CN101075548A - 闪光放电灯 - Google Patents

Abstract

提供一种闪光放电灯，可以切实地施加触发能量，并可以切实地发光。上述闪光放电灯(10)包括：发光管(2)，在内部相对设有一对电极(1)；棒状触发电极(3)，在上述发光管(2)的外表面沿长度方向延伸；以及密封管(4)，覆盖上述触发电极(3)，并且一端通过金属箔(33)形成密封结构，上述闪光放电灯(10)的特征在于：上述触发电极(3)在处于上述金属箔(33)附近的表面上形成有凹部(30)，在该凹部(30)中流入有构成密封管(4)的材料。

Description

闪光放电灯

技术领域

本发明涉及一种闪光放电灯，例如用于半导体基板或液晶基板的热处理等中。特别是涉及在发光管的外表面上设有触发电极的闪光放电灯。

背景技术

以往众所周知的闪光放电灯有，在相对设置一对电极的发光管的外部具有触发电极的闪光放电灯。

此外，周知的有如下灯：将触发电极密封地设置在由石英玻璃构成的密封管的内部，并且将该密封管沿着闪光放电灯(以下也称为“灯”)的发光管而设置。在特开2003-203606号中记载了这种技术。

利用图7对现有的闪光放电灯进行说明。图8是用于说明图7的密封管的密封结构的放大截面图。

该闪光放电灯在石英玻璃制的管型发光管2内设有一对电极1，在该灯的发光管2的外部，设有钨制的金属棒即触发电极3。

触发电极3被设置在由两端密封的圆筒状的石英玻璃构成的密封管4的内部。

触发电极3的一端部31与金属箔33连接，金属箔33的另一端上连接有从密封管4突出的引线34，通过在该金属箔33部分对密封管4进行压溃密封，将触发电极3密闭保持在密封管4内。在密封管4的内部填充有惰性气体，或处于真空氛围中，从而防止触发电极3氧化。

而且，密封管4与发光管2由镍制的固定部件5固定。另外，在图8中省略了固定部件。

触发电极3的一端部31通过对密封管4进行压溃密封而固定在密封管4上，触发电极3的另一端部32在密封管4的内部为自由端。因此，即使触发电极3接收来自灯的光而发生膨胀，也可以利用另一端部32与密封管4的内壁的间隙来吸收该膨胀量。

这样，由于触发电极3密闭保持在密封管4的内部，因此可以防止触发电极3的氧化，或者可以防止触发电极3在高温下飞溅时，构成触发电极3的材料附着在发光管2上。其结果，还可以防止发光管2产生裂纹。

专利文献1：特开2003-203606号公报

然而，这种闪光放电灯要求在1msec的短时间内将具有20J/cm²以上的能量的光照射到作为被处理物的半导体基板上，为了实现这一点，需要投入到闪光放电灯上的峰值能量高达5×10⁶W。

因此，从灯放射出的光具有高的能量，因此触发电极3也瞬间达到高温并膨胀，接着又收缩。即，伴随着灯的发光，触发电极3频繁地反复膨胀收缩。

如图8所示，在密封管4的密封部分，由于构成密封管4的石英玻璃与构成触发电极3的钨的膨胀系数不相同，因此在触发电极3的周围产生微小的间隙。而且，在用图8的虚线表示的触发电极3与金属箔33的焊接部分A，反复施加膨胀收缩时的应力。

此外，在光从灯放射出来时，在灯的周围空间产生冲击波。由于该冲击波的影响，灯自身产生振动，并且密封管4及触发电极3也一起振动。

进而，触发电极3与金属箔33通过电阻焊接而接合，因此金属箔33的焊接部分A变脆。

即，尽管金属箔33的焊接部分A与原来的金属箔的强度相比已处于劣化的状态，仍然对其反复施加触发电极3的膨胀/收缩应力及冲击波的影响。结果，金属箔33变成容易局部断开的状态(切断部分)。

在这种状态下，对触发电极3施加高频、高压时，则在金属箔33的切断部分产生放电，因该放电导致触发输出下降，其结果，存在灯不发光的情况。

即，存在灯发光的情况和不发光的情况，存在灯的亮灯性很不稳定的问题。

进而，若在金属箔33的断开部分反复放电，则最终金属箔33会完全断开，灯完全无法亮灯。

发明内容

本发明即是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种闪光放电灯，可以对闪光放电灯施加足够的触发能量，从而使其切实地发光。

本发明的闪光放电灯，包括：发光管，在内部相对设有一对电极；棒状触发电极，在上述发光管的外表面沿长度方向延伸；以及密封管，覆盖上述触发电极，并且一端通过金属箔形成密封结构，上述闪光放电灯的特征在于：上述触发电极在上述金属箔附近的表面上形成有凹部，在该凹部中流入构成密封管的材料。

进而，其特征在于：在上述凹部的表面上形成由高熔点金属构成的覆盖层。

进而，其特征在于：上述凹部形成在上述发光管内的对应的电极的前端位置的后方。

本发明的闪光放电灯的特征在于：在密封管的内部密闭保持触发电极，在该触发电极的表面形成有凹部，在该凹部中进入构成密封管的材料，例如石英玻璃。

因此，即使触发电极膨胀/收缩，或在触发电极上产生振动，也不会影响到与触发电极连接的金属箔。

即，消除了金属箔断开的问题，其结果，可以使灯切实地发光。

此外，在触发电极的凹部的表面，形成由高熔点金属构成的覆盖层，从而可以防止触发电极熔敷在密封管上。这是因为在凹部表面上未形成对构成密封管的材料的亲合性高的氧化物。其结果，可以防止在密封管上产生裂纹。

进而，优选触发电极的凹部设置在发光管内的对应的电极的前端位置的后方。这是因为灯的放射光不能照射到触发电极的金属箔附近，或即使照射到，由于光输出降低，因此不会影响到触发电极的膨胀/收缩。其结果，可以切实地防止金属箔的破坏。

附图说明

图1是本发明的闪光放电灯的截面说明图。

图2是用于说明图1的密封管的密封结构的放大截面图。

图3是作为本发明的闪光放电灯的高压供电用触发电极的金属棒的说明图。

图4是作为本发明的闪光放电灯的高压供电用触发电极的金属棒的另一实施例的说明图。

图5是作为本发明的闪光放电灯的高压供电用触发电极的金属棒的又一实施例的说明图。

图6是作为本发明的闪光放电灯的高压供电用触发电极的金属棒的又一实施例的说明图。

图7是现有闪光放电灯的截面说明图。

图8是用于说明图7的密封管的密封结构的放大截面图。

具体实施方式

以下，对本发明的闪光放电灯进行说明。

图1表示闪光放电灯的整体结构，图2表示密封管4的密封结构部分的放大图。

灯10由发光管2、触发电极3以及密封管4构成。发光管2例如由石英玻璃构成，并具有管型的形状。在发光管2的内部，相对设有一对电极1(1a、1b)。在发光管2的外部，在发光管2的长度方向上延伸设有触发电极3。触发电极3被覆盖在密封管4中。

在发光管2中例如封入氙气，两端被密封，从而在内部形成放电空间。一对电极1在交流亮灯时，如图所示，具有相同的形状和相同的大小，但在直流亮灯时，一侧电极为阴极，另一侧电极为阳极，两者的形状、尺寸都不相同。电极例如采用以钨为主要成分的烧结电极。此外，电极1(1a、1b)的端部穿透发光管2并突出到外部，并与未图示的供电机构连接。

列举闪光放电灯的数值例，则发光管2的内径在φ8至15mm的范围内选择，例如10mm；发光管2的长度例如为300mm。

作为封入气体的氙气的封入量在200至1500torr的范围内选择，例如500torr。此外，作为主要发光成分并不限于氙气，也可以采用氩或氪气来代替氙气。此外，在氙气中也可以添加水银等其他物质。

电极1的外径在4至10mm的范围内选择，例如5mm；长度在5至9mm的范围内选择，例如7mm。电极间距离在160至500mm的范围内选择，例如280mm。此外，有时还混入氧化钡(BaO)、氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)以及氧化铝(Al₂O₃)等作为发射极。

触发电极3例如由外径φ1.5mm、长度500mm的钨制金属棒构成。触发电极3除了钨也可以使用镍、铝、铂、镍铬铁耐热耐蚀合金(镍-铬-铁合金)以及钼等金属。

如图2所示，在触发电极3的一部分上形成有凹部30。该凹部30形成在灯10的对应一侧的电极1(近的电极)的前端位置的后方，即密封管4的端部方向的位置上。

即，凹部30不在灯10的一对电极之间的位置上，而是设置在电极的后方，由此，灯产生的光不会直接照射到凹部30。

该凹部30例如利用切削器具来形成。数值例为：深度在0.2mm以上、长度在1.5mm以上，具体而言，深度为0.3mm、长度为4mm。

在凹部30的表面上，形成由高熔点金属构成的覆盖层3a。

至少必须在凹部30的外表面上形成覆盖层3a，也可以包括凹部30的外表面在内，一直形成到其周边部分。覆盖层3a例如由铑或铼构成。

该触发电极3被设置在一端闭合且另一端密封的圆筒状的密封管4的内部。

密封管4例如由石英玻璃构成，例如为外径φ5mm、内径φ2mm、长度600mm的圆筒形状。

触发电极3的一端部31与钼制的金属箔33连接，金属箔33的另一端上从密封管4突出地连接有钼制的引线34。在金属箔33上形成密封结构。

密封结构是通过在包含金属箔33的区域对密封管4进行熔融而形成的。

具体而言，利用燃烧器对包含金属箔33的区域的密封管4进行加热，从而使密封管4成为熔融状态。在凹部30中进入有构成密封管4的材料、例如石英玻璃。接下来，在更高的温度下对金属箔部分的密封管4进行淬火处理，从而以夹持金属箔33的状态形成密封结构。

在该密封结构中，无需将触发电极3固定在石英玻璃上，就可以防止在密封管4上产生裂纹。这是因为在凹部30的表面上形成有由高熔点金属构成的覆盖层3a，因而在触发电极3的表面上无法形成对石英玻璃的亲合性高的氧化物。

在密封管4的内部充填有惰性气体或处于真空氛围中。因此，可以防止触发电极氧化。

密封管4和发光管2例如被镍制的固定部件5固定。另外，在图2中省略了固定部件5。

触发电极3的一端部31被固定在密封管4上，但另一端部32在密封管4的内部为自由端。因此，即使接收来自灯的放射光，而使触发电极3受热膨胀，也可以利用另一端部32与密封管4的内壁的间隙来吸收该膨胀量。

在触发电极3的凹部30中，进入有作为构成密封管4的材料的石英玻璃并处于凝固状态。在此，在触发电极3中，将向密封管4的内部延伸的一侧设为主体部分L1，将密封部一侧设为根部L2。

在此，伴随着灯10的发光，放射光照射到触发电极3上时，则触发电极3的主体部分L1膨胀/收缩，但该膨胀/收缩应力只影响流入到凹部30中的石英玻璃，而不会影响到触发电极3的根部L2。

此外，凹部30形成在电极1的前端位置的后方，因此灯的放射光不会照射到触发电极3的根部L2上，或即使照射到，光输出也很小。因此，在根部L2几乎不会引起膨胀/收缩。

其结果，即使伴随着闪光放电灯的发光，放射光照射到触发电极3上，应力也不会施加到金属箔33与触发电极3的焊接部分A上，也消除了金属箔33断开的问题。

此外，伴随着闪光放电灯的发光，在灯的周围空间产生冲击波时，即使在密封管4的内部触发电极3产生振动，该振动也只作用于主体部分L1，而不会作用于根部L2。

其结果，即使触发电极3振动，在金属箔上也不会产生任何振动，也消除了金属箔33断开的问题。

这样，本发明涉及的闪光放电灯，即使触发电极3膨胀/收缩，或触发电极3振动，这些影响也不会作用于触发电极3与金属箔33的焊接部分A。因此，不会产生金属箔33断开等问题，通过触发电极3的起动，可以经由金属箔33切实地施加高频、高压。

接下来，对形成在触发电极3上的凹部30的形状进行说明。

图3是触发电极3的凹部30的放大图，(a)是触发电极的侧视图，(b)是触发电极的透视图。

在将触发电极3的外径设为H时，凹部30的深度D1(mm)优选处于0.2≤D1≤1/2H的范围内。

这是因为，若凹部30的深度D1小于0.2(mm)，则在密封工序中，熔融状态的石英玻璃不能进入到凹部30中。此外也是因为，若深度D1超过1/2H，则触发电极30自身的强度下降，触发电极3产生折断等破损的可能性升高。

凹部30的长度D2(mm)优选处于1.5至20的范围内。这是因为，若长度D2小于1.5(mm)，则在密封工序中，熔融状态的石英玻璃不能进入到凹部30中。虽然凹部30的长度D2的上限值并无特别限制，但若超过20(mm)，则会产生触发电极3的强度下降而折断等问题。

以下，对触发电极3的凹部30的其他实施例进行说明。另外，只表示触发电极3，省略了密封管及金属箔。

图4表示凹部30形成为锥形的倾斜面301的结构。

具有倾斜面301，存在如下优点：构成密封管的石英玻璃熔融时，该石英玻璃易于沿着倾斜面301进入到凹部30中。

图5表示并未在局部上形成凹部30，而是在触发电极3的整个圆周方向上形成凹部30的结构。(a)表示触发电极3的侧面的截面图，(b)表示触发电极3的整体的透视图。

这样，凹部30形成在触发电极3的整个圆周上，从而使触发电极3变成具有大径部分和小径部分的结构，熔融的石英玻璃进入到触发电极3的凹部(小径部分)的整个圆周上，从而可以提供更牢固地固定触发电极3的结构。

图6表示在触发电极3的长度方向上设置多个凹部30的结构，(a)表示在触发电极3的同一方向上设置多个凹部30的结构，(b)表示在触发电极3的不同方向上分别设置两个凹部30的结构。

这样，通过在触发电极3的长度方向上设置多个凹部30，可以将触发电极3切实地固定在密封管上。

Claims (3)

1.一种闪光放电灯，包括：发光管，在内部相对设有一对电极；棒状触发电极，在上述发光管的外表面沿长度方向延伸；以及密封管，覆盖上述触发电极，并且一端通过金属箔形成密封结构，上述闪光放电灯的特征在于：

上述触发电极，在处于上述金属箔附近的表面上形成有凹部，

在该凹部中流入构成密封管的材料。

2.根据权利要求1所述的闪光放电灯，其特征在于：

在上述凹部的表面上形成由高熔点金属构成的覆盖层。

3.根据权利要求1所述的闪光放电灯，其特征在于：

上述凹部形成在上述发光管内的对应的电极的前端位置的后方。

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