DD221374A1 - Waermereflektor- und uv-filter-anordnung fuer bestrahlungslampen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reflektor- und Filter-Konstruktion, die in besonders starkem Masse UV-Strahlung innerhalb des sogenannten "Therapeutischen Fensters" hindurchtreten laesst, waehrend sie UV-, sichtbare und infrarote Strahlung ausserhalb dieses "Fensters" moeglichst stark schwaecht und teilweise auf das Entladungsgefaess zurueckwirft. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass eine oder mehrere 2 bis 200 nm dicke Silberschichten sowohl zur erwuenschten Reflexion der IR-Strahlung als auch zur erforderlichen Schwaechung der Strahlung bei Wellenlaengen oberhalb des "Therapeutischen Fensters" eingesetzt werden. Die kurzwellige Grenze der hindurchgelassenen UV-Strahlung wird durch die Wahl des Traegermaterials fuer die Silberschichten, z. B. Kieselglas, Molybdaen-Kieselglas, Rasotherm-Glas, spezielle Keramik oder Plaste oder das zusaetzliche Aufbringen IR-reflektierender halbleitender Schichten, z. B. aus SnO2 in gewuenschter Weise eingestellt.

Description

"Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung für Bestrahlungslampen" Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung, die an elektrischen UV-Strahlungsquellen sowohl in der Medizin zur Therapie von Hautkrankheiten und für kosmetische Zwecke als auch in der Technik, z. B. zur Lacktrocknung eingesetzt werden kann.

Charakteristik der bekannen technischen Lösungen

Bekannt ist, daß zur Behandlung der Schuppenflechte eine Bestrahlung von Patienten mit Strahlung im Spektralbereich um 325 nm vorgenommen wird. Strahlung außerhalb des sogenannten "Therapeutischen Fensters" von 323 bis 333 nm sollte möglichst vermieden werden.

Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungen mit verschiedenen Leuchtzusätzen (DD-PS 14 17 33, DD-PS 14 44 79, DD-PS 14 65 49, DE-OS 25 31 876) ermöglichen die Strahlungserzeugung im Bereich des "Therapeutischen Fensters". Diese Entladungen emittieren jedoch auch Strahlung in anderen Spektralbereichen, die zu einer unerwünschten Belastung des Patienten führt und deshalb beseitigt werden muß. Dazu können Filter eingesetzt werden. Bei hohen Bestrahlungsleistungen leiden jedoch viele Filtermaterialien unter der hohen thermischen und Strahlungsbelastung. Dadurch entstehen ein hoher externer technischer Aufwand und ein verringerter Wirkungsgrad.

Hit Hilfe der bekannten Kadmium-Niederdruckentladung (DD-PS 20 1107) läßt sich ebenfalls eine wirksame Strahlung bei 326 nm erzeugen. Bei dieser Lampe bereitet jedoch die Erzeugung der notwendigen Temperatur des Entladungsrohres Schwierigkeiten. Zur Erleichterung der Aufheizung werden oft halbleitende Schichten verwendet. Sie sind schwer zu erzeugen, einige bewirken schon eine merkliche Absorption der kurzwelligen UV-A-Strahlung, speziell der 326 nm-Strahlung, schwächen aber die störende langwelligere UV-Strahlung und die sichtbare Strahlung nicht.

Daher wird in derartigen Lampen oft nur ein Teil des Lampenkörpers verspiegelt und ein anderer Teil als Fenster für die Nutzstrahlung freigelassen. Die Effektivität derartiger Strahler hängt u. a. von der Größe der Fensteröffnung ab, die aber aus Gründen des Wärmehaushaltes nicht sehr groß werden kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung zu entwickeln, die, wenn sie zusammen mit den derzeit bekannten .Bestrahlungslampen benutzt wird, deren Mangel weitgehend beseitigt. Diese Mangel betreffen bei Hochdruckstrahlern die zu hohe thermische Belastung von Patienten und von benutzten Filtermaterialien und bei Niederdruckstrahlern die Schwächung der Nutzstrahlung bei Anwendung von Strahlungsaustrittsfenstern und/oder einigen IR-Schichten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung zu entwickeln, durch die die Strahlung einer Bestrahlungslampe im Bereich des "Therapeutischen Fensters' möglichst gut hindurchgelassen wird, außerhalb dieses Fensters möglichst stark geschwächt wird und im IR-Bereich eine möglichst starke Reflexion erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst/ daß die Strahlung durch eine oder mehrere dünne Schichten aus metallischem Silber gefiltert wird, die auf einem UV-durchlässigen Filterkörper/ z. B. aus Kiesel-, Molybdän-Kiesel-, Phosphat- oder Rasothermglas, spezieller Keramik oder Plaste aufgebracht ist.

Die Dicke der Silberschicht sollte zwischen 2 und 200 nm liegen. Dabei wird insbesondere die vorteilhafte Eigenschaft dun-, ner Silberschichten ausgenutzt, im Wellenlangenbereich um 315 nm ein nur geringes Reflexionsvermögen, im Bereich der langwelligen UV-A-Strahlung, der sichtbaren und der IR-Strahlung ein zunehmendes Reflexionsvermögen zu besitzen.

Zusätzlich weist auch das Absorptionsvermögen im Bereich des "Therapeutischen Fensters" verhältnismäßig kleine Werte auf, so daß bei den angegebenen Schichtdicken nur eine geringe Schwächung der Nutzstrahlung eintritt. Dadurch erübrigt sich die Freilassung eines optischen Fensters für den Strahlungsaustritt.

Strahlung unterhalb des "Therapeutischen Fensters" im UV-B- und UV-C-Bereich wird durch die Silberschicht allein nur in geringerem Maße geschwächt als Strahlung oberhalb des "Therapeutischen Fensters*. Durch zusätzlichen Einsatz von Molybdän-Kieselglas oder Rasotherm-Glas, spezieller Keramik oder Plaste in der Filteranordnung, kann die Absorption im UV-B- und UV-C-Bereich noch erheblich erhöht werden, ohne die Nutzstrahlung wesentlich zu schwächen. Bei Anordnung der Silberschicht auf der der Strahlungsquelle zugewandten Seite der Filteranordnung wird die Wärmebelastung der dahinterliegenden Träger- bzw. weiteren Filter-Materialien stark verringert, so daß die Gefahr einer Änderung der Filtereigenschaften durch Temperatureinfluß entsprechend verringert wird. Weiterhin sorgt die oberhalb 330 nm zunehmende Reflexion der Silberschicht dafür, daß die langwelligen UV-AStrahlung und die im Sichtbaren und im Infrarot gelegene Strahlung den Patienten geringer belastet.

Insbesondere im Fall von Kadmium-Niederdruck-Strahlern und Hochdruck-Strahlern kleiner Leistung werden durch die Verringerung der thermischen Verluste die zur Verdampfung der Leuchtzusätze erforderlichen Temperaturen schon bei geringeren Leistungsaufnahmen erreicht. Dementsprechend verringert sich die Patientenbelastung.

Es kann vorteilhaft sein, mehrere dünne Silberschichten zu verwenden. Insbesondere bei sehr geringen Schichtdicken unter 20 nm, hier nimmt sowohl das Reflexions- als auch das Absorptionsvermögen des Silbers mit der Schichtdicke ab, lassen sich auf diese Weise Filteranordnungen mit besonders hoher Wirksamkeit realisieren.

Um einer Alterung der Silberschicht vorzubeugen, ist es vorteilhaft, sie in einer solchen Weise anzuordnen, daß sie dem Einfluß der Atmosphäre entzogen ist.

Um zu verhindern, daß die Silberschicht während der Lebensdauer der Anordnung durch eine zu hohe thermische Belastung zerstört wird, ist der Abstand zwischen Strahler und Silberschicht in allen Fällen ausreichend groß zu wählen.

Zur Aufbringung der Silberschicht geeignete Methoden sind z. B. die Aufdampfung im Vakuum, die Katodenzerstäubung oder naßchemische Verfahren.

In einer Ausgestaltung der Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung wird zum Schutz der Silberschicht, die auf einer zwischen Strahler und zu bestrahlendem Objekt befindlichen UV-durchlässigen Scheibe angeordnet ist, dieser gegenüber in geringem Abstand eine zweite UV-durchlässige und gegen die Atmosphäre abgedichtete Filterscheibe ζ. B. aus Kieselglas, Molybdän-Kieselglas, Rasotherm, spezieller Keramik oder Plaste angeordnet, und der Zwischenraum evakuiert oder mit einem die Silberschicht nicht angreifenden UV-durchlässigen Gas, ζ. B. Argon oder Stickstoff gefüllt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung trägt diese zweite Filterscheibe zur Verbesserung der UV-B-Absorption eine IR-reflektierende und UV-durchlässige halbleitende Schicht z. B. aus SnO₂*

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Anordnung in Form von zwei ineinandergesteckten koaxialen Filterrohren gewählt, die miteinander luftdicht verbunden sind und deren Zwischenraum evakuiert oder mit einem inerten Gas gefüllt ist. Das Doppelrohr kann sowohl auf einer Seite als auch auf beiden Seiten offen sein, um das Einführen des Strahlers zu gestatten. Zur Erhöhung der Selektivität sind alle Flächen im Zwischenraum mit Silber beschichtet, während.die dem Strahler zugewandte Innenfläche des Doppelrohres zur Verbesserung der Wärmereflexion eine halbleitende IR-reflektierende Schicht z. B. aus SnO„ trägt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung fest mit dem Strahler verbunden. Dazu wird der silberbeschichtete UV-durchlässige Filterkörper als Rohr oder Kolben um den Strahler angeordnet. Der Innenraum wird wieder evakuiert oder mit Gas gefüllt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Verstärkung der UV-B-Absorption und IR-Reflexion um den Strahler ein weiteres Filterrohr aus UV-durchlässigem Material angeordnet, das sich ebenfalls im Innern des evakuierten oder gasgefüllten Außengefäßes befinden kann. Dieses zweite Rohr kann auf seiner dem Strahler zugewandten Fläche eine halbleitende IR-reflektierende Schicht z. B. aus SnO₂ tragen, während die dem Strahler abgewandte Fläche zusätzlich die erwähnte Silberschicht tragen kann. Als Material kommt für dieses Rohr z. B. Kieselglas, Molybdän-Kieselglas, Rasotherm, spezielle Keramik oder Plaste in Frage.

Die Evakuierung des Außengefäßes ist dann sinnvoll/ wenn eine Wärmeübertragung durch Konvektion ausgeschaltet werden soll z. B. im Fall von Niederdruckstrahlern oder von Hochdruckstrahlern kleiner Leistung. In anderen Fällen reicht zum Schütz der Silberschicht auch eine geeignete Gasfüllung aus.

Strahlungsquellen, die mit der erfindungsgemäßen Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung versehen sind/ emittierten ihre Strahlung vorwiegend im Bereich des "Therapeutischen Fensters". Dadurch, daß die Abstrahlung in anderen Bereichen des UV/ des Sichtbaren und des Infrarot verringert ist, kann die Belastung des zu bestrahlenden Objektes, z. B. von Patienten bei der Behandlung ausgewählter Hautkrankheiten oder bei kosmetischen Bestrahlungen, erheblich gesenkt werden. Entsprechend verringert sich der technische Aufwand zur Beseitigung der Schadwärme.

Der bei der Fertigung der Strahler zur Erzeugung eines Strahlungs-Austrittsfensters sonst erforderliche Aufwand entfällt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an 3 Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung vor einem Halogen-Metalldampf-Hochdruckstrahler

Fig. 2: Wärraereflektor- und UV-Filter-Anordnung verbunden mit einem Niederdruckstrahler

Fig. 3: Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung verbunden mit einem Halögen-Meta11 dampf-Hochdruckstrahler

Fig. 1 zeigt eine Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung, die sich vor dem Entladungsgefäß 1 eines innerhalb eines kreis-, parabel- oder ellipsenförmigen Reflektors 3 an den Stromzuführungen 2 befestigten Halogen-Metalldampf-Hochdruckstrahlers befindet. Die Filterscheibe 5 aus UV-durchlässigem Material, z. B. Kieselglas, Molybdän-Kieselglas, Rasotherm, spezieller Keramik oder Plaste trägt auf der dem Strahler 1 zugewandten Fläche eine spiegelnd reflektierende Silberschicht 4.

Zum Schutz der Silberschicht 4 befindet sich vor dieser eine zweite Filterscheibe 6 aus UV-durchlässigem Material, die auf der dem Strahler 1 zugewandten Fläche eine halbleitende IR-reflektierende Schicht z. B. aus SnO₂ und auf der dem Strahler 1 abgewandten Fläche ebenfalls eine Silberschicht 4 trägt. Zwischen den Filterscheiben 5 und 6 befindet sich ein Abstandhalter 7, der gegenüber den Scheiben 5 und 6 durch ein gasdichtes Material 8, z. B. Silikonkautschuk, abgedichtet ist. Der Raum zwischen den Scheiben ist mit einem die Silberschicht 4 nicht angreifenden und UV-durchlässigen Gas, z. B. Argon oder Stickstoff gefüllt. Die Anordnung wird durch einen Rahmen 9 gehaltert.

Fig. 2 zeigt eine Mfärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung, die fest mit einem UV-Niederdruckstrahler verbunden ist. Das Entladungsgefäß 1 aus UV-durchlässigem Material, z. B. Kieselglas u. ä., befindet sich, befestigt an den Stromzuführungen 2 von den Sockelstiften 11 zu den Elektroden 13, in einem Außengefäß 14 aus UV-durchlässigem Material.

Das Außengefäß 14 ist auf seiner Innenfläche bis in die Nähe der Sockel 16 mit einer spiegelnd reflektierenden Schicht aus metallischem Silber 4 belegt. Für die Aufrechterhaltung des Vakuums im Außenkolben 14 sorgen Getterringe 15, die nicht durch die Silberschicht 4 verdeckt werden dürfen.

Fig. 3 zeigt eine Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung, die mit einem Halogen-Metalldampf-Hochdruckstrahler verbunden ist. Das Entladungsgefäß 1 aus UV-durchlässigem Material wird mittels der Stromzufuhrungen 2 der Elektroden 13 mit dem Sockel 16 verbunden. Die Stromzuführungen 2 dienen zugleich als Halterung für das Filterrohr 12 aus UV-durchlässigem Material. Mit Ausnahme der Endzonen ist das Filterrohr 12 auf seiner Innenfläche vollständig mit IR-reflektierenden Schichten 10 z. B. aus SnO₂ bedeckt, während es auf seiner Außenfläche die Silberschicht 4 trägt.

Das Filterrohr 12 und das Entladungsgefäß 1 befinden sich in einem Außenkolben 14 aus UV-durchlässigem Material, der mit Ausnahme einer sockelnahmen Ringzone auf seiner Innenfläche vollständig mit einer Silberschicht 4 bedeckt ist. Der Außenkolben 14 ist evakuiert, für die Aufrechterhaltung des Vakuums sorgt eine Gettersubstand 15.

Claims (9)

1. Erfindungsanspruch

   1. Wärmereflektor- und UV-Filter-Anordnung für Bestrahlungslampen, die aus Niederdruckentladungs-Strahlern oder HaIogen-Metalldampf-Hochdruckstrahlern bestehen und die in Gefäßen aus UV-durchlässigem Material, z. B. Kieselglas, Molybdän-Kieselglas, phosphat- oder Rasothermglas, spezieller Keramik o. ä. betrieben werden und die gegebenenfalls auch IR-reflektierende Schichten tragen können, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahler und dem zu bestrahlenden Objekt wenigstens ein Filterkörper angeordnet ist, der auf wenigstens einer seiner Flächen eine Schicht aus metallischem Silber trägt, deren optische Dicke 2 bis 200 nm beträgt.
2. 2. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper aus UV-durchlässigem Material, z. B. Kieselglas, Molybdän-Kieselglas, Phosphat- oder Rasothermglas, spezieller Keramik oder Plaste bestehen.
3. 3. Anordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die Silberschicht tragenden Filterkörper und dem Strahler ein zweiter Filterkörper aus UV-durchlässigem Material angeordnet ist und daß die Filterkörper nicht untrennbar fest mit dem Strahler verbunden sind.
4. 4. Anordnung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper ebene oder gekrümmte Scheiben sind, die mittels eines Abstandhalters, eines Abdichtungsmaterials z. B. aus Silikongummi und eines Außenrahmens oder auf andere Weise gasdicht miteinander verbunden sind und daß der Raum zwischen den Filterscheiben evakuiert ist oder mit einem die Silberschicht nicht angreifenden und UV-durchlässigen Gas, z. B. Argon oder Stickstoff gefüllt ist
5. 5. Anordnung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper in Form von ineinandergesteckten, z. B. koaxial angeordneten Rohren gestaltet sind, die an einem oder an beiden Enden offen sein können und wo der Raum zwischen den Filterrohren evakuiert oder mit einem die Silberschicht nicht angreifenden UV-durchlässigen Gas gefüllt ist,
6. 6. Anordnung nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, dem Strahler nähere Filterrohr, auf seiner dem Strahler zugewandten Fläche eine IR-reflektierende Schicht, z. B. aus SnO₂ und/oder auf der dem Strahler abgewandten Fläche die Silberschicht trägt.
7. 7. Anordnung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Silberschicht tragende Filterkörper den Strahler in Rohr- oder Kolbenform umschließt und mit diesem untrennbar fest verbunden ist und daß der Raum zwischen dem Strahler und dem Filterrohr oder Kolben entweder evakuiert ist und ein Getter enthält oder daß der Zwischenraum mit einem die Silberschicht nicht angreifenden UV-durchlässigen Gas gefüllt ist.
8. 8. Anordnung nach Punkt 1 und 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahler und dem Filter-Rohr oder Kolben zusätzlich ein zweites Filterrohr aus UV-durchlässigem Material angeordnet ist, das auf dem größten Teil seiner dem Strahler zugewandten Fläche eine IR-reflektierende halbleitende Schicht trägt.
9. 9. Anordnung nach Punkt 1 und 2 sowie 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch das zweite Filterrohr auf dem größten Teil der dem Strahler abgewandten Fläche eine Silberschicht trägt und daß die Elektrodenzuleitungen zugleich als Halterungen für das zweite Filterrohr ausgebildet sind.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnunaen