(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２の材料により取り囲まれる第１の材料の状態を評価するデバイスにおいて、
ａ．第１の支持構造体に機械的に付属するハウジングと、
ｂ．供給端と発射端とを有する電磁波ランチャであって、
前記供給端は、前記電磁波ランチャを介して伝搬可能である電磁波を励起するように構成された供給機構を含み、
前記発射端は、前記電磁波ランチャの外部の領域に前記電磁波を伝送するように構成され、前記第２の材料の内部での前記第１の材料の存在から反射する対象の電磁波を十分に検出できる程度に複数の反射を減少させるように、且つ、前記発射端を介して伝搬する前記電磁波の共鳴を減少させるように、物理的に構成され、
前記電磁波ランチャは、前記反射した対象の電磁波と前記第２の材料の不連続から反射したスプリアスの電磁波との間を十分に区別する期間だけ、第２の材料の内部での前記第１の材料の存在から反射する前記電磁波の受信を遅延するように調整された、電磁波ランチャと、並びに、
ｃ．供給推移セクションであって、
前記供給端は、無線周波数信号を、前記電磁波から及び前記電磁波へ、適合させ、
前記発射端は、前記電磁波ランチャ内に別途存在するクラッタのレベルを十分に減少させる程度まで、前記供給端における前記励起された電磁波の複数の反射を減少させるように構成された、供給推移セクションと
を含み、
前記ハウジングは、前記電磁波ランチャ及び前記供給推移セクションを搭載する、
デバイス。
【請求項２】
前記電磁波ランチャ、前記供給推移セクション、及び前記ハウジングが、ポータブルユニットとして構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１の支持構造体は、エリアをスキャンするハンドヘルド構成が前記第１の材料の前記状態を評価することを可能にするハンドヘルドエレメントを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の支持構造体は、第１のアームを含み、該第１のアームはその長手沿いの第１の次元で前記デバイスの移動をガイドし、第２の支持構造体に付属する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
第２のアームの長手沿いの第２の次元で前記デバイスの移動をガイドする第２のアームを有する第３の支持構造体を、更に含み、
前記第３の支持構造体は、前記第１の支持構造体に付属し、前記第１の支持構造体の前記第１のアームは、前記第３の支持構造体の前記第２のアームと直交する、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
第３のアームの長手沿いの第３の次元で前記デバイスの移動をガイドする第３のアームを有する第４の支持構造体を、更に含み、
前記第４の支持構造体は、前記第１の支持構造体に付属し、前記第１の支持構造体の前記第１のアーム、前記第３の支持構造体の前記第２のアーム、及び、前記第４の支持構造体の前記第３のアームは、相互に直交する、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の支持構造体は伸縮式アームを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
対象の前記電磁波を検出して計測する無線周波数サブシステムを更に含み、前記無線周波数サブシステムは、前記ハウジングにインストールされ、０．２５ＧＨｚと３０ＧＨｚの間の周波数範囲の電磁波を生成して検出することができる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
対象の前記電磁波を検出して計測する無線周波数サブシステムを更に含み、前記無線周波数サブシステムは、前記ハウジングにインストールされ、０．１ナノ秒と１０ナノ秒の間の範囲の期間の時間領域パルスと関連する複数の電磁波を生成して検出することができる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記電磁波ランチャは電磁気エネルギを吸収できる無線周波数吸収体材料を含み、前記無線周波数吸収体材料は、前記複数の反射を減少させるように、且つ、前記電磁波ランチャを介して伝搬する前記電磁波の前記共鳴を減少させるように、配置される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記無線周波数吸収体材料は、前記電磁波ランチャの前記発射端に近接して配置される吸収材料の少なくとも一つの層を含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記電磁波ランチャの前記発射端は、少なくとも一つの円滑なエッジを有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイスの移動を提供するモータを更に含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
複数の電磁波ランチャを更に含み、
前記複数の電磁波ランチャの少なくとも一つは、前記電磁波を伝送する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記複数の電磁波ランチャは、前記第１の材料の前記状態を評価するためにエリアを電子的にスキャンするように構成されている、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記デバイスは、前記第１の材料の前記状態と前記第２の材料の状態から成るグループから選択される要素の評価の結果を生成するように構成され、前記結果は画像により表される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記供給推移セクションは、キャビティが後ろにある供給ピンを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記電磁波ランチャは更に、可変の導電性を有する材料を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
第２の材料により取り囲まれる第１の材料の状態を評価する方法において、
ａ．第１の支持構造体に機械的に付属するハウジングと；
供給端と発射端とを有する電磁波ランチャであって、
前記供給端は、前記電磁波ランチャを介して伝搬可能である電磁波を励起するように構成された供給機構を含み、前記発射端は、前記電磁波ランチャの外部の領域に前記電磁波を伝送するように構成され、前記第２の材料の内部での前記第１の材料の存在から反射する対象の電磁波を十分に検出できる程度に複数の反射を減少させるように、且つ、前記発射端を介して伝搬する前記電磁波の共鳴を減少させるように、物理的に構成され、
前記電磁波ランチャは、前記反射した対象の電磁波と前記第２の材料の不連続から反射したスプリアスの電磁波との間を十分に区別する期間だけ、第２の材料の内部での前記第１の材料の存在から反射する前記電磁波の受信を遅延するように調整された、電磁波ランチャと；並びに、
供給推移セクションであって、
前記供給端は、無線周波数信号を、前記電磁波から及び前記電磁波へ、適合させ、
前記発射端は、前記電磁波ランチャ内に別途存在するクラッタのレベルを十分に減少させる程度まで、前記供給端における前記励起された電磁波の複数の反射を減少させるように構成された、供給推移セクションとを
提供するステップと、
ｂ．前記第１の材料の領域の前記状態を評価するのに用いられる低共鳴電磁波ランチャのタイプを判別するステップと、
ｃ．前記第１の材料の前記領域に近接して前記低共鳴電磁波ランチャの前記発射端を配置するステップと、
ｄ．所定の周波数範囲内で伝搬する複数のＥＭ波を、前記第１の材料の前記領域内に発射するステップと、
ｅ．前記低共鳴電磁波ランチャにより発射される前記複数のＥＭ波の伝搬の結果として、前記低共鳴電磁波ランチャ内に入ってくるＥＭ波に関連する、データのセットを計測するステップと、
ｆ．前記第２の材料の内部の前記第１の材料の前記存在の識別に基づいて、前記第１の材料の前記状態を判別するステップと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記低共鳴電磁波ランチャの前記タイプは、固定式デバイス、ポータブルデバイス、及びハンドヘルドデバイスから成るグループから選択されるデバイスの一部である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記低共鳴電磁波ランチャの前記発射端を配置する前記ステップは更に、物理構造の外表面の２インチの範囲内に、前記第１の材料の前記領域の近傍にてできるだけ近接して、前記低共鳴電磁波ランチャの前記発射端を配置するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記状態は、前記第２の材料の内部での、前記第１の材料の貫通の配置及び程度を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の材料の前記状態を判別するステップは更に、
ａ．前記データのセットを、更なるデータ処理に適する領域に変換するステップと、
ｂ．少なくとも一つのデータ処理方法により前記データのセットを処理するステップと、
ｃ．前記データのセットを較正するステップと、及び、
ｄ．前記第２の材料の内部での、前記第１の材料の貫通の配置及び程度を判別するステップと
を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の材料の前記状態を判別するステップは更に、
ａ．前記データのセットを格納する手段を提供するステップと、
ｂ．前記第１の材料の前記状態を評価するための、前記データのセットを処理するコンピュータベースのプロセッサを提供するステップと、
ｃ．前記データのセットを格納する前記手段から、前記コンピュータベースのプロセッサへ、前記データのセットを転送するステップと、
ｄ．少なくとも一つのデータ処理方法により前記データのセットを処理するステップと
を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
評価される前記第１の材料の特性に従って選択されるデータ処理方法を利用して、前記データのセットを処理するステップを、更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の材料の前記状態を判別するステップは、前記第２の材料の厚さを判別するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の材料の前記状態についての情報を視覚的に表示するステップを、更に含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２０１４年６月１１日米国特許商標庁に出願の、本願と同発明者による同時係属米国仮特許出願第６２／０１０，６５４号、発明の名称「材料の評価のための画像システム及び方法」に基づくものであり、更に、２０１４年１０月３１日米国特許商標庁に出願の、本願と同発明者による同時係属米国仮特許出願第６２／０７３，１９３号、発明の名称「材料の評価のためのスキャンシステム及び方法」に基づくものであり、それらの記載内容は参照の上、本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、材料の状態を評価するデバイス及び方法に関する。特に、本発明は、第２の材料内部の第１の材料の存在を含む、材料の特性を電磁波を用いて判別するデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
或る材料の形成の間及び後に特性を測定する種々の産業の内部に、多数の評価デバイス及び方法が存在する。封入された第１の材料の、封入する第２の材料への浸透若しくは漏れは、多くの産業で非常に重要であり、構造上の欠陥及び摩耗の観点での第２の材料の完全性に損傷があることによる、多数回の評価を要求し得るものである。特に、容器に向けて放射を仕向けるセンサ及びエミッタを展開することによる、非接触の反射及び／又は吸収技術を用いる、ガラス及びプラスチック容器の壁の厚さの測定は、Ｗｏｌｆｅなどによる米国特許出願公開第２０１３／０２６８２３７号（特許文献１）で説明されるように、先行技術で取り組まれてきた。しかしながら、装置は、これら放射のレベルで重大な損失を被ることなくそれら材料を介して通過できる、又は、それら材料の外部表面の一つのみより多くアクセスできる、放射を用いることにより、製造されたガラス及びプラスチック容器の厚さを評価することに、主として関する。
【０００４】
より大きい規模で、ガラス、鉄鋼、及びプラスチック産業などの、複数の産業は、加工のために用いられる原材料を融解する大きい炉を用いる。これらの炉は、２０階建てのビルの高さに相当する丈に到達することがある。よって、それらは、コスト及び稼動上の機能の観点で、製造者にとって重要な資産である。高稼動温度において内部熱損失を最小限にするために、これらの炉は、非常に高い溶融温度と良好な断熱特性を有する、耐熱材料を用いて構築されて、耐熱溶融チャンバを作成する。しかしながら、炉の耐熱チャンバの内壁は、稼働中に劣化する。この劣化の効果は、内表面の崩壊、応力亀裂、及び溶融材料内への耐熱材料の拡散を、含む。
【０００５】
より重要なことは、耐熱材料である封入層への溶融材料の漏れは、炉の稼動へ重大な結果を有し得るということである。現下、溶融材料の、これら炉の壁内への浸透のレベルを確定的に測定するための、確立した装置は、無い。結果として、製造者は、炉の壁を介する溶融材料の予想外の漏れか、炉の予想寿命に関する製造者の経験に基づく潜在的漏れの可能性を減少する再構築のための、炉の停止か、のいずれかを、被ることになる。炉の寿命は、稼動年齢、稼動の平均温度、加熱及び冷却温度率、稼動の温度の範囲、稼動のサイクル数、並びに、炉内で用いられる溶融材料の負荷及びタイプに加えて耐熱材料のタイプ及び質を含む、多数のファクタにより、影響される。これらのファクタの各々は、炉の予想寿命の正確な見積もりを作成するのを困難にする不確実性にさらされる。
【０００６】
更に、高温における、溶融ガラスなどの、溶融材料の流れは、耐熱材料の内表面を摩滅して劣化させ、耐熱壁を介する溶融ガラスの漏れに対する高いリスクを引き起こす。炉内のギャップやクラックを介する溶融ガラスの大きい漏れがあると、炉が稼動モードに復元され得るまで少なくとも３０日の生産混乱が求められることがある。炉が冷却され、修復され、再び作動される必要があるからである。更に、溶融ガラスの漏れは、炉の周囲の器具に重大な損傷を生じる可能性があり、最も重要なことは、作業者の健康及び生命を危険に晒し得るということである。これらのために大抵の場合、炉のオーバホールは必要よりも実質的に早い時期に行われる。このことは、製造者の初期投資の観点にて、製造者にとって重大なコストとなり、更には炉の運用年数に亘る生産能力の減少に繋がる。
【０００７】
別の重要な問題は、炉の耐熱チャンバを構築するのに用いられる材料が表面検査では見えない内部欠陥を有し得る、ということである。このことは、炉のより短い耐用年数となってしまい、炉の稼動の間には深刻な危険を及ぼし得る。従って、一方で、耐熱材料製造者は、欠陥の無い材料を供給する品質基準に続いて、炉建造のために材料を特定することを可能にする、製造の間に材料を評価する手段を、有することを望む。他方で、耐熱材料を購入する顧客は、炉を建造する前にその材料の内部検査を実行する手段を、有することを望む。
【０００８】
Ｗｏｓｋｏｖ等による米国特許第６１９８２９３号（特許文献２）及びＷａｌｔｏｎ等による米国特許出願公開第２０１３／０１４４５５４号（特許文献３）に開示されるように、炉の壁などの、材料の状態を評価するマイクロ波信号を用いることに、従前の努力は為されてきた。しかしながら、これらの努力は、いくつかの課題や制限に直面してきた。特に、高温炉上の炉壁の状態を評価する装置を用いるために為されてきた試行は、概略、不成功となっている。特に、相対的に高い周波数帯における、耐熱材料の内部表面を評価する際に生じる大きい信号損失のためである。同様に、相対的に低い周波数帯にて、信号は更に損失を被り、周波数帯、及び、現存のシステムにより要求される解決策の観点から、制限される。重要なことであるが、評価される耐熱材料の表面に近接してシステムの部品を配置すると、誤りの信号反射により、対象の反射信号を分離することが非常に困難になり、よって更に、それら炉の耐熱材料層の内部の、溶融材料の存在を評価することが困難になる。大きい課題は、温度が上がるにつれて炉の壁がより導電性が高くなる、ということである。従って、高温炉壁を介する信号は、これらの信号の検出を非常に困難にする、重大な損失を被ることになる。
【０００９】
更に、同時係属出願であり共願である米国特許出願第１４／２２６１０２号・発明の名称「材料崩壊モニタリングシステム及び方法」で開示されるように、Ｒｕｅｇｅ等は、材料の遠隔不連続から反射する電磁波の検出に基づいて、材料の状態を評価するアプローチを開示している。しかしながら、このアプローチは、炉を取り囲む耐熱層を含む、様々な材料の厚さ及び崩壊プロファイルを判別して炉壁の欠陥を識別するのに有効ではあるが、炉の耐熱層内部の溶融材料の浸透の存在及び範囲を判別する必要がある、という大きい制約が生じ得る。従って、厚さの減少、若しくは耐熱壁の顕著なプロファイルの変化がはあ制しない限り、このアプローチは、溶融材料のいくつかの漏れを特定することも、ユーザに警告することも、できない。結果として、溶融材料は、炉の全体に亘って不用意に流れ、重篤な損傷を生じるが、このタイプの状況を回避する可能性が無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０２６８２３７号
【特許文献２】米国特許第６１９８２９３号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１３／０１４４５５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
よって、伝搬する電磁波の測定を介して、それら耐熱材料の状態を、特に、封入する耐熱材料の一つ若しくはそれ以上の層内に漏れた溶融材料の存在を、遠隔で評価できる装置及び方法に対する、技術上の要求が残存している。それら装置及び方法は先行技術の装置及び方法の問題を回避するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
評価中の材料の領域にオーバラップするエリアをスキャンすることにより材料の状態を評価する改良されたデバイス及び方法を、本明細書に開示する。例示の実施形態の一つ若しくはそれ以上の形態は、先行技術の不利点を回避しつつ利点を提示する。デバイス及び方法は、耐熱材料により取り囲まれる炉のチャンバ内部の溶融材料などの、第１の材料の第２の材料内への漏れを特定し、電磁波を用いて第２の材料の厚さを計測し、及び画像を生成するように、動作する。デバイスは、デバイスと取り囲まれる材料との間に存する遠隔の不連続から反射する対象の電磁波を十分に検出することができる程度まで、評価中の材料内に発射される電磁波の伝搬と関連する複数の反射を減少させるように、設計されている。更に、デバイスは、ポータブルの構成、若しくは固定式の構成のいずれかにて、スタンドアローンモードで手作業で、若しくは自動システムの一部として、対象のエリアをスキャンするように構成され得る。
【００１３】
デバイスは、電磁波を、評価される材料にオーバラップするエリア内に発射する。電磁波は材料を貫通し、デバイスと評価中の材料との間の、複数の材料の様々な層の内部の不連続から反射する。反射する電磁波はデバイスにより受けられ、該デバイスは続いてデータを更に処理するためのコンピュータベースのプロセッサと通信する。デバイスは、クラッタの大きさが、評価中のエリアにオーバラップする材料の遠隔の不連続から反射する電磁波の大きさより小さい、高質データを生成することができる。結果として、コンピュータベースのプロセッサは、そのエリアの耐熱材料内部の溶融材料の存在を判別して、炉の内壁などのものを含む、評価中の領域の状態の画像を生成し得る。
【００１４】
方法及びデバイスは、コンピュータベースのプロセッサの受け止めるクラッタに多大に寄与する複数の反射を減少させるように、設計され且つ調整される電磁波ランチャ及び供給推移セクションと、手続ステップを組み合わせる。ランチャは、別のやり方では可能では無かったかもしれない、対象の電磁波の検出を可能にする十分な程度までの、クラッタの減少のレベルを、提示する。従って、ランチャは、高温炉の耐熱壁の評価で用いて、稼動する炉の内壁内への溶融材料の漏れのプロファイルを計測し、耐熱壁の厚さを計測すると共に、それら壁の内部のボイド、クラック、及び不均一領域の存在を判別し得る。
【発明の効果】
【００１５】
標準的なデバイスと比べて、伝搬する電磁波の反射及び共鳴により生じるクラッタのレベルを相当に減少させ、更には、炉の耐熱材料の周囲の層内への、溶融材料の貫通の存在、及び貫通のレベルを判別することにより、デバイス及び方法は、欠陥を識別し、更にデータを計測してそれら炉により要求される維持管理をより正確に計画立てられ得る。このことにより、結果として、炉を介する溶融材料の予期せぬ漏れの可能性、若しくは、早期に炉をシャットダウンする必要は、大きく減少する。更に、このことは、炉の周囲の器具への、更には、作業者の健康及び生命への、危害のリスクをも大きく減少させ、炉の稼動寿命に亘る生産能力の増大に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の多数の利点は、以下を記す添付の図面を参照することにより当業者にはより良く理解され得る。
【図１】図１は、本発明の実施形態のある形態に係る、材料の状態を評価するのに用いられる装置を含む、システムの概略図を示す。
【図２】図２は、図１のシステムの概略図を示し、溶融材料が漏れ出し、耐熱材料の二つの層を浸透している。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、システム及びシステムセットアップの種々の形態を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、システム及びシステムセットアップの種々の形態を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、システム及びシステムセットアップの種々の形態を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、材料評価のためのコンパクトなポータブルデバイスに関して、示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、材料評価のためのコンパクトなポータブルデバイスに関して、示す。
【図５】図５は、本発明の実施形態の更なる形態に係る、二重の直線偏波の、４リッジホーンアンテナを用いる、低共鳴電磁波ランチャを示す。
【図６】図６は、本発明の実施形態の更なる形態に係る、平面アンテナを用いるコンパクトなポータブルスキャニングデバイスの斜視図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、広帯域の交差ダイポールを用いる電磁波ランチャの種々の形態を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、広帯域の交差ダイポールを用いる電磁波ランチャの種々の形態を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、吸収体材料を伴う直線偏波の二重リッジのホーンアンテナを用いる、電磁波ランチャの種々の形態を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施形態の更なる形態に係る、吸収体材料を伴う直線偏波の二重リッジのホーンアンテナを用いる、電磁波ランチャの種々の形態を示す。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る、材料の状態の評価の結果のスナップショット画像を示す。
【図１０】図１０は、材料の状態を評価する方法の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の記載は、本発明の特定の実施形態に関し、本発明の実装を実施できるように設定され、好適な実施形態を限定することを意図するのでは無く、それらの特定の例示として機能することを意図するものである。当業者であれば、本発明の同じ目的を実現する他の方法及びシステムを修正する若しくは設計する基礎として、開示される構想及び特定の実施形態を即座に用いることができることを、理解するであろう。当業者であれば、それら等価のアセンブリは、その最も広い形式でも本発明の精神及び範囲から乖離しないことも、理解するであろう。
【００１８】
本発明の構成の或る形態によると、材料の状態を評価する通常の利用例のためのシステム１０のコンポーネントの概略図が、図１に示される。システムは、溶融材料と、炉３０の一部を形成する耐熱若しくは断熱材料との、状態を評価するように構成されている。
【００１９】
システム１０は、供給端１４と発射端１６を有する低共鳴の電磁（ＥＭ）波ランチャ１２から成るデバイスを含む。ＥＭ波ランチャ１２の供給端１４は、同軸ケーブル２０などの、無線周波数（ＲＦ）伝送線に電気的に接続する供給推移セクション１８を含む。コンピュータベースのプロセッサ２２も同軸ケーブル２０に電気的に接続する。従って、同軸ケーブル２０は、第１の端にてコンピュータベースのプロセッサ２２と、第２の端にて供給推移セクション１８と、電気的に接続する。
【００２０】
同軸ケーブル２０は、コンピュータベースのプロセッサ２２から供給推移セクション１８への物理的長さを有するように選択され、これにより、同軸ケーブル２０の第１の端と第２の端との間を伝搬するＥＭ波の伝搬時間が、システム１０により測定される、対象のどのＥＭ波の伝搬時間よりも大きくなるのが、好ましい。言い換えれば、同軸ケーブル２０の全長全体に亘って伝搬するＥＭ波の伝搬時間は、炉３０の壁を介して伝搬するＥＭ波の伝搬時間を加えた、ＥＭ波ランチャ１２全体に亘って伝搬するＥＭ波の伝搬時間よりも、大きい。当業者であれば、システム１０を実装する別途の方法は、長さが電気的に非常に短い同軸ケーブル２０を選択することや、供給推移セクション１８をコンピュータベースのプロセッサ２２と統合することを含む、ということを理解するであろう。後者の場合、同軸ケーブル２０は要求されない。
【００２１】
放射パターンが半球の範囲内に主として向けられ、主たる放射ローブを有する、アンテナにより、ＥＭ波ランチャ１２は通常実装され、ここで、バックローブとサイドローブの両方のレベルがアンテナの指向性に関して少なくとも−１０ｄＢであり、これにより、ＥＭ波ランチャ１２により送受信されるＲＦ信号は低いバックローブ放射及び低い散乱となる。
【００２２】
更に、ＥＭ波ランチャ１２は、ＥＭ波ランチャ１２上を流れる電流の突然の推移を回避するためのスムーズなトポロジを有する放射素子を備えるように通常構成される。更に、ＥＭ波ランチャ１２は、ＥＭ波の多重内部反射を最小限にするべく設計された供給推移セクション１８を含む。当業者であるならば、反射を減少させ、ＥＭ波ランチャ１２により送受信されるＲＦ信号が低いバックローブ放射及び低い散乱となるように、ＲＦ吸収体材料がＥＭ波ランチャ１２の周囲に配置され得、若しくは、可変の導電性材料がＥＭ波ランチャ１２の一部として用いられ得る、ということも理解するであろう。
【００２３】
ＥＭ波ランチャ１２に関するこれら構造上の及び稼動上の条件の一つ若しくはそれ以上を満たすことにより、システム全体に亘ってのＥＭ波の多重反射は大きく減少し得、結果として雑音のレベルが下げられた、低共鳴のデバイスとなるが、このことはシステム１０の適切なパフォーマンスには望ましいことである。ＥＭ波ランチャ１２は、一つの若しくは種々の極性を有する平面の若しくは非平面の構成にて配置される、一つ若しくはそれ以上のアンテナ若しくは導波管、又は、複数のアンテナ若しくは導波管のアレイによって、実装され得る。
【００２４】
炉３０評価の間、ＥＭ波ランチャ１２は、炉３０の外表面４３と接触して（即ち、物理的に接して）、若しくは、近接して、のいずれかで配置される。ＥＭ波ランチャ１２は、ＥＭ波ランチャ１２の手動スキャニング操作の間には、外表面４３に隣接して配置されるのが、好ましい。しかしながら、自動スキャニング操作の間には、ＥＭ波ランチャ１２の発射端１６は、スキャニング処理を促進するために炉３０の外表面４３から０．２５〜２インチの範囲内に位置するのが、好ましい。結果として、ＥＭ波ランチャ１２は、炉３０の外表面４３の近傍における要求温度範囲に耐えるように設計される。
【００２５】
特に、ＥＭ波ランチャ１２を構築するのに用いられる材料は、ＥＭ波ランチャ１２、特に、炉３０の外表面４３により近接するＥＭ波ランチャ１２の発射端１６の部分がその高温に耐えられるように選択される。炉３０の外表面４３が概略１０００°Ｆまでの温度に到達するので、それら材料は、概略図７００°Ｆまでの気温に耐えられるべきである。しかしながら、炉３０評価の間にＥＭ波ランチャ１２が外表面４３と物理的に接触する場合には、それら材料は概略１５００°Ｆまでの温度に耐えられるべきである。
【００２６】
コンピュータベースのプロセッサ２２は、ＲＦサブシステム２４、信号及び画像処理サブシステム、及び実行可能コンピュータコード若しくはソフトウエアを、含む。この特定の構成では、ＲＦサブシステム２４は、０．２５ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数帯で稼動するのが好ましい、電圧制御振幅器若しくは周波数合成器などの、波長可変信号源、少なくとも一つの方向性結合器、コヒーレント検出器、及び少なくとも一つのＡＤコンバータを、含む。
【００２７】
信号処理サブシステムは、当業者に周知なように商業的に入手可能である、ソリッドステートドライブ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリカード、若しくはプログラム可能リードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含む、データストレージと、並びに、データ処理アルゴリズムとを含有する。画像処理サブシステムは、ＭｙＳＱＬなどのデータベース、オープンソースリレーショナルデータベースマネジメントシステム、及び、画像処理アルゴリズムを、含む。当業者であれば、データ処理及び画像処理アルゴリズムは、一つより多い技術の一つ若しくはそれ以上の組み合わせにより、実装され得ることを認識するであろう。これらの技術は、フーリエ変換、スペクトル解析、周波数及び時間領域応答解析、デジタルフィルタリング、畳み込み及び相関、間引き及び補間、適応信号処理、波形解析、並びにデータ処理のためのデータウインドウ及びフェーズアンラッピング；並びに、時間領域、逆投影、遅延及び合計、合成開口レーダー画像、誤差逆伝搬、逆散乱、並びに超解像を、含み得るが、画像処理のための、微分画像の利用を伴うか、伴わないか、のいずれかである。システム１０は、画像操作及び表示のためのツールを含む画像視覚化サブシステム２６も、含有する。システム１０の一つ若しくはそれ以上コンポーネントを担持するモーションシステムをコントロールするなどの、機能を増やすために、システム１０に対して、特に、コンピュータベースのプロセッサ２２に対してソフトウエア及びハードウエア能力を付加し得る、ということを、当業者であれば理解するであろう。
【００２８】
図１を続いて参照して、コンピュータベースのプロセッサ２２のコンポーネントは本実施形態の説明には受容ではないのでこれらコンポーネントは示されていない、ということに留意すべきである。ＲＦサブシステム２４コンポーネントの様々な構成が可能であり、コンピュータベースのプロセッサ２２のＲＦサブシステム２４の機能を実装する、周知の様々な方法として、フィルタ、インピーダンス整合回路網、増幅器、非コヒーレント検出器、及び他の試験計装などの、更なるコンポーネントが用いられ得る、ということを当業者であれば理解するであろう。
【００２９】
この構成では、炉３０は、溶融ガラス４を含有するチャンバ３２、並びに、耐熱若しくは断熱材料の第１の層３６、第２の層３８、第３の層４０、及び第４の層４２を、含む。炉３０は、ガラス、鉄鋼、及びプラスチック産業で用いられる利用例を代表するものである。これらの利用例では、チャンバ３２は通常、熱の損失、及び炉３０の外部への溶融材料の漏れを回避するために、並びに、作業者及び炉３０の周囲で稼動する器具への安全手段として、多重層の材料により取り囲まれる。
【００３０】
耐熱材料の第１の層３６の内表面は、チャンバ３２と接触する（即ち、物理的に接触する）。層３６、３８、４０、４２の各々は、外表面と、該外表面と対向する内表面とを有し、内面はチャンバ３２とより近い。しかしながら、チャンバ３２の内壁は、炉３０の稼動の間に劣化する。この劣化の効果は、表面の崩壊、ストレスクラック、及び溶融材料内への耐熱材料の拡散を、含む。従って、高温における、溶融ガラスなどの溶融材料３４は、チャンバ３２及び周囲の層３６、３８、４０、４２の内壁を崩壊して劣化させ、溶融材料の漏れに対する高いリスクを作り出す。炉の壁の耐熱及び断熱材料の、通常の厚さ値は、０．２５〜１２インチの範囲である。
【００３１】
図２は、溶融材料３４ａが、浸透された層３６、３８を有する、炉の断面上図を示す。ＥＭ波ランチャ１２は、溶融材料３４ａの状態を評価するように、特に、層３６、３８、４０、４２のいずれかにおける溶融材料３４ａの存在を判別するように、設定される。概略、溶融材料３４ａが他の材料内に浸透した位置は、分からない。しかしながら、ＥＭ波ランチャ１２は、炉３０周りの種々の位置に配置可能であり、若しくは、炉３０の壁のエリアをスキャンするのに用いることが可能であり、溶融材料３４ａの漏れが発生したエリアを示す対応する領域内の、材料の状態を評価できる。手動で若しくは自動で実行される、機械的及び電子的スキャニングを含む、炉３０の壁のエリアをスキャンする様々な方法が、実装され得ることを当業者であれば理解するであろう。
【００３２】
図３Ａ〜図３Ｃは、炉３０の耐熱層３６、３８、４０、４２内への溶融材料３４ａの漏れを評価するための、ポータブルデバイスを用いるスキャニングシステムの例示の構成の、種々の形態を示す。特に、図３Ａは、コンパクトなポータブルユニット４４の二次元上図を示し、該ポータブルユニット４４は、ＥＭ波ランチャ、供給推移セクション、及びＲＦサブシステムを含み、第１の構造サポート４６上に搭載されている。
【００３３】
この構成では、第１の構造サポート４６は、フロアのエリアと実質的に平行し、炉３０の外表面４３と直接隣接して走るレールから成る。レール４６は、Ｉ形梁４８ａ、４８ｂを含む、炉３０の第２の構造サポートに付帯し、該第２の構造サポートは炉３０に機械的安定性を加える構造の一部を形成する。通常Ｉ形梁４８ａ、４８ｂは、鉄鋼で形成され、炉３０のタイプ及びサイズに依存して、３〜１０フィートの距離により相互に分離している。
【００３４】
レール４６は、硬化されグラウンドされた鉄鋼配線管を伴い、アルミニウムで形成されるのが、好ましい。レール４６は、炉３０の外表面４３からは分離するが、最接近し実質的に平行して、走る。レール４６の寸法は、概略、幅２インチ、高さ２インチ、及び長さ１４インチであり、レール４６はＩ形梁４８ａ、４８ｂの近傍に機械的に付帯し得る。ユニット４４と外表面４３との間の分離が実質的に不変であり２インチの範囲内であるように、レール４６と外表面４３との間の分離は、ユニット４４がレール４６と外表面４３との間に適合するのに十分な間隔を、与えなければならない。
【００３５】
よって、外表面４３周りをスキャンするには、ユニット４４は、炉３０と物理的に接触しないのが好ましい。更に、レール４６の位置は、Ｉ形梁４８ａ、４８ｂなどの、炉３０に近接して配置される他の構造部分により、制約され得る。ユニット４４は、第１の延在アーム４６ａによりレール４６の片側に機械的に付帯し、該第１の延在アーム４６ａはレール４６と実質的に垂直に延在し、外表面４３に直接隣接してフロアのエリアと実質的に平行である。延在アーム４６ａは、レール４６の鉄鋼配線管内へスライドする二つの端を有する小さい鉄鋼ブロックから成り、ユニット４４へのキャリッジとして機能する。更に、延在アーム４６ａは、他の機械的部品が延在部４６ａへ付属することを可能にする、複数のねじ穴を有し得る。一方で、ユニット４４は、レール４６の直下や直上に付帯してもよい。
【００３６】
レール４６は、ＡＮＳＩ＃２５ローラチェーンシステムを用いて、ユニット４４を押して引くための、１０：１の比率を備える二つのテーパのホブギヤを有する第１のステッパモータ４９（例えば、Ｏｒｉｅｎｔａｌ  Ｍｏｔｏｒ（オリエンタルモータ）  ＰＫ５４３ＡＷ）により駆動されるモーションシステムの一部として、ユニット４４がレール４６の全長沿いに動作するためのガイドを提供する。特に、モータ４９はシャフトを駆動し、該シャフトは、スチールシャフト・スプロケット・カップリングにより、概略２．５インチ直径及び０．２５インチピッチのスチールドライバスプロケットと結合する。モータ４９は、レール４６の第１の端に近接する位置にて配置され、これにより、第１の端と対向する、第２の端がレール４６の全長により第１の端から分離するのが、好ましい。
【００３７】
ローラチェーンは、ドライバスプロケットと係合し、ローラチェーンの両端は、例えば、ネジから成るチェーンアタッチメントにより第１の延在アーム４６ａに付帯する。レール４６の第２の端にて、ローラチェーンは、約１．７インチの主直径及び０．２５インチのピッチの、スチールアイドラスプロケットと係合し、該スチールアイドラスプロケットは、ローラチェーンに張力を掛け、ローラチェーンの円滑な動作を可能にする。結果として、ローラチェーンの全長はレール４６の全長の約２倍となり、レール４６の第１の端から第２の端まで一度前後に進むことができる。モータ４９のモータシャフトが概略１．２６回転回ると、この構成は、レール４６沿いの、約１インチのユニット４４の動作を、提供する。
【００３８】
よって、モータ４９がローラチェーンを動かすと、延在アーム４６ａは、レール４６の配線管沿いに、レール４６の実質的第１の端から第２の端までスライドすることができる。特に、モータ４９は、個々のＩ形梁４８ａ、４８ｂのいずれかの側における二枚のスチールプレートと、該二枚のプレートと共に付帯するネジ棒とから成る、カスタムクランプ機構により、Ｉ形梁４８ａ、４８ｂに機械的に付帯する。この構成により、ユニット４４は、レール４６の全長沿いに炉３０の外表面４３のエリアを評価することができる。一方で、モータ４９がユニット４４を動かす他の手段は、ラックアンドピニオン、ベルト、ロッド、若しくはケーブルに基づくモーションシステムを、含み得る。
【００３９】
レール４６は、単独の評価のためにのみ、恒久的に若しくは一時的に、炉３０の壁に、Ｉ形梁４８ａ、４８ｂに付帯し得、又は、インストールされ得る。更に、炉３０の様々なエリアの評価のために、レール４６の一つ若しくはそれ以上のユニットが、Ｉ形梁４８ａ、４８ｂの様々な位置にインストールされ得、又は、レール４６の単独のユニットが、多重の位置にて再配置され得る。結果として、ユニット４４は、レール４６から容易に取り外し自在であり、レール４６に容易にインストールされる、のが好ましい。
【００４０】
図３Ｂを参照すると、図３Ａに記載する例示の構成の二次元の側面図が示されており、第２の延在アーム４６ｂは、第１の延在アーム４６ａと、及び、炉３０の外表面４３に直接隣接するフロアのエリアと、機械的に付帯し及び実質的に垂直となる。よって、炉３０の外表面４３に実質的に平行であり、且つ、炉３０から実質的に一様の分離距離にある、炉３０の外表面４３に直接隣接するフロアと、実質的に垂直である、仮想軸に沿って、ユニット４４が稼動するガイドを、第２の延在アーム４６ｂは提供する。
【００４１】
更に、延在アーム４６ｂは、移動の間のユニット４４の揺れ動きを減少させる構造的安定性をユニット４４に提供する。ユニット４４は、第２のステッパモータ（図示せず９を封入しており、これにより、ユニット４４は第２の延在アーム４６ｂの全長に沿って押したり引いたりされ得る。この構成により、ユニット４４は、第２の延在アーム４６ｂの全長に沿って炉３０の外表面４３のエリアを評価できる。
【００４２】
よって、図３Ａ及び図３Ｂに示す構成により、ユニット４４は、炉３０の外表面４３の二次元エリアをスキャンして、炉３０の耐熱層３６、３８、４０、４２内の溶融材料３４ａの存在を、若しくは、ユニット４４がスキャンするエリアと実質的に垂直である領域内のこれらの材料の状態を、評価できる。第１のステッパモータ４９及び第２のステッパモータ（図示せず）は、当業者に周知であるように、コントロールワイヤを介してコンピュータベースのプロセッサにより制御され得る。
【００４３】
第１のステッパモータ４９は、ユニット４４に近接して、若しくはユニット４４内部に、配置され得る。更に、２軸ステッパモータがユニット４４内に含まれて第１のステッパモータと第２のステッパモータの機能を提供し得る。更に、第３のステッパモータ（図示せず）若しくは三軸ステッパモータは、ユニット４４が、表面４３に実質的に垂直である第３の軸に沿って移動して、選択される評価と、ユニット４４の一部として実装されるＥＭ波ランチャとのモードに従って、通常（ユニット４４が外表面４３に接触している）ゼロから２インチまでの範囲で、ユニット４４と炉３０の外表面４３との間の距離を実質的に一様とすべく、又は、キャリブレーション若しくは改良されたパフォーマンスのための好適な値に設定するべく、調整することができるように、用いられ得る。
【００４４】
特に、図３Ｃは、別の構成の二次元上面図を示し、そこでは、伸縮式スキャンシステムが、溶融材料３４ａの、炉３０の耐熱層３６、３８、４０、４２への漏れを評価するのに用いられる。この構成は、伸縮式アーム４１上に搭載された、ＥＭ波ランチャ、供給推移セクション、及びＲＦサブシステムを含む、コンパクトなポータブルユニット４４を含む。伸縮式アーム４１は、伸縮式アーム４１の全長沿いの仮想軸が、炉３０の外表面４３と実質的に平行であり、炉３０から実質的に一様の分離距離にて炉３０の外表面４３と直接隣接するフロアと実質的に平行であるように、配置される。
【００４５】
この構成では、ポストから成る、第１の構造サポート４５は、炉３０の外表面４３と実質的に平行で、且つ伸縮式アーム４１と実質的に垂直で、起立する。ポスト４５の中空セクション内に位置する二軸ステッパモータ（図示せず）により、例えば、機械的ギアを介して伸縮式アーム４１の全長に亘って、ポスト４５と仮想軸との両方に沿って伸縮式アーム４１が移動できるように、伸縮式アーム４１はポスト４５に機械的に付帯する。更に、伸縮式アーム４１を移動する他の手段は、チェーン若しくはベルト、空気圧システム、及び油圧システムを含んでもよく、全て本発明の精神及び範囲から乖離するものでは無い。
【００４６】
よって、図３Ｃに示す構成により、ユニット４４は、炉３０の外表面４３の二次元エリアをスキャンして、炉３０の耐熱層３６、３８、４０、４２内への溶融材料３４ａの存在、若しくは、ユニット４４がスキャンするエリアと実質的に垂直である領域内のこれらの材料の状態を、評価できる。
【００４７】
伸縮式アーム４１は、炉３０の外表面４３から分離して、但し、該外表面４３と近接して且つ実質的に平行して、延在する。伸縮式アーム４１とポスト４５との配置は、ユニット４４と外表面４３との分離距離が実質的に不変であり好ましくは２インチ以内となるように、選択されなければならない。よって、ユニット４４は、炉３０と物理的に接触しないことが好ましい。しかしながら、伸縮式アーム４１とポスト４５の位置は、Ｉ形梁４８ａ、４８ｂなどの、炉３０に近接して配置される他の構造部分により制約されてもよい。
【００４８】
この特定の構成では、伸縮式アーム４１は、個々のセクションの全長に亘って且つ個々のセクションの中心を介して、仮想軸に沿って同軸状に組み合わされ、セクションの各々よりも長い細長のアームを形成する、三つの円筒管状セクションを含む。各々のセクションの一つの端は、近接するセクションの一つの端よりも大きい直径を有し、このことにより、一つのセクションの一部は、それより大きい直径を有する近接するセクションの一部内に確実に適合する。ユニット４４は、例えば、伸縮式アーム４１及びユニット４４上に適合する二つのクランプ（図示せず）を介して、最も小さい直径を有する伸縮式アーム４１のセクションに、機械的に付帯する。伸縮式アーム４１の好適な寸法は、全体長で概略１０フィートであり、２インチの最も大きい直径と１インチの最も小さい直径とを伴う。ポスト４５は、３インチの正方形断面を有する、好ましくは６フィートの中空管から成る。
【００４９】
好ましくは、伸縮式アーム４１は、クランプ、ねじ、若しくは、伸縮式アーム４１及びポスト４５上に適合する他の同様に構成されたファスナを介して、伸縮式アーム４１の最も大きい直径を有するセクションにて、
ポスト４５と機械的に付帯する。更に、伸縮式アーム４１の全長及び剛性は、移動の間のユニット４４の揺れ動きを減少させる構造的安定性をユニット４４に提供する十分な大きさであるように、選択されるのが好ましい。
【００５０】
伸縮式アーム４１は、単独の評価のためにのみ、恒久的に、ポスト４５に、若しくは炉３０の構造的部分に付帯し得、又は、インストールされ得る。更に、炉３０の様々なエリアの評価のために、伸縮式アーム４１の一つ若しくはそれ以上のユニットが、ポスト４５の様々な位置にインストールされ得、又は、伸縮式アーム４１の単独のユニットが、多重の位置にて再配置され得る。更に、伸縮式アーム４１は、周知のように、ねじ、ボルト、ファスナ、及びストラップを含む他の手段により、ユニット４４に及びポスト４５に、付属し得る。
【００５１】
一方で、伸縮式アーム４１は、及びポスト４５により形成される構造は、９０°回転し得、これにより、炉３０の外表面４３に直接隣接するフロアに対して、伸縮式アーム４１は実質的に垂直となり、ポスト４５は実質的に平行となる。この構成により、ユニット４４が炉３０の外表面４３の二次元エリアをスキャンすることも可能となる。
【００５２】
更に、更なるステッパモータは、ユニット４４が、表面４３に実質的に垂直である第３の軸に沿って移動して、ユーザにより選択される評価と、ユニット４４の一部として実装されるＥＭ波ランチャとのモードに従って、通常（ユニット４４が外表面４３に接触している）ゼロから２インチまでの範囲で、ユニット４４と炉３０の外表面４３との間の距離を実質的に一様とすべく、又は、好適な値に設定するべく、調整することができるように、ユニット４４に近接して若しくはユニット４４内部にて、配置され得る。更に、個々のステッパモータは、当業者に周知のようにチェーン、ベルト、ロッド、若しくはケーブルを含む多数のやり方により、伸縮式アーム４１を、結果としてユニット４４を、押して引くように実装され得る。
【００５３】
続いて図３Ａ及び図３Ｂを参照して、第３の軸に沿ってユニット４４が移動できることにより、ユニット４４は炉３０の外表面４３から突出し得る、若しくは炉３０の外表面４３に近接し得る、障害物を回避できることから、炉３０についてのより実効的な評価が可能になる。一方で、ユニット４４は、外表面４３の特定のエリアを評価するべく、炉３０の様々な部分に亘って手動で移動し得る。
【００５４】
更に、ユニット４４は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルによりコンピュータベースのプロセッサと通信し得る。一方で、ワイファイ（Ｗｉ-Ｆｉ）、ユーエスビーオーバーワイファイ（ＵＳＢ−ｏｖｅｒ−Ｗｉ-Ｆｉ）、若しくはブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を含む、イーサネット（登録商標）ケーブル若しくは無線通信システムは、データ収集を制御してその後のデータ処理を実行するために、ユニット４４とコンピュータベースのプロセッサをリンクするのに、用いられ得る。
【００５５】
図４Ａ及び図４Ｂは、延在アーム４６ｂと作動アーム４７に搭載された、ＥＭ波ランチャ５０、供給推移セクション５２、同軸コネクタ５４、及びハウジング５６を含む、コンパクトなポータブルユニット４４の例示の構成の、種々の形態を示す。特に、図４Ａは、延在アーム４６ｂ及び作動アーム４７沿いの特定の位置における、コンパクトなポータブルユニット４４の斜視図を示す。延在アーム４６ｂは、好適には直径約０．５インチ、約３フィートの長さの、汎用の円形断面スチールロッドから成り、ポータブルユニット４４に機械的ガイダンス及び構造的安定性を提供する。
【００５６】
同様に、作動アーム４７は、好適には約０．２５インチの外径、毎インチ１６スレッド、及び約３フィートの長さを有し、ユニット４４を延在アーム４６ｂ沿いに移動させるユニット４４内部のステッパモータに付帯する、汎用の、ねじ山が全体に切られた円形断面スチールロッドから成る。延在アーム４６ｂ及び作動アーム４７は、レール４６の配線管に搭乗する延在アーム４６ａに機械的に付帯する。特に、延在アーム４６ｂは、延在アーム４６ａに近接する第１の端にてねじ切られ、このことにより、延在アーム４６ｂは、延在アーム４６ａ内の第１のねじホール内にねじ込まれる。同様に、作動アーム４７は、延在アーム４６ａ内の第２のねじホール内にねじ込まれる。
【００５７】
図４Ｂは、ポータブルユニット４４の二次元上面図を示し、該図ではＥＭ波ランチャ５０が、サブミニチュアバージョンＡ（ＳＭＡ）同軸コネクタ及びＳＭＡ−Ｎタイプアダプタ５４を介して入力される指数関数的形状の二重リッジの、単独の直線偏波のホーンアンテナにより、実装される。概略、アンテナ５０は、好ましくは１ＧＨｚから１０ＧＨｚまでの周波数帯で動作するように設計される。アンテナ５０の端１６ａ、１６ｂは、供給推移セクション５２と対向するものであり、約２．９インチの長さと約３．５インチの最大限の分離距離を有するのが、好ましい。
【００５８】
供給推移セクション５２により、同軸コネクタ及びアダプタ５４からアンテナ５０へ進むか、若しくは、アンテナ５０から同軸コネクタ及びアダプタへ進むかの、いずれかであるＲＦ信号の推移が可能になる。一方で、ＥＭ波ランチャ５０は、二重の直線偏波のアンテナ、若しくは楕円偏波のアンテナにより、実装され得る。
【００５９】
よって、アンテナ５０は、円滑な物理的トポロジ（指数関数的形状のリッジ）、統合供給推移デザイン、及び構造的構成により、低共鳴スキャニングデバイスの条件を満たすものであり、よって、アンテナ５０により送受信されるＲＦ信号の低バックローブ放射及び低散乱となる。
【００６０】
ハウジング５６はアルミニウムで形成され、ステッパモータ５８（例えば、Ｏｒｉｅｎｔａｌ  Ｍｏｔｏｒｓ  ＰＫ５４６ＰＡ）及びＲＦサブシステム２４を封入する。ステッパモータ５８は、ステッパモータ５８及び作動アーム４７に付帯する機械的ギアにより延在アーム４６ｂ沿いの両方向にユニット４４を移動させる。特に、モータ５８は、アルミニウム合金から成り、例えば、２４歯と２０°の圧力角を有する、第１の平歯車を、駆動する。第１の平歯車は、例えば、４０歯と２０°の圧力角を有し、作動アーム４７に対してねじ切られる第２のステンレススチール平歯車（Ａｃｍｅ  １／４−１６）を駆動する。同様に、ステッパモータ５８は、例えば、二つのねじを用いてハウジング５６の側面に搭載するＤ−Ｓｕｂ  ９，サイズＥのコネクタに接続する５線式コントロールケーブルを介してコンピュータベースのプロセッサにより制御される。ユニット４４が延在アーム４６ｂに沿って１インチ動くのにモータシャフトは約２６．６６回転するので、この構成により、ユニット４４は延在アーム４６ｂ沿いに円滑に移動する。
【００６１】
この構成では、ＲＦサブシステム２４は、反射率計として稼動し、且つ、ＲＦサブシステム２４により送信された後に炉３０から反射するＲＦ信号の振幅及びフェーズを計測する、シングルポートベクタネットワークアナライザ（例えば、Ｃｏｐｐｅｒ  Ｍｏｕｎｔａｉｎｓ  Ｐｌａｎａｒ  Ｒ１４０）により、実装される。ベクタネットワークアナライザ２４は、例えば、二つのねじを用いて、ハウジング５６の側面上に搭載されるＵＳＢコネクタを介してＵＳＢケーブルにより、コンピュータベースのプロセッサと通信する。
【００６２】
ハウジング５６は、実質的に平行であり、異なる寸法である、二つの対向する側面を有するボックスから成る。結果として、ハウジング５６は、平行ではない二つの対向する側面を有する。ハウジング５６の対応する対向の平行の側面よりも長さが長い側面は、概略幅３インチと長さ５インチの、例示の寸法を有する。ハウジング５６の対応する対向の平行の側面よりも長さが短い側面は、概略幅３インチと長さ４インチの、例示の寸法を有する。ハウジング５６の全ての側面は、約１／１６インチの厚さを有する。異なる寸法を伴うこれら二つの対向する、実質的に平行である側面は、幅約３インチ及び長さ約３インチの実質的に垂直な側面と、幅約３インチ及び長さ約３．６インチの斜行の側面とにより、それら側面が分離されるように、配置される。ハウジング５６の一つの側面が斜行する構成は、ポータブルユニット４４のコンパクト性を維持するためにアンテナ５０の形状により決定される。
【００６３】
更に、ハウジング５６は、約３インチ×３インチ×１／８インチの例示の寸法での、延在プレート５６ａを有し、これによりアンテナ５０及び供給推移セクション５２は四つのボルト（図示せず）によりハウジング５６に機械的に付帯してユニット４４の不可分の一部となることができる。アンテナ５０は、ユニット４４のコンパクト性を増すために延在プレート５６ａ内の中心に配置される。当業者であれば、接着剤、ねじ、半田、クランプ、及びファスナを含むものにより、アンテナ５０及び供給推移セクション５２をハウジング５６に付帯する他の方法を理解するであろう。
【００６４】
よって、この特定の構成では、ポータブルユニット４４は、概略８インチ長さ、３インチ幅、及び３インチ高さのボックスにより規定されるボリュームの内部にフィットし、ここで、ユニット４４の長さは、延在プレート５６ａを含む、ハウジング５６の長さにより規定される。通常の動作の間、ユニット４４は、ユニット４４の全長沿いの仮想軸が炉３０の表面４３と、炉３０の外表面４３に直接隣接するフロアのエリアとの両方に実質的に平行になるように、配置される。更に、端１６ａ、１６ｂが、評価中の表面と近接し実質的に平行であり、好ましくは０．２５〜２インチの範囲内にあるように、ユニット４４は配置される。言い換えれば、アンテナ５０は、ポータブルユニット４４の操作上の動きを促進するべく、評価中の表面と物理的に接触しないことが好ましい。しかしながら、アンテナ５０の端１６ａ、１６ｂが評価中の表面から０．２５インチより近い距離にある間にもポータブルユニット４４が動作し得る、ということを当業者であれば理解するであろう。
【００６５】
更に、ハウジング５６は、同軸コネクタ５４がベクタネットワークアナライザ２４の同軸インプットポートと直接接続できる多数の開口を有しており、その結果として、以下の必要が無い。同軸ケーブルを用いること。ポータブルユニット４４が延在アーム４６ｂ沿いにスライドし得るように、延在アーム４６ｂ及び作動アーム４７がハウジング５６を介して進むための手段を提供すること。ステッパモータ５８の制御線及びネットワークアナライザ２４の制御ケーブルがコンピュータベースのプロセッサと通信することを可能にすること。及び、ステッパモータ５８及びネットワークアナライザ２４へ電力を供給するべく、電気ケーブルへのアクセスを提供すること。
【００６６】
一方で、電気ケーブルへのアクセスが要求されないように、バッテリ含有のデバイス若しくは一つ若しくはそれ以上のバッテリはハウジング５６内部に封入されて、バッテリ稼働のステッパモータ５８若しくはネットワークアナライザ２４へ電力を供給し得る。同軸ケーブルの必要を要求することがない位置でのＲＦサブシステム２４の配置は、より安定的なデータ捕獲に寄与するものであり、それらケーブルの移動により生じ得る悪影響を除去するものである。
【００６７】
図５は、ユニット４４と共に用いるための、低共鳴ＥＭ波ランチャ５５の別途の構成の斜視図を示し、該ＥＭ波ランチャ５５は、円滑なエッジを有し、且つ３〜８ＧＨｚの周波数帯で稼動するように設計された、４リッジの、二重の直線偏波のホーンアンテナを含む。円滑なリッジ５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄは、アンテナ周波数応答を改良し、更に、ＥＭ波ランチャ５５のリッジ５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ沿いに伝搬するＥＭ波の反射及び「共鳴」効果により生じるクラッタを減少させるのに、寄与する。
【００６８】
この特定の構成では、個々のリッジ５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄは、楕円曲線に従った形状となっている。リッジ５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄの円滑な形状は、対象の或る周波数帯にて、図４のアンテナ５０と対比して、１０ｄＢ以上にまで、システムクラッタレベルを減少させ得る。再び図５を参照して、ＥＭ波ランチャ５５は、同軸ケーブルコネクタ５３ａ、５３ｂにて入力され、該同軸ケーブルコネクタ５３ａ、５３ｂは、同軸ケーブル伝送線（図示せず）から４リッジ導波管セクションまで、キャビティが後ろにある推移セクション５７により、推移する。ＥＭ波ランチャ５５は、円滑な物理的トポロジ（楕円リッジ）、キャビティが後ろにある同軸−リッジ供給設計、及び、結果として低いバックローブ放射及び低い散乱となる構造上の構成による、低共鳴の条件と適合する。
【００６９】
指数関数、一般的な円滑な移行関数、若しくはそれらの任意の組み合わせによるものを含む、反射及び「共鳴」効果により生じるクラッタを減少するためのリッジ５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄをテーパする別途のやり方を、当業者であるならば理解するであろう。
【００７０】
図６は、平面アンテナから成る、ＥＭ波ランチャ６２と、延在アーム４６ｃ及び作動アーム４７ａ沿いの特定の位置にて搭載されたハウジング６４を含む、コンパクトなポータブルユニット６０の別の例示の構成の斜視図を示す。延在アーム４６ｃは、金属で形成され、例えば、直径約１／４インチ長さ３フィートであり、ポータブルユニット６０に機械的ガイダンスと構造的安定性を与える、円形断面ロッドから成る。作動アーム４７ａは、例えば、直径約１／４インチ長さ３フィートであり、ユニット６０内部でステッパモータ（図示せず）付帯して延在アーム４６ｃ沿いに移動する、金属ねじから成る。
【００７１】
ハウジング６４はアルミニウムから成り、例えば、長さ約４．７５〜インチ（最長寸法）、（評価中の表面に垂直に計測される）幅２インチ、及び高さ３インチの、ボックスから成り、ポータブルユニット６０の長さ及び高さは、ハウジング６４の長さ及び高さにより、夫々規定される。ユニット６０の全体幅は、ハウジング６４の幅及び平面アンテナ６２の幅により規定される。ハウジング６４全ての側面は、例えば、約１／１６インチの厚さを有する。
【００７２】
更に、ハウジング６４は多数の開口を含み、ステッパモータ、ＲＦサブシステム（図示せず）、並びに、図４Ｂに示す構成に記載されるものと同様の機械的、電気的、及び制御の部品を、封入する。この構成によりコンピュータベースのプロセッサは、データ収集及びポータブルユニット６０の移動を制御することができる。ポータブルユニット６０は、供給推移セクション、及び、平面アンテナ６２をＲＦサブシステムに電気的に接続する同軸コネクタも、含む。
【００７３】
概略、平面アンテナ６２は、四つのボルト（図示せず）により、ハウジング６４の側面上に、機械的に付帯し、且つ中央に位置し得る。同様に、平面アンテナ６２は、楕円の、又は、単独の若しくは二重の直線偏波のアンテナとして、好ましくは１ＧＨｚから１０ＧＨｚまでの周波数帯で稼動するように設計されている。当業者であれば、接着剤、ねじ、半田、クランプ、及びファスナによるものを含む、平面アンテナ６２をハウジング６４に付帯する他のやり方を、理解するであろう。
【００７４】
通常の動作の間、ユニット６０は、ユニット６０の全長沿いの仮想軸が評価中の表面と、評価中の表面に直接隣接するフロアのエリアとに実質的に平行になるように、配置される。更に、平面アンテナ６２が、評価中の表面と近接し実質的に平行であり、好ましくは０．２５〜２インチの範囲内にあるように、ユニット６０は配置される。言い換えれば、平面アンテナ６２は、評価中の表面と物理的に接触しないことが好ましい。
【００７５】
図４〜６を参照すると、当業者であれば、ポータブルユニット４４、６０の性能に悪影響を及ぼすことも制限することも無く、ポータブルユニット４４、６０が異なる幾何学的形態及びより小さいサイズを採り得るような、ハウジング５６、６４の外部でのコンポーネントの再配置を含む、ハウジング５６、６４内部での、若しくはハウジング５６、６４に付帯する、ＥＭ波ランチャ５０、５５、６２の別途の構成及び配置を、理解するであろう。
【００７６】
特に、図７Ａ及び図７Ｂは、ポータブルユニット４４、６０と共に用いるための、且つ、本発明の特定の構成のある形態に係る、３〜１０ＧＨｚの周波数帯で稼動するように設計されたブロードバンドの、二重偏波のクロスダイポールの平面アンテナを含む、低共鳴ＥＭ波ランチャ６２の種々の形態を示す。特に、図７Ａは、相互に実質的に同一であり、且つ、例えば、長さ及び高さ２．３インチ並びに幅０．０５インチの、概略の寸法を有する第１の誘電体基板７２の層上に配置された、四つのダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを含む、平面アンテナ６２の斜視図を示す。基板７２と概略同じ長さ及び高さであり、基板７２と実質的に平行に近接して配置される、第２の誘電体基板７４は、概略０．７５インチだけ、第３の誘電体基板７７から基板７２を分離する。基板７７は、基板７２と同じ寸法を有し、供給推移セクション７１に近接する。
【００７７】
平面アンテナ６２の個々のダイポールは、ブロードバンド周波数レスポンスを提供するべく、例えば、概略０．５インチの最大限幅を伴うオーバル形状を有する導体材料の薄層から成る。平面アンテナ６２のダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、基板７２上に配置され、個々のダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの一つの端は中心７９付近で収束するように僅かに修正されている。よって、平面アンテナ６２のダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、４花弁の花に類似するように配置され、このとき、中心７９から個々のダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの最も遠い点までの距離は、例えば、概略０．７インチである。
【００７８】
図７Ｂは、平面アンテナ６２の二次元断面側面図を示し、該図では供給推移セクション７１により、キャビティ７５が後ろにある供給ポイント７８ａによる同軸伝送線７３から対ライン伝送線７８ｂへの推移が可能である。結果として、ダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、二重の直線偏波の対ライン伝送線７８ｂにより中心７９にて直接に供給される。
【００７９】
供給推移セクション７１は、概略、長さ１．４インチ及び幅０．５インチの導体材料の中空ブロックで形成される。よって、供給推移セクション７１を含む、平面アンテナ６２の全体幅は、例えば、約１．３５インチである。供給推移セクション７１内部の、キャビティ７５は、例えば、長さ及び高さ０．９インチ幅０．２インチの、概略の寸法を伴うボックス形状を有する。キャビティ７５の個々の側面は、供給推移セクション７１を形成するブロックの対応する側面と実質的に平行である。キャビティ７５の一つの側面は、供給ポイント７８ａの場所に位置する、供給推移セクション７１の性能を改良するための、中心開口を有する。更に、供給推移セクション７１は、同軸伝送線７３が供給ポイント７８ａと丁度アクセスできる十分な大きさの開口を一つの側面に有する。
【００８０】
好ましくは、平面アンテナ６２は、基板７７に接して且つ基板７４内部に配置されるＲＦアブソーバ材料７６の一片も含み、ここで、ＲＦアブソーバ材料７６は、ダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの各々の実質的に下部にあり、ＲＦアブソーバ材料７６の四片は、矩形環状リングを形成する。アブソーバ材料７６の存在により、基板７４内へ、ダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄにより伝送されるＲＦ信号が大きく減衰され、結果として全体のシステムクラッタの実質的な減少となる。更に、基板７７は、アブソーバ材料７６に構造上の支持を与える。一方で、空気が第２の誘電体基板７４と入れ替わってもよく、金属プレートなどの導体材料がＲＦアブソーバ材料７６と入れ替わってもよい。
【００８１】
よって、平面アンテナ６２は、ダイポールアーム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの円滑な物理的トポロジ（オーバル形状）、キャビティ７５が後ろにある対ライン伝送線推移デザイン、及び構造的構成により、低共鳴スキャニングデバイスの条件を満たすものであり、よって、平面アンテナ６２により送受信されるＲＦ信号の低バックローブ放射及び低散乱となる。
【００８２】
図８Ａ及び図８Ｂは、ポータブルユニット４４、６０と共に用いるための、且つ、円滑なエッジを有し３〜１８ＧＨｚの周波数帯で稼動するように設計された二重リッジの、直線偏波のホーンアンテナを含む、低共鳴ＥＭ波ランチャ８０の種々の形態を示す。ＥＭ波ランチャ８０は、寸法が同じであり高度の導体材料で形成され、例えば、各々の頂点にて０．１インチの切断を伴う二等辺三角形状を有する、第１の側面８２ａ及び第２の側面８２ｂを、含む。側面８２ａ及び８２ｂは、夫々概略、例えば、０．１インチの厚さであり、約０．８インチ離隔しており、更に実質的に相互に平行である。指数関数的形状のリッジ８８ａ及び８８ｂは、夫々、側面８２ａ及び８２ｂから、及び、側面８２ａ及び８２ｂと実質的に垂直に、相互に向かって延在する。キャビティが後ろにある推移セクション８７にて、リッジ８８ａ及び８８ｂは、例えば、概略０．００２インチ離隔しつつ、最接近点にある。リッジ８８ａと８８ｂの間の離隔は、夫々、側面８２ａ及び８２ｂと融合するまで各々が推移セクション８７から遠ざかるにつれて、増加する。各々のリッジ８８ａ、８８ｂは、個々のリッジ８８ａから側面８２ａへの、及びリッジ８８ｂから側面８２ｂへの、距離Ｄが概略以下の式で与えられるように、自然の指数関数曲線に従う。
【数１】
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ここで、「ｄ」は、側面８２ａ若しくは８２ｂの側面８８ａ若しくは８８ｂとの融合ポイントから、リッジ８８ａ若しくは８８ｂ沿いのポイントの側面８２ａ若しくは８２ｂ上への突起までの、夫々、距離（インチ）を表す。特に、図８Ａは、ＥＭ波ランチャ８０の側面図を示し、図８ＢはＥＭ波ランチャ８０の斜視図を示す。
【００８３】
特に、層８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂは、可撓性があり、磁気的に装着された、高損失ゴムアブソーバであり、商業的に入手可能である感圧接着剤若しくはシリコンベースの接着剤により、側面８２ａ及び８２ｂに付帯する。材料８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ及び円滑なリッジ８８ａ及び８８ｂは、アンテナ周波数レスポンスを改良することに寄与し、対象の周波数帯にて、図４のアンテナ５０と対比して、１５以上のｄＢまで、ＥＭ波ランチャ８０のリッジ８８ａ及び８８ｂ沿いに伝搬するＥＭ波の反射及び「共鳴」効果により生じるクラッタを、減少し得る。
【００８４】
続いて図８Ａ及び図８Ｂを参照して、ＥＭ波ランチャ１２は同軸コネクタ８２にて供給され、該同軸コネクタは、先行技術で周知のように、キャビティ７５が後ろにある推移セクション８７により同軸ケーブル伝送線（図示せず）から二重リッジ導波管へ推移する。キャビティ７５が後ろにある推移セクション８７は、例えば、概略１インチ長、１インチ幅、及び０．５インチ高さの寸法を有する。ＥＭ波ランチャ８０は、円滑な物理的トポロジ（指数関数的リッジ）、キャビティが後ろにある同軸−リッジの供給デザイン、及び構造的構成により、低共鳴の条件を満たすものであり、よって、低バックローブ放射及び低散乱となる。
【００８５】
当業者であれば、可変の導電性を有する材料、ＥＭメタマテリアル、無線周波数吸収体材料、若しくは、様々な幾何学的配置内で構成されるそれらの任意の組み合わせを含むものにより、別途のＥＭ波吸収体材料が、反射及び「共鳴」効果により生じる共鳴を減少するのに用いられ得ることを、理解するであろう。更に、これらの材料の一つ、若しくは、一つ以上の組み合わせは、ＥＭ波ランチャ８０の一片を置き換えることを含む、ＥＭ波ランチャ８０の部分として、反射及び「共鳴」効果により生じるクラッタを減少するのに用いられ得る。
【００８６】
一方で、一つ以上のＥＭ波ランチャ８０は、評価中の材料のより大きいエリアを電子的にスキャンし、より早い評価を実行し、若しくは、マルチの静的モードで複数のＥＭ波ランチャを動作させるように、線形配置で若しくは二次元配置で構成され、このとき、一つ以上のＥＭ波ランチャ８０はＥＭ波を発射し、一つ以上のＥＭ波ランチャ８０はＥＭ波を受信し、又は、それらの組み合わせである。従って、該複数のＥＭ波ランチャ８０は、経時的に材料の領域を評価し若しくはモニタする固定の構成と、手動の操作及び自動の操作のための、移動装置に搭載されるポータブルデバイス、若しくはハンドヘルドデバイスのいずれかの一部としての移動自在構成とを含む、種々の稼動構成で、配置され得る。
【００８７】
当業者であれば、一つ以上のＥＭ波ランチャを用いるとき、多重の無線周波数スイッチ、デュプレクサ、若しくは等価のデバイスが要求され得るということも理解するであろう。特に、それら多重のコンポーネントは、ＥＭ波を伝送し若しくは受信する特定のＥＭ波ランチャを選択するように、より重要には、個々のＥＭ波ランチャが、先行技術で周知のような適切なマルチの静的な稼動のために、対応するＥＭ波を伝送し若しくは受信するときに同期するように、要求され得る。
【００８８】
第２の材料内部の第１の材料の存在、及び材料の状態を含む、材料の評価の結果を視覚化するために、一つ若しくはそれ以上の画像が生成され二次元（２Ｄ）若しくは三次元（３Ｄ）の視覚化を形成してもよい。好適な構成では、複数の二次元（２Ｄ）画像が生成され、溶融材料を含む炉のチャンバの周囲に多重層の材料の３Ｄ視覚化を形成する。従って、図９は、本発明の実施形態に係る、材料の状態の評価の、実際の結果のスナップショット画像を示す。スナップショット画像は、評価中の領域に対応する炉の外表面に実質的に平行である、その外表面と炉のチャンバとの間の特定位置における、断面図を表す。言い換えれば、スナップショット画像は、炉のチャンバの周囲の耐熱層の一つの内部で撮られる。
【００８９】
特に、図９は、耐熱材料から成る第２の材料の第１の領域９２ａ内部に存在する、溶融材料から成る第１の材料９０を示す。耐熱材料の第２の領域９２ｂは、ジョイント９４により第１の領域９２ｂから分離される。これは、耐熱れんがにより構築される通常の炉を表すものであり、第１の第２の領域９２ａ、９２ｂは、耐熱材料の異なる及び近接するれんがの、各々の部分である。図９に示す結果によると、溶融材料９０は炉のチャンバの外部に漏れており、第１の領域９２ａに存在する。従って、溶融材料９０は、耐熱材料の溶融材料９０と炉のチャンバとの間の、耐熱材料の全ての層内に浸透したものでもあった。
【００９０】
更に、図９のスナップショット画像は、耐熱材料の第２の領域９２ｂ内のボイド９６及びクラック９８から成る、材料の状態についての評価の生じ得る結果を示す。ボイド９６及びクラック９８は、耐熱材料内の異常を表し、更なる問題を回避するためにモニタされ若しくは対処される必要がある、炉内の摩耗、裂け目、若しくは欠陥を示し得る。従って、図９は、材料の条件及び状態に対応する異常についての、直交座標系内の２Ｄマップを示す。Ｘ軸は、炉の外表面と、炉の外表面に直接隣接するフロアのエリアとの両方に実質的に平行である軸沿いの水平位置を表す。Ｙ軸は、炉の外表面に直接隣接するフロアのエリアと実質的に直交する軸沿いの位置を表す。
【００９１】
従って、図９は、炉の外表面と炉のチャンバとの間の、評価中の領域に対する平面の、炉の何らかの異常の状態及び特定の配置を与え得る。更に、その領域の３Ｄマッピングは、複数の実質的に平行な２Ｄ画像を組み合わせることにより、可視化され得る。３Ｄ画像は、特定の位置を与えるだけでは無く、異常の範囲も与え得る。更に、材料の特定の層の浸食プロファイル及び厚さが判別され得る。このことは、炉の残余の寿命、若しくは、大きい問題を回避するために炉の修理が必要とされ得るときを評価するのに、非常に重要である。
【００９２】
当業者であれば、評価中の領域に対応する、様々な色、色のグレード、及びプロットのタイプの使用を含む、様々な画像技術が、２Ｄ若しくは３Ｄで材料の状態を可視化するのに用いられ得ることを、理解するであろう。
【００９３】
前述の構成の各々について、第２の材料の内部における第１の材料の存在を含む、評価中の対象材料の状態を判別する、図１０に示す方法は、以下に従って実行され得る。
【００９４】
１．ステップ１０１０にて、評価中の材料の領域のサイズ及び接近可能性、材料のタイプ、及びユーザの要求に従って、評価中の材料の領域の状態を評価するのに用いられる低共鳴ＥＭ波ランチャのタイプを決定する。対象のエリアにおけるＥＭ波ランチャのスポットサイズよりも小さい、若しくは等しいエリアを、近接してモニタするには、支持構造体に搭載される固定デバイスが好ましい。対象のエリアにおけるＥＭ波ランチャのスポットサイズと対比して、比較的小さい若しくは中位のサイズの、多重領域の迅速な評価には、ハンドヘルドデバイスが好ましい。更に、ハンドヘルドデバイスにより、評価される領域の近傍における構造的な若しくは外的な物体の存在により接近することが困難であるエリアに、ユーザは到達できる。大きい領域を部分的に若しくは全体的にスキャンするには、移動可能である支持構造体に搭載されたポータブルデバイスが好ましい。更に、デバイスのタイプは、一つ以上のＥＭ波ランチャを用いることの、又は、電子的若しくは機械的スキャニングを実行することの、可能性に依存し得る。
【００９５】
２．続いて、ステップ１０２０にて、ＥＭランチャの動作時にはＥＭ波が評価中の第１の材料の領域内に発射されるように、評価される第１の材料の領域に隣接しできるだけ近接する物理的構造の外表面から、好ましくは２インチの範囲内で、ＥＭ波ランチャの発射足を離して配置して、ＥＭ波ランチャをセットアップする。
【００９６】
３．続いて、ステップ１０３０にて、伝送周波数の範囲に亘ってＥＭ波ランチャの内部にてＥＭ波伝搬モードを励起し、従って、ＥＭ波ランチャの供給端からＥＭ波ランチャの発射端まで上記周波数に亘ってＥＭ波ランチャの内部にて伝搬するＥＭ波を生成することにより、ＥＭ波ランチャから、評価中の材料の外表面内にＥＭ波を発射する。
【００９７】
４．続いて、ステップ１０４０にて、評価中の材料の外表面内への、ＥＭ波ランチャにより発射されるＥＭ波の伝搬の結果として、ＥＭ波ランチャに入ってくるＥＭ波の特徴に関するデータのセットを計測する。この計測されるデータは、振幅及び位相、一つ若しくはそれ以上の散乱パラメータ、到着時刻、実成分若しくは虚数成分、及び、所定の参照ＥＭ波若しくは信号を用いるとき若しくは用いないときの、ＥＭ波の相関関係を、含み得る。
【００９８】
５．続いて、ステップ１０５０にて、ＥＭ波ランチャに入ってくるＥＭ波の計測される特徴に関するデータのセットを格納する。計測されるデータのセットは、無線若しくは有線でのデータの伝送の際の格納ユニットなどの、外部コンポーネントで用いられる、ポータブルの、固定搭載の、若しくは、ハンドヘルドのデバイスのいずれかに、局所的に格納され得る。
【００９９】
６．続いて、ステップ１０６０にて、記録されたデータのセットをコンピュータベースのデータプロセッサに転送する。
【０１００】
７．続いて、ステップ１０７０にて、転送されたデータのセットを、第２の材料の内部での第１の材料の存在を含む、評価中の材料の状態に対応する有益な情報に、変換する。このステップは、時間領域、周波数領域、空間領域、若しくは画像領域内でデータを処理すること若しくはそれら領域にデータを変換すること；データを較正して正規化すること；二つの材料の間の、若しくは、ＥＭ波ランチャと材料の間の、不連続を介するＥＭ波の伝搬と関連する多重の反射により生じる望ましくない効果、又は、周知のオブジェクト、構造コンポーネント、若しくは材料のインタフェースの効果を、対応するソフトウエア、数学的アルゴリズム、若しくは画像変換技術と共にコンピュータベースのデータプロセッサを用いて除外することを、含み得る。
【０１０１】
この有益な情報は、リスト、テーブル、曲線、バーグラフ、プロット、ビデオ、若しくは、評価中の材料の領域の（ＥＭ波ランチャの多重の距離における）複数の二次元の、正面図画像として、提示され、これにより、二次元の側面図画像及び三次元画像を含む、第２の材料の様々な図に対応して、他の画像が形成され得る。
【０１０２】
８．最後に、ステップ１０８０にて、第１の材料の第２の材料内への漏れや、評価中の第２の材料の、外側の近い表面と内側の遠い表面との間の距離を計算することによる評価中の第２の材料の厚さなどの、浸透の位置及び程度や、材料の状態を判別することを含む、評価中の第１の材料が第２の材料に浸透している領域を判別すべく、処理されたデータの結果を評価する。第２の材料の厚さは、第１の材料を第２の材料を介して通過させる、第２の材料の劣化若しくは崩壊のレベル、又は、第２の材料内の弱い領域の存在を、示し得る。
【０１０３】
上に示すステップは、特定の構成、並びに、計測器具、動作周波数帯、ＥＭ波ランチャのタイプ、稼動条件、周辺環境、並びに、所与の利用例のための材料評価システムの実装に対する利用可能なエリア及び位置などの、他の制約に対応して調整され得ることを、当業者であれば理解するであろう。特に、高動的範囲（場合によって９０ｄＢを超える）に亘って要求される、ＥＭ波の振幅及び位相の計測は、単独静的構成（ＥＭ波を発射することもＥＭ波を受けることも両方行う単独デバイス）を用いて周波数帯に亘ってＳ１１散乱パラメータを計測する、又は、双静的構成（ＥＭ波を発射する第１のデバイスとＥＭ波を受ける第２のデバイス）、若しくは、多重静的構成（ＥＭ波を発射する一つ以上のデバイス、ＥＭ波を受ける一つ以上のデバイス、若しくはそれらの組み合わせ）を用いて、周波数帯に亘ってＳ２１散乱パラメータを計測する、ネットワークアナライザの利用を介するなどの、多数のやり方で、完遂され得る。他の場合には、約１ナノ秒の期間を伴うパルスを送信し時間領域にて反射パルスの大きさを計測することにより、時間領域計測が実行され得る。
【０１０４】
上に示すステップは、第１の材料を含むチャンバ、及び、チャンバの外部で様々な材料を含む多重層についての特定のアーキテクチャ、更に加えて、構造層の数、材料のタイプ及び寸法、稼動周波数帯、ＥＭ波ランチャのタイプ、及び、ＥＭ波ランチャの位置に対するアクセス可能性及び利用可能なエリアを含む、他の制約に、対応して調整され得ることも、当業者であれば理解するであろう。
【０１０５】
特に、ＥＭ波ランチャとチャンバとの間に配置される多重層構造に対して、評価中の領域に対応する一つ若しくはそれ以上の層についての、二次元前面及び側面図並びに三次元斜視図を含む、様々な図の画像を作成するのに、記述の方法が用いられ得る。同様に、貫通の位置及び程度を含む、第１の材料により貫通された座量の任意の層の部分を判別するのにも、更に加えて、材料の厚さ、均一性、不連続、及び表面特性を判別するのにも、方法が用いられ得る。多重層の構成では、通常更なるデータ処理が要求される。しかしながら、第２の材料とチャンバとの間の、若しくは、ＥＭ波ランチャとチャンバとの間の、層の実際の数が何であっても、更なる計測若しくはデータ収集手続を実行する必要は無い。
【０１０６】
更に、較正された距離領域のデータを評価するにあたり、ノイズレベルを加えたクラッタに亘る中間ピーク値が、評価中の材料の外部の、近くの表面のから反射するＥＭ波と関連する参照ポイントと、評価中の材料の内部の、遠くの表面から反射するＥＭ波と関連するピーク値との間に、現れ得る、ということは当業者であれば理解するであろう。当然ながら、中間ピーク値は、評価中の材料の外部の、近くの表面と、評価中の材料の内部の、遠くの表面との間に存在する、評価中の材料の欠陥と関連し得る。
【０１０７】
更に、時間領域データの距離領域データへの較正は、ＥＭ波ランチャとケーブルに関連する遅延時間（距離）の減算を含み得る。更に、当業者に周知であるプロセスを介して、評価中の材料と類似の材料の周知の特性及び厚さについての、非限定的な例により、参照構成に対応する計測データの別のセットに関して、評価中の材料の計測データを、必要であれば、正規化することにより、ＥＭ波ランチャ及び評価中の材料の周波数分散効果が除去され得る。
【０１０８】
同様に、材料の各々の層の厚さを判別するのに、若しくは、他の材料のいずれかの内部での第１の材料の存在を特定するのに、異なる方法が用いられてもよい、ということを当業者であれば理解するであろう。これらの方法は、第１の材料及び他の材料の周知の属性に依存すること、第１の材料及び他の材料の信号処理された及び／又は画像の特徴、並びに、評価中の領域内の材料の特別の物理上の及び寸法上の配置を伴う、データベースを有することを、含む。更に、画像を生成する手段は、時間領域、逆投影、遅延及び総和、合成開口レーダーイメージング、逆伝搬、逆散乱、及び、差分イメージングの利用を伴うか伴わないかのいずれかである、超解像を含む、一つ若しくはそれ以上の画像技術を用いることにより、実装され得る。
【０１０９】
例示のやり方で方法及び種々の実施形態を本明細書に記載した。当然ながら、用いた用語は、限定では無く記述の言葉の性質であることを意図している。本明細書に開示の任意の実施形態は、他の実施形態の一つ若しくはそれ以上を含み得る。本明細書に開示の任意の実施形態は、他の実施形態の一つ若しくはそれ以上の形態を含んでもよい。当業者が発明を実施できるように、本発明の原理の幾つかを説明するために例示の実施形態を記載した。明白なことであるが、上述の開示に照らして本発明の多数の修正及び変更が可能である。本発明は、添付の請求項及びそれらの法的な均等物の範囲内で具体的に記載するように、別途実施可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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