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Dokumentenidentifikation DE69934662T2 18.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001026485
Titel ULTRAVIOLETT-DETEKTOR
Anmelder Omron Corp., Kyoto, JP
Erfinder SEKII, Hiroshi Omron Corporation, Kyoto-shi, Kyoto 616-8025, JP;
MATSUYAMA, Akihisa Omron Corporation, Kyoto-shi, Kyoto 616-8025, JP
Vertreter Wilhelms, Kilian & Partner, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69934662
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.08.1999
EP-Aktenzeichen 999385164
WO-Anmeldetag 18.08.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/JP99/04445
WO-Veröffentlichungsnummer 2000011440
WO-Veröffentlichungsdatum 02.03.2000
EP-Offenlegungsdatum 09.08.2000
EP date of grant 03.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse G01J 1/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01J 1/58(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G01J 1/42(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultraviolettdetektor, der eine einfallende Menge an Ultraviolettstrahlung mit einem Wellenlängenumwandlungselement in unterschiedliche Wellenlängen für den Nachweis umwandelt.

Stand der Technik

Ein Ultraviolettdetektor, der ein Wellenlängenumwandlungselement verwendet, das für die vorliegende Erfindung von Interesse ist, ist beispielsweise in JP-A-64-47921 beschrieben. 12A ist eine Schnittansicht der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Nachweiseinheit, und 12B ist eine Darstellung des Gesamtaufbaus des Ultraviolettdetektors. Unter Bezug auf 12A und 12B enthält die Nachweiseinheit des Ultraviolettdetektors ein Gehäuse 107 mit einer oberen Öffnung 105, die im oberen Abschnitt der Nachweiseinheit vorgesehen ist, und einer unteren Öffnung 106, wobei ein plattenartiger Leuchtstoff (Wellenlängenumwandlungselement) 108 zwischen den Öffnungen 105 und 106 vorgesehen ist. Eine optische Faser 109 ist an einer Endfläche des Leuchtstoffs 108 vorgesehen. Ein Interferenzfilter 110 ist im Durchgang der optischen Faser 109 vorgesehen. Ein Lichtempfangselement 104 empfängt die Fluoreszenzeingabe über die optische Faser 109 und das Interferenzfilter 110. Bei diesem Ultraviolettdetektor wird das durch die Öffnung 105 einfallende Ultraviolettlicht durch den Leuchtstoff 108 in sichtbares Licht umgewandelt und dieses tritt an der Endfläche in die optische Faser 109 ein. Das meiste Ultraviolettlicht wird jedoch durch die Öffnung 106 ohne Umwandlung ausgegeben.

Ein weiterer Ultraviolettdetektor, der für die vorliegende Erfindung von Interesse ist, ist beispielsweise in JP-A-6-317463 beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt einen Ultraviolettdetektor, der mit einem Bandpassfilter und einem Photodetektor in Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der zu messenden Ultraviolettstrahlung versehen ist.

Als herkömmlicher Ultraviolettdetektor, der ein Wellenlängenumwandlungselement verwendet, beschreibt JP-A-5-231929, die die Basis für den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, einen Aufbau, bei welchem ein Lichtempfangselement auf der Rückseite eines Wellenlängenumwandlungselements angeordnet ist.

Bei den vorgenannten herkömmlichen Ultraviolettdetektoren mit einem Aufbau, bei welchem das Lichtempfangselement auf der Rückseite eines Wellenlängenumwandlungselements angeordnet ist, bestand das Problem, dass das Störlichtabschneidfilter aus einem gesonderten Teil gebildet sein muss, um das Eindringen von Störlicht hoher Transmittanz in das Wellenlängenumwandlungselement zu verhindern. Außerdem bestand das Problem, dass sich das Lichtempfangselement verschlechtert, wenn es dünn ist, da das Lichtumwandlungselement allgemein einen niedrigen Umwandlungswirkungsgrad hat. Um den Austritt von unumgewandelten UV-(Ultraviolett-)Licht zu verhindern, ist es wünschenswert, die Dicke in der Richtung, in der UV-Licht übertragen wird, groß zu machen, um eine vollständige innere Umwandlung zu ermöglichen. Es ist auch zu beachten, dass sich eine vollständige Umwandlung nicht erreichen lässt, wenn die Einfallsleistung groß ist. Bei dem herkömmlichen optischen System kommt es zu einer Verschlechterung des Lichtempfangselements. Wenn das Wellenlängenumwandlungselement dick gehalten wird, nimmt der Absorptionsanteil des wellenlängenumgewandelten Lichts zu, was zu einer niedrigeren Nachweisempfindlichkeit für Ultraviolettstrahlung führt.

Ferner ließ sich, wenn sichtbares Licht an die optischer Faser über die Endfläche eines plattenartigen Leuchtstoffs als Ultraviolettdetektor, wie er in 12A und 12B gezeigt ist, geliefert wird, eine ausreichende Lichtmenge nicht gewinnen. Dadurch konnte Empfindlichkeit nicht erzielt werden.

Die vorliegende Erfindung nimmt sich der obigen Probleme an. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ultraviolettdetektor mit zuverlässiger Ultraviolettnachweisempfindlichkeit und mit geringerer Verschlechterung des Lichtempfangselements vorzusehen.

Beschreibung der Erfindung

Ein Ultraviolettdetektor der vorliegenden Erfindung ist wie in Anspruch 1 definiert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat das Wellenlängenumwandlungselement verhältnismäßig große Abmessung in der Ausbreitungsrichtung des Ultraviolettlichts und eine verhältnismäßig kleine Abmessung in Richtung zum Lichtempfangselement hin. Daher ist die Menge an Ultraviolettstrahlung, die am Lichtempfangselement ankommt, nachdem sie vom Wellenlängenumwandlungselement angegeben worden ist und damit Störlicht wird, klein, und die Menge an Ultraviolettstrahlung, die am Lichtempfangselement ankommt, nachdem sie auf die erste Ebene eingefallen ist und von der zweiten Platte ausgegeben worden ist, klein. Die durch die Ultraviolettstrahlung bewirkte Verschlechterung des Lichtempfangselements ist also klein. Auch ist der Anteil an umgewandeltem Licht, der vom Wellenlängenumwandlungselement absorbiert wird, klein, da die Weglänge des umgewandelten Lichts durch das Wellenlängenumwandlungselement vor dem Eintreffen am Lichtempfangselement kurz ist.

Die erste Ebene ist orthogonal zur zweiten Ebene. Da sich das Lichtempfangselement in Richtung senkrecht zur Einfallsrichtung befindet, besteht der Vorteil einer Undurchlässigkeit für Störlicht.

Ferner sind Einfallswinkelbeschränkungsmittel zum Beschränken des Einfallswinkels des in die erste Ebene eintretenden Ultraviolettlichts vorgesehen. Die Einfallswinkelbeschränkungsmittel beschränken den Einfallswinkel des Ultraviolettlichts, das in die die Normale auf die zweite Ebene enthaltende erste Einfallsebene eintritt, so, dass er innerhalb eines bestimmten Winkels liegt, und gestatten, dass das Ultraviolettlicht in der zweiten Einfallsebene, die der zweiten Ebene des Detektors entspricht, unter einem Winkel einfällt, der größer als der bestimmte Winkel ist.

Hierbei bezieht sich der Einfallswinkel auf den Winkel zwischen der Normalen auf die Ebene des Punkts, wo der Strahl auftrifft, und dem Strahl.

Die Einfallsebene bezieht sich auf die Ebene, die die Ausbreitungsrichtung der auf die Oberfläche einfallenden Welle und die Senkrechte auf die Oberfläche enthält.

Der „bestimmte Winkel" entspricht einem Winkel, bei welchem das unter einem Einfallswinkel innerhalb dieses Winkels einfallende Ultraviolettlicht an der zweiten Ebene totalreflektiert wird und das Lichtempfangselement nicht erreicht. Was das Ultraviolettlicht in der zweiten Einfallsebene anbelangt, ist es nicht erforderlich, den Einfallswinkel vorsätzlich zu beschränken, da die Ultraviolettstrahlung, auch wenn sie unter einem großen Winkel eintritt, das Lichtempfangselement nicht erreichen wird, wenn man annimmt, dass der Einfluss einer unregelmäßigen Reflexion innerhalb des Gehäuses des Ultraviolettdetektors vernachlässigt wird. Das Zulassen eines Einfalls unter einem großen Einfallswinkel wird vielmehr bewirken, dass eine größere Menge an Ultraviolettlicht auf das Wellenlängenumwandlungselement hin gerichtet wird, womit sich der Vorteil einer Erhöhung der Menge an umgewandeltem Licht ergibt.

Ferner ist vorzugsweise ein Einfallsfenster aus einem Material, welches Ultraviolettstrahlung in umgewandeltes Licht einer anderen Wellenlänge umwandelt, vorgesehen, um das auf das Wellenlängenumwandlungselement einfallende Ultraviolettlicht abzuschwächen.

Da das Wellenlängenumwandlungsmaterial oberhalb des Wellenlängenumwandlungselement angeordnet ist, wird am Einfallsabschnitt des Ultraviolettlichts keine Delle erzeugt. Dementsprechend ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich Staub ansammelt, geringer. Der Einfluss durch das Störlicht lässt sich reduzieren.

Ferner enthält der Ultraviolettdetektor eine Nachweisschaltung, die ein Nachweissignal eines Niveaus liefert, das dem Ausgabeniveau des Lichtempfangselements entspricht, Anzeigemittel, die eingeschaltet werden, wenn sich das Niveau des Nachweissignals innerhalb eines eingestellten Berichts befindet, und Empfindlichkeitseinstellmittel zur Einstellung der Empfindlichkeit des Nachweissignals in Bezug auf die Menge an Ultraviolettlicht, die vom Ultraviolettdetektor empfangen wird.

Die Empfindlichkeit lässt sich durch Änderung des Verstärkungsfaktors der Nachweisschaltung einstellen. Es kann zur Einstellung der Empfindlichkeit auch eine Blende, die die Transmissionsmenge von Ultraviolettlicht ändern und die Menge an auf das Wellenlängenumwandlungselement einfallendem Ultraviolettlicht beschränken kann, verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass der Bereich der Anzeigemittel einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert hat.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Darstellung, die einen schematischen Aufbau eines Ultraviolettdetektors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.

2 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Ausbreitung nach Wellenlängenumwandlung durch das Wellenlängenumwandlungselement.

3 zeigt einen schematischen Aufbau eines Ultraviolettdetektors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

4 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Lichtausbreitung, wenn die Seitenebene des Wellenlängenumwandlungselements eine raue Ebene ist.

5 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Lichtausbreitung, wenn die Seitenebene des Wellenlängenumwandlungselements eine Spiegelebene ist.

6 ist eine Darstellung, die einen schematischen Aufbau eins Ultraviolettdetektors gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.

7 ist eine Darstellung zur Beschreibung von Totalreflexion innerhalb des Wellenlängenumwandlungselements des Ultraviolettdetektors gemäß der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

8 ist eine Darstellung, die einen schematischen Aufbau eines Ultraviolettdetektors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

9 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau eines Ultraviolettdetektors gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.

10A, 10B und 11 sind auseinandergezogene perspektivische Darstellungen, die eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.

12A und 12B zeigen ein Beispiel eines herkömmlichen Ultraviolettdetektors.

Beste Weise der Ausführung der Erfindung

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Unter Bezug auf 1 enthält ein Ultraviolettdetektor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Wellenlängenumwandlungselement 1, das in der Einfallsrichtung von UV-Licht (Ultraviolettlicht) 2 lang ist, und ein Lichtempfangselement 3, das an einer Seite des Wellenlängenumwandlungselements 1 und nahe zum Einfallsabschnitt angeordnet ist. Was die Abmessungen des Wellenlängenumwandlungselements 1 anbelangt, so ist die Länge in UV-Lichteinfallsrichtung 10 mm, die Seitenebene, die der Anordnung des Lichtempfangselements 3 entspricht, 2 × 10 mm, die oberseitige Ebene, wo UV-Licht einfällt, 2 × 5 mm, und die Seitenebene orthogonal zu diesen beiden Ebenen 5 × 10 mm. Die Lichtempfangsebene des Lichtempfangselements 3 ist 2 × 2 mm. Fluoreszierendes Glas wird als Wellenlängenumwandlungselement 1 verwendet.

Bei diesem Ultraviolettdetektor ist das Wellenlängenumwandlungselement 1 in der Einfallsrichtung von UV-Licht 2 in der Länge vergrößert, und das Lichtempfangselement 3 ist an der Seitenebene des Wellenlängenumwandlungselements 1 angeordnet. Diese Anordnung verhindert ein direktes Einführen von unumgewandeltem UV-Licht in das Lichtempfangselement 3 und unterdrückt so eine Verschlechterung. Da das Wellenumwandlungselement 1 in der Einfallsrichtung von UV-Licht 2 verlängert ist, ist unumgewandeltes UV-Licht signifikant abgeschwächt. Selbst wenn es als Ergebnis einer Reflexion im nicht gezeigten Sensorgehäuse in das Lichtempfangselement 3 eintritt, kommt es nicht so einfach zu einer Verschlechterung.

Das UV-Licht breitet sich zwar nur in der auf die Einfallsrichtung beschränkten Richtung aus, im Wellenlängenumwandlungselement 1 umgewandeltes sichtbares Licht breitet sich aber, wie in 2 gezeigt, isotrop aus. Die Lichtmenge lässt sich daher auch überwachen, wenn das Lichtempfangselement 3 in der in 1 gezeigten Richtung, d. h. in Richtung senkrecht zur Einfallsrichtung von UV-Licht 2 angeordnet ist.

Da sich das Lichtempfangselement in einer Richtung senkrecht zur Lichteinfallsrichtung befindet, besteht der Vorteil, dass es undurchlässig für Störlicht ist.

Gemäß dem Ultraviolettdetektor der vorliegenden Ausführungsform ist das Lichtempfangselement 3 nahe zum Eintritt von UV-Licht angeordnet. Die Umwandlungsleistung ist daher groß und erlaubt ein großes Signal. Obwohl ein Lichtempfangselement mit einem großen Lichtempfangsbereich, der die gesamte Seite des Wellenlängenumwandlungselements 1 abdeckt, verwendet werden kann, erlaubt die Anordnung des Lichtempfangselements 3 nahe zum Einfallsabschnitt des UV-Lichts die Gewinnung eines verhältnismäßig großen Signals auch dann, wenn ein Lichtempfangselement mit kleiner Lichtempfangsfläche und niedrigen Kosten verwendet wird. In 1 ist das Lichtempfangselement 3 getrennt von der Seitenebene des Wellenlängenumwandlungselements 1 vorgesehen. Das Lichtempfangselement 3 kann jedoch in Berührung mit oder geeignet getrennt in der Seitenebene des Wellenlängenumwandlungselements 1 vorgesehen sein. Das gleiche gilt auch für die folgenden Ausführungsformen.

3 zeigt einen Ultraviolettdetektor gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Ultraviolettdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche von Seitenebenen 1a und 1b des Wellenlängenumwandlungselements 1 poliert, beispielsweise als Spiegel, d. h., sie ist plan in Bezug auf die Wellenlänge von Ultraviolettstrahlung. Wenn die Oberfläche des Wellenlängenumwandlungselements 1, wie in 4 gezeigt, rau ist, wird das UV-Licht oder Störlicht, das an der Oberfläche ankommt, teilweise ausgegeben. Das Lichtempfangselement wird daher verschlechtert werden oder durch das Störlicht anfällig für ein fehlerhaftes Arbeiten.

Durch Einstellen wenigstens der Fläche 1a des Wellenlängenumwandlungselements 1 entsprechend zur Seite des Lichtempfangselements 3 als Spiegel in dem Ultraviolettdetektor der vorliegenden Erfindung kann die Streukomponente an der Oberfläche beseitigt werden, wie dies in 5 gezeigt ist, und so die Ausgabe von UV-Licht oder Störlicht unterdrückt werden.

6 zeigt einen Ultraviolettdetektor gemäß der Hauptausführungsform der Erfindung. Bei dem Ultraviolettdetektor der vorliegenden Ausführungsform ist die Tiefe (Dicke) einer Öffnung 6 eines Einfallsfensters 5 eines Sensorgehäuses 4 vergrößert, um den Einfallswinkel auf einen Winkel einzustellen, der durch die Tiefe der Öffnung 6 beschränkt wird, d. h., einen Winkel, der durch die Fläche der Öffnung 6 und Öffnung 1c des Lichtumwandlungselements 1 beschränkt ist. In dem Fall, wo das Wellenlängenumwandlungselement 1 beispielsweise Glas als das Muttermaterial aufweist, beträgt der Totalreflexionswinkel an der Grenzfläche zu Luft ungefähr 43°, da der Brechungsindex ungefähr 1,5 ist. Genauer, wird eine Totalreflexion an der Seitenebene zur Unterdrückung eines Austritts durch Beschränkung über die Öffnung so erzielt, dass Ultraviolettlicht bei einem Winkel von 43° bis 90° (Winkel &thgr; in 7) in Bezug auf die Seitenebene des Wellenlängenumwandlungselements 1 einfällt. Dementsprechend ist verhindert, dass unumgewandeltes UV-Licht oder Störlicht in das Lichtempfangselement 3 eintritt.

8 zeigt einen Ultraviolettdetektor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Wenn &thgr; > 43° für den Ultraviolettdetektor der 6 ist, wird eine Delle von Öffnung 6 an der Oberfläche erzeugt. Staub und Rückstände werden sich an der Delle sammeln, wodurch sich die Eigenschaften ändern. Gemäß dem in 8 gezeigten Ultraviolettdetektor wird Quarzglas 7 mit einer höheren Durchlässigkeit für UV-Licht zwischen Öffnung 6 und Wellenlängenumwandlungselement 1 als gesondertes Teil angeordnet. Dank dieser Anordnung von Quarzglas 7 wird UV-Licht ohne Erzeugung einer großen Delle an der Öffnung 6 übertragen. Auch können Schrägeinfall von UV-Licht und Störlicht unterbrochen werden. Ein Unterbrechungselement für sichtbares Licht kann anstelle von Quarzglas 7 angeordnet sein. Dementsprechend kann Störlicht ohne an der Öffnung 6 erzeugte Delle unterbrochen werden. Als Alternative zu Quarzglas 7 kann ein zweites Wellenlängenumwandlungselement verwendet werden. Die Verwendung dieses Wellenlängenumwandlungselement unterdrückt einen Schrägeintritt von Licht und beseitigt eine Ansammlung von Staub und Rückständen sowie eine Abschwächung von UV-Licht. Daher kann UV-Licht höherer Intensität, das in das Lichtempfangselement eintritt, abgeschwächt und verhindert werden, dass sich das Lichtempfangselement verschlechtert.

9 ist ein Blockdiagramm, welches einen Ultraviolettdetektor gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Da die Menge an UV-Licht von einer Schwankung der Lichtquelle und der Installationsdistanz abhängt, muss die Empfindlichkeit des Sensors (der Verstärkungsfaktor) gemäß den Installationsbedingungen eingestellt werden. Der Ultraviolettdetektor der vorliegenden Ausführungsform ist darauf gerichtet, die Empfindlichkeitseinstellung zu vereinfachen.

Der Ultraviolettdetektor der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Hauptschaltung 11 für den Ultraviolettnachweis, ein Empfindlichkeitseinstellpotentiometer 12 zur Einstellung von deren Empfindlichkeit, eine Spannungsversorgungsanzeige LED (lichtemittierende Diode) 13, einen Obergrenzwertkomparator 14, der das Ausgangssignal der Hauptschaltung 11 mit dem oberen Wert vergleicht, einen Untergrenzwertkomparator 15, der das Ausgangssignal mit dem unteren Grenzwert vergleicht, ein NICHT-Glied 16, ein UND-Glied 17, eine Steuerschaltung 18 und eine Eingangslichtanzeige-LED 19.

Wenn die Empfindlichkeitseinstellung VR12 manuell auf die Anfangseinstellung im Ultraviolettdetektor der vorliegenden Ausführungsform eingestellt ist, wird das analoge Ausgangssignal der Hauptschaltung 11, das sich kontinuierlich ändert, mit bestimmten oberen und unteren Grenzwerten verglichen. Ein analoger Ausgangssignalwert, wenn vorhanden, wird durch Einschalten des Eingangslichtindikators 19 mitgeteilt.

Ein Anzeigen mittels des Indikators, dass sich die Ausgabe der Sensoreinheit einem bestimmten Wert nähert, kann die Einstellung erleichtern. Die Nachweisausgabe des Ultraviolettdetektors ist ein analoges Ausgangssignal der Hauptschaltung 11.

10A, 10B und 11 sind auseinandergezogene perspektivische Ansichten eines Ultraviolettdetektors entsprechend einem speziellen Beispiel der vorliegenden Erfindung. 10A und 11 sind Unterteile einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht. In 10A und 11 bezeichnet Fluoreszenzglas (Wellenlängenumwandlungselement) 53 ein und dasselbe Element.

Der Ultraviolettdetektor der vorliegenden Ausführungsform enthält einen Hauptkasten 41 und eine Abdeckung 42 als externes Gehäuse. In dem Zustand, in dem ein Halter 43, ein PC-(Personal Computer)Board 44 und dergleichen in dem Hauptgehäuse 41 untergebracht sind, wird die Abdeckung 42 am Hauptgehäuse 41 mittels einer Schraube 45 befestigt. Mit dem PC-Board 44 ist ein Kabel 46 verbunden. Auch sind ein Lichtempfangselement 47, eine Anzeige-LED 48, ein veränderbarer Widerstand 49 zur Empfindlichkeitseinstellung mit dem PC-Board 44 verbunden. Weitere elektronische Schaltungen sind am PC-Board 44 angebracht.

Im Hauptgehäuse 41 sind ein Hohlraum 41a, der einen Halter 43 aufnimmt, und ein Hohlraum 41b, der Quarzglas 50 aufnimmt, sowie ein Plattenfilter 51 ausgebildet. Quarzglas 50 entspricht Quarzglas 7 der 8. Im zusammengebauten Zustand fällt Ultraviolettlicht auf das Quarzglas 50 von der im Hauptgehäuse vorgesehenen Öffnung (nicht sichtbar in der Zeichnung) durch ein Fenster 51a des Plattenfilters 51ein. Ein Schild 52 ist an der Seitenebene des Hauptgehäuses 41 angebracht. Ein Fenster 52a für die Anzeige-LED 48 und ein Loch 52b zur Betätigung des veränderbaren Widerstands 49 sind am Schild 52 vorgesehen.

Der Halter 43 enthält einen Hohlraum 43b, der Fluoreszenzglas 53 aufnimmt, und einen Hohlraum 43c, der eine Anzeige-LED 48 und einen variablen Widerstand 49 speichert. Das durch eine Plattenabschirmung 54 abgedeckte Lichtempfangselement ist im Hohlraum 43a gespeichert. Fluoreszierendes Glas 53 ist in einem Hohlraum 43b gespeichert. Dieses Fluoreszenzglas 53 ist das Wellenlängenumwandlungselement. Das Lichtempfangselement 47 ist an einer Seitenebene des Fluoreszenzglases 53 im gespeicherten Zustand angeordnet.

10B zeigt die spezielle Abmessung von Fluoreszenzglas 53. Die Abmessung ist in Einheiten von mm dargestellt. UV-Licht fällt aus der Richtung des Pfeils in der Zeichnung ein. Das in JP-A-10-167755 beschriebene Element kann als Fluoreszenzglas 53 verwendet werden.

In der vorliegenden Ausführungsform verwendetes Fluoreszenzglas 53 wandelt Ultraviolettstrahlung einer Wellenlänge von 200 bis 400 mm in grünes Licht einer Wellenlänge von 540 mm um. Es wurde experimentell bestätigt, dass im Falle von Fluoreszenzglas 53 der vorliegenden Ausführungsform wenigstens 90 % des einfallenden Ultraviolettlichts umgewandelt werden kann, wenn die Abmessung in der Ausbreitungsrichtung des Ultraviolettlichts 6 mm ist. Wenn die Abmessung die 10 mm der vorliegenden Ausführungsform sind, wird das meiste Ultraviolettlicht in grünes Licht umgewandelt. Es ist bevorzugt, wenigstens 80 % des Ultraviolettlichts umzuwandeln, um zu verhindern, dass das Lichtempfangselement durch Ultraviolettstrahlung verschlechtert wird.

Bei der Montage der Gesamtheit werden Quarzglas 50 und Plattenfilter 51 im Hohlraum 41a des Hauptgehäuses 41 aufgenommen. Dann wird der Halter, in welchem Fluoreszenzglas 53 in dem Hohlraum 43b gespeichert ist, im Hohlraum 41a angeordnet. PC-Board 44, das mit Lichtempfangselement 47, Anzeige-LED 48 und variablem Widerstand 49 und dergleichen bestückt ist, wird von oberhalb des Halters 43 angebracht. Dementsprechend wird das Lichtempfangselement im Hohlraum 43a gespeichert, während LED 48 und variabler Widerstand 49 im Hohlraum 43c gespeichert werden. Am Ende wird das PC-Board 44 mit einer Folienabschirmung 55 abgedeckt und die Abdeckung 42 am Hauptgehäuse 41 verschraubt. Die Montage ist damit abgeschlossen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Wie oben beschrieben, weist der Ultraviolettdetektor der vorliegenden Erfindung das Wellenlängenumwandlungselement in Ultravioletteinfallsrichtung verlängert und das Lichtempfangselement angeordnet an der Seite des Wellenlängenumwandlungselements auf. Daher tritt unumgewandeltes Ultraviolettlicht nicht direkt in das Lichtempfangselement ein, so dass das Lichtempfangselement nicht verschlechtert wird. Der Ultraviolettdetektor der vorliegenden Erfindung ist in breitem Maße auf dem Gebiet anwendbar, wo die einfallende Menge an Ultraviolettlicht durch das Wellenlängenumwandlungselement in eine andere Wellenlänge umgewandelt wird.


Anspruch[de]
Ultraviolettdetektor, welcher ein Wellenlängenumwandlungselement (1), welches aus einem Ultraviolettlicht (2) in sichtbares Licht umwandelndem Material ausgebildet ist und eine Anzahl von Ebenen mit einer ersten Ebene, auf welche Ultraviolettlicht einfällt, und einer zweiten Ebene, senkrecht zu der ersten Ebene, aus welcher das sichtbare Licht ausgegeben wird, enthält, und ein Lichtempfangselement (3), welches das aus der zweiten Ebene ausgegebene sichtbare Licht empfängt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner aufweist:

Einfallswinkelbeschränkungsmittel (4) zum Beschränken eines Einfallswinkels von auf die erste Ebene einfallendem ultraviolettem Licht,

wobei eine Abmessung des Wellenlängenumwandlungselements (1) in einer Richtung senkrecht zur ersten Ebene größer als die Abmessung des Wellenlängenumwandlungselements (1) in einer Richtung senkrecht zur zweiten Ebene ist,

wobei die Einfallswinkelbeschränkungsmittel (4) den Einfallswinkel von ultraviolettem Licht in einer ersten Einfallsebene, welche eine Normale auf die zweite Ebene enthält, zu einem bestimmten Winkel beschränken, derart, dass das einfallende Ultraviolettlicht an der zweiten Ebene totalreflektiert wird, und einen Einfall von Ultraviolettlicht in einer zweiten Einfallsebene, die der zweiten Ebene des Elements (1) entspricht, unter einem Einfallswinkel größer als der bestimmte Winkel zulassen.
Ultraviolettdetektor nach Anspruch 1, welcher ferner ein Einfallsfenster (6, 7) aufweist, welches zur Abschwächung von auf das Wellenlängenumwandlungselement einfallendem Ultraviolettlicht aus einem Material ausgebildet ist, welches Ultraviolettlicht in sichtbares Licht umwandelt. Ultraviolettdetektor nach Anspruch 1 oder 2, welcher ferner aufweist:

eine Nachweisschaltung (11), welche ein Nachweissignal auf einem Niveau liefert, welches dem Niveau einer Ausgabe des Lichtempfangselements entspricht,

Anzeigemittel (13), die eingeschaltet werden, wenn das Niveau des Nachweissignals innerhalb eines eingestellten Bereichs liegt, und

Empfindlichkeitsjustiermittel (12) zur Einstellung der Empfindlichkeit des Nachweissignals in Bezug auf eine von dem Ultraviolettdetektor empfangene Ultraviolettlichtmenge.






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