JP5506514B2 - 赤外光源 - Google Patents
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Description
Ptotal = PC + PR
但し、PCはリード線等を介して損失する熱伝達エネルギー、
PRは加熱基材が基材温度TS(=Ta+ΔT)(但し、Taは雰囲気の絶対温度)で外部空間へ光を放射して損失する放射(輻射)光エネルギーである。
β = 1.4387×104 μm・K
ε(λ) = 1 - R(λ)
θ(λ-λ0)はステップ関数であって、
λ≧λ0のとき、θ(λ-λ0) = 0
λ<λ0のとき、θ(λ-λ0) = 1
つまり、R(λ)、ε(λ)は、理想的には、λ=λ0たとえば4μmにおいて急変する。この結果、本発明の赤外光源は、上記段落0029並びに段落0030で記載した効果を融合した効果を示すようになる。即ち、加熱基材温度が低い状態においては、4μm以上の波長での放射損失が抑制されているため、少量の入力電力で加熱基材が高温に達する。ところが、加熱基材の温度が上昇して黒体の放射スペクトルEB(λ)のピーク波長値がλ0より大きくなると、加熱基材に入力した入力電力を短波長化した赤外放射として損失するようになる。つまり、少量の入力電力で加熱基材を室温から高温に達せさせると同時に、高温においては、長波長赤外領域の赤外成分を抑制して短波長化した赤外光を放射させて熱平衡状態を保つので、高変換効率を達成できる。
RFパワー:100-1000W
圧力:133-13300Pa(1-100Torr)
水素流量:5-500sccm
エッチング時間:1-100分
図21は図7、図9のエミッタを用いたあるいは図12のフローチャートにより加工されたグラファイト基材をエミッタとして用いた赤外光源を示す図である。図21に示すように、エミッタ2101を1〜3μmの短波長赤外光を通過する無水たとえばSiO2を主成分とする封止ガラス2102によってたとえば10-3Pa程度に真空封止し、高変換効率の赤外光源を実現する。この場合、エミッタ2101はグラスウールあるいは炭酸マグネシア等の断熱材2103によって口金2104に固定される。すなわち、エミッタを通電加熱すると、加熱初期には、図4に示すごとく、ΔTが小さい低温度領域では、放射損失が抑制されているので、小さな入力電力でもエミッタ2101の加熱基材の温度が上昇する。その後、温度上昇に伴って短波長赤外領域の放射率ε(λ)が急上昇し、従って、ある温度領域からエミッタ2101の温度上昇が抑制される代りに、入力電力のすべてが短波長赤外放射に寄与することになる。全入力電力のうち、80%以上が1〜3μmの短波長赤外光に変換されていることが分かる。
701:Cu加熱基材
702:CrO層
703:SnO2層
900:エミッタ
901:W加熱基材
902:MgO+Wサーメット膜
903:Mo密着層
904 :MgF2低屈折層
1901: 金粒子層
2001:金メッシュ
2101:エミッタ
2102:封止ガラス
2103:断熱材
2104:口金
Claims (9)
- エミッタを具備する赤外光源において、
前記エミッタは、
加熱基材と、
該加熱基材の表面に設けられ、CrO層及びSnO 2 層を含む構造部と
を有し、
前記エミッタは、短波長赤外領域の波長の光の反射率が低く、前記短波長赤外領域の波長より長い長波長赤外領域の波長の光の反射率が高い性質を有することを特徴とする赤外光源。 - エミッタを具備する赤外光源において、
前記エミッタは、
加熱基材と、
該加熱基材の表面に設けられた構造部と
を有し、
前記エミッタは、短波長赤外領域の波長の光の反射率が低く、前記短波長赤外領域の波長より長い長波長赤外領域の波長の光の反射率が高い性質を有し、
前記構造部は誘電体中に所定の体積比で金属又は/及び半導体を分散させた材料による誘電体薄膜であることを特徴とする赤外光源。 - 前記誘電体薄膜はサーメット膜である請求項2に記載の赤外光源。
- 前記サーメット膜は、MgO及びW、MgO及びMo、又はMgO及びReの何れかである請求項3に記載の赤外光源。
- 前記サーメット膜は、前記サーメット膜材料の金属の体積比率が前記加熱基材より外側に向かうにつれて小さくなるようにした請求項3に記載の赤外光源。
- さらに、前記加熱基材と前記サーメット膜との間にMo密着層を具備する請求項3に記載の赤外光源。
- さらに、前記サーメット膜上に設けられた前記サーメット膜の屈折率より小さい低屈折率層を具備する請求項3に記載の赤外光源。
- 前記低屈折層がMgF2よりなる請求項7に記載の赤外光源。
- 前記加熱基材は、Cu、W、Mo又はTaの何れかからなる抵抗体である請求項1または2に記載の赤外光源。
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