DE2829113A1 - Glass or ceramic cell with internal reflecting coating - which is bonded to cell to prevent peeling, esp. when the coating is exposed to corrosive gases in gas analysis appts. - Google Patents
Glass or ceramic cell with internal reflecting coating - which is bonded to cell to prevent peeling, esp. when the coating is exposed to corrosive gases in gas analysis appts.Info
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Abstract
Description
Küvette aus Glas oder Keramik mit Glass or ceramic cuvette with
auf der Innenfläche angebrachtem Reflexionsbelag ===~========= ~ ======= 0======= o == ~ ===== ~ ===== Die Erfindung bezieht sich auf Küvetten aus Glas oder Keramik mit auf der Innenfläche angebrachtem Reflexionsbelag aus Gold oder Platin. reflective coating on the inner surface === ~ ========= ~ ======= 0 ======= o == ~ ===== ~ ===== The invention relates to cuvettes from Glass or ceramic with a reflective coating made of gold on the inner surface or platinum.
Es sind Glasküvetten als Bestandteil von Meßeinheiten für IR- oder W-Gasanalysen bekannt, die als gasführende Bauteile zwischen der Strahlungsquelle und dem empfangenden Detektor angeordnet sind. Die hochglänzende Edelmetallbeschichtung an der Innenfläche dieser Küvetten hat die Aufgabe, die vom Strahler abgegebene Strahlung ohne Energieverlust und mit gleichbleibender Reflexion dem nachgeschalteten Detektor zuzuführen. Bei den be- kannten Glasküvetten treten schwerwiegende Probleme auf sobald die zu analysierenden Gase Chlor, Salzsäure, Schwefeldioxid und andere zur Bestimmung anstehende korrodierende Medien enthalten. Die Praxis hat ergeben, daß durch solche korrodierende Medien eine kontinuierliche Unterwanderung der Edelmetallschicht erfolgt, die sich in der Weiterung schließlich als Folie von der Glaswand der Küvette ablöst.There are glass cuvettes as part of measuring units for IR or W gas analyzes known as gas-carrying components between the radiation source and the receiving detector. The high-gloss precious metal coating on the inner surface of these cuvettes has the task of the emitted by the emitter Radiation without loss of energy and with constant reflection to the downstream Feed detector. In the case of known glass cuvettes are serious Problems arise as soon as the gases to be analyzed are chlorine, hydrochloric acid, sulfur dioxide and other corrosive media to be determined. The practice has shown that such corrosive media cause continuous infiltration The noble metal layer takes place, which in the extension finally turns out to be a foil of the glass wall of the cuvette comes off.
Die damit verbundene Minderung der Reflexionseigenschaften ftihrt zu einer Verfälschung der Konzentrations-Anzeige und macht eine sichere Meßwerterfassung, die zumeist im ppm-Bereich liegt, unmöglich.The associated reduction in the reflection properties leads to to a falsification of the concentration display and makes a reliable acquisition of measured values, which is mostly in the ppm range, impossible.
Die oben beschriebenen und ähnliche Probleme treten durch die korrodierenden Medien auch an solchen hochglänzenden Reflexionsschichten auf, die durch Vakuumverdampfung oder Kathodenzerstäubung an der Innenfläche von Hohlkörpern, insbesondere Küvetten aus Glas oder keramischem Material, angebracht worden sind. Die durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung aufgebrachten Reflexionsschichten sind daher auch nur dann anwendbar, wenn in neutraler Gas-Atmosphäre gearbeitet wird.The above-described and similar problems occur due to the corrosive Media also on such high-gloss reflective layers that are produced by vacuum evaporation or cathode sputtering on the inner surface of hollow bodies, in particular cuvettes made of glass or ceramic material. The by vapor deposition or cathode sputtering applied reflective layers are therefore only then applicable when working in a neutral gas atmosphere.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Küvetten aus Glas oder Keramik mit auf ihrer Innenfläche angebrachtem Refiexionsbelag aus Gold oder Platin zu schaffen, bei denen der Reflexionsbelag auch durch korrodierende Medien nicht von der Innenfläche des Hohlkörpers gelöst und dabei in seinen Eigenschaften, insbesondere seinen Reflexionseigenschaften, verschlechtert werden kann.The object of the invention is therefore to provide cuvettes made of glass or ceramic to create with a reflective coating made of gold or platinum on its inner surface, in which the reflective coating is not removed from the inner surface, even by corrosive media of the hollow body and thereby in its properties, in particular its reflective properties, can be worsened.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Reflexionsbelag in die Oberfläche des Glas- bzw. Keramikkörpers eingebunden ist. Bei diesen erfindungsgemäßen Küvetten ist es korrodierenden Medien praktisch unmöglich, den Metallbelag zu unterwandern und von der Innenfläche des Hohlkörpers abzulösen. In besonders vorteilhafter, hoch wirksamer Ausführungsform der Erfindung ist der Reflexionsbelag auf einer Zwischenlage angebracht, deren Material mit dem Metall des Reflexionsbelages in Folge Diffusion oder Legierung unter W§rmeeinwirkung einen Verbund bildet, und mit dieser Zwischenlage in die Oberfläche des Glas- bzw. Keramik körpers eingebunden ist. In dieser Ausführungsform wird optimales Reflexionsvermögen des Reflexionsbelages sichergestellt und zugleich ein Einbinden des Reflexionsbelages in die Oberfläche des Glas- bzw.This object is achieved according to the invention in that the reflective coating is integrated into the surface of the glass or ceramic body. With these according to the invention In cuvettes it is practically impossible for corrosive media to infiltrate the metal coating and detach from the inner surface of the hollow body. In particularly advantageous, high An effective embodiment of the invention is the reflective coating on an intermediate layer attached, the material of which diffuses with the metal of the reflective coating as a result or alloy forms a bond under the action of heat, and with this intermediate layer is incorporated into the surface of the glass or ceramic body. In this embodiment optimal reflectivity of the reflective coating is ensured and at the same time an integration of the Reflective coating in the surface of the glass respectively.
KeramiMcörpers solcher Qualität geschaffen, daß auch nach langzeitiger Einwirkung von korrodierenden Medien die Bindung zwischen der Innenfläche des Hohlkörpers und dem Reflexionsbelag nicht leidet.KeramiMcörpers created such quality that even after long-term Corrosive media affect the bond between the inner surface of the hollow body and the reflective coating does not suffer.
Für geringere Anforderungen läßt sich jedoch im Rahmen der Erfindung auch bereits eine billigere Küvette dadurch schaffen, daß der Reflexionsbelag mechanisch in die Oberfläche des Glas- bzw. Keramikkörpers eingebunden ist. Dieses mechanische Einbinden des Reflexionsbelages bedingt naturgemäß eine Minderung der Reflexionseigenschaften und auch eine merkliche Minderung der Haltbarkeit gegenüber der ersteren Ausführungsform der Erfindung. Jedoch ist für manche Anwendungszwecke diese Ausführungsform ausreichend und wegen ihrer geringeren Entstehungskosten zu empfehlen.For lower requirements, however, can be within the scope of the invention also create a cheaper cuvette that the reflection coating mechanically is integrated into the surface of the glass or ceramic body. This mechanical Incorporating the reflective covering naturally reduces the reflective properties and also a noticeable reduction in durability over the former embodiment the invention. However, this embodiment is sufficient for some applications and to be recommended because of their lower production costs.
Aufgabe der Erfindung ist es auch einfache, sicher durchführbare Verfahren zur Herstellung solcher Küvetten zu schaffen. Ein solches neuartiges Verfahren zur Herstellung besonders hochwertiger Küvetten der ersten Ausführungsform besteht darin, daß die glatte Innenfläche der Küvette aus Glas oder Keramik mit Kupfer dünn beschichtet wird und dann eine kolloidale Suspension des Edelmetalls gleichmäßig aufgebracht und über die Innenfläche des Hohlkörpers verteilt wird, und daß das in kolloidaler Verteilung aufgebrachte Edelmetall durch Einbrennen unter Ausbildung eines geschlossenen Belages in die Oberfläche des Glas- bzw. Keramikkörpers eingebunden wird.The object of the invention is also simple, reliable methods to create such cuvettes. Such a novel process for Production of particularly high-quality cuvettes of the first embodiment consists in that the smooth inner surface of the glass or ceramic cuvette is thinly coated with copper will and then a colloidal suspension of the precious metal evenly is applied and distributed over the inner surface of the hollow body, and that the Precious metal applied in colloidal distribution by baking with formation a closed covering integrated into the surface of the glass or ceramic body will.
Es ist möglich, das Kupfer unter Vakuum auf die Innenfläche des Hohlkörpers aufzudampfen oder durch Kathodenzerstäubung aufzubringen.It is possible to apply the copper under vacuum to the inner surface of the hollow body to vaporize or to apply by cathodic sputtering.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine Glasküvette unter Vakuum bei mindestens 3000C entgast, mittels Elektronenbombardement an ihrer Innenfläche gereinigt und dann durch Vakuumbedampfes oder Kathodenzerstäubung mit einer Kupferauflage versehen wird, wobei diese Kupferauflage auf die noch heiße Glasoberfläche gebracht wird. Dabei wird sich in dem Glas lösendes Kupferoxidul gebildet. Die Kupferauflage selbst ist wiederum Träger für einen Goldbelag, der in Form einer kolloidalen Goldsuspension aufgebracht wird. Durch die Lösbarkeit bzw.A particularly advantageous embodiment of this according to the invention Method consists in placing a glass cuvette under vacuum at at least 3000C degassed, cleaned by electron bombardment on their inner surface and then provided with a copper layer by vacuum vapor deposition or cathode sputtering this copper layer is applied to the still hot glass surface. Dissolving copper oxide is thereby formed in the glass. The copper plating itself is in turn the carrier for a gold coating in the form of a colloidal gold suspension is applied. Due to the solvability or
Legierbarkeit des Kupfers mit dem Gold kommt es wiederum zur innigen Verbindung zwischen der Kupferauflage und dem Goldbelag. Diese innige Verbindung und gegenseitiges Integrieren von Glasoberfläche, Kupferauflage und Goldbelag wird besonders intensiv erreicht, wenn man das Einbrennen unter Temperatur in der Nähe der Erweichungstemperatur des Glases durchführt.Alloyability of the copper with the gold comes about in turn for the intimate connection between the copper plating and the gold plating. This heartfelt Connection and mutual integration of glass surface, copper plating and gold plating is achieved particularly intensely if the baking is carried out at a temperature in the Near the softening temperature of the glass.
Für die Herstellung der zweiten, billigeren Ausführungsform der Küvette wird im Rahmen der Erfindung ein Herstellungsverfahren empfohlen, bei welchem die glatte Innenfläche der Küvette aus Glas oder Keramik mit Flußsäure angeätzt und leicht aufgerauht wird und daß dann eine kolloidale Suspension des Edelmetalls gleichmäßig aufgebracht und über die Innenfläche der Küvette verteilt wird und daß das aufgebrachte Edelmetall durch Einbrennen unter Ausbildung eines geschlossenen Belages in die Oberfläche des Glas- bzw. Keramikkörpers mechanisch eingebunden wird. Auch bei diesem Verfahren sollte das Einbinden bzw. Einbrennen unter Temperatur in der Nähe der Erweichungstemperatur des Glases bzw.For the production of the second, cheaper embodiment of the cuvette a manufacturing process is recommended in the context of the invention in which the The smooth inner surface of the glass or ceramic cuvette is etched with hydrofluoric acid and is slightly roughened and that then a colloidal suspension of the noble metal is uniform is applied and distributed over the inner surface of the cuvette and that the applied Precious metal by burning in with the formation of a closed coating in the Surface of the glass or ceramic body is mechanically integrated. Even with this one The process should involve the embedding or baking under temperature close to the Softening temperature of the glass or
des keramischen Materials durchgeführt werden.of the ceramic material.
Bei beiden Ausführungsvarianten läßt sich die gewünscht Einbrenntemperatur besonders sicher und gefahrlos erreichen, wenn das Einbrennen des Edelmetallbelages in einem Strahlungsofen durchgeführt wird. Hierbei läßt sich die Gefahr einer Deformierung des Glaskörpers bzw. Keramikkörpers völlig ausschließen.The desired stoving temperature can be achieved with both design variants Achieve particularly safe and risk-free when the precious metal coating is burned in is carried out in a radiation furnace. Here, the risk of deformation can be avoided completely exclude the glass body or ceramic body.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: I Fig. 1 eine Glasküvette in Seitenansicht, teilweise axial geschnitten; Fig. 2 einen Querschnitt der Küvette entsprechend II-II der Fig. 1, vergrößert; Fig. 3 ein Ausschnitt III der Fig. 2 in starker Vergrößerung und Fig. 4 den Ausschnitt III der Fig. 2 in abgewandelter Ausführungsform, in starker Vergrößerung.Two embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown. They show: I FIG. 1 a glass cuvette in side view, partly axially cut; FIG. 2 shows a cross section of the cuvette according to II-II of FIG. 1, enlarged; FIG. 3 shows a section III of FIG. 2 in greatly enlarged form, and FIG. 4 shows the detail III of FIG. 2 in a modified embodiment, greatly enlarged.
Die Glasküvette nach Fig. 1 hat eine Glaswandung 1 mit Reflexionsbelag 2 aus Edelmetall, insbesondere aus Gold, auf der Innenfläche, wobei Fig. 2 einen Einbindungsbereich 3 des Reflexionsbelages 2 in die Innenfläche des Glaskörpers 1 wiedergibt.The glass cuvette according to FIG. 1 has a glass wall 1 with a reflective coating 2 made of noble metal, in particular made of gold, on the inner surface, FIG Integration area 3 of the reflective coating 2 in the inner surface of the glass body 1 reproduces.
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Küvette stirnseitig mit Abdeckungen bzw. Verschlüssen 11 versehen, die aus für die Jeweilige Strahlung durchlässigem Material gebildet sind. Seitlich sind an der Küvette Anschlußstutzen 12 als Gaseinlaß und Gasauslaß ausgebildet.As Fig. 1 shows, the front of the cuvette is covered with covers or Closures 11 are provided, which are made of material that is permeable to the respective radiation are formed. On the side of the cuvette are connecting pieces 12 as gas inlet and Gas outlet formed.
Im Beispiel der Fig. 3 ist auf die Innenfläche des unter Vakuum auf eine Temperatur von etwa 3000C gehaltenen Glaskörpers 1 durch Kathodenzerstäubung oder Vakuumbedampfen eine Kupferauflage 4 aufgebracht worden, die im Bereich 5 mit in dem Glaskörper 1 vorhandenem Sauerstoff zu Kupferoxidul oxidiert und im Glaskörper gelöst worden ist, während der an der Innenfläche des Glaskörpers 1 verbleibende Teil der Kupferauflage 4 durch gegenseitiges Diffundieren und Legieren unter Wärmeeinwirkung in die Goldschicht 2 aufgenommen ist und somit - wie die gestrichelte Darstellung der Grenzlinie zwischen den Bereichen 2 und 4 in Fig. 3 andeutet - ein Verbund mit der Goldauflage 2 bildet. Durch solche zweiseitige Verbundbildung bindet die Kupferzwischenlage 4 die Goldauflage 2 in die Oberfläche des Glaskörpers 1, nämlich einerseits durch Lösung von Kupferoxidul im Glaskörper und andererseits durch Diffundieren und Legieren von Kupfer in der Goldauflage 2. Dies macht es korrodierenden Gasen und überhaupt korrodierenden Stoffen unmöglich, zwischen der Innenfläche des Glaskörpers 1 und der Goldauflage 2 einzudringen und die Goldauflage 2 vom Glaskörper 1 abzulösen.In the example of Fig. 3 is on the inner surface of the under vacuum a temperature of about 3000C maintained glass body 1 by cathode sputtering or vacuum vapor deposition a copper plating 4 has been applied, which in the area 5 with Oxygen present in the glass body 1 is oxidized to Kupferoxidul and in the glass body has been solved, while the remaining on the inner surface of the glass body 1 Part of the copper layer 4 by mutual diffusion and alloying under the action of heat is included in the gold layer 2 and thus - like the dashed illustration the boundary line between the areas 2 and 4 in Fig. 3 indicates - a composite with the gold plating 2 forms. The intermediate copper layer binds through such two-sided composite formation 4 the gold plating 2 into the surface of the glass body 1, namely on the one hand through Solution of copper oxide in the glass body and on the other hand through Diffuse and alloying copper in the gold plating 2. This makes it corrosive gases and corrosive substances at all impossible between the inner surface of the glass body 1 and the gold plating 2 and detaching the gold plating 2 from the glass body 1.
Im Beispiel der Fig. 4 ist die Goldauflage 2 mechanisch in die innere Oberfläche des Glaskörpers 1 eingebunden. Hierzu wurde die Innenfläche des Glaskörpers 1 mittels Flußsäure angeätzt und - wie bei 6 gezeigt - leicht aufgerauht. Die Tiefe dieser Aufrauhung 6 bildet den Verankerungsbereich bzw.In the example of FIG. 4, the gold plating 2 is mechanically in the inner Integrated surface of the glass body 1. The inner surface of the glass body was used for this 1 etched with hydrofluoric acid and - as shown in 6 - slightly roughened. The depth this roughening 6 forms the anchoring area or
Einbindungsbereich 3. Die zunächst als Suspension aufgebrachte Goldauflage 2 dringt beim Einbrennen in diese Aufrauhung 6 intensiv ein und erhält dadurch eine mechanische Verankerung die es korrodierenden Medien, insbesondere korrodierenden Gasen außerordentlich schwer macht, zwischen die Innenfläche des Glaskörpers 1 und die Goldauflage 2 einzudringen. Eine Küvette mit gemäß Fig. 4 aufgebrachtem innerem Goldbelag hat eine mehrfache Lebensdauer wie eine Glasküvette, bei der die innere Goldauflage nur durch Vakuumbedampfung oder Kathodenzerstäubung aufgebracht ist.Embedment area 3. The gold plating initially applied as a suspension 2 penetrates intensively into this roughening 6 during baking and thereby receives a mechanical anchoring of the corrosive media, especially corrosive ones Makes gases extremely difficult between the inner surface of the glass body 1 and penetrate the gold plating 2. A cuvette with an inner as shown in FIG Gold coating has a service life several times that of a glass cuvette, in which the inner Gold plating is only applied by vacuum vapor deposition or cathode sputtering.
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DE19782829113 DE2829113A1 (en) | 1978-07-03 | 1978-07-03 | Glass or ceramic cell with internal reflecting coating - which is bonded to cell to prevent peeling, esp. when the coating is exposed to corrosive gases in gas analysis appts. |
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- 1978-07-03 DE DE19782829113 patent/DE2829113A1/en not_active Withdrawn
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