[发明专利]一种在石英灯加热器的表面涂镀透射近红外线多层薄膜的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在石英灯加热器的表面上涂镀透射近红外线多层薄膜的装置，尤其涉及一种用放置在镀层装置真空腔里的电子枪和离子枪在透明石英灯加热器的表面上涂镀近红外线透射多层薄膜滤光器的装置和方法，按照本技术在透明石英灯加热器表面上形成能够透射近红外线的多层薄膜。

背景技术

一般来说，光是一种典型的电磁波，根据波长被分为400-800nm的能被人眼所看见和感知的可见光，比可见光波长更短的紫外线，比可见光波长更长的红外线，比紫外线波长更短的x射线和γ射线，以及比红外线波长更长的微波和无线电波，如图1所示。

波长越短，光能量越大。因此，短波长的光诸如紫外线，具有高能量，有着能够使染料褪色，显示出高的杀菌功率，或者被物体吸收时引起化学反应等多种作用，因此被称作“化学射线”。自然地，比紫外线波长更短的光如x射线和γ射线具有更大的能量。同时，红外线比可见光波长更长，而具有低能量，当被物体吸收时，不是引起化学反应，而是被转变成热，因此被称为“热射线”。

所有的物体都辐射电磁波，与周围的环境交换能量。在热平衡状态下发出的辐射被称作“热辐射”。

太阳表层温度是大约6000K，它的辐射分布曲线如图2所示，其中最大分布辐射波长λmax是450nm。一个热的白炽灯灯丝温度是大约3000K或者更低，这个温度随着外加电压的变化而变化。因此，其最大波长λmax比太阳光波长更长，所以红外线主要辐射热射线。

在白炽灯的辐射分布曲线图中(图2)，可见光和热射线如红外线一起发射。这是因为，在加热灯去加热物体时，所用电能不完全转换为热能，其中部分以可见光的形式损耗了。更进一步地，因为可见光比红外线具有更短的波长，而有更大的能量，它能引起物体的化学变化，从而可能损坏物体。

近年来，一种类似太阳辐射的红外线的近红外线，有着0.8-1.4μm的短波长，能转换为仅对物体辐射而不对空气加热的形式，日渐成为人们的兴趣点。这样，使用近红外线的各种方法都被尝试。

尤其是，近红外线被灯的加热元件如灯丝产生之后，通过作为透明灯的石英管被透射和辐射出来，在用作加热目的时有许多优点，比如高的加热效率，对人体的无害性，无污染，低闪烁和极好地瞬间加热性能。因此，近红外线被广泛使用在家庭、办公、农业，家畜和工业、干燥器以及农业加热器、水产业、以及工业和医疗设备中。

因此，在近红外线高效透射方面的彻底性研究正在进行中。例如，以从加热元件如加热灯中仅发射近红外射线为目的，一种用于涂镀灯如透明石英管的表面来选者性透射光的技术已经被提出。

也即，交替性地喷镀不同折射率和高温熔点的材料在灯的表面上，形成多层薄膜。这样，在加热元件产生的光中，仅有需要的光波被透射，其它的不需要的光波被折射回去。从图3中可以很容易理解仅透射近红外线的近红外线透射滤光器的原理。

在这个方面，美国专利NO.4663557公开了一种光学涂层技术，可以有选择性的透射指定波长的光而反射其他波长的光，尤其是，使用一个真空喷镀方法将SiO₂和Ta₂O₅或者TiO₂交替喷镀在透明灯的表面上，形成一个多层薄膜，从而提供一个能在高温下最大化透射可见光，而最大化反射红外线和其他电磁波的光学滤波器。

尽管上述发明可用在高温下(热源大约是500℃)已被公开，但事实上，它不适合用于形成近红外透射石英管。另外，上述多层薄膜由于低封装密度和低附着力，在高温下长期使用容易被损坏。这样，由于它的差耐久性，不可能使用上述薄膜作为表面温度大约为900℃的加热灯的近红外透射滤光器。

也就是说，用于近红外透射多层滤光器和真空涂镀技术的光学薄膜设计应该具体考虑涂镀材料的热性能和真空涂镀的需要。尤其，鉴于薄膜和石英灯的热特性在高温下会改变，应该解决多层薄膜的易毁坏性和由于低粘附力甚至在轻微碰撞下都易从灯脱落下来的问题。

发明内容

因此本发明考虑了现有技术中发生的上述问题。本发明的一个目的是提供一种在透明石英灯加热器的表面上涂镀近红外线透射多层薄膜的装置与方法，适用于在灯加热器上仅透射近红外线的多层薄膜滤光器的涂镀。

本发明的另一个目的是提供一种在石英灯加热器的表面上涂镀近红外线透射多层薄膜的装置与方法，适用于具有高耐久性和高粘附力以至在灯加热器表面温度约为900℃都不会被损坏的高热阻抗多层滤光器的涂镀。