(57)【要約】      （修正有）【課題】ナノ構造体を用いてプロセス監視及びフィードバック制御を行うための種々の手法を提供する。【解決手段】複数のナノ構造体３４５、３５０が内部に分散配置された材料層３１５を形成すること。各ナノ構造体は、量子ドットと、量子ドットを包囲するシェルとを含む。シェル及び量子ドットは、励起信号（λ1）に応答して、其々、第１波長及び第２波長（λ2、λ3）を放射するように構成されている。励起信号を材料層の少なくとも一部に印加し、材料層の一部からの放射信号を検出し、製造特性が満たされているかどうかを、少なくとも放射信号の波長に基づいて判定することをさらに含む。【選択図】図３
2018200304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のナノ構造体が内部に分散配置された材料層を形成し、各ナノ構造体は、量子ドットと前記量子ドットを包囲するシェルとを含み、前記シェルは、励起信号に応答して第１波長を放射するように構成されており、前記量子ドットは、前記励起信号に応答して第２波長を放射するように構成されており、
前記励起信号を、前記材料層の少なくとも一部に印加し、
前記材料層の前記一部からの放射信号を検出し、前記放射信号は、前記励起信号に応答して、前記複数のナノ構造体の少なくとも部分集合によってもたらされており、
少なくとも前記放射信号の波長に基づいて、製造特性が満たされているかどうかを判定する、方法。
【請求項２】
前記判定は、さらに、前記放射信号の強度に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シェルは、少なくとも１つの金属材料がドープされた少なくとも１つの半導体材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１波長は、前記一部における前記ナノ構造体の前記シェルに関連する第１バンドギャップに基づいており、
前記第２波長は、前記一部における前記ナノ構造体の前記量子ドットに関連する第２バンドギャップに基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記材料層は、付加製造プロセスに基づいて形成される物品の一部であり、前記方法は、さらに、
少なくとも前記放射信号の前記波長に基づいて製造特性が満たされていないと判定された場合に、前記付加製造プロセスを中断する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
さらに、前記印加を行う前に、前記材料層に対して製造作業を行い、
前記製造作業によって、前記一部における前記ナノ構造体の少なくとも１つのシェルが除去され、
前記少なくとも１つのシェルの前記除去によって、前記放射信号の前記波長が前記第２波長を含むことになる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記製造作業は、前記材料層を加熱することを含み、前記製造特性は温度を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記加熱によって前記材料層が前記温度に到達した際に、除去される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記製造作業は、前記材料層に圧力を付与することを含み、前記製造特性は前記圧力を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記材料層において前記圧力に到達した際に除去される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記製造作業は、前記材料層が特定の温度及び特定の圧力に維持される硬化作業を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記材料層が少なくとも所与の最短時間にわたり、前記特定の温度及び前記特定の圧力に維持された後に除去される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記材料層は、第１層を含み、前記方法は、さらに、
前記判定の後に、前記第１材料層の上に第２材料層を形成し、
前記第２層に対して前記印加、前記検出、及び前記判定を繰り返す、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、概して、製造プロセスの監視に関し、より具体的には、付加製造プロセスにおけるプロセス監視及びフィードバック制御のためのナノ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造（例えば３次元（３Ｄ）プリンティングとも称される）は、複雑な製品を作製するための、フレキシブル且つ費用対効果の高い技術である。付加製造においては、層ベースのアプローチで材料を堆積させることによって、物品が形成される。この点に関し、最終物品が完成するまで、材料層が連続して積層される。また、種々の層の堆積前、堆積中、又は堆積後には、関連する製造作業（例えば、温度や圧力の付与及び／又はその他の作業）が、行われうる。
【０００３】
残念ながら、従来の付加製造プロセスの多くは、効率的な品質管理手段を欠いている。多くの場合、製造される物品は、製造プロセスが完了するまでは、くまなく点検されることが無い。これによれば、製造中のミスが検出された時にはすでに修正ができない状態であるため、費用がかかるとともに、非効率である。実際のところ、製造された物品が、そのようなミスのために使用不可能となると、相当な時間、エネルギー、材料の無駄になる。
【０００４】
ある種の非破壊評価（ＮＤＥ）手段が、製造プロセスの品質を評価するためにしばしば用いられうるが（例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影検査又は超音波検査）、そのようなＮＤＥの手法は、非常に費用や時間がかかったり、効果的な評価を行うには不十分になりがちである。従って、付加製造プロセスによって形成される製品を検査するための改善された手法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書においてさらに説明する様々な実施形態によれば、付加製造材料内に、量子ドット系のナノ構造体が設けられる。ナノ構造体を用いて、付加製造プロセスの製造特性が満たされているかどうかを評価することができる。ナノ構造体は、シェルによって包囲された量子ドットを含みうる。量子ドットとシェルとは、励起信号（例えば検証信号とも称される）に応答して、互いに異なる波長を放射するように構成されている。シェルは、対応する製造特性が満たされた際に除去されるように構成することができる。付加製造プロセス中（例えば種々の層の堆積作業中又は堆積作業の間）にナノ構造体を励起することによって、製造プロセスの進行中に製造特性を評価することができる。従って、製造特性が満たされていない場合には製造プロセスを中断することができ、これにより、時間、費用、及び材料を節約することができる。
【０００６】
一実施形態によれば、方法は、複数のナノ構造体が内部に分散配置された材料層を形成することを含みうる。各ナノ構造体は、量子ドットと前記量子ドットを包囲するシェルとを含みうる。前記シェルは、励起信号に応答して第１波長を放射するように構成されうる。前記量子ドットは、前記励起信号に応答して第２波長を放射するように構成されうる。当該方法は、前記励起信号を、前記材料層の少なくとも一部に印加することをさらに含みうる。当該方法は、前記材料層の前記一部からの放射信号を検出することをさらに含みうる。前記放射信号は、前記励起信号に応答して、前記複数のナノ構造体の少なくとも部分集合によってもたらされうる。当該方法は、少なくとも前記放射信号の波長に基づいて、製造特性が満たされているかどうかを判定することをさらに含みうる。
【０００７】
別の実施形態によれば、システムは、複数のナノ構造体が内部に分散配置された材料層を形成するように構成された製造装置を含みうる。各ナノ構造体は、量子ドットと前記量子ドットを包囲するシェルとを含みうる。前記シェルは、励起信号に応答して第１波長を放射するように構成されうる。前記量子ドットは、前記励起信号に応答して第２波長を放射するように構成されうる。当該システムは、前記励起信号を前記材料層の少なくとも一部に印加するように構成された励起装置をさらに含みうる。当該システムは、前記材料層の前記一部からの放射信号を検出するように構成された検出装置をさらに含みうるものであり、前記放射信号は、前記励起信号に応答して、前記複数のナノ構造体の少なくとも部分集合によってもたらされる。前記システムは、少なくとも前記放射信号の波長に基づいて、製造特性が満たされているかどうかを判定するように構成された演算装置をさらに含みうる。
【０００８】
別の実施形態によれば、製品は、付加製造材料を含みうる。当該製品は、励起信号を受信するとともにこれに応答して放射信号をもたらすように前記材料内に分散配置された複数のナノ構造体をさらに含みうる。各ナノ構造体は、量子ドットと前記量子ドットを包囲するシェルとを含みうる。前記シェルは、前記シェルに関連する第１バンドギャップに基づいて、前記励起信号に応答して第１波長を放射するように構成されうる。前記シェルは、前記製品に対して行われる製造作業によって前記ナノ構造体から除去されるように構成されうる。前記シェルの除去によって、前記放射信号は、前記第２波長を呈しうる。前記量子ドットは、前記量子ドットに関連する第２バンドギャップに基づいて、前記励起信号に応答して第２波長を放射するように構成されうる。
【０００９】
本発明の範囲は、請求の範囲によって規定されるものであり、請求の範囲は、参照により本セクションに組み込まれている。当業者は、１つ又は複数の実施形態の以下の詳細な説明を考慮することにより、本発明の実施形態をより完全に理解するとともに、付加的な利点を実現することができるであろう。また、添付図面も参照するものであり、まずそれらについて簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、ナノ構造体を用いて製造プロセスを監視するためのシステムを示す図である。
【図２】本開示の一実施形態による、製造プロセスを監視するための演算装置のブロック図である。
【図３】本開示の一実施形態による、物品の層内のナノ構造体を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態による、物品の層の形成及び層の評価を示す図である。
【図５】本開示の一実施形態による、励起信号に応答して物品から放射される様々な信号を示す図である。
【図６Ａ】は、本開示の一実施形態による、ナノ構造体の一例を示す図である。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態による、シェルが部分的に除去された図６Ａのナノ構造体の一例を示す図である。
【図６Ｃ】本開示の一実施形態による、シェルが完全に除去された図６Ａのナノ構造体の一例を示す図である。
【図７】本開示の一実施形態による、ナノ構造体を用いて製造プロセスを監視するためのプロセスの一例を示すフローチャートである。
【００１１】
本開示の実施形態及びその利点は、以下の詳細な説明を参照することによって最も上手く理解されるであろう。なお、図面の１つ又は複数に示した同様の要素は、同様の参照数字で示しており、これらの図面の記載は、本開示の実施形態を例示することを目的としており、限定することを目的としたものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
付加製造プロセスを監視（例えば評価、確認）するためにナノ構造体を使用する様々な手法が提供される。付加製造は、材料堆積、レーザ堆積、レーザ加熱、磁気加熱、及び／又は、材料を堆積して（硬化作業により）ポリマーを処理するその他のプロセスによって層を形成するのに用いられうる。いくつかの実施形態において、プロセスの監視を容易にするために、付加製造プロセスにおいて堆積される材料内に、ナノ構造体が分散配置される。ナノ構造体は、物品（製品とも称される）の層を形成するために、堆積材料と混合して（例えば一体に組み込み）、堆積材料と共に堆積することができる。物品は、航空機の一部、アンテナ、及び／又は、概して付加製造プロセスによる製造に適した任意の物品であってよい。
【００１３】
ナノ構造体は、量子ドット（コア又は量子ドットコアとも称される）、及び、量子ドットを包囲する少なくとも１つのシェルを含む。例えば、ナノ構造体は、堆積材料内に格子状に設けることができる。いくつかの例において、堆積材料と混合する前に、ナノ構造体のシェルに金属材料をドープしてもよい。フェルスター共鳴エネルギー移動（Foerster resonance energy transfer：ＦＲＥＴ）などのエネルギー結合メカニズムを利用して、ナノ構造体同士の結合及び包囲シェルに対する量子ドットの結合を促進してもよい。一般に、ナノ構造体は、製造プロセス中に堆積される材料及び製造プロセスによって形成される物品の特性が、ナノ構造体及びその構成要素（例えば量子ドット、シェル）の存在によって変化しないように構成（例えば設計、形成、製造）される。ナノ構造体は、堆積材料に対して、（例えば重量で）百万分の１又はそれ未満でありうる。
【００１４】
量子ドット及びシェル内の電子は、電気、太陽光、熱、マイクロ波、電磁（ＥＭ）放射線などのエネルギーを吸収し、これに応答して、エネルギー（例えばＥＭ放射線又は電流）を放射することができる。一実施形態において、ナノ構造体が分散配置された材料層は、ＥＭ放射線によって励起され、これに応答してＥＭ放射線を放射する。ナノ構造体のバンドギャップよりも高いエネルギーに関連付けられた励起信号（例えばＥＭ放射線）がナノ構造体に印加されると、当該励起信号がナノ構造体によって吸収されて、（例えば蛍光により）信号が放射される。放射信号は、ナノ構造体のバンドギャップに基づくエネルギーを有している。同様に、放射信号の波長は、放射信号のエネルギーに反比例するため、放射信号は、ナノ構造体のバンドギャップに基づく波長を有している。放射信号は、励起信号よりも低いエネルギー（あるいは同様に、高い波長）を有している。励起信号及び放射信号は、可視光領域、赤外線領域、紫外線（ＵＶ）領域の波長、及び／又は、概して励起及び／又は（放射信号の）検出に適した任意の波長を有しうる。
【００１５】
量子ドット及びこれを包囲するシェルは、概して、異なる材料を含んでおり、異なる融点及びバンドギャップなどの異なる特性を呈する。この点に関し、シェルのドーパントを用いて、シェルからの放射信号の波長を調整してもよい。
【００１６】
従って、シェルが損なわれていない場合、励起信号はシェルによって吸収され、シェルのバンドギャップに関連する波長を有する信号が放射される。この場合、ナノ構造体の量子ドットは、これらを包囲しているシェルによって、励起信号からブロックされたり、量子ドットによって受信された励起信号のいずれかの部分に応答して量子ドットから放射された信号が、シェルによってブロックされたりする。シェルが除去（例えば、溶融、溶解、不活性化）され且つ量子ドットが損なわれていない場合、励起信号は、露出状態となった量子ドットによって吸収され、量子ドットのバンドギャップに関連する波長を有する信号が放射される。この点に関し、シェルの除去及びこれに関連する内側の量子ドットの露出を、量子ドットの蛍光活性化と称することができる。
【００１７】
本明細書において、励起信号の波長は、λ1で表され、シェル及び量子ドットからの放射信号の波長は、其々、λ2及びλ3で表される。一実施形態において、堆積材料に分散配置されるナノ構造体同士は、一般的に、完全に同一ではない（例えばサイズ及び／又は形状が均一でない）ため、λ2及びλ3は、其々シェル及び量子ドットに関連しうる所与の範囲の波長を表しうる。いくつかの例において、λ1も、所与の範囲の波長を表しうる。量子ドット及びシェルが蛍光発光する波長は、一般的に、互いに区別が可能な十分に離れたものとなるように選択される。いくつかの例において、波長が可視光領域にある場合、量子ドットの放射とシェルの放射とは、異なる色として観測することができる。
【００１８】
一実施形態において、検出される放射信号を、製造プロセスにおいて行われる製造作業の製造特性と関連付けることにより、製造プロセスの監視を実現することができる。製造作業は、加熱作業、加圧作業、硬化作業、及び／又は、物品を製造するためのその他の作業を含みうる。これらの種々の作業は、例えば堆積材料内のポリマー鎖の架橋結合によって、堆積材料（及び、例えばその延長としての完成物品）の構造的一体性を向上させたり（例えば固く、強固にしたり）、物品のその他の特性を規定したりするために、利用することができる。製造作業は、到達すべき特定の温度及び／又は特定の圧力などの製造特性に関連付けることができる。
【００１９】
例えば、製造作業は、特定の温度で行われる硬化作業である。この点に関し、硬化作業の製造特性は、到達する必要がある当該特定の温度であるか、あるいは当該温度を含みうる。特定の温度が到達された際に、シェルは除去され、量子ドットは損なわれない状態を維持するように、其々構成することができる。
【００２０】
本例において、ナノ構造体を用いることにより、硬化作業が適切に行われたかどうか（例えば特定の温度で行われたかどうか）を、判定することができる。堆積材料内に分散配置されたナノ構造体からの放射信号を用いて、当該放射信号に含まれている波長成分に基づき、特定温度に到達したかどうかを判定することができる（例えば、製造特性が満たされているかどうかを、判定することができる）。例えば、放射信号内に量子ドットに関連する波長成分が存在し、且つ、放射信号内にシェルに関連する波長成分が存在しないことは、ナノ構造体のシェルが除去されていることを表す。シェルが除去されたことは、ひいては、特定の温度に到達したことを示しうる。いくつかの例において、（例えば量子ドット及びシェルの）単位面積又は体積あたりに放射された波長成分の強度あるいは他の任意の出力測定値を用いて、判定を行うことができる。
【００２１】
このように、種々の実施形態を用いて、ナノ構造体が分散配置された各材料層が形成されるにつれて、（例えばリアルタイムで）付加製造プロセスを監視することができる。励起信号を、層の少なくとも一部に印加することができ、層における励起信号が印加された部分からの放射信号が検出される。少なくとも放射信号の波長に基づいて、製造作業に関連付けられた製造特性（例えば、温度、圧力、ｐＨレベル）が満たされている、又は満たされていないと、判定することができる。この点に関し、製造作業が、物品内のポリマーの架橋結合を促進するために行われる場合、製造特性が満たされていないということは、ポリマーの架橋結合が不適切又は不十分であるといった、最終的に不良品に繋がりうる堆積層の潜在的な欠陥を示唆する可能性がある。
【００２２】
潜在的な欠陥が検出された際には、製造プロセスを中断することができる。潜在的な欠陥に関連する情報は、製造プロセスのオペレータ（ユーザとも称される）による手作業、及び／又は、自律的に演算装置によって、最短の待ち時間で捕捉し、処理のためにフィードバックすることができる。追加的な分析を用いて、欠陥が存在することを確認し、堆積層において欠陥を呈している部位／部分を特定してもよい。用途及び状況に応じて、いくつかの例において、欠陥に関連している堆積層又は堆積層の部位／部分を修理できるように、製造プロセスを調整することもできる。また、他の例において、製造プロセスを終了して、物品を廃棄することもできる。
【００２３】
従って、層を形成し、層に対して製造作業を行いながら、製造プロセスをそのプロセス中に評価することができ、潜在的な欠陥が生じた際に修理を行ったり、製造プロセスを終了したりできるように、製造プロセスを調整することができる。この点において、費用及びリソース（例えば材料及び時間）を節約することができる。例えば、情報を取得し、（例えば調整パラメータ値を用いて、あるいは、用いずに）製造プロセスを続行するかどうかを判定するのに要するコストの方が、廃棄の必要が生じる不良品を製造し、製品を製造するために新たな製造プロセスを実行しなければならなくなるコストに比べて、低くなりうる。場合によっては、完成品に対して行う非破壊評価（ＮＤＥ）が最小限あるいは不要となり、これにより、関連する費用及び複雑さを低減することができる。一実施形態において、堆積層のすべてまで評価しなくてもよい。いくつかの例において、これらの評価されない堆積層は、分散配置されたナノ構造体を有しない層である。また、別の例において、これらの評価されない堆積層も、分散配置されたナノ構造体を有しうる。例えば、後者の例は、堆積材料層のいくつかにはナノ構造体を分散配置させ、他の層には分散配置させないことに要するコスト（例えば、時間、費用、部品コスト）及び／又は複雑さの方が、すべての堆積材料層にナノ構造体を分散配置させるよりも、大きくなる場合に採用されうる。
【００２４】
次に、図を参照すると、図１は、本開示の一実施形態による、ナノ構造体を用いて製造プロセスを監視するためのシステム１００を示している。システム１００は、演算装置１０５、付加製造装置１１０、励起装置１１５、及び、検出装置１２０を含む。一実施形態において、製造プロセスは、付加製造プロセスであり、材料を一層ずつ堆積させて物品１２５を形成するものである。
【００２５】
演算装置１０５は、製造プロセスの実行及び監視を容易化するための動作を行う。具体的には、演算装置１０５は、製造プロセス及び関連する監視プロセス（例えば評価プロセス）を適切に規定、コーディネート、及び／又は調節するための動作を行うことができる。演算装置１０５は、付加製造装置１１０、励起装置１１５、及び、検出装置１２０に（例えば有線及び／又は無線により）電子的に接続されることにより、通信を実現することができ、これにより、例えば、演算装置１０５は、装置１１０、１１５及び／又は１２０に命令及び／又は情報を送信したり、装置１１０、１１５及び／又は１２０から情報を受信したりすることができる。
【００２６】
演算装置１０５は、製造プロセスの初期パラメータ値を生成し、これらの値を、付加製造装置１１０、励起装置１１５、及び／又は、検出装置１２０に提供することができる。初期パラメータ値は、製造プロセス及び監視プロセスを行うために用いるパラメータを指定しうる。いくつかの例において、初期パラメータ値は、同様の用途及び／又は物品に対して以前に決定された値（経験値）に基づいて設定したり、ユーザが手作業で設定したりすることができる。
【００２７】
演算装置１０５は、初期パラメータ値に基づいて特定の機能を実行するために、装置１１０、１１５及び１２０に命令を与えることができる。例えば、演算装置１０５は、付加製造装置１１０に製造プロセスを開始させる（例えば第１材料層の堆積を開始する）ための命令、励起装置１１５及び検出装置１２０に材料堆積層を評価させるための命令、及び／又は、その他の命令を与えることができる。いくつかの例において、特定の機能を装置１１０、１１５及び／又は１２０がいつ実行すべきかを、初期パラメータ値が示唆してもよい。一実施形態において、演算装置１０５は、以前に与えられた命令よりも優先される命令を、装置１１０、１１５及び／又は１２０に与えることができる。
【００２８】
新たな命令は、例えば硬化作業のための特定の温度に到達していないといった潜在的な問題が製造プロセス中に生じた場合に、生成されうる。この点に関し、新たな命令は、製造プロセスで用いられるパラメータ値を調整するものであってもよいし、製造プロセスを終了させるものであってもよい。
【００２９】
一実施形態において、製造プロセスをプロセス中に監視するため、演算装置１０５は、製造プロセスの製造作業に関連する製造特性が満たされているかどうかを判定し、この判定に基づいて、対応する動作を行うことができる。例えば、製造作業は、形成された材料層（例えば堆積層）に対して加熱作業（例えばアニール処理）を行うことを含みうる。加熱作業における製造特性は、加熱作業で到達しなければならない温度でありうる。この例において、製造特性が満たされている（例えば特定の温度に到達している）と判定された場合、演算装置１０５は、以前に指定したとおりに製造プロセスを続行することを許可しうる。しかしながら、製造特性が満たされていないと判定された場合、演算装置１０５は、製造プロセスを中断して、状況に対処するための動作を行いうる。
【００３０】
製造特性が満たされていないと判定されると、演算装置１０５は、潜在的な欠陥が存在していると判断し、当該欠陥を確認するとともに形成層における欠陥のある部位／部分を特定するために、追加の分析を行うことができる。用途及び状況に応じて、いくつかの例では、演算装置１０５は、堆積層又は堆積層の特定部位／部分を修理できるように、製造プロセスを調整することができる。また、他の例において、演算装置１０５は、製造プロセスを終了することもできる。いくつかの例において、演算装置１０５は、続行するかどうか、あるいは、どのように続行するかについて、ユーザからの入力を要求及び／又は受信することができる。
【００３１】
一実施形態において、演算装置１０５は、堆積材料の画像を捕捉したりビデオ画像をユーザに対して提供したりするための、可視光カメラ又は赤外線カメラなどの１つ以上のイメージングデバイスを制御しうる。イメージングデバイスは、製造プロセスの監視を容易化するのに適した任意の物理的サイズ、スペクトル帯域幅、及び／又は解像度のものであってよい。イメージングデバイスのいくつか又はすべてが、演算装置１０５とは別体であってもよい。
【００３２】
いくつかの例において、イメージングデバイスを用いて、製造プロセス全体を通じて、画像及び／又はビデオデータ（例えば可視光、赤外線、及び／又はその他の波長）を捕捉することができる。例えば、層を堆積させつつ、イメージングデバイスを用いて画像を捕捉したり、あるいはユーザに物品のビデオ画像を提供することにより、リアルタイムの検出を行うことができる。また、他の例において、主として製造特性が満たされていないと判定された際にだけイメージングデバイスを使用し、例えば潜在的な問題が検出されるまで電力及びリソースを温存してもよい。イメージングデバイスは、例えば堆積材料層が所望の厚みを有しているかどうかを判定するなど、物品の寸法分析を行えるように、調整することもできる。イメージングデバイスからの情報を用いて、検出装置１２０からの情報を補足することができる。
【００３３】
付加製造装置１１０は、物品１２５を製造するための製造プロセスを実施するために用いられる部品を含む。付加製造装置１１０は、堆積材料を保持及び吐出するための１つ以上のプリントノズル（吐出ヘッドとも称される）を含みうる。いくつかの例において、付加製造装置１１０は、複数のプリントノズルを含みうる。この場合、異なるプリントノズルは、異なる堆積材料を保持しうるが、必ずしもそうである必要はない。プリントノズルは、様々な位置に材料を堆積できるように、移動可能及び／又は回転可能であってよい。プリントノズルは、交換可能とすることができ、例えばプリントノズルを取り外して別のプリントノズルと交換することにより、欠陥があると判定されたプリントノズルを交換することができる。プリントノズルは、動作中は下降させ、不使用時は上昇させることができる。一実施形態において、プリントノズルは、分散配置されたナノ構造体を含む堆積材料を収容する。
【００３４】
付加製造装置１１０は、材料層が堆積される基板（堆積面とも称される）を含みうる。いくつかの例において、基板は、製造プロセスの実施を実現し、場合によっては（例えば分析を容易にするために物品１２５の位置を変更するなどによって）製造プロセスの監視を容易化するために、付加製造装置１１０と共に使用可能な（例えば適合している）付加製造装置１１０とは別体の部品であってもよい。基板は、概して、堆積層を保持するとともに製造プロセス全体を通じての堆積層の変化（例えば硬化）に適応する支持体となるように、構成される。
【００３５】
いくつかの例において、基板は、少なくともいくつかの寸法に沿って、移動可能及び／又は回転可能であってよい。他の例において、基板は、固定されていてもよい。基板は、例えば堆積層の乾燥時間を制御できるようにするために、基板上に堆積された材料層を加熱するのに用いることができる加熱面又は加熱可能面を有していてもよい。堆積材料を加熱するために用いられる温度は、調節可能であってよい。基板は、真空面を有していてもよい。真空面を用いて、基板上に堆積された材料層に真空吸引を付与することにより、製造プロセスの間、これらの層を適所に保持することができる。
【００３６】
付加製造装置１１０は、初期パラメータ値、及び／又は、演算装置１０５からの他の命令に基づいて、製造プロセスを実施することができる。非限定的な例として、付加製造装置１１０の初期パラメータ値は、ナノ構造体の材料（例えば量子ドット、シェル、及びドーパント）、各層に用いられる材料、層の数及び寸法（例えば、長さ、幅、及び／又は厚み）、各層の形成の開始及び／又は終了時刻、各層に対して行われる製造作業（例えば加熱作業、硬化作業）及び関連する特性（例えば圧力、温度、ｐＨレベル）、及び／又はその他のパラメータを特定（例えば指定）しうる。また、付加製造装置１１０の初期パラメータ値は、プリントノズルによって堆積される材料の流量、プリントノズルの温度、基板の温度、基板に付与される圧力、プリントノズルの吐出チップと基板との垂直距離などの、付加製造装置１１０の特定の部品を動作させるための特性、及び／又はその他のパラメータを特定しうる。例えば、製造が開始されると、付加製造装置１１０は、初期パラメータ値によって指定された流量及び温度で、プリントノズルから材料を放出しうる。
【００３７】
励起装置１１５は、堆積材料層に励起信号を印加しうる。励起装置１１５は、堆積材料層に光信号を印加することができる、レーザ光源などの１つ以上の光源でありうる、或いはこれを含みうる。励起信号は、特定の波長のＥＭ放射線でありうる。非限定的な例として、励起装置１１５の初期パラメータは、励起信号の波長又は波長範囲、及び、（例えば堆積材料に対する）励起装置１１５の位置／配向を含みうる。
【００３８】
検出装置１２０は、励起装置１１５からの励起信号に応答して堆積材料層から放射された信号を、受信（例えば検出）することができる。放射信号は、フィードバックＥＭ放射線でありうる。いくつかの実施形態において、検出装置１２０によって受信される放射信号は、励起装置１１５からの励起信号に応答した、堆積材料層内に分散配置されたナノ構造体から放射されたものでありうる。非限定的な例として、検出装置１２０の初期パラメータ値は、ナノ構造体（例えば量子ドット及び／又はシェル）からの放射信号の波長又は波長範囲、及び、堆積材料に対する検出装置１２０の位置／配向を含みうる。この点に関し、検出装置１２０は、ナノ構造体（例えば量子ドット、シェル）によって放出される、ある範囲の蛍光放射に対して高感度となるように、構成（例えば調整）してもよい。放射信号は、可視光領域、赤外線領域、ＵＶ領域の波長、及び／又は、一般的に検出に適した任意の波長を有しうる。検出装置１２０は、ある種の波長の光を検出するための光学デバイス、適当な範囲の光の波長を感知するように設計されたボロスコープ、量子ドット及び／又はシェルによって放射される波長の光又は信号を検出するための、分光装置、光分光装置、その組み合わせ、及び／又は、当技術分野において既知あるいは入手可能な任意の他のデバイスであってよい。
【００３９】
いくつかの例において、検出装置１２０は、検出装置１２０によって収集された、ナノ構造体による放射に関するデータを処理するためのプロセッサ、及び、データを格納するためのメモリを含みうる。これに代えて又はこれに加えて、いくつかの例において、検出装置１２０は、ナノ構造体によって放射された波長に関するデータなどのデータを、ネットワークを介して遠隔の演算装置（例えば演算装置１０５）に送信して処理するためのネットワークデバイスを含みうる。この点に関し、演算装置１０５及び／又は検出装置１２０を用いて、受信された放射信号の放射位置、放射信号に含まれる波長成分、波長成分に関連する強度などの放射信号についての情報、及び／又は、放射信号に関する任意の追加の情報を、特定することができる。情報は、堆積材料層上の位置を特定し、これに関連して、当該特定位置から放射された波長成分の強度レベルを特定する強度マッピングの形態で、提示することができる。
【００４０】
実施される製造プロセスを効率化するために、装置１０５、１１０、１１５及び１２０は、必要に応じて初期パラメータ値を調整することにより、周囲温度及び／又は圧力による僅かな条件変化に対応するようにしてもよい。例えば、初期パラメータ値は、算出した種々の初期パラメータ値の温度及び／又は圧力依存性を特定するものであってよい。製造プロセスの際の実際の周囲温度及び／又は圧力あるいはこれらの変化に応じて、初期パラメータ値を、相応に調整することができる。例えば、付加製造装置１１０は、製造プロセス全体を通じて周囲温度及び／又は圧力が変化するにつれて、プリントノズルの流量を、自律的に適宜調整してもよい。
【００４１】
図２は、本開示の一実施形態による、製造プロセスを実現するとともに当該製造プロセスを監視（例えば評価）するための演算装置１０５のブロック図を示している。図２には様々なコンポーネントを示しているが、種々の実施形態において、追加のコンポーネント、より少ないコンポーネント、及び／又は、異なるコンポーネントを適宜採用することができる。図１に示すように、演算装置１０５は、付加製造装置１１０、励起装置１１５、及び、検出装置１２０とともに用いられうる。
【００４２】
演算装置１０５は、ユーザコントロール２０５、ディスプレイ２１０、プロセッサ２１５、及びメモリ２２０を含む。ユーザコントロール２０５は、例えば、ボタン、スイッチ、及び／又はダイヤルを含み、これらは、例えばボタンを押したり、スイッチを反転させたり、ダイアルを回したりすることによって、種々の設定及び／又はパラメータを設定又は調節するのに使用することができるものである。いくつかの例において、ユーザコントロール２０５は、演算装置１０５に接続されており、演算装置により提供されるキーボード、仮想キーボード、タッチスクリーン、マウス、及び／又はその他の入力装置又は機能を含み、これにより、演算装置１０５に対するユーザ入力が可能となっている。
【００４３】
ディスプレイ２１０は、フラットスクリーンディスプレイ又はタッチスクリーンディスプレイを含みうる。ディスプレイ２１０を用いて、製造プロセスに関連する情報をユーザに示すことができる。例えば、演算装置１０５は、検出装置１２０から情報を受信したり、検出装置１２０によって検出され、検出装置から受信した放射信号に関する情報に基づいて、様々な波長成分の存在、様々な波長成分の強度レベル、及び／又は、様々な波長成分の放射元である堆積材料の位置などの情報を抽出したりすることができる。演算装置１０５は、ユーザからリクエストがあった際などに、ディスプレイ２１０を介してユーザに示されるように、このような情報を提供することができる。いくつかの例において、ユーザに対してプロンプト（prompt）を示すことにより、製造プロセスを続行するかどうかについての命令を要求するなど、ユーザ入力を要求することができる。
【００４４】
これに代えて又はこれに加えて、演算装置１０５は、情報をユーザ装置（例えば携帯電話）に送信して、ユーザ装置によって情報が表示されるようにすることもできる。情報は、例えば、ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）テキストメッセージ及び／又はＥメールで送信することができる。いくつかの例において、ユーザコントロール２０５を、ディスプレイ２１０と一体化してその一部としてもよい。例えば、ディスプレイ２１０は、ユーザコントロール２０５を含むユーザインターフェイスが提示されてユーザによって使用されるタッチスクリーンディスプレイであってもよい。ユーザは、ユーザインターフェイスモニターセットにタッチすることによって様々な設定及び／又はパラメータを調整したり、製造プロセスを制御したり、製造プロセスを監視したりすることができる。また、他の例において、ユーザコントロール２０５は、ディスプレイ２１０とは別体のコンポーネントであってもよい。
【００４５】
プロセッサ２１５は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、ＦＰＳＣ（field programmable systems on a chip）、又はその他のタイプのプログラマブルデバイス）、コーデック、及び／又はその他の処理装置として実施することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、プロセッサ２１５は、メモリ２２０に格納された機械可読命令（例えば、ソフトウェア、ファームウェア、又はその他の命令）を実行しうる。この点に関し、プロセッサ２１５は、本明細書に記載の様々な動作、プロセス、及び手法のうちの任意のものを実行しうる。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書に記載の様々なプロセス及びサブシステム（例えば、付加製造装置制御アプリケーション２６０、検出装置制御アプリケーション２７０）は、プロセッサ２１５が適切な命令を実行することによって、有効に実施することができる。他の実施形態において、本明細書に記載の様々な手法の任意の所望の組み合わせを行うために、プロセッサ２１５を、専用ハードウェアコンポーネントに代えたり、これにより補足したりしてもよい。
【００４７】
メモリ２２０は、様々な機械可読命令及びデータを格納する機械可読媒体として実施することができる。例えば、いくつかの実施形態において、メモリ２２０は、本明細書に記載の様々な手法を行うためにプロセッサ２１５によって読み取り及び実行が行われうる機械可読命令として、オペレーティングシステム２２５及びアプリケーション２５５を格納しうる。メモリ２２０は、オペレーティングシステム２２５及び／又はアプリケーション２５５によって使用されるデータも格納しうる。一実施形態において、メモリ２２０は、不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ、又はその他の非一時的機械可読媒体）、揮発性メモリ（例えばランダムアクセスメモリ）、又はそれらの組み合わせとして、実施することができる。
【００４８】
図２において、メモリ２２０は、初期パラメータ値２３０を格納する。初期パラメータ値２３０は、関連する製造プロセスを実施するために、付加製造装置１１０に提供されうる。メモリ２２０は、調整パラメータ値２３５を格納する。調整パラメータ値２３５は、初期パラメータ値２３０に対して行われた調整、及び／又は、先に調整されたパラメータ値に対して行われた調整（例えば同じパラメータに対する複数回の調整）を含みうる。いくつかの例において、調整パラメータ値２３５は、初期パラメータ値２３０に対して行われたいずれの変更、及び、調整パラメータ値に対してさらに行われたいずれの変更をも特定する変更履歴も含みうる。これにより、調整を分析して、将来の製造プロセス及び／又はこれに関連する監視プロセスの生成及び実施を、容易にすることができる。
【００４９】
メモリ２２０は、検出された放射データ２４０を格納する。放射データ２４０は、検出装置１２０から取得したり、検出装置１２０から取得された情報から抽出したりすることができる。放射データ２４０は、様々な波長成分の存在、様々な波長成分の強度レベル、及び／又は、様々な波長成分の放射元である堆積材料の位置、を提供する強度マッピングを含んでいてもよい。
【００５０】
メモリ２２０は、材料特性データベース２４５を格納する。材料特性データベース２４５は、材料ハンドブックからの情報をまとめたものであってもよい。情報は、組成、比熱、密度、バンドギャップ、融点／凝固点、凝縮点／蒸発点などの材料特性、及び／又は、種々の材料のその他の情報を含みうる。情報は、物品１２５を形成するために使用される材料及び／又はナノ構造体の選択を容易にするために、及び／又は、材料特性に基づいて演算を行うために、ユーザ及び／又はアプリケーション２５５のうちの１つ以上によって参照される形で使用される。メモリ２２０は、材料ハンドブック自体を格納してもよいし、これに加えて又は代えて、材料ハンドブックにアクセスする（例えばオンライン又はクラウドソース）ための情報（例えばリンク、アクセス情報など）を格納してもよい。
【００５１】
その他のデータ２５０は、製造プロセス及び関連する監視プロセス（例えば評価プロセス）を適宜規定、コーディネート、及び／又は調節するのに用いることができる任意の情報を含みうる。例えば、その他のデータ２５０は、製造プロセス中に取得された画像及び／又はビデオデータ（例えば可視光、赤外線、及び／又はその他の波長）を含みうる。画像／ビデオデータを処理することにより、堆積層の様々な部分の滑らかさ／粗さ、堆積層の寸法、堆積層の様々な部分に関連する温度、及び／又は、物品のその他の特性を特定することができる。
【００５２】
アプリケーション２５５は、製造プロセスの実施及び／又は製造プロセスの監視、及び／又はこれらのプロセスに対する調整を実現するためのアプリケーションを含みうる。図２において、アプリケーション２５５は、付加製造装置制御アプリケーション２６０、励起装置制御アプリケーション２６５、検出装置制御アプリケーション２７０、物品／プロセス分析アプリケーション２７５、及び、本例において必ずしも設けなくともよい、その他のアプリケーション２８０を含む。いくつかの例において、アプリケーション２５５は、演算装置１０５のプロセッサ２１５によって実行することができる。
【００５３】
プロセッサ２１５は、付加製造装置制御アプリケーション２６０を用いて、付加製造装置１１０又はその部品（例えば基板、プリントノズル）に命令を与えることができる。付加製造装置制御アプリケーション２６０は、初期パラメータ値２３０及び／又は調整パラメータ値２３５に基づいて、製造プロセスを実施することができる。付加製造装置制御アプリケーション２６０は、ユーザ入力が行われた場合又はエラーが検出された場合（例えば製造特性が満たされていない場合）に、製造プロセスを中断又は終了させるための命令を、生成することができる。いくつかの例において、このような命令は、ユーザ入力（例えばユーザコントロール２０５を介してユーザから受信した命令）に応答して、生成されうる。他の例において、このような命令は、付加製造装置制御アプリケーション２６０によって自動的に生成される命令であってよい。
【００５４】
プロセッサ２１５は、励起装置制御アプリケーション２６５を用いて、励起装置１１５の動作を制御することができる。励起装置制御アプリケーション２６５は、励起波長、励起信号を印加すべき堆積材料層の位置、及び／又は、励起装置１１５の配置及び／又は配向（例えば励起信号の送信機が向く角度）を設定しうる。いくつかの例において、励起装置制御アプリケーション２６５は、例えば堆積材料層の様々な部分に励起信号を印加するために、励起装置１１５の動き及び／又は配向を制御しうる。
【００５５】
プロセッサ２１５は、検出装置制御アプリケーション２７０を用いて、検出装置１２０の動作を制御することができる。検出装置制御アプリケーション２７０は、検出すべき波長、及び／又は、放射信号の検出を容易にするための検出装置１２０の配置及び／又は配向を特定しうる。いくつかの例において、検出装置制御アプリケーション２７０は、励起装置制御アプリケーション２６５と連携して動作することにより、検出装置１２０の動き及び／又は配向を制御し、例えば堆積材料層の様々な部分に印加された励起信号に応答した放射信号を受信できるようにする。
【００５６】
プロセッサ２１５は、物品／プロセス分析アプリケーション２７５を用いて、製造プロセスの（例えばリアルタイムでの）監視、及び／又は、先に行われた製造プロセスの分析を行うことができる。物品／プロセス分析アプリケーション２７５は、初期パラメータ値２３０、調整パラメータ値２３５、検出された放射データ、材料特性データベース２４５、及び／又はその他のデータ２５０（例えば画像／ビデオデータ）を用いて、形成中の物品の特性を判定することができる。例えば、物品／プロセス分析アプリケーション２７５を用いて、製造及び／又は監視プロセスに関連する情報を取得したり、例えばエラーが検出された場合（例えば製造特性が満たされていない場合）などに、製造及び／又は監視プロセスを調整するかどうか、あるいは、どのように調整するかを判断したりすることができる。物品／プロセス分析アプリケーション２７５を用いて、うまくいった製造プロセス及び失敗した製造プロセスを分析することにより、今後の製造及び／又は監視プロセスを生成することもできる。
【００５７】
その他のアプリケーション２８０は、製造及び／又は監視プロセスの規定及び／又は実施を実現するための他の任意のアプリケーションを含みうる。その他のアプリケーション２８０は、例えば、イメージングアプリケーションを含みうる。イメージングアプリケーションを用いて、製造プロセスに関連する画像及び／又はビデオデータを捕捉及び処理することができる。このデータを用いて、製造プロセス中及び／又はエラーが検出された場合に、物品を視覚的に検査することができる。
【００５８】
図３は、本開示の一実施形態による、物品３００の層内のナノ構造体を示している。一実施形態において、物品３００は、図１のシステム１００を用いて形成されうる。層３０５及び３１０は、製造プロセスの一部として形成されている。層３０５及び３１０の上に、層３１５が形成される。例えば、付加製造装置１１０が、層３０５及び３１０の上に層３１５を堆積させる。層３０５、３１０、３１５は、其々、材料３２０、３２５、３３０、及び、内部に分散配置されたナノ構造体を含む。一例として、層３０５内のナノ構造体３３５、層３１０内のナノ構造体３４０、及び、層３１５内のナノ構造体３４５及び３５０を、図３では明確に符号で示している。材料３２０、３２５、及び３３０は、其々が対応する層のバルク原料と称されうる。
【００５９】
製造プロセスの一部として形成された層に対して、製造作業が行われうる。製造作業は、満たされるべき１つ以上の製造特性に関連付けられうる。例えば、層３１５に対して行われる硬化作業は、層３１５を適切に硬化するために到達すべき特定温度及び／又は特定圧力に、関連付けられうる。様々な用途において、当該特定温度は、約２００°Ｆと約５００°Ｆ内の温度でありうる。
【００６０】
層３１５の評価は、層３１５に対して行われた製造作業において製造特性が満たされているかどうかに基づいて行うことができる。一実施形態において、層３１５を評価するために、例えば励起装置１１５によって、波長λ1の励起信号が層３１５に印加されうる。波長λ1の励起信号に応答して、層３１５内のナノ構造体（例えば３４５、３５０）が信号を放射しうる。放射信号は、検出装置１２０によって検出することができ、波長成分λ2及びλ3を有しうる。ナノ構造体３４５のようにシェルが損なわれていないナノ構造体は、励起信号に応答して、波長λ2の信号を放射しうる。ナノ構造体３５０のようにシェルが除去されているナノ構造体は、波長λ3の信号を放射しうる。
【００６１】
一実施形態において、ナノ構造体は、製造作業の製造特性が満たされると、シェルは除去されるとともに、量子ドットは損なわれていない状態を維持するように、構成されている。製造特性が満たされているかどうかの判定は、所定の時間が経過した後に、（例えば演算装置１０５によって）行うことができる。例えば、この所定の時間は、製造作業（例えば硬化作業）を完了するのに十分であると判断される時間である。判定は、印加された励起信号に応答して層３１５から放射される信号の、λ2成分及び／又はλ3成分の強度について設定（例えば初期パラメータ値の一部として設定）された閾値に基づきうる。この点に関し、シェルは、製造特性が満たされると除去されるように構成されているので、製造特性が満たされると、量子ドットが励起信号に暴露されて、量子ドットが波長λ3の信号を放射する。例えば、λ2成分の強度が第１閾値より低く、λ3成分の強度が第２閾値より高い場合に、製造特性が満たされていると考えることができる。
【００６２】
例として、層３１５からの放射信号が、第１閾値よりも高い強度のλ2成分を有する場合（例えばシェルの大部分が除去されていない場合）、放射信号が受信されない場合（例えば量子ドット及びシェルが溶解又は不活性化されている場合）、及び／又は、放射信号が十分な強度のλ3成分を含んでいない場合に、製造特性が満たされていないと考えられる。
【００６３】
一実施形態において、評価プロセスは、形成された層の其々について行われうる。図３においては、層３１５を形成する前に、層３０５及び／又は３１０が、同様の評価プロセスによって評価されているものとする。この点に関し、層３０５及び３１０のナノ構造体（例えば３３５、３４０）は、損なわれていない状態の量子ドットのみを有するものとして、例えば製造プロセスによってシェルが除去されているものとして、示されている。別の実施形態において、評価プロセスは、形成された各層について行われるわけではない。
【００６４】
図４は、本開示の一実施形態による、物品の層の形成及び層の評価を示している。一実施形態において、物品の層は、図１のシステム１００を用いて形成される。本実施形態において、付加製造装置１１０は、基板４０５及びプリントノズル４１０を含みうる。いくつかの例において、付加製造装置１１０は、追加のプリントノズル及び／又は制御回路などの追加の部品を含みうる。例えば、追加のプリントノズルを設けることによって、材料層をより速く堆積すること、及び／又は、１つの層又は異なる層内に異なる材料を堆積させる（例えばプリントノズルごとに異なる材料を堆積する）ことが可能となる。制御回路は、初期パラメータ値及び／又は演算装置１０５からの命令に基づいて、付加製造装置１１０の動作を制御するための信号を生成することができる。制御信号を用いることによって、プリントノズル４１０の流量及び／又は温度、基板４０５に付与される温度及び／又は圧力、基板４０５及び／又はプリントノズル４１０の位置及び／又は配向の調整、及び／又は、付加製造装置１１０に関連するその他の条件を、制御することができる。プリントノズル４１０は、層を構成する部分を堆積させる（例えばプリントする）ことによって層を形成し、図４では、これらの各部分を球体として表している。一般的に、層の評価を容易にするために、各部分が、堆積材料、及び、その内部に配置されたナノ構造体を含みうる。
【００６５】
一実施形態において、層の堆積された部分に対して、製造作業が行われる。例えば、図４では、レーザ４１５及び光学素子４２０（例えばレンズ、ミラー）を用いて、硬化作業（例えばレーザ硬化作業）を行うことができる。レーザ４１５は、硬化作業に適した波長（例えばＵＶ硬化のためのＵＶ波長）のレーザを出射し、このレーザを、光学素子４２０が、硬化すべき層の形成済みの部分４３５に誘導する。いくつかの例において、レーザ４１５及び光学素子４２０の動作は、演算装置１０５によって（例えば初期パラメータ値に）指定されうる。いくつかの例において、レーザ４１５及び／又は光学素子４２０を、移動可能及び／又は回転可能とすることにより、レーザ４１５及び光学素子４２０を用いて層の様々な部分を硬化できるようにすることができる。これに代えて、又はこれに加えて、追加のレーザ及び／又は光学素子を用いることによって、層の様々な部分を硬化させることもできる。
【００６６】
層の一部を評価するために、励起装置１１５が、層の一部に励起信号を印加し、これらの励起された部分からの放射信号を、検出装置１２０が検出する。例えば、図４において、励起装置１１５は、層における部分４３０に励起信号を印加し、検出装置１２０は、部分４３０からの放射信号を検出する。放射信号は、層の部分４３０内に分散配置されたナノ構造体の少なくとも部分集合によって与えられる。励起信号は、波長λ1を有しうる。波長λ1の励起信号に応答して、放射信号は、波長λ2（例えばシェルの少なくとも一部が損なわれていないナノ構造体によって放射される）及び／又は波長λ3（例えばシェルの少なくとも一部が除去されたナノ構造体によって放射される）を有しうる。波長λ2及びλ3は、放射信号のλ2成分と放射信号のλ3成分とを検出装置１２０が容易に区別できるように選択される。
【００６７】
図４に示すように、いくつかの例において、形成済みの部分（例えば４３０）が評価されており、別の形成済み部分（例えば４３５）が硬化されている間に、プリントノズル４１０によって部分４４０が形成される。製造及び監視プロセスの様々な部分が平行して行われるので、このような実施態様によって、効率的な物品の製造が可能となりうる。このような実施態様を可能とするため、製造プロセスは、層の各部分の形成、硬化、及び評価の干渉を回避するように設計されている。例えば、層の硬化と評価とを同時に行えるようにするために、レーザ硬化に関連付けられる波長を、励起信号及び放射信号の波長とは干渉しないように選択してもよいし、その逆に干渉するように選択してもよい。波長同士が干渉しうる場合は、励起信号が印加される際にはレーザ４１５を停止させてもよいし、その逆を行ってもよい。
【００６８】
他の製造プロセスにおいて、製造作業及び／又は評価作業を行う前に、層全体を形成してもよい。いくつかの例において、励起装置１１５は、形成された層の複数の部分を同時に励起してもよい。例えば、励起装置１１５は、層の複数部分を一度に励起するための複数の励起源を具備及び／又は活用（例えば制御）してもよい。検出装置１２０は、励起された部分からの放射信号を捕捉するための適当なセンサーを含みうる。
【００６９】
図５は、本開示の一実施形態による、励起信号に応答して物品５００から放射された種々の信号を示している。物品は、完成されたもの、あるいは部分的に完成されたものでありうる。物品５００は、１つの層を別の層の上に加えていくことによって形成することができる。図５では、波長λ1の励起信号が、（例えば物品５００の上面ではなく）物品５００の側面に印加されている。励起信号に応答して、物品５００の部分５０５は、波長λ2の信号を放射し、物品５００の部分５１０は、波長λ3の信号を放射している。従って、物品５００の評価は、部分５０５に対して行われた製造作業の製造特性は満たされていないが、部分５１０に対して行われた製造作業の製造特性は満たされている、ということを示しうる。例えば、高強度のλ2成分の放射は、拡散接合プロセスが満足に行われていないこと示す一方、高強度のλ3成分の放射は、拡散接合プロセスが適切に行われたことを示しうる。いくつかの例において、部分５０５及び５１０及び／又はその他の部分をさらに分析することによって、このような示唆を確認してもよい。
【００７０】
図５において、励起信号を用いて、物品５００の複数の堆積層を評価してもよい。このような励起は、各層を形成（例えば堆積）しながら評価することに代えて又はこれに加えて、行うことができる。例えば、この励起を、製造プロセスの最終チェックとして、完成製品に対して行ってもよい。用途次第では、いくつかの例において、堆積された層のうちの部分集合のみを評価することによって、完成物品の製造を迅速化するとともに製造コストを削減する（例えば消費される時間及び電力を減らす）ことができる。
【００７１】
図６Ａは、本開示の一実施形態による、ナノ構造体６００の一例を示している。ナノ構造体６００は、量子ドット６０５及び量子ドット６０５を包囲するシェル６１０を含む。量子ドット６０５は、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウム、ヒ化物、リン化インジウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、その他の物質、及び／又はこれらの組み合わせを含みうる。シェル６１０は、ケイ素、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、及び／又はその他の元素又は化合物半導体を含みうる。一実施形態において、シェル６１０は、ナトリウム又はスズなどの金属又は金属合金がドープされていてもよい。
【００７２】
量子ドット６０５及びシェル６１０は、其々、バンドギャップを有しうる。シェル６１０が損なわれていない状態で、シェル６１０のバンドギャップよりも高いエネルギーに関連付けられた励起信号（例えばＥＭ放射線）がシェル６１０に印加されると、この励起信号がシェルによって吸収されて、信号が放射される。放射信号は、励起信号よりも低いエネルギーを有している。
【００７３】
換言すれば、放射信号の波長は、放射信号のエネルギーに反比例するため、放射信号は、励起信号より大きい波長を有する。図６Ａでは、励起信号の波長は、λ1で表され、シェル６１０からの放射信号の波長は、λ2で表されている。シェル６１０が損なわれていない場合、量子ドット６０５は露出されない。一実施形態において、シェル６１０が損なわれていない場合、量子ドット６０５は、シェル６１０によって励起信号からブロックされるか、及び／又は、（例えば量子ドット６０５が受信した励起信号の何らかの部分に応答した）量子ドット６０５の放射信号が、シェル６１０によってブロックされる。
【００７４】
一実施形態において、ナノ構造体６００などのナノ構造体が、製造プロセス（例えば付加製造プロセス）の一部として堆積された材料全体に分散配置（例えば含浸）されている。本実施形態では、製造プロセスの様々な段階において、ナノ構造体６００のシェル６１０が、消散、溶解、又はその他の態様で除去されうる。例えば、シェル６１０は、（製造プロセスが行われたことによって）ある温度、圧力、及び／又はｐＨレベルにシェル６１０が到達すると、除去される。シェル６１０が除去されると、量子ドット６０５が露出される。
【００７５】
図６Ｂは、本開示の一実施形態による、シェルが部分的に除去された図６Ａのナノ構造体の一例を示している。シェルが部分的に除去されると、波長λ1の励起信号に応答して、シェル６１０の残存する部分が、波長λ2の信号を放射し、量子ドット６０５の一部（例えば露出部分）が波長λ3の信号を放射しうる。一実施形態において、シェル６１０は、製造作業（例えば、加熱作業、加圧作業、硬化作業）がナノ構造体に対して行われている間に、部分的に除去されうる。
【００７６】
図６Ｃは、本開示の一実施形態による、シェルが完全に除去された図６Ａのナノ構造体の一例を示している。シェルが完全に除去されると、波長λ1の励起信号によって、量子ドット６０５が、波長λ3の信号を放射する。一実施形態において、例えば硬化作業の特定の温度に到達するなど、製造作業の製造特性が満たされると、シェルが完全に除去（あるいはほぼ完全に除去）されうる。この点に関し、製造特性が満たされているかどうかの判定は、量子ドット６０５によって放射された信号及び／又はシェル６１０によって放射された信号が存在すること（又は存在しないこと）に、少なくとも部分的に基づきうる。
【００７７】
量子ドット（半導体ナノ結晶又は半導体ナノ構造体とも称される）は、ナノメートルオーダーのサイズを有しうる小さな結晶であり、数百から数千の原子を含みうる。例えば、球形又は実質的に球形の量子ドットは、直径が１００ナノメーター未満でありうる。用途によっては、量子ドットは、直径が１ナノメーター未満でありうる。非限定的な例として、量子ドットは、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウム、ヒ化物、リン化インジウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、その他の物質、及び／又はこれらの組み合わせによって形成されうる。
【００７８】
量子ドットは、様々な物質及びプロセスを用いて合成することができる。一例として、コロイド状に調製された量子ドットは、浮遊しており、金属配位官能基を介して種々の分子に結合しうる。非限定的な例として、これらの官能基は、チオール、アミン、ニトリル、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスホン酸、カルボン酸、又はその他の配位子を含む。他の分子に結合する能力によって、それらを使用可能な環境の種類に関して、量子ドットの適応性が向上する。
【００７９】
シェルは、量子ドットに付着させることができる。いくつかの例において、シェルは、蒸着、直接成膜、及び／又は、量子ドットを被覆するその他の付着技術によって、付着させることができる。非限定的な例として、シェルは、ケイ素、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、及び／又はその他の元素又は化合物半導体を含みうる。一実施形態において、シェルは、ナトリウム（Ｎａ）又はスズ（Ｓｎ）などの金属又は金属合金がドープされていてもよい。シェル材料とドーパントとは、共有結合を形成しうる。シェルは、シェルで量子ドットを被覆することが量子ドットに悪影響を与えるものでない限り、シェルを製造、作製、又は生成するための既知又は採用可能な任意の方法又はプロセスによって、形成することができる。この点に関し、シェルの特性（例えば材料特性）及びシェルの付着プロセスは、シェルの付着によって量子ドットが溶解又は中性化しないように、選択される。例えば、量子ドットとシェルとの反応によって量子ドットが蛍光を放てなくなった場合、量子ドットは中性化されている。
【００８０】
一実施形態において、ナノ構造体の量子ドット及びシェルは、其々、任意の種類の量子ドット及びシェルであってよい。この点に関し、量子ドット及びシェルは、量子ドット及びシェルを製造、作製、又は生成するための既知又は採用可能な任意の方法又はプロセスによって、製造することができる。本例において、ナノ構造体は、材料内に組み込まれる（例えば、混入、埋設される）。多くの場合において、ナノ構造体は、堆積の前に材料内に組み込まれ、（例えば１つ以上のプリントノズルによる）堆積によって、ナノ構造体が内部に分散配置された材料が、堆積されるようにする。ナノ構造体は、材料内にナノ構造体を組み込むための既知又は採用可能な任意の方法によって、材料内に組み込まれる。当業者には周知の任意の手法を用いることができる。
【００８１】
一実施形態において、複数のサイズ、形状、及び／又は材料のナノ構造体は、相互結合により分子を形成したり、ポリマー骨格に結合させたり、鎖状構造を形成するように結合させたり、格子を形成するように結合させたりすることができる。これらの鎖状構造及び格子内におけるサイズ、形状、及び／又は材料の異なるナノ構造体は、異なるパターンで異なる波長の信号を放射する。複数のサイズ、形状、及び／又は材料のナノ構造体は、互いに混合されて、堆積材料とともに堆積され、（例えば、硬化作業などの様々な製造作業によって）結合されうる。結合されたナノ構造体は、励起信号に応答して、特有の識別可能なコードパターンを呈し、これは、例えば（例えば異なる波長成分を有する）複数色のものであり、バーコードに似た独特のナノ構造体パターンによって識別することができる。特有の蛍光透視特性を有するナノ構造体バーコードは、堆積材料内に、選択的又は均一に埋設することができる。この点に関し、量子ドットが複数のサイズ、形状、及び／又は材料のものであり、シェルが複数のサイズ、形状、及び／又は材料のものである場合、結合されたこれらのナノ構造体は、シェルが損なわれていない場合に特有の識別可能なコードパターンを呈し、量子ドットが損なわれていない場合に、特有の識別可能な別のコードパターンを呈することができる。一実施形態において、このようなコードパターンを、製造特性が満たされているかどうかを判定する際に用いるなど、製造プロセスの監視に用いることができる。
【００８２】
図７は、本開示の一実施形態による、ナノ構造体を用いて製造プロセスを監視するためのプロセスの一例７００を示すフローチャートである。説明を目的として、この例のプロセス７００を、ここでは図１に示したシステム１００を参照して説明する。ただし、本例のプロセス７００は、図１のシステム１００に限定されない。なお、所望に応じて、１つ以上の作業を、組み合わせたり、省略したり、別の順序で行ったりしてもよい。
【００８３】
ブロック７０５において、演算装置１０５は、製造プロセス（例えば付加製造プロセス）及び関連する監視（例えば評価）プロセスのパラメータを決定する。決定されたパラメータは、付加製造装置１１０、励起装置１１５、及び、検出装置１２０に提供されうる。パラメータは、ナノ構造体の材料（例えば量子ドット、シェル、及びドーパント）、堆積材料に組み込まれるナノ構造体の量、励起信号の波長又は波長範囲、放射信号の波長又は波長範囲、堆積材料層の数及び寸法、各層に堆積される材料、プリントノズルの流量及び／又は温度、製造作業及び関連する製造特性、及び／又は、製造プロセス又は監視プロセスに関連するその他のパラメータを含みうる。いくつかの例において、決定されたパラメータは、初期パラメータ値２３０として、演算装置１０５のメモリ２２０に格納されうる。
【００８４】
ブロック７１０において、付加製造装置１１０は、物品の１つ以上の層を形成する。ここで、層の少なくとも１つは、分散配置されたナノ構造体を含んでいる。各ナノ構造体（例えば６００）は、量子ドット（例えば６０５）及び量子ドットを包囲するシェル（例えば６１０）を含みうる。シェルは、ドープされていてもよい。量子ドットと、これを包囲するシェルとは、一般的に、異なる材料を含んでおり、異なる融点及びバンドギャップなどの異なる特性を呈する。一実施形態において、堆積層のすべては評価しない。いくつかの例において、これらの評価されない堆積層は、分散配置されたナノ構造体を有しない層である。また、別の例において、これらの評価されない堆積層も、分散配置されたナノ構造体を有しうる。例えば、後者の例は、堆積材料層のいくつかにはナノ構造体を分散配置させ、他の層には分散配置させない場合のコスト（例えば、時間、費用、部品コスト）及び／又は複雑さの方が、すべての堆積材料層にナノ構造体を分散配置させるよりも、大きくなる場合に採用されうる。
【００８５】
ブロック７１５において、付加製造装置１１０は、層に対して製造作業を行う。製造作業は、これに関連する製造特性を伴いうる。一実施形態において、ナノ構造体の量子ドット及びシェルは、製造作業が適切に行われた際には、（例えば一般的に量子ドットは損なわれていない状態のまま）シェルが除去（例えば溶解、消散）されるように構成されうる。製造特性が満たされている場合に、製造作業が適切に行われたと考えることができる。この点に関し、（量子ドットが損なわれていない状態のまま）シェルが除去されているということは、製造特性が満たされていることを示唆しうる。
【００８６】
一例として、製造作業は、材料層を特定の温度で（例えば少なくとも最短時間）加熱することを含みうる。この場合、加熱によって、ナノ構造体のシェルが除去（例えば溶解、消散）されうる。この特定温度に到達した場合、製造特性は満たされている。この例では、シェル及び量子ドットの種々のパラメータ（例えば、材料、サイズ、形状）は、加熱によって当該特定温度に到達した際に、シェルの融点に到達する（例えばこれによりシェルが除去される）が、量子ドットの融点には到達しない（例えば量子ドットは損なわれない状態を保つ）ように、選択されうる。
【００８７】
別の例として、製造作業は、材料層に（例えば少なくとも最短時間）所与の圧力を付与することを含みうる。この圧力に到達した場合、製造特性は満たされている。材料層においてこの圧力に到達した際に、シェルは除去され、量子ドットはほぼ損なわれない状態を維持するように、其々構成することができる。別の例として、製造作業は、硬化作業であるか、硬化作業を含むか、又は硬化作業の一部でありうる。硬化作業において、材料層は、特定の温度及び特定の圧力に維持される。材料層が特定の温度及び／又は特定の圧力に少なくとも最短時間維持された後には、シェルは除去され、量子ドットはほぼ損なわれない状態を維持しているように、其々構成することができる。
【００８８】
ブロック７２０において、励起装置１１５が、励起信号を用いて、層の少なくとも一部をスキャンする。例えば、励起装置１１５は、波長λ1を有する励起信号（例えばＥＭ放射線）を、層の一部に印加する。いくつかの例において、励起装置１１５は、層全体（例えば層のうちの少なくとも１つ）をスキャンする。励起装置１１５は、波長λ1を有する１つ以上の励起信号を用いて、層全体をスキャンすることができる。励起装置１１５は、層の複数部分を一度にスキャンするための複数の励起源を具備及び／又は活用することもできる。いくつかの例において、励起装置１１５は、層の様々な部分をスキャンするために、励起源を移動及び／又は回転させてもよい。
【００８９】
ブロック７２５において、検出装置１２０は、層の上記部分に分散配置されたナノ構造体の少なくとも部分集合による放射信号を、検出する。放射信号は、ナノ構造体のシェルからの波長λ2のＥＭ放射線、及び／又は、（対応するシェルが少なくとも部分的に除去されている場合には）ナノ構造体の量子ドットからの波長λ3のＥＭ放射線を含みうる。一実施形態において、放射信号のうちのどれだけがシェルからの放射によるものであり、どれだけが量子ドットからの放射によるものであるかを、検出装置１２０が正確に判断できるように、波長λ2とλ3とは、十分に異なる波長となるように選択される。
【００９０】
いくつかの例において、ブロック７１５、７２０、及び７２５は、平行して行われうる。この点に関し、放射信号は、製造作業が完了したかどうかの指標として用いることができる。例えば、堆積材料内のナノ構造体からの放射信号が、量子ドットからのλ3成分を含む一方で、シェルからのλ2成分は、無視できる量しか含まないか全く含まない（例えばシェルが除去されている）場合に、硬化作業が完了したと考えることができる。
【００９１】
ブロック７３０において、演算装置１０５は、放射信号に基づいて、製造特性が満たされているかどうかを判定する。製造特性は、ブロック７１５において材料層に対して行われた製造作業に関連付けられている。判定は、製造作業の所与の時間（例えば、初期パラメータ値において指定されている時間）が経過した後に行われうる。演算装置１０５は、放射信号に関する情報を検出装置１２０から受信したり、検出装置１２０から受信した情報に基づいて情報を抽出したりすることができる。情報は、（例えばシェルに関連している）λ2成分及び／又は（例えば量子ドットに関連している）λ3成分の存在（又は存在しないこと）、これらの成分の強度、及び／又は、これらの信号成分の発信元である層の位置、を特定しうる。
【００９２】
先に示唆したように、製造特性が満たされた際に、量子ドットは損なわれないまま、シェルが除去されるように構成されうる。一例として、演算装置１０５は、放射信号内にλ3成分が存在すること、及び、放射信号内にλ2成分が存在しないことに基づいて、製造特性が満たされていると判定しうる。別の例として、演算装置１０５は、放射信号が高強度のλ3成分（例えば量子ドットに関連する）と、低強度（又は強度ゼロ）のλ2成分（例えばシェルに関連する）を有する場合に、製造特性が満たされていると判定しうる。この例において、λ2成分及び／又はλ3成分の強度について、閾値を（例えば初期パラメータ値に）設定してもよい。例えば、λ2成分の強度が第１閾値より低く、λ3成分の強度が第２閾値より高い場合に、演算装置１０５は、製造特性が満たされていると判定しうる。
【００９３】
製造特性が満たされていると判定されると、ブロック７３５において、物品の最終層が完成しているかどうかについての判定が行われる。物品の最終層が完成している場合、ブロック７４０において、付加製造プロセスが終了する。堆積すべき物品の追加層がある場合、プロセスはブロック７１０に進み、完成物品を得るべく追加の層が形成される。
【００９４】
製造特性が満たされていないと判定された場合、ブロック７４５において、演算装置１０５は、製造プロセスを続行するかどうかを判定する。演算装置１０５は、判定を行う間、製造プロセスを中断してもよい。いくつかの例において、演算装置１０５は、製造プロセスを続行するかどうかを（例えば初期パラメータ値の一部としてのユーザ設定により）自律的に判定するように構成されうる。他の例において、製造プロセスを続行するかどうかの判定は、ユーザからの明確な命令に基づいて行われうる。
【００９５】
例えば、演算装置１０５は、満たされていない製造特性及び関連する任意の情報（例えば層の様々な位置における波長成分及び関連する強度レベル）、ならびに、製造プロセスを継続するかどうか及び／又は製造プロセスをどのように調整するかについてのプロンプトを、ユーザに対して表示するようにしてもよい。いくつかの例において、演算装置は、製造プロセスのパラメータ値に対して提案される調整、ならびに、パラメータ値の承認、非承認、及び／又は手動設定をユーザに要求するプロンプトを、ユーザに対して表示するようにしてもよい。これらの場合、ユーザは、提案された調整を承認してもよいし、製造プロセスを終了してもよいし（例えば物品における形成された部分を廃棄する）、パラメータ値を手動で設定してもよい。
【００９６】
演算装置１０５は、このような情報及び／又はプロンプトを、演算装置１０５のディスプレイ２１０を介してユーザに提供することができる。例えばユーザが演算装置１０５から離れている場合などのいくつかの例において、演算装置１０５は、製造特性が満たされていないと判定されたことの示唆、及び、付加製造プロセスを調整するための動作を続行することに対する承認をユーザに要求するプロンプト、を含んだＳＭＳテキストメッセージ及び／又はＥメールなどのメッセージを、送信（例えば無線送信）してもよい。
【００９７】
一実施形態において、製造特性が満たされていないと判定された際には、演算装置１０５は、製造プロセス及び／又は製造プロセスによって製造されている物品に関する追加の情報を取得する（例えば求める）ことができる。追加の情報を用いて、製造特性が満たされていないことを確認したり、ユーザに提供すべき調整の提案を決定したり、（調整を用いて）製造プロセスを続行するかどうかを演算装置１０５が自律的に決定できるようにしたり、ユーザに知らせたりすることができる。この点に関し、製造特性が満たされていない場合、最終的に不良品に繋がりうるため、情報を取得し、（例えば調整パラメータ値を用いて、あるいは、用いずに）製造プロセスを続行するかどうかを判定するのに要するコストの方が、現在の製造プロセスを終了し、物品の形成された部分を廃棄し、新たな製造プロセスを開始するコストに比べて、低くなりうる。
【００９８】
例えば、演算装置１０５は、強度マッピングを生成するために堆積層をスキャンする命令を、検出装置１２０に送信してもよい。いくつかの例において、層の一部を、ブロック７２０で行われたスキャンよりも広範囲にわたってスキャンしてもよい。強度マッピングは、形成された層の様々な位置における、放射信号の波長成分、それらの強度レベル、及び／又はその他の情報を、特定することができる。強度マッピングに基づいて、演算装置１０５は、十分でない拡散又はポリマー結合（polymer coupling）に関連する面積部分又は容積部分を特定することができ、これらは、一般的に、λ2成分の強度が閾値より高い、及び／又は、λ3成分の強度が閾値より低い面積部分又は容積部分である。例えば、製造作業は、硬化作業であり、この作業により、一部は適切に硬化されているが、他の部分は硬化が不十分であるかもしれない。
【００９９】
これに代えて又はこれに加えて、演算装置１０５は、製造プロセスにおいて形成された物品に関連する画像及び／又はビデオデータを捕捉する命令を、１つ以上のイメージングデバイスに送信してもよい。捕捉されたデータを処理することにより、強度マッピングを取得したり、強度マッピングを補足したりすることができる。例えば、捕捉された視覚データを処理することにより、堆積層の様々な部分の滑らかさ／粗さ、堆積層の厚み、堆積層の様々な部分に関連する温度、及び／又は、物品のその他の特性を判定することができる。演算装置１０５は、捕捉された視覚データに基づいて、提案されるパラメータ調整を生成することができる。いくつかの例において、検出装置１２０がイメージングデバイスを含んでいてもよい。他の例において、イメージングデバイスのいくつか又はすべては、演算装置１０５とは別体であってもよい。イメージングデバイスを用いて、製造プロセス全体を通じて、画像及び／又はビデオデータ（例えば可視光、赤外線、及び／又はその他の波長）を捕捉することができる。また、他の例において、イメージングデバイスを、主として製造特性が満たされていないと判定された際に使用して、例えば潜在的な問題が検出されるまで電力及びリソースを温存してもよい。
【０１００】
ブロック７５０において、演算装置１０５は、付加製造プロセスを調整する。いくつかの例において、この調整は、初期パラメータ値及び／又は先に調整されたパラメータ値に対する調整である。いくつかの例において、調整は、層における製造特性が満たされていない特定の面積部分及び／又は体積部分を修正するための１つ以上の製造作業を含みうる。この点に関し、製造作業を、これらの特定の面積部分又は体積部分に集中して行ってもよい。先に示唆したように、調整は、（例えばブロック７４５において）演算装置１０５によって自律的に提案されてユーザによって承認されてもよいし、これに加えて又は代えて、ユーザによって演算装置１０５に提供されてもよい。
【０１０１】
いくつかの例において、演算装置１０５によって実行及び／又は提案された調整は、いずれも、演算装置１０５のメモリ２２０内の調整パラメータ値２３５に格納することができる。この情報は、提案された調整パラメータ値、ユーザが提案値を承認したかどうか、及び／又は、提案された調整パラメータ値を取得するために用いた情報（例えば、強度マップ、他の捕捉画像／ビデオデータ）、を示唆するものであってもよく、これにより、例えば以後の製造プロセスのパラメータ値の生成及び／又は調整を容易にすることができる。
【０１０２】
このように、様々な実施形態によって、ナノ構造体を用いて製造プロセスを（例えばリアルタイムで、及び／又は、製造後の検査の一部として）監視することができる。ナノ構造体が分散配置された材料層から放射された信号に含まれる波長成分を用いて、製造作業が適切に行われたかどうかを判定し、潜在的な欠陥が検出された場合は、これに対処することができる。
【０１０３】
一実施形態において、量子ドットからの放射は、量子ドットが適切に分散配置されているかどうかを示唆しうる。例えば、量子ドットが、製造作業の一部として除去（例えば溶解、溶融）されるように構成されると、量子ドットがこの製造プロセスによって除去されたのか、あるいは、堆積材料に適切に混合されていなかったのかを、監視プロセスによって判別することが不可能となりうる。従って、様々な実施形態において、量子ドットからの信号の検出は、製造作業が適切に行われたことを示すものとして用いられうる。この点に関し、量子ドットは、（除去ではなく）存在することによって製造作業が適切に行われたことを示す、ポジティブのインジケータとして用いられる。
【０１０４】
上述の記載は、量子ドットとシェルとを含む２レベルのシステムについて言及したが、いくつかの側面において、３レベル以上を用いることもできる。例えば、量子ドットは、複数の外側シェルによって包囲されていてもよい。複数のシェルは、特性及び検出される製造特性が互いに異なるように構成されうる。例えば、外側のシェルは、材料層に付与された圧力を検出するために用い、内側のシェルは、材料層に付与された温度を検出するために用い、他のシェルはさらに別の目的に、というようにしてもよい。この例では、材料層に付与された圧力によって外側のシェルが除去され、次に、材料層に付与された熱によって内側層が除去され、その他のシェルがある場合も其々同様となるように、材料層の形成を規定することができる。いくつかの例において、製造作業が適切に行われた後に残存するナノ構造体の唯一の部分が量子ドットとなるように、ナノ構造体及び製造プロセスが設計されうる。
【０１０５】
場合によっては、本明細書に記載した様々なハードウェアコンポーネント及び／又はソフトウェアコンポーネントは、本開示の精神から逸脱することなく、ソフトウェア、ハードウェア、又はこれら両方を含むサブコンポーネントに分けることができる。また、場合によっては、ソフトウェアコンポーネントをハードウェアコンポーネントとして実施することも、またその逆も想定される。
【０１０６】
本開示による、プログラムコード及び／又はデータなどのソフトウェアは、１つ以上の非一時的機械可読媒体に格納することができる。また、本明細書に明記されたソフトウェアが、ネットワーク接続された及び／又は他の態様の、１つ以上の汎用又は特定の目的のコンピュータ及び／又はコンピュータシステムを用いて実施されることも想定される。場合によっては、本明細書に記載された様々な工程の順序を、変更したり、組み合わせて複合工程としたり、サブステップに分けたりしても、本明細書に記載の特徴を実現しうる。
【０１０７】
また、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【０１０８】
付記１．  複数のナノ構造体が内部に分散配置された材料層を形成し、各ナノ構造体は、量子ドットと前記量子ドットを包囲するシェルとを含み、前記シェルは、励起信号に応答して第１波長を放射するように構成されており、前記量子ドットは、前記励起信号に応答して第２波長を放射するように構成されており、
前記励起信号を、前記材料層の少なくとも一部に印加し、
前記材料層の前記一部からの放射信号を検出し、前記放射信号は、前記励起信号に応答して、前記複数のナノ構造体の少なくとも部分集合によってもたらされており、
少なくとも前記放射信号の波長に基づいて、製造特性が満たされているかどうかを判定する、方法。
【０１０９】
付記２．  前記判定は、さらに、前記放射信号の強度に基づく、付記１に記載の方法。
【０１１０】
付記３．  前記シェルは、少なくとも１つの金属材料がドープされた少なくとも１つの半導体材料を含む、付記１に記載の方法。
【０１１１】
付記４．  前記第１波長は、前記一部における前記ナノ構造体の前記シェルに関連する第１バンドギャップに基づいており、
前記第２波長は、前記一部における前記ナノ構造体の前記量子ドットに関連する第２バンドギャップに基づいている、付記１に記載の方法。
【０１１２】
付記５．  前記材料層は、付加製造プロセスに基づいて形成される物品の一部であり、前記方法は、さらに、
少なくとも前記放射信号の前記波長に基づいて製造特性が満たされていないと判定された場合に、前記付加製造プロセスを中断する、付記１に記載の方法。
【０１１３】
付記６．  さらに、前記印加を行う前に、前記材料層に対して製造作業を行い、
前記製造作業によって、前記一部における前記ナノ構造体の少なくとも１つのシェルが除去され、
前記少なくとも１つのシェルの前記除去によって、前記放射信号の前記波長が前記第２波長を含むことになる、付記１に記載の方法。
【０１１４】
付記７．  前記製造作業は、前記材料層を加熱することを含み、前記製造特性は温度を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記加熱によって前記材料層が前記温度に到達した際に、除去される、付記６に記載の方法。
【０１１５】
付記８．  前記製造作業は、前記材料層に圧力を付与することを含み、前記製造特性は前記圧力を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記材料層において前記圧力に到達した際に除去される、付記６に記載の方法。
【０１１６】
付記９．  前記製造作業は、前記材料層が特定の温度及び特定の圧力に維持される硬化作業を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記材料層が少なくとも所与の最短時間にわたり、前記特定の温度及び前記特定の圧力に維持された後に除去される、付記６に記載の方法。
【０１１７】
付記１０．  前記材料層は、第１層を含み、前記方法は、さらに、
前記判定の後に、前記第１材料層の上に第２材料層を形成し、
前記第２層に対して前記印加、前記検出、及び前記判定を繰り返す、付記１に記載の方法。
【０１１８】
付記１１．  複数のナノ構造体が内部に分散配置された材料層を形成するように構成された製造装置であって、各ナノ構造体は、量子ドットと前記量子ドットを包囲するシェルとを含み、前記シェルは、励起信号に応答して第１波長を放射するように構成されており、前記量子ドットは、前記励起信号に応答して第２波長を放射するように構成されている、製造装置と、
前記励起信号を前記材料層の少なくとも一部に印加するように構成された励起装置と、
前記材料層の前記一部からの放射信号を検出するように構成されてた検出装置であって、前記放射信号は、前記励起信号に応答して、前記複数のナノ構造体の少なくとも部分集合によってもたらされるようにした、検出装置と、
少なくとも前記放射信号の波長に基づいて、製造特性が満たされているかどうかを判定するように構成された演算装置と、を含むシステム。
【０１１９】
付記１２．  前記演算装置は、前記製造特性が満たされているかどうかを、さらに前記放射信号の強度に基づいて、判定するように構成されている、付記１１に記載のシステム。
【０１２０】
付記１３．  前記シェルは、少なくとも１つの金属材料がドープされた少なくとも１つの半導体材料を含む、付記１１に記載のシステム。
【０１２１】
付記１４．  前記第１波長は、前記一部における前記ナノ構造体の前記シェルに関連する第１バンドギャップに基づいており、
前記第２波長は、前記一部における前記ナノ構造体の前記量子ドットに関連する第２バンドギャップに基づいている、付記１１に記載のシステム。
【０１２２】
付記１５．  前記材料層は、付加製造プロセスに基づいて形成される物品の一部であり、前記演算装置は、さらに、少なくとも前記放射信号の前記波長に基づいて製造特性が満たされていないと判定された場合に、前記付加製造プロセスを中断するように構成されている、付記１１に記載のシステム。
【０１２３】
付記１６．  前記製造装置は、さらに、前記励起装置による前記励起信号の印加の前に、前記材料層に対して製造作業を行うように構成されており、前記製造作業によって、前記一部における前記ナノ構造体の少なくとも１つのシェルが除去され、前記少なくとも１つのシェルの前記除去によって、前記放射信号の前記波長が前記第２波長を含むことになる、付記１１に記載のシステム。
【０１２４】
付記１７．  前記製造作業は、前記材料層を加熱することを含み、前記製造特性は温度を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記加熱によって前記材料層が前記温度に到達した際に、除去される、付記１６に記載のシステム。
【０１２５】
付記１８．  前記製造作業は、前記材料層に圧力を付与することを含み、前記製造特性は前記圧力を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記材料層において前記圧力に到達した際に除去される、付記１６に記載のシステム。
【０１２６】
付記１９．  前記製造作業は、前記材料層が特定の温度及び特定の圧力に維持される硬化作業を含み、前記少なくとも１つのシェルは、前記材料層が少なくとも所与の最短時間にわたり、前記特定の温度及び前記特定の圧力に維持された後に除去される、付記１６に記載のシステム。
【０１２７】
付記２０．  付加製造材料と、
前記材料内に分散配置されており、励起信号を受信するとともにこれに応答して放射信号をもたらすように構成された複数のナノ構造体と、を含む製品であって、各ナノ構造体は、量子ドットと前記量子ドットを包囲するシェルとを含んでおり、
前記シェルは、前記シェルに関連する第１バンドギャップに基づいて、前記励起信号に応答して第１波長を放射するように構成されており、
前記量子ドットは、前記量子ドットに関連する第２バンドギャップに基づいて、前記励起信号に応答して第２波長を放射するように構成されており、
前記シェルは、前記製品に対して行われる製造作業によって前記ナノ構造体から除去されるように構成されており、
前記シェルの除去によって、前記放射信号は、前記第２波長を呈する、製品。
【０１２８】
上述した実施形態は、本発明を説明するが、限定するものではない。また、本発明の原理に従って、多くの改変及び変形が可能であることを理解されたい。従って、本発明の範囲は、以下の請求の範囲及びその均等範囲のみによって規定される。
【図１】
2018200304.tif 000003
【図２】
2018200304.tif 000004
【図３】
2018200304.tif 000005
【図４】
2018200304.tif 000006
【図５】
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【図６Ａ】
2018200304.tif 000008
【図６Ｂ】
2018200304.tif 000009
【図６Ｃ】
2018200304.tif 000010
【図７】
2018200304.tif 000011
【外国語明細書】
2018200304000001.pdf
2018200304000002.pdf
2018200304000003.pdf
2018200304000004.pdf