DE2620007C2

DE2620007C2 - Filteranordnung für eine Infrarotstrahlungsquelle

Info

Publication number: DE2620007C2
Application number: DE2620007A
Authority: DE
Inventors: Mario Ostermundigen Posnansky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1976-05-06
Publication date: 1985-02-28
Also published as: GB1523664A; DE2620007A1; US4064402A; JPS51141648A; CH584415A5

Description

Es ist denkbar, daß ein Teil der äußeren Umhüllung 8 mit dem Gas derart verlagert wird, daß der Teil nicht mehr in den Bereich der Strahlung gelangt, und derart gefüllt bzw. gestaltet wird, daß ein Wärmeaustausch mit der Umgebung erfolgen kann. Dies kann erwünscht sein, wenn man eine übermäßige Erhitzung des Gases, die sich durch die Absorption ergibt, vermeiden will.

Die Suche nach einem geeigneten »schwarzen« Gas führte zu einer Auswahl von verschiedenen Möglichkeiten. Ein bevorzugtes Gas ist Jodgas (I₂), das nachstehend näher erläutert wird.

F i g. 5 zeigt das Absorptionsspektrum von Jodgas. Es liegt fast vollständig im sichtbaren Wellenlängenbereich (0,4—C,7 μ). Mit Ausnahme weniger Prozentanteile, die im sichtbaren Bereich liegen, emittiert dagegen ein Hellstrahler hauptsächlich im Wellenlängenbereich zwischen 0,9—3 μ, also in einem Bereich, in welchem Jod keine Absorption mehr aufweist Jod eigne* sich daher gut, um wie gewünscht nur den sichtbaren Anteil der -Strahlung des Hellstrahlers zu absorbieren.
"■' Um nun beurteilen zu können, welche Schichtdicke des Gases notwendig ist, um beispielsweise 99% der sichtbaren Energie zu absorbieren, kann man die Beer'sche Formel benützen:

Andere »schwarze« Gase, die sich zu oben beschriebenem Zweck eignen, sind Brom, bzw. ein Gemisch aus Jod und Brom, N₂O₄ bzw. NO₂, NOCl, ClF, S₂Cl₂, ClF₃, NBr₁BrF₁PCl₅₁BrF.

Einige dieser Gase haben aber je nach Anwendungsfall gewisse Nachteile, z, B. den, daß sie bei zu niedriger Temperatur zerfallen. Andere Gase, beispielsweise MO₂, haben den Vorteil, auch bei Raumtemperatur gasförmig zu sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Hierin sind:

— das Verhältnis Restintensität /zu Anfangsintensität «o

/o.

E_n der molare Extinksionskoeffizient,
C_n die molare Konzentration das Gases und d die Schichtdicke.

Bei Normaldruck

ergibt sich somit eine Schichtdicke: d=3 mm.

Jodgas kann nun auch ohne weiteres beispielsweise mit Luft verdünnt werden, will man über eine größere Schichtdicke absorbieren als 3 mm. Auch läßt sich Jod unter Druck setzen, wenn man über geringere Schichtdicken als 3 mm absorbieren will.

Jod liegt bei Raumtemperaturen in festem Zustand vor. Erwärmt es sich jedoch, beispielsweise durch die so Bestrahlung nach der Inbetriebsetzung des Infrarotstrahlers, entsteht automatisch das gewünschte »schwarze« Gas.

Ist der Raum, in dem das Jod eingeschlossen ist, dicht verschlossen, so entsteht mit steigender Temperatur ein Druck gemäß der Dampfdruckkurve von Jod. Um höhere Drücke zu vermeiden, muß daher die Menge Jod, die beispielsweise anfänglich in festem Zustand eingebracht wird, entsprechend dosiert werden.

Damit wird erreicht, daß, wenn sämtliches Jod verdampft ist, die weitere Druckerhöhung als Folge von weiterem Temperaturanstieg nur noch nach der Glasgleichung erfolgt

Da Jod sehr aggressiv gegen allerlei Werkstoffe ist, nicht jedoch gegen Glas, empfiehlt es sich, eine Gestaltung zu wählen, bei der das jod nur durch Glaswände eingeschlossen wird. Das ist in den Beispielen nach F i g. 1 und 3,4 technisch gut möglich.

Claims

1 2 teranordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Patentansprüche: angegebenen Art zu schaffen, die bei einfacher und preisgünstig herstellbarer Ausbildung den sichtbaren

1. Filteranordnung für eine Infrarotstrahlungs- Strahlungsanteil der Infrarotstrahlung unterdrückt
quelle, bei der die Strahlungsquelle zumindest teil- 5 Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Filteranordnung weise von einem Filtermaterial umgeben ist, das im nach der Erfindung gekennzeichnet durch die im kennsichtbaren Spektralbereich eine hohe und breitban- zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen dige Absorption besitzt und im Infrarotbereich eine Merkmale. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgegeringe Absorption aufweist, dadurch ge- staltungen wird auf die Patentansprüche2 bis 10 verkennzeichnet, daß das Filtermaterial aus ei- io wiesen.

nem Gas oder Gasgemisch besteht, welches sich Die außerordentlich einfache und überaus preisgün-

zwischcn einer äußeren, infrarotdurchlässigen Wan- stig herstellbare Filteranordnung kann außerordentlich

dung (5:7; 3) und einer inneren, durchsichtigen Wan- robust ausgeführt und für vielfältige Gebrauchszwecke

dung (2; 5) befindet, welche das Gas von der Beruh- eingesetzt werden, zumal leicht vermeidbar ist, daß sich

rung mit der Strahlungsquelle (1) fernhalten. 15 die Filteranordnung übermäßig erhitzt. Daher kann die

2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Filteranordnung bevorzugt bei Infrarot-Hellstrahlern kennzeichnet, daß ein Gas bzw. Gasgemisch gewählt zum Einsatz kommen, wie sie z. B. dazu benutzt werden, wird, das I₂, Br₂, NO₂, N₂O₄, NOCl, PCl₅, S₂Cl₂, BrF, Nebel auf Flugpisten zu beseitigen. Bei Hellstrahlern ClF oder IF enthält. dieser Art wird deren Wendel auf sehr hohe Temperatu-

0. Filteranordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- 20 ren, z. B. etwa 3500⁰C, gebracht, und der unerwünschte, kennzeichnet, daß ein Gasgemisch mit einem zusatz- dabei jedoch zwangsläufig anfallende Energieanteil in liehen transparenten Gas oder Gasgemisch verwen- Form von sichtbarer Strahlung wird durch die erfindet wird. dungsgemäße Filteranordnung zuverlässig unterdrückt,

4. Filteranordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- so daß Sichtbiphinderungen vermieden sind. Die Infrakennzeichnet, daß als zusätzliches transparentes Gas 25 rotstrahlung, auch die sehr kurzwellige Infrarotstrah- oder Gasgemisch Stickstoff bzw. Luft verwendet lung, bleibt jedoch ungeschwächt.

wird. Die Verwendung eines Gases als Filtermaterial ist

5. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- zwar an sich bekannt (US-PS 37 44 423), jedoch nur als kennzeichnet, daß als innere und äußere Wandungen Kantenfilter im Infrarotbereich und nur für einen Infrafür das Gas oder Gasgemisch zwei Glasscheiben (5) 30 rotdetektor.

verwendet werden, welche als Abdeckung für die Die Erfindung ist nachstehend mit Bezugnahme auf

Strahlenquelle dienen. die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

6. Filteranordnung nach Anspruch 1,dadurch ge- Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausfühkennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (1) von rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filteranorddurchsichtigen Hüllen (2,8) umgeben ist, die als inne- 35 nung,

re und äußere Wandungen dienen und sich das Gas F i g. 2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausfüh-

bzw. Gasgemisch im Zwischenraum zwischen den rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filteranord-

Hüllen befindet. nung,

7. Filteranordnung nach Anspruch 6, dadurch ge- Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie II1-III in kennzeichnet, daß die die äußere Wandung bildende 40 Fig. 4,

Hülle (8) rohrförmig ausgebildet ist und mit einem F i g. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer rohr-

Glasrohr (2), das die Strahlenquelle als innere Wan- förmigen Infrarotstrahlungsquelle, welche durch ein

dung umgibt, verschweißt ist. weiteres Gasrohr umgeben ist, im Längsschnitt, und

8. Filteranordnung nach Anspruch 7, dadurch ge- F i g. 5 die graphische Darstellung des Absorptionskennzeichnet, daß das eingeschlossene Gas Jod ent- 45 spektrums von gasförmigem Jod.

hält. Die F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes

9. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Ausführungsbeispiel mit einem Infrarotstrahler bestekennzeichnet, daß ein Kreislauf zum Kühlen des Ga- hend aus einem Wendel 1 mit einer Glasumhüllung 2 ses bzw. Gasgemisches vorhanden ist. und einem Reflektor 3. Im Bereich der austretenden

10. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 50 Strahlung ist nun eine die sichtbaren Strahlen unterkennzeichnet, daß die äußere Wandung teilweise als drückende Filteranordnung 4, die gleichzeitig als AbReflektor (3) für die Strahlungsquelle (1) ausgebildet deckung wirkt, untergebracht. Die Filteranordnung beist. steht dabei aus zwei Glasscheiben 5, zwischen denen

sich ein »schwarzes« Gas oder Gasgemisch 6 befindet.

55 Die F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein zweites

Ausführungsbeispiel, bei dem das »schwarze« Gas oder Gasgemisch 6 zwischen der Glasumhüllung 2 des Wen-

Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung für eine dels 1 und einer Abdeckscheibe 7 untergebracht ist.

Infrarotstrahlungsquelle gemäß dem Oberbegriff des Die F i g. 3 und 4 zeigen ein drittes Ausführungsbei-

Patentanspruchs 1. 60 spiel, bei dem eine durchsichtige Hülle 8 die Hülle 2 des

Bei einer bekannten Filteranordnung dieser Art (US- Wendeis 1 vollständig umgibt. Das »schwarze« Gas

PS 37 61 757) besteht das Filtermaterial aus polykristal- oder Gasgemisch 6 ist dabei im Hohlraum zwischen den

linem Silizium, das als Lampenkolben geformt ist und beiden Hüllen 2 und 8 untergebracht. Die durchsichtige

die Strahlungsquelle eines eine Infrarotlampe bildenden Hülle 8 ist ein äußeres Rohr, z. B. aus Quarzglas, welches

Infrarotstrahlers teilweise umgibt. Eine derartige Filter- 65 die ebenfalls rohrförmige Hülle 2 des Wendeis 1 umgibt,

anordnung ist in der Herstellung teuer sowie empfind- wobei die beiden Rohre fest miteinander verschweißt

lieh im Gebrauch. sind. Das »schwarze« Gas oder Gasgemisch 6 befindet

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine FiI- sich dabei im Bereich der Strahlung.