NL8502477A

NL8502477A - Werkwijze voor de vervaardiging van een lichtgeleider en holle metalen lichtgeleider vervaardigd volgens de werkwijze.

Info

Publication number: NL8502477A
Application number: NL8502477A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1985-09-11
Publication date: 1987-04-01
Also published as: JPS6261007A; EP0216421B1; DE3678779D1; EP0216421A1; US4763398A

Description

, «xéifï?· * ^ EHN 11486 1 ^ ^ N.V. Philips Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Werkwijze voor de vervaardiging van een lichtgeleider en holle metalen lichtgeleider vervaardigd volgens de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een lichtgeleider, omvattende een buis met aan de binnenzijde daarvan een reflecterende metaallaag.

De uitvinding heeft bovendien betrekking op een holle metalen 5 lichtgeleider vervaardigd volgens de werkwijze.

Een holle lichtgeleider heeft het voordeel boven een lichtgeleider uit glas of kunststof, dat licht met een korte golflengte kan worden getransporteerd. Bij een glasvezel ligt de grens van de toepasbaarheid ongeveer bij een golflengte van 280 ran als gevolg 10 van absorptie van het licht bij kortere golflengte. Een holle lichtgeleider is bijvoorbeeld geschikt voor toepassing in een optische spectrometer, bijvoorbeeld tussen tralie en detector.

Vergeleken met het gebruik van spiegels vermindert daarmee de kans op beschadiging of vervuiling, wordt ruimte bespaard en wordt het 15 uitrichten sterk vereenvoudigd.

Een holle lichtgeleider en een merkwijze voor de vervaardiging daarvan zijn bijvoorbeeld beschreven in de openbaar gemaakte Duitse octrooiaanvrage DE 2452600. Daarbij wordt, bijvoorbeeld door extrusie, een buis gevormd uit glas of kunststof, waarna door hoogfrequent 20 verhitting een "metaaldraad in de buis wordt verdampt ander vorming van een metaallaag aan de binnenzijde van de buis. De buis heeft daarbij een inwendige diameter van enkele ^um tot enkele nm. Bij toepassing van een glazen buis treedt het nadeel op dat een lichtgeleider met een grote diameter weinig buigzaam is. Als een buis 25 uit kunststof wordt toegepast zijn de mechanische sterkte ei de bestendigheid tegen omgevingsinvloeden, vooral na lange tijd, voor veel toepassingen onvoldoende.

De uitvinding beoogt een lichtgeleider te verschaffen en een werkwijze voor de vervaardiging daarvan, welke lichtgeleider geschikt 30 is voor toepassing in het golflengtegebied van 165 ran tot meer dan 1000 nm, welke lichtgeleider buigbaar is, en waarbij de vorm en afmetingen binnen ruimte grenzen vrij gekozen kunnen worden, zowel in lengte als doorsnede. De uitvinding beoogt daarbij een lichtgeleider te P ~r. f W v V *V -

•V « V

"· PHN 11486 2 verschaffen met een voldoende mechanische sterkte en een gering lichtverlies, waarbij na langdurige toepassing het lichtverlies gering moet zijn.

Aan de opgave cm een werkwijze voor het vervaardigen van een S lichtgeleider te verschaffen wordt volgens de uitvinding voldaan dcor een werkwijze zoals in de aanhef is beschreven, welke werkwijze verder is gekenmerkt, doordat op een kern uit kunststof ten minste een metaallaag wordt aangebracht, waarna de kern uit kunststof wordt verwijderd onder vorming van een metalen buis.

10 In een lichtgeleider welke is vervaardigd volgens deze werk wijze is de reflectie aan de binnenzijde van de metalen buis afhankelijk van de kwaliteit van het oppervlak van de toegepaste kern. De kern moet daarom zo weinig mogelijk krassen en oneffenheden vertonen. Een voordeel van de werkwijze is het feit dat de aangebrachte metaal-15 laag of metaallagen geen glad buitenoppervlak hoeven te vertonen, zodat een ruimte keuze mogelijk is uit verschillende aanbrengtechnieken, waarbij deze kunnen worden aangepast aan de eisen die gesteld worden aan, bijvoorbeeld,de mechanische eigenschappen van de lichtgeleider.

Het is binnen het kader van de uitvinding ook mogelijk cm op 20 de reflecterende metaallaag nog een of meer lagen uit andere materialen aan te brengen, bijvoorbeeld uit kunststof.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de kern uit kunststof na het aanbrengen van de metaallaag (metaallagen) uitgerékt onder verkleining van de doorsnede 25 waarna de kern uit de metalen buis wordt getrokken. Er wordt gebruik genaakt van de eigenschap van veel kunststoffen waarbij een opgelegde dimens ieverandering in één richting een geheel of gedeeltelijk compenserende dimens iever ander ing in de richtingen loodrecht daarop veroorzaakt, waarbij het totale volume vrijwel constant blijft.

30 Vooral isotrope kunststoffen, bijvoorbeeld met een Poissonconstante )) = h zijn geschikt voor toepassing in de werkwijze volgens de uitvinding. Verder is het gewenst dat de hechting van de reflecterende metaallaag aan het oppervlak van de kern uit kunststof gering is. Daartoe is het in het algemeen voldoende cm gebruikelijke, de hechting 35 verbeterende maatregelen achterwege te laten.

In een alternatieve uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de kern uit kunststof na het aanbrengen van de metaallaag (metaallagen) verwijderd door de kern op te lossen in een 85 0 2 47 7 ' "5" 1 ΕΗΝ Π 486 3 geschikt oplosmiddel.

In een bijzonder geschikte uitvoeringsvorm van de merkwijze volgens de uitvinding is de kern gevormd uit polymethylmethacrylaat Deze kunststof heeft geschikte mechanische eigenschappen en kan met een 5 optisch glad oppervlak worden vervaardigd. De Poissonconstante V = hr geschikte oplosmiddelen zijn bijvoorbeeld methyleenchloride, ace ton, butylacetaat, chloroform, dimethylformamide en dimethyl-sulfoxide.

On een lichtgeleider te verkrijgen met een goede reflectie 10 bij korte golflengte van het licht, bijvoorbeeld tot minder dan 200 nm, is het doelmatig dat in de werkwijze volgens de uitvinding als eerste laag een laag aluminium wordt aangehracht. Aluminium vertoont bij een golflengte van 200 nm een reflectie van ongeveer 40%, terwijl andere materialen, zoals zilver en goud, bij die golflengte een reflec-15 tie van minder dan 20% vertenen. Zilver vertoont bovendien het nadeel van aantasting aan de lucht, waardoor de reflectie, ook bij langere golflengte, af neemt in de loep van de tijd.

De lichtgeleider welke is vervaardigd met de werkwijze volgens de uitvinding kan verschillende geschikte vormen vertonen wat betreft 20 de doorsnede, bijvoorbeeld cirkelvormig of elliptisch.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de lichtgeleider volgens de uitvinding, vertoont de lichtgeleider inwendig een rechthoekige doorsnede. Dit heeft het voordeel dat de strip uit kunststof welke als kern wordt toegepast bij de vervaardiging, optisch'zeer gladde 25 oppervlakken kan vertonen, bijvoorbeeld omdat een vlakke strip goed bewerkt kan worden. In een lichtgeleider met een rechthoekige doorsnede is vooral de reflectie aan de inwendige oppervlakken van de buis, welke aanliggen tegen de lange zijden van de rechthoek van belang.

30 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de lichtgeleider volgens de uitvinding, is de reflecterende metaallaag een aluminiumlaag waarop een dragende laag uit koper is aangebracht, waarbij zich tussen de aluminiumlaag en de koperlaag ten minste een laag uit nikkel bevindt.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze en lichtgeleider 35 volgens de uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een tekening, waarin Figuur 1 a-1 de lichtgeleider en de kern uit kunststof toont in lengte- en dwarsdoorsnede (niet cp schaal) in een aantal stappen van de werkwijze volgens de uitvinding.

6502 47? ( PHN 11486 4

Uitvoeringsvoorbeeld.

Uit een vlakke plaat geëxtrudeerd polymethylmethacrylaat met een optisch glad oppervlak wordt een strip 1 gezaagd met een lengte van 300 mm, een breedte van 14 mm en een dikte van 1.5 mm, zie Figuur 1 5 a, b. De strip kan ook op andere wijze worden vervaardigd, bijvoorbeeld door te breken. Door magnetron sputteren in vacuum wordt op de strip 1 alzijdig een laag aluminium 2 aangebracht met een dikte van 150 nm, waarbij de uiteinden van de strip niet worden bedekt, zie Figuur 1 c, d. De temperatuur tijdens het sputteren wordt beneden 10 60°C gehouden. Magnetron sputteren is een op zich bekende werkwijze, waarbij aluminium met geringe hechting op polymethylmethacrylaat kan worden aangebracht. Vervolgens wordt eveneens door magnetron sputteren op de laag aluminium 2 een laag nikkel 3 met een dikte van 100 nm aangehracht, waarna de strip uit het vacuum wordt ver-15 wijderd, zie Figuur 1. e,f.

De nikkellaag 3 wordt galvanisch versterkt met een volgende nikkellaag 4 met een dikte van 5 ^um, zie Figuur 1 g, h. Hiervoor wordt een Watts nikkelbad toegepast bij een strocmdichtheid van 2 2 A/dm . Op de nikkellaag 4 wordt een laag koper 5 met een dikte 20 van 400 ^um af gezet, zie Figuur 1 i,j. De dikte van de koper laag 5 kan desgewenst groter of kleiner zijn, bijvoorbeeld van 200 tot 500 ^um.

Er wordt een galvanisch koper bad toegepast on een flexibele koperlaag 5 te vervaardigen Hiervoor wordt een koperbad toegepast dat een zure 2 kopersulfaatoplossing omvat, bij een stroondichtheid van 5 A/dm .

25 Het is mogelijk cm nog meer lagen aan te brengen, bijvoorbeeld een dunne laag chroom cm decoratieve redenen.

De laag aluminium 2 verzorgt een goede reflectie. De eerste nikkellaag 3 zorgt er voor dat de aluminiumlaag 2 niet wordt geoxideerd bij het verwijderen van de strip uit het vacuum. Door oxidatie zou 30 de hechting aan de volgende me taallagen nadelig worden beinvloed. De tweede nikkellaag 4 dient er voor cm diffusie van koper in het aluminium te voorkcmen, wat een verminderde reflectie zou veroorzaken. De koperlaag 5 dient als drager voor de lichtgeleider.

De niet bedekte uiteinden van de strip 1 worden bevestigd 35 in een trekbank, waarna de strip wordt uitgetrokken (rek bijvoorbeeld 1% van de oorspronkelijke lengte). Daarbij treedt een permanente plastische vervorming op. Vervolgens kan de lichtgeleider 6 van de strip 1 worden geschoven (zie figuur 1 k,l.). Cm dit te vergemakkelijken is het 85 02 47 7 ·♦ .**' PHN 11486 5 mogelijk cm de strip 1 een enigszins konische vorm te geven.

Via de ontstane holte 7 in de lichtgeleider 6 kan licht met een golflengte van 165 nm tot meer dan 1000 nm getransporteerd worden. De reflectie aan het aluminiumqppervlak benadert die van een 5 ideaal glad aluminiumoppervlak. Ook na oudering gedurende een half jaar vertoont het aluminium nog een reflectie van ten minste 95% bij een golflengte van 400 nm.

De lichtgeleider 6 is voldoende flexibel cm bijvoorbeeld door buigen in de gewenste vorm te worden gebracht. Cm de vorming 10 van een knik te voorkanen is het doelmatig cm de lichtgeleider over een cylinder te rollen tijdens het buigen. Als het nodig is on de flexibiliteit van de lichtgeleider verder te vergroten, kan dat worden bereikt door de lichtgeleider te verwannen, bijvoorbeeld tot een temperatuur van 300°C.

I5 De werkwijze volgens de uitvinding is bijzonder geschikt cm lichtgeleiders te vervaardigen voor toepassing in een optische spectraneter, waarbij een beperkte flexibiliteit gewenst is. Een bijzonder voordeel van de werkwijze is de mogelijkheid cm lengte en doorsnede van de lichtgeleider op eenvoudige wijze aan te passen 20 aan de voor de toepassing gewenste maten, waardoor de werkwijze ook voor het vervaardigen van kleine aantallen lichtgeleiders van een bepaalde vorm en afmeting met een groot rendement kan worden toegepast.

25 30 35 % 3562 477

Claims

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een lichtgeleider, omvattende een buis met aan de binnenzijde daarvan een reflecterende metaallaag, met het kenmerk, dat op een kern uit kunststof ten minste een metaallaag wordt aangebracht, waarna de kern uit kunststof wordt verwijderd 5 onder vorming van een metalen buis.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kern uit kunststof na het aanbrengen van de metaallaag (metaallagen) wordt uitgerekt onder verkleining van de doorsnede, waarna de kern uit de metalen buis wordt getrokken.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kern uit kunststof na het aanbrengen van de metaallaag (metaallagen) wordt verwijderd door de kern op te lossen in een geschikt oplosmiddel.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kern is gevormd uit polymethylmethacrylaat.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als eerste laag een laag aluminium wordt aangebracht.

6. Holle metalen lichtgeleider vervaardigd met de werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de lichtgeleider inwendig een rechthoekige doorsnede vertoont.

7. Holle metalen lichtgeleider volgens conclusie 6, met het ken merk, dat de reflecterende metaallaag een aluminiumlaag is waarop een dragende laag uit koper is aangebracht, waarbij zich tussen de aluminiumlaag en de koper laag ten minste een laag uit nikkel bevindt. 25 30 35 8502 477