CN101752187A - 短弧型放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种短弧型放电灯，吸收发光管的氢气，而不会产生集氢器导致的短弧型放电灯的性能降低，从而稳定短弧型放电灯的照度变动率。该短弧型放电灯具有：在发光管内部相对配置的一对电极以及集氢器，上述集氢器由使氢气透过的物质构成的中空容器以及密闭在上述中空容器的内部的吸气材料构成，其特征在于，上述集氢器用的保持件保持在上述电极，上述集氢器固定于上述保持件。

Description

短弧型放电灯

技术领域

本发明涉及一种适用作半导体或液晶的制造领域等的曝光用光源的短弧型放电灯。

背景技术

短弧型放电灯的相对配置在发光管内的一对电极间的前端距离短，接近于点光源，因而通过与光学系组合而被用作聚光效率高的曝光装置的光源。

但是，短弧型放电灯的电极在点灯过程中变为高温，因而当不纯气体混入在发光管内时，在变为最高温的电极前端部生成不纯物化合物，电极的蒸发变激烈。可以想到不纯气体中尤其是氧气与二氧化碳在电极前端部生成所谓氧化物或碳化物的不纯物化合物，因而容易产生电极的蒸发。

并且，电极的蒸发变激烈时，从电极蒸发的物质附着于发光管内表面，使得发光管黑化，进而对曝光面的照度产生不良影响，另外电极的前端部蒸发并变形，由此会有产生辉点偏移的危险。

因此，为了吸收并捕捉发光管内的不纯气体，以往开始就将吸气器安装于支撑电极的内部引线棒。发挥吸气效果的金属有几种，一直以来用于短弧型放电灯的代表性的金属是钽。钽产生吸气效果的动作温度为700～1200℃的较高的温度，而且蒸气压低，因而作为灯泡内的温度会变为高温的小型的短弧型放电灯的吸气器最优选。

在专利文献1中公开了一种短弧型放电灯，具有将用来捕捉不纯物的吸气器安装在内部引线棒的结构。图10是表示专利文献1公开的现有的短弧型放电灯的概略结构的图。

该图所示的短弧型放电灯具有大约球状的发光管101，在该发光管101内，阴极102与阳极103分别被内部引线棒104支撑并相对。105是与内部引线棒连接的金属箔，106是排气片。钽构成钽线107卷绕在内部引线棒104后，以点焊接牢固地固定，钽线107的温度在点灯时为1500～1700℃。

这种短弧型放电灯随着灯的大型化，照度变动在数毫秒至数十秒之间变大的闪烁问题变得显著。针对该问题，本发明人等锐意研究的结果是明白了其与发光管内的氢气浓度有关。然而，以往用作短弧型放电灯用的吸气器的钽的氢气吸附能力低，因而无法充分地吸收发光管内的氢气。

在专利文献2中公开了，使用氢气吸附能力优异的钇，作为用于去除发光管内的氢气的吸气用金属。图11表示该文献公开的放电灯的整体构造。图12表示图11的放电灯具备的吸气器的剖面构造。

图11所示的放电灯具备：灯泡111；电极112、113；密封部114以及金属箔115。116是石英筒，117是石英棒，120是集氢器。如图12所示，集氢器120由金属外皮123和吸气材料124构成，金属外皮123由钽等金属构成的有底圆筒121与盖122构成，吸气材料124由密封于该金属外皮123的内部的圆筒状的钇构成，有底圆筒121的锷部121a与盖122通过电阻焊接而密封金属外皮123的内部。如该图所示，该集氢器由石英筒116固定于灯泡，将设于该石英筒116的石英棒117的另一端焊接到灯泡111，由此固定于灯泡111。灯泡111内的氢气通过钽等具有氢气透过性的金属外皮123而侵入至金属外皮123的内部，由吸气材料124吸收。根据该文献所述的集氢器120，在金属外皮123的内部密封有吸气材料124，因而不会与发光空间内的其它物质反应，可吸收氢气。

然而，如上述地将集氢器120安装于灯泡111会使得集氢器120与作为灯泡111的构成成分的二氧化硅进行反应，由此存在引起降低照度或灯泡破裂的危险。

专利文献1：日本特开平8-153488号

专利文献2：日本特公昭57-21835号

发明内容

本发明基于以上问题而成，其目的在于使集氢器易于安装到短弧型放电灯的发光管内，而且不会引起集氢器导致的短弧型放电灯的性能降低，通过吸收发光管内的氢气来稳定短弧型放电灯的照度变动率。

技术方案1所述的短弧型放电灯，具有：在发光管内部相对配置的一对电极以及集氢器，上述集氢器由使氢气透过的物质构成的中空容器以及密闭在上述中空容器的内部的吸气材料构成，上述集氢器用的保持件保持在上述电极，上述集氢器固定于上述保持件。

技术方案2所述的短弧型放电灯是在技术方案1所述的短弧型放电灯中，上述中空容器为直管状或曲管状。

技术方案3所述的短弧型放电灯中，上述保持件具有用以固定上述集氢器的平面部或一次曲面部。

技术方案4所述的短弧型放电灯中，上述保持件具有用以固定上述集氢器的凹部或孔部。

技术方案5所述的短弧型放电灯中，上述保持件由钨、钼或钽构成。

技术方案6所述的短弧型放电灯中，上述保持件由钨化合物、钨混合物、钼化合物、钼混合物、钽化合物或钽混合物构成。

技术方案7所述的短弧型放电灯中，上述保持件为陶瓷或玻璃。

技术方案8所述的短弧型放电灯中，上述保持件为氧化铝、氧化锆或石英玻璃。

技术方案1所述的短弧型放电灯，具有将吸气材料密闭在透过氢气的中空容器内的集氢器以及保持于电极的集氢器用的保持件，集氢器固定于该保持件，因而可期待如下的效果。

放出到发光管内的氢气被集氢器确实地吸收，降低发光管内的氢气浓度，因而能够稳定地维持短弧型放电灯的照度变动率。

并且，集氢器固定在集氢器用的保持件上，因而密闭吸气材料的中空容器不会与作为发光管的构成成分的二氧化硅反应。因此，不存在引起短弧型放电灯的照度降低或发光管破裂的各种问题的危险。

并且，集氢器被固定在保持件上，因而可将集氢器容易地安装于发光管的内部。与将集氢器直接安装到电极构成体(由电极与保持电极的部件以及确保气密的部件构成)的情形相比，将集氢器安装于发光管内格外地容易。

进而，集氢器与固定集氢器的保持件独立于电极，因而可将进行吸气材料的密闭或活性化等的工序独立于电极的脱气处理等的工序进行。因此，不会有例如由于电极脱气时的温度，使得吸气材料膨胀或蒸发而中空容器的内压上升导致中空容器破损的危险。

技术方案2所述的短弧型放电灯中，上述中空容器为直管状或曲管状。

直管状的中空容器通过密封直管的两端及变形成所期望的剖面形状而可以容易地制造。通过将中空容器制作成曲管状，可容易地将中空容器固定到保持件。

技术方案3所述的短弧型放电灯中，上述保持件具有用来固定上述集氢器的平面部或一次曲面部。

因此，通过利用上述保持件的平面部或一次曲面部，可将集氢器确实地固定于保持件。

技术方案4所述的短弧型放电灯中，上述保持件具有用来固定上述集氢器的凹部或孔部。

因此，通过将集氢器嵌入上述保持件的凹部或孔部，可将集氢器确实地固定于保持件。

技术方案5所述的短弧型放电灯中，上述保持件由钨、钼或钽构成。

技术方案6所述的短弧型放电灯中，上述保持件由钨化合物、钨混合物、钼化合物、钼混合物、钽化合物或钽混合物构成。

技术方案7所述的短弧型放电灯中，上述保持件为陶瓷或玻璃。

通过由上述物质构成保持件，即使在短弧型放电灯点灯时变为高温，也不会有保持件蒸发或与发光物质反应的危险，因而短弧型放电灯的放电稳定。

技术方案8所述的短弧型放电灯中，上述保持件为氧化铝、氧化锆或石英玻璃。

若由上述热传导低的物质来构成保持件，即使短弧型放电灯在点灯时变为高温，也可使集氢器变为更低的温度。集氢器的温度越低、吸附氢气的能力越高，因而能更高效地捕捉氢气。

附图说明

图1表示本发明的短弧型放电灯的概略结构。

图2是本发明的短弧型放电灯的局部说明图。

图3是表示集氢器用的保持件的详细的说明图。

图4是表示集氢器的详细的说明图。

图5是表示集氢器用的保持件的其它例子的详细的说明图。

图6是表示集氢器的其它例子的详细的说明图。

图7是表示集氢器用的保持件的其它例子的详细的说明图。

图8是表示集氢器的其它例子的详细的说明图。

图9是表示集氢器用的保持件的其它例子的详细的说明图。

图10表示现有的短弧型放电灯的概略结构。

图11表示现有的短弧型放电灯的概略结构。

图12是图11所示的现有的集氢器的剖视图。

具体实施方式

图1表示本发明的短弧型放电灯的概略结构。

该图所示的短弧型放电灯具有大约球状地形成的发光管1。在发光管1的内部，互相相对配置有阴极2的主体部2b与阳极3的主体部3b，而且封入有发光物质。

发光物质是稀有气体，例如封入有0.5MPa(室温)以上的氙气。并且，也可以封入0.01～1MPa(室温)的氙气、氩气、氪中的任一种以上。并且，作为发光物质也可以封入1mg/cc以上的水银。

阴极2由其前端侧具有向着阳极3的主体部3b逐渐缩径的锥部的主体部2b以及连续于该主体部2b的基端侧的棒状的轴部2a构成。轴部2a的前端部嵌入在形成于主体部2b的基端侧的有底孔。

阳极3由在其前端侧形成有圆形或圆锥台的主体部3b以及连续于该主体部3b的基端侧的棒状的轴部3a构成。轴部3a的前端部嵌入在形成于主体部3b的基端侧的有底孔。

阴极2及阳极3由例如钨构成的各主体部2b、3b及各轴部2a、3a构成。

阴极2及阳极3的各主体部2b、3b与各轴部2a、3a可以是互相不同的构件，各主体部与各轴部也可以一体形成。并且，各轴部2a、3a的前端部也可以嵌入在形成于各主体部2b、3b的基端侧的有底孔。

图2是放大图1的X部分的局部说明图。该图表示保持于轴部2a的集氢器用的保持件10以及固定于保持件10的集氢器20。图3是表示保持件的详细的说明图。该图(a)表示集氢器固定于集氢器用的保持件(以下也简称为保持件)的侧面的状态，该图(b)仅表示出了保持件。以下为了方便，对于阴极2侧的轴部2a加以说明。

集氢器用的具有筒形状的保持件10配置成包围轴部2a的侧面，通过以夹住保持件10的两侧的方式形成于轴部2a的互相分离的两处的一对环状的限制构件12，在轴部2a的长边方向的移动被限制的状态下保持在轴部2a。

保持件10的侧面可以根据集氢器20的中空容器21的形状如何来形成为平面或一次曲面。例如，如图3(b)所示地，保持件10形成有6个平面11，形成为在与阴极2的轴线L正交的方向上剖开的剖面为六角形。

如图2所示，集氢器20沿着轴线L方向包围保持件10的侧面地，依次排列地配置在保持件10的各平面11上，并且通过卷绕在各中空容器21上的多个固定部件4固定到保持件10的各侧面11，以互相分离地包围所有的中空容器21。各集氢器20通过固定部件4固定于保持件10的各侧面11，因而不会有向垂直方向下方掉落的危险。并且，虽未图示，但也可以将集氢器20焊接并固定在保持件10。

集氢器用的保持件10由钨、钼、钽等构成。钨、钼、钽可以是单体，也可以是与其它物质的化合物或混合物。并且，保持件10也可以由各种陶瓷或玻璃材料构成。

并且，保持件10也可以由氧化铝、氧化锆、石英玻璃等热传导低的物质构成。若由这种物质构成保持件10，即使短弧型放电灯的电极2或电极3在点灯时变为高温状态，热通过热传导低的保持件10传送到集氢器20，因而也可使集氢器20为较低的温度。密闭于集氢器20的中空容器21内的吸气材料22的温度越低、吸附氢气的能力越高。因此，如果由上述热传导低的物质构成保持件10，则可以高效地捕捉发光管内的氢气。

并且，在上文中表示了将多个集氢器20不互相重叠地配置于保持件10的各侧面11的例子。并不限于此，也可以互相重叠地配置多个集氢器。并且，也可以仅将1个集氢器固定于保持件10的侧面。

图4是表示集氢器的结构的说明图。该图(a)是透视图，该图(b)是该图(a)的A-A线剖视图。

集氢器20由中空容器21和密闭在中空容器21中的吸气材料22构成，该中空容器21由使氢气透过的金属构成。中空容器21如图4(a)所示，是在两端形成有随着向着端部逐渐缩小外径从而气密地密封的密封部21a的直管形状，如图4(b)所示，剖面具有扁平的形状。各密封部21a例如通过冷压接加工直管部件的两端而形成。

并且，中空容器21并不一定需要在其两端形成密封部，例如也可以是利用有底筒状的部件仅密封一端侧的构造。并且，也可以通过焊接中空容器21的端部，形成气密地密封的密封部。

并且，中空容器21由使氢气透过而难以与水银反应的金属构成，由例如钽、铌构成。钽、铌可以是单体，也可以是与其它物质的化合物。如果由这些物质构成中空容器21，则可以高效地透过氢气，而且不存在密闭于中空容器21内的吸气材料22与例如水银等放电介质发生反应的危险。并且，在图1中，产生于发光管1内的氧气或一氧化碳通过中空容器21而被去除，不会有氧化膜形成于吸气材料22的表面，因而不会有降低氢气捕捉能力的危险。

吸气材料22例如是钇、锆。钇或锆的氢气吸附力优异，因而可高效地捕捉氢气。钇或锆可以是单体，也可以是与其他物质的化合物。吸气材料22例如是1g的钇。

在以上的本发明的短弧型放电灯中，具备将吸气材料22密闭于使氢气透过的中空容器21内的集氢器20以及保持于电极2、3的集氢器用的保持件10，在该保持件10上固定有集氢器20，因而可以期待如下的效果。

第1，在点灯时放出到发光管1内的氢气透过中空容器21，由氢气捕捉能力优异的吸气材料22吸收，可降低发光管1内的氢气浓度，因而可稳定地维持短弧型放电灯的照度变动率。

第2，密闭吸气材料22的中空容器21不会与作为发光管1的构成成分的二氧化硅反应，不存在导致短弧型放电灯的照度降低或灯泡破裂的问题的危险。

第3，将集氢器20保持于保持件10，因而可将集氢器20容易地安装于短弧型放电灯的内部。与将集氢器直接安装到电极构成体(由电极与保持电极的部件以及确保气密的部件构成)的情形相比，将集氢器安装于发光管内格外地容易。

第4，集氢器20与固定集氢器的保持件10独立于电极2、3存在，因而具有可将进行吸气材料22的密闭或活性化等的工序独立于电极2、3的脱气处理等的工序进行的优点。因此，不会导致例如由于电极2、3脱气时的温度，使得吸气材料膨胀或蒸发而中空容器的内压上升导致中空容器破损的问题。

图5是表示集氢器用的保持件的其它例子的说明图。在该图中，4是固定部件、50是保持件、60是集氢器。图6是表示集氢器的结构的说明图。图6(a)是透视图，图6(b)是图6(a)的A-A线剖视图，图6(c)是图6(a)的B-B线剖视图。

图5的保持件50具备：形成于阴极2的轴线L方向上的互相分离的上下两处的环状的凹部51、52；形成于轴线L方向的上下两端的一对锷部53、54；以及通过环状凹部51、52从该锷部53、54隔离的胴部55。在胴部55上，相互分离地形成有沿着轴线L方向延伸的多个凹部55a。并且，各集氢器60以沿着轴线L方向包围胴部55的侧面的方式，依次配置于形成在胴部55的各凹部55a，而且通过互相分离地以包围所有集氢器60的中空容器61的方式卷绕于各中空容器61上的多个固定部件4，固定于保持件50的胴部55的侧面。

并且，各集氢器60由固定部件4固定于保持件50的胴部55的侧面，因而不会有向垂直方向下方掉落的危险。这样一来，通过在保持件50的胴部55形成多个凹部55a，可将多个集氢器60容易地固定于保持件50。

固定于保持件50的集氢器60如图第6(a)所示，在两端形成有随着向着端部逐渐缩小外径而气密地密封的密封部61a，如图第6(c)所示，由剖面具有圆形状的直管形状的中空容器61以及密闭于该中空容器61的内部的吸气材料62构成。中空容器61及吸气材料62分别与上述集氢器20的中空容器21及吸气材料22相同。

图7是表示集氢器用的保持件的其它例子的说明图。在该图中，70是保持件、80是集氢器。图8是表示图7所示的集氢器80的详细的说明图。图8(a)是透视图，图8(b)是图8(a)的A-A线剖视图。

如图8(a)所示，集氢器80由两端形成有斜坡状的密封部81a，整体具有C字形状的扁平的中空容器81以及密闭于该中空容器81内部的吸气材料82构成。

如图7所示，保持件70由圆筒状胴部71以及连续于该胴部71两端而形成的、外径比胴部71大的锷部72构成，集氢器80固定成包围胴部71的侧面。集氢器80在保持件70的上下形成有一对锷部72，因而不会有向垂直方向下方掉落的危险。当然，集氢器80与胴部71也可以例如通过焊接一体地固定。

图9表示集氢器用的保持件的其它例子。在该图中，60是集氢器，90是保持件。集氢器60如图6所示。

在图9的保持件90的顶板91上形成有互相分离地沿着阴极的轴线方向延伸的多个孔部92。孔部92的径方向剖面为半圆或圆形状。多个集氢器60分别在各中空容器61两端形成的斜坡状的各密封部61a向各孔部92的上下延伸的状态下，配置于各孔部92。各中空容器61的密封部61a是使保持件90的各孔部92的上下伸出的部分变形而形成得比孔部92的直径宽。因此，各集氢器60的各中空容器61不会从保持件90的各孔部92脱落。

Claims (8)

1.一种短弧型放电灯，具有：在发光管内部相对配置的一对电极以及集氢器，上述集氢器由使氢气透过的物质构成的中空容器以及密闭在上述中空容器的内部的吸气材料构成，其特征在于，

上述集氢器用的保持件保持在上述电极，上述集氢器固定于上述保持件。

2.如权利要求1所述的短弧型放电灯，其特征在于，

上述中空容器为直管状或曲管状。

3.如权利要求1所述的短弧型放电灯，其特征在于，

上述保持件具有用以固定上述集氢器的平面部或一次曲面部。

4.如权利要求1所述的短弧型放电灯，其特征在于，

上述保持件具有用以固定上述集氢器的凹部或孔部。

5.如权利要求1所述的短弧型放电灯，其特征在于，

上述保持件由钨、钼或钽构成。

6.如权利要求1所述的短弧型放电灯，其特征在于，

上述保持件由钨化合物、钨混合物、钼化合物、钼混合物、钽化合物或钽混合物构成。

7.如权利要求1所述的短弧型放电灯，其特征在于，

上述保持件为陶瓷或玻璃。

8.如权利要求1所述的短弧型放电灯，其特征在于，

上述保持件为氧化铝、氧化锆或石英玻璃。

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