JPH0564285B2 - - Google Patents

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JPH0564285B2
JPH0564285B2 JP58186660A JP18666083A JPH0564285B2 JP H0564285 B2 JPH0564285 B2 JP H0564285B2 JP 58186660 A JP58186660 A JP 58186660A JP 18666083 A JP18666083 A JP 18666083A JP H0564285 B2 JPH0564285 B2 JP H0564285B2
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JP
Japan
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light source
ceramic
cavity
rod
source element
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JP58186660A
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JPS5990021A (ja
Inventor
Dagurasu Binsento Kento
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Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Publication date
Application filed by Yokogawa Hewlett Packard Ltd filed Critical Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Publication of JPS5990021A publication Critical patent/JPS5990021A/ja
Publication of JPH0564285B2 publication Critical patent/JPH0564285B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/10Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
    • G01J3/108Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry for measurement in the infrared range
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/46Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は赤外分光光度計等に使用する光源に関
する。
赤外線源の特殊な用途として化合物の相対的吸
収スペクトルを測定する計器である赤外分光光度
計がある。このような装置では赤外線源からの赤
外線が集光された後化学試料が入つているセルに
焦点を結ぶ。試料は入射する特定波長の放射を吸
収する。透過した波長の放射は試料セルを貫通し
光電検出器に焦点を結びそこで透過した放射の強
さに応じて電気出力を発生する。分光光度計の感
度は窮極的には検出器の感度、赤外線源から放出
される放射の各波長での強さ、および放射エネル
ギを試料セルを介して検出器に焦点を結ぶ能力に
依存する。赤外分光光度計用光源に必要な条件
は、赤外線束が大きいことの他に、光源が安定で
あること、短時間に平衡に達すること、および熱
的または化学的に分光光度計に影響を与えないこ
とである。更に光源は正常動作状態で少くとも
1000時間の平均寿命を有することと寿命が尽きた
ときに簡単に少い経費で交換できることも望まし
い。また、光源が比較的小形で分光光度計内の隣
接する部品と光学的に結合している部品との間に
最適の隙間がなければならない。
市販の黒体光源は一定の温度に対し最適の安定
度ですべての波長に於て最大ブランク赤外線束の
99%以上を放出するとはいえ、その大きさが大き
いことと高価なためとにより分光光度計の光源と
しては不適格であつた。これらの装置は放射計と
光度計において標準のもので、絶縁性が良好で正
確に加熱される多様な黒体空洞からなり、それぞ
れ、独立した装置として一つに収納されているの
で容易にあるいは安価に取りかえることはできな
い。
従来の赤外線分光学の技術では、光源は少数の
白熱非気体要素に限られてきた。すなわちネルン
スト燈、巻線セラミツク燈、炭化珪素棒、および
金属リボンのフイラメントである。加熱すると、
これら要素は絶対温度と各波長における分光放射
率に比例する強度を有する周知のプランクの分光
分布にしたがつて放射線を照射する。これらの装
置は小形で、廉価で、交換しやすく、温度平衡に
達するのが速い。しかしながら、光源として高温
で使用する耐火材料は比較的分光放射率が悪く、
温度が上昇するにしたがつて分光放射率は低下す
る。また、一様に高い分光放射率を有する材料は
比較的低温度の使用に限られている。
ネルンスト燈は一般にジルコニヤ、まれに酸化
イツトリウムおよび二酸化トリウム等の耐火セラ
ミツク棒あるいは管から作られる。各要素の端部
近くにある白金導線がセラミツクを介して電力を
伝え、ネルンスト燈を2000〓まで加熱する。ネル
ンスト燈には幾つかの欠点がある。第一に、それ
らは自己始動ではなく、室温におけるそれらの高
い電気抵抗を小さくするために補助の加熱手段が
必要である。第二に、ほとんどの棒状加熱器の場
合、棒の全外径がエネルギーを放射し、通常焦点
形成(フオーカス)するために使用可能な棒の一
つの外側セグメントの小面積だけであるため、こ
れら要素は実質的に電力効率が悪い。また棒はそ
の支持およびその端部での電気的接続が必要とな
るので比較的長くなる。第三に、これらの要素の
分光放射率は比較的悪くて、分光写真に有用な波
長2〜20ミクロンの範囲に亘つて平均約0.75であ
り、3ミクロンでは0.15〜0.30程度まで低下す
る。
巻線セラミツク燈はネルンスト燈の自己始動の
欠点を克服している。巻線セラミツク燈はセラミ
ツクを加熱するための白金または白金合金等の貴
金属の針金を外側に巻いたセラミツクの棒又は内
側に巻いたセラミツクの管で構成される。巻線は
セラミツク粉末を母材に焼結して固定される。い
ずれの場合でもセラミツクの放射表面は普通アル
ミナあるいはジルコニヤ等である。したがつて巻
線セラミツク燈はネルンスト燈と同様に短波長特
性が悪く、しかもこの燈もその外径の長さ方向に
沿つて放射する加熱棒であるから電力効率が良く
ない。
おそらく最も普通に使用されている赤外分光光
度計の光源はユニオンカーバイド社からグローバ
という商品名で市販されている炭化珪素棒であろ
う。このグローバは、普通は銀の金属電極のキヤ
ツプが付いている接合炭化珪素の棒であつて、こ
のキヤツプはグローバに電流を通じてこれを加熱
する働きをする。グローバは自己始動をし、その
分光放射率は比較的一様で2〜15ミクロンの波長
に於て平均0.89であり、唯12ミクロンで僅かな放
射率損失があつて約0.6にまで下がる。グローバ
の主な欠点は空気中に於てその温度が約1570〓に
制限されることである。またその端部キヤツプを
水で冷却する必要があり、不必要にかさばると共
に分光光度計以外の経費がかかる。また、他の棒
状光源と同様にグローバは電力効率が悪い。
最近、金属リボンフイラメント光源を使用する
ことへの関心が幾分高まつて来た。ニツケル80%
とクロム20%の合金の分光放射率は比較的大きく
て、酸化させて1400〓で測定したとき2〜15ミク
ロンの波長の範囲で0.91である。ニツケルクロム
合金は加熱するための電気抵抗も良好で、廉価で
あり、且つ交換しやすい。しかしながら、金属リ
ボンフイラメントは制限温度が約1400〓で空気中
に於けるこの温度での寿命は比較的短かく1000時
間に満たない。
以上述べたように、現在の分光光度計の光源は
すべて赤外線束に関して温度が制限されるか放射
率特性が良くないという望ましくない制限を受け
ている。又、分光学上の正味の効果は最適分光感
度より少い。これらの光源はまたその主体機器に
不必要に熱を放散し、補助冷却機器が大きくなり
又、高価となる。更に分光光度計の中にある温度
に敏感な多くの要素から光源を物理的に隔離する
必要がある。市販の黒体光源は実験室規模の機器
であるから、分光光度計の赤外線源としての大き
さ、費用、および交換性に関する問題がある。
本発明の目的は2〜20ミクロンの波長の範囲に
亘つて黒体に近い放射をする2000〓の赤外線源を
提供することにある。
本発明の主な目的は簡単な構成で廉価、小形か
つ交換しやすい光源要素としての黒体光源を提供
することである。
本発明の他の目的は光源要素を自己始動させる
とともに正常雰囲気内で1700〓に於て連続1000時
間を超す平均寿命を持たせることである。
本発明の更に他の目的は光源要素の設置位置を
自動的に位置決めできるようにすることである。
本発明の更に他の目的は光源のエネルギー効率
を良くし、分光光度計に使用したとき冷却や隔離
をする必要がないようにすることである。
本発明の実施例によれば一端から中心軸に沿つ
て円筒形盲穴の黒体空洞を高温耐火セラミツク芯
材に機械加工し、セラミツク芯材の外周に高温貴
金属合金加熱電線を巻いてある。この空洞に同心
的に且つ加熱巻線を包むようにセラミツクスリー
ブが芯材と巻線との上方所定の位置に焼結セラミ
ツクセメントで固定されている。このような構成
素子は、低熱伝導で耐火絶縁性のブロツクに係合
するように収められ、同軸のスリーブは黒体空洞
を絶縁ブロツク内で正確に位置決めをおこなう。
セラミツクスリーブから出ている加熱巻線の導線
は適切な電源に接続され巻線を介してセラミツク
芯材を希望の温度にまで制御しながら加熱する。
絶縁ブロツクの穴は、黒体空洞からの軸方向放射
が絶縁体の外へ直接通過することを可能にする。
さもなければ、加熱された素子かららの散逸は、
エネルギー効率が比較的高く熱損失の少ない伝導
により、高い熱抵抗絶縁を介して光源が配置され
る周囲環境へ伝えられてしまう。
本発明によれば、放射空洞を設けることにより
高温に於て比較的放射率特性の良くない耐火材を
用いて所望の波長帯域で見掛けの放射率を黒体の
放射率に近づけることができる。第二に、光源の
効率は放射空洞以外の加熱された光源要素の熱的
に絶縁されたすべての表面によつて大幅に上昇さ
せることができ、したがつて高温に於ける電力損
失の主な源泉すなわち放射と対流とが除かれる。
第1図は、本発明の赤外線源の断面図である。
光源要素15はその外周の長さ方向に放射状に巻
かれた炉巻線1を有する円形セラミツク棒2から
構成されている。電線からの加熱を一様に分布さ
せ、巻線が互いに短絡しないようにするため、炉
巻線1はセラミツク棒2の外周に作られた等間隔
の溝3の中に巻かれている。放射空洞4はセラミ
ツク棒2の一端に棒の中心軸に沿つて且つ巻線1
と同心に設けられている。放射空洞4は錐であけ
た盲穴であることが好ましい。動作時に炉巻線1
は電源に接続され、巻線1は加熱される。これに
よつて、セラミツク棒2は加熱される。セラミツ
ク棒2の露出端は加熱したときその中間部よりい
くらか冷くなる。空洞4の長さ方向に沿つて一様
に加熱するには、空洞4の長さをセラミツク棒2
が一様に加熱される長さの範囲内にあるように選
ぶ。同様に、空洞4の開口部には円錐状開口11
を機械加工してあり、該円錐11と空洞4との交
線がセラミツク棒2を一様に加熱できる長さの範
囲中にあり、該交線も空洞4の開口になる。円錐
状開口11の角度は空洞4から放出される放射束
の妨げにならないように選ぶ。
セラミツク棒2に好適な材料にはアルミナ、ベ
リリヤ、酸化マグネシウムおよびジルコニア等の
高温金属酸化物耐火材があり、これらは融点が
2250〓を超えており、また空気中に於て高温で安
定である。炉巻線1に適する材料には白金、ロジ
ウム、イリジウム、およびそれらの合金がある。
純粋の白金は約1950〓の温度まで利用することが
でき、白金とロジウムとの合金は巻線温度2100〓
近くまでが可能である。純ロジウムおよび純イリ
ジウムとそれらの合金とは更に高い温度でも使用
可能である。ただし、これらは延性が少く巻くの
がむずかしい。
炉巻線1の自由端はセラミツク棒2から出る電
気導線7と10との役目をもする。各自由端は好
ましくは希望する長さの約2倍に切断してから折
り曲げて重ねより合わせる。より合わせると各導
線の電気抵抗が減るので導線の温度は本質的に巻
線より低くなる。この方策は後述する如く、導線
を強く保護し、寿命を長くする。すき形コネクタ
8と9とはそれぞれ導線7と10の折曲げ端に圧
着しはんだ付けされ、その電源(図示せず)から
光源要素15を着脱しやすくしている。すき形コ
ネクタは接続したとき端子抵抗が低くなるように
選定する。このようなコネクタは当業者間で周知
である。
セラミツク棒2の溝3は巻線コイル1の外径が
セラミツク棒2の外径より小さくなるように配列
するのが好ましい。この二つの直径の間にできる
環の中に、各巻線1の露出表面を囲んで、高純度
耐火セメント6が塗られている。このように巻線
を包むことには二重の目的がある。第一に巻線に
引掻き傷をつけないように保護する。第二に、こ
のように包むと高温に於ける炉巻線の蒸発が遅く
なり巻線の寿命が延びる。セラミツク棒2と耐火
セメント6とは共に最高純度の材料から選定しな
ければならない。鉄や珪素等の有機金属質の不純
物は高温で分解して金属の破片と炉の巻線とを合
金化し光源を早く故障に導く可能性がある。好ま
しい耐火セメント6は粉末セラミツクの脱イオン
水中のスラリから成るものである。一度塗つて水
を抜くと、粉末セラミツクは高温で焼結して固い
良く結合したカプセル材となる。このようなセメ
ントの一例はマサチユセツツ州ウースタのノルト
ン社からEA139として売り出されている高純度ア
ルミナである。
このように塗られ焼結した耐火セメント6の表
面は通常、機器に組立てたとき光源を正しく心合
せする際重要な、滑らかなあるいは平らな表面に
はならない。この困難を克服するため耐火セメン
ト6を焼結する前に薄肉のセラミツクスリーブ5
をセラミツク棒2の外周に滑り込ませる。セラミ
ツクスリーブ5はセラミツク棒2と同じ耐火材料
から作るのが好ましい。セラミツクスリーブ5の
内径はセラミツク棒2の外径と等しく、空洞4の
中心軸とセラミツクスリーブ5の外径との同心度
を維持している。第1図には示していないが、セ
ラミツクスリーブ5の一方の壁を通過する縦に設
けられたスロツトは、突出する導線7と10の上
をスリーブが滑行することを可能にする。組立時
には、導線7と10が平行となるようにアライメ
ントされ、光源をその中心軸に沿つて二等分する
単一平面内に配置させる。導線12と13の単部
は、導線7と10に隣接する巻線1と短絡しない
が、なお端部がセラミツクスリーブ5の外径内に
十分入るように切断される。スリーブ5を耐火セ
メント6がまだ乾かないようにセラミツクスリー
ブ5のスロツトにもセメントを詰め、導線12と
13の端部を完全にカプセル化すると共に、スリ
ーブの外径に一致するように塗る。余分なセメン
トはすべて焼結する前に取り去る。焼結は炉で加
熱するかあるいは単に光源を自身の巻線1で加熱
することで行うことができる。いずれの場合でも
未焼結のセラミツク粉末が応力割れを起さないよ
うに焼結中の温度上昇の割合を慎重に管理しなけ
ればならない。
Gouffeの方法のような、空洞のいろいろな形
に対する見かけの放射率を計算する方法はよく知
られており標準の光学や赤外線のハンドブツクか
ら容易に探すことができる。放射空洞4の深さす
なわち光源要素15の深さは極めて小さくてよく
それでもなお比較的正常分光放射率の低い物質に
対して大きな実視放射率が得られる。たとえば、
ジルルコニヤは、融点が3250〓の物質であるが、
3ミクロンの波長に於て高温での放射率が約0.15
である。3ミクロンでのジルコニヤの実視放射率
は直径が1.5mmで深さが僅か10mmの円筒空洞によ
つて約0.85に上げることができる。この同じ空洞
はジルコニヤの正常分光放射率が約0.4になる6
ミクロンの波長では、空洞の開口で実視放射率約
0.97の放射を発生する。本発明による光源は従来
の分光学的光源と比べて放射束を大幅に改善でき
ることが明らかである。
光源要素の巻線の針金ゲージは電気抵抗、価
格、エネルギー消費量、および寿命に基いて選定
しなければならない。一般に、炉巻線の寿命はそ
の断面積に比例し、温度と負荷とが増加するにし
たがつて減少する。原則として、巻線の電線には
針金の表面積の1cm2あたり12Wを超えるエネルギ
ーを負荷しない方がよく、寿命を最大にする1cm2
あたり4W以下が好ましい動作点である。ほとん
どの光源の設計に対しては27ゲージの電線を用い
れば比較的低価格で適当な寿命が得られる。
上記の光源要素15には光源器具を交換できる
という特質がある。光源要素から放出される使用
可能なエネギーのみが放射空洞4を通り、好まし
くは、光源要素のすべての外側表面がエネルギー
の損失から隔離され、光源要素とその環境、例え
ば分光光度計、との熱交換を制限し、炉巻線1の
加熱に必要な電力を最小化し、よつて光源要素1
5の寿命を延ばす。第2図に示す光源要素15を
隔離する好適な方法は、光源要素を交換しやすい
ように収め、そして放射空洞4の軸を主体機器の
隣接光学系とアライメントさせる。
第2図は本発明による光源組立品の斜視図であ
る。光源要素15はなるべく、耐火材料から成り
熱伝導率の非常に小さい二つの隣接絶縁ブロツク
16と17の間に収められいることが好ましい。
セラミツクフアイバによる絶縁はこの用途に特に
適しており、好例はイリノイ州エルギンのリフラ
クトリイ、プロダクツ社からWRP−XAとして
売り出されているアルミナフアイバーブロツクで
ある。各絶縁ブロツクはその係合表面に関し光源
要素15の輪郭の半分を収納するために機械加工
されている。すなわち半円筒形凹所は光源要素本
体を包含し、溝は導線7と10を包含する。輪郭
の寸法は、絶縁ブロツク16と17との組立体が
その主体機器、例えば分光光度計内に固定された
とき、収まつた光源要素15が主体機器の光学系
と正確にアライメントされるように決定される。
ブロツク16と17の半円筒形凹所に隣接してそ
れぞれ半円筒形凹所18と19が設けられる。光
源要素15が適切に収められ、絶縁ブロツク16
と17が互いに係合すると、半円筒形凹所18と
19は光源要素15の空洞端において、円錐開口
11の円錐状延長部を形成する。この方法では、
絶縁ブロツク16と17は、光源要素15の空洞
4から発生する放射を妨げることはない。半円筒
と半円錐は、絶縁ブロツク16と17が締つけら
れる時の合わせ面に穴あけと皿形加工を施すこと
により容易に機械加工できる。光源要素15への
電気結線は、一つの絶縁ブロツクの一端にある端
子板によつておこなうことが好ましい。第2図で
は、アルミナ等のセラミツクあるいは他の電気的
絶縁材料からなる端子台2626は、一方の端部
が光源要素15に直接隣接する絶縁ブロツク16
の四角形部分にはめ込まれ、そして固定され、そ
の導線7,19と一致させる。銅あるいは黄銅等
の2個の金属直方体ブロツクは、端子台26に機
械加工された方形溝に固定される。これら金属ブ
ロツクは、電気的端子22,23を形成する。光
源要素15のすき形コネクタ8と9は締めつけね
じ20,21よりそれぞれ端子コネクタ22と2
3に固定される。電源導線24と25は、それぞ
れ端子コネクタ22と23にあけられた穴を介し
て挿入され、適切にはんだつけされる。電源導線
24と25は、また電源(図示せず)と接続し、
光源要素15の巻線を流れる電力の量を制御す
る。
前述したように、光源要素15は容易に取り外
し交換ができる。絶縁ブロツク16は二つのブロ
ツクを貫通する取外し可能なボルト(図示しな
い)あるいはその他の手段により絶縁ブロツク1
7を絶縁ブロツク16に締付けながらその光学系
に正しく心合わせして主体機器に固定するのが好
ましい。光源要素15を組付けるには、絶縁ブロ
ツク17を絶縁ブロツク16から簡単に締付をは
ずし、締付ねじ20と21とをゆるめ寿命の尽き
た光源要素を取り外す。次に新しい光源要素15
を絶縁ブロツク16の凹凸のある溝に入れ込み、
すき形コネクタ8と9をそれぞれ締付ねじ20と
21との下にすべり込ませて同時に固定する。次
いで絶縁ブロツク17の凹所のある側を入れ込ん
だ光源要素15の露出表面の方に向け絶縁ブロツ
ク16と17とを前述のように再び締め付ける。
動作時には、図示しない制御電源からの電流は
導線7と10および光源要素15の巻線1を通過
し、電流の二乗と巻線の抵抗との積と絶縁ブロツ
ク16と17との熱抵抗とに比例して巻線を加熱
する。熱くなつた巻線は黒体放射に近い放射がそ
の開口部から放出されるように空洞4を一様に加
熱する。電気抵抗は制御電源で光源温度を制御す
るためにふさわしい形のフイードバツクを行う。
絶縁ブロツク16と17とは光源要素15の外表
面からの熱の流れが中で消散されないようにし主
体機器を加熱する。
本発明の代表的な光源要素15の特性を例をあ
げて示すことにする。コロラド州ゴールデンのコ
アーズ セラミス社の99.8%の純アルミナ棒を直
径4.75mmに研削し長さ13.75mmに切断した。直径
1.57mmで深さが9.14mmの穴を一端から棒の中心軸
に沿つて錐であけた。深さは60゜の錐の先端の端
まで測つた。次に60゜で皿もみし錐穴をあけた棒
の端から1.27mmで穴と交差するように穴の端部に
円錐を形成した。このように形成した皿穴は光源
要素15の放射空洞4と円錐開口部11とを作つ
た。
両端に対称的にアルミナ棒の長さ方向に沿つて
一連の18個の放射状溝を等間隔に作つた。その内
径は17個の溝に対して2.62mm、18番目の溝に対し
ては3.30mmとし、外径はすべて3.81mmとした。18
番目の溝は放射空洞の皿穴の上方に位置するよう
にした。溝はすべて幅を0.406mmとし、間隔は
0.71mmで光源要素15の溝3を構成した。ニユー
ジヤージー州カーテレツトのエングルハード イ
ンダストリイズ社のロジウム20%と白金80%との
合金から成る27ゲージの炉巻線を各端部に90mmの
自由長を残して18個の溝にしつかり巻き付けた。
幅が1.57mmで底が溝の2.62mmの内径上にある縦の
溝をアルミナ棒の一方の側に予め機械加工して炉
巻線が一つの溝から次の溝へ渡るための空間を作
つた。針金の二つの自由端の各々は二つに折つて
導線7と10とを形成するようにより合わせた。
コロラド州ゴールデンのコアーズ セラミツク
ス社の99.8%純アルミナ管を外径5.79mm、内径
4.77mmに研削した。一つの側の長さに沿つて1.19
mmのスロツトを壁を貫いてあけた。この管は光源
要素15のセラミツクスリーブ5を形成する。
マサチユーセツツ州ウースターにあるノルトン
社からEA139として市販されている99%の純粋ア
ルミナ粉末から成る耐火セメント6を消イオン水
と混合してモルタルを作り、アルミナ棒2の周り
に直径が少くとも4.75mmになるまですべての巻線
と溝とに塗つた。セメントがまだ乾かないうちに
上記のアルミナセラミツクスリーブ5を前述のよ
うにセメントと棒との上に滑り込ませた。余分な
セメントをすべて除いて、このように作つた光源
要素を室温で1時間乾燥させた。
絶縁ブロツク16と17とはイリノイ州エルギ
ンのリフラクトリイ プロダクツ社からWRP−
A5として市販されているアルミナフアイバー絶
縁材のブロツクから切り出した。この材料は1025
〓に於て熱伝導率が約2.6×10-4cal/cm・S・℃
である。各ブロツクは長さ64.8mm、奥行43.2mm、
高さ35.7mmであつた。光源要素15を入れ込む輪
廓は光源要素の空洞端が各絶縁ブロツクの前面か
ら8.1mmの位置でその長さに沿う中心線上にある
ように二つのブロツクに機械加工された。
上述の光源要素は絶縁ブロツクに入れ込まれ自
己焼結のため電源に接続された。光源要素の温度
を6.5時間にわたつて1875〓までゆつくりと一様
に上げその温度に30分間保つた。この温度でアル
ミナ粉末が焼結され光源要素は強化されその内部
巻線はよく封止された。光源空洞の色温度はニユ
ージヤージー州ノースヴエールのピロメータイン
スツルーメント社製の95型高温計で測定した。
この例のアルミナ光源要素の直径1.57mm×深さ
7.6mmの放射空洞は2から20ミクロンの間のすべ
ての波長に於て0.95を超える放射率を示し同じ範
囲で平均して0.99を超えた。これに対し、平板型
アルミナの場合は同じ範囲に亘つて0.4、平均で
0.78未満である。
本発明の入れ込み光源要素の所要電力は空洞の
色温度1700〓に対して22W、2000〓に対して31W
であつた。これに対し、2000〓で動作する直径
3.18mm×長さ25mmのネルンスト燈は60Wである。
更に、この例の光源要素は1700〓に於て1000時間
以上故障なく連続して動作した。
以上説明したように、本発明では棒部材に巻き
つけられた加熱ワイヤの上に耐火セラミツクセメ
ントを塗り、耐火セラミツクからなるスリーブ部
材で棒部材全体を覆つた後、耐火セラミツクセメ
ントを焼結させて巻線を完全に密封させることに
より、加熱による巻線の蒸発を制御し、高温操作
でも光源の使用寿命を長くすることができる。
さらに、低放射率で高温度の融点を有する材料
からなる放射空洞でも見掛け上黒体に近い放射率
で赤外線等の放射を可能にすることができる。
また、本発明の光源は正確に位置決めされ、外
部環境と熱的に絶縁するブロツクに収納されるこ
とより、電力効率を向上させることができ、電気
的接続の接続解除だけで容易に取りかえることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光源に使用する光源要素の断
面図。第2図は本発明の光源の斜視図。 1……炉巻線、2……セラミツク棒、3……
溝、4……空洞、7,10……電気導線、8,9
……すき形コネクタ、16,17……絶縁ブロツ
ク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 耐火性セラミツク材料からなり、その外径に
    複数個の円周状の溝部を備える棒部材と 前記棒部材と同軸で、前記棒部材内部に設けら
    れた放射空洞部と、 前記棒部材の前記溝部に巻きつけられ、前記溝
    部の深さ以下の外径を有する加熱ワイヤと、 前記棒部材の外径と実質的に等しい内径を有す
    る前記棒部材の外側を同心円状に覆う非導電性の
    スリーブ部材と、 前記スリーブ部材と棒部材の間に挿入され、前
    記溝部に巻きつけられた前記加熱ワイヤを前記ス
    リーブ部材と共にカプセル化する焼結セラミツク
    セメントから構成されることを特徴とする光源。 2 特許請求の範囲第1項記載の光源において、 前記スリーブ部材を覆い、正確に位置決めする
    ための熱的に絶縁する手段と、 前記加熱ワイヤと接続する電気的接続手段とを
    含み、前記絶縁手段には前記放射空洞を軸方向に
    整例させる円錐状の穴が設けられることを特徴と
    する光源。
JP58186660A 1982-10-18 1983-10-05 光源 Granted JPS5990021A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/434,817 US4499382A (en) 1982-10-18 1982-10-18 Infrared source element
US434817 1999-11-05

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Publication Number Publication Date
JPS5990021A JPS5990021A (ja) 1984-05-24
JPH0564285B2 true JPH0564285B2 (ja) 1993-09-14

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ID=23725823

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JP58186660A Granted JPS5990021A (ja) 1982-10-18 1983-10-05 光源

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EP (1) EP0106431B1 (ja)
JP (1) JPS5990021A (ja)
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