JPH07282785A - Infrared ray light source - Google Patents

Infrared ray light source

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Publication number
JPH07282785A
JPH07282785A JP6751194A JP6751194A JPH07282785A JP H07282785 A JPH07282785 A JP H07282785A JP 6751194 A JP6751194 A JP 6751194A JP 6751194 A JP6751194 A JP 6751194A JP H07282785 A JPH07282785 A JP H07282785A
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JP
Japan
Prior art keywords
infrared
light source
infrared light
glass
valve body
Prior art date
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Pending
Application number
JP6751194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michihiko Tsuruoka
亨彦 鶴岡
Noritomo Hirayama
紀友 平山
Mitsuru Oishi
満 大石
Masahiro Uno
正裕 宇野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP6751194A priority Critical patent/JPH07282785A/en
Publication of JPH07282785A publication Critical patent/JPH07282785A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To efficiently take out an infrared beam by constituting the jointing surface of both materials of a transmitting window and a bulb main body, jointing at the jointing surface, so that a glass material and the material of either a metal or a semiconductive material can be contacted to joint by using an electrostatic joint device. CONSTITUTION:A Si base plate 20 and a glass base plate 21 are heated to e.g. 300-500 deg.C by a heater 22, and thereto a D.C. voltage of 300-1000V is applied with the Si base plate 20 side as a positive electrode. Then a movable ion such as Na in a glass member is moved to form a space electric charge in the vicinity of the interface of a glass 21. Since the space electric charge is induced on the surface of the base plate 20, large electrostatic force is applied to the vicinity of the interface to promote the close adhesion between both surfaces. Inter-atomic jointing is formed via oxygen on the surface of the glass 21 in the interface to perform jointing. When gas is enclosed in a bulb, enclosing and air tightening are performed concurrently by performing electrostatic jointing in the atmosphere of the gas to be enclosed. The Si base plate 20 forming a transmitting window 8 can be transmitted by the beam of the wavelength of 1-20mum of an infrared rays, drawing the infrared rays from a window.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線を発生する光源
の構成に関わり、特に、赤外線を利用した成分分析装置
などに用いる赤外線光源の構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a light source which emits infrared rays, and more particularly to the structure of an infrared light source used in a component analysis device utilizing infrared rays.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術の一つとして、この種の赤外線
光源は、特公平1-13051 号に開示され、図7にこの開示
された赤外線光源の構成図を示す。図7において61は例
えば升状の金属容器でなるブロック、62は赤外線波長領
域で高い透過率を有する光学材料例えば沸化カルシウム
CaF2からなり、赤外線透過可能な例えば円形の透過窓、
63はブロック61に一体的に結合され、ブロック61の内部
64に不活性ガス封入後、一端を閉塞するガス封入パイ
プ、65は線材化したタングステンをコイル状にしたフィ
ラメント、66a,66'aは該フィラメント65の端部がスポッ
ト溶接され、該フィラメント65を支える例えばコバール
等の材料でなるハーメチックシールされた端子リード、
66b,66'bは該リード66a,66'aを所定の電気回路に接続す
るハーメチックシールされた端子である。また、上記ブ
ロック61周辺の各部品のシールは接着などによって接着
シールされ、ブロック61は密閉構造に形成される。
2. Description of the Related Art As one of the prior arts, an infrared light source of this kind is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 1-13051 and FIG. 7 shows a block diagram of the disclosed infrared light source. In FIG. 7, reference numeral 61 is a block made of, for example, a box-shaped metal container, and 62 is an optical material having a high transmittance in the infrared wavelength region, for example, calcium fluoride.
A circular transparent window made of CaF 2 and capable of transmitting infrared rays,
63 is integrally connected to the block 61, and the inside of the block 61 is
After the inert gas is filled in 64, a gas filled pipe that closes one end, 65 is a filament made of wire-formed tungsten in a coil shape, 66a and 66'a are spot-welded at the end of the filament 65, A hermetically sealed terminal lead made of a material such as Kovar, which supports
66b and 66'b are hermetically sealed terminals that connect the leads 66a and 66'a to a predetermined electric circuit. In addition, the seal of each component around the block 61 is adhesively sealed by adhesion or the like, and the block 61 is formed in a hermetically sealed structure.

【0003】動作は、ハーメチックシールされた端子66
b,66'bの両端に電圧を印加するとハーメチックシールさ
れた端子リード66a,66'aを介してフィラメント65のコイ
ルに電流が流れ、通電発熱し、透過窓62からフィラメン
ト65の温度と放射率に基づく波長域の赤外線を出射す
る。
In operation, the hermetically sealed terminal 66
When voltage is applied to both ends of b and 66'b, current flows to the coil of filament 65 through the hermetically sealed terminal leads 66a and 66'a, and heat is generated by conduction, and the temperature and emissivity of the filament 65 from the transmission window 62. It emits infrared rays in the wavelength range based on.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来技術の赤外線光源
における第1の課題は、高温に加熱したフィラメントを
バルブに封止し、ここから赤外線を取り出す方法として
バルブ本体を升状の金属容器とし、この金属容器の一部
に赤外線透過材料からなる透過窓を接着材にて固定する
方法が採用されているが、この種のタングステンランプ
では寿命を伸ばすためにバルブ内に不活性ガスを封入す
る必要があり、固定部の気密性が重要である。この固定
接着部はフィラメントの発熱によって相当の高温となる
ため材料間の線膨張率の差などにより熱応力が発生し、
寿命が短くなる問題がある。
The first problem in the infrared light source of the prior art is to seal a filament heated to a high temperature in a bulb and take out infrared rays from the filament as a box-shaped metal container, A method of fixing a transparent window made of an infrared transparent material to a part of this metal container with an adhesive is adopted, but in this type of tungsten lamp it is necessary to fill an inert gas in the bulb in order to extend the life. The airtightness of the fixed part is important. This fixed adhesive part is heated to a considerably high temperature due to the heat generation of the filament, so thermal stress is generated due to the difference in linear expansion coefficient between materials,
There is a problem that the life is shortened.

【0005】また、この熱応力を防ぐためには線膨張率
の近い材料を積層して融接するなど、製作工程が複雑化
し高価になるという欠点を有する。また、この接着工程
とガス封入工程が別になるためコストアップする他、別
に封入用のパイプを設けなくてはならず小型化が困難で
あるという問題もある。従来装置における第2の課題
は、赤外線の放射効率が小さいことである。フィラメン
トから放射される赤外線は、透過窓に向かうばかりでな
く周囲の全ての方向へ放射されるが、従来装置のように
単なる金属容器では赤外光が周辺の金属容器で反射・吸
収され、熱となり、温度上昇し、透過窓から取り出せる
赤外光が少なくなる。
Further, in order to prevent this thermal stress, there is a drawback that the manufacturing process becomes complicated and the cost becomes high by laminating and fusion-welding materials having similar linear expansion coefficients. In addition, since the bonding step and the gas encapsulation step are separate from each other, there is a problem in that the cost is increased and it is difficult to reduce the size because an encapsulation pipe must be provided separately. The second problem in the conventional device is that the radiation efficiency of infrared rays is low. Infrared rays emitted from the filament are emitted not only toward the transmission window but also in all the surrounding directions.However, in a simple metal container like the conventional device, infrared light is reflected and absorbed by the surrounding metal containers, and heat is generated. As a result, the temperature rises and the infrared light that can be extracted from the transmission window decreases.

【0006】また、透過窓に向かう光もその表面で反射
されて失われるため、反射損失をできるだけ小さくする
必要がある。本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、できる
だけ小型でシールの信頼性の高い、かつ、効率良く赤外
線を取り出すことができる低コストな赤外線光源を提供
することにある。
Further, the light traveling toward the transmission window is also reflected by the surface thereof and is lost, so that it is necessary to minimize the reflection loss. The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to solve the above-mentioned problems, to make infrared rays as small as possible, to have a highly reliable seal, and to extract infrared rays efficiently. To provide a light source.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の手段によれば、赤外線を放射する発
光部と、この発光部を気密に封入するバルブと、から構
成される赤外線光源において、バルブは、このバルブの
一部に設けられ赤外線を透過する材料からなる透過窓
と、バルブ本体と、を有し、少なくとも透過窓とバルブ
本体とが接合する両材料の接合面をガラス材料と金属又
は半導体材料のいづれかの材料とが接するように構成
し、静電接合手段を用いて接合するものとする。
In order to achieve the above object, according to the first means of the present invention, a light emitting portion for emitting infrared rays and a valve for hermetically sealing the light emitting portion are formed. In the infrared light source, the bulb has a transmission window made of a material that transmits infrared rays, which is provided in a part of the bulb, and a valve body, and at least a joint surface of both materials where the transmission window and the valve body are joined. Is configured such that the glass material is in contact with any one of metal and semiconductor materials, and is bonded by using electrostatic bonding means.

【0008】また、赤外線透過窓の材料をシリコン、バ
ルブ本体の材料をパイレックスガラスで構成するものと
する。また、フィラメントは赤外線を放射し導電性を有
する高融点の材料を用いるものとする。また、本発明の
第2の手段によれば、バルブ本体の内面に赤外線の反射
手段を設けるものとする。
The material of the infrared transmitting window is silicon and the material of the valve body is Pyrex glass. The filament is made of a material having a high melting point that emits infrared rays and has conductivity. Further, according to the second means of the present invention, infrared ray reflecting means is provided on the inner surface of the valve body.

【0009】また、バルブ本体の内面は回転放物面、球
面または回転楕円面のいづれかの面形状に形成するもの
とする。また、赤外線の透過材料からなる透過窓は、こ
の透過窓の両面に反射防止コーティングを施すものとす
る。また、赤外線の透過材料からなる透過窓は、この透
過窓に誘電体を多層形成したバンドパスフィルタ、ロー
パスフィルタまたはハイパスフィルタのいづれかのフィ
ルタを設けるものとする。
Further, the inner surface of the valve body is formed in any one of a paraboloidal surface, a spherical surface, and a spheroidal surface. Further, the transmission window made of an infrared transmission material is provided with antireflection coating on both sides of the transmission window. Further, the transmission window made of an infrared transmission material is provided with any one of a bandpass filter, a lowpass filter and a highpass filter in which a dielectric material is formed in multiple layers in the transmission window.

【0010】[0010]

【作用】上記構成により、本発明の第1の手段によれ
ば、バルブの少なくとも一部に設けられる例えばシリコ
ンなどからなる赤外線を透過する材料からなる透過窓
と、例えばパイレックスガラスなどで構成されるバルブ
本体と、を有し、少なくとも透過窓とバルブ本体とが接
合する両部材の接合面をガラス材料と金属又は半導体材
料のいづれかの材料とが接するように構成し、静電接合
手段にて接合する。
With the above arrangement, according to the first means of the present invention, the bulb is formed of at least a part of the bulb and made of, for example, a transparent window made of a material that transmits infrared rays, such as silicon, and Pyrex glass. A valve body, and at least a bonding surface of both members for joining the transmission window and the valve body is configured so that a glass material and any one of a metal and a semiconductor material are in contact with each other, and are bonded by electrostatic bonding means. To do.

【0011】この構成により、バルブ本体と赤外線透過
窓材とを原子的な拡散結合ができ、強度が高く、気密性
が良い接合ができる。静電接合手段は、ガラス部材の内
部イオンの移動性を与える温度と、両部材の接合面に静
電気力を作用させる直流電圧により接合ができるので、
任意の不活性ガス雰囲気中で接合を行うことができる。
従って、従来技術におけるガス封入パイプを削除するこ
とができる。
With this structure, the valve body and the infrared transmitting window material can be atomically diffusion-bonded to each other, so that they can be joined together with high strength and good airtightness. Since the electrostatic joining means can perform the joining by the temperature that gives the mobility of the internal ions of the glass member and the DC voltage that applies the electrostatic force to the joining surfaces of both members,
Bonding can be performed in any inert gas atmosphere.
Therefore, the gas injection pipe in the prior art can be eliminated.

【0012】また、第2の課題解決の手段として、フィ
ラメントを収容するバルブの赤外線の透過窓を除く内表
面に赤外線の反射手段を設けると共に、その内表面形状
を回転放物面、球面又は回転楕円面状にし、あるいは、
赤外線透過窓の少なくとも片面には赤外線の反射を防止
する手段を設ける。この構成により、バルブの反射手段
によって、フィラメントの側面や背面に出射する赤外線
を反射・集光し、赤外線がバルブ材による吸収を防止す
るとともに、赤外線透過窓を介して平行光ないしは収束
光を形成することができる。また、赤外線透過窓の反射
防止手段によって反射損失を低減でき、赤外線透過窓か
ら出射する赤外線の放射強度を上げることができる。
As a means for solving the second problem, an infrared reflecting means is provided on the inner surface of the bulb accommodating the filament except the infrared transmitting window, and the inner surface shape is a paraboloidal surface, a spherical surface or a rotating surface. Elliptical, or
A means for preventing reflection of infrared rays is provided on at least one surface of the infrared transmitting window. With this configuration, the reflection means of the bulb reflects and collects the infrared rays emitted to the side surface and the back surface of the filament, prevents the infrared rays from being absorbed by the bulb material, and forms parallel rays or convergent rays through the infrared transmission window. can do. Moreover, the reflection loss can be reduced by the antireflection means of the infrared transmitting window, and the radiation intensity of the infrared rays emitted from the infrared transmitting window can be increased.

【0013】また、赤外線透過窓に誘電体を多層膜形成
した光バンドパスフィルタ、光ローパスフィルタまたは
光ハイパスフィルタを設けることにより、波長選択特性
を有する赤外線を出射することができる。
Further, by providing an optical band pass filter, an optical low pass filter or an optical high pass filter in which a dielectric film is formed in a multilayer film on the infrared transmitting window, it is possible to emit infrared rays having a wavelength selection characteristic.

【0014】[0014]

【実施例】図1は本発明による一実施例による赤外線光
源の要部構成図、図2は静電接合手段を説明する原理
図、図3は他の実施例による赤外線光源の要部構成図、
図4は図3の実施例による赤外線の出射分布図、図5、
図6はバルブ本体の他の実施例による赤外線光源の要部
構成図を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of the essential parts of an infrared light source according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a principle diagram for explaining electrostatic bonding means, and FIG. 3 is a schematic view of the essential parts of an infrared light source according to another embodiment. ,
FIG. 4 is an infrared emission distribution diagram according to the embodiment of FIG. 3, FIG.
FIG. 6 is a schematic view of a main part of an infrared light source according to another embodiment of the valve body.

【0015】図1に本発明の第1の実施例を示す。図1
において1は例えばタングステンをコイル状にしたフィ
ラメントで、例えば鉄・ニッケル合金の芯線に銅を被覆
して作られた内部リード線2a,2b にスポット溶接等の手
段で固定される。内部リード線2a,2b は、ジュメット線
3a,3b に一端をスポット溶接等で接合し、さらに他端を
外部リード線4a,4b と接合し外部の電気回路と導通する
ように構成される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. Figure 1
In the drawing, 1 is a filament made of, for example, tungsten in the form of a coil, and is fixed to the internal lead wires 2a, 2b made of, for example, an iron-nickel alloy core wire coated with copper by means such as spot welding. Internal lead wires 2a and 2b are dumet wires
One end is joined to 3a and 3b by spot welding or the like, and the other end is joined to external lead wires 4a and 4b so as to be electrically connected to an external electric circuit.

【0016】ジュメット線3a,3b はパイレックスガラス
でできたビード6を作り封入する。ジュメット線3a,3b
とパイレックスガラスは線膨張率がほぼ等しいため、両
者を融接すると気密性を維持することができる。7はア
ンカでビード6に設置される。アンカ7はフィラメント
1の変形による短絡を防ぐために、例えば、モリブデン
などを使用して、フィラメント1を支持している。
The dumet wires 3a and 3b form and enclose the beads 6 made of Pyrex glass. Dumet wire 3a, 3b
Since Pyrex glass and Pyrex glass have almost the same coefficient of linear expansion, airtightness can be maintained by fusing them together. An anchor 7 is installed on the bead 6. The anchor 7 supports the filament 1 by using, for example, molybdenum in order to prevent a short circuit due to the deformation of the filament 1.

【0017】また、5はフィラメント1を気密に封入す
るバルブ本体であり、一実施例では、パイレックスガラ
スで構成し、バルブ本体の一端が上記ビード6と溶融接
合されている。また、バルブ本体の他端は、シリコン基
板でできた赤外線透過窓8と後述する静電接合手段によ
って気密接合されている。透過窓8の両面には、赤外線
の透過を高めるため、例えば、アンチリフレクティブコ
ート(無反射コート)のような反射防止コーティング9
を施し、透過窓8からの赤外線の出射量を高めている。
Reference numeral 5 denotes a valve body for hermetically enclosing the filament 1. In one embodiment, the valve body 5 is made of Pyrex glass, and one end of the valve body is melt-bonded to the bead 6. The other end of the valve body is hermetically bonded to the infrared transmitting window 8 made of a silicon substrate by electrostatic bonding means described later. On both sides of the transmissive window 8, for example, an antireflection coating 9 such as an anti-reflective coating (anti-reflection coating) is provided in order to enhance transmission of infrared rays.
The amount of infrared rays emitted from the transmission window 8 is increased.

【0018】また、バルブ本体5の内側にも赤外光を反
射する、例えば、銀などを蒸着した反射膜10を形成し、
赤外線の指向性を高め、出射量を高めている。11は口金
で接着材によってバルブ本体5に接着されるが、リード
線4a,4b は口金11が導電性材料である場合、導通するた
め絶縁性である樹脂などのパイプ12a,12b に挿入し、パ
イプ12a,12b を口金11に接着材で固定する。
Further, a reflective film 10 for reflecting infrared light, for example, silver vapor-deposited is formed inside the valve body 5 as well.
The directivity of infrared rays is increased and the amount of emitted light is increased. 11 is a cap and is adhered to the valve body 5 with an adhesive material. The lead wires 4a and 4b are inserted into the pipes 12a and 12b made of resin or the like which is electrically insulating because the cap 11 is conductive when the cap 11 is a conductive material. The pipes 12a and 12b are fixed to the base 11 with an adhesive material.

【0019】以上の構成において、次にバルブの組立法
について説明する。図2はガラス製のバルブ本体5とシ
リコンの透過窓8との接合方法である静電接合手段を説
明する原理図である。図2において、20はシリコン基板
Siであり、ガラス基板21と重ね合わせてヒータ22上に設
置する。23は電極であり、24は直流電源である。ヒータ
22によりシリコン基板20とガラス基板21を 300〜500 °
C に加熱し、シリコン基板20側を陽極にして 300〜1000
Vの直流電圧を印加する。この電圧を印加すると、ガラ
ス部材中のNaなどの可動イオンが移動し、ガラス21の界
面近傍に空間電荷が形成される。導電体であるシリコン
基板20の表面には、この空間電荷と同等の電荷が誘起さ
れるため、界面近傍には大きな静電気引力が働き、両表
面の密着が進行する。
Next, a method of assembling the valve having the above structure will be described. FIG. 2 is a principle diagram for explaining electrostatic bonding means which is a method of bonding the glass valve body 5 and the silicon transmission window 8. In FIG. 2, 20 is a silicon substrate
It is made of Si and is placed on the heater 22 by overlapping with the glass substrate 21. Reference numeral 23 is an electrode, and 24 is a DC power supply. heater
22 to set the silicon substrate 20 and the glass substrate 21 at 300 to 500 °
Heat to C and use the silicon substrate 20 side as an anode for 300 to 1000
A DC voltage of V is applied. When this voltage is applied, mobile ions such as Na in the glass member move, and space charges are formed near the interface of the glass 21. Since a charge equivalent to this space charge is induced on the surface of the silicon substrate 20 which is a conductor, a large electrostatic attractive force is exerted in the vicinity of the interface, and the adhesion between both surfaces proceeds.

【0020】密着した界面でガラス21の表面の酸素を介
して原子間結合が形成され、接合が行われる。バルブ内
にガスを封入する場合は、封入するガスの雰囲気内で静
電接合を行うことにより、封入と気密接合とが同時に行
うことができる。封入ガスは、ヘリウムやアルゴン等を
目的に応じて用いることができる。以上の構成におい
て、次に動作を説明する。外部リード線4a,4b の両端に
電圧を印加するとジュメット線3a,3b と内部リード線2
a,2b を介してフィラメント1に電流が流れ、通電発熱
するので、フィラメント材料の放射率と温度に応じた波
長域の光を出射する。透過窓8を形成するシリコン基板
20は赤外線の波長域の1〜20μmの光を透過する性質を
有するため、この透過窓8から赤外線を取り出すことが
でき、赤外線光源として使用できる。
Interatomic bonds are formed through the oxygen on the surface of the glass 21 at the closely contacted interface, and bonding is performed. When the gas is sealed in the valve, the sealing and the airtight bonding can be performed at the same time by performing electrostatic bonding in the atmosphere of the sealed gas. As the filling gas, helium, argon or the like can be used depending on the purpose. Next, the operation of the above configuration will be described. When voltage is applied to both ends of the external lead wires 4a and 4b, the Dumet wires 3a and 3b and the internal lead wire 2
An electric current flows through the filament 1 via a and 2b to generate heat by energization, so that light in the wavelength range corresponding to the emissivity and temperature of the filament material is emitted. Silicon substrate forming transparent window 8
Since 20 has a property of transmitting light of 1 to 20 μm in the infrared wavelength range, infrared rays can be taken out from this transmission window 8 and can be used as an infrared light source.

【0021】また、前述の実施例で説明した反射防止コ
ーティング9の代わりに、高い屈折率を有する光学材
料、例えば、ゲルマニウムGe、 セレンSe、 硫化亜鉛ZnS
などと、低い屈折率を有する光学材料、例えば、沸化ナ
トリウムNaF 、 沸化リチウムLiF 、 臭化カリウムKBr な
どと、の誘電体多層膜を形成することで、干渉フィルタ
を構成しバンドパスフィルタとすることができる。これ
は、高い屈折率の材料だけでローパスフィルタあるいは
低い屈折率の材料だけでハイパスフィルタとすることも
できる。このように構成することにより、赤外線領域
で、特定の波長帯域を放射する赤外線光源を製作するこ
とができる。
Further, instead of the antireflection coating 9 described in the above embodiment, an optical material having a high refractive index, for example, germanium Ge, selenium Se, zinc sulfide ZnS.
And an optical material having a low refractive index, such as sodium fluoride NaF, lithium fluoride LiF, and potassium bromide KBr, form an interference filter to form an interference filter and a bandpass filter. can do. It can also be a low pass filter with only high refractive index material or a high pass filter with only low refractive index material. With this configuration, it is possible to manufacture an infrared light source that emits a specific wavelength band in the infrared region.

【0022】図1の実施例では、フィラメント1から投
射される赤外線のうち透過窓8に向かう赤外線だけが投
射されるが、図3の実施例に示す方法によれば、容易に
赤外線投射量を増加することができる。図3において、
バルブ本体25の内面の形状を、例えば、回転放物面と
し、その焦点位置にフィラメント1を設置する。バルブ
本体25の内側には、反射膜10を蒸着等によって形成し、
赤外線を反射させる。回転放物面の焦点位置から放射さ
れた光は、反射膜10で反射され、全て平行光となるの
で、透過窓8から出射される光強度分布は図4に図示さ
れるように、円形分布(反射膜10なし)から指向性の高
い(反射膜10あり)分布となり、光強度を増加すること
ができる。
In the embodiment of FIG. 1, of the infrared rays projected from the filament 1, only the infrared rays directed to the transmission window 8 are projected, but the method shown in the embodiment of FIG. Can be increased. In FIG.
The shape of the inner surface of the valve body 25 is, for example, a paraboloid of revolution, and the filament 1 is placed at the focal position. The reflective film 10 is formed on the inside of the valve body 25 by vapor deposition or the like,
Reflects infrared rays. The light emitted from the focal point of the paraboloid of revolution is reflected by the reflection film 10 and becomes all parallel light, so that the light intensity distribution emitted from the transmission window 8 is a circular distribution as shown in FIG. The distribution is high (with the reflective film 10) from (without the reflective film 10), and the light intensity can be increased.

【0023】また、バルブ本体25の内面の形状を球面、
回転楕円面とし、焦点の1つをフィラメント位置にくる
ようにすると、赤外線を集光することができ、光強度を
増加させることができる。以上の説明ではバルブ本体5,
25をパイレックスガラスと、赤外線透過窓8をシリコン
基板とした構成で説明したが、この組合せに限定される
ものではなく、ガラスと金属又は半導体の材料を用いて
直接接合しても同様な効果を得ることができる。例え
ば、図5は、バルブ本体26をコバールやインバーからな
る金属容器とし、赤外線透過窓8をシリコン基板で形成
し、バルブ本体26と赤外線透過窓8との間にパイレック
スガラス27を挟んで積層し、前述の説明同様に金属から
なるバルブ本体26とパイレックスガラス27、次いでパイ
レックスガラス27と赤外線透過窓8とを静電接合で接合
することで、赤外線光源を製作することができる。
Further, the inner surface of the valve body 25 has a spherical surface,
If a spheroidal surface is used and one of the focal points is located at the filament position, infrared rays can be condensed and the light intensity can be increased. In the above explanation, the valve body 5,
Although 25 has been described as a structure using Pyrex glass and the infrared transmission window 8 as a silicon substrate, the present invention is not limited to this combination, and similar effects can be obtained by directly bonding glass and a metal or semiconductor material. Obtainable. For example, in FIG. 5, the valve body 26 is a metal container made of Kovar or Invar, the infrared transmission window 8 is formed of a silicon substrate, and the Pyrex glass 27 is sandwiched between the valve body 26 and the infrared transmission window 8 and laminated. An infrared light source can be manufactured by bonding the bulb main body 26 and the Pyrex glass 27, which are made of metal, and then the Pyrex glass 27 and the infrared transmitting window 8 by electrostatic bonding as in the above description.

【0024】また、赤外線透過窓8のシリコン基板の代
わりに、例えば、沸化カルシウムCaF2や沸化バリウムBa
F2などの各種の光学材料を、赤外線を透過する単結晶と
して用いる場合の静電接合方法に、図6に示す方法があ
る。沸化カルシウムCaF2や沸化バリウムBaF2などの単結
晶の赤外線光透過窓28の表面の片側外周部分にコバール
やインバー等の金属をスパッタリングなどの手段によっ
て金属膜29を形成する。また、金属からなるバルブ本体
26にはパイレックスガラス30を静電接合しておき、パイ
レックスガラス30と金属膜29とを静電接合することによ
り、単結晶材料にてバルブを形成することができる。
Further, instead of the silicon substrate of the infrared transmission window 8, for example, calcium fluoride CaF 2 or barium fluoride Ba
There is a method shown in FIG. 6 as an electrostatic bonding method when various optical materials such as F 2 are used as a single crystal that transmits infrared rays. A metal film 29 is formed on the outer peripheral portion on one side of the surface of a single-crystal infrared light transmitting window 28 of single crystal such as calcium fluoride CaF 2 or barium fluoride BaF 2 by means such as sputtering with a metal such as Kovar or Invar. Also, the valve body made of metal
A bulb can be formed of a single crystal material by electrostatically bonding Pyrex glass 30 to 26 and electrostatically bonding Pyrex glass 30 and metal film 29.

【0025】また、以上の説明では、フィラメントはタ
ングステンなどの高融点金属を用いた場合を説明した
が、これに限定されるものでなく、例えば、炭化珪素Si
C や二珪化モリブデンMoSi2 などのセラミック材を線材
化あるいは加工によってフィラメントに成形して用いる
こともできる。
In the above description, the case where the filament is made of a refractory metal such as tungsten has been explained, but the filament is not limited to this and, for example, silicon carbide Si.
It is also possible to use a ceramic material such as C or molybdenum disilicide MoSi 2 formed into a filament by forming it into a wire or processing.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上述べたように本発明による第一の課
題解決手段の構成によれば、高温のフィラメントを気密
に封入し、且つ赤外線を取り出す手段として、封入バル
ブの少なくとも一部に赤外線を透過する材料でできた窓
を設け、この窓とバルブ本体とを直接又は間接的に、金
属又は半導体とガラス材料とを組み合わせて静電接合手
段を用いて原子間の拡散接合をしたので、従来装置の接
着と異なり遙かに高い気密性能が得られると共に、高温
においても高い強度が得られ、長期間に渡って、信頼性
が非常に高い気密性能が得られる効果がある。
As described above, according to the constitution of the first means for solving the problems according to the present invention, as a means for hermetically sealing a high temperature filament and taking out infrared rays, at least a part of the sealing valve is provided with infrared rays. Since a window made of a transparent material is provided and the window and the valve body are directly or indirectly combined with a metal or semiconductor and a glass material to perform diffusion bonding between atoms using electrostatic bonding means, Unlike the bonding of the device, much higher airtightness can be obtained, high strength can be obtained even at high temperature, and the airtightness with very high reliability can be obtained for a long period of time.

【0027】また、この静電接合手段は通常のガス雰囲
気中で行えるのでフィラメントの蒸発を防止するための
各種ガスを封入する場合は、この封入ガス雰囲気中で接
合を行うことにより、バルブ内に所望のガスを封入で
き、従来技術の接着とガス封入の二つの工程を一つに統
合でき、コスト低減することができる。更にまた、ガス
封入のための封入用パイプやその取付け作業も不用とな
り、コスト低減と併せ、小型化できる効果がある。
Further, since this electrostatic joining means can be carried out in a normal gas atmosphere, when various gases for preventing the evaporation of the filament are filled, the joining is performed in this filled gas atmosphere so that the inside of the valve is filled. The desired gas can be enclosed, and the two steps of conventional bonding and gas enclosure can be integrated into one, resulting in cost reduction. Furthermore, the filling pipe for filling the gas and the mounting work thereof are unnecessary, and there is an effect that the cost can be reduced and the size can be reduced.

【0028】また、本発明による第二の課題解決手段の
構成によれば、赤外線を取り出す窓以外のバルブ本体の
内面に箔膜等の赤外線を反射する手段を設けることによ
り、従来技術におけるように、バルブ本体内での赤外線
の吸収や透過窓における大きな反射損失を防止でき、赤
外線の放射効率を高くできる効果がある。また、この反
射面を回転放物面、球面、回転楕円面などに形成し、フ
ィラメントの放射光を集光するように構成したので、従
来技術のようにフィラメントの前面から放射光を利用す
るだけとは異なり、側面や背面への放射光も利用するこ
とができ、放射効率をほぼ2倍に向上できるうえ、エネ
ルギー密度の高い、小型化された赤外線光源を提供でき
る効果がある。
Further, according to the structure of the second problem solving means of the present invention, by providing means for reflecting infrared rays such as a foil film on the inner surface of the valve body other than the window for taking out infrared rays, as in the prior art. In this way, it is possible to prevent the absorption of infrared rays in the valve body and the large reflection loss in the transmission window, and to increase the infrared radiation efficiency. In addition, since this reflecting surface is formed as a paraboloid of revolution, a spherical surface, a spheroid, etc., and is configured to collect the emitted light of the filament, it is only necessary to use the emitted light from the front surface of the filament as in the prior art. Unlike the above, it is possible to use the emitted light to the side surface and the back surface, so that the radiation efficiency can be almost doubled, and at the same time, a miniaturized infrared light source with high energy density can be provided.

【0029】更にまた、赤外線を取り出す窓の少なくと
も片側の面に、赤外線の反射を防止する手段を設けるこ
とにより、赤外線の反射を最小にすることができ、赤外
線の放射効率を向上できる効果がある。更にまた、赤外
線を取り出す窓の少なくとも片側の面に、多層誘電体膜
を用いた赤外光のフィルタを設けることにより、赤外線
の領域で波長選択性を持つ赤外線光源を提供することが
できる効果がある。
Furthermore, by providing a means for preventing the reflection of infrared rays on at least one surface of the window through which infrared rays are taken out, the reflection of infrared rays can be minimized and the radiation efficiency of infrared rays can be improved. . Furthermore, by providing an infrared light filter using a multilayer dielectric film on at least one surface of the window through which infrared light is taken out, it is possible to provide an infrared light source having wavelength selectivity in the infrared region. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による一実施例による赤外線光源の要部
構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an infrared light source according to an embodiment of the present invention.

【図2】静電接合手段を説明する原理図FIG. 2 is a principle diagram illustrating electrostatic bonding means.

【図3】他の実施例による赤外線光源の要部構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a main part of an infrared light source according to another embodiment.

【図4】図3の実施例による赤外線の出射分布図FIG. 4 is an infrared emission distribution chart according to the embodiment of FIG.

【図5】バルブ本体の他の実施例による赤外線光源の要
部構成図
FIG. 5 is a main part configuration diagram of an infrared light source according to another embodiment of the valve body.

【図6】バルブ本体の他の実施例による赤外線光源の要
部構成図
FIG. 6 is a configuration diagram of an essential part of an infrared light source according to another embodiment of the valve body.

【図7】従来の技術における赤外線光源の要部構成に関
し、(A) は正面図、(B) は側面図
[FIG. 7] FIG. 7 is a front view and (B) is a side view of the configuration of the main part of an infrared light source according to the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、65 フィラメント 2a,2b 内部リード線 3a,3b ジュメット線 4a,4b 外部リード線 5、25 バルブ本体 6 ビード 7 アンカ 8、28、62 透過窓 9 反射防止膜 10 反射膜 11 口金 12a,12b 絶縁パイプ 20 シリコン基板 21 ガラス基板 22 ヒータ 23 電極 24 直流電源 26 金属バルブ 27,30 パイレックスガラス 61 ブロック 63 ガス封入パイプ 64 ブロック内部 66a,66a' ハーメチックシールされた端子リード 66b,66b' ハーメチックシールされた端子 1, 65 Filament 2a, 2b Inner lead wire 3a, 3b Dumet wire 4a, 4b Outer lead wire 5, 25 Valve body 6 Bead 7 Anchor 8, 28, 62 Transmission window 9 Antireflection film 10 Reflective film 11 Base 12a, 12b Insulation Pipe 20 Silicon substrate 21 Glass substrate 22 Heater 23 Electrode 24 DC power supply 26 Metal bulb 27,30 Pyrex glass 61 Block 63 Gas filled pipe 64 Inside block 66a, 66a 'Hermetically sealed terminal lead 66b, 66b' Hermetically sealed terminal

フロントページの続き (72)発明者 宇野 正裕 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内Front page continuation (72) Inventor Masahiro Uno 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】赤外線を放射する発光部と、 この発光部を気密に封入するバルブと、から構成される
赤外線光源に於いて、 バルブは、 このバルブの一部に設けられ、赤外線を透過する材料か
らなる透過窓と、 バルブ本体と、を有し、 少なくとも、前記透過窓と前記バルブ本体とが接合する
両材料の接合面を、ガラス材料と、金属又は半導体材料
のいづれかの材料と、が接するように構成し、静電接合
手段を用いて接合する、 ことを特徴とする赤外線光源。
1. An infrared light source comprising a light emitting section for emitting infrared rays and a bulb for hermetically sealing the light emitting section. The bulb is provided in a part of the bulb and transmits infrared rays. A transparent window made of a material, and a valve body, and at least a bonding surface of the two materials at which the transparent window and the valve body are bonded to each other is made of a glass material and a metal or a semiconductor material. An infrared light source, which is configured to be in contact with each other and is bonded by using electrostatic bonding means.
【請求項2】請求項1に記載の赤外線光源おいて、赤外
線透過窓の材料をシリコン、バルブ本体の材料をパイレ
ックスガラスで構成した、ことを特徴とする赤外線光
源。
2. The infrared light source according to claim 1, wherein the material of the infrared transmitting window is silicon and the material of the valve body is Pyrex glass.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の赤外線光
源において、バルブ本体の内面に、赤外線の反射手段を
設ける、ことを特徴とする赤外線光源。
3. The infrared light source according to claim 1, wherein an infrared reflecting means is provided on the inner surface of the valve body.
【請求項4】請求項3に記載の赤外線光源において、バ
ルブ本体の内面は、回転放物面、球面または回転楕円面
のいづれかの面形状に形成する、ことを特徴とする赤外
線光源。
4. The infrared light source according to claim 3, wherein the inner surface of the bulb body is formed into any one of a paraboloid of revolution, a spherical surface and a spheroid.
【請求項5】請求項1ないし請求項4のいずれかの項に
記載の赤外線光源において、フィラメントは、赤外線を
放射し導電性を有する高融点の材料を用いる、ことを特
徴とする赤外線光源。
5. The infrared light source according to claim 1, wherein the filament is made of a material having a high melting point and emitting infrared rays and having conductivity.
【請求項6】請求項1ないし請求項5のいずれかの項に
記載の赤外線光源において、赤外線の透過材料からなる
透過窓は、この透過窓の両面に反射防止コーティングを
施す、ことを特徴とする赤外線光源。
6. The infrared light source according to any one of claims 1 to 5, wherein the transmissive window made of an infrared transmissive material is provided with an antireflection coating on both sides of the transmissive window. Infrared light source.
【請求項7】請求項1ないし請求項5のいずれかの項に
記載の赤外線光源において、赤外線の透過材料からなる
透過窓は、この透過窓に誘電体を多層形成したバンドパ
スフィルタ、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタ
のいづれかのフィルタを設ける、ことを特徴とする赤外
線光源。
7. The infrared light source according to claim 1, wherein the transmissive window made of an infrared transmissive material has a band-pass filter or a low-pass filter in which a multi-layered dielectric is formed on the transmissive window. Alternatively, an infrared light source is provided with any one of a high-pass filter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112794280A (en) * 2020-12-31 2021-05-14 厦门烨映电子科技有限公司 Micro-electro-mechanical infrared light source with light-gathering structure and preparation method thereof
WO2023281816A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 株式会社堀場エステック Optical measurement cell, optical analysis device, window forming member, and method for manufacturing optical measurement cell

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