用于透明波導(dǎo)等離子體光源的坩堝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于LUWPL(透明波導(dǎo)等離子體光源)的坩禍。
【背景技術(shù)】
[0002]在以我們的名稱(chēng)授權(quán)的歐洲專(zhuān)利No EP1307899中，請(qǐng)求保護(hù)了一種光源，該光源包括波導(dǎo)和燈泡，波導(dǎo)被配置為連接至能量源并且用于接收電磁能量，燈泡耦合至波導(dǎo)并且包含當(dāng)從波導(dǎo)接收到電磁能量時(shí)發(fā)光的氣體填充物，其特征在于:
[0003](a)波導(dǎo)包括主要構(gòu)成為介電材料的主體，該介電材料具有大于2的介電常數(shù)、小于0.01的損耗因數(shù)和大于200千伏/英寸的DC擊穿閾值，I英寸是2.54cm,
[0004](b)波導(dǎo)的大小和形狀能夠以0.5?30GHz的范圍內(nèi)的至少一個(gè)操作頻率來(lái)在波導(dǎo)主體內(nèi)支持至少一個(gè)電場(chǎng)最大值，
[0005](c)腔體依賴(lài)于波導(dǎo)的第一側(cè)，
[0006](d)燈泡位于操作期間腔體中電場(chǎng)最大的位置處，氣體填充物在接收到來(lái)自諧振波導(dǎo)主體的微波能量時(shí)形成發(fā)光等離子體，以及
[0007](e)位于波導(dǎo)主體內(nèi)的微波饋源適用于從能量源接收微波能量并且與波導(dǎo)主體緊密接觸。
[0008]在我們的歐洲專(zhuān)利No 2188829中，描述并請(qǐng)求保護(hù)了一種由微波能量供能的光源，該光源具有:
[0009].其中具有密封中空的主體，
[0010].圍繞主體的微波密封法拉第罩，
[0011 ].法拉第罩內(nèi)的主體為諧振波導(dǎo)，
[0012]?在所述中空中的可由微波能量激發(fā)的材料的填充物，用于在其中形成發(fā)光等離子體，以及
[0013]?布置在主體中的天線，用于將誘導(dǎo)等離子體的微波能量傳輸?shù)教畛湮?，該天線具有:
[0014].在主體外部延伸的連接部，用于耦合至微波能量源；
[0015]其中:
[0016].所述主體為固態(tài)等離子體坩禍，其材料是透明的，用于使光從中離開(kāi)，以及
[0017].法拉第罩至少部分透光，用于使光從該等離子體坩禍離開(kāi)；
[0018]該布置使得來(lái)自該中空中的等離子體的光能夠傳播通過(guò)該等離子體坩禍并且經(jīng)由該罩從等離子體坩禍中輻射出去。
[0019]我們將此稱(chēng)為我們的發(fā)光諧振器(Light Emitting Resonator，LER)或LER專(zhuān)利。上文剛剛所述的主權(quán)利要求，就其現(xiàn)有技術(shù)部分而言，是基于首先描述的我們的EP1307899所公開(kāi)的內(nèi)容。
[0020]在我們的公開(kāi)號(hào)為No W02010055275的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)No 08875663.0中，描述和請(qǐng)求保護(hù)了一種光源，包括:
[0021].固態(tài)介電材料的透明波導(dǎo)，具有:
[0022].圍繞波導(dǎo)的至少部分透光的法拉第罩，法拉第罩適于徑向透光，
[0023].波導(dǎo)和法拉第罩內(nèi)的燈泡腔體，以及
[0024].波導(dǎo)和法拉第罩內(nèi)的天線凹陷，以及
[0025].具有微波可激發(fā)填充物的燈泡，燈泡被容納在燈泡腔體中。
[0026]我們將此稱(chēng)為我們的蚌殼(Clam Shell)申請(qǐng)，其中透明波導(dǎo)圍繞燈泡形成蚌殼。
[0027]如在我們的LER專(zhuān)利、我們的蚌殼申請(qǐng)和本說(shuō)明書(shū)中所使用的:
[0028].“微波”不旨在指精確的頻率范圍。我們使用“微波”來(lái)指從大約300MHz至大約300GHz的三個(gè)量級(jí)的范圍；
[0029]?“透明”是指構(gòu)成被描述為透明的物品的材料是透明的或半透明的；
[0030]?“等離子體坩禍”是指包封等離子體的封閉體，當(dāng)中空中的填充物由來(lái)自天線的微波能量激發(fā)時(shí)，該等離子體位于主體中的中空中；
[0031].“法拉第罩”是指電磁輻射的導(dǎo)電外殼，其至少對(duì)操作頻率(即微波)的電磁波是基本不透過(guò)的。
[0032]LER專(zhuān)利、蚌殼申請(qǐng)和特定的LER改進(jìn)申請(qǐng)的共同點(diǎn)在于以下方面:
[0033]微波等離子體光源，具有:
[0034].法拉第罩:
[0035].限定波導(dǎo)，
[0036].至少部分透明，并且通常對(duì)于從其發(fā)出的光至少是部分透射的，以及
[0037]?通常具有不透明的殼；
[0038].作為法拉第罩內(nèi)的波導(dǎo)的、固態(tài)介電透明材料的主體；
[0039].波導(dǎo)中的密封中空，包含微波可激發(fā)材料；以及
[0040].用于將等離子體激發(fā)微波引入波導(dǎo)中的裝置；
[0041]該布置使得在引入特定頻率的微波時(shí)，在中空中產(chǎn)生等離子體并且光經(jīng)由法拉第罩發(fā)出。
[0042]在我們的專(zhuān)利申請(qǐng)N0.PCT/GB2011/001744(我們的’ 744申請(qǐng))中，我們將LUWPL定義如下:
[0043]微波等離子體光源，具有:
[0044]?固態(tài)介電透明材料的制造件，具有:
[0045].密封中空，包含電磁波，通常為微波，可激發(fā)的材料；以及
[0046].法拉第罩:
[0047].限定波導(dǎo)，
[0048].至少部分透明，并且通常對(duì)于從其發(fā)出的光至少是部分透射的，
[0049]?通常具有不透明的外殼；以及
[0050].包封制造件；
[0051].用于將激發(fā)電磁波，通常為微波，的等離子體引入波導(dǎo)中的裝置；
[0052]該布置使得在引入特定頻率的電磁波，通常為微波時(shí)，在中空中產(chǎn)生等離子體并且光經(jīng)由法拉第罩發(fā)出。
[0053]在我們的LER專(zhuān)利的優(yōu)選實(shí)施例中，中空直接形成在通常為石英主體的透明波導(dǎo)中。這使得通過(guò)來(lái)自等離子體的輻射和圍繞等離子體的氣體的傳導(dǎo)，石英材料暴露于高溫。由于這種暴露，術(shù)語(yǔ)“固態(tài)等離子體坩禍”在LER專(zhuān)利中使用，該坩禍?zhǔn)怯糜诟邷夭牧系娜萜?。如果等離子體引起坩禍中材料的微小裂紋，等離子體之后會(huì)傳播通過(guò)該微小裂紋，這種暴露就會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。
[0054]在我們的蚌殼申請(qǐng)中，由于具有中空和可激發(fā)材料的石英燈泡與透明波導(dǎo)分開(kāi)并插入至透明波導(dǎo)中，該問(wèn)題并不那么明顯。該波導(dǎo)可以由夾有燈泡的兩半構(gòu)成，或者可以由具有容納燈泡的孔的單一主體構(gòu)成。
[0055]在我們的英國(guó)申請(qǐng)No 116224.5中，公開(kāi)了一種用于LUWPL的坩禍，該坩禍包括:
[0056].具有孔的透明材料的波導(dǎo)主體；
[0057].在孔中提供透明材料的管，該管:
[0058].在兩個(gè)端部處封閉，
[0059].在其密封的端部之間的孔中形成的中空中包含可激發(fā)材料，以及
[0060].與主體的透明材料緊密接觸。
[0061]盡管我們確信提供管和主體之間的緊密接觸在批量生產(chǎn)中是可行的，但最初的試驗(yàn)提供了不一致的結(jié)果。我們將此歸因于公差。在管和孔在尺寸上接近的情況下，可以相對(duì)于孔膨脹管，實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)意的緊密接觸和長(zhǎng)的壽命。然而，在公差使得管需要被膨脹而跨越過(guò)大的環(huán)形空間的情況下，則產(chǎn)生不良的接觸。在以不良的管/主體接觸來(lái)操作時(shí)，壽命較短，圍繞坩禍的法拉第罩在管的殘余端部穿過(guò)罩的位置附近解體。
[0062]盡管僅在有限的區(qū)域中提供了管和主體之間的接觸，但我們驚奇地注意到，如果管在其殘余端部處通過(guò)熔塊或陶瓷粘合劑附接至主體，則在壽命上有顯著的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0063]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于LER型的LUWPL的改進(jìn)的坩禍。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于LUWPL的坩禍，該坩禍包括:
[0065].具有孔的透明材料的波導(dǎo)主體；
[0066].在孔中提供透明材料的管，該管:
[0067].在兩個(gè)端部處封閉，
[0068].在其密封的端部之間的孔中形成的中空中包含可激發(fā)材料，
[0069].在主體的孔中容納有滑動(dòng)適配環(huán)形間隙，以及
[0070].在孔的孔口處通過(guò)粘結(jié)材料固定在主體中。
[0071]“滑動(dòng)適配環(huán)形間隙”意味著，管在未通過(guò)粘結(jié)材料固定的情況下可以自由地在孔中滑動(dòng)。
[0072]粘結(jié)材料可以圍繞孔口的360°在環(huán)中連續(xù)地提供，或在圍繞孔口的多個(gè)離散位置處提供。
[0073]優(yōu)選地，粘結(jié)材料是“熱粘結(jié)材料”，其中粘結(jié)材料需要溫度的增加來(lái)使粘結(jié)發(fā)生。通常，熱粘結(jié)材料需要溫度增加至200°C和1600°C之間，理想地增加至低于坩禍和管的軟化點(diǎn)的溫度。
[0074]可以設(shè)想，熱粘結(jié)材料可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)增加溫度，然而，優(yōu)選地，粘結(jié)材料需要施加外部熱源來(lái)增加溫度。
[0075]“熱粘結(jié)材料”意味著包括，但不限于:
[0076].熔塊，通常包括陶瓷組合物，優(yōu)選地，氧化物的混合物，其已經(jīng)在爐中熔化，快速淬火并且粒化或研磨成粉末；
[0077].氧化物的混合物，通常被?；蜓心コ煞勰┑槐患庸こ扇蹓K；以及
[0078]?陶瓷粘合劑，優(yōu)選地，填充磷酸娃的陶瓷粘合劑，諸如Aremco Ceramabond 618ο
[0079]在粘結(jié)材料是熔塊或未被加工成熔塊的氧化物的混合物的情況下，粘結(jié)材