスの波長帯を通過するのと制御する光フィルタ55に
進む。フィルタ49および55を通るようにされた波長帯
は、理論的には非重複である。レンズ57はフィルタされ
た発光放射線を検出器33の上に集束するが、検出器33は
フィルタ55を通る波長の範囲に敏感なホトダイードであ
ることができる。
感知器13と光学装置27との間の光通信媒体として光ファ
イバ装置17のみを使用することの別法として、組み合わ
せレンズのような他の光学素子を用いて、光ファイバと
組み合わせたり光ファイバの代りにすることができる。
第１図の装置の作動はさらに第２図の波形に関して説明
される。第２（Ａ）図は周期反復の励起光パルス61およ
び63を示す。感知器13の合成発光放射線はかく励起され
るとき第２（Ｂ）図に示される。励起パルス61が例えば
時間t0とt1との間にあるとき、発光強度は曲線65によっ
て示される通り上昇する。だがパルス61が終る時間t1
で、ルミネセンスは曲線67で示されるような時間のあい
だ継続する。温度の表示として処理回路37で測定される
のは、曲線部分67の減衰率である。時間t4までに、発光
は事実上終わる。次のパルスは、パルス63で示される通
り、その後任意な時間に生じることがある。温度を測定
するには発光減衰を１回測定するだけで済むが、その工
程の反復は温度変化の監視を可能にするとともに、所望
の場合、より精密な読みを提供するように処理回路37で
平均される短い時間の周期にわたる多くの独立した読み
を提供する。
測定される発光減衰時間を持つ感知13用の好適な発光物
質は、いくつかの望ましい特性を備えている。第１は減
衰特性が反復可能なことである。すなわち、第２（Ｂ）
図の減衰曲線67の減衰率および形状は、感知器13の１つ
の温度の反復測定で同じでなければならない。それは励
起放射線の強度に無関係でなければならず、前記励起放
射線は測定されている特定の発光減衰を招く放射線であ
るとともに、前の測定で感知器に向けられた励起放射線
でもある。減衰曲線67は、感知器が駆動されたどんな前
の温度にも無関係でなければならない。発光物質は所望
の精度を十分維持して化学的に再生可能でなればならな
い。かかる反復性が校正をほとんどまたは全く必要とし
ない温度測定装置を与えるのは、非温度要素に起因する
誤差が除去されるからである。
さらに、感知器13用に選ばれる発光物質は、所望精度の
測定を可能にするだけの長い曲線67の減衰時間を持たな
ければならない。また、温度の関数としての減衰時間の
変化は、所望の温度精度を持つ測定を可能にするだけ大
きくなければならない。さらに、これらの特性は多くの
特定な応用を包含するようにできるだけ広いことが望ま
しい有効範囲にわたって生じなければならない。
発光物質のもう１つの望ましい特性は、発光減衰時間の
処理回路37による測定を簡単に保つように、減衰時間が
完全な指数または事実上そうであることである。すべて
の発光装置は理論的に指数減衰を示すと思われるが、た
とえあってもそうするのは少ない。これは、要素が多種
多様だからである。まず、減衰時間は活性剤の濃度の関
数であるとともに、温度の関数である。したがって、発
光物質の粒子内または粒子間の活性剤濃度の変化は、観
測される放射特性または減衰時間の広がりに通じる。次
に、これも異なる減衰時間に通じることがある発光体主
体化合物の結晶構造物の中に１個以上の活性剤サイトが
存在することがある。ときには２段階トラップ現象も観
測されるが、これは発光の遅延解放、すなわち一段と高
速の１段階発光工程と区別するためにりん光と一般に呼
ばれる現象を作る傾向がある。最後に、他の不純物イオ
ンまたは同一波長帯内のきずからの放射が観測されるこ
とがある。
全放射が指数減衰信号の和から成る場合は、より速い減
衰を有する信号は励起の休止後短時間で目立つようにな
るが、一段と遅い減衰信号は励起の休止後より長い時間
で目立つようになる。こうした状況の下で、「減衰時
間」は測定が高精度でかつ校正に関係なく再生可能とな
るように励起後の同じ特定の時間に測定すべきである。
かかる指数曲線の減衰時間を測定する多くの特定な電子
的方法は周知であり、この特定な使用に応用することが
できる。１つのかかる方法は、２つの特定な時間の間で
発光減衰関数に対応する検出器33の出力で電力信号電圧
曲線の下の面積を測定することである。もう１つの方法
は、時間t1の後の特定な時間で曲線67の電圧値を測定
し、次にその電圧が自然対数の底とその電圧との積の逆
数に等しいレベルまで降下するのにどれだけ長くかかる
かを測定することである。これらの方法は、処理回路37
に組み込まれる標準のアナログおよびマイクロプロセッ
サ計算装置によって容易に達成される。
ルミネセンス減衰時間を測定する回路を実施する方法の
１つの特定な例が第４図および第５図について説明され
る。最初に第５図から、電球43（第１図）によって作ら
れた励起放射線パルス105は時間t0とt1との間に生じ
る。検出器の出力におけるライン35（第１図および第４
図）の信号は、第５図で曲線107として示されている。
第４図の回路は、時間t0で励起パルス105が始まってか
らプリセット間隔を生じる時間t2での減衰電圧を測定す
るようにされている。その電圧は第５（Ａ）図でS1とし
て識別されている。次に第２電圧S1/eが計算される。曲
線107で表わされる信号がそのレベルまで降下すると、
それが起こる時間t3が示される。t2とt3との間の間隔は
曲線107の減衰時間の周期であり、そのときに所望の量
が温度に変換される。
いま第４図から、第５（Ａ）図の曲線107によって表わ
される信号は増幅器109の入力に接続されるライン35に
生じ、増幅器109のライン111の出力は比較器113の２つ
の入力の中の１つとして接続されている。ライン111の
増幅された信号は抜取りおよび保持回路115の入力にも
加えられ、この回路はライン117に抜取りパルスを受け
るときに入力信号の１つの値を記憶する。回路115によ
って保持された入力電圧は、分圧器すなわち直列接続の
抵抗器R1およびR2に加えられる出力119で提供される。
比較器113の第２入力は、ライン121によって直列抵抗R1
とR2との間の接続点に接続されている。R1およびR2の値
は、この接続点の電圧がライン119の電圧を自然対数
「ｅ」で割ったものに等しくなるように選択される。
これまで説明した第４図の回路の部分は、かくて第５
（Ａ）図に示された検出方法を実施するものであること
が分かる。時間t0で、第４図のタイミング回路123はラ
イン40にパルスを出すが、これによって光パルス発生回
路41（第１図）はせん光電球43を起動させる。タイミン
グ・パルスは第５（Ｂ）図に示されている。次に、時間
t0の後の固定間隔、すなわち時間t2で、タイミング回路
123は約300マイクロ秒の抜取りおよび保持パルスを第５
（Ｃ）図に示される通りライン117に出す。これによっ
て抜取りおよび保持回路115の電圧入力は100マイクロ秒
平均回路を用いて追尾および保持させ、雑音の影響を減
少させる。かくて、時間t2に生じる信号の100マイクロ
秒平均は出力119で保持される。かくて比較器113は、時
間t2の後で、その入力121に固定電圧値S1/eを受けると
ともに、温度を表わす減衰信号をライン111に受ける。
ライン111の信号の約10マイクロ秒平均がライン121のレ
ベルまで降下すると同時に、ライン125の出力は状態を
変える。短時間の平均化は高周波雑音の不用な影響を減
少させる。これは決定を望む時間t3で生じる。比較器の
出力ライン125の信号が第５（Ｆ）図に示されている。
時間t2とt3との間の間隔はかくて、その特定な減衰曲線
の時定数である。
時間間隔を測定するために、ディジタル・カウンタ127
が最も具合よく使用されている。この例では、カウンタ
127はクロック発生器129からANDゲート131を経て増分す
るクロック信号を与えられるが、ANDゲート131の出力13
3はカウンタ127のクロック入力に接続されている。ゲー
ト131は、時間t2でクロックをターンオンさせ、また時
間t3でターンオフさせる働きをする。クロック信号はラ
イン135によってゲート131の３つの入力の中の１つとし
てゲートに接続される。時間t2で、ライン125の電圧レ
ベルは、第５（Ｆ）図に示される通り、励起光パルス10
5の間の時間以来、ゲート131をターンオンさせる状態に
なる。正確に時間t2におけるゲート131のターンオフは
かくて、第５（Ｇ）図に示されるその第３入力、すなわ
ちライン137の信号によって達成される。ライン137の信
号は、セットおよびリセット入力パルスに応じてその２
つの２進状態の間で変化されるフリップ・フロップ回路
139の出力から発生する。それは時間t2でライン117のパ
ルスによって、ゲート131にカウンタ127へのクロック信
号を通させる状態にセットされる。フリップ・フロップ
139は、この測定サイクルが終ってから次のサイクルが
始まる前に、第５（Ｅ）図に示される通り、タイミング
回路123によってときどき発生されるライン149のリセッ
ト・パルスによって他の状態に回復される。
カウンタ127は、前述の通り状態を変えるライン125の比
較器の出力信号に応じて、時間t3でターンオフされる。
これが起こると、ゲート131はターンオフされ、カウン
タ127はそのとき第５（Ａ）図の時間t2とt3との間の時
間間隔を表わすディジタル値を含む。そのディジタル出
力はかくて、全体として143で示される別の処理回路に
加えられる。この付加処理の機能は、その時間間隔のカ
ウントを、利用されている蛍光物質の種類について前に
経験的に定められた表を使用することによって、温度に
変換することである。複数個のかかる温度値は、タイミ
ング回路123の制御を受けて、説明されている動作サイ
クルを繰り返すことによって連続して測定される。複数
個のかかる測定値は次に平均されるが、平均された温度
値は表示用のバス38に置かれる。
第４図の残りの回路145は、装置の自動利得制御の性質
を持っている。しかし、検出器からのライン35にある信
号の増幅は、普通の自動利得制御回路の場合のように変
化されない。むしろ、電球43からのせん光の強さは、最
適の強度範囲内で検出器よって受信される蛍光信号を保
つようにセットされる。これはせん光電球の電源41に至
るライン42の電圧を制御することにより、したがって電
源の出力と合成せん光の強度とを制御することによった
て行われる。蛍光強度のレベルは励起放射線の強度に左
右されるが、感知器に選ばれる物質は励起せん光強度に
事実上影響されない減衰時間特性を持っている。
せん光強度制御回路145は入力としてライン119の抜取信
号を受信して、さらにタイミング回路123からのライン1
47のタイミング・パルスに応じて作動する。１対の比較
増幅器149および151はおのおの、２個の入力の内の１個
がライン119に接続されている。比較器149の第２入力は
ライン119の所望信号電圧の最高値を示す定電圧に保た
れる。比較器151の第２入力は電圧範囲の低い端に保た
れる。両比較器の出力は、１対のフリップ・フロップ回
路153および155に加えられる。フリップ・フロップ回路
は、それぞれの出力ライン157および159で、ライン147
のラッチ・パルスの発生と同時にそれぞれの比較増幅器
149ならびに151の出力の値を提供することを特徴として
いる。ライン157および159は論理回路161に加えられる
が、この回路のライン163の出力はディジタル・アナロ
グ変換器165を駆動するディジタル信号であり、それに
よってライン42に制御電圧が作られる。
特定のサイクルの抜取検出出力電圧ライン119が比較器1
49および151に加えられる高低電圧の範囲内に入るなら
ば、もちろん、ライン42のせん光電球強度制御電圧の調
節は行われない。だが範囲外の電圧がライン157および1
59の内の１つの適当な状態によって検出されるならば、
論理回路161はライン163のディジタル信号を調節する。
電圧が高過ぎるならば、せん光の強度を減少する調節が
行われる。電圧が低過ぎるならば、制御信号は次にサイ
クルでのせん光の強度が上昇されるように上げられる。
しかし、１つのサイクルのせん光強度が異常な値である
場合は、かかるどんな調節でも行う前に、数サイクルを
監視することが望ましい。普通入手できるせん光電球は
せん光強度を精密に制御することはできず、一般に広い
範囲内で制御が行われる。
せん光強度制御回路145の利点は、広範囲の特定な温度
測定および光通信がただ１つの計器で処理されることで
ある。せん光強度をかく制御する能力がなくても、せん
光は最も標準的に最大強度で駆動され、次に温度感知器
から戻る蛍光信号は検出の前に光学的に、または検出の
後で電子的に調節される。該当の場合、せん光の強度を
減少する能力を持つことによって、せん光の数について
測定される特定なせん光電球の寿命時間は増加される。
再び第５（Ａ）図から、前述の通り、減衰時間測定を開
始する時間t2は、せん光パルス105の終りと時間t2との
間にある間隔が存在するように時間t0の後で固定間隔と
なるようにセットされる。これがこの特定の例で行われ
るのは、検出器33（第１図）が励起光パルスによって飽
和されるようになる蛍光波長に励起波長が十分接近する
からである。波長の接近はフィルタ55に励起光線を完全
に除去させない。また励起パルスはかかる大きな強度を
有するので、検出器33はときどきその飽和状態から回復
することを要求する。励起放射線の波長が蛍光放射線か
らさらに分離される場合は、光フィルタ55は検出器33を
励起パルスから隔離するより良い仕事を行うことができ
る。この後者の場合、時間t1とt2との間隔は極めて小さ
くされ、おそらく事実上ゼロにされることもある。だが
いずれの場合にも、重要なパラメータは、測定が行われ
る度に励起光パルスに関して同時に減衰時間測定を開始
することである。それは、各測定が減衰信号曲線107の
同じ部分で行われることを意味する。これは、前述の通
り、純然なる指数減衰関数からの蛍光放射線のわずかな
偏差の影響を最小にすることが判明している。第４図の
処理回路143の探索表はすべて、特定の測定開始時間t2
について体験的に決定されたものである。
第４図および第５図に関して説明された例は、第５
（Ａ）図の減衰関数107の１つの特定数を正確に測定す
る。それは下方限界電圧S1/eを定めることによってセッ
トされた。S1/2eまたは2S1/e、あるいは一様なS1/2のよ
うな他の周期が測定されることがある。同じ時間周期が
毎度測定され、かつ処理回路143の探索表がその異なる
時間間隔について実験的に定められる限り、その結果生
じる温度の読みは一致すると思われる。しかし、温度の
読みに及ぼす装置の雑音の影響は、時間t2とt3との間で
測定される間隔が事実上１つの減衰時間周期である場合
に最小にされることが発見されている。それが、周期の
終りを決定する低い限界電圧がS1/eでセットされる理由
である。残念ながら、すべての電気光学装置は光および
電気信号の送信ならびに処理においてある雑音を発生す
る。検出器33として用いる入手可能な検出器は、極めて
正確な温度測定が所望されるときに雑音の問題を招くこ
とがある。完全時定数周期未満の周期の測定は時間測定
の不確実性による測定の誤差を増加し、また１つの時定
数周期を越える周期は減少したS/N比によりより多くの
誤差を作る。
第４図および第５図の例は、本発明の方法により同じく
実施される積分法からも区別されなければならない。光
の中にあるレベルの雑音がある場合でも、例えば10回の
ように、何度も測定を連続して行いかつ結果を平均する
ことによって、本例の装置により高い精度が得られる。
雑音はランダムであるので、平均信号に及ぼすその影響
は最小にされる。
曲線107の下の面積の積分も時間t2とt3との間で電子的
に行われ、それによってどんな１回の測定にでも及ぼす
雑音の影響が減少される。数多くのかかる測定およびそ
の平均化はそのとき不要となるかもしれない。積分装置
では、時間t2とt3との間の曲線の積分は最初時間t2で信
号S1を測定するときに予測される。計器はそのとき、積
分がその予測量に達するに要する時間を測定するが、そ
の時間は蛍光減衰関数の時定数に等しい。積分の場合で
も、積分周期の開始は光パルスに関して時間的に固定さ
れ、減衰信号曲線107のある間隔だけが測定されるが、
間隔は減衰時定数に等しいことが望ましい。信号が測定
不可能なほど低くなるまで曲線107の下の面積をすべて
測定することは、極めて雑音の多い信号領域を含むので
間違った読みを与えることになる。
上記に概説された望ましい特性を持つ好適な蛍光物質
は、４価マンガンで活性化されたゲルマニウム酸マグネ
シウムまたはフルオロゲルマニウム酸マグネシウムのい
ずれかを主体とする蛍光体である。活性剤（スターティ
ング物質に基づく）の濃度は0.05〜5.0モル・パーセン
トの範囲内とし、約１モル・パーセントであることが望
ましい。活性剤の濃度は減衰時間およびルミネセンスの
強度を制御する。フルオロゲルマニウム酸マグネシウム
は、高圧水銀電球の赤色コレクタとして電球用に市販さ
れている。感知器13に用いられるマンガン活性のゲルマ
ニウム酸マグネシウム蛍光体の組成はMg28Ge10O48（１
モル％Mn+4）である。同じ用途のマンガン活性のフルオ
ロゲルマニウム酸マグネシウム蛍光体の組成はMg28Ge
7.5O38F10（１モル％Mn+4）である。後者の蛍光体の温
度の関数としての減衰時間は、物質が温度感知器として
役立つ極めて広い温度範囲にわたって第３図に示されて
いる。測定される減衰時間はこの範囲の低い温度（約−
200℃）で約５ミリ秒から、高い温度（約＋400℃）で約
１ミリ秒まで変化し、減衰時間は電子的方法で容易に高
精度まで測定されることが注目される。
各温度感知器はかかる蛍光体の粉末から作られている。
すなわち、１個や数個の結晶ではなく、ここに説明され
る感知器のどんな特定の形でも構成するように、不活
性、透明の結合剤で一緒に保持される数ミクロン、例え
ば１〜10ミクロンのサイズの個個の粒子または結晶が何
百、何千とある。各粒子は全観測ルミネセンスに寄与す
る温度依存のルミネセンスを持つが、結晶ごとの変化は
微小である。粉末に微粒子を使用することは、測定され
る温度の表面によくなじみ（すなわち良好な接触を保
ち）、これは多くの応用で望ましいことである。
これらの蛍光体粒子は周知の乾工程で作られることが望
ましい。所望どおり作られる蛍光体成分化合物の粒子の
混合物は完全に混合される。かかる粒子のどんな集合体
でも、粒子自体を破壊せずに解体される。合成混合物は
次に、セット時間のあいだある温度で制御された大気中
において焼かれる。この工程の説明は、バトラーの蛍光
ランプ蛍光体の特に第1.1節および第1.2節に記載されて
いる。
液体スターティング化合物からの蛍光体結晶の成長が本
応用で不適当なのは、合成結晶が均質でないからであ
る。主として、活性剤濃度は各結晶を通じて一様ではな
く、この結果結晶の異なる部分から著しく異なる蛍光減
衰時間が生じる。蛍光減衰時間は同じ温度で、活性剤濃
度の変化につれて著しく変化する。これは明らかに望ま
しくないので、一様な活性剤濃度を持つ蛍光体を作るこ
とが、温度測定を反復可能にし、正確な結果を与える装
置にとって極めて重要である。
第６図から、異なる応用に用いられる第１図の装置の変
形が示されている。光ファイバ通信媒体17′は第１図の
ファイバ媒体17に相当する。第１図の通り表面の温度を
測定するのではなく、第６図の変形は光ファイバ媒体1
7′によって取り付けられ、その端15′に隣接する温度
感知器71を利用している。感知器71はどんな多くの形に
も作ることができ、例えば第６図ではその開放端に光フ
ァイバ媒体17′を受ける管状構造物73として示されてい
る。対向端は閉じられて、蛍光物質75の層が取り付けら
れている。蛍光物質75と端15′との間の距離は測定ごと
に変えることができるので、第１図および第２図につい
て説明された種類の蛍光物質および方法の使用は、その
装置および応用について説明された利点をすべて備えて
いる。第６図に示された応用は、人間の口腔温度測定の
場合のように、感知器が使い捨てであることが望まし
く、したがって感知器71をファイバ17′から容易に着脱
できるようにすることが望ましい利点を備えている。あ
る応用では、ある確実な取付機構が望ましいことがあ
る。
プローブ・カバーのもう１つの形は、普通の光ファイバ
が耐え得る温度以上の温度を測定したり、表面温度を測
定する場合について第７図に示されている。光ファイバ
17″の端は有機物質をすべて取り除き、その上にカバー
81が置かれている。カバー81は管状であり、パイレック
ス、水晶またはアルミナ・セラミックのような高温に耐
え得る物質で作られている。カバー81はその緩衝被覆ま
たはジャケットもしくはその両方の除去によって弱くな
ったファイバ（１個または複数個）17″の構造支持をも
提供するように硬く作られている。蛍光粉末はガラス結
合剤と共に混合され、混合物はセラミック・チューブの
端に添付されて感知器85を形成する。
接触面温度を測定する場合は、第６図または第７図のプ
ローブ・カバーのいずれかが利用され、その感知器の端
は測定すべき温度を持つ表面に対向して置かれる。この
応用では、ファイバ端と感知器との間に一貫した空間を
保ち、水晶ファイバによって感知器から導かれた熱を除
去するようにすることが望ましい。この１つの例が第７
図のプローブ・カバーによって示されており、すなわち
内方にわたるリング83はファイバ17″の端15″と接触し
てカバーを所望の空間を与える適当な位置に保持する受
台を提供する。別法として、チューブ81の開放端に隣接
するファイバ17″を定位置に保つようにファイバ17″に
受台が与えられる。かかる受台から生じる空間の使用は
非接触の高温測定のでは不要であるので、接触測定が行
われないときは受台は省略することができる。
表面測定を行う場合、測定すべき温度を持つ表面に蛍光
物質および結合剤を直接塗ることはしばしば不便であ
る。塗る代りに、感知器がかかる表面に容易に取り付け
られるように、蛍光物質をキャリアに取り付ける方法が
ある。第８図はかかる感知器の１つの形を示す。薄いプ
ラスチック・シートのような基板91は、１つの表面に取
り付けられた結合剤の中に蛍光粉末を持っている。基板
91の反対の表面には、感知器が表面に容易に取り付けら
れるように物質95の接着剤の層がオプションとして与え
られている。感知器は１平方インチ以下のように小形で
あることができ、かくて大小の物体の測定を行うのに便
利である。
第９図から、第８図の感知器の変形が示されており、す
なわち基板97自体に蛍光物質の粉末が埋め込まれてい
る。基板97は光学的に透明な物質で作られている。装着
剤の層99が基板97の片側に施され、また測定すべき温度
の物体表面に感知器を取り付ける直前に容易に除去でき
るろう紙のような保護層101が接着剤に取り付けられ
る。
ある応用では、問題の部分の上に感知器物質を直接被覆
したり、問題の部分に似たものを被覆して、それらが証
拠のサンプルまたは工程校正サンプルとして用いられる
のが望ましいことがある。例えば、シリコン・ウェーハ
は感知器物質を被覆され、次にシリコン・デバイス組立
てのいろいろな段階で工程温度を最適にするのに用いら
れる。
第10図から、第１図および第２図の装置のもう１つの変
形ならびに応用が示されている。光ファイバ通信媒体1
7″は、媒体の自由端15″にかなりの量の蛍光物質81が
永久取付けされている。端は光遮へいおよび機械的保護
のために被覆83によっても覆われている。プローブは、
ほとんど何でもよい85で示される物体内に埋め込まれ
る。しばしば校正を必要とする先行技術の光学的温度感
知方法が、例えば大形電力変圧器内部の遠隔温度測定を
不可能にしたのは、変圧器が組み立てられるときに感知
器を取り付けなければならないからである。いったん取
り付けられると、それらは装置を全面的に停止して次に
熱平衡させなければ校正することができず、しだかって
先行技術の方法は説明されている特定の応用では大きな
不利を受ける。だが本発明の改良された蛍光物質および
方法では、これを行うことができる。
本発明のいろいろな面がその好適な実施例に関して説明
されたが、言うまでもなく、本発明の添付の請求の範囲
によって全面的に保護されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サン、メイ・エイチ アメリカ合衆国カリフオルニア州94022ロ ス・アルトス、イーストウツド・ドライブ 1059 (72)発明者 ヘイネマン、スタンレー・オー アメリカ合衆国カリフオルニア州92714ア ーバイン、リームズ・サークル 15291 (56)参考文献 特開 昭58−30628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−137723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−180922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−182521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−40910（ＪＰ，Ａ) 米国特許4223226（ＵＳ，Ａ) 米国特許4215275（ＵＳ，Ａ) 英国特許4448547（ＧＢ，Ａ) Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ Ｖｏ ｌ．51 Ｎｏ．７ 1980 Ｊｕｌｙ Ｐ Ｐ．882−884 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａ ｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．33 Ｎｏ. ３ 1960 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ． ＰＰ. 783〜789

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】環境と熱的に連結するように配置され、励
    起パルスで励起されたときに励起放射の終了後にその温
    度に関係して強度が時間とともに減衰する発光放射をす
    る特徴をもつ発光物質を用いた前記環境の温度を測定す
    る装置において、 前記発光物質の温度に対して一定の関係を有する減衰強
    度関数で前記発光物質を発光させるのに十分なパルス幅
    の時間で前記発光物質を複数の励起パルスの放射に露出
    させるための励起パルス放射源を備えた励起パルス源手
    段と、 前記発光放射の減衰強度を検出するための発光物質の発
    光放射を受光しこれによって減衰強度に比例した電気信
    号を発生させる発光放射受光手段と、 励起パルス間の減衰信号の特性を決定するための前記電
    気信号に応答し発光物質温度すなわち前記環境の温度に
    相当する測定量を決定する減衰信号特性決定手段と、 前記電気信号を希望する範囲内に維持するように後続の
    前記励起パルスの特性を制御するために前記電気信号を
    前記励起パルス源に接続する接続手段と、 から構成した環境の温度を測定する装置。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項記載の環境の温度を測定
    する装置において、 前記励起放射源手段および前記発光放射受光手段は、前
    記発光物質を一端に備えた共通の長さの光学ファイバ伝
    送媒体をもつ環境の温度を測定する装置。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項記載の環境の温度を測定
    する装置において、 前記信号特性決定手段は前記励起パルスの後に特定の設
    定時間間隔をおいて前記電気信号の減衰特性を決定する
    手段である環境の温度を測定する装置。
  4. 【請求項４】請求の範囲第１項記載の環境の温度を測定
    する装置において、 前記発光物質は実質的に４価のマンガンから成り立つ活
    性化物質を備えるものである環境の温度を測定する装
    置。
  5. 【請求項５】請求の範囲第１項記載の環境の温度を測定
    する装置において、 前記励起パルスの特性を制御するために前記電気信号を
    前記励起パルス源に接続する接続手段は、前記継続する
    励起パルスの強度を調整するための手段からなる環境の
    温度を測定する装置。
  6. 【請求項６】請求の範囲第１項記載の環境の温度を測定
    する装置において、 前記信号特性決定手段は、測定された量を積分し、それ
    によって測定精度を改良する手段である環境の温度を測
    定する装置。
  7. 【請求項７】環境の温度を測定する方法において、 前記環境と熱的に連結するように配置され励起パルスで
    励起されたときに励起放射の終了後にその温度に関係し
    て強度が時間とともに減衰する発光物質で、その減衰強
    度は、時間の関数であり、 （Ａ）ある温度の範囲内で測定されるべき発光物質の各
    温度ごとに固有で反復可能であり、かつ （Ｂ）前記発光物質の励起放射強度および以前の照射や
    温度経歴に実質的に無関係である 前記発光物質のある量を前記環境に配置する段階と、 前記発光物質を励起パルス放射に露出させることにより
    前記発光物質を前記励起パルス放射が終わった後その温
    度に関する減衰強度関数をもって発光させるために前記
    発光物質を露出させる露出段階と、 発光放射の前記減衰強度を検出するために前記発光物質
    の発光放射を受光しこれによって減衰強度に比例した電
    気信号を発生させる発光放射受光段階と、前記電気信号
    を希望する範囲内に維持するように前記発光の強度にし
    たがって後続の前記励起パルスの特性を制御する段階
    と、 前記励起パルス放射の終了後、特定の設定時間間隔をお
    いて前記電気信号の発光減衰強度関数の検出測定を始め
    る段階であり、前記発光物質の温度、なすわち前記環境
    の温度を測定する前記検出および測定段階と を含むことを特徴とする環境の温度を測定する方法。
  8. 【請求項８】請求の範囲第７項記載の方法であって、 前記発光物質は、４価のマンガンで活性化されたゲルマ
    ニウム酸マグネシウムまたはフルオロゲルマニウム酸マ
    グネシウムを含むことを特徴とする環境の温度を測定す
    る方法。
  9. 【請求項９】請求の範囲第７項記載の方法であって、 前記発光物質は測定すべき温度を持つ前記環境である表
    面に、層の形状として取り付けられる段階を含むことを
    特徴とする環境の温度を測定する方法。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第７項記載の方法であって、 前記発光物質を露出させかつ発光強度減衰関数を検出す
    る段階は、 前記発光物質に隣接して配置されるがそれから空間的に
    隔離された端を持つある長さの光ファイバ通信媒体を設
    置する段階と、 前記光ファイバと前記発光物質との間で前記光ファイバ
    端を通して前記発光強度を接続させる段階と を含むことを特徴とする環境の温度を測定する方法。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第10項記載の方法であって、 ある量の発光物質を配置する段階は測定すべき温度を持
    つ前記環境を形成する表面に前記発光物質を層の形状と
    して取り付ける段階を含むことを特徴とする環境の温度
    を測定する方法。
  12. 【請求項１２】請求の範囲第10項記載の方法であって、
    ある量の発光物質を配置する段階は 前記光ファイバの先端に、前記発光物質が取り付けられ
    た保持具を取外し自在に取りつける段階を含むことを特
    徴とする環境の温度を測定する方法。
  13. 【請求項１３】請求の範囲第７項記載の方法で前記ある
    量の前記発光物質を配置する段階は、前記光ファイバ通
    信媒体の先端に前記発光物質を付着する段階を含むこと
    を特徴とする環境の温度を測定する方法。
  14. 【請求項１４】環境の温度を決定する方法であって、 前記環境と熱的に連結するようにある量の発光物質を配
    置し、前記発光物質は活性剤である４価のマンガンで活
    性化されたものであり 励起パルスで励起されたときに前記励起放射の終了後に
    発光物質の温度と関連する減衰する強度を持つ発光放射
    線を出すことにより特徴づけられる発光物質を配置する
    段階と、 前記発光物質を励起パルス放射に露出させ、それによっ
    て前記発光物質を励起放射の終了後に前記発光物質の温
    度に関連する減衰強度関数を持って発光させる露出段階
    と、 発光強度減衰関数を検出し測定し、それによって前記発
    光物質の温度が測定され、それによって前記環境の温度
    が決定される検出および測定する段階と を含むことを特徴とする環境の温度を決定する方法。
  15. 【請求項１５】請求の範囲第14項記載の方法であって、 前記発光物質はさらに、活性化されたゲルマニウム酸マ
    グネシウムまたはフルオロゲルマニウム酸マグネシウム
    のいずれかを前記活性剤とともに含むことを特徴とする
    環境の温度を決定する方法。
  16. 【請求項１６】請求の範囲第14項記載の方法であって、
    前記発光物質を配置する段階は粉末状で接着剤または結
    合剤に保持された物質を配置する段階を含むことを特徴
    とする環境の温度を決定する方法。
  17. 【請求項１７】請求の範囲第14項記載の方法であって、
    前記検出と測定の段階は 前記励起放射が終わってから所定の間隔をおいて発光強
    度減衰の測定を始めることを特徴とする環境の温度を決
    定する方法。
  18. 【請求項１８】請求の範囲第14項記載の方法であって、
    ある量の発光物質を配置する段階は測定されるべき温度
    を持つ前記環境である表面に、層の形状をした発光物質
    を付着する段階を含むことを特徴とする環境の温度を決
    定する方法。
  19. 【請求項１９】請求の範囲第14項記載の方法であって、
    発光物質を露出させかつ発光強度減衰関数を検出する段
    階は、 前記発光物質から空間的に隔離されているがそれらに隣
    接して置かれている一端を持つある長さの光ファイバ通
    信媒体を置く段階と、 前記ファイバと前記発光物質との間で前記ファイバ端を
    通して前記励起放射線と前記発光強度を通過させる段階
    と を含むことを特徴とする環境の温度を決定する方法。
  20. 【請求項２０】請求の範囲第19項記載の方法であって、
    ある量の前記発光物質を配置する段階は、 決定されるべき温度を持つ前記環境を形成する表面に前
    記物質を付着する段階を含むことを特徴とする環境の温
    度を決定する方法。
  21. 【請求項２１】請求の範囲第19項記載の方法であって、
    前記ある量の前記発光物質を配置する段階は、 前記ファイバの先端の近くに、発光物質が取り付けられ
    た保持具を取外し自在に取りつける段階を含むことを特
    徴とする環境の温度を決定する方法。
  22. 【請求項２２】請求の範囲第14項記載の方法であって、
    前記ある量の発光物質を配置する段階は、光ファイバ通
    信媒体の先端に前記発光物質を取り付ける段階を含むこ
    とを特徴とする環境の温度を決定する方法。
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