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加熱式光源

国内特許コード P200017087
整理番号 (S2017-0603-N0)
掲載日 2020年8月4日
出願番号 特願2019-509427
出願日 平成30年3月30日(2018.3.30)
国際出願番号 JP2018013970
国際公開番号 WO2018182013
国際出願日 平成30年3月30日(2018.3.30)
国際公開日 平成30年10月4日(2018.10.4)
優先権データ
  • 特願2017-071512 (2017.3.31) JP
発明者
  • 西島 喜明
  • 長沼 伸
出願人
  • 国立大学法人横浜国立大学
発明の名称 加熱式光源
発明の概要 加熱式光源(5)は、熱源(10)から伝達する熱に応じて加熱され、表面プラズモン共鳴に基づいて可視光帯域よりも長波長の特定波長で増強された光線を放射する放射部(7)を備える。放射部(7)は、開口が2次元状に周期的に配列された金属層、及び/又は、金属島部又は金属粒子の2次元配列を含む金属構造層(16)と、金属構造層(16)よりも熱源(10)側に配される誘電体層(14)と、金属構造層(16)との間で誘電体層(14)を挟むように設けられるベース金属層(12)を含む。ベース金属層(12)により熱源(10)側からの放射の少なくとも一部が遮断される。
従来技術、競合技術の概要

物体、例えば、黒体の熱輻射では幅広い波長帯域の光線(エネルギー線と呼んでも良い)が放射される。特許文献1は、ヒータからの放射光線を波長フィルタにより選択的に取り出す場合、波長フィルタの製造が煩雑であり、また出力エネルギーも低いという課題を述べている(特許文献1の段落0019参照)。なお、当業者が理解するように、物体の熱輻射の一部をフィルタリングすることは、フィルタを透過する特定波長以外の波長の生成のために消費された熱エネルギーの損失を意味する。特許文献1は、そのような課題を述べるに続いて、構造が簡単であり、広い分野に応用することができる、特定波長の赤外線を放出する赤外光源にニーズがあると述べる(特許文献1の段落0020参照)。特許文献1は、その請求項1に記載のように、周期P、幅T、深さD、及び角度θといったパラメーターにより特定される格子を活用した加熱式光源を開示する。特許文献2は、キャビティー共鳴に関し、アスペクト比を大きくするために深穴の加工を目指す技術を開示する。特許文献2の場合、深穴の形成のために厚い第1金属層が要求される。

産業上の利用分野

本開示は、加熱式光源に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
熱源から伝達する熱に応じて加熱され、表面プラズモン共鳴に基づいて可視光帯域よりも長波長の特定波長で増強された光線を放射する放射部を備え、
前記放射部は、
開口が2次元状に周期的に配列された金属層、及び/又は、金属島部又は金属粒子の2次元配列を含む金属構造層と、
前記金属構造層よりも熱源側に配される誘電体層と、
前記金属構造層との間で前記誘電体層を挟むように設けられるベース金属層を含み、
前記ベース金属層により熱源側からの放射の少なくとも一部が遮断される、加熱式光源。

【請求項2】
前記ベース金属層の厚みが、200nm以上である、請求項1に記載の加熱式光源。

【請求項3】
前記誘電体層の厚みが、100nm以下である、請求項1又は2に記載の加熱式光源。

【請求項4】
前記金属構造層の厚みが、100nm以下である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の加熱式光源。

【請求項5】
前記金属構造層及び前記ベース金属層が、銀、金、銅、クロム、アルミニウム、及び鉄から成る群から選択される金属を含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の加熱式光源。

【請求項6】
前記誘電体層と前記金属構造層の間に配される第1金属中間層を更に備える、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の加熱式光源。

【請求項7】
前記第1金属中間層の厚みが、5nm以下である、請求項6に記載の加熱式光源。

【請求項8】
前記ベース金属層と前記誘電体層の間に配される第2金属中間層を更に備える、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の加熱式光源。

【請求項9】
前記第2金属中間層の厚みが、5nm以下である、請求項8に記載の加熱式光源。

【請求項10】
前記第1金属中間層が、クロム、チタン、及びニッケルから成る群から選択される金属を含む、請求項6又は7に記載の加熱式光源。

【請求項11】
前記第2金属中間層が、クロム、チタン、及びニッケルから成る群から選択される金属を含む、請求項8又は9に記載の加熱式光源。

【請求項12】
前記放射部が積層され、前記放射部よりも熱源側に配される支持基板を更に備える、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の加熱式光源。

【請求項13】
前記支持基板は、シリコン基板、サファイア基板、及びガラス基板から成る群から選択される基板を含む、請求項12に記載の加熱式光源。

【請求項14】
通電に応じて発熱するシート状の加熱部を有する熱源を更に備える、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の加熱式光源。

【請求項15】
動作温度が300℃以上である、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の加熱式光源。

【請求項16】
前記特定波長が2μmよりも長い、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の加熱式光源。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2019509427thum.jpg
出願権利状態 公開
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