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放射測定器 UPDATE

国内特許コード P160013298
整理番号 S2016-0394-N0
掲載日 2016年9月16日
出願番号 特願2016-022689
登録番号 特許第6019508号
出願日 平成28年2月9日(2016.2.9)
登録日 平成28年10月14日(2016.10.14)
発明者
  • 田島 治
  • 長崎 岳人
出願人
  • 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構
発明の名称 放射測定器 UPDATE
発明の概要 【課題】対象物の温度を高精度に測定する放射測定器を提供する。
【解決手段】対象物からの放射を偏光フィルター3により偏光に分離し、その片方を第一光学路4を介してスペクトラムアナライザー7に入れ、もう片方を第二光学路5を介してスペクトラムアナライザー7に入れ二色比を測定し、一方、真空極低温恒温槽1の中におかれた、真空極低温の準熱平衡状態にある黒体2の放射を、第三光学路6を通して偏光フィルター3に入れ偏光に分離し、それぞれを対象物の放射の光学路と同じ光学路4,5に入れ、スペクトラムアナライザー7に入れ二色比を測定し、これら2つの二色比から対象物の温度を高精度に求める。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


放射体温度の測定を非接触で行う方法及び装置として、例えば、特許文献1~4及び非特許文献1が知られている。



特許文献1は、放射体からの放射を2つの偏光成分に分光し、それぞれの分光放射輝度L及びLを測定すると共に、オフラインで背光を受けない状態で測定したときのそれぞれの偏光成分での放射率ε1t及びε2tとを用いて背光の影響を補償することにより、放射体温度を求める方法を開示している。



特許文献2は、放射体からの放射線を赤外フィルターにより赤外線を透過させ、続いて、第1の偏光子により偏光させ、続いて偏光された放射線が電気光学エレメントにより2つの互いに直交する偏光成分に分離すると同時に高調波振幅変調し、数値アナライザーにより高調波振幅比と予め用意されたキャリブレーション検索表とから温度が求められることを開示している。



特許文献3は、コムジェネレーターをクライオ環境下におき、常温黒体及び冷却黒体(液体窒素に浸けた黒体)を対面させるように配置させ、マイクロ波の温度較正を行うことを開示している。黒体をクライオ環境下におくことについては何も言及していない。



特許文献4は、常温黒体と冷却黒体(液体窒素に浸けた黒体)を別々に用意し、マイクロ波の温度較正を行うことを開示している。



非特許文献1は、常温黒体と冷却黒体(液体窒素に浸けた黒体)を用意し、それぞれが発する放射を常温下のチョッパーホイール及び極低温下のミキサープレアンプを通して検出器に入れ、放射体温度測定を行うことを開示している。



しかしながら、以上の方法は、放射の測定を外部環境の擾乱の影響を直接乃至間接的に受けながら行う方法であるので、特に常温黒体は常時温度変動を受けており、冷却黒体は液体窒素の沸点である77Kという熱輻射若しくは熱振動の擾乱を受けているので、放射体温度を高精度で測定することは困難であるという問題があった。

産業上の利用分野


本発明は、放射測定器に関する。更に詳しくは、本発明は、自然界に存在する物体(放射体)の放射(灰色体放射という。)が有する温度(放射体温度と略す。)を測定するために、真空極低温の準熱平衡状態にある黒体を用い、プランクの公式に基づく二色温度測定法に従い、放射体の温度を較正することにより、放射体温度を高精度に測定する放射測定器に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
内部を真空極低温に保つ真空極低温恒温槽と、
前記真空極低温恒温槽の中に設けられる第一周波数の放射を増幅する第一光学路と、
前記真空極低温恒温槽の中に設けられる黒体と、
前記真空極低温恒温槽の外に設けられる第二周波数の放射を増幅する第二光学路と、
前記真空極低温恒温槽の外に設けられる放射を偏光に分離する偏光フィルターと、
前記黒体からの放射が偏光フィルターに入れられる第三光学路と、
前記第一光学路及び前記第二光学路を経た信号を解析するスペクトラムアナライザーと、
から構成され、
前記真空極低温恒温槽の中の黒体が、10-4Pa以下の真空及び30K以下の極低温の準熱平衡状態に保たれ、
前記偏光フィルターが対象物の放射を受光するときは、対象物の放射が前記偏光フィルターにより偏光に分離され、分離された片方が前記第一光学路に入れられ、
それと同時にもう片方が前記第二光学路に入れられるように前記偏光フィルター、前記第一光学路及び前記第二光学路が配置されており、
且つ、
前記偏光フィルターが前記黒体の放射を前記第三光学路を経て受光するときは、
前記黒体の放射が前記偏光フィルターにより偏光に分離され、分離された片方が前記第一光学路に入れられ、
それと同時にもう片方が前記第二光学路に入れられるように前記偏光フィルターの偏光面の切替えができるように配置され、
対象物の放射の前記第一周波数での第一放射輝度を前記偏光フィルター→前記第一光学路→前記スペクトラムアナライザーの手順で測定し、
対象物の放射の前記第二周波数での第二放射輝度を前記偏光フィルター→前記第二光学路→前記スペクトラムアナライザーの手順で測定し、
前記黒体の放射の前記第一周波数での第三放射輝度を前記偏光フィルター→前記第一光学路→前記スペクトラムアナライザーの手順で測定し、
前記黒体の放射の前記第二周波数での第四放射輝度を前記偏光フィルター→前記第二光学路→前記スペクトラムアナライザーの手順で測定し、
前記各手順で測定された前記第一放射輝度及び前記第二放射輝度の比を、前記第三放射輝度及び前記第四放射輝度の比を用いて較正することにより、
黒体を用いて測定される対象物の温度の測定値Tを求めると
さらに、求めるべき対象物の温度(プランクの公式により定義される黒体の温度)Tと前記黒体を用いて測定される対象物の温度の測定値Tとの温度誤差ΔT(=T-T
対象物の絶対温度tと使用する黒体の絶対温度tとの温度比率t/tに反比例して小さくり、
使用する黒体の温度を低温にするほど前記温度誤差を低減する効果を大きくし、求めるべき対象物の温度を高精度で測定可能にすることを特徴とする放射測定器。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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