DE1191129B

DE1191129B - Waermereflektierende Spiegel und Filter

Info

Publication number: DE1191129B
Application number: DEN23220A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Erhard Kauer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-05-24
Filing date: 1963-05-24
Publication date: 1965-04-15
Also published as: NL142522B; US3288625A; NL6405561A; GB1039210A

Description

Wärinereflektierende Spiegel und Filter Die Erfindung bezieht sich auf wärmereflektierende Spiegel und Filter mit geringem Reflektionsvermögen für sichtbare Strahlung.
Die Trennung der Wärinestrahlung von sichtbarem Licht ist eine Aufgabe, der man in der Technik sehr häufig begegnet. So wird z. B. die von Lichtquellen ausgehende Wärmestrahlung im allgemeinen als störend angesehen. Einmal ist sie die Ursache für den relativ niedrigen Wirkungsgrad der Lichtquellen, zum anderen ruft sie häufig unerwünschte Nebenerscheinungen z. B. Erwärmung bestrahlter Objekte hervor, wie bei Projektionslampen u. dgl., die man gerne mit hohen Intensitäten an sichtbarer Lichtstrahlung einsetzen möchte, ohne daß die Wärmestrahlung Filmen oder Diapositiven schaden würde.
Bei medizinischen Bestrahlungslampen, Trocknungslampen u. dgl. möchte man häufig hohe Intensitäten an Wärmestrahlung einsetzen, ohne von sichtbarer Strahlung geblendet zu werden. Im allgemeinen bedient man sich zur Trennung von Strahlungsanteilen geeigneter Absorptionsfilter bzw. Reflexionsfilter oder Durchlässigkeitsfilter.
Absorptionsfilter bestehen meistens aus gefärbten Gläsern, die nicht nur das sichtbare Licht absorbieren, sondern auch die Wellenlänge oberhalb von etwa 2,7 g. Die beiden Absorptionsbereiche bewirken eine nicht unbeträchtliche Auffieizung der Filter.
Reflexions- bzw. Durchlässigkeitsfilter können auch aus dielektrischen Mehrfachschichten aufgebaut sein. Wegen der Genauigkeitsforderungen, die man an die Einzelschichten stellen muß, sind solche Filter in der Herstellung sehr kostspielig.
Die gut reflektierenden Metalle, wie z. B. Aluminium und Silber, besitzen in dieser Hinsicht nur eine schwache Selektivität; sie reflektieren das sichtbare Licht praktisch genauso gut wie die Ultrarotstrahlung. Sogar Goldspiegel, die unter diesem Gesichtspunkt noch am günstigsten sind, reflektieren für A = 555 mR (Maximum der Augenempfindlichkeit) etwa noch 80 % der auftretenden sichtbaren Strahlung.
Hochdotierte Sn0.-Schichten sind zwar gut lichtdurchlässig, sie reflektieren jedoch erst langewelligere Ultrarotstrahlung befriedigend. Sie sind daher für Niedertemperaturstrahler, wie z. B. Na-Dampflampen, geeignet, kommen aber für die gebräuchlichen Glühlichtquellen, deren Strahlungsmaximum bei etwa 1 #t liegt, nicht in Frage. Es wurde nun gefunden, daß Lanthanhexaborid (LaB.) die gewünschten Eigenschaften in hervorragendem Maße besitzt. Die Spiegel und Filter nach der Erfindung sind also dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Schicht aus Lanthanhexaborid besteht.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die den spektralen Verlauf der Reflexion eines LaB.-Spiegels zeigt, näher erläutert.
In Reflexion zeigen die Spiegel und Filter nach der Erfindung eine dunkelviolette Färbung, die sich aus dem spektralen Verlauf der Reflexion gemäß der Zeichnung erklären läßt. In der Zeichnung gibt die Kurve das Reflexionsvermögen eines LaB.-Spiegels in Abhängigkeit der Wellenlänge der den Spiegel treffenden Strahlung. Es ergibt sich, daß im Maximum der Augenempfindlichkeit der Spiegel ein Reflexionsvermögen von nur etwa 7% besitzt, während Ultrarotstrahlung mit hoher Ausbeute reflektiert wird, schon etwa 80 % bei Strahlung mit Wellenlänge 0,7 R (nahe Ultrarot). Die Schärfe des überganges vom Durchlaß- zum Reflexionsbereich entspricht nahezu der eines Interferenzfilters. Mit abnehmender Wellenlänge nimmt das Reflexionsvermögen wieder zu und erreicht bei 0,4 [t etwa 20 %.
Im allgemeinen wird diese Reflexion nicht störend in Erscheinung treten, da Ultrarotquellen in diesem Spektralbereich nur noch wenig Energie abstrahlen. Sofern die Reflexion stören würde, läßt sie sich in an sich bekannter Weise durch Aufbringen einer dielektrischen Schicht vorzugsweise mit einer optischen Dicke von A14 beseitigen. Wird die Entspiegelung für eine Wellenlänge von z. B. 0,5 11 vorgenommen, was z. B. mittels einer Schicht aus CaF2, Ti02 u. dgl. für diesen Zweck an sich bekannten Stoffen, deren Brechzahl zwischen etwa 1,4 und 1,7 liegt, möglich ist, dann ist auch für benachbarte Wellenlängen das Reflexionsvermögen sehr klein und entspricht der in der Figur gestrichelt eingezeichneten Kurve. Das Reflexionsvermögen im lAtrarotgebiet wird durch eine solche Antireflexschicht praktisch nicht beeinflußt, insbesondere dann nicht, wenn man die 0. Ordnung (A/4-Schicht) verwendet.
Bei Glühlampen, wie Projektionslampen u. dgl., geeigneter Geometrie kann eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht werden, wenn die Kolbenwand mit einer LaB.-Schicht bedeckt wird. Von dieser Schicht werden dann die Wärmestrahlen wieder auf den Glühkörper zurückgeworfen. Die dem Glühkörper zugeführte Energie kann daher um einen entsprechenden Betrag erniedrigt werden.
Die Spiegel und Filter nach der Erfindung können in verschiedener Weise hergestellt werden. So kann man LaB, oder deren Komponente im Hochvakuum aufdampfen, auch können aufgedampfte Lanthanschichten aufberiert werden oder durch einfache oder reaktive Kathodenzersfäubung hergestellt werden. Selbsttragende Spiegel können hergestellt werden durch Drucksintern von LAB, in der gewünschten Form, Die LaB.-Schichten können auf Glas, Quarz, Keramik, Kunststoffe und andere Materialien aufgebracht und in Reflexionsfiltern, Spiegeln und Durchlässigkeitsfiltem zur Anwendung kommen. Die Dicke der optisch wirksamen Schicht soll dabei mindestem etwa 0,2 #4 sein und für Durchlässigkeitsfilter etwa 0,6 li nicht übersteigen. Das Vorliegen einer Schicht aus LaB, allein ist jedoch meistens noch keine hinreichende Bedingung für eine gute Filterwirkung, insbesondere für eine hohe Ultrarotreflexion. Man muß zusätzlich verlangen, daß die Schicht eine nicht zu feinkristalline Struktur besitzt, damit die elektrische Leitfähigkeit der des massiven LaB.-Materials möglichst nahe kommt. Eine solche Struktur läßt sich beispielsweise erhalten, wenn der Träger während des Entstehens der Schicht auf einer möglichst hohen Temperatur gehalten wird, z. B. einer Temperatur knapp unterhalb des Erweichungs- oder Schmelzpunktes des Trägers. Auch eine thermische Nachbehandlung der bei niedriger Temperatur erzeugten Schicht ist möglich. Als Maß für die Größe der Schicht kann der Flächenwiderstand angesehen werden, der bei den angegebenen Schichtdicken kleiner als 50 Q, besser sogar kleiner als 20 9 sein sollte. Damit wird gewährleistet, daß die Absorption im sichtbaren Gebiet klein bleibt bei gleichzeitiger hoher Ultrarotreflexion.

Claims

Patentansprüche: 1. Wärinereflektierende Spiegel und Filter mit geringem Reflexionsvermögen für sichtbare Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch wirksame Schicht aus Lanthanhexaborid besteht.
2. Spiegel und Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Flächenwiderstand kleiner als 50 9, vorzugsweise kleiner als 20 Q ist.