DE3725871C2

DE3725871C2 - Element mit hohem Emissionsvermögen für Infrarot-Strahlung

Info

Publication number: DE3725871C2
Application number: DE3725871A
Authority: DE
Inventors: David Paul Jones; Kevin Mullaney
Original assignee: Pilkington PE Ltd
Current assignee: Qioptiq Ltd
Priority date: 1986-08-06
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2007-08-05
Also published as: GB2193819B; US4850660A; GB8717295D0; JPS6356602A; GB8619193D0; DE3725871A1; JP2694951B2; GB2193819A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Element mit hohem Emissionsvermögen und somit geringem Reflexionsvermögen im Infrarot-Wellenlängenbereich, d. h. für Wärmestrahlung von typischerweise zwischen 6 und 30 µm, aber auch im Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts.

Ein solches Element kann z. B. bei Raumsatelliten verwendet werden, die auf der niedrigstmöglichen Betriebs temperatur oder innerhalb eines Soll-Temperatur bereichs gehalten werden. Unter solchen Umständen verwendet man das Element typischerweise entweder zum Abdecken einzelner Solarzellen, die die elektrische Energie für den Betrieb des Satelliten liefern, oder aber man verwendet das Element in Form von Wärmesteuerspiegeln, die zur Ver hinderung eines Hitzeaufbaus des Satelliten beitragen, wie er aufgrund von Sonnenaufheizung oder Wärmeemission bzw. Wärmeabstrahlung von innerhalb des eigentlichen Raum fahrzeugs entstehen kann.

Ein solches Element ist unter der Bezeichung Abdeckelement (cover slip) bekannt, wenn es zum Abdecken einer Solarzelle gebraucht wird, wobei die Hauptzwecke des Abdeckelements darin bestehen, die Solarzelle vor ionisierender Strahlung und Micrometeoriten zu schützen sowie den zum Ankleben des Abdeckelements an die Solarzelle verwendeten Klebstoff vor ultravioletter Strahlung zu schützen, die ansonsten zur Beeinträchtigung desselben neigen würde. Zusätzlich zu dieser einfachen Schutzfunktion sollte das Abdeckelement außerdem idealerweise ein gutes Emissionsvermögen in den Wellenlängenbereichen der Wärmestrahlung besitzen, so daß sich die Solarzelle auf der niedrigstmöglichen Temperatur halten läßt, was wiederum den Wirkungsgrad der elektrischen Ausgangsleistung steigert.

Die Erzielung einer verbesserten Emissions-Leistung im infraroten Wellenlängenbereich der Wärmestrahlung ist schwierig, wenn das Abdeckelement aus Glas hergestellt ist, da dann sogenannte Reststrahlenbänder vorhanden sind, die Spitzen mit hohem Reflexionsgrad in den Bereichen von ca. 10 bzw. 22 µm ergeben. Dies bedeutet, daß um diese Spitzen mit hohem Reflexionsgrad herum das Solarzellen- Abdeckelement bzw. der Wärmesteuerspiegel nicht sehr effizient als Strahler für Wärmestrahlung arbeitet, was wiederum bedeutet, daß die Temperatur unter dem Glassubstrat des Abdeckelements bzw. des Wärmesteuerspiegels relativ hoch bleibt.

In der US-PS 4 578 527 ist ein Element gezeigt, das eine verbesserte Unterdrückung des Reflexionsvermögens innerhalb eines Bereichs der oben genannten Reststrahlenbereiche aufweist, wobei das Abdeckelement mit einem Belag mit hohem Emissionsvermögen versehen ist, bestehend aus einer oder mehreren Schichten aus Thoriumfluorid und Siliciumdioxid mit jeweils einer optischen Dicke von λ/4. Dadurch soll die Emissionscharakteristik des zum Schutz einer Solarzelle um bis zu 4% gesteigert werden. Dies wird offensichtlich erreicht durch Reduzieren des Reflexions vermögens bei der in dem Bereich um 10 µm auftretenden Reststrahlenspitze, wobei hinsichtlich dieses Reflexions vermögens gesagt ist, daß es von einer Spitze von ca. 75% Reflexionsvermögen auf eine Spitze von unter 30% reduziert wird. Da ungefähr 38% der emittierten Wärmestrahlung des "schwarzen Körpers" in dem Bereich von 7 bis 13 µm liegen, ist es klar, daß eine Reduzierung des Reflexionsvermögens um den genannten Betrag zu einer Verbesserung der Gesamtcharakteristika des Wärmeemissions vermögens des Belags des Elements führt, bei dem dieser verwendet wird, und zwar unter der Voraussetzung, daß das Emissionsvermögen bei dem anderen Reststrahlen bereich nicht aufs Spiel gesetzt wird.

Trotz der vorstehend genannten Fakten wird bei der US-PS 4 573 527 dennoch eingeräumt, daß bei einer Temperatur von ca. 300°K 53% der Wärmestrahlung des "schwarzen Körpers" bei Wellenlängen auftreten, die größer als 13 µm sind, wobei es sich um einen Bereich des Spektrums handelt, in welchem der Brechungsindex für Materialien wie Thoriumfluorid ungünstig ist.

Ein wesentlicher Nachteil in der Verwendung von Thorium fluorid als Abstandsschicht ergibt sich aus der Tatsache, daß es radioaktiv ist, da es ein Strahler von Alpha teilchen ist, und somit Schutz gegen diese Strahlung erfordert. Durch sorgfältige Messungen in den Bereichen des elektromagnetischen Spektrums oberhalb von 13 µm hat die Anmelderin gezeigt, daß Thoriumfluorid zwar eine relativ gute Reduzierung des Reflexionsvermögens in dem Bereich um 10 µm erreicht, aber andererseits die bei dem Bereich um 22 µm auftretende Reststrahlenspitze tatsächlich bei Verwendung dieses Materials von dem normalen Reflexionsvermögen von 24% auf ein Reflexionsvermögen von 48% ansteigt. Da, wie erwähnt, 53% der emittierten Wärmestrahlung des "schwarzen Körpers" in dem Bereich oberhalb 13 µm auftreten, ist es klar, daß diese Steigerung anstatt einer Unterdrückung der Reststrahlenspitze in dem Bereich um 22 µm eine nachteilige Wirkung auf die Gesamtemissions charakteristik des Elements hat.

In der US-PS 4 578 527 ist gesagt, daß Thoriumfluorid eine sehr wünschenswerte Eigenschaft besitzt, die darin besteht, daß es eine relaltiv geringe innere Spannung bzw. Eigen spannung besitzt und sich auf relativ dünnen Substraten ohne Verursachung wahrnehmbarer Verwerfungen aufbringen läßt.

Aus der DE 27 20 742 ist ein Antireflexionsbelag für Glassubstrate bekannt, der sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Infrarotbereich des Spektrums wirksam ist. Der Belag besteht aus einer mehrlagigen Anordnung von Halogeniden, insbesondere Fluoriden der seltenen Erden und von Metalloxiden, z. B. Aluminium- oder Magnesiumoxid. Zu den seltenen Erden gehört auch Dysprosium.

Man könnte nun daran denken, die aus der DE 27 20 742 A1 bekannten Antireflexions-Beläge aus Schichtanordnungen mit Fluoriden der seltenen Erden und Metalloxiden bei dem aus der US 4 578 527 bekannten Element einzusetzen. Speziell die Verwendung von Dysprosiumfluorid empfiehlt sich dem Fachmann jedoch nicht, und zwar bereits deshalb nicht, weil die erforderliche Schichtdicke zu nicht akzeptierbaren mechanischen Spannungen führen würde.

Aus der CH 557 546 ist es bekannt, für Antireflexions-Beläge eine Anordnung aus mehreren Teilschichten vorzusehen, um zu einer λ/4- Schicht zu gelangen. Es ist dort eine Anordnung aus mehreren einfachen oder zusammengesetzten λ/4-Schichten vorgeschlagen. Speziell geht es um Antireflexionsschichten für den sichtbaren Bereich des Spektrums (ca. 500 nm). Zweck zusammengesetzter λ/4-Schichten ist es, im Gesamtaufbau Schichten mit Brechungsindizes zu realisieren, die mit einer nicht-zusammengesetzten Schicht nicht realisierbar sind.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß Dysprosiumfluorid zwar eine hohe Eigenspannung besitzt, sich aber trotzdem noch als Material verwenden läßt, das Teil eines Elements mit einem Belag mit hohem Emissionsvermögen bildet und das eine beträchtlich bessere Spektralemissions leistung in den in den Bereichen um 10 und 22 µm auftretenden Reststrahlenbändern ergibt als dies bei der Verwendung von Thoriumfluorid der Fall ist. Diese Feststellung entstand aus dem Verständnis, daß Dysprosiumfluorid zwar eine sehr hohe Spannung aufweist und daher normalerweise nicht in Schichten mit einer optischen Dicke von einer viertel Wellenlänge (λ/4) niedergeschlagen werden kann, daß aber beim Niederschlagen dieses Materials in Form einer Serie von sehr dünnen Schichten, die zwischen entsprechenden dünnen Schichten aus einem Absorbermaterial sandwichartig angeordnet sind und wobei die Gesamtheit der Schichten die erfoderliche optische Dicke bildet, die Spannungseffekte auf ein akzeptables Niveau reduziert werden können. Überraschender weise wurde festgestellt, daß eine solche Konstruktion nach einer ersten Annäherung dieselbe Emissionscharakteristik wie die einer theoretischen zweilagigen Anordnung ergibt, die Dysprosiumfluorid als eines der Materialien aufweist, wobei jedoch nicht das Problem des Spannungsaufbaus vorhanden ist, wie man es bei einer solchen zweilagigen Konstruktion antreffen würde.

Ein Hauptvorteil in der Verwendung von Dysprosiumfluorid an statt Thoriumfluorid besteht darin, daß ersteres eine beträchtlich bessere Leistung bei der im Bereich um 22 µm auftretenden Reststrahlenspitze ergibt und daß, trotz der Tatsache, daß die Restsrahlenspitze bei Verwendung dieses Materials immer noch erhöht wird, Experimente gezeigt haben, daß die Reststrahlenspitze in einschichtigen Belägen von ca. 24% Reflexionsvermögen nur auf ca. 34% angehoben wird, im Gegensatz zu den bis zu 48% Reflexions vermögen, die man bei Verwendung von einschichtigen Thorium fluoridbelägen festgestellt hat. Außerdem haben Experimente der Anmelderin gezeigt, daß die entsprechende Leistung bei der in dem Bereich um 10 µm auftretenden Reststrahlenspitze ebenfalls verbessert wird und sich ein Reflexionsvermögen von nur 12,5% erzielen läßt.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Element mit im Vergleich zu dem Stand der Technik verbessertem Emissionsver mögen im IR-Bereich zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruch 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Element zur Verwendung über einen Spektralbereich geschaffen, der die sichtbaren Wellenlängenbänder und die Infrarot-Wellenlängenbänder von zwischen 6 und 30 µm einschließt, wobei das Element ein Glas substrat umfaßt, das Reflexionsvermögen-Reststrahlen spitzen jeweils in den Bereichen um 10 und 22 µm aufweist, und einen Belag mit hohem Emissionsvermögen beinhaltet, wobei der Belag einen Stapel aus einer Vielzahl dünner, einander abwechselnder Schichten aus wenigstsens zwei Materialien, nämlich Dysprosiumfluorid und Siliziumdioxid, umfaßt, wobei es sich bei ersterem Material um ein Material handelt, das normalerweise eine hohe Eigen spannung aufweist und einen relativ nahe bei dem Brechungs index des Substrats liegenden Brechungsindex besitzt, und es sich bei dem anderen Material um ein Material handelt, das als Absorber mit einem komplexen Brechungsindex wirkt, der eine Funktion der Wellenlänge ist und ebenfalls relativ nahe bei dem Brechungsindex des Substrats liegt, wobei sich die optische Dicke des Stapels insgesamt auf eine viertel Wellenlänge oder ein Vielfaches einer viertel Wellenlänge im infraroten Bereich des Spektrums beläuft.

Es handelt es sich bei dem eine hohe Eigenspannung aufweisenden Material um Dysprosiumfluorid, dessen Funktion in der Wirkung als eine Grenzfläche zum optischen Einkoppeln von Wärmestrahlung in die Absorber- und Substratmaterialien liegt. Bei dem als Absorber wirkenden Material handelt es sich um Siliciumdioxid.

Vorzugsweise umfaßt der mehrlagige Stapel wenigstens fünf Schichten, und in noch weiter bevorzugter Weise wenigstens fünf Schichten jedes der beiden Materialien, so daß sich insgesamt wenigstens zehn Schichten ergeben, wobei sich diese Schichten insgesamt auf eine optische Dicke von einer viertel Wellenlänge im infraroten Bereich des Spektrums oder ein Vielfaches einer solchen Dicke addieren.

In solchen Fällen, in denen das Element als Abdeckung z. B. für eine Solarzelle verwendet werden soll, ist es wichtig, daß die beiden Materialien, minimale Interferenz effekte im Solarzellenempfindlichkeitswellenband von 0,4 bis 1,1 µm ergeben, was man durch Brechungsindizes erreicht, die relativ nahe bei dem Brechungsindex des Substrat materials in diesem Wellenband liegen. Danach läßt sich ein Reflexionsverlust in diesem Wellenbereich auf ein Minimum reduzieren, indem man einen geeigneten Anti reflexionsbelag bzw. -überzug hinzufügt. Vorzugsweise ist der Belag mit hohem Emissionsvermögen angrenzend an das Substrat angeordnet, wobei ein solcher Antireflexions belag ein mehrschichtiger Stapel ist, der angrenzend an den mehrschichtigen Stapel aus Dysprosiumfluorid und Siliciumdioxid angeordnet ist, jedoch entfernt von dem Substrat. Diese Antireflexions-Konstruktion kann eine innere Schicht mit hohem Brechungsindex, die mit einer zweiten Schicht mit mittlerem Brechungsindex kombiniert ist, sowie eine äußere Schicht mit niedrigem Brechungsindex umfassen. Zweckdienlicherweise besteht die innere Schicht aus Erbiumoxid (Er₂O₃), die zweite Schicht aus Dysprosiumfluorid (DyF₃) und die äußere Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₂). Man kann zwei Perioden bzw. Teil- Aufeinanderfolgen aus den Materialien mit dem hohen und dem mittleren Brechungsindex und eine Periode bzw. Teil-Auf einanderfolge aus den Materialien mit dem hohen und dem niedrigen Brechungsindex verwenden. Bei einer derartigen Ausbildung besteht ein wichtiges Merkmal darin, daß der bei langen Wellenlängen vorhandene Emissions vermögenswirkungsgrad des darunterliegenden Stapels nicht aufs Spiel gesetzt wird.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der Darstellung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Spektralcharakteristik eines aus einer einzigen Schicht Thoriumfluorid bestehenden Belags;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Spektralcharakteristik eines aus einer einzigen Schicht Dysprosiumfluorid bestehenden Belags; und

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Spektralcharakteristik eines Belags gemäß der vorliegenden Erfindung.

Im folgenden wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, die in gestrichelter Linie die Spektralcharakteristik eines einfachen Glaselements in Form eines Abdeckelements ver anschaulicht, das zum Bedecken und somit zum Schützen einer Solarzelle verwendbar ist. Die Spektralcharakteristik des unbeschichteten Abdeckelements zeigt, daß es zwei Hauptreflexionsspitzen gibt, wobei eine in dem Bereich um 10 µm und die andere in dem Bereich um 22 µm auftritt. Dabei handelt es sich um sogenannte Reststrahlen-Reflexions spitzen, die die Wärmeemission bzw. Wärmeabstrahlung in diesen Bereichen des Spektrums normalerweise hemmen.

Im Gegensatz dazu stellt die durchgezogene Linie die Spektral charakteristik eines Glassubstrats dar, auf das eine einzige Schicht Thoriumfluorid aufgebracht worden ist; es ist unmittelbar erkennbar, daß die in dem Bereich um 10 µm normalerweise auftretende Reststrahlenspitze in diesem Fall durch die Verwendung einer Thoriumfluoridschicht beträchtlich reduziert worden ist. Die Spitze wurde in diesem Bereich von einem Reflexionsvermögen von ca. 32% auf ein Reflexionsvermögen von ca. 14% reduziert, obwohl eine untergeordnete Spitze vorhanden ist, die in dem Bereich um 8 µm auftritt und ein Reflexionsvermögen von ca. 10% aufweist. Trotzdem ist deutlich erkennbar, daß in diesem Bereich des Spektrums die Verwendung von Thoriumfluorid als einzige Schicht auf einem Glassubstrat zu einer beträchtlichen Verbesserung der Wärmeemissions charakteristik führt. Es ist jedoch auch zu erkennen, daß in dem über 20 µm liegenden Bereich der graphischen Darstellung die entsprechende Reststrahlenspitze, deren Spitzenwert normalerweise in dem Bereich um 22 µm liegt, in diesem Fall von einem Reflexionsvermögen von ca. 24% auf ein Reflexionsvermögen von bis auf ca. 48% beträchtlich erhöht worden ist. Da das Gesamtreflexionsvermögen über den Wärmeemissionsbereich von 6 bis 30 µm durch die Fläche unter jeder graphischer Darstellung dargestellt wird, ist jedoch zu erkennen, daß die Verwendung von Thoriumfluorid trotzdem eine geringfügige Verbesserung über den Gesamt bereich ergibt.

Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der eine graphische Darstellung derselben Art wie in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die Spektralcharakteristik eines Glassubstrats ebenfalls in gestrichelten Linien dargestellt ist und der Spektral charakteristik des in Fig. 1 gezeigten Glasssubstrats exakt entspricht. Die durchgezogene Linie stellt die Spektralcharakteristik einer einzigen Schicht Dysprosium fluorid auf einem Glassubstrat dar, und es ist wiederum unmittelbar zu erkennen, daß die in dem Bereich um 10 µm auftretende Reststrahlenspitze beträchtlich reduziert worden ist, und zwar in diesem Fall von einem Reflexions vermögen von 32% auf ein Reflexionsvermögen von ca. 12,5%. Möglicherweise von noch größerer Bedeutung ist die Tatsache, daß die in dem Bereich um 22 µm auftretende Reststrahlen spitze lediglich von ca. 24% auf ca. 34% angehoben worden ist, und zwar im Gegensatz zu der Spitze von 48%, die man bei der Verwendung von Thoriumfluorid festgestellt hat, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Es ist wiederum die unterhalb der graphischen Darstellung in dem Bereich zwischen 6 und 30 µm vorhandene Fläche, die den Wirkungsgrad der Emission wirksam darstellt, und es ist klar zu erkennen, daß die Verwendung von Dysprosiumfluorid anstatt Thoriumfluorid zur Erzielung von beträchtlich besseren Ergebnissen führt. Die vor stehend genannte Tatsache, daß Dysprosiumfluorid eine hohe Eigenspannung besitzt, bedeutet natürlich, daß ein solcher in Form einer einzigen Schicht aufgebrachter Belag normalerweise nicht als Belag für ein Element verwendbar ist, das eine Charakteristik mit hohem Emissionsvermögen benötigt. Die beiden in den Fig. 1 und 2 gezeigten graphischen Darstellungen sollen lediglich einen Vergleich der jeweiligen Spektralleistungsgrade ermöglichen, ohne daß dabei durch Spannung verursachte Probleme berück sichtigt sind, die die Verwendung von Dys prosiumfluorid bei einem solchen Element wie einem Solarzellen-Abdeckelement oder einem Wärmesteuerspiegel normalerweise ausschließen würden.

Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Spektral charakteristik einer bevorzugten Belagausbildung gemäß den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung, wobei diese Ausbildung zur Verwendung als Solarzellen-Abdeckelement geeignet ist sowie auch einen Antireflexionsbelag zur Verwendung in dem Solarzellenempfindlichkeits-Wellenband von zwischen ca. 0,4 und 1,1 µm aufweist. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Maßstab der graphischen Darstellung anders ist als der in den Fig. 1 und 2 verwendete Maßstab. Die graphische Darstellung zeigt, daß es bei einer derartigen bevorzugten Ausbildung möglich ist, das Reflexionsvermögen bei der in dem Bereich um 10 µm auftretenden Reststrahlenspitze bis hinab auf ein Reflexionsvermögen von ca. 13% zu reduzieren, was im allgemeinen dem Niveau des in der Darstellung der Fig. 2 gezeigten Reflexionsvermögens ent spricht. Von möglicherweise noch größerer Bedeutung ist jedoch die Tatsache, daß das Reflexionsvermögen bei der in dem Bereich um 22 µm auftretenden Reststrahlenspitze auf einen Wert von nur ca. 25% reduziert wird, und zwar im Vergleich zu einem Reflexionsvermögen von 34% gemäß Fig. 2 und einem Reflexionsvermögen von 48% gemäß Fig. 1. Es ist daher zu erkennen, daß die mit der graphischen Darstellung der Fig. 3 veranschaulichte Belagausbildung eine beträchtliche Verbesserung gegenüber einem Ergebnis darstellt, das bei einer equivalenten, einen einzigen Belag bzw. eine einzige Schicht aus Thoriumfluorid oder Dysprosiumfluorid verwendenden Ausbildung zu erwarten ist.

Die Konstruktion eines vollständigen Elements, das die erfindungsgemäße Ausbildung beinhaltet und dessen Spektral charakteristik in Fig. 3 dargestellt ist, ist in dem nachfolgenden Beispiel angegeben.

Beispiel

Material
Physikalische Dicke in µm
Luft oder Vakuum	-
Siliciumdioxid	0,1234
Erbiumoxid	0,0259
Dysprosiumfluorid	0,0679
Erbiumoxid	0,0327
Dysprosiumfluorid	0,0706
Erbiumoxid	0,0066
Dysprosiumfluorid	0,0672
Siliciumdioxid	0,0423
Dysprosiumfluorid	0,0672
Siliciumdioxid	0,0471
Dysprosiumfluorid	0,0672
Siliciumdioxid	0,0468
Dysprosiumfluorid	0,0672
Siliciumdioxid	0,0498
Dysprosiumfluorid	0,0592
Siliciumdioxid	0,0406
Dysprosiumfluorid	0,0592
Siliciumdioxid	0,0070
Glassubstrat	-

Bei einer derartigen Ausbildung wirken die abwechselnd aufeinander folgenden Schichten aus Erbiumoxid und Dysprosiumdioxid als wirksamer Antireflexionsbelag im Solarzellenempfindlich keitsbereich des Spektrums. Zusätzlich dazu wirken die ab wechselnd aufeinanderfolgenden Schichten aus Dysprosium fluorid und Siliciumdioxid in effizienter Weise als Anti reflexionsbelag, und zwar dieses Mal im Bereich von 6 bis 30 µm, wodurch sich die vorstehend erwähnte beträchtliche Verbesserung im Emissionsvermögen ergibt.

Es ist zu erkennen, daß der in dem Beispiel genannte mehr lagige Stapel aus Schichten besteht, die relativ gesehen sehr dünn sind, insbesondere wenn man Vergleiche mit den entsprechenden Dicken der in der bereits genannten US-PS 4 578 527 offenbarten Belagausbildung anstellt. Typischer weise sind die bei der vorliegenden Erfindung ver wendeten Dicken wenigstens eine Größenordnung geringer als die entsprechenden Dicken, die bei der in der US-PS 4 578 527 offenbarten Belagausbildung verwendet werden. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist dies aufgrund der sehr hohen Eigenspannung notwendig, die mit der Aufbringung von Dysprosiumfluorid verbunden ist. Normalerweise zeigt sich eine solche Oberflächenspannung durch starke Spalt- oder Rißbildung in der Schicht, was zu einer sehr starken Licht streuung von jeglichem darauf auftreffenden Licht führt.

Wie vorstehend erwähnt wurde, wird dieses Problem jedoch von der vorliegenden Erfindung dadurch wirksam überwunden, daß extrem dünne Schichten dieses Materials verwendet werden, die zwischen relativ dünnen Schichten aus Siliciumdioxid angordnet sind.

Die Erfindung kann z. B. auch bei Wärmesteuerspiegeln für Satelliten verwendet werden, die üblicherweise eine auf die Unterseite eines Substrats aufgebrachte hoch reflektierende Oberfläche beinhalten, wobei das Substrat aus einem Material, wie z. B. Glas, besteht, das Restrahlen bänder aufweist und somit idealerweise irgendeine Form von Verbesserung im Emissionsvermögen benötigt, was durch die vorliegende Erfindung erzielt wird. Andere Materialien, die Restrahlenbänder aufweisen, sind z. B. Natriumchlorid, Saphir, Aluminiumoxid und Berylliumoxid.

Es ist darauf hinzuweisen, daß unter dem Ausdruck "Belag mit hohem Emissionsvermögen" ein Belag zu verstehen ist, der dem Element ein Emissionsvermögen verleiht, das größer ist als das Emissionsvermögen des Substrats alleine. Wie es außerdem auf dem einschlägigen Gebiet allgemein verstanden wird, bezeichnet der Ausdruck "dünne Schicht" eine optische Schicht im Gegensatz zu einer dicken Schicht, wie sie in der Elektronik verwendet wird. Weiterhin wird die Notwendig keit von relativ engen Brechungsindizes von den Fachleuten ebenfalls klar verstanden. Bei dem vorstehend angegeben Beispiel besitzt das Glassubstrat einen Brechungsindex von 1,53. Das Dysposiumfluorid besitzt einen Brechungsindex von 1,51, was eine Änderung des Reflexionsvermögens von 0,5% ergibt. Das Siliciumdioxid besitzt einen Brechungs index von 1,46, was eine Reflexionsvermögensänderung von 1,7% ergibt. Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Brechungs werte im sichtbaren Wellenband gelten und daß bei Rest strahlenwellenlängen beide Belagmaterialien komplexe Brechungsindizes aufweisen. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß der Grund für die Notwendigkeit, daß die beiden Belagmaterialien relativ nahe bei dem Brechungsindex des Substrats liegende Brechungsindizes aufweisen, darin liegt, daß es zunehmend schwieriger wird, ein Substrat mit einem hohen (mit der Wellenlänge) amplitudenvariablen Reflexionsvermögen zu entspiegeln. Die vorstehend ange gebenen speziellen Brechungsindex- und Reflexionsvermögens werte sind selbstverstndlich nur als Beispiele zu sehen, und es können auch andere Werte verwendet werden, die das genannte Erfordernis für die speziellen Umstände in adäquater Weise erfüllen. Im allgemeinen wäre jedoch eine Reflexionsvermögensänderung von nicht mehr als ca. 3% und vorzugsweise nicht mehr als ca. 2% wünschenswert. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß der Hinweis auf "hohe Eigenspannung" im Sinn von Spannungsniveaus zu verstehen ist, die eine normale Aufbringung der Schichten mit einer Dicke einer viertel Wellenlänge ausschließen oder unerwünscht machen, und es ist darauf hinzuweisen, daß die abwechselnd aufeinanderfolgenden Schichten aus den beiden Materialien einen Spannungsausgleicheffekt schaffen, indem in den aufeinanderfolgenden Schichten abwechselnd innere Zugbeanspruchung sowie Druckbeanspruchung auftreten.

Claims

1. Element mit hohem Emissionsvermögen für Infrarot-Strahlung, bei dem der Anteil der von dem Element reflektierten Strahlung mindestens im infraroten Wellenlängenbereich herabgesetzt wird, wobei

1. - auf einem Glassubstrat mehrere Schichten aus Dysprosiumfluorid und Siliziumdioxid abwechselnd aufeinanderfolgend aufgebracht sind,
2. - die Dicke der Dysprosiumfluoridschichten jeweils so gewählt ist, daß die mechanischen Spannungen in den entsprechenden Schichten vernachlässigbar sind, und wobei
3. - die optische Dicke der Gesamtanordnung aus den Dysprosiumfluorid- und den Siliziumdioxidschichten λ/4 oder ein Vielfaches davon beträgt, wobei λ eine Wellenlänge im Infrarotbereich des Spektrums ist.

2. Element nach Anspruch 1, das wenigstens fünf Schichten jedes der beiden Materialien umfaßt und somit insgesamt wenigstens zehn Schichten aufweist.

3. Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem auf dem Schichtaufbau aus den Dysprosiumfluorid- und den Siliziumdioxidschichten ein Antireflexionsbelag vorgesehen ist.

4. Element nach Anspruch 3, bei dem der Antireflexionsbelag eine dem Schichtaufbau zugewandte, innere Schicht mit hohem Brechungsindex, die mit einer zweiten Schicht mit mittlerem Brechungsindex kombiniert ist, sowie eine der Strahlung zugewandte, äußere Schicht mit niedrigem Brechungsindex aufweist.

5. Element nach Anspruch 4, bei dem der mehrschichtige Antireflexionsbelag zwei Perioden aus den Materialien mit dem hohen und dem mittleren Brechungsindex sowie eine Periode aus den Materialien mit dem hohen und dem niedrigen Brechungsindex aufweist.

6. Element nach Anspruch 4 oder 5, bei dem es sich bei dem Material der inneren Schicht um Erbiumoxid, bei dem Material der zweiten Schicht um Dysprosiumfluorid und bei dem Material der äußeren Schicht um Siliziumdioxid handelt.

7. Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, das über einer Solarzelle angeordnet ist und als Abdeckelement zum Schutz der Solarzelle dient.