DE2060839A1

DE2060839A1 - Infrarotlampe mit Kolben aus Silicium

Info

Publication number: DE2060839A1
Application number: DE19702060839
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl-Ing Dr Muehlbauer; Hans Nagorsen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1970-12-10
Publication date: 1972-06-29
Also published as: US3761757A; IT943713B; GB1329778A; FR2117421A5; NL7113425A

Description

Z'.e vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Infrarotlampe mit einem Lampensockel, einem mit diesem gasdicht verbundenen Kolben und einer Lampenwendel im Inneren des KoI bens.

Bisher bekannte Infrarotlampen weisen einen Kolben aus gefärbtem Glas oder Quarz auf. Eu ist auch bekannt, Glühlampen mi', Kolben aus ungefärbtem Gxas oder .Juarz zu veinvenden und diesen ein Infrarotfilter aus gefärbtem Glas vorzubehalten. Glaskolben und Glasfilter sind jedoch mechanisch nicht sehr widerstandsfähig und vertragen außerdem keine allzu hohen Temperaturen. Es ist außerdem schwierig, Glasfilter mit ausgeprägter Filterchnr-ikterjfitik, insbesondere für langwelliges Infrarot, herzustellen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Infrarotlampe der eingangs erwähnten Gattung so zu verbessern, daß die Nachteile der herkömmlichen Infrarotlampen vermieden werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mindestens teilweise aus Silicium besteht.

Vorteilhafterweise besteht der Kolben aus einem an einem Ende geschlossenen Rohr aus polykristallinem

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Silicium, das zweckmäßigerweise pyrolytisch abgeschieden wird. Das Rohr kann eine Wandstärke zwischen 0,5 und 4 mm und einen Durchmesser zwischen 20 und 60 mm aufweisen. Mindestens ein Bereich kann aber auch geringere Wandstärke als das überige Rohr aufweisen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Figur näher erläutert.

Die Infrarotlampe hat einen Kolben 1, der aus einem auf der Unterseite offenen Silioiumrohr besteht. Die Öffnung wird durch einen Boden 2 verschlossen. Der Boden ? kann entweder auch aus Silicium oder aus Glas oder Quarz bestehen. Der Boden 2 und das Unterteil des Kolbens 1 sind von einem becherförmigen Sockel 4 z.B. auρ Quar% oder Glas umgeben. Der untere Teil des Kolbens 1 und der Sockel 4 ist mittels einer hiteefesten Dichtungsmasse 5, z.B. ein Siliconklebers abgedichtet. Durch den Boden 2 und den Sockel 4 führt ein Glasrohr 6 hindurch, durch das das Innere 10 der Infrarotlampe evakuiert oder mit einem Schutzgas gefüllt werden kann. Das Glasrohr f> wird nach der Evakuierung oder der Füllung mit Schutzgas abgeschmolzen. Durch den Boden 2 und den Sockel 4 gehen zwei Anschlüsse 7 und 8 hindurch, die mit einer Wendel 9 im Inneren 10 der Infrarotlampe verbunden sind. Die Wendel 9 kann z.B. aus Silicium, Siliciumcarbid oder Wolfram bestehen. Die Durchführungen in dem Boden 2 und dem Sockel 4, durch die die Anschlüsse 7 und 8 hindurchführen, werden beispielsweise durch Zuschmelzen des Sockels und/oder des Bodens abgedichtet. Im Kolben 1 ist noch eine Stelle geringerer Dicke vorgesehen, die nachfolgend als "Fenster" bezeichnet wird. Das Fenster 3 liegt etwa auf der gleiche Höhe wie die Wendel 9.

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Wird die Wende] 9 durch eine an din Klemme 7 und R angelepte Spannung aufgeheizt, so strahlt sie das ganze Liohtspektrum kontinuierlich vom langwelligen Infrarot bin zum Ultrnviolett ab. Durch den Kolben wird dan Ultraviolett, das sichtbare Licht und das kurzwellige Infrarot auagefiltert, so daß nur noch das langwellige Infrarot mit einer Wellenlänge von über 1,1 /U durchgelassen wird.

Die Intensität der durchgelesenen Strahlung hängt bei gegebener Leistung der Wendel von der Dicke der Si liciumschicht d-es KoI bens 1 ab. Zweckmäßigerweise wählt man die Dicke der Schicht zwischen 0,5 und Λ mm. Bei 0,5 mm Schichtdicke ist der Kolben 1 bereits gasdicht. Es empfiehlt sich nicht, die Wandstärke größer iil3 4 mm zu machen, weil höhere Wandstärken schwierig herzustellen sind und der Kolben 1 wegen des höheren Materialverbrauches zu kostspielig wird. Der Kolben kann z.B. einen Durchmesner zwischen 20 und 60 mm aufweisen.

Durch das Fenster 3 tritt, da an dieser Stelle die Wanddicke geringer ist, die Infrarotstrahlung mit höher Intensität als an den übrigen Stellen des Kolbens aun. Das Fenster 3 ist jedoch nicht notwendig oder kann auch an einer anderen Stelle, wie z.B. an der Oberseite des Kolbens 1 angeordnet sein.

Der Kolben 1 besteht, wie schon oben erwähnt, aus pyrolytisch abgeschiedenem polykristallinem Silicium. Dieses Material und die Technologie seiner Herstellung ift aup der Halbleiiiertechnik gut bekannt. Die Erläuterung der Herstellung des Kolbens 1 wird daher im Zusammenhang mit

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der vorliegenden Erfindung aufdaa unbedingt Notwendige beschränkt.

In einem aus Quarz bestehenden Reaktionsgefäß, das gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen ist, ist ein rohrförmiger, an einem Ende geschlossener, beheizbarer Trägerkörper z.B. aus Graphit angeordnet. Der Trägerkörper kann z.B. durch direkten Stromfluß oder eine von einem hochfrequenten Strom durchflossene Spule auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1300⁰C aufgeheizt werden. Das Reaktionsgefäß hat eine Einlaßöffnung, durch die ein Gemisch von Wasserstoff und einer gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials, z.B. Trichlorsilan SiHCl", eingeführt wird. Das Gasgemisch kann ein Verhältnis der Molgewichte von Wasserstoff zum Trichlorsilan von ca. 1:0,5 bis 1:0,005 aufweisen. Der

Durchsatz an Gasgemisch kann zwischen 0,05 und 5 l/hcm abzuscheidender Oberfläche liegen.

Das Gemisch reagiert bei einer Temperatur von etwa 1000 bis 1300⁰C auf der Oberfläche des beheizten Trägerkörpers, so daß sich dort polykristallines Silicium abscheidet. Der Rest des Gasgemisches, der nicht unter Bildung von Silicium miteinander reagiert hat, entweicht durch eine Auslaßöffnung. Ist eine genügend dichte Schicht von Silicium, z.B. 0,5 bis 4 mm abgeschieden, so wird der Abscheidungsvorgang beendet und der Trägerkörper kann mit dem einseitig geschlossenen Rohr aus dem Reaktionsgefäß entnommen werden. Da das Graphit des Trägerkörpers einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Silicium aufweist, schrumpft dieser beim Abkühlen stärker und kann aus dem Siliciumrohr herausgezogen werden. Der Kolben für die Infrarotlampe ist damit fertiggestellt. Das Fenster 3 kann im Kolben 1 entweder durch

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mechanische Bearbeitung oder auch dadurch hergestellt werden, daß auf die dera Fenster entsprechenden Fläche bei Erreichung einer gewissen Schichtdicke kein Halbleitermaterial mehr abgeechieden wird. Dies kann z.B. durch Auflegen einer gebogenen Metallscheibe erreicht werden.

Der Kolben der Infrarotlampe muß nicht notwendigerweise ganz aus Silicium bestehen, sondern kann auch teilweise aus anderem Material, z.B. Molybdän, bestehen. An denjenigen Stellen, an denen ein Austritt der Infrarotstrahlung erwünscht ist, ist jedoch immer Silicium vorgesehen.

5 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

Patentansprüche

Infrarotlampe mit einem Lampensockel, einem mit diesem gasdicht verbundenen Kolben und einer Lampenwendel im Inneren des Kolbens, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (1) mindestens teilweise aus Silicium besteht.

Infrarotlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (1) aus einem an einem Ende geschlossenem Rohr aus polykristallinen! Silicium besteht.

3. Infrarotlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr aus pyrolytisch abgeschiedenem Silicium besteht.

4. Infrarotlampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr eine Wandstärke zwischen 0,5 und 4 mm und einen Durchmesser zwischen 20 und 60 mm aufweist.

5. Infrarotlampe nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichne t , daß das Rohr mindestens einen Bereich (3) mit geringerer Wandstärke als das übrige Rohr aufweist.

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