JPS62501448A - 光学的温度測定技術 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 これは１９８４年１１月２９日出願の同時係属出願節６７８，１１０号の一部継 続出願である。

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で覆い、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 温度の測定どか、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。標準の熱雷対または他の電 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ＨＲ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。かが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で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、励起放射線が終オ〕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アイバ 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 １：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る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 の抄類は、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・）な場合である。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、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ミング図であり、 第６図および第７囚は温度感知器の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図に示されている。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ェーハの部分、 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ｌｌ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 結合剤は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、光フアイバ通信媒体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。光フアイバ媒体端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 ミネセンスは光フアイバ通信媒体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１ ３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。

だが光フアイバ装置の使用は、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・コアとそのクラツ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・コアおよびクラツ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。

したかって、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；１１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 波長についているいろに変えさゼる。その結果、２つの送信強度の比が変化する 。こねは温度の読みの変化と解釈されるが、もちろんこれがｇまし、くないのは 、この変化が測定ずべき感知器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、送信リンクが先ファイバであり、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、こねはそのスペクトル送信特性を、したがっ゛Ｃ問題 の２つの波長における相対送信を変える。かかど、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つの別なチャネルのか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１ ３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 あることカアル。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５、次にパルスが終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５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；Ａ波データを検出・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チヤ 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く境界内）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１７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のタイミングはうイン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を通して先ファイバ送信媒体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の端で励起光線をフ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を経て光フアイバ送信媒体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変える 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によりて制御される。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、 ここで戻る族０４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のルミネセン スの波長帯を通過するのと制御する先フィルタ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の土に集束するが、検出器３３はフィルタ５ ５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アイバ装置１７のみを 使用することの別法として、レングス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ｔ Ｏと１１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封する 。だがパルス８１が終る時間ｔ１で、ルミネセンスは曲線Ｃ７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、発光は事実上路る。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０７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ければならない。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、所望粘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キ＜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節回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」二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すからの放 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 休止後居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ｊ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ナベ 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予約方法は周知であり、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ｔｏと１１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１０ ７として示されている。

第４図の回路は、時間ｔｏ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８１として識別されている。次に第２電圧Ｓ　ｌ／ｅが計算される。曲１ ｉ１１０７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ｔ ３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１ ０９の入力に接続されるライン３５に生じ、増幅器１０９のライン１＋、１の出 力は比較器１１３の２−フの入力の中の１・つと］、て接続されている。ライン ｉｌｌ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 人力は、ライン１２１にｊ；つて直列抵抗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ｒｅＪ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４また検出 方法を実施するものであることが分かる。時間ｔｏ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・フて光ノくバス発生回路４［ （第１図）はせん光電法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ｔｏ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Ｈ５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、その人力１２１ に固定電圧値Ｓ（／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１ ３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１３３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１３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１０５の間の時間以来、ゲート１３ １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 ンオンはかくて、第５（Ｇ）図に示されるその第３人力、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１ ３９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１３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体験的に定め 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！２３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１：ｃシて測定される。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 、検出器がらのライン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 囲内で検出器に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 ん光電法の電源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１４７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人力はライン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人力は電圧 範囲の低い端に保たれる。両比較器の出力は、１対の°ノリ・ノブ・フロップ回 路」５３および１５５に加えられる。フリ・ノブ・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のう、ブチ・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は論理囲路１６１に加えられるが、こ の回路のライン１６３の出力ζよディジタル・アナログ変換器ＩＧ５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う・イン１１９が比較器１４９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 法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 減少する調節か行われる。電圧が低過ぎるならば、制御信号は次のサイクルでの せん光の強度か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法はせん光強度を精密に制御す ることはでき丈、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で 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 る特定なせん光電法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ｔｏ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、■要なパラメータは、ａν１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）図ノ減衰関数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Ｓ　＋　／　ｅを定めるこ とによってセットされた。Ｓｔ／２ｅまたは２　Ｓ　＋　／　ｅ　、あるいは一 様なＳ　Ｉ／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 度の読みに及はす装置の雑音の影響は、時間ｔ２と１３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 においで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〈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１３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、積分がその予測二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ＩＩ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”２８Ｇｅ１００４８（１モル％Ｍ　ｎ 　”）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÷４ Ｍｇ２ｓＧｅ７．　ｓ　０３ｇ　Ｆ　ｔ　ｏ　（１モル９６ｈ４Ｈ）である。後 者の蛍光体の温度の関数と１．ての減衰時間は、物質が温度感知器と１．で役立 つ極めて広い温ｆｆ範囲にわたー・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’Ｃ）で約５ミリ秒から、高い温度（約÷ ４００℃）で約１ミリ秒＝二で変化し、減衰時間は＊子的方法で容易に高粘度ま で測定されることが注Ｌｌ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 １□−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〜ｌＯミク ロンのサイズの個個の粒子または結晶が何首、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。

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、パトラ−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 アイバ通信媒体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図の変形は光フアイバ媒体１７′　によ って取りイ１１すられ、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 放端に光フアイバ媒体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７５０層が取り付けられている。蛍光物質７５と端１ ５′　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ｆｆ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さが望まし 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【７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Ｃ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、ファイバ熔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′に受台か与えら れる。ががる受台がら生じる空間の使用は非接触の高１ｍ測定では不要であるの 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、感知器がかがる表面に容品に取り 付けられるように、蛍光物質をキャリヤに取り付ける方法がある。第８図はかが 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、感知器が表面に容品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な小形で 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品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 られるのか望ましいことがある。例えば、シリコン・ウェーハは警知器物質を被 覆され、次にシリコツ・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１Ｏ図から、第１図および第２図の装置のもう１つのの変形ならびに応用か示 されている。光フアイバ通信媒体１７′は、媒体の自由端１５′にかなりの二の 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、はとんど何でもよい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１３１ 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、したが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、；、うまでも なく、本発明は添付の請求の範囲によって全面的に保護されている。

ＦＩＧ、Ｊ。

ＦＩＧ、ｊ。

国際調査報告 ｌＩＩ＋ａｍａｌｌａ−＾瞳に１ｂａｓＭ、Ｐ（コつｒ／ＵＳ８５１０２３３３

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. １．環境の温度を測定する方法であって：前記環境と熱通信するようにある量の 発光物質を置く段階であり、前記発光物質は結合剤と共に保持される粉末の形を しており、かつ過渡放射線で励起されたときに励起放射線が終ってから時間的に 継続する強度関数を持つ発光放射線を出すことを特徴としており、前記強度関数 は（Ａ）温度の範囲内で測定すべきことが望ましい発光物質の各温度について１ つの反復可能な指数減衰関数に近く、かつ（Ｂ）発光物質の励起放射強度および すべての前の照明や温度経歴に事実上無関係である、前記発光物質を置く段階と 、 前記発光物質を過渡励起放射線に露出させる段階であり、それによって前記発光 物質をその温度に関する減衰強度関数を持って発光させる前記露出段階と、発光 減衰強度関数を検出する段階であり、それによって発光物質の温度、したがって 前記環境の温度をも検出する前記検出段階と、 を含むことを特徴とする方法。
2. ２．前記発光物質はさらに、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を含むことを特徴とする請求 の範囲第１項記載による方法。
3. ３．発光物質の量を置く段階は測定すべき温度を持つ前記環境である表面に、層 の形をした前記物質を取り付ける段階を含むことを特徴とする請求の範囲第１項 記載による方法。
4. ４．発光物質を露出させかつ発光減衰関数を検出する段階は、 前記発光物質に隣接して置か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照明放射線と 前記発光強度を通じさせる段階と、 を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載による方法。
5. ５．ある量の発光物質を置く段階は測定すべき温度を持つ前記環境である表面に 、装の形をした前記物質を取り付ける段階を含むことを特徴とする請求の範囲第 ４項記載による方法。
6. ６．ある量の発光物質を置く段階は前記ファイバの前記端の近くに、発光物質を 取り付けるキャリヤを取外し自在に取り付ける段階を含むことを特徴とする請求 の範囲第４項記載による方法。
7. ７．発光物質の既知温度で測定値を最初に校正する必要なしに、発光物質の温度 を検出された発光減衰強度関数から求める追加の段階を含む、ことを特徴とする 請求の範囲第４項記載による方法。
8. ８．前記発光物質はさらに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を含むことを特徴とする請求の 範囲第４項記載による方法。
9. ９．発光物質の既知温度で測定値を最初に校正する必要なしに、発光物質の温度 を検出された発光減衰強度関数から求める追加の段階を含むことを特徴とする請 求の範囲第１項記載による方法。
10. １０．前記量の発光物質を置く段階は、光ファイバ通信媒体の端に前記発光物質 を取り付ける段階と、それによってどんな温度測定でも行う前に測定すべき温度 を持つ環境内に前記端を永久に置く段階と、を含むことを特徴とする請求の範囲 第１項記載による方法。
11. １１．前記発光物質はさらに、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を含む、ことを特徴とする 請求の範囲第１０項記載による方法。
12. １２．前記発光物質はさらに、事実上−１００〜＋４００℃の温度範囲にわたっ て検出可能な発光減衰強度関数を出す、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載 による方法。
13. １３．前記環境が移動物体であり、前記発光物質がそれに取り付けられ、さらに 発光減衰強度関数を検出する段階が光整流を用いてそのルミネセンスを作像する 段階を含む、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載による方法。
14. １４．発光減衰強度関数を検出する段階は前記励起放射線が整ってから所定の時 間でその時定数を求める段陪を含む、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載に よる方法。
15. １５．発光減衰強度関数を検出する段階は発光物質または相互に関して構造上固 定されていない光学素子を持つ光学装置によって発光物質から検出ステーション まで前記発光放射線を通じさせる段階を含む、ことを特徴とする請求の範囲第１ 項記載による方法。
16. １６．発光減衰強度関数を検出する段階は前記過渡励起放射線後の固定した時間 で減衰強度関数を測定させる、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載による方 法。
17. １７．検出段階はさらに、完全関数の時間間隔より短い時間間隔にわたって蛍光 減衰強度関数を測定する段階を含む、ことを特徴とする請求の範囲第１６項記載 による方法。
18. １８．検出段階はさちに、発光減衰強度関数の１つの減衰一定周期に事実上等し い時間の間隔にわたって発光減衰強度関数を測定する段階を含む、ことを特徴と する請求の範囲第１６項記載による方法。
19. １９．請求の範囲第１項の方法が複数回繰り返され、またそのように求められた 発光減衰強度関数の値を平均化する追加の段階を含み、それによって平均が前記 環境内の発光物質の温度を与える、ことを特徴とする環境の温度を測定する方法 。
20. ２０．前記発光物質の粉末は合成発光物質の成分化合物の乾粒子を混合し、次に 混合物を制御された温度でかつ制御された大気内で焼くことによって作られる形 のものであり、それによって発光特性が極めて均質な物質の粉末が作られる、こ とを特徴とする請求の範囲第１項記載による方法。
21. ２１．表面の温度を測定する方法であって；前記表面に発光物質の層を取り付け る段階であり、前記発光物質は過渡照明放射線で励起されたとき、励起放射線が 終ってから時間的に継続する特性減衰強度関数を持つ発光放射線を出すことを特 徴とする前記取り付け段階と、 前記発光物質の層の近くにしかもそれと接触せずに光ファイバ通信媒体の端を置 く段階と、 前記発光物質を前記光ファイバ媒体を通して過渡照明放射線に露出させる段階で あり、それによって前記発光物質を蛍光物質と表面の温度に関する減衰強度関数 を持って発光させる前記露出段階と、 前記発光強度を前記光ファイバ通信媒体に沿ってその前記端から検出位置に向け る段階と、 前記検出位置で発光減衰強度関数を検出する段階であり、それによって表面の温 度を検出する前記検出段階と、 を含むことを特徴とする方法。
22. ２２．前記発光物質はさらに、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を含むことを特徴とする請 求の範囲第２１項記載による方法。
23. ２３．光学的温度感知器であり： 測定すべき温度を持つ表面に対向して置くようにされた基板と、 光通信が蛍光物質と共に行われるように前記基板に取り付けられた発光物質の層 であり、前記発光物質は一緒に保持されるとともに結合剤によって前記基板に保 持される粉末の形をしており、また過渡放射線で励起されると、励起放射線が終 ってから時間的に継続する強度関数を持つ発光放射線を出すことを特徴とし、前 記強度関数は（Ａ）温度範囲内で測定されることが望まれる発光物質の各温度に ついて１つの反復可能な指数減衰関数に近く、かつ（Ｂ）発光物質の励起放射線 強度およびすべての前の照明または温度経歴に事実上無関係である前記発光物質 の層と、 を含むことを特徴とする光学的温度感知器。
24. ２４．基板により取り付けられて、基板を前記裏面に接着する装置をさらに含む 、ことを特徴とする請求の範囲第２３項記載による光学的温度感知器。
25. ２５．前記発光物質はさらに、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を含むことを特徴とする請 求の範囲第２３項記載による光学的温度感知器。
26. ２６．事実上光学的に透明な展色剤と粉末の発光物質との混合物を含む、光学的 に求めるべき温度を持つ表面と熱伝導接触するように特に置かれるようにされた 温度感知物質であって、前記発光物質は過渡放射線で励起されたとき、励起放射 線の終了後時間的に継続する強度関数を持つ発光放射線を出すことを特徴とし、 前記強度関数は（Ａ）温度の範囲内で測定することが望まれる発光物質の各温度 について１つの反復可能な指数減衰関数に近く、かつ（Ｂ）発光物質の励起放射 線強度およびすべての前の照明または温度経歴に事実上無関係である、ことを特 徴とする温度感知物質。
27. ２７．前記発光物質はさらに、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を含むことを特徴とする請 求の範囲第２６項記載による温度感知物質。
28. ２８．光ファイバの一端でそれと光通信するように保持される発光物質の層を持 つある長さの光ファイバを含む光学的温度感知器であって、前記発光物質は結合 剤と共に保持される粉末の形をしており、また過渡放射線で励起されるとき、励 起放射線の終了後時間的に継続する強度関数を持つ発光放射線を出すことを特徴 とし、前記強度関数は（Ａ）温度の範囲内で測定することが望まれる発光物質の 各温度について１つの反復可能な指数減衰関数に近く、かつ（Ｂ）発光物質の励 起放射線強度およびすべての前の照明または温度経歴に事実上無関係である、こ とを特徴とする光学的温度感知器。
29. ２９．前記発光物質はさらに、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を含むことを特徴とする請 求の範囲第２８項記載による温度感知器。
30. ３０．光学的温度感知器であって： 光ファイバの端を受けるように一端が開いている細長い中空部材と、 前記中空部材の対角端で保持されるある量の粉末発光物質であり、前記発光物質 は過渡放射線で励起されるとき、励起放射線の終了後時間的に継続する強度関数 を持つ発光放射線を出すことを特徴とし、前記強度関数は（Ａ）温度の範囲内で 測定することが望まれる発光物質の各温度について１つの反復可能な指数減衰関 数に近く、かつ（Ｂ）発光物質の励起放射線強度およびすべての前の照明または 温度経歴に事実上無関係である前記粉末蛍光物質と、 を含むことを特徴とする光学的温度感知器。
31. ３１．前記発光物質はさらに、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を含むことを特徴とする請 求の範囲第３０項記載による温度感知器。
32. ３２．前記中空部材はその前記対向端で閉じられ、また前記発光物質は中空部材 にその開放端から挿入されるとき光ファイバの端と光通信するように結合物質で 閉止端に取り付けられる、ことを特徴とする請求の範囲第３０項記載による温度 感知器。
33. ３３．前記中空部材はその前記対向端でも開かれてガラス質またはセラミック物 質から作られ、また前記発光物質は中空部材の前記対向端を閉じるようにガラス 結合剤で中空部材の対向端に融合され、したがって高温に耐えられる組合せが作 られ、それによって高温測定が行われる、ことを特徴とする請求の範囲第３０項 記載による温度感知器。
34. ３４．前記対向端からある距離だけ前記中空部材の内方にわたる受台をさらに含 み、前記受台は前記光ファイバの端と結合しかつ中空部材およびファイバを所定 の相対軸位置に保持するように形作られ、したがって前記発光物質と前記ファイ バ端との間の前記距離に空気室が形成され、それによって表面温度測定は表面に 向って保持される中空部材の前記対向端で発光物質によって行われる、ことを特 徴とする請求の範囲第３０項記載による温度感知器。
35. ３５．環境の温度を測定する装置であって：前記環境と熱通信するように置かれ るある量の発光物質であり、前記発光物質は結合剤で一緒に保持される粉末の形 をしており、また過渡放射線で励起されるとき、励起放射線の終了後時間的に継 続する強度関数を持つ発光放射線を出すことを特徴し、前記強度関数は（Ａ）温 度の範囲内で測定することが望まれる発光物質の各温度について１つの反復可能 な指数減衰関数に近く、かつ（Ｂ）発光物質の励起放射線強度およびすべての前 の照明または温度経歴に事実上無関係である前記発光物質と、前記発光物質を励 起パルスに露出させる過渡励起放射線後を含む装置であり、それによって前記発 光物質の温度に関連があるパルスの後で前記発光物質を減衰強度関数で発光させ る前記装置と、 発光物質の発光放射線を受けて前記発光放射線の減衰強度を検出し、それによっ てそれに比例する電気信号を発生させる装置と、 前記電気信号に応動して、前記放射線パルス後の特定の時間に始まる前記電気信 号の減衰時定数を求め、それによって発光物質の温度したがって前記環境の温度 にも対応する量を求める装置と、 を含むことを特徴とする温度測定装置。
36. ３６．前記過渡放射線源は、前記電気信号の大きさに応動して前記電気信号を所 望の大きさの範囲内に保つように励起パルスの強度を調節する装置を含むことを 特徴とする請求の範囲第３５項記載による温度測定装置。