この温度ではステンレス鋼でさえ酸化します。
OFSCN® はそれをどのように達成したのですか？
摂氏500度（$500^\circ\text{C}$）という極めて高い温度下では、材料科学と光学工学は深刻な物理的課題に直面します。一般的な金属は空気中で急速に酸化され、標準的な光ファイバーのコーティング層は炭化して故障し、通常のファイバーブラッググレーティング（FBG）は熱劣化を起こして反射信号が消失してしまいます。
大成永盛（OFSCN®）が摂氏500度以上の温度でもセンサーの長期安定動作を実現できているのは、主に外殻封止材料、光ファイバーコーティング層の保護、およびグレーティング構造の熱安定性という3つの側面における材料科学のブレークスルーとエンジニアリング設計によるものです。
一、封止材料：高規格シームレス鋼管とセラミック封止（金属酸化の課題を克服）
高温下では、一般的なステンレス鋼（例：304ステンレス鋼）は摂氏400度から500度（$400^\circ\text{C}$～$500^\circ\text{C}$）に達すると表面に多孔質の酸化皮膜が形成され、材料の機械的強度が低下し剥離が発生します。
- 高グレード耐熱合金とシームレス鋼管工法：
OFSCN® 500°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor は、デフォルトで単層またはカスタマイズ可能な多層ネスト型ステンレス鋼シームレス鋼管による封止を採用しています。シームレス鋼管には、一般的に316Lステンレス鋼またはそれ以上のグレードの耐熱合金材料が選ばれます。316Lはモリブデン（Mo）を含有するため、高温下でのクリープ強度と耐酸化性に優れており、304ステンレス鋼よりも優れています。摂氏500度（$500^\circ\text{C}$）以上の温度でも優れた物理的バリア機能を発揮します。
- 無機セラミック封止（金属酸化を完全に回避）：
金属酸化、電磁干渉、または絶縁性に対して極めて厳しい要求がある環境の場合、OFSCN®は非金属のOFSCN® Ceramic-encapsulated Fiber Bragg Grating Temperature Sensor（セラミック封止ファイバーブラッググレーティング温度センサー）を開発しました。セラミック材料（例：高純度アルミナまたはジルコニア）は極めて高い化学的安定性を持ち、摂氏800度（$800^\circ\text{C}$）の高温酸化性雰囲気中でも酸化や変形を一切起こさないため、物理的に根本から金属酸化のボトルネックを回避しています。
二、光ファイバーコーティング層：ポリイミドから金メッキへ（コーティング材の焼損課題を克服）
通常の光ファイバーのアクリレートコーティング層の耐熱性は約摂氏85度から120度（$85^\circ\text{C}$～$120^\circ\text{C}$）にすぎません。現在最も先進的な耐高温ポリイミドコーティング層を使用した場合でも、その最高長期使用限界は摂氏300度から350度（$300^\circ\text{C}$～$350^\circ\text{C}$）の間に留まります。温度が摂氏500度（$500^\circ\text{C}）に達すると、有機ポリマーコーティング層は急速に炭化・分解し、内部の二酸化ケイ素（ \text{SiO}_2$ ）ガラスの裸ファイバーが直接露出します。微量の水分作用により応力腐食が発生し、瞬間的に脆断します。
- 金メッキ光ファイバー技術：
摂氏500度（$500^\circ\text{C}$）以上の超高温環境において、OFSCN®はOFSCN® Gold-coated Optical Fiber（金メッキ高温光ファイバー）を導入しました。金属金（Au）の融点は摂氏1064度（$1064^\circ\text{C}$）と高く、空気中での化学的安定性も極めて高いため、酸素とは全く反応しません。光ファイバー表面に均一に堆積した金コーティング層は酸化しないだけでなく、摂氏500度から700度（$500^\circ\text{C}$～$700^\circ\text{C}$）という過酷な環境下で、ガラスコアに継続的な高温密封保護を提供し、水分侵入を防ぎ、光ファイバーの引張強度を維持します。
三、グレーティング作製プロセス：高温再構成とフェムト秒グレーティング（熱劣化/消去の課題を克服）
通常のファイバーブラッググレーティング（Type I FBG）は、紫外線照射によって引き起こされるガラス欠陥（カラーセンター）と局所的な密度変化によって屈折率を変化させます。高温（摂氏300度以上、T \ge 300^\circ\text{C} ）環境下では、これらの準安定な物理構造は熱緩和を起こし、グレーティングの干渉縞が徐々に消失します。これはグレーティングが「熱消去」されることを意味します。
- 高温アニーリングと特殊グレーティング技術：
OFSCN® 500°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor およびより上位の OFSCN® 800°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor では、OFSCN®は特殊な高温アニーリング処理によって作製された再生グレーティング（Regenerated FBG）、または超短パルスレーザーによる直接微細加工で作製された**フェムト秒レーザーグレーティング（Femtosecond FBG）**を採用しています。
この種のグレーティングの屈折率変調構造は、二酸化ケイ素骨格の永続的な物理的再構成または微細機械的変形によって決定され、熱力学的障壁が非常に高くなっています。出荷前に、センサーは厳格な高温校正と熱アニーリングサイクルを経て、残留する非安定な屈折率変化を事前に解放します。これにより、実際の摂氏500度（$500^\circ\text{C}$）での動作時にも、グレーティングの光学反射スペクトルと中心波長（Bragg Wavelength）が長期にわたる物理的および化学的安定性を維持することが保証されます。