WO2000021339A1 - Heisser strahler - Google Patents

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hot radiator
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hot
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Volker Wittwer
Andreas Gombert
Andreas Heinzel
Volkmar Boerner
Wolfgang Graf
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/14—Incandescent bodies characterised by the shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/125—Radiant burners heating a wall surface to incandescence
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a hot radiator with at least one metal surface which emits electromagnetic radiation at least with wavelengths in the visible and infrared spectral range.
  • thermophotovoltaics in which an energetic conversion preferably takes place from infrared radiation energy into electrical energy, known photocells are used which convert the radiation from hot emitters into electrical energy.
  • Hot emitters or as they are called in conventional language as hot radiators, are temperature radiators that emit thermally excited radiation in the form of electromagnetic waves, and can be described as gray bodies that emit electromagnetic radiation in different spectral ranges depending on their own temperature.
  • the spectral sensitivity of the photocell should largely correspond to the spectrum of the radiation emitted by the hot radiator.
  • the radiation spectrum of a hot radiator does not match the spectral sensitivity of a photo cell at temperatures below 1500 K, the long-wave part of the emitted spectrum in particular leads to undesired heating of the photo cell, which on the one hand reduces the efficiency of the photo cell
  • One possibility of adaptation is the appropriate manipulation of the spectral sensitivity of the photocell itself, but this is subject to material-specific limits, since the spectral sensitivity is predetermined by the choice of the photocell material, which means that no arbitrary changes in the spectral range limits are possible.
  • oxides of various rare earths are known that have certain electron transitions that produce sharp emission lines.
  • Yb 2 O 3 (1, 29eV), Er 2 O 3 (0.83eV) and Ho 2 0 3 (0.62eV) are of particular interest in the area of thermophotovoltaics mentioned above.
  • the energy values in electron volts written in brackets correspond to the sharp emission lines of the individual material connections and can therefore be used as selective emitters for thermophotovoltaics.
  • all known oxides of rare earths have high evaporation rates and therefore only have a short lifespan, which is why they can only be used to a limited extent as selective hot radiators.
  • the invention is therefore based on the object of designing a hot radiator or a temperature radiator with at least one metal surface which emits electromagnetic radiation by heating such that the correspondence of the spectral range of the emitted radiation from the hot radiator with the spectral sensitivity of photocells is further improved .
  • the hot radiator should be in contrast to the above known oxides of rare earths have long-term stability and be suitable for almost unlimited use.
  • a wavelength-selective temperature emitter should be specified.
  • the solution to the problem on which the invention is based is the subject of claim 1.
  • the subject of claim 8 is a method for producing the hot radiator described in claim 1.
  • Features which advantageously further develop the idea of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the hot radiator has a microstructure with elevations and depressions on its metal surface, the structure shape and depth of which are selected in such a way that an electromagnetic field distribution close to the surface is obtained which, when resonating with the microstructure, leads to an increased emissivity of the electromagnetic radiation emitted.
  • the appropriate choice of structure shape, depth and period is of particular importance.
  • optical resonance phenomena occur, which lead to targeted increases in emissions. It is possible to determine the spectral position of the resonance peaks by a suitable choice of the structure period and to determine the intensity and sharpness of these resonances by choosing the grating depth and shape.
  • the occurrence of resonant phenomena within microstructures is a phenomenon known from diffractive optics.
  • diffractive optics Are the structure sizes and If, in particular, the mutual distance between individual structures of a microstructure is of the order of magnitude of a half-wave or a multiple of a half-wave of electromagnetic radiation, a field distribution is formed within - in the sense of between - the structure, which itself resonates with the structure.
  • the modal field distribution can be explained in a simplified manner by the principle of a standing wave between two steep structural flanks.
  • Electromagnetic radiation emerges from the surface of the microstructure by means of thermal excitation. Depending on the emitted wavelengths, there is both an increase and a selectivity in the emissivity of the hot radiator when there is a resonance between the field distribution and the microstructure.
  • the microstructure applied according to the invention on the metal surface of a hot radiator thus influences the near-surface electromagnetic field in accordance with the periodicity and the shape of the microstructure. It is advantageous here if the periodic sequence between the adjacent elevations of the microstructure are approximately apart in the order of magnitude of the wavelength or half-wavelength of the emitted radiation.
  • emission increases occur, whereby a selective selection can be made in the spectral range of the radiation emitted by a hot radiator. If the metal substrate forming the metal surface is a metal with interband transitions, the greatest increases in emissions occur, provided the spectral position of the optical resonance phenomena matches the interband transitions specified by the type of metal and thus coincides with the natural emission increase.
  • a microstructure which has elevations and depressions which are periodically distributed over the surface typically have a structure depth of about 0.2 ⁇ m. Furthermore, structural periods between preferably 0.2 ⁇ m and 5 ⁇ m are to be provided in order to generate resonance phenomena in the optical or infrared wavelength range. It is thus possible to produce such microstructures in metal by means of electron beam writing or ion beam disks, but such processes prove to be very complex and expensive. According to the invention, a method for producing such hot radiators with a selective emission spectrum is therefore specified using the following method steps:
  • a as a substrate for example a solid metal piece with a preferably smooth surface, is coated with a photoresist layer thereon and then exposed with the aid of a holographic pattern.
  • Holographic exposure methods are methods known per se, with which a three-dimensional interference pattern is imaged in the photoresist layer and is optically fixed there accordingly. It has turned out to be particularly advantageous that the photoresist layer is exposed with two temporally separate exposure processes, between which the substrate with the applied photoresist layer is rotated. In this way it is possible to produce a three-dimensional structuring of the surface with different structural shapes.
  • the photoresist layer After the exposure of the photoresist layer has been completed, it is developed through to the metal surface of the substrate. The structure is then transferred into the metal surface by means of reactive ion etching or wet chemical etching, the photoresist layer serving as an etching mask.
  • Fig. 1 three-dimensional representation of a structured according to the invention Metal surface as well
  • FIG. 2 shows a diagram to show the reflection behavior on a metal surface designed according to the invention compared to a smooth metal surface.
  • the main area of application of the hot radiators according to the invention is for the optimized energy conversion between electromagnetic energy into electrical energy, which is carried out by means of photocells known per se.
  • Tungsten is particularly suitable as a metal for use in thermophotovoltaics with temperatures of the hot radiator of up to 1500K, due to its extremely high temperature stability. If, for example, a photocell with a small band gap is used for energy conversion, for example using gallium antimonide, the cut-off wavelength of which is 1.7 ⁇ m, then with lattice periods that have the microstructure on the metal surface, between 1.3 ⁇ m and 1.5 ⁇ m at one Structure depth of about 0.3 ⁇ m achieved the best results.
  • FIG. 1 shows a perspective image of a microstructured metal surface consisting of tungsten, according to the invention, on the side edges of which scalings are applied to emphasize the dimensioning of the microstructure.
  • the figure shows that the individual elevations 1 of the microstructure are largely homogeneously distributed over the entire metal surface.
  • the periodic sequence of adjacent surveys with the depressions 2 located between them results in a near-surface electromagnetic field which interacts with the electromagnetic radiation which is emitted from the metal surface and leads to targeted optical resonance phenomena.
  • thermophotovoltaics in other areas, for example to optimize IR radiation sources or heaters.
  • FIG. 2 shows a diagram which shows the reflection behavior of a tungsten surface structured according to the invention (see function a) and an unstructured tungsten surface (see function b).
  • the wavelength of the light reflected on the metal surface is plotted along the abscissa, and the reflectance is plotted along the ordinate.

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Abstract

Beschrieben wird ein heißer Strahler mit wenigstens einer Metalloberfläche, die elektromagnetische Strahlung wenigstens mit Wellenlängen im sichtbaren und infraroten Spektralbereich emittiert. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Metalloberfläche eine Mikrostruktur mit Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, deren Strukturform und -tiefe derart gewählt sind, daß sich eine oberflächennahe elektromagnetische Feldverteilung einstellt, die bei Resonanz mit der Mikrostruktur zu einem erhöhten Emissionsvermögen der emittierten elektromagnetischen Strahlung führt.

Description

Heißer Strahler
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißer Strahler mit wenigstens einer Metalloberfläche, die elektromagnetische Strahlung wenigstens mit Wellenlängen im sichtbaren und infraroten Spektralbereich emittiert.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der Thermophotovoltaik, bei der eine energetische Umsetzung vorzugsweise von infraroter Strahlungsenergie in elektrische Energie erfolgt, werden an sich bekannte Photozellen eingesetzt, die die Strahlung von heißen Emittern in elektrische Energie konvertieren. Heiße Emitter, oder wie sie auch im konventionellen Sprachgebrauch als heiße Strahler benannt werden, sind Temperaturstrahler, die thermisch angeregte Strahlung in Form elektromagnetischer Wellen emittieren, und können als graue Körper beschrieben werden, die in Abhängigkeit ihrer Eigentemperatur in unterschiedlichen Spektralbereichen elektromagnetische Strahlung emittieren.
Um eine möglichst vollständige Konversion zwischen der von einem heißen Strahler abgegebenen Strahlungsenergie in elektrische Energie zu erreichen, sollte die spektrale Empfindlichkeit der Photozelle weitgehend mit dem Spektrum der von dem heißen Strahler emittierten Strahlung übereinstimmen. Da das Strahlungsspektrum eines heißen Strahlers bei Temperaturen kleiner als 1500 K jedoch nicht mit der spektralen Empfindlichkeit einer Photozelle übereinstimmt, führt insbesondere der langwellige Teil des emittierten Spektrums zu einer unerwünschten Erwärmung der Photozelle, wodurch zum einen die Photozelle in ihrem Wirkungsgrad herabgesetzt
'WΠG und andererseits eben dieser Energieanteil des langwelligen, abgestrahlten Spektrums nicht in elektrische Energie umgesetzt werden kann.
Eine Möglichkeit der Anpassung ist die geeignete Manipulation der spektralen Empfindlichkeit der Photozelle selbst, der jedoch materialspezifische Grenzen gesetzt sind, da die spektrale Empfindlichkeit durch die Wahl des Photozellenmaterials vorbestimmt ist, wodurch keine beliebigenden Veränderungen in den spektralen Bereichsgrenzen möglich sind.
Andererseits ist es möglich, die spektrale Anpassung auf der Emitterseite derart vorzunehmen, daß die von einem Emitter abgestrahlte Energie in einem Spektralbereich liegen sollte, der möglichst vollständig von der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik der Photozelle umfaßt ist.
Beipielsweise sind Oxide verschiedener seltener Erden bekannt, die bestimmte Elektronenübergänge aufweisen, die scharfe Emissionslinien hervorrufen. So sind vorzugsweise auf dem vorstehend angesprochenen Bereich der Thermophotovoltaik Yb2O3 (1 ,29eV), Er2O3 (0,83eV) und Ho203 (0,62eV) von besonderem Interesse. Die in Klammern geschriebenen Energiewerte in Elektronenvolt entsprechen den scharfen Emissionslinien der einzelnen Materialverbindungen und können somit als selektive Emitter für die Thermophotovoltaik eingesetzt werden. Alle bekannten Oxide seltener Erden weisen jedoch hohe Abdampfraten auf und verfügen dadurch nur über eine geringe Lebensdauer, weswegen sie nur bedingt als selektive heiße Strahler eingesetzt werden können.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen heißen Strahler bzw. einen Temperaturstrahler mit wenigstens einer Metalloberfläche, die durch Erhitzung elektromagnetische Strahlung emittiert, derart auszugestalten, daß die Übereinstimmung des Spektralbereiches der emittierten Strahlung des heißen Strahlers mit der spektralen Empfindlichkeit von Photozellen weiter verbessert wird. Insbesondere soll der heiße Strahler im Gegensatz zu den vorstehend genannten bekannten Oxiden seltener Erden langzeitstabil sein und für einen zeitlich nahezu unbegrenzten Einsatz geeignet sein. Es soll ein wellenlängenselektiv emittierender Temperaturstrahler angegeben werden.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist Gegenstand des Anspruchs 1. Gegenstand des Anspruchs 8 ist ein Verfahren zur Herstellung des gemäß Anspruch 1 beschriebenen heißen Strahlers. Den erfindungsgemäßen Gedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist der heiße Strahler auf seiner Metalloberfläche eine MikroStruktur mit Erhöhungen und Vertiefungen auf, deren Strukturform und -tiefe derart gewählt sind, daß sich eine oberflächennahe elektromagnetische Feldverteilung einstellt, die bei Resonanz mit der MikroStruktur zu einem erhöhten Emissionsvermögen der emittierten elektromagnetischen Strahlung führt.
Durch die Einbringung einer, vorzugsweise periodisch verlaufenden MikroStruktur auf der Metalloberfläche können innerhalb eines begrenzten Spektralbereiches gezielt deutliche Emissionserhöhungen erreicht werden, ohne dabei die geringe Emissivität im längerwelligen Spektralwellenbereich zu beeinflussen.
Von besonderer Bedeutung ist die geeignete Wahl der Strukturform, -tiefe sowie - periode. So treten in bestimmten Wellenlängenbereichen, innerhalb der die emittierte Strahlung des heißen Strahlers liegen durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer periodischen MikroStruktur auf der Metalloberfläche optische Resonanzerscheinungen auf, die zu gezielten Emissionserhöhungen führen. Es ist möglich, durch geeignete Wahl der Strukturperiode die spektrale Lage der Resonanzüberhöhungen festzulegen und durch Wahl der Gittertiefe und -form die Intensität und Schärfe dieser Resonanzen zu bestimmen.
Das Auftreten resonanter Erscheinungen innerhalb von MikroStrukturen ist ein, aus der diffraktiven Optik bekanntes Phänomen. Werden die Strukturgrößen und insbesondere der gegenseitige Abstand einzelnen Strukturen einer MikroStruktur in der Größenordnung einer Halbwelle oder der Vielfachen einer Halbwelle elektromagnetischer Strahlung gewählt, so bildet sich innerhalb - im Sinne von zwischen - der Struktur eine Feldverteilung aus, die selbst mit der Struktur in Resonanz tritt. Die sich modal ausbildende Feldverteilung läßt sich vereinfacht erklären durch das Prinzip einer stehenden Welle zwischen zwei steilen Strukturflanken. Aus der Oberfläche der MikroStruktur tritt im Wege thermischer Anregung elektromagnetische Strahlung aus. Je nach emittierten Wellenlängen kommt es bei Resonanz zwischen der Feldverteilung und der MikroStruktur sowohl zu einer Erhöhung als auch zu einer Selektivität des Emissionsvermögens des heißen Strahlers.
Die auf der Metalloberfläche eines heißen Strahlers erfindungsgemäße aufgebrachter Mikrostruktur beeinflußt somit das oberflächennahe elektromagnetische Feld entsprechend der Periodizität und der Form der Mikrostruktur. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die periodische Abfolge zwischen den benachbarten Erhebungen der Mikrostruktur in etwa in der Größenordnung der Wellenlänge bzw. Halbwellenlänge der emittierten Strahlung voneinander auseinanderliegen.
Durch die resonanten Erscheinungen treten Emissionserhöhungen auf, wodurch gezielt eine Selektion im Spektralbereich der von einem heißen Strahler emittierten Strahlung vorgenommen werden kann. Handelt es sich bei dem die Metalloberfläche bildenden Metallsubstrat um ein Metall mit Interbandübergängen, so treten die stärksten Emissionserhöhungen auf, sofern die spektrale Lage der optischen Resonanzerscheinungen mit den, durch die Art des Metalls vorgegebenen Interbandübergängen übereinstimmt und auf diese Weise mit der natürlichen Emissionserhöhung zusammenfällt.
Um die vorstehend genannten optischen Resonanzerscheinungen an der Metalloberfläche zu erzielen, ist diese mit einer Mikrostruktur zu versehen, die periodisch über die Oberfläche verteilte Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, die typischerweise eine Strukturtiefe von etwa 0,2 μm aufweisen. Ferner sind Strukturperioden zwischen vorzugsweise 0,2 μm und 5 μm vorzusehen, um Resonanzerscheinungen im optischen oder infraroten Wellenlängenbereich zu generieren. So ist es möglich, derartige MikroStrukturen in Metall mittels Elektronenstrahlschreiben oder lonenstrahlscheiben herzustellen, jedoch erweisen sich derartige Prozesse als sehr aufwendig und kostspielig. Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Herstellung derartiger heißer Strahler mit einem selektiven Emissionsspektrum mit folgenden Verfahrensschritten angeben:
Zunächst wird ein als Substrat, beispielsweise ein massives Metallstück mit einer vorzugsweise glatten Oberfläche an dieser mit einer Photoresistschicht belackt und anschließend mit Hilfe eines holographischen Musters belichtet. Holographische Belichtungsverfahren sind an sich bekannte Verfahren, mit denen ein dreidimensional ausgebildetes Interferenzmuster in die Photoresistschicht abgebildet und dort entsprechend optisch fixiert wird. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die Photoresistschicht mit zwei zeitlich getrennten Belichtungsvorgängen belichtet wird, zwischen denen das Substrat mit der aufgebrachten Photoresistschicht gedreht wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine dreidimensionale Strukturierung der Oberfläche mit unterschiedlichen Strukturformen gezielt herzustellen.
Nach Abschluß der Belichtung der Photoresistschicht wird diese bis hin zur Metalloberfläche des Substrates durchentwickelt. Anschließend erfolgt ein Übertrag der Struktur in die Metalloberfläche mittels reaktivem lonenätzen oder naßchemischem Ätzen, wobei die Photoresistschicht als Ätzmaske dient.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäß strukturierten Metalloberfläche sowie
Fig. 2 Diagramm zur Darstellung des Reflexionsverhalten an einer erfindungsgemäß ausgebildeten Metalloberfläche verglichen mit einer glatten Metalloberfläche.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen und gewerblicher Anwendbarkeit
Das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen heißen Strahler gemäß Patentanspruch 1 dient der optimierten Energieumsetzung zwischen elektromagnetischer Energie in elektrische Energie, die mittels an sich bekannter Photozellen, durchgeführt wird. Für die Anwendung in der Thermophotovoltaik mit Temperaturen des heißen Strahlers von bis 1500K eignet sich als Metall besonders Wolfram, bedingt durch seine äußerst hohe Temperaturstabilität. Wird beispielsweise zur Energieumsetzung eine Photozelle mit geringem Bandabstand eingesetzt, beispielsweise unter Verwendung von Galliumantimonid, dessen Grenzwellenlänge bei 1 ,7μm liegt, so werden mit Gitterperioden, die die Mikrostruktur auf der Metalloberfläche aufweist, zwischen 1 ,3 μm und 1 ,5 μm bei einer Strukturtiefe von etwa 0,3 μm die besten Ergebnisse erzielt.
In Figur 1 ist ein perspektivisches Abbild einer erfindungsgemäß mikrostrukturierten Metalloberfläche bestehend aus Wolfram abgebildet, an deren Seitenkanten zur Hervorhebung der Dimensionierung der Mikrostruktur Skalierungen aufgetragen sind. Aus der Figur geht hervor, daß die einzelnen Erhebungen 1 der Mikrostruktur weitgegehend homogen über die gesamte Metalloberfläche verteilt sind. Durch die periodische Abfolge benachbarter Erhebungen mit den dazwischen befindlichen Vertiefungen 2 stellt sich ein oberflächennahes elektromagnetisches Feld ein, das mit der elektromagnetischen Strahlung, die von der Metalloberfläche abgestrahlt wird in Wechselwirkung tritt und zu gezielten optischen Resonanzerscheinungen führt.
Grundsätzlich ist es möglich eine derartige Mikrostruktur beispielsweise auf die Oberfläche von Heizwendeln in Glühbirnen aufzubringen, wodurch durch gezielte Resonanzüberhöhungen im sichtbaren Bereich die Strahlintensität bzw. Helligkeit der Glühbirne gesteigert werden kann. Hierdurch ist es weiter möglich, die Temperatur der Heizwendel zu reduzieren ohne einer damit verbundenen Einbuße an Helligkeit der Glühbirne. Durch Reduzierung der Betriebstemperatur kann überdies die Lebensdauer derartiger Heizwendeln verlängert werden.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Idee neben der Optimierung von Glühbirnen und dem Einsatz auf dem Gebiet der Thermophotovoltaik in anderen Bereichen eingesetzt werden, bspw. zur Optimierung von IR-Strahlungsquellen bzw. -heizungen.
In Figur 2 ist ein Diagramm dargestellt, aus dem das Reflexionsverhalten einer erfindungsgemäß strukturierten Wolfram-Oberfläche (siehe hierzu Funktion a) und einer unstrukturierten Wolframoberfläche (siehe hierzu Funktion b) hervorgeht. Entlang der Abszisse des Diagramms ist die Wellenlänge des an der Metalloberfläche reflektierten Lichtes aufgetragen, entlang der Ordinate der Reflexionsgrad.
Deutlich ist im Funktionsverlauf a der strukturierten Wolfram-Oberfläche bei einer Wellenlänge von ca. 1 ,7 μm ein starker Absorptionspeak (siehe Pfeil) zu erkennen, der nach dem Kirchhoffschen Gestetz, gemäß dem für die Emission qualitativ gilt, Emission = 1 - Reflexion, die Wirkung der selektiven Emission in diesem Wellenlängenbereich verdeutlicht. Einen derartigen Absorptionpeak, der im Funktionsverlauf a auftritt, ist in der Funktion b nicht zu verzeichnen, wodurch der Effekt der erfindungsgemäßen Mikrostruktur klar hervorgeht.
Bezυgszeichenliste
Erhebung Vertiefung

Claims

Patentansprüche
1. Heißer Strahler mit wenigstens einer Metalloberfläche, die elektromagnetische Strahlung wenigstens mit Wellenlängen im sichtbaren und infraroten Spektralbereich emittiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche eine Mikrostruktur mit Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, deren Strukturform und -tiefe derart gewählt sind, daß sich eine oberflächennahe elektromagnetische Feldverteilung einstellt, die bei Resonanz mit der Mikrostruktur zu einem erhöhten Emissionsvermögen der emittierten elektromagnetischen Strahlung führt.
2. Heißer Strahler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Mikrostruktur eine nahezu statische Feldverteilung ausbildet.
3. Heißer Strahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen und Vertiefungen periodisch über die Metalloberfläche verteilt sind.
4. Heißer Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostruktur homogen oder statistisch auf der Metalloberfläche verteilt ist.
5. Heißer Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostruktur Strukturperioden zwischen 0,2 μm und 5 μm aufweist.
6. Heißer Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturtiefe wenigstens 0,2 μm beträgt.
7. Heißer Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Variation der Strukturperiode die spektrale Lage der sich ausbildenden optischen Resonanzen einstellbar ist.
8. Heißer Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche aus Wolfram besteht.
9. Heißer Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über der Metalloberfläche konform mit der Mikrostruktur eine dünne nichtmetallische Schicht vorgesehen ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines heißen Strahlers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: glatte Metalloberfläche wird mit einer Photoresistschicht belackt, Holographische Belichtung der Photoresistschicht, durch zweimalige Belichtung mit zwischenzeitlicher Drehung der Metalloberfläche, Entwicklung der belichteten Photoresistschicht und Übertragung der belichteten Mikrostruktur in die Metalloberfläche durch Ätzen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzvorgang mittels reaktivem lonenätzen oder naßchemischen Ätzen durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Photoresistschicht als Ätzmaske dient.
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