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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine temperaturempfindliche
Farbe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen
Schutzanspruchs 1.
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Damit
betrifft die Erfindung temperaturempfindliche Farben, die ein Bindemittel
zum Ausbilden einer Polymermatrix und eine in das Bindemittel eingebettete
Sonde aufweisen, welche eine temperaturabhängige Fluoreszenz
zeigt. Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine temperaturempfindliche
Farbe, die eine feste Beschichtung ausbildet, wenn sie auf eine
Oberfläche aufgetragen wird, und die das Messen der Temperatur an
der Oberfläche durch Messen der vorliegenden Intensität
von Fluoreszenzlicht erlaubt, das von der Sonde emittiert wird,
wenn sie durch Anregungslicht zur Fluoreszenz angeregt wird, welches
typischerweise eine kürzere Wellenlänge als das
Fluoreszenzlicht aufweist. Aufgrund der temperaturabhängigen
Fluoreszenz gibt die aktuelle Intensität des Fluoreszenzlichts
die aktuelle Temperatur der Oberfläche wieder, die mit
der temperaturempfindlichen Farbe beschichtet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Eine
temperaturempfindliche Farbe mit einem Bindemittel zum Ausbilden
einer Polymethylenmethacrylatmatrix und einem Seltenerdkomplex als
in das Bindemittel eingebettete Sonde, die eine temperaturabhängige
Fluoreszenz zeigt, ist aus der
US
5,971,610 bekannt. Die hierbei konkret als Temperatursonden
offenbarten Seltenerdkomplexe umfassen Eu(tfc)
3-
und Eu(hfc)
3-Komplexe. Ein in der
US 5,971,610 erwähntes alternatives
Bindemittel ist Polysterol. Die Fluoreszenz des Seltenerdkomplexes
gemäß
US 5,971,610 zeigt eine
maximale relative Temperaturempfindlichkeit innerhalb eines Temperaturbereichs
von ungefähr 100 bis 160 Kelvin. Es wird berichtet, dass
mit Eu(tfc)
3- und Eu(hfc)
3-Komplexen
der gesamte Temperaturbereich von 30 bis 300 Kelvin abgedeckt werden
kann. Keine der offenbarten temperaturempfindlichen Farben kann
jedoch diesen Temperaturbereich allein abdecken.
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Die
Grundprozedur beim Verwenden der offenbarten temperaturempfindlichen
Farbe gemäß der
US 5,971,610 ist
das Auftragen der Farbe auf eine Oberfläche einer elektronischen
Einrichtung und das Aufnehmen von Fluoreszenzbildern der beschichteten
Vorrichtung im eingeschalteten und ausgeschalteten Zustand. Eine
Variation dieser Grundtechnik verwendet eine Farbe, die Strahlen
bei zwei Wellenlängen mit Quantenausbeuten emittiert, die
unterschiedlich von der Temperatur abhängen. Hier ergibt
das Verhältnis der Bilder, die bei den zwei unterschiedlichen
Wellenlängen aufgenommen wurden, eine korrekt normalisierte
Temperaturkarte auch ohne die Notwendigkeit, Bilder bei zwei Schaltzuständen
aufzunehmen. Dieses Verfahren erfordert, dass die bei beiden Wellenlängen
emittierte Strahlung zur selben Zeit emittiert wird, d. h. bei derselben Temperatur.
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Eine
temperaturempfindliche Farbe mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des unabhängigen Schutzanspruchs 1 ist aus der
US 2005/0040368 A1 bekannt.
Diese temperaturempfindliche Farbe weist ein Bindemittel zum Ausbilden
einer Polyurethanmatrix und einen in das Bindemittel eingebetteten Übergangsmetallkomplex
auf, der eine temperaturabhängige Fluoreszenz zeigt. Der Übergangsmetallkomplex,
der als Temperatursonde verwendet wird, ist ein Rutheniumkomplex,
insbesondere ein Ru(trpy)-Komplex. Die aus der
US 2005/0040368 A1 bekannte
temperaturempfindliche Farbe ist insbesondere zur Verwendung auf
den Oberflächen von Modellen in kryogenen Windkanälen
geeignet. Sie zeigt eine nutzbare Temperaturempfindlichkeit in dem
Temperaturbereich von 100 bis 240 Kelvin. Die Fluoreszenzlichtintensität
der bekannten temperaturempfindlichen Farbe wird jedoch schnell
sehr schwach, wenn die Temperatur auf mehr als 230 Kelvin ansteigt.
Als Resultat sind Temperaturmessungen in einem Bereich oberhalb
230 Kelvin tatsächlich unmöglich, wenn diese bekannte
temperaturempfindliche Farbe verwendet wird.
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Aus
der
US 2005/0288475A1 ist
eine zugleich temperatur- und druckempfindliche Farbe mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs 1 bekannt.
Die temperaturempfindliche Sonde in dem Bindemittel kann dabei statt
eines Europiumkomplexes EuTTA auch ein Rutheniumkomplex Ru(trpy),
d. h. ein Seltenerdkomplex, sein. Das Bindemittel kann eine Polyurethanmatrix
ausbilden und weist eine zusätzliche druckempfindliche
Sonde auf, d. h. eine Sonde die eine vom Sauerstoffpartialdruck
abhängige Fluoreszenz zeigt. Zur Verwendung von EuTTA als
temperaturempfindliche Sonde ist eine den Temperaturbereich von 0
bis 160°C abdeckende Kalibrierungskurve angegeben.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine temperaturempfindliche Farbe
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Schutzanspruchs
1 aufzuzeigen, die das Messen von Temperaturen an der Oberfläche
eines Modells in einem insbesondere kryogenen Windkanal innerhalb
eines erweiterten Temperaturbereichs ermöglicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung stellt eine temperaturempfindliche Farbe mit den Merkmalen
des unabhängigen Schutzanspruchs 1 bereit. Die abhängigen
Schutzansprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen
dieser temperaturempfindlichen Farbe.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
temperaturempfindliche Farbe gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Bindemittel zum Ausbilden einer Polymermatrix,
einen in das Bindemittel eingebetteten und einen temperaturabhängigen
Fluoreszenz zeigenden Übergangsmetallkomplex, wobei die
Fluoreszenz des Übergangsmetallkomplexes eine maximale
relative Temperaturempfindlichkeit bei einer ersten Temperatur zeigt,
und einen Seltenerdkomplex auf, der ebenfalls in das Bindemittel
eingebettet ist und eine temperaturabhängige Fluoreszenz
zeigt, wobei die Fluoreszenz des Seltenerdkomplexes eine maximale
relative Temperaturempfindlichkeit bei einer zweiten Temperatur
zeigt, wobei die zweite Temperatur um 50 bis 150 Kelvin höher
als die erste Temperatur ist.
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Die
relative Temperaturempfindlichkeit ist der Prozentsatz einer Änderung
der Fluoreszenzlichtintensität pro Kelvin Änderung
der Temperatur unter ansonsten ungeänderten Bedingungen.
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Der
Unterschied bei den Temperaturen der maximalen relativen Temperaturempfindlichkeit
resultiert auch in einen Unterschied bei den maximalen Temperaturen,
bei denen die zwei Temperatursonden noch Fluoreszenzlicht mit einer
zur Auswertung ausreichenden Intensität emittieren. Die
Temperatursonde mit der höheren Temperatur der maximalen
relativen Temperaturempfindlichkeit weist auch eine höhere
maximale Temperatur auf, bei der sie noch Fluoreszenzlicht emittiert,
das ausreichend für eine Auswertung ist.
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Bei
der temperaturempfindlichen Farbe gemäß der Erfindung
ist die zweite Temperatur typischerweise um 60 bis 120 Kelvin höher
als die erste Temperatur. So wird die Ausdehnung des Temperaturbereichs,
der von der erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen
Farbe abgedeckt wird, maximiert, ohne dass eine Temperaturempfindlichkeitslücke
zwischen den Temperaturunterbereichen beider Temperatursonden ausgebildet wird.
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Vorzugsweise
ist der Übergangsmetallkomplex bei der erfindungsgemäßen
temperaturempfindlichen Farbe ein Seltenübergangsmetallkomplex,
und noch mehr bevorzugt ist es ein Rutheniumkomplex. Am meisten
bevorzugt ist ein Ru(trpy)-Komplex. Gleichzeitig ist der Seltenerdkomplex
in der erfindungsgemäßen temperaturabhängigen
Farbe vorzugsweise ein Europiumkomplex. Am meisten bevorzugt ist
ein Eu(tfc)3- oder ein Eu(hfc)3-Komplex.
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Bei
diesen speziellen Ruthenium- und Europiumkomplexen weisen das Fluoreszenzlicht,
das von dem Übergangsmetallkomplex emittiert wird, und
das Fluoreszenzlicht, das von dem Seltenerdkomplex emittiert wird,
zum Beispiel im Wesentlichen gleiche Wellenlängen auf.
Zumindest können beide Wellenlängen des Fluoreszenzlichts
mit einem einzigen Sensor registriert werden, der ein Filter mit
schmaler Bandbreite aufweist.
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Nichtsdestotrotz
können beide Sonden in der erfindungsgemäßen
temperaturempfindlichen Farbe getrennt gemessen, d. h. zur Fluoreszenz
angeregt werden, da ein Anregungslichtbereich zum Anregen der Fluoreszenz
des Übergangsmetallkomplexes und ein Anregungslichtbereich
zum Anregen der Fluoreszenz des Seltenerdkomplexes unterschiedliche
Wellenlängen aufweisen, wenn z. B. die oben erwähnten
Ruthenium- und Europiumkomplexe verwendet werden.
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Umgekehrt
können die zwei Sonden in der temperaturempfindlichen Farbe
auch getrennt gemessen werden, wenn Fluoreszenzlicht, das von dem Übergangsmetallkomplex
emittiert wird, und Fluoreszenzlicht, das von dem Seltenerdkomplex
emittiert wird, unterschiedliche Wellenlängen aufweisen.
In diesem Fall können ein Anregungslichtbereich zum Anregen
der Fluoreszenz des Übergangsmetallkomplexes und ein Anregungslichtbereich
zum Anregen der Fluoreszenz des Seltenerdenmetallkomplexes gleiche
Wellenlängen aufweisen, bei denen beide Komplexe gleichzeitig
angeregt werden können.
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Das
Bindemittel der erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen
Farbe bildet vorzugsweise eine Polyurethanmatrix aus. Solch eine
Polyurethanmatrix ist in vorteilhafter Weise zur Verwendung unter
kryogenen Bedingungen in Windtunneln geeignet.
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Konkret
kann die erfindungsgemäße temperaturempfindliche
Farbe ein Bindemittel zum Ausbilden einer Polyurethanmatrix, einen
Ru(trpy)-Komplex, der in das Bindemittel eingebettet ist und eine
temperaturabhängige Fluoreszenz zeigt, wobei die Fluoreszenz
des Ru(trpy)-Komplexes eine maximale relative Temperaturabhängigkeit
bei einer ersten Temperatur zeigt, und der als erste Temperatursonde
in einem ersten Temperaturbereich um die erste Temperatur dient,
und einen Europium-Komplex aufweisen, der aus einem Eu(tfc)3-Komplex und einem Eu(hfc)3-Komplex
ausgewählt ist, der ebenfalls in das Bindemittel eingebettet
ist, der eine temperaturabhängige Fluoreszenz zeigt, wobei
die Fluoreszenz des Europiumkomplexes eine maximale relative Temperaturempfindlichkeit
bei einer zweiten Temperatur zeigt, und der als zweite Temperatursonde
in einem zweiten Temperaturbereich um die zweite Temperatur dient,
wobei die zweite Temperatur um 60 bis 120 Kelvin höher
als die erste Temperatur ist, wobei Fluoreszenzlicht, das von dem
Ru(trpy)-Komplex emittiert wird, und Fluoreszenzlicht, das von dem
Europiumkomplex emittiert wird, im Wesentlichen gleiche Wellenlängen
aufweisen und wobei Anregungslicht zum Anregen der Fluoreszenz des
Ru(trpy)-Komplexes und ein Anregungslichtbereich zum Anregen der
Fluoreszenz des Europiumkomplexes unterschiedliche Wellenlängen
aufweisen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ
oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend
von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere
den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer
Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche
ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen
der Schutzansprüche möglich und wird hiermit angeregt.
Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen
dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese
Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche
kombiniert werden. Ebenso können in den Schutzansprüchen
aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Figuren im Hinblick auf konkrete Ausführungsbeispiele näher
erläutert und beschrieben.
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1 ist
ein vereinfachter Querschnitt durch eine Schicht aus der neuen temperaturempfindlichen Farbe,
die auf einer Abschirmschicht auf einer Oberfläche eines
Modells angeordnet ist, das in einem kryogenen Windkanal anzuordnen
ist.
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2 ist
eine Strukturformel eines Rutheniumkomplexes zur Verwendung bei
der neuen temperaturempfindlichen Farbe.
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3 ist
eine Strukturformel eines ersten Europiumkomplexes zur Verwendung
bei der neuen temperaturempfindlichen Farbe.
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4 ist
eine Strukturformel eines optischen Isomers des in 3 gezeigten
Europiumkomplexes, das ebenfalls zur Verwendung bei der neuen temperaturempfindlichen
Farbe geeignet ist.
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5 ist
eine Strukturformel eines anderen Europiumkomplexes zur Verwendung
bei der neuen temperaturempfindlichen Farbe.
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6 ist
eine Strukturformel eines ein optischen Isomers des Europiumkomplexes
gemäß 5, das ebenfalls zur Verwendung
bei der neuen temperaturempfindlichen Farbe geeignet ist.
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7 zeigt
die Anregungs- und Emissionsspektren einer ersten Ausführungsform
der neuen temperaturempfindlichen Farbe unter Verwendung der Komplexe
gemäß den 2 und 5.
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8 zeigt
die Anregungs- und Emissionsspektren der neuen temperaturempfindlichen
Farbe, die die Komplexe der 2 und 3 aufweist.
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9 ist
eine Auftragung der Intensitätsänderungen des
Fluoreszenzlichts von den Komplexen gemäß 2, 3 und 5 mit
der Temperatur; und
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10 ist
eine Auftragung der relativen Temperaturempfindlichkeit der Komplexe
gemäß den 2, 3 und 5 mit
der Temperatur.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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In
einer typischen Messkampagne in kryogenen Windtunneln wird die Tunneltemperatur
von 300 Kelvin gemäß der für das konkrete
Experiment ausgewählten Reynolds-Zahl bis auf 100 Kelvin
abgesenkt. Der Betrieb des Windkanals wird bei den niedrigeren Temperaturen
teurer, weil mehr flüssiger Stickstoff ständig
für die Kühlung benötigt wird. Deshalb
werden alle Systemüberprüfungen vor dem Abkühlen
bei Umgebungstemperatur (ungefähr 300 Kelvin) durchgeführt.
Mit einer temperaturempfindlichen Farbe, die nur eine einzige Sonde
aufweist, ist es nicht möglich, sowohl die Temperaturmessanordnung
bei Umgebungstemperatur zu überprüfen, als sie
auch bei kryogenen Temperaturen zu verwenden. Wenn die temperaturempfindliche
Farbe mit nur einer Sonde auf den kryogenen Temperaturbereich abgestimmt
ist, können mögliche Fehler bei dem Temperaturmessaufbau
nur nach dem Abkühlen des Windtunnels festgestellt werden,
und zusätzliche Einstellungen und Reparaturen erfordern
das Aufwärmen des gesamten Windtunnels, was in eine lange
und kostspielige Verzögerung resultiert. Weiterhin werden
in einer typischen Messkampagne Daten sowohl für niedrige
Reynolds-Zahlen (z. B. Reynolds-Zahlen in dem Bereich von 1.000.000
bis 5.000.000) als auch für hohe Reynolds-Zahlen (z. B.
in einem Bereich von 5.000.000 bis 30.000.000) aufgenommen. Dies
erfordert den Betrieb des Windkanals und der Temperaturmessungen
in einem großen Temperaturbereich.
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Jetzt
näher auf die Zeichnungen Bezug nehmend illustriert 1 eine
aktive Schicht 1 der erfindungsgemäßen
temperaturempfindlichen Farbe 2, die zwei unterschiedliche
Sonden 3 und 4 zum Messen von Temperaturen in
einem ausgeweiteten Temperaturbereich aufweist. Die Sonden 3 und 4 sind
Ruthenium- und Europium-Komplexe. In der ausgehärteten
Schicht 1, die in 1 gezeigt
ist, sind beide Komplexe in eine Polyurethanmatrix 5 eingebettet,
die beim Aushärten eines flüssigen Bindemittels
ausgeformt wurde. Dieses Bindemittel kann z. B. die Polyurethanoberflächenbeschichtung
Aerodur® Clearcoat UVR, erhältlich
von Akzo Nobel Areospace Coatings in Waukegan, Illinois, USA, sein,
die gemäß den Empfehlungen des Herstellers eingesetzt
werden kann. Die Schicht 1 wurde auf eine Abschirmschicht 6 aufgetragen,
die einen gleichförmig gefärbten Hintergrund für
die temperaturempfindliche Farbe 2 auf einer Oberfläche 7 eines
Modells 8 bereitstellt, welches in einem Windkanal anzuordnen
ist. Weder das Modell 8 noch die Schichte 1 und 6 sind
hier vollständig wiedergegeben. Die Abschirmschicht 6 hat
eine typische Dicke von ungefähr 60 μm, während
die Schicht 1 der temperaturempfindlichen Farbe 2 eine
typische Dicke von 40 μm hat. Zum Messen der Temperatur
unter Verwendung der Sonden 3 und 4 in der Schicht 1 wird
Anregungslicht 9 verwendet, um die Sonde 3 zur
Fluoreszenz anzuregen, und Anregungslicht 10 mit einer
anderen Wellenlänge als das Anregungslicht 9 zum
Anregen der Sonde 4 zur Fluoreszenz. Sowohl die Intensitäten
des Fluoreszenzlichts 11 von der angeregten Sonde 3 als
auch von Fluoreszenzlicht 12 von der Sonde 4 ändern
sich mit Änderungen der Temperatur an der Oberfläche 7.
So kann durch Vergleichen der konkreten Intensitäten des
Fluoreszenzlichts 11 und des Fluoreszenzlichts 12 mit
ihren Intensitäten bei einer bekannten Temperatur die aktuelle
Temperatur an der Oberfläche 7 bestimmt werden.
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Die
zwei unterschiedlichen Sonden 3 und 4 bei der
erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen Farbe
weiten den Temperaturbereich, in dem die Temperatur an der Oberfläche 7 mittels
der Intensität des Fluoreszenzlichts 11 und des
Fluoreszenzlichts 12 gemessen werden kann aus. Zu diesem
Zweck sind die Sonden 3 und 4 in solcher Weise
ausgewählt, dass sie aufeinander folgende Bereich von nutzbarer
relativer Temperaturempfindlichkeit mit ansteigender oder absteigender
Temperatur und nur geringer Überlappung zeigen.
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Allgemein
ist die Sonde 3 ein Übergangsmetallkomplex. Vorzugsweise
ist es ein Rutheniumkomplex, und am meisten bevorzugt ist es der
Rutheniumkomplex, dessen Strukturformel in 2 gezeigt
ist. Dieser Rutheniumkomplex ist Di(tripyridyl)ruthenium(II) (Ru(trpy)2 2+). Dieser Rutheniumkomplex
ist zum Beispiel kommerziell von GFS Chemicals, Inc. of Powell,
OH, USA als bis-(2,2'-2''-Terpyridin)ruthenium(II)chlorid (Produkt #2377)
erhältlich.
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Die
Sonde 4 ist allgemein ein Seltenerdkomplex. Vorzugsweise
ist es ein Europiumkomplex, und am meisten bevorzugst ist es einer
der folgenden Komplexe:
Europium tris[3-(trifluoromethylhydroxymethylen)-(+)-camphorat]
(hier bezeichnet als Eu(tfc)3),
Europium
tris[3-(trifluoromethylhydroxymethylen)-(–)-camphorat]
(optisches Isomer von Eu(tfc)3),
Europium
tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-(+)-camphorat] (hier bezeichnet
als Eu(hfc)3), und
Europium tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-(+)-camphorat]
(optisches Isomer von Eu(hfc)3).
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Die
folgende Tabelle 1 spezifisiert diese Europiumkomplexe weiter, die
als Sonde
4 bei der temperaturempfindlichen Farbe
2 von
1 verwendet
werden können. Tabelle 1 gibt auch an, welche Figur die
Strukturformel des jeweiligen Europiumkomplexes zeigt. Tabelle
1 • Europium
tris[3-(trifluoromethylhydroxymethylen)-(+)-camphorat]
| Synonyme: | Eu(facam)3 |
| | Eu(tfc)3 |
| | Europium
(III)tris[3-(trifluoromethylhydroxymethylen)-d-camphorat] |
| | Tris(3-trifluoroacetyl-d-camphorato)europium(III) |
| | Tris[3-(trifluoromethylhydroxymethylen)-d-camphorato]europium(III) |
| Molekülformel: | C36H42EuF9O6 |
| Molekülgewicht: | 893.66 |
| Strukturformel: | Fig.
3 |
• Europium
tris[3-(trifluoromethylhydroxymethylen)-(–)-camphorat]
| Molekülformel: | C36H42EuF9O6 |
| Molekülgewicht: | 893.66 |
| EG/EC-Nummer: | 2522329 |
| Strukturformel: | Fig.
4 |
• Europium
tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-(+)-camphorat]
| Synonyme: | Eu(hfc)3 |
| | Europium(III)
tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-d-camphorat] |
| | Tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-d-camphorato]europium(III) |
| Molekülformel: | C42H42EuF21O6 |
| Molekülgewicht: | 1193.71 |
| CAS-Nummer: | 34788-82-4 |
| EG/EC-Nummer: | 2522140 |
| Strukturformel: | Fig.
5 |
• Europium
tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-(–)-camphorat]
| Synonyme: | Europium(III)
tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-I-camphorat] |
| | Tris[3-(heptafluoropropylhydroxymethylen)-I-camphorato]europium(III) |
| Molekülformel: | C42H42EuF21O6 |
| Molekülgewicht: | 1193.71 |
| Strukturformel: | Fig.
6 |
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Während
das Anregungslicht 9 für den Rutheniumkomplex
nach 2 als Sonde 3 eine typische Wellenlänge
von 480 nm aufweist, beträgt die typische Wellenlänge
des Anregungslichts 10 für die oben gelisteten Europiumkomplexe
325 nm. Dieser Unterschied bei den Wellenlängen des Anregungslichts 9 und
des Anregungslichts 10 erlaubt ein selektives Anregen der
Sonden 3 und 4 zur Fluoreszenz. D. h. bei 325
nm wird nur die Sonde 4 angeregt, und bei 480 nm wird nur
die Sonde 3 angeregt. Das Fluoreszenzlicht 11 und 12 von beiden
Sonden 3 und 4 hat jedoch ungefähr gleiche
Wellenlängen. Dies kann aus den in 7 und 8 gezeigten
Anregungs- und Emissionsspektren entnommen werden. Das Fluoreszenzlicht 11 und 12 von
beiden Sonden 3 und 4 kann somit mit einem selben
Sensor registriert werden, d. h. einer einzigen Kamera-/Filterkombination,
die in einem Bereich von ungefähr 600 bis 625 nm empfindlich
ist. Durch Beleuchten der temperaturempfindlichen Farbe bei unterschiedlichen
Wellenlängen, können die Sonden 3 und 4 bei
der temperaturempfindlichen Farbe selektiv verwendet werden, um
die Temperatur zu messen. Der als Sonde 3 verwendete Rutheniumkomplex
ist insbesondere für Temperaturen für bis zu 230
Kelvin geeignet. Dieser Temperaturbereich ist zu höheren
Temperaturen hin durch die verbleibende geringe absolute Intensität
des Fluoreszenzlichts 11 limitiert, die bei hohen Temperaturen
unter sinnvolle Grenzen fällt, siehe 9.
(In 9 steht "TSP" als Abkürzung für
die englische Bezeichnung "Temperature Sensitive Paint", was übersetzt
"temperaturempfindliche Farbe" bedeutet.) Die relative Temperaturempfindlichkeit
des Rutheniumkomplexes erreicht ihr Maximum erst bei 240 Kelvin
(siehe 10). In dem bei ungefähr
210 bis 230 Kelvin beginnenden Temperaturbereich zeigen beide als
Sonde 4 in der erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen
Farbe eingesetzten Europiumkomplexe eine geeignete relative Temperaturempfindlichkeit
(siehe 12) und stellen eine noch ausreichende
Intensität des Fluoreszenzlichts 12 bis zu einer
Temperatur von 270 bis 300 Kelvin bereit (abhängig von dem
konkreten Europiumkomplex, siehe 9).
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- 1
- Schicht
- 2
- temperaturempfindliche
Farbe
- 3
- Sonde
- 4
- Sonde
- 5
- Polyurethanmatrix
- 6
- Abschirmschicht
- 7
- Oberfläche
- 8
- Modell
- 9
- Anregungslicht
- 10
- Anregungslicht
- 11
- Fluoreszenzlicht
- 12
- Fluoreszenzlicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5971610 [0003, 0003, 0003, 0004]
- - US 2005/0040368 A1 [0005, 0005]
- - US 2005/0288475 A1 [0006]