[发明专利]用于在窄带系统中产生工程设计辐照图案的系统和方法

说明书

本申请案涉及一种用于实施窄带数字热注入技术的方法和构造技术。更具体地说，本申请案涉及其产生工程设计辐照图案的实施技术。

本申请案是基于2016年1月22日申请的美国临时申请案第62/286,029号且主张所述临时申请案的优先权，所述临时申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请案的领域涉及一种用于实施窄带数字热注入技术的方法和构造技术。更具体地说，本申请案教示其产生工程设计辐照图案的新颖实施技术。

背景技术

已例如在美国专利第7,425,296号(其以引用的方式并入本文中)和2010年3月5日申请的美国专利申请案第12/718,899号(其以引用的方式并入本文中)等等中教示了窄带数字热注入技术。先前窄带加热技术申请案中的任一者中没有教示可被安全地实践而无需某一形式的光子封锁的加热、烹饪、烘焙加工或除冰方法。还缺少用于使辐照场“平滑”以借助于例如漫射器的新颖使用而在标靶上的适当部位处提供辐射能量的正确混合的工程设计方法。迄今为止，借助于窄带辐照的全部加热必要地必须包含各种形式的护目镜、防护面罩、腔内封锁、光学隔离，或使用基本上不透射正被采用的波长的防护衣和/或其它物理屏障。在美国国家标准学会(American National Standard Institute；ANSI)Z136.1系列标准中陈列了要采取的阈值和特定安全措施。这些工业公认安全标准指定了针对窄带点源的最大容许暴露和应被使用以使它们对于用户来说安全的缓解措施。

强烈的窄带光子能量具有内在危险性，且必须被谨慎地处理和适当地使用以倾于安全系统。通篇中使用术语窄带以意指半高全宽带宽小于150纳米，但实务上常常可小于15纳米的光子能量。尽管其它类型的窄带辐照源是可用的，但最常用且最可能结合数字热注入技术而使用的是LED、激光器和激光二极管。在过去的几十年里，LED已变得越来越强大。新近的新闻报道表明了LED已在过去的二十年中的每一年里具有每年约23％的平均功率增加。现在有可能取得可产生大约二十光学瓦特的功率的单LED装置，且功率输出能力被预期为继续上升。个别装置的功率正在上升，且个别装置开始个别地对于数字热注入应用更有用。常常和历史上，LED以各种方式排列，以便产生足够的集体功率来使数字热注入应用成为可能。

激光器是另一类型的流行窄带辐照源，且它们出于不同目的而可用于各种各样的不同类型。描述全部不同类型的激光器超出了本申请案的范围，且正在不断地发明新类型。它们通常属于气体激光器、化学激光器、固态激光器和半导体激光器的类别。产生光子输出的光子晶体管和石墨烯装置仍然在开发实验室中，但有迹象表明它们在不久的将来的某些时候可能会在高效率下具有相当大的窄带输出。这将会使它们参与窄带辐照场，且它们将同样受益于本发明。

尽管可采用任何类型的激光器来执行窄带加热应用，但半导体激光器容易最能适应。它们通常是且越来越成为最经济的采用类型。半导体激光器适合于与其它装置一起排列，使得整体功率和几何配置与应用很好地配合。举例来说，如果期望借助于激光辐照来加热具有大表面积的标靶物品，那么可构造具有半导体激光器的宽度、广度和互补的阵列，其将有助于使发射图案适当地且以所需功率密度覆盖整个标靶。