專利名稱：紫外帶通濾波器、紫外檢測(cè)設(shè)備和發(fā)光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有選擇地發(fā)出波長(zhǎng)在紫外區(qū)域的光的紫外帶通濾波器、一種包括該濾波器的紫外檢測(cè)設(shè)備和一種包括該濾波器的紫外光源(發(fā)光設(shè)備)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上稱為對(duì)于在紫外區(qū)域的光具有傳輸特性的光學(xué)濾波器是，比如說，具有如圖1所示傳輸特性的SCHOTT公司生產(chǎn)的濾波器(目錄號(hào)3555eIX/84)。圖1顯示四種光學(xué)濾波器的傳輸特性，它們中的每一種都在紫外和紅外區(qū)域呈現(xiàn)傳輸峰值。
另一方面，大家知道銀膜在紫外區(qū)域之外呈現(xiàn)卓越的光譜反射特性。利用這樣一種銀膜做成的稱為光學(xué)濾波器的一個(gè)例子是由日本專利申請(qǐng)公開No.昭60-252303公開的利用銀膜作為反射鏡面的一個(gè)濾波器。這種光學(xué)濾波器包括這樣一種結(jié)構(gòu)使得銀膜吸收紫外區(qū)域內(nèi)的光線而反射在其他波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光線，同時(shí)反射光線中的紅外區(qū)域的光線由于使用了一個(gè)棱鏡而被阻擋，這樣來檢測(cè)可見光線。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明者研究了傳統(tǒng)的光學(xué)濾波器之后發(fā)現(xiàn)下列問題。就是說，具有如圖1所示傳輸特性的光學(xué)濾波器肯定對(duì)于紫外區(qū)域內(nèi)的光線呈現(xiàn)卓越的傳輸特性，它們對(duì)于700nm波長(zhǎng)附近的紅外區(qū)域內(nèi)的光線也呈現(xiàn)一定的傳輸特性。當(dāng)具有這樣一種傳輸特性的光學(xué)濾波器用在一種主要由比如說硅做成的受光靈敏度直至1000nm附近以便用在紫外檢測(cè)設(shè)備中來檢測(cè)包括在紫外區(qū)域中的光線時(shí)，由于紅外區(qū)域中光線的傳輸而難于檢測(cè)紫外線。
雖然在日本專利申請(qǐng)公開No.昭60-252303公開的光學(xué)濾波器利用了一個(gè)銀膜作為反射鏡面，它僅僅通過吸收消除了紫外區(qū)域內(nèi)的光線，因而難于用在檢測(cè)紫外區(qū)域中的光線的紫外檢測(cè)設(shè)備中。
發(fā)明者發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過控制其厚度而適當(dāng)調(diào)節(jié)薄銀膜的傳輸特性時(shí)，可以獲得單個(gè)銀層，它只對(duì)于包括在至少?gòu)?00nm到3000nm寬波段內(nèi)的紫外區(qū)域中的一個(gè)特定波長(zhǎng)區(qū)域中光線具有卓越的傳輸特性，從而導(dǎo)出了本發(fā)明，其目的是要提供一種具有簡(jiǎn)單配置而波長(zhǎng)選擇性卓越的同時(shí)，允許廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)的紫外帶通濾波器，一種包括該濾波器的紫外檢測(cè)設(shè)備，和一種包括該濾波器的紫外光源(發(fā)光設(shè)備)。
按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器是一個(gè)用來有選擇地通過它透射從200nm到400nm，較好是250nm到400nm，最好是300nm到360nm波長(zhǎng)范圍的特定紫外區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的光線，而吸收或反射具有特定紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線，其中紫外帶通濾波器包括一個(gè)薄銀膜，該薄銀膜包括一個(gè)入射面和一個(gè)與入射面相對(duì)的出射面，用來發(fā)出已經(jīng)到達(dá)入射面的光線中的具有包括在特定紫外區(qū)域中的波長(zhǎng)的光線，并把從出射面發(fā)出的透射光線中的紫外區(qū)域之外的光線的比率減少到10％或以下。
特別是，薄銀膜具有這樣一個(gè)厚度，以致對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線呈現(xiàn)一個(gè)10％或以下，最好是5％或以下的透射系數(shù)。就是說，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)有必要抑制對(duì)于波長(zhǎng)為400nm或以上的光線的透射系數(shù)到一個(gè)10％或以下，最好是5％或以下的值，以便使它能夠檢測(cè)紫外線，而這需要70nm或以上，最好是80nm或以上的薄膜厚度。另一方面，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)需要一個(gè)250nm或以下的薄膜厚度，因?yàn)殍b于紫外檢測(cè)器的受光靈敏度有必要確保對(duì)于在上述特定紫外區(qū)域內(nèi)的光線的透射系數(shù)為5％或以上。
而且，按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器可以由作為一個(gè)加強(qiáng)件制備的至少對(duì)于紫外線透明的部件(紫外透射部件)和一個(gè)形成在紫外透射部件的一個(gè)表面上的薄銀膜組成。當(dāng)紫外帶通濾波器和一個(gè)受光裝置組合在一起時(shí)，就得到一個(gè)紫外檢測(cè)設(shè)備。在這種情況下，薄銀膜直接或間接地形成在受光裝置的一個(gè)光線入射面上。舉例來說，當(dāng)受光裝置有一個(gè)入口面板時(shí)，薄銀膜也可以形成在入口面板上(由此該入口面板起到一個(gè)薄銀膜的加強(qiáng)件的作用)。而且，當(dāng)紫外帶通濾波器和一個(gè)發(fā)光裝置組合在一起時(shí)，就得到一個(gè)紫外光源(發(fā)光設(shè)備)。在這種情況下，薄銀膜直接或間接地形成在紫外光源的光線出射面上。舉例來說，當(dāng)發(fā)光裝置包括一個(gè)發(fā)射光線的燈泡時(shí)，薄銀膜可以形成在燈泡的表面上(由此燈泡本身起到薄銀膜的加強(qiáng)件的作用)。
按照本發(fā)明的實(shí)施例隨著下面的詳細(xì)說明和附圖會(huì)變得更加清楚。這些實(shí)施例只是作為演示之用，不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限定。
而且，本發(fā)明的應(yīng)用范圍會(huì)隨著下面的說明而更加明顯。然而，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明和具體例子只是作為演示之用，根據(jù)這個(gè)詳細(xì)說明，在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種變化和修改對(duì)于業(yè)內(nèi)專業(yè)人士是顯而易見的。


圖1是一個(gè)顯示典型紫外帶通濾波器的傳輸特性的圖表；圖2A到2C是顯示按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的第一到第三實(shí)施例的各個(gè)結(jié)構(gòu)的視圖；圖3是一個(gè)顯示具有各不相同厚度(12.8nm到78.4nm)的五種薄銀膜的透射系數(shù)的波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表；圖4是一個(gè)顯示圖3中所示五種薄銀膜當(dāng)它們的最大透射系數(shù)取作100％時(shí)的透射系數(shù)的波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表；圖5是一個(gè)顯示具有各不相同厚度(80.4nm到400.0nm)的六種薄銀膜的透射系數(shù)的波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表；圖6是一個(gè)顯示圖5中所示六種薄銀膜當(dāng)它們的最大透射系數(shù)取作100％時(shí)的透射系數(shù)的波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表；圖7是一個(gè)顯示薄銀膜的厚度和它對(duì)于具有波長(zhǎng)322nm(傳輸峰值波長(zhǎng))光線的透射系數(shù)之間的各個(gè)關(guān)系的圖表；圖8是一個(gè)顯示薄銀膜的厚度和對(duì)于為數(shù)眾多的波長(zhǎng)(400nm，500nm和600nm)光線的以傳輸峰值波長(zhǎng)322nm時(shí)的最大透射系數(shù)為基準(zhǔn)的相對(duì)透射系數(shù)之間的各個(gè)關(guān)系的圖表；圖9是一個(gè)顯示紫外線區(qū)域(200nm或以上但400nm或以下)的透射系數(shù)和在整個(gè)透射系數(shù)中紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)(400nm或以上但1000nm或以下)的透射系數(shù)之間的比率的圖表；圖10A和10B是分別顯示按照本發(fā)明的紫外檢測(cè)設(shè)備中的第一和第二實(shí)施例(按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的應(yīng)用例子)的外部和截面結(jié)構(gòu)的視圖；圖11是一個(gè)顯示按照如圖10B所示第二實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備中和作為對(duì)照例子的傳統(tǒng)光電檢測(cè)器中受光靈敏度的波長(zhǎng)相關(guān)特性；圖12是一個(gè)顯示按照本發(fā)明的紫外檢測(cè)設(shè)備中第三實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)的視圖；圖13是一個(gè)顯示按照本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備中第一實(shí)施例(按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的應(yīng)用例子)的外部的視圖；和圖14A和14B是分別顯示按照本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備中第二和第三實(shí)施例的概略配置的視圖。
發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面將要參考圖2A到圖2C、圖3到圖9、圖10A、圖10B、圖11到圖13、圖14A和圖14B來詳細(xì)解釋按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器、紫外檢測(cè)設(shè)備和發(fā)光設(shè)備的實(shí)施例。在附圖的解釋中，相同的部件和零件用相同的標(biāo)號(hào)來指明而不重復(fù)它們的重疊說明。
紫外帶通濾波器圖2A到2C是顯示按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的第一和第三實(shí)施例的各自的結(jié)構(gòu)的視圖。按照如圖2A所示的第一實(shí)施例的紫外帶通濾波器包括一個(gè)諸如對(duì)于紫外線透明的丙烯酸樹脂或石英玻璃做成的紫外透射件20，和一個(gè)形成在紫外線透射件表面上的具有厚度T(比如真空淀積形成)的薄銀膜10。薄銀膜10包括一個(gè)入射面10a和一個(gè)出射面10b，用來發(fā)出已經(jīng)到達(dá)入射面10a的光線中的具有包括在特定紫外區(qū)域中的波長(zhǎng)從200nm到400nm，較好波長(zhǎng)從250nm到400nm，最好波長(zhǎng)從300nm到360nm的光線。在按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器1中，薄銀膜具有厚度70nm或以上，最好80nm或以下，以便把對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)抑制到10％或以下，最好5％或以下。另一方面，有必要把薄銀膜的厚度10設(shè)定在250nm或以下，以便確保對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之內(nèi)的波長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)為5％或以上。
按照如圖2B所示第二實(shí)施例的紫外帶通濾波器所包括的一個(gè)具有厚度T的薄銀膜11，同時(shí)還有一個(gè)分層結(jié)構(gòu)該分層結(jié)構(gòu)中的一個(gè)紫外透射件21a和一個(gè)紫外透射件21b分別與薄銀膜11的入射面11a和出射面11b相接觸。如果把紫外透射件21a，21b中的一個(gè)的表面用薄銀膜11來形成，再把紫外透射件21a，21b這樣布置以致把這樣形成的薄銀膜11夾在中間，就得到按照第二實(shí)施例的紫外帶通濾波器。
同樣，在按照第二實(shí)施例的紫外帶通濾波器2中，薄銀膜10具有厚度T為70nm或以上，最好是80nm或以上，以致把對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)抑制到10％或以下，最好是5％或以下。另一方面，有必要把薄銀膜的厚度10設(shè)定在250nm或以下，以便確保對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之內(nèi)的波長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)為5％或以上。
按照如圖2C所示第三實(shí)施例的紫外帶通濾波器包括一個(gè)紫外透射件22和每個(gè)都具有厚度T/2，形成在紫外透射件22的相向的主端面上的薄銀膜12、13。薄銀膜12包括一個(gè)入射面12a和一個(gè)出射面12b，用來發(fā)出已經(jīng)到達(dá)入射面12a的光線中的紫外區(qū)域中的光線。另一方面，薄銀膜13包括一個(gè)入射面13a和一個(gè)出射面13b，用來發(fā)出已經(jīng)到達(dá)入射面13a的光線中的紫外區(qū)域中的光線。只要它們的總厚度為T，薄銀膜12、13不一定要求相同的厚度。同樣，薄銀膜的數(shù)目不一定限于2(分層結(jié)構(gòu)可以具有總厚度為T的兩個(gè)或以上薄銀膜)。
薄銀膜12、13的總厚度(T)設(shè)計(jì)為70nm或以上，最好為80nm或以上，以便把對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)抑制到10％或以下，最好為5％或以下。另一方面，有必要把薄銀膜的厚度10設(shè)定在250nm或以下，以便確保對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之內(nèi)的波長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)為5％或以上。
發(fā)明者制備了11種具有各不相同厚度(12.8nm到400.0nm)的樣品，測(cè)量了這些樣品的傳輸特性。每個(gè)這樣制備的樣品包括一個(gè)相似于如圖2A所示第一實(shí)施例的紫外帶通濾波器1的結(jié)構(gòu)，并由預(yù)定厚度的薄銀膜形成在石英玻璃表面上而做成。圖3是一個(gè)顯示五種分別具有厚度為12.8nm、28.8nm、46.4nm、59.2nm和78.4nm的薄銀膜的波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表；而圖5是一個(gè)顯示6種分別具有厚度為80.4nm、106.4nm、135.2nm、160.8nm、241.2nm和400.0nm的薄銀膜的波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表。
在圖3中，曲線G210、G220、G230、G240和G250顯示分別具有厚度12.8nm、28.8nm、46.4nm、59.2nm和78.4nm的薄銀膜的透射系數(shù)的波長(zhǎng)相關(guān)特性。圖4是一個(gè)顯示圖3所示五種薄銀膜的在它們的最大透射系數(shù)取作100％時(shí)的相對(duì)透射系數(shù)的各個(gè)波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表，其中曲線G310、G320、G330、G340和G350分別對(duì)應(yīng)于曲線G210、G220、G230、G240和G250。
在圖5中，曲線G410、G420、G430、G440、G450和G460顯示分別具有厚度為80.4nm、106.4nm、135.2nm、160.8nm、241.2nm和400.0nm的薄銀膜的透射系數(shù)的波長(zhǎng)相關(guān)特性。圖6是一個(gè)顯示圖5所示六種薄銀膜的在它們的最大透射系數(shù)取作100％時(shí)的相對(duì)透射系數(shù)的各個(gè)波長(zhǎng)相關(guān)特性的圖表，其中曲線G510、G520、G530、G540、G550和G560分別對(duì)應(yīng)于曲線G410、G420、G430、G440、G450和G460。
從圖3和圖6所示曲線可以看出，制備的11種樣品中的每一個(gè)的傳輸特性中只有一個(gè)在波段200nm到1000nm中的322nm處的峰值。根據(jù)發(fā)明者所做的測(cè)量，甚至在波段200nm到3000nm中也只有一個(gè)傳輸峰值。當(dāng)一個(gè)薄銀膜用在紫外帶通濾波器時(shí)，薄銀膜對(duì)于紫外區(qū)域之內(nèi)的波長(zhǎng)的光線(紫外線)必須具有足夠的傳輸特性而對(duì)于紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線必須具有足夠的阻擋特性。
所以，發(fā)明者研究了薄膜厚度(銀膜厚度)和具有322nm波長(zhǎng)(它是薄銀膜的傳輸峰值波長(zhǎng))的光線的透射系數(shù)之間的關(guān)系。在圖7中，曲線G610顯示厚度和薄銀膜對(duì)于具有波長(zhǎng)為322nm(傳輸峰值波長(zhǎng))的光線的透射系數(shù)之間的關(guān)系。從這個(gè)曲線G610可以看出，薄銀膜的最大傳輸量隨著薄膜厚度的增加而減少，至少需要5％的透射系數(shù)來確保透射出薄銀膜的光線(紫外線)能夠被光電檢測(cè)器接收到。根據(jù)這個(gè)事實(shí)，可以看出適用于一個(gè)紫外帶通濾波器的薄銀膜的最大厚度最好是250nm或以下。
另一方面，圖8是一個(gè)顯示厚度和對(duì)于為數(shù)眾多的波長(zhǎng)(400nm、500nm和600nm)的光線的相對(duì)透射系數(shù)之間的關(guān)系的圖表。在圖8中，相對(duì)透射系數(shù)是以傳輸峰值波長(zhǎng)322nm處的最大透射系數(shù)(取作100％)為基準(zhǔn)的透射系數(shù)。在圖8中，曲線G710、G720和G730顯示厚度和對(duì)于分別具有波長(zhǎng)為400nm、500nm和600nm的光線的相對(duì)透射系數(shù)之間的關(guān)系。為了薄銀膜可以用在紫外帶通濾波器中，至少對(duì)于具有波長(zhǎng)為400nm或更長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)要被抑制到10％或以下，最好是5％或以下。結(jié)果，可以看出，適用于紫外帶通濾波器的薄銀膜的最小厚度必須為70nm或以上，最好是80nm或以上。
圖9是一個(gè)顯示一個(gè)為數(shù)眾多的具有各不相同的薄膜厚度(銀膜厚度)的樣品的全透射系數(shù)(在波長(zhǎng)范圍200nm到1000nm測(cè)出的)中的紫外區(qū)域之內(nèi)的波長(zhǎng)(200nm或以上但400nm或以下)的透射系數(shù)和紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)(長(zhǎng)于400nm但短于1000nm)的透射系數(shù)的比率的圖表。在圖9所示的圖表中，區(qū)域P1指出紫外區(qū)域之內(nèi)的透射系數(shù)的比率，而區(qū)域P2顯示紫外區(qū)域之外的透射系數(shù)的比率。從這個(gè)圖表可以看出，如果薄膜厚度為70nm或以上，最好是80nm或以上，則全透射系數(shù)中紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的比率可以減少到10％或以下(如果薄膜厚度在240nm左右，則全透射系數(shù)中紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的比率可以減少到1/10000或以下)。
紫外檢測(cè)器械如上所述，按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器是由調(diào)節(jié)到預(yù)定厚度的單個(gè)銀層組成，由此它可以與諸如受光裝置和發(fā)光裝置之類的各種不同的光學(xué)裝置組合使用。在下面的說明中，主要是解釋使用按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的紫外檢測(cè)設(shè)備。圖10A和10B是分別顯示按照本發(fā)明的紫外檢測(cè)設(shè)備中的第一和第二實(shí)施例的外部和截面結(jié)構(gòu)的視圖。
按照第一實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備300包括如圖10A所示的最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并由一個(gè)諸如圖2A所示的紫外帶通濾波器1和一個(gè)市售的光電二極管30(罐型)組成。雖然按照第一實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備300使用了具有形成在紫外透射件20上面作為加強(qiáng)板的薄銀膜10的紫外帶通濾波器1，薄銀膜10也可以形成在面向光電二極管30的表面30a上。
圖10B是一個(gè)顯示按照第二實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備40的截面結(jié)構(gòu)的視圖，其中如圖2A所示的紫外帶通濾波器用作入口面板。按照第二實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備40包括一個(gè)陶瓷盒子41、穿透盒子41的底部的引線腳42、一個(gè)借助小片結(jié)合(die-bonding)材料44粘接到盒子41底部的光電二極管43和一個(gè)用硅樹脂45固定到盒子41的開口部分的入口面板(對(duì)應(yīng)于紫外帶通濾波器1)。雖然按照第二實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備40中的盒子41的材料是用陶瓷做的，它也可以是樹脂或金屬。安裝在盒子41中的光電二極管43可以是一個(gè)諸如光敏晶體管，或雪崩光電二極管，或帶有受光集成電路或電荷耦合器件附隨電路之類的半導(dǎo)體器件。用來把盒子41和作為紫外帶通濾波器的入口面板互相粘結(jié)到一起的粘結(jié)劑45并不限于硅樹脂，也可以是比如說無機(jī)焊接材料或玻璃材料，只要它們是不影響紫外線傳輸?shù)恼辰Y(jié)劑。組成入口面板一部分的薄銀膜也可以形成在盒子41之內(nèi)的面對(duì)光電二極管43的表面上。
圖11是一個(gè)顯示在具有如圖10B所示結(jié)構(gòu)的紫外檢測(cè)設(shè)備40和在傳統(tǒng)光電檢測(cè)器(其中沒有作為紫外帶通濾波器的薄銀膜)中的接收光靈敏度的各自的波長(zhǎng)相關(guān)特性。在制備作為紫外檢測(cè)設(shè)備的樣品中，薄銀膜形成在分別具有厚度為46.4nm、78.4nm和106.4nm的石英玻璃20上。另一方面，作為對(duì)照例子的光電二極管是一個(gè)硅光電二極管。
在圖11中，曲線G810、G820、G830和G840顯示硅光電二極管和分別具有厚度為46.4nm、78.4nm和106.4nm的薄銀膜形成的樣品的各自的受光靈敏度的波長(zhǎng)相關(guān)特性。
從圖11的圖表可以看出，作為比較例子的光電二極管(硅光電二極管)在1000nm附近具有較高的受光特性(見曲線G810)，而具有形成在入口面板上的薄銀膜的每個(gè)樣品只在波長(zhǎng)322nm處有一個(gè)傳輸峰值，從而能夠有效地阻擋波長(zhǎng)1000nm附近的光線(見曲線G820、G830和G840)。特別是，在用薄銀膜形成的樣品中間，那些具有厚度為78.4nm和106.4nm的薄銀膜形成的樣品對(duì)于具有紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線呈現(xiàn)足夠的阻擋特性(見曲線G830和G840)。
雖然按照第二實(shí)施例的上述紫外檢測(cè)設(shè)備使用了一個(gè)具有形成在石英玻璃20表面作為入口面板的薄銀膜的紫外帶通濾波器(見圖2A)，薄銀膜也可以直接形成在一個(gè)光電二極管的受光面上。圖12是一個(gè)顯示按照本發(fā)明的紫外檢測(cè)設(shè)備的第三實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)的視圖。
按照第三實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備50(光電二極管)包括一個(gè)單晶N型硅襯底51。襯底51是由一個(gè)注入諸如硼之類的雜質(zhì)的P+區(qū)域和一個(gè)注入諸如磷之類的雜質(zhì)的N+區(qū)域形成的，而襯底51的正面是由用來保護(hù)襯底51和鋁電極53的絕緣膜(SiO2或Si3N4)形成的。一個(gè)作為按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的薄銀膜100直接形成在包含上述配置的光電二極管的受光區(qū)域上。當(dāng)紫外帶通濾波器使用在由這樣一種廉價(jià)的硅材料做成的受光裝置時(shí)，就可以得到低成本的紫外檢測(cè)設(shè)備。
受光區(qū)域上的絕緣膜52的厚度可以調(diào)節(jié)得對(duì)于紫外線得到低反射率，由此改善受光靈敏度。代替從襯底51的N+區(qū)域取得信號(hào)的電極，可以在襯底51的后面相繼形成一個(gè)N+層和一個(gè)金層，使得金層用作信號(hào)獲得電極。雖然襯底51是N型的，它也可以是P型的。襯底材料并不限于硅，也可以是比如說諸如GaAsP之類的復(fù)合半導(dǎo)體材料。雖然按照第三實(shí)施例的紫外檢測(cè)設(shè)備是一個(gè)其中薄銀膜形成作為紫外帶通濾波器的光電二極管，它也可以具有這樣一種配置，其中薄銀膜直接形成在受光集成電路或電荷耦合器件相隨電路或諸如光敏晶體管或雪崩光電二極管之類的半導(dǎo)體器件的受光區(qū)域上。
紫外光源現(xiàn)在來闡明使用按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的紫外光源。圖13是一個(gè)顯示按照本發(fā)明的紫外光源(發(fā)光設(shè)備)中的第一實(shí)施例的外部的視圖。
按照第一實(shí)施例的紫外光源60例如包括這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中作為一個(gè)按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器的薄銀膜610直接形成在放電時(shí)發(fā)射光線的氙燈的玻璃燈泡的表面上。按照本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備并不限于如在第一實(shí)施例中的氙燈，而紫外光源也可以在比如說汞-氙燈、鹵素?zé)簟⒔饘冫u化物燈等燈中獲得。
圖14A和14B是分別顯示按照本發(fā)明的紫外光源(發(fā)光設(shè)備)的第二和第三實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)的視圖。
如圖14A所示，按照第二實(shí)施例的紫外光源70包括一個(gè)汞-氙燈、鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈等制成的燈光源72、一個(gè)用來容納燈光源72的容器71和一個(gè)諸如具有固定到容器71的前端部分的光纖之類的光閥73，而紫外帶通濾波器74設(shè)置在光閥73的光線進(jìn)入端和燈光源72之間。雖然按照第二實(shí)施例的紫外光源70顯示了包括一個(gè)相似于如圖2A所示的紫外帶通濾波器1的結(jié)構(gòu)的紫外帶通濾波器74，它也可以是一個(gè)具有諸如顯示在圖2B或2C中的結(jié)構(gòu)的紫外帶通濾波器。同樣，它也可以具有一個(gè)其中薄銀膜直接形成在光閥73的光線入口端的結(jié)構(gòu)。
如圖14B所示，按照第三實(shí)施例的紫外光源80包括一個(gè)汞-氙燈、鹵素?zé)簟⒔饘冫u化物燈等的燈光源82、一個(gè)用來容納燈光源82的容器81和一個(gè)諸如具有固定到容器81的前端部分的光纖之類的光閥83，而紫外帶通濾波器84設(shè)置在光閥83的光線出口端。雖然按照第三實(shí)施例的紫外光源80也顯示了包括一個(gè)相似于如圖2A所示的紫外帶通濾波器1的結(jié)構(gòu)的紫外帶通濾波器84，它也可以是一個(gè)具有諸如顯示在圖2B或2C中的結(jié)構(gòu)的紫外帶通濾波器。同樣，它也可以具有一個(gè)其中薄銀膜直接形成在光閥83的光線入口端的結(jié)構(gòu)。
雖然在每個(gè)按照本發(fā)明的紫外帶通濾波器、紫外檢測(cè)設(shè)備和發(fā)光設(shè)備中，單個(gè)銀膜用作薄銀膜10(它是一個(gè)紫外帶通濾波器)，薄銀膜10也包括一個(gè)形成得像島狀物的膜片，該島狀物具有不大于發(fā)射光線波長(zhǎng)的間隙。
從上述對(duì)本發(fā)明的說明可以看出，上述內(nèi)容可以有多種變形。這樣的變形不能被看作為背離本發(fā)明的精神和范圍，被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是顯然的所有這樣的改型要被包括在下列權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
工業(yè)應(yīng)用按照本發(fā)明，調(diào)節(jié)到預(yù)定厚度的單個(gè)銀膜組成一個(gè)對(duì)于紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線具有足夠的阻擋作用的帶通濾波器，它與傳統(tǒng)的光學(xué)裝置組合起來可以適用于廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，并在薄銀膜厚度調(diào)節(jié)到70nm或以上，最好是80nm或以上，但250nm或以下時(shí)可以在較寬波段內(nèi)用作紫外帶通濾波器。
權(quán)利要求
1.一種紫外帶通濾波器，其特征在于，包括由入射面和面對(duì)上述入射面的出射面組成的薄銀膜，用來有選擇地發(fā)射已經(jīng)到達(dá)上述入射面的光線中的具有包括在波長(zhǎng)從200nm到400nm的特定紫外區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的光線，上述薄銀膜具有這樣一個(gè)厚度以致產(chǎn)生對(duì)于上述特定紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線的透射系數(shù)為10％或以下。
2.按照權(quán)利要求1的紫外帶通濾波器，其特征在于，上述薄銀膜具有70nm或以上但在250nm或以下的厚度。
3.按照權(quán)利要求2的紫外帶通濾波器，其特征在于，上述薄銀膜具有80nm或以上但在250nm或以下的厚度。
4.按照權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)的紫外帶通濾波器，其特征在于，從上述出射面射出的透射光中所述紫外區(qū)域之外的光線的比率為10％或以下。
5.一種紫外檢測(cè)設(shè)備，它包括按照權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)的紫外帶通濾波器。
6.一種發(fā)光設(shè)備，它包括按照權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)的紫外帶通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠透射具有包括在紫外區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)的光線的紫外帶通濾波器以及相關(guān)裝置。該帶通濾波器是一個(gè)包括一個(gè)薄銀膜的光學(xué)濾波器；而薄銀膜包括一個(gè)入射面和一個(gè)與入射面相向的出射面，用來發(fā)出已經(jīng)到達(dá)入射面的光線中的具有包括在波長(zhǎng)范圍從250nm到400nm的特定紫外區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)，并且具有這樣一個(gè)厚度，以致對(duì)于具有特定紫外區(qū)域之外的波長(zhǎng)的光線得到10％或以下的透射系數(shù)。
文檔編號(hào)G01J1/04GK1578917SQ0282144
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者榊原正之, 森下勝 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社