KR19980076872A - 물질 검사용 광원 - Google Patents

Abstract

난방, 환기 및 공조시스템 등에서 누출검사 분야를 시험하는데 사용하는 광원에서 누출의 존재를 측정하도록 냉매 내부에 형광-발생 염료를 사용하였다. 광원은 광원에서 방사된 빛의 파장의 좁혀진 방사를 제공하도록 램프 및 간섭필터를 가지는 페싯트 반사경을 조합한다.

Description

물질 검사용 광원

본 발명은, 난방, 환기, 및 공기조화 시스템에서 누출 검출용 광원에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광원에서 방사된 빛의 파장보다 큰파장에서 광을 재방사하는 물질검출을 할수 있는 광원에 관한 것이다.

클로로플르오르 카본(CFC)냉매가 오존층을 파괴하기 때문에 환경친화적인 대체냉매를 개발하는 것이 필요해졌다. 두퐁, 인터내셔날케미칼, 및 다른메이커들은 환경을 위해 보다 안전하며 오존 소모율을 영에서 CFC 냉매의 오존 소모율의 몇분에 일까지의 범위를 가자는 하이드로플르오르 카본(HFC) 냉매를 개발하였다.

냉매에 특정 염료의 첨가에 의해 또는 나프탈리미드, 페릴렌, 다이옥산세인, 또는 형광성과 같은 윤활제의 누출은 광원이 가지는 특유한 또는 특정한 특성하에서 실험될 때 누출사이트(site)에 현존하는 형광성의 존재에 의해 검출 할 수 있다. 상기의 누출 검출기술은 1994년 10월 25일 및 1995년 6월 6일자로 리차드 지.헨리에 허여된 미국특허 제5,357,732호 및 5,421,192호에 공지되고 기술되어있으며, 각각 현재의 실시권은 동일 양수인에게 양도되었다.

측정되어지는 상기 검출로 응용되는 형광 존재의 검출은 300 내지 700 나노미터 사이의 발광 파장을 가지는 광 하에서 누출이 검출될 때 형광 발생의 최적 가시성이 나타난다. 종래의 자외선 광원이 이러한 특별한 용법을 위해 사용되었으나, 300 내지 450 나노미터 사이의 통상 발견되는 자외선범위내에서는 본래의 광을 발생하는 만큼의 최적 성능을 제공하지 못하였다.

본 발명의 주체를 나타내는 배경기술의 조사로서 미국 특허 및 상표청에 개시에 따르는 미국 특허번호를 안내한다.

4,558,0144,775,8535,059,790

5,131,7555,156,9765,192,510

5,347,4385,349,4685,394,133

5,399,4995,441,531

추가의 특허는 이하에서 포함되는 본출원의 출원인으로 공지되었다:

4,758,3665,149,4535,357,7825,421,192

상기에서 관련되지 않은 특허는 본 발명범위 밖의 기능 및 부재의 새로운 조합으로서 개시되거나 또는 청구하는 범위로 가르친다고 생각된다.

본 장치의 의도는 형광으로 야기되는 물질에서의 특정 파장내의 빛의 조준에 요구되는 연관 산업 또는 기술에서 사용을 위한 최적화된 유닛을 제공하도록 작용하는 광원을 제공하는 것이다. 이는 비파괴검사 산업에서의 제공 누출 검출산업에서 수행된다. 양쪽의 예로서, 염료와 같은 물체는 300 내지 500 나노미터 범위에서 발광되는 광원하에서 보다 밝은 형광을 낼 수 있는데 반하여 발광하지 않거나 극소 형광은 통상 파장의 광 환경 하에서 검출된다.

역사적으로, 광원은 110 이나 220 볼트중 하나로 작동되는 대용량 교류램프를 적용하는 이 형식을 사용하여 왔다. PAR 38으로 공지된 상기 램프는 필립스와 다른 메이커에 의해 제조되었다. 통상적으로, 상기 램프는 100-200와트 범위로, 필요로하는 형광 응답을 만들도록 바라는 범위이상 발광하는 실제의 양이 생산된다. 이 램프는 또한 다량의 열을 발생시키며 안정기를 사용하여 추가적은 부피와 무게를 제공하였다.

이후에 실제적으로 이전의 단점들을 극복하도록 자체-완정화 램프가 개발되었다. 그러나 이는 상대적으로 긴 예열주기 경향이 있으며 전압서지에 매우 민감하여 광을 끄는 원인으로, 결과적으로 다른 예열주기에 따르는 긴 냉각 주기가 필요하였다.

근래에 할로겐 타입 소형 직류램프 또는 제논(xenon)과 같은 가스를 충진한 유사램프가 개발되었다. 상기 램프는 작은 치수, 경량, 안정기가 없어 전압 서지 또는 스파이크 발생에 영향을 받지않는 이점들을 가진다. 이는 또한 휴대성을 제공하며 동력을 배터리에 의해 제공할 수 있다. 상기 램프는 그러나 요구되는 범위에 광의 거대 출력을 제공하지 않으며, 그러므로 모든 사용자가 요구하는 충분한 밝기로서 재료를 관찰하도록 효율적인 형광이 행해지지 않았다. 이는 아마도 알루미늄과 같은 매끄러운 금속반사경의 사용의 결과이며, 형광의 영역에서 즉 누출영역의 광의 충분한 축광의 결과에 대해서 비임 초점이 부족하였다.

따라서 본 발명의 목적은 내구성있는, 전압서지를 받지않는 경량, 소형인 광원을 제공하며, 상기 -언급된 형광 염료로서 형광에 요구되는 파장의 고출력의 광을 효과적으로 생산하는 것이다.

누출 분야와 크랙검출과 비파괴 검사에 관련하여, 다른 염료는 다른 파장의 형광에 사용된다. 형광은 시험을 수행하는 장소에서 통상적으로 광원으로 부터 방사된 빛의 파장보다 큰 파장으로 광의 재방사로 규정된다.

본 발명의 광시스템에 요소는 인티그랄 반사경를 가지는 텅스텐 할로겐 램프의 사용에 의거하며, 반사경를 가지는 램프의 배치와 마찬가지인 램프를 포함하고 반사경 설계에 의하여 결정되는 특성을 가지는 효과적인 광 시스템을 제공한다. 본원에 기술된것과 같은 보통 싱글-엔디드 텅스텐 할로겐 램프는 뒤를 향하는 반사경 정점으로부터 베이스와 함께 반사경 축안을 지시하도록 고정된다. 제공되는 반사경은 반사경 및 반사경의 축으로부터 거리에서 지점을 한정하거나 또는 더욱 또는 보다작은 내장램프에 의해서 발생된 광을 집중시키는 흔히 초점 반사경이다.

할로겐 램프에 사용되는 다수 반사경은 빛 분포를 수정하도록 매끄러운 면보다는 페싯트 구조면 또는 페싯트 사용이 언급된다. 이 배치는 빛의 균등성을 개선하며 비임각을 증가할 수 있으며 또는 거무스름한-빛(light-dark) 에지를 분쇄하거나 또는 매끄럽게 한다. 반사경의 면상에 페싯트 범위는 명확히 볼수 있는 페싯트에서 겨우 볼 수 있는 그레인(grain)까지로서, 페싯트가 가지는 효과는 보다 적게 또는 더욱 명백히 대응된다. 정확한 포물형상 또는 타원형상으로 조합을 가지는 상기 램프는 초점제어를 정밀하게 할 수 있다. 매끄러운 알루미늄 반사경 사용으로는 최근 할로겐 램프를 기초로하는 유리 반사경에서 제공되는 기하학적 균형 및 치수안정성이 가능하지 않다. 따라서, 상기 반사경을 위한 재료선택이 유리이면, 내부 반구형을 가지는 반사경면은 요구되는 반사의 특성을 얻도록 적합하게 코팅된다. 이코팅은 증착에 의해 통상적으로 적용된다. 공지된 상기 유리 반사경은 완전한 치수의 안정성을 가지며 표면은 반사면을 위한 코팅을 적용하여 쉽게 수정될 수 있다.

최근에는 정밀가공된 알루미늄 반사경을 포함하는 램프가 개발되었다. 고성능 축의 필라멘트 램프를 가지는 혁신적인 페싯트 반사경 설계를 조합된 결과로 생산되는 램프는 극히 높은 중앙빔 축광 빔 부드러운 빔 패턴을 가진다. 이의 내구성과 경량 페싯트 반사경을 가지는 상기 램프는 유리팸프가 가지는 내부가 반구형으로인 반사경면 채용에 있어서 다수의 동일한 적용에서 만족스러움을 입증하였다.

물질 시험할 때 요구되는 형광의 검출은, 광원에서 방사되는 빛의 파장을 더욱 근접하여 한정된다. 상기 해상력의 정밀도 및 파장의 제어는 페싯트면을 가지는 반사경의 사용에 의해 제어될 수 있다.

모든 형광염료에서 극히 만족되는 다수 백색광 반사경 형광 염료는 백색광 반사경으로부터 출력내에 포함되는 동일 나노미터 범위 즉 400 내지 700 나노미터에서 광에 의해 형광을 위해 여기시킨다. 이 범위밖으로 생산된 광은 대량으로 허비되어서 요구된 형광을 생산할 수 없고 형광을 명확히 보기 위한 사용자의 능력을 떨어트릴 수 있다. 그러므로 페싯트별 반사경은 제공하는 여기파장(형광되는 물질을 위한)제공에 이상적이며, 다른 타입의 반사경을 사용하여 실행할 수 없는 정밀도를 제공한다.

상기 램프는 형광을 위해 요구되는 범위내의 스택트럼의 폭에서 또한 효과적이며, 누출검출 기술을 위해 요구되는 정밀하게 초점을 맞추는 빛의 극히 강력한 밀도를 제공한다. 상기 배치의 결과에서 초점은 특히 4°내지 11°비임 스프레드(beam spread)의 극히 작은 광원으로부터 50,000 촉광 만큼 높게 생산할 수 있다. 대개 좁혀지는 비임 스프레드는 더욱 큰 촉광 및 더욱 큰 형광밀도를 야기한다.

이는 또한 광학 필터의 사용에 의해 상기 반사경 램프로부터 스팩트럼의 출력을 더욱 좁혀지게 한정할 수 있다. 반사경 램프로부터 광출력은 적용을 위해 요구된 파장만을 통과하도록 감소된다. 통상적으로, 이는 흡수필터 또는 색선별 필터로 사용되어 질 수 있는 두형식의 필터가 가능하다. 색선별 필터는 간섭의 원리상에서 작동한다.

추가로 이는 소정 파장의 광만을 통과하도록 허용하는 사용자에 의해 차폐물 또는 안경류의 사용에 의해 본 발명에 따른 광원에서 광출력을 맞추는 것 또한 가능하다. 안경류는 안경, 고글 및 얼굴차폐물을 포함하는 다수 형태를 취할 수 있다. 그러므로, 안경류는 필터와 조합되어 사용할 때 형광의 검출을 위한 파장의 궁극의 미세조정을 허용한다.

본 발명에 따르는 배치에서는 하우징을 구성하는 부재에 있어서는 필라멘트를 포함하는 램프의 부분을 감싸는 반사하는 페싯트 표면과 함께 여기에 포함하는 램프를 가지는 반사경을 포함하는 광원이 고정된다. 추가로, 램프조립체의 전방에는 페싯트 반사경에 의해 반사되는 특정범위 내에서 거기로부터 방사되는 빛을 제어하며, 광원에서 방사된 빛의 특정파장을 또한 제한하도록 작용하는 흡수형식 필터인 모든 경우에서의 필터렌즈 이다.

온/오프 스위치는 광원을 위한 외부 동력원으로 접 속의 제어를 제공하는 컨테이너내부에 또한 포함한다. 그러므로, 이는 광원의 전방에 위치한 페싯트 반사경 및 흡수형식 필터의 조합의 수단에 의해 볼 수 있으며, 예정된 좁은 비임의 광은 현재 유닛의 광원으로부터 방사될 수 있다. 발명의 추가의 특징 및 이점은 이후에 보이는 것과 같은 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 나타나게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 따르는 광원에서 방사된 빛의 파장보다 큰 파장에서 광을 재방사하는 물질의 시험에 사용하는 광원의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 광원의 분해도.

도 3은 본 발명의 광원과 함께 사용하는 장파장 통과물질을 포함하는 안경류의 사시도.

도 4는 본 발명의 광원과 함께 사용하는 장파장 통과물질을 포함하는 차폐물의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2:프론트 캡3:리어캡

4:필터렌즈5:압축스프링

본 발명은 유사부품을 동일 참조부호로 나타내는 도면을 참조에 의해 최적의 이해를 할 수 있도록 하였다.

도 1 및 도 2를 참조에서는, 본 발명의 광원의 바람직한 실시예의 하우징의 구성은 페놀릭, 플라스틱 또는 적합한 재료로 구성된다. 유닛은 원통 구조이며 중공이고 어느한쪽 단에 부착되는 것을 가지며 거기에 전방캡(2)와 후방캡(3) 모든 캡은 알루미늄 또는 다른 적합한 물질으로 구성된다. 도면에서 보여지는 것 같이, 전방캡(2)은 외측으로 개방되며 BIS 렌즈필터 No. PS-600를 구성하는 바람직한 실시예인 필터렌즈(4) 뒤에 일직선으로 위치된다. 이 필터는 대략 400 나노미터의 파장에서 최대 광 투과를 제공하는데 있어서, 상기 파장에서 광의 약 82%는 필터렌즈를 통해서 투과된다.

압축스프링(5)은 필터뒤에 직접 위치하여 하우징내에 적합한 간격에 관련하여 렌즈(4) 및 반사경(6)이 위치하는 보조물이며 충격-흡수 보조를 제공한다.

필터렌즈(4)뒤에 위치하며 압축스프링(5)에 의해 분리되는 반사경(6)은 알루미늄 처리된 반사되는 페싯트 면(TRU-AIM BRILLIANT)을 가지는 몰드로된 유리 반사경 또는 페싯트 면(AR70)을 가지는 알루미늄 반사경 이다.

확정된 선택 펌프(10)는 오슬람-실바니아에 의해 제조되는 모델 AR111을 사용할 수 있다. 이 알루미늄 반사경 램프는 정밀 고정된 자외선 정지 전구를 포함하는 정밀 가공된 페싯트 알루미늄 반사경을 포함한다. 이 유닛은 형광물질의 재방사를 위한 우수한 특성을 생산하며, 4°비임 스프레드를 제공하다. 상기에 나타낸 AR 70 램프보다 약간 큰 하우징으로 증가되야만 어울리게된다. 이 램프는 램프와 시험될 물질사이(325 내지 700 나노미터 사이)에서 필터의 사용없이 우수한 결과를 생산하도록 결정된다.

모든 반사경은 디스플레이 조명과 같은 적용을 위해 사용되는 저-전압, 고-명암도 램프가 되도록 널리 사용된다. 상기에 가리키는 것과 같이, 언급된 형식의 몰드반사경은 전방면(9)상에 반사하는 코팅으로 통상적으로 표면처리 된다. 이 표면은 반사경으로부터 가시광을 반사하도록 배치된다. 전방표면(9)은 램프(10)로부터 조명의 균일한 비임을 제공하는 한 페싯트(7A)를 가진다. 특히 본원에서 선정된 램프(텅스텐 할로겐)는 좁은 스폿형식의 비임이다. 반사경(6)의 후방표면(8)으로부터의 연장은 부분(14)에 고정된다. 램프(10)는 필라멘트부분(10A) 및 목 부분(10B)을 가지며, 본원에 포함되는 필라멘트(11)는 램프후방에 단자(12) 및 단자(13)(도시안됨)에 연결된다. 단자(13)는 단자(12)에 평행하므로 보이지 않는다. 이 램프는 봉입구성된 필라멘트 부분(10A) 유리 또는 수정으로 구성된 목부분(10B)을 가지는 할로겐전구와 같은 통상의 백색 광을 내는 광원이다. 램프(10)는 반사경(6)의 전방표면(9)을 지나서 연장되는 필라멘트부분(10A)을 가지는 목부분(14)내에 고정된다. 단자(12 및 13)를 수용하는 소켓(15)은 회로전도체(16 및 17)를 접속 제공된다. 소켓(15)은 세라믹 또는 유사물질으로 구성된다. 전도체부분(16A)은 온/오프 스위치(18)에 연장되며 외부동력원(20)에 전도체부분(16B)을 통해서 계속된다. 다른 전도체(17)는 소켓(15)으로부터 동력원(20)까지 직접 연장된다.

본원에서 나타난것과 같은 한쪽의 램프는 12볼트 전압으로 통상 작동되며 약 50와트의 전력을 소모한다. 동력원(20)은 배터리, 발전기 또는 다이나모등으로 구성될 수 있다. 스위치(18)는 본 발명의 광원에서 방사된 빛의 파장보다 큰 파장에서 광을 재방사하는 물질의 시험에서 현재의 새로운 광원의 사용동안 광원의 온 또는 오프로 전환하기위해 사용된다.

열 차폐물(19)은 반사경(16)의 후방부분, 고정부분(14), 소켓(15)의 둘레에 연장되고, 후방캡(3)부분에 의해 반사경의 후방에 반하는 장소내에 유지된다. 후방표면을 통하는 열과 같이 전송되는 반사경(6)으로 전방 방향내로 전송하지 않는 광이 있는한 열 차페물이 필요하며, 목부분(14)의 반사경(6)은 작동시 충분히 닫도록 현재 유닛을 유지하도록 돕는다.

본원에 포함되는 할로겐 램프와 함께 완전하게 나타나는 페싯트 반사경은 이전에 언급된 다른소스 및 오슬람-실바니아가 유용한 것을 유의해야한다. 램프(10)는 실리콘 또는 에폭시를 기본으로한 접착제와 같은 적합한 접착제로서 입증할 수 있는 고정부분(14)에 부착이 바람직한다.

유닛은 기술된것과 같이 페싯트 반사경을 포함함을 유의해야한다. 페싯트 반사경은 간섭현상을 통해 특정 반사특성을 산출한다.

유효 광원이 강화될 때 사용자는 본 발명의 광원으로부터 광의 파장을 또한 제한하도록 장파장 통과물질(31 또는 41)을 포함하는 차폐물(40) 또는 안경류(30)를 사용한다.

내용없음

Claims (16)

1. 광원에서 방사된 빛의 파장보다 큰 파장에서 광을 재방사하는 물질의 검사용 광원에 있어서,

   페싯트 백색광 반사경과,

   상기 페싯트 백색광 반사경 과 상기 물질 사이에 위치된 램프와,

   램프 조립체와 상기 물질사이에 위치된 렌즈필터를 가지는 램프 조립체를 구비하며,

   상기 램프는 전기동력원에 연결되며 발광을 위해 상기 전기동력원에 의하여 작동되며,

   상기 페싯트 백색광 반사경은 상기 램프에서 방사된 빛의 선택된 부분을 반사하도록 작용하며,

   상기 렌즈는 상기 램프로부터 상기 페싯트 백색광 반사경에 의해 반사된 빛을 더욱 제한하도록 작용하며,

   상기 광원에서 방사된 빛은 상기 물질로부터 광의 재방사를 강화하는데 유효한 소정 범위로 제한되는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
2. 제1항에 있어서,

   상기 램프는 텅스텐 할로겐 램프인 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
3. 제1항에 있어서,

   상기 페싯트 반사경은 알루미늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
4. 제1항에 있어서,

   상기 페싯트 반사경은 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유리 페싯트 반사경은 알루미늄 처리된 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
6. 제1항에 있어서,

   상기 램프 조립체는 흡수필터로서 작용하는 보호 차폐물을 또한 구비하는 것을 트깅으로 하는 물질 검사용 광원.
7. 제1항에 있어서,

   상기 램프조립체는 소정의 비임 스프레드로 미리 초점을 맞춘 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
8. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈필터는 간섭필터인 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
9. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈필터는 흡수필터인 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
10. 제1항에 있어서,

    상기 물질은 누출 검출용 염료인 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
11. 제10항에 있어서,

    상기 염료는 나프탈이미드, 페릴렌, 티옥산틴, 코마린 및 플로리신을 구비하는 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
12. 제1항에 있어서,

    상기 소스에 방사되는 빛의 상기 파장은 필터렌즈 안경류 또는 사용에 의해 또한 한정되어, 상기 광원의 사용자에 의해서 사용된 필터 차폐물의 사용에 의해 더욱 한정되는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
13. 제12항에 있어서,

    상기 소스에서 방사되는 빛의 상기 파장은 상기 필터렌즈 안경류 또는 상기 필터 차페물내에 포함된 장파장 통과물질의 봉입물에 의해서 또한 더욱 한정되는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
14. 제1항에 있어서,

    상기 램프와 필터렌즈 간에 적합한 공간관계를 유지하도록 작용하는 상기 램프 및 상기 렌즈필터 사이에 위치된 충격 흡수 압축스프링을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
15. 광원에서 방사된 빛의 파장보다 큰 파장에서 광을 재방사하는 물질의 검사용 광원에 있어서,

    주로 400 내지 700 나노미터 사이의 파장을 가지는 방사 범위내에서 광을 반사하는 상기 페싯트 백색광 반사경과,

    상기 페싯트 백색광 반사경이 초점 반사경 인것과,

    상기 페싯트 반사경과 상기 물질사이에 위치된 램프를 가지는 램프조립체를 구비하며,

    상기 램프는 전기동력원에 연결되고 발광을 위해 상기 전기동력원에 반응하여 작동되며,

    상기 페싯트 반사경은 상기 램프에서 방사된 빛의 선택된 부분을 반사하도록 작용하며,

    상기 광원에서 발광된 상기 빛은 상기 물질로부터 광의 재방사를 강화하는데 효과적인 소정 범위로 제한되는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.
16. 광원으로부터 방사되는 빛의 파장 보다 큰 파장에서 광을 재방사하는 물질 검사용 광원에 있어서,

    주로 325 내지 700 나노미터 사이의 파장을 가지는 방사 범위내에서 광을 반사하는 상기 페싯트 백색광 반사경과,

    상기 페싯트 백색광 반사경이 초점 반사경 인것과,

    상기 페싯트 백색광 반사경 과 상기 물질사이에 위치된 램프를 가지는 램프조립체를 구비하며,

    상기 램프는 전기동력원에 연결되고 발광을 위해 상기 전기동력원에 반응하여 작동되며,

    상기 램프는 전기동력원에 연결되고 발광을 위해 상기 전기동력원에 반응하여 작동되며,

    상기 페싯트 반사경은 상기 램프에서 방사된 빛의 선택된 부분을 반사하도록 작용하며,

    상기 광원에서 발광된 상기 빛은 상기 물질로부터 광의 재방사를 강화하는데 효과적은 소정 범위로 제한되는 것을 특징으로 하는 물질 검사용 광원.