[0051][表2](III)在保护气体中混入CH4的情况   加热前   加热后         平均值差   [g]   ppm   WC成分   ①   27.146   27.149   ②   27.147   27.149   ③   27.147   27.149   ④   27.147   27.149   ⑤   27.147   27.149   平均值   27.147   27.149   0.002   81   W成分   ①   32.822   32.901   ②   32.822   32.901   ③   32.822   32.901   ④   32.822   32.901   ⑤   32.822   32.901   平均值   32.822   32.901   0.080   2425
保护气：CH41％+Ar99％
压力：大气压
加热条件：1750℃、50小时
由表2可知通过加热，不仅W成分的重量增加，WC成分的重量也增 加了；重量增加的原因被推断为由于保护气中存在的碳的作用，使样本的 表面产生了渗碳的结果。
从本试验结果可知：仅仅在保护气中添加CH4这样的甲烷系碳氢化合 物气体，能够抑制高温下加热的WC成分的蒸发，此效果也可从空腔表面 形成了碳化钨层得到，也就是说通过在辐射体的保护气中添加包含甲烷系 碳氢化合物等的碳的气体，能够从辐射体的表面抑制WC或C的蒸发，长 时间地抑制空腔的崩溃。
还有，在本实施方式中使用了甲烷作为包含碳的气体，但如果使用丙 烷等的用一般式CnH2n+2表达的烷系碳氢化合物(n为整数)，甚至使用用 一般式CnHm表达的碳氢化合物(n、m为整数)，都可得到同样的效果。
<空腔阵列结构>
下面，参照图7，针对表面形成空腔阵列的样本，说明所进行的试验 的结果。
图7(a)、(b)及(c)分别是关于加热前的灯丝、真空中加热的灯丝、 及在添加CH4气体(1％体积)的气体保护气中加热的灯丝的SEM照片。 上部的照片表示样本的截面全体，中部的照片表示了放大样本表面附近的 截面，下部的照片是样本表面的SEM照片。上部及中部的样本用树脂覆 盖周围。
加热前的灯丝的表面，通过渗碳处理形成了厚度3μm左右的碳化钨 层，各空腔是直径0.7μm、深度0.7μm的圆柱形状的孔，排列间距(相 邻的2个空腔的中心间隔)为1.4μm。
加热处理任何情况下都在2023K下进行24小时。如图7(b)所示， 在减压(10-4Pa)的加热处理后，碳化钨层蒸发，空腔阵列也消失。存在 碳化钨层的部分，相当于树脂层和钨之间的部分，形成了空隙。
另一方面，如图7(c)所示，在添加了CH4气体的保护气中加热处理 后，碳化钨层没有蒸发，反而其厚度增加，空腔阵列也没有消失。碳化钨 层变厚的理由认为是从保护气中向灯丝表面供给了碳，产生了钨的碳化 (和渗碳处理同样的现象)。
从上述试验明确了通过在保护气体中添加包含碳的气体，即使在超过 约2000K的高温下空腔阵列也不会消失，能够长时间地维持表面的微细结 构。
<由本发明组成的灯的实施方式>
下面，参照图1说明由本发明组成的白炽灯的实施方式。图1是表示 本实施方式的构成例的图。
此白炽灯的结构具备：发出辐射光的灯丝(辐射体)102，将灯丝102 与大气隔绝的透光性的玻璃灯泡101，支撑连接灯丝102的电极的芯棒 108、109，通过电极108、109电气的连接灯丝，从而将电源的电能供给 灯丝102。
在灯泡101的内部，为抑制灯丝的蒸发，密封由惰性气体和甲烷系碳 氢化合物组成的气体。
通过图示的白炽灯，由于灯丝102的空腔结构具有热稳定性，所以即 使在2000K的动作温度下能够长时间持续显示红外线的辐射很少的分光 分布的辐射。
一边参照图1，一边更加详细地说明此白炽灯的构成。
玻璃灯泡101的端部设计密封部103，在密封部103的内部封装由钼 组成的金属箔104、105，芯棒108、109连接金属箔104、105的一端，芯 棒108、109的一部分被封装在密封部103中。芯棒108、109位于玻璃灯 泡101的内部的部分连接灯丝102的两端部，支撑灯丝102；灯丝102位 于玻璃灯泡101内部的中心轴上；芯棒108、109最好由钨、钼等的高熔 点金属形成。
在金属箔104、105的另一端部分别连接由钼组成的外部引线106、107 的一端，外部引线106、107的另一端引导到玻璃灯泡101的外部。
灯丝102由幅度0.5mm、厚度0.05mm的带状物形成线圈，此线圈的 尺寸，长为4.13mm、幅度为1.44mm。
在灯丝102的外表面上，形成能够抑制比规定的波长长的波长辐射的 空腔结构，此结构由直径0.4μm、间距(空腔的中心轴间的距离)0.8μm、 深度1.0μm的圆柱形状的空腔120的阵列组成，空腔120通过飞秒激光 形成。
通过设定空腔120的直径为0.4μm，能够截断约为其直径2倍的波长 的0.8μm以上的波长区的辐射，空腔120的深度最佳方式为具有比内径 大的尺寸。空腔120没必要在灯丝102全部表面都形成，只形成在灯丝102 表面的至少一部分即可。
空腔120的形状并不限定为圆柱形，也可以是具有想要抑制辐射的波 长一半的长度为边长的四棱柱形状，还有也可以是具有想要抑制辐射的波 长的一半的长度的幅度的槽。也就是说，只要是能够抑制规定的波长以上 的辐射的构造，其形状是任意的。
在想要提高可见光的发光效率的情况下，最好设定截止波长为 780nm，即通过设定很短的截止波长，截断可见光的长波长区的一部分， 即使灯的色度是带青色的也没有关系。
在灯丝102的表层形成包含钨和碳的层(钨化合物层)，此层通过上 述的渗碳处理形成，钨化合物的厚度为1.8μm左右。如果考虑空腔120 的崩溃，当空腔的直径为5μm以下时，特别在1μm以下时是显著的， 钨化合物层的效果会被显著地发挥。
玻璃灯泡101的内部，密封由惰性气体和甲烷系碳氢化合物组成的气 体，在本实施方式中，在常温0.1Mpa的压力下密封加有体积比率1％甲烷 的氩气，所谓的常温是指放置白炽灯环境的室温。
在本实施方式中，密封了作为甲烷系碳氢化合物的体积比率为1％的 甲烷，也可以密封更多的甲烷。在白炽灯的动作中，由于存在于玻璃灯泡 101内部的杂质气体和氧的结合会消耗碳，所以有可能使对碳化钨蒸发起 抑制效果的碳缺乏。因此，为保证长寿命，也可增加包含碳的气体的添加 量。
还有，在本实施方式中，作为包含碳的气体使用了甲烷，但此包含碳 的气体并不限定为甲烷，也可以是丙烷等的其他的甲烷系碳氢化合物。还 有，甲烷、丙烷会和助燃性气体反应，所以最佳方式是甲烷小于5％，丙 烷小于2％。
大家熟知作为同时密封包含碳的气体和惰性气体的以往的电灯，是使 用卤化碳氢化合物气体的卤素灯，在这样的卤素灯中，会生成卤素浸蚀钨 灯丝的表面，此种现象称为卤素攻击，促进灯丝表面的蒸发，引起灯丝断 线的问题。例如，在专利第2910203号说明书中说过此类问题，因此，以 往有过将包含碳的气体密封电灯内部的情形，但却不知道象甲烷系碳氢化 合物这样的气体能够抑制碳化钨的蒸发。
在本发明中作为包含碳的气体，也可添加卤化物，但对于卤化物的密 封气体的体积比率达到全部的0.5％以上不理想，当包含碳的气体为卤化 物时，最佳方式是调节对于卤化物的密封气体的体积比率，使其不满全体 的0.5％。
还有，加入包含碳的气体，为了各种目的，也可以加入添加了其他元 素的密封气体。
使用由碳化钨形成的辐射体制造白炽灯的技术，在本申请人的未公开 的国际申请中提到过，以下说明在其优先日前没有将碳化钨可作为灯丝使 用的技术公告的理由。
第1理由在于碳化钨与钨相比，红外线区的辐射率高，如果红外线区 的辐射率高，则可见光的发光效率会下降，所以没被作为追求可见光发光 效率的电灯采用；第2理由在于与钨的熔点(约3650K)相比，碳化钨的 熔点约3175K，低了数百K左右。
图5是表示测定钨和碳化钨的红外线区的辐射率的结果的一例的图 表，横轴为波长，纵轴为辐射率。由图5可知在红外线区的辐射，碳化钨 (WC)比钨(W)强。例如，与波长在2.5μm的钨的辐射率为20％相对， 同一波长的碳化钨的辐射率为70％，其结果是占有碳化钨辐射全体的可见 光的比率变低。因此，由碳化钨制作灯丝时，与钨灯丝相比，可见光区的 发光效率显著地下降，最终不能作为电灯使用。
根据白炽灯的开发史，在发明白炽灯初期的时候，使用了蒸发速度大 且红外线辐射率高的碳灯丝的电灯(爱迪生的碳灯)，然而在后来，碳灯 丝被置换为具有金属中最高熔点的钨灯丝。从这样的历史经纬中，存在了 不使用比钨的熔点低的碳化钨的技术常识，因此，作为电灯的灯丝，一直 认为不应该使用辐射效率差且比钨熔点低的碳化钨。
与此相对，本发明的辐射体大胆使用了在可见光区辐射效率相对低的 碳化钨，由于表面具备微细的空腔结构，所以能够充分地抑制红外线辐射， 使碳化钨原本表示的很高的辐射率充分地抑制到低水平上。另外，为了提 高辐射效率，与使用钨灯丝的场合相比，也可使动作温度变低。由此可知， 以往不使用的碳化钨变成了最适合电灯用的灯丝。
特别的，在本发明中作为密封气体同时使用了惰性气体和甲烷系碳氢 化合物，所以能够抑制灯丝表面的碳化钨层的蒸发，设计在灯丝上面的空 腔也不会崩溃，实现了耐于长时间使用的电灯。
(实施方式2)
以下说明作为本发明组成的能量变换装置的实施方式的热电变换装 置(发电装置)。
图8模式的表示了本实施方式中的热电变换装置的构成。图示的装置 具备：从外部吸收太阳光(电磁波)等的能量，辐射特定波长的电磁波的 辐射体40，将辐射体40与从大气中隔绝的容器46，接收此辐射体40辐 射的电磁波、变化为电能的变换器(例如光电电池)44。在图8的例子中， 在辐射体40和变换器44之间附加地配置了阻断不需要的波长区的滤波器 42。在容器46的内部密封体积比率1％的甲烷(CH4)和99％的Ar气体， 全部的气体介质压力为1个大气压。
辐射体40主要具有由钨形成的本体部分，其表面形成了提高特定波 长区域的辐射效率的空腔阵列，在辐射体40的表面、形成空腔的部分， 和实施方式1相同，形成包含钨和碳的层(碳化钨层)。这样的辐射体40， 通过在其表面形成的微细结构，可选择地辐射特定波成的电磁波，此特定 波长被选择在变换器44能够效率很高地吸收电磁波的波长区域内。
通过集光太阳热等的方法照射辐射体40，供给辐射体40能量，从被 高温(例如2000K以上)加热的辐射体40上辐射特定波长区域的电磁波。 通过滤波器42接收了这样的电磁波辐射的变换器44，能够效率很高地将 其变换为电能。
通常的太阳光含有很多变换器44形成的变换效率很低的波长区的电 磁波，通过使用本发明的辐射体40(及滤波器42)，能够供给变换器44 变换效率很高的波长区的电磁波，所以能够提高光-热-电变换系统的全 部效率。这样的热电变换装置，通过光以外的能量，通过加热辐射体40 也能生成电能，所以能够在光-热-电变换系统以外的发电装置中利用。
还有，利用具有这样波长选择性的辐射体的热电发电系统，已在特开 2003-332607号公报等中公开，但此特开2003-332607号公报仅仅公开 了使用钨材料的辐射体，完全没说过微细结构通过加热易崩溃、蒸发的事 情。
通过本实施方式，在辐射体40表面的空腔的热稳定性通过包含钨和 碳的层和保护气体中的碳而提高，能够长时间地、很高地维持发电系统的 可靠性的同时，使辐射体40在更高温下的动作成为可能，也能够灵活地 适应发电系统的高输出化，其结果是本实施方式的装置作为利用太阳光的 发电系统，能够对地球的环境保护贡献非凡。
(产业上利用的可能性)
本发明的白炽灯具备含有长时间在高温下不会崩溃的空腔的辐射体， 所以能够提供高效地寿命很长的照明装置，作为一般的照明非常有用。另 外，也能应用于要求高效电灯等的店铺使用等。