發射率增強的中紅外源的製作方法

2023-09-21 20:02:40

專利名稱：發射率增強的中紅外源的製作方法
技術領域：
本發明涉及光源領域，更特別地，涉及用於分析儀器例如紅外光譜儀的紅外源。
背景技術：
常規的紅外發射源通常利用一種加熱的金屬絲、金屬或陶瓷元件，以發射一種連續光輻射帶。具體而言，源元件例如一種結合到紅外光譜儀如FIlR儀器中的紅外點火器源元件常常是對商業加熱元件的修改或調整。實例包括由電阻式導電材料例如鉻鋁鈷耐熱鋼 (Kanthal，即因高溫承受能力以及具有中等的電阻而眾所周知的合金)配置成的單絲以及由碳化矽製成的單絲。另一個實例包括使用用於預熱柴油機中的燃燒室的一種尖端為氮化矽的熱塞(glo-plug)。然而，例如當使用碳化矽時，尤其是當該加熱元件暴露於環境條件時，該源的穩定可能是一個主要問題。例如，除了由折射率變化(由該源附近的熱空氣和附近較冷的空氣造成)引起的源噪音之外，鄰近該源的空氣擾動也可以引起局部冷卻。典型地，可通過用一種隔熱外殼圍繞該源元件而減少這些問題，但該外殼中具有一個開口，以使所希望的紅外輻射束能夠以所設計的方式出射。這種安排中的絕緣除了能夠降低工作電壓外，還有助於使輸出穩定。然而，當使用碳化物元件作為所述點火器源時，另一種異乎尋常的不穩定性是，當加熱該元件至接近1300°C的溫度時，材料的變化例如氧化和熱降解可能在所希望的光譜輸出中產生不均勻性，從而影響測量結果，因此需要例如對該源進行人工光譜校正。由於該源的幾何形狀，在該源本身的成像中出現了另一種光譜不穩定性來源。操作中，當一種點火器源元件由高電阻式碳化矽製成時，該點火器源元件常常配置為電聯接到電源上的一種圈，即一種U型加熱元件，以便將該元件加熱到高溫而使該元件能夠在寬的預定紅外電磁帶寬範圍內進行輻射。該問題出現在該U形的中央部分的成像中，因為與被引導通過整個光譜儀的光學中繼圖像的外部相比，該中央部分中有因此產生的發射率損失，這可在解讀光譜信息時引發問題。可在標題為「高效紅外源(High Efficiency Infrared Source) 」的美國專利 No. 5，四1，022 (Drake等人，1994年3月1日發布)中找到有關提供這種紅外源的裝置的背景資料，該披露的全文內容通過引用結合到本申請中，所述背景資料包括以下內容「用於紅外光譜儀的一種紅外源包括具有一個密封腔室的一個絕緣體內芯、與該密閉腔室相連通的一個出口以及安裝在該密閉腔室內的一個電加熱的紅外元件，該密閉腔室具有面對該出口的一個部分，並且該密閉腔室的壁與該紅外元件相隔很近。該絕緣體內芯由具有優良的耐熱性以及極低的導熱率的一種陶瓷纖維材料形成，這樣使得除了通過該出口的紅外輻射外，來自該紅外元件的僅很少熱量從該絕緣體內芯逸出。優選地，該絕緣體內芯安裝在一種金屬外殼的一個中央腔室內，並且可通過密封到該外殼中的一個出口孔上的一個紅外透射窗口而與環境氣氛隔絕。來自該紅外元件的供電線可延伸穿過該外殼中的一個開口，該外殼閉合併且密封，以阻止來自環境氣氛的氣體通入該外殼內部。在該紅外元件以這種方式與環境氣氛隔絕的情況下，將阻止有潛在腐蝕性的氣體到達該熱紅外元件。該絕緣體內芯中該紅外元件的這種密閉可以使該元件保持在用於分析儀器例如紅外光譜儀的輻射紅外的所希望溫度，而消耗非常少量的電力。，，通常，如上討論的，利用所述源的常規系統已經具有與該源的成像和引起發射光譜輸出變化的這些紅外元件中的材料變化有關的問題。因此，需要一種滿足技術共同體需求的改良的紅外發射率源，所以本發明是針對這種需要的。

發明內容
因此，本發明提供了一種紅外源，以及在大約1500波數以下在所配置的源的所希望光學範圍內提高(例如高達50%左右)發射率的方法。特別是，本發明針對一種紅外源，更經常地是包括與絕緣材料例如(但不限於)氧化鋁或氧化鋯相組合的矽基紅外源元件(例如氮化矽、碳化矽等)的一種中紅外源，它被配置為使該元件的組合提供紅外輸出照明的共同疊加的源光譜。更具體地說，以一種方式機加工或修改該絕緣物本身，以便使該紅外源元件與該絕緣物中的一個所得的被配置的腔室室相接觸(如緊密接觸)或非常靠近 (即鄰近)，這樣由於該共同疊加的光譜，該紅外源圖像變為該絕緣材料和該紅外源元件的平均。本發明的這種安排提高了在大約1500波數以下、通常大約1100波數以下、更具體地是在大約1079波數處該紅外源的發射率。因此，本發明提供了一種紅外源，該紅外源包括一個紅外元件，當在一個預定溫度範圍內被加熱時，該紅外元件在所希望的波長處提供紅外輻射；一個絕緣體，該絕緣體與該紅外元件聯接從而達到由該紅外元件產生的熱量提供的一個協同溫度範圍，其中在該協同溫度範圍內的該絕緣體提供了一個或多個所希望的紅外發射光譜帶，該光譜帶與該紅外元件的輸出發射共同疊加，從而消除達到該協同溫度範圍的、由該紅外元件引起的光譜缺陷；以及其中該絕緣體的一個或多個壁配置為收斂於限定該源的光學孔的一個開口處的一個圓錐形內部，從而增強所述共同疊加的絕緣體和紅外元件的發射並且附加地與一個所聯接的光譜儀成像元件的視場進行匹配。
附圖
簡要說明圖IA和IB描述本發明的實例性的有益紅外源實施方案的交替側視圖。圖2A顯示在1079波數處具有所造成的大偽影的光譜數據。來自一種氮化矽源的、間隔為15分鐘的、200個一分鐘背景提供了該光譜本身，所述氮化矽源具有2周老化 (burn-in)並且在 1100°C工作。圖2B顯示與用於生成圖2A的數據相同的氮化矽源，但是現在與拉特公司(RATH Incorporated) 174/700 (86% Al203-14% SiO2)絕緣物相結合。圖3A顯示三個光譜，由用該絕緣物背面中的該源元件來加熱該絕緣物引起的第一光譜，沒有絕緣物的第二光譜以及安裝在該源上方的絕緣物引起的第三光譜。圖IBB顯示來自具有一個被配置的圓錐的一種絕緣塊的光譜數據，如本發明中所述，所述被配置的圓錐具有通向一個紅外元件的預定外徑。圖4A顯示由置於一種碳化矽紅外元件上的RATH 174/700和ZYD絕緣物產生的
一對光譜數據。圖4B顯示來自在1300°C下的一種碳化矽紅外元件和在1200°C下的一種氮化矽紅外元件的一對光譜數據，其中這兩者都具有安裝的τπ 絕緣物並且在相同的系統上運行。
4實施方案的詳細說明在此處本發明的說明中，應理解的是，以單數形式出現的詞語包括其複數的對應物，並且以複數形式出現的詞語包括其單數的對應物，除非暗示性地或明確地理解為或指出為其他情況。此外，應理解的是，對於任何給出的部分或在此描述的實施方案，對於該部分所列出的任何可能的候選物或替代物總體上可以單獨地使用或者彼此結合使用，除非暗示性地或明確地理解為或指出為其他情況。此外，應理解的是，此種候選物或替代物的任何清單僅僅是說明性的，而不是限制性的，除非暗示性地或明確地理解為或指出為其他情況。此外，除非另外指出，在說明書以及權利要求中所使用的表達成分、組分、反應條件等等的量的數值應理解為是由術語「約」修飾的。因此，除非相反地指出，在本說明書以及所附的權利要求中列出的數值參數是近似值，這些近似值可以取決於在此提出的主題尋求獲得的所希望的特性而變化。在最低限度上，並且並非作為將等效原則的應用限制於權利要求範圍的一種嘗試，每個數值參數應該至少按照所報告的有效數字的數目並且通過應用通常的捨入技術進行解釋。儘管規定了在此提出的主題的寬泛範圍的這些數值以及參數是近似的，在具體的實例中提出的數值是儘可能精確地進行報告的。然而，任何數值固有地包括在它們相應的測試測量內存在的、由標準偏差必然引起的誤差。
總體說明本發明針對旨在基本上消除由矽基紅外元件、特別是氮化矽紅外元件造成的單束光譜中的輸出偽影的一種紅外、例如中紅外光源裝置。本發明的改良的源不包括一種窗口，因為窗口阻擋所發出輻射的一部分並且增加成本。然而，因為本發明的這些紅外源暴露於空氣中並且因為這些所希望的源是矽基的，所以在該紅外源在可以使其用作例如中紅外源的足夠高的溫度下(在接近大約1300°C及以上的溫度下)運行時，這些紅外源在表面形成氧化物、常常是複合金屬氧化物。由於形成氧化物，這些氧化物引起特定波長的發射率下降，這些特定波長典型地為1500波數以下、常常為大約1100波數以下。本發明通過以接觸或相鄰的安排來組合一個與該紅外(例如點火器)元件相聯接的、被配置的絕緣腔室而以新穎的方式著手解決這個問題，從而可以共同疊加大約1500波數以下的發射率，因此其平均輸出提供了一種更均勻的光譜。具體而言，該紅外源元件與該絕緣物以這種方式聯接(即與該絕緣體接觸或鄰近該絕緣體)，該方式還允許加熱該絕緣物，這樣使得該絕緣物在所希望的波長放出能量，這些波長的發射率已經由於該紅外源的被加熱表面上的氧化物而下降。通常，優選地，這種新穎配置與由氮化矽配置成的該紅外源和由例如氧化鋁或氧化鋯配置成的該絕緣物一起工作。氧化鋯是特別有利的，因為氧化鋯是更有效的絕緣體，並且是傾向於具有更好發射率的柔軟且多孔的材料。此外，所配置的光學腔室和所選的絕緣材料也作為用於所放射的能量的積分球而工作。
具體說明如上所討論，本發明提供了包括一個紅外元件例如一個紅外點火器元件的一種新型紅外源裝置，該紅外元件以接觸方式嵌套，例如與一種所希望的絕緣材料例如(但不限於)氧化鋯實質性地接觸或非常靠近(即鄰近)該絕緣材料，從而能在任一配置中大約在該紅外源元件的溫度範圍內有效地加熱該絕緣體。如上所述，可在標題為「高效紅外源(High Efficiency Infrared Source) 」的美國專利號 5，291，022 (Drake 等人，1994 年 3 月 1日發布)中找到一種類似地設計的裝置，該披露的全文內容通過引用結合到本申請中。可以作為本發明的紅外元件而進行結合的所希望的材料包括(但不限於)碳化物，尤其是碳化矽(摻雜的和非摻雜的)，但是更常見的，該紅外元件優選為氮化矽。至於將碳化矽用作該紅外元件，雖然這樣一種元件在配置於本發明中時仍然是有利的，但一般已知這種元件在隨時間而變化的單束光譜中產生不利的光學偽影，在大約1079波數區域處具有接近50%的發射率損失。此外，一種碳化矽源元件的熱點遷移和氧化往往導致低的或變化的通量。然而，氮化矽是一種更令人希望的紅外源元件，儘管它比碳化矽設備昂貴，並且在類似的溫度範圍內工作時，在少於大約1500波數、例如在大約1079波數處具有類似的發射率損失，並且儘管傾向於需要更大的功率來運行這些設備(例如，和大約類似的配置的 10-16瓦碳化矽設備相比，需要大約18-25瓦之間)。然而，氮化矽的好處在於以下事實把氮化矽設計成一種由非摻雜材料組成的柴油機熱塞(glow plug)，所述非摻雜材料其實是一種以套狀方式與一種鎢元件結合的材料塞。由於這種配置，這些類型的紅外元件有助於在本發明中使用的一種更耐用的、可重複的元件，因為該元件最大限度地減少由裝配和處理造成的斷裂以及熱點遷移和/或由於氧化而引起的該部件壽命過程中的少於大約0. 的電阻率的不利變化。在本發明中使用所述氮化矽元件時，實例工作參數包括在從700°C左右至高達1400°C左右的最大溫度下、更常見地在1200°C左右，從9伏左右至13伏左右的直流電下運行所述設備。在幾何學上，本發明的紅外元件可包括各種橫截面，這包括(但不限於)多邊形、 矩形、球形、橢圓形，每個紅外元件能夠與導線相聯接以加熱這些設置，從而提供所希望的紅外發射。總體而言，在此披露的橫截面構型的目的是消除與過去的成像問題(例如過去常規地利用的U形碳化矽元件成像)相關的問題。具體而言，由於該U形設計，造成這種發射率圖案的一個空隙(即圖像的中央部分中的強度降低)最終是在下遊成像到該光譜儀儀器中的。本發明中，例如使用一種材料作為該紅外源，如具有例如像長度高達約2英寸並且直徑高達約1/8英寸的尺寸的氮化矽材料塞，該材料塞消除了成像束中的空隙，因為該物體本身不具有被移除的中央部分。現在轉向絕緣材料，此類合適的電絕緣材料包括(但不限於)一種或多種金屬氧化物，例如氧化鋁；一種氮化物，例如氮化鋁、氮化矽和氮化硼；以及鋯，其中通常優選鋯。 關於鋯更具體的是，該材料常常包括來自齊卡氧化鋯公司(Zircar Zirconia he.)的柔軟多孔的陶瓷纖維，例如TXTi和比TXTi堅固的ZYZ6。因此，ZH型絕緣體是多孔然而剛性的耐熔結構，它由與二氧化矽相結合的、由氧化釔穩定的氧化鋯纖維組成。這種組成提供了具有氧化鋯纖維的低熱導率和二氧化矽結合材料的強度和可機加工性的絕緣材料。此外，均勻地結合具體的材料，使其能被電腦數控(CNC)機加工至嚴格公差和複雜形狀。因此，除了其他有利特性之外，上述材料還提供了所希望的絕緣性能，並且被設計成可承受高達約1650°C的高溫，但是機械和隔熱特徵沒有衰退。此外，因為該材料是一種熱的不良導體，它能夠使在本發明的機加工的腔室中捕獲的空氣以快速方式達到大約該紅外元件本身的協同溫度，從而最大限度地減少通過空氣的熱量損失。這種特性的令人驚訝的結果有利於本發明，因為當該絕緣材料迅速加熱至由該紅外元件所引起的溫度範圍(即高達1400°C左右的協同溫度)時，該絕緣材料作為一種黑體發射體提供大約 1500波數以下的發射率帶，該發射率帶將連同在所選的工作溫度下由該紅外材料提供的發射帶一起發射。重要的方面是，在加熱的工作條件下，該絕緣材料如在此披露地提供了與該紅外源的輸出發射進行共同疊加的發射光譜(注意，氧化鋁絕緣體(例如Rath 174/700) 也可提供這樣的益處，但不如氧化鋯有效)。實際上，該組合的光譜輸出是共同疊加的光譜的結果，這種共同疊加的光譜基本上消除了隨著在所希望的工作溫度下有害氧化物的形成而由該紅外源的輸出提供的光譜缺陷。此外，由於其多孔結構，在接收來自該源的光輻射過程中，該材料也作為一種幾乎完美的發射體，以便以積分球方式直接輻射回該紅外源，從而提高由該源提供的總發射率。如上文所披露，當通過這些設備的所聯接的導線進行引導時，本發明的所述紅外元件總體上經由電激發裝置達到所希望的溫度範圍。作為替代實施方案，也可通過光激發裝置(尤其是雷射的光激發)加熱在此所說明的紅外源，以另外誘導這些元件中的所希望的溫度，從而也導致黑體發射。這些雷射激發源可包括(但不限於)連續波(CW)和/或固態裝置，更常見的是具有可以容易地被一種所配置的紅外元件吸收的合適波長(例如少於大約1微米)的雷射二極體裝置。使用雷射激發的有利結果包括使用可成形以優化生成光的更高溫度的陶瓷。現在轉到附圖，圖IA和IB描述本發明的實例性有益紅外源實施方案的交替側視圖，通常由參考數字100指定。具體而言，圖IA和IB都圖示一種紅外(例如點火器)源2， 如上所討論，該紅外源以新穎的方式與一種所選的絕緣體材料6實質性接觸或鄰近。該絕緣體6的內芯本身更常見地由如上所述的一種鋯纖維陶瓷材料形成，該材料是相對柔軟的並因此可被一種硬質材料如一種硬質紅外元件2穿透。形成該腔室(包括由參考標號12和14表示的壁與該紅外元件2組合)的手段包括將該紅外元件2壓入形成該絕緣體6內芯的一個實心塊中，直到該紅外元件延伸至該內芯中由這些壁12形成的圓錐形內部(例如具有如圖IA所示由字母A表示的高達約0.210英寸的外徑、如圖IB所示由參考字母C表示的高達約0. 180英寸的內徑、以及如圖IA所示由字母B表示的高達約0. 020 英寸的長度的一個圓錐形孔，該外徑、內徑和長度各自用伴隨的箭頭顯示)的頂點處的該絕緣體內芯中的一個所希望的終止點。還顯示了與其他已知的元件如通過引用結合到本申請中的美國專利 No. 5，291, 022中所討論的例如0型環、蓋子等協同的一種耐高溫陶瓷水泥材料3 (例如 Sauereisen Electrotemp #8水泥)，有助於將該紅外元件2密封在該絕緣體6中。在這種配置中，該紅外元件2和該圓錐形孔的壁12形成於該絕緣體6中，以便如圖IB所示地除了在限定孔的開口 5以外基本上相接觸，該限定孔的開口組成該圓錐形孔的底部並且該限定孔的開口的底部稍大於紅外元件2的暴露的底端2』。此外，通過以圖IA和IB中所示的方式構造這些壁12(即通過配置這些壁12來提供在一個限定該紅外源的光學孔的開口處收斂的一個圓錐形內部)，以便也作為該絕緣體 6內芯的開口而工作，最大限度地減少該加熱紅外元件2周圍的空氣空間，從而也防止有害的折射加熱效果。作為替代的有益實施方案，也可通過電腦數控機加工該絕緣體至被設計為接收該紅外元件2的嚴格公差而構造該腔室。優選地，以符合該腔室的任一手段來配置該紅外加熱元件2，這樣如圖IB所示的鄰近所限定的開口 5的、該紅外元件的底端2』達到最大加熱溫度。並且還應理解，與由這些壁12限定的圓錐形內部一起，通過如圖IB所示地配置的壁14，傾斜的開口有助於通過作為一個光學腔室共同工作而最大限度地減少光學漸暈，該光學腔室具有包括如圖IB所示的接收數值角θ的一個所希望的視場。相應地設計這樣的視場構造，使得以本發明的一種光譜儀系統中所聯接的一種折射或反射成像元件、例如一種具有預定光學設計參數(如考慮從大約f/4至大約f/Ι的f#)的離軸拋物線反射鏡進行優化。因此，這樣的安排提供了能在一種光譜儀系統中貫穿所設計的一個或多個成像平面均勻地光學中繼該絕緣體材料6和該紅外元件2的光斑尺寸特徵，該光譜儀系統的通量增加並且光學像差減到最小。用以下非限制性實施例來說明本發明。具體而言，圖2A示出對於一種氮化矽源的、間隔15分鐘的、200個一分鐘背景的光譜結果，該氮化矽源具有2周的老化並且在 1100°C下運行。雖然圖2A顯示一種穩定的源輸出，它也顯示了在1079波數的大偽影(為了方便起見，標記並用伴隨的箭頭顯示)。圖2B示出與用於生成圖2A的數據相同的氮化矽源，但是它現在與拉特公司 174/700(86% A1203-14% SiO2)絕緣物以如上對本發明實施方案描述的方式結合。因此，由於所結合的該絕緣物，溫度上升至高達約1200°C，並且如同樣有標記地並用伴隨的箭頭顯示的，在1079波數處致使偽影減少。圖3A顯示三個光譜，第一光譜30由用該絕緣物背面中的該源元件來加熱該絕緣物引起，所以該絕緣物(即拉特絕緣物)是該系統的源。第二光譜32沒有絕緣物，並且第三光譜34由安裝在該源上方的絕緣物引起。因此，如圖3A所示的結果說明僅該絕緣物沒有偽影，並且如果該絕緣物置於該元件附近，該絕緣物必須與該紅外元件接觸或靠近(即鄰近)以便使該絕緣物變得足夠熱以作為該源的一部分。另外要注意，如圖3A所示，低於1200波數的該絕緣物光譜(即第一光譜30)有利地提供發射率，以填補單個源元件發射率低的地方(例如，參見光譜32的 1079區域)。圖:3B示出來自一個絕緣塊的數據，該絕緣塊具有一個通向該元件的圓錐，其外徑為0. 210、內徑為0. 180。用於該紅外元件的孔被配置為大約3mm，並且將一種4. 7mm的元件壓入，以便使該元件在該絕緣物的所有側上進行接觸。因此，可通過設計如上所述的圓錐和腔室而增強圖3A的結果，這樣可以使來自該源的光在該絕緣物上反射並且在該源反射鏡 (例如該拋物線離軸反射鏡)的焦點以同化(assimilates) —個積分球的方式重新組合。圖4A顯示了由置於一種碳化矽紅外元件上的RATH 174/700絕緣物40和TXLZ絕緣物44產生的一對光譜數據。當該TiTi絕緣物用於本發明時，該元件的溫度從1120°C左右上升到高於約1300°C。要注意的是，絕緣物的變化，即從RATH 174/700絕緣物40改變至TiTi絕緣物44在大約1079波數帶寬下減少了偽影(在RATH 174/700絕緣物40的光譜中以標記顯示)。圖4B示出來自在1300°C下的一種碳化矽紅外元件46和在1200°C下的一種氮化矽紅外元件48的一對光譜數據，其中這兩者都安裝有ττη絕緣物並且在相同的系統上運行。它們被調節為共同的比例，並且顯示出即使在較低的溫度下，由於在檢測器中成像的熱點較大這一事實，氮化矽具有較大的通量。
本申請包括的討論旨在充當基本的說明。雖然已依照所示出和所描述的各實施方案描述了本發明，但本領域的技術人員會容易地看出可能有這些實施方案的各種變化，並且這些變化將在本發明的精神和範圍內。讀者應該注意，具體討論可能沒有明確地描述所有可能的實施方案；很多替代方案是隱含的。認為這樣的修改等等是在本領域的技術人員的能力範圍內以及本發明的範圍和精神內的簡單修改。因此，在不脫離本發明的精神、範圍和本質的情況下，可由本領域的技術人員作出很多這樣的修改。說明書、附圖和術語皆非旨在限制本發明的範圍，本發明由權利要求限定。
權利要求
1.一種紅外源，包括一種紅外元件，當用激發裝置被加熱到一個預定溫度範圍時該紅外元件在所希望波長處提供紅外輻射；一種絕緣體，該絕緣體與所述紅外元件相聯接從而達到由所述紅外元件產生的熱量提供的一個協同溫度範圍，其中在所述協同溫度範圍內的所述絕緣體提供一個或多個所希望的紅外發射光譜帶，這些光譜帶與所述紅外元件的輸出發射進行共同疊加，從而消除了達到所述協同溫度範圍的所述紅外元件引起的光譜缺陷；並且其中所述絕緣體的一個或多個壁被配置為一個圓錐形內部，該圓錐形內部收斂於限定所述源的光學孔的一個開口，以便增強所述絕緣體和所述紅外元件光譜輸出的被共同疊加的發射並且附加地與一種所聯接的光譜儀成像元件的視場相匹配。
2.如權利要求1所述的紅外源，其中由所述加熱的絕緣體提供的所述共同疊加的一個或多個所希望的紅外發射光譜帶包含低於大約1500波數的光輻射。
3.如權利要求1所述的紅外源，其中由所述加熱的絕緣體提供的所述共同疊加的一個或多個所希望的紅外發射光譜帶包含在大約1079波數處的光輻射。
4.如權利要求1所述的紅外源，其中所述聯接的絕緣體與所述紅外元件接觸，並且其中所述絕緣體用所述紅外源加熱到一個所希望的溫度範圍，使得該共同疊加的發射率增加高達50%左右。
5.如權利要求1所述的紅外源，其中所述聯接的絕緣體鄰近所述絕緣體，並且其中所述絕緣體用所述紅外元件加熱到一個所希望的溫度範圍，使得該發射率增加高達50%左右ο
6.如權利要求1所述的紅外源，其中所述紅外元件包括氮化矽。
7.如權利要求1所述的紅外源，其中所述紅外元件包括碳化矽。
8.如權利要求1所述的紅外源，其中所述絕緣體包括配置為能夠承受這些工作溫度的一種多孔陶瓷材料。
9.如權利要求1或權利要求6所述的紅外源，其中所述絕緣體包括至少一種選自氧化鋁、氮化物和鋯絕緣體的絕緣體。
10.如權利要求1所述的紅外源，其中所述預定溫度範圍包括從700°C左右至高達 1400°C左右的一個範圍。
11.如權利要求1所述的紅外源，其中協同溫度範圍包括從700°C左右至高達1400°C左右的一個範圍。
12.如權利要求1所述的紅外源，其中所述激發裝置包括選自電源和光源的至少一種激發裝置。
13.如權利要求1所述的紅外源，其中所述光源包括一種雷射二極體。
14.如權利要求1所述的紅外源，其中所述絕緣體的所述壁被配置為多個圓錐形內部表面，這些圓錐形內部表面收斂於限定所述源的所述光學孔的一個圓形開口。
15.如權利要求14所述的紅外源，其中所述聯接的光譜儀成像元件包括從大約f/4至大約f/Ι的f數，從而具有以所述光學孔優化的所述視場。
全文摘要
一種紅外(IR)源設備，其包括一種所希望的紅外源元件，該紅外源元件聯接到一個絕緣外殼上，從而在所希望的光學帶寬下最大限度地減少整體源效率低下的狀況。以一種方式機加工或配置該絕緣物本身，以便使該紅外源元件與設計在該絕緣物中的一個腔室接觸，從而使紅外源圖像成為該絕緣材料和該紅外元件的平均。本發明的這種安排提高了大約1500波數以下、更常見大約1100波數以下、更特別的是在大約1079波數處該紅外源的發射率。因此，該紅外源和該絕緣物的組合發射率實質性地增強了光譜發射，並且消除或減少了由在所述紅外源表面上形成氧化物導致的光譜偽影。
文檔編號H01K13/00GK102549711SQ201080041940
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月17日 優先權日2009年9月18日
發明者J·M·考菲, J·R·艾弗森 申請人:熱電科學儀器有限公司