CN117672808A - 超高压灯 - Google Patents

Abstract

提供提高了耐压强度的超高压灯。超高压灯具备：发光管；及排气管的前端被密封而得到的密封部，所述排气管能够将所述发光管内排气或者向所述发光管内供给气体，所述密封部中的、所述密封部的内径变化的密封空间的高度h1比所述密封部的内径d1的2倍大。

Description

超高压灯

技术领域

本发明涉及超高压灯。

背景技术

已知有在发光管封入了高压的气体的超高压灯。作为超高压灯之一，近年来，存在作为在半导体、液晶基板及滤色器等的检查工序中使用的紫外线光源而使用的激光维持等离子体(LSP：Laser Sustained Plasma)灯(专利文献1参照)。LSP灯从发光管的外部朝向发光管的内部照射激发激光，将处于发光管的内部的靶等离子体化。在发光管的内部封入有超高压的发光气体。利用与等离子体同时放射的、高辉度且宽波段的光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2007/120521号

发明内容

发明所要解决的课题

由市场要求着超高压灯的高辉度化及长寿命化。为了响应市场的要求，需要进一步提高超高压灯的耐压强度。因此，目的在于提供提高了耐压强度的超高压灯。

用于解决课题的手段

本发明人发现了：超高压灯的耐压不均一，尤其是，耐压低的部位存在于密封部。因此，想出了使耐压强度提高的密封部的形状。

本发明的超高压灯具备：

发光管；及

将排气管的前端密封而得到的密封部，所述排气管能够将所述发光管内排气或者向所述发光管内供给气体，

在所述密封部中，越去往所述密封部的前端则越细的锥状的第一密封空间的高度h1比所述第一密封空间的内径d1的2倍大。

“超高压灯”是指对发光管的内部施加了8MPa以上的压力(点亮时的压力)的灯。即，“超高压灯”的耐压为8MPa以上。以下，有时将“超高压灯”简记为“灯”。

“密封部”是在灯的制造时安装于灯的排气管的痕迹。密封部的形成方法后述。

可以是所述第一密封空间的前端未分支的形状。在是所述密封空间的前端未分支的形状的情况下，灯的耐压提高。

可以是，具备所述第一密封空间的前端分支而形成的第一分支和第二分支，

所述第一分支的前端与所述第二分支的前端的间隔为1.5mm以下。在所述第一分支的前端与所述第二分支的前端的间隔为1.5mm以下的情况下，灯的耐压提高。

可以是，所述第一分支的前端与所述第二分支的前端的间隔比所述第一分支的根部与所述第二分支的根部的间隔短。由于所述第一分支的前端与所述第二分支的前端的间隔变窄，所以灯的耐压提高。

可以是，所述第一分支和所述第二分支成对地扭转。若成对地扭转，则所述第一分支的前端与所述第二分支的前端的间隔变窄，灯的耐压提高。

可以是，所述密封部的外径d2为所述密封部的内径d1的3倍以上。所述密封部的厚度变厚，灯的耐压提高。

可以是，具备分别连接于所述发光管且夹着所述发光管而互相对向配置的两个侧管，

所述密封部设置于所述两个侧管的任一方的曲面或内部。

可以是，具备分别连接于所述发光管且夹着所述发光管而互相对向配置的两个侧管，

在所述两个侧管的内部分别配置有电极，

所述密封部设置于所述发光管，或者也可以设置于所述两个侧管的任一方的曲面。

所述超高压灯可以是激光维持等离子体灯。

发明效果

由此，能够提供提高了耐压强度的超高压灯。

附图说明

图1是第一实施方式的超高压灯的整体图。

图2是表示装入了超高压灯的光源装置的一例的图。

图3A是图1的E1区域的放大图。

图3B是图1的E1区域的放大图。

图4A是使图3A(或图3B)所示的图旋转90度后的图。

图4B是图4A的F1-F1线段处的向视剖视图。

图5是示出第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的间隔KL与破坏压力KL之间的关系的曲线图。

图6是说明将排气管从发光管切离的方法的图。

图7是第二实施方式的超高压灯的整体图。

图8A是第三实施方式的超高压灯的整体图。

图8B是第三实施方式的变形方式的超高压灯的整体图。

图9是第四实施方式的超高压灯的整体图。

具体实施方式

一边参照附图一边说明本发明的实施方式。需要说明的是，本说明书所公开的各附图除了曲线图之外，只不过示意性地图示。附图上的尺寸比和实际的尺寸比未必一致，另外，在各附图间，尺寸比也未必一致。

附图的一部分由XYZ正交坐标系表示。将铅垂方向设为Z方向，将在相对于铅垂方向正交的水平面内互相正交的两个方向设为X方向及Y方向。在表述方向时区分正负的朝向的情况下，如“+Z方向”“-Z方向”这样，附加正负的符号而记载，在不区分正负的朝向地表述方向的情况下，简记为“Z方向”。-Z方向是重力方向。

<第一实施方式>

[超高压灯的概要]

一边参照图1，一边说明第一实施方式的超高压灯的概要。图1示出作为超高压灯的一种的LSP灯10(以下，有时简称作“灯10”)。灯10具备发光管2、与发光管2的一端连结的第一侧管3、与发光管2的另一端连结的第二侧管4、密封部5及两个启动用电极EL。

发光管2、第一侧管3及第二侧管4沿着Z1轴排列。Z1轴是与Z方向平行的轴。除了密封部5之外，发光管2、第一侧管3及第二侧管4呈以共用的Z1轴为中心的旋转体形状。但是，发光管2、第一侧管3及第二侧管4也可以不具有共用的Z1轴，也可以不是旋转体形状。实施方式的灯10在第一侧管3及第二侧管4分别具有管头6。灯10在各管头6的前端具有将灯10向光源装置固定的固定件7。

在本实施方式中，发光管2、第一侧管3及第二侧管4由玻璃材料(例如，石英玻璃)形成。在本实施方式中，发光管2及第一侧管3呈中空形状。第二侧管4呈实心形状。然而，第二侧管4也可以呈中空形状，第一侧管3也可以呈实心形状。发光管2及中空形状的侧管(3、4)的厚度例如最好为2.5mm以上，最好为4mm以下。发光管2及侧管(3、4)的厚度的偏差最好为15％以内，优选为10％以内。

发光管2以从Z1轴向包括X方向及Y方向的、Z1轴的周围鼓出的方式形成。发光管2在内部具有空间。发光管2的空间的内径i2随着在Z方向上从发光管2的上端及下端去往位于发光管2的中央的中央面C1而变大。

在本实施方式的灯10中，在发光管2的内部的空间封入有工作气体。工作气体尤其在点亮时成为高压。灯10具有在点亮时经受8MPa以上的来自工作气体的压力的强度。灯10的耐压优选为15MPa以上，进一步优选为25MPa以上。关于工作气体，可例示氩、氪或氙等稀有气体或其混合气体。

在发光管2的内部，生成激光维持等离子体Pr并使其发光。具体而言，在灯10中，若朝向Z1轴与发光管2的中央面C1的交点照射激发激光、将封入于灯10的工作气体等离子体化而形成等离子体Pr，则包括期望的光在内的光从等离子体Pr发出。在开始点亮时，使用两个启动用电极EL来进行预备放电，对由激光实现的等离子体的生成进行辅助。

[光源装置的概要]

图2是装入了灯10的光源装置的一例。光源装置100具有灯10、振荡向灯10照射的激光(例如，具有红外光的波长范围的激光)的激光振荡部21及使来自激光振荡部21的激光聚光的聚光光学系统25。从激光振荡部21出射的激光被由准直仪、扩束器等构成的光束成形用光学系统22成形，被反射镜23反射，透过二向色镜等波长选择型的光学元件24，被聚光光学系统25反射，聚光于规定区域，并向灯10的内部入射。由此，将激发激光向灯10照射。在图2中，激发激光由实线表示。

从灯10放射的光被聚光光学系统25反射，被光学元件24反射，经过用于使光均一的均光器、滤光器等光束成形用光学系统26，去往未图示的使用激光的装置(例如，基板检查装置)。在图2中，在灯10产生的光由虚线表示。

[密封部]

关于密封部5进行说明。在本实施方式中，密封部5配置于发光管2。图3A及图3B是图1的E1区域的放大图。一边参照图3A及图3B，一边说明密封部5的详情。图3A和图3B是将相同的密封部5从相同的方向观察时的图，但为了使附图标记、辅助线等容易观察，分离成图3A和图3B而示出。图3A和图3B都以密封部5的突出方向是A方向且与该突出方向正交的方向是B方向及C方向的ABC正交坐标系示出。需要留意的是，图3A和图3B与图1的XYZ正交坐标系相比朝向改变。

密封部5具备外表面5a和内表面(5b、5c)。点p3和点p4是在后述的第二内表面5c中曲率大的部位。点p5和点p6是在外表面5a中曲率大的部位。在本说明书中，发光管2与密封部5的交界包括点p3、点p4、点p5及点p6。将发光管2与密封部5的分界线定义为线段p3-p5及线段p4-p6。定义为比分界线即线段p3-p5及线段p4-p6靠+A侧的区域(由图3A的斜线进行施加影线的区域)是密封部5。

在图3A中，密封部5的外表面5a从点p5经过外顶点5t而到达点p6。外顶点5t是外表面5a中的位于最前端(在A方向上最大)的点。外表面5a在整体上为外径d2随着去往密封部5的前端而变小的形状。外表面5a也可以局部地包括外径d2不随着去往密封部5的前端而变小的形状。外表面5a最好在整体上为大致圆锥面。

在图3A中，密封部5的内表面(5b、5c)包括前端侧的第一内表面5b和后端侧的第二内表面5c。第一内表面5b从点p1经过内顶点5i而到达点p2。内顶点5i是第一内表面5b中的位于最前端(在A方向上最大)的点。第一内表面5b由密封部5的内径随着去往前端而变小的锥形状构成。

如图3B所示，将位于比连结点p1和点p2的线段p1-p2靠前端侧处且由第一内表面5b包围的空间(图3B的网眼影线区域)称作第一密封空间5s。将第一密封空间5s的A轴方向上的幅度称作第一密封空间5s的高度h1。第一密封空间5s的内径d1是点p1与点p2的间隔。

本发明人通过锐意研究而查明了：在密封部5中耐压强度低的部分是应力集中的第一密封空间5s的前端附近。本发明人注意到：若减小第一密封空间5s的锥角θ1(参照图3A)，则耐压强度提高。密封部5的耐压强度的提高会实现灯10整体的耐压强度的提高。

要想实现用于提高期望的耐压强度的锥角θ1，第一密封空间5s的高度h1最好比第一密封空间5s的内径d1的2倍大。锥角θ1最好为15度以下。内径d1最好为1mm以上，最好为3mm以下。高度h1最好为3mm以上，最好为9mm以下。

密封部5的高度h3由A方向上的外顶点5t与点p5(点p6)的间隔表示。高度h3最好为点p5与点p6的间隔的2倍以上。

与密封部5的内表面对应的线段p1-p3及线段p2-p4在实质上沿着A方向的方向上延伸。将由线段p1-p3及线段p2-p4夹着的区域(图3B的斜线影线区域)称作第二密封空间5v。第二密封空间5v的内径呈现在A方向上大致恒定的内径d1。

密封部5的外径d2由C轴方向上的点p5与点p6的间隔表示。密封部5的内径由C轴方向上的点p1与点p2的间隔或点p3与点p4的间隔表示。在本实施方式中，外径d2为内径d1的3倍以上。由此，能够充分地确保密封部5的厚度，因此耐压提高。外径d2最好为3mm以上，最好为10mm以下。外径d2更优选为4mm以上，更优选为9mm以下。

图4A是使图3B所示的图以与A轴平行的轴为中心旋转90度后的图。密封部5优选是旋转对称图形，但密封部5也可以不是旋转对称图形。在本实施方式的灯10中的密封部5中，第一密封空间5s的前端分支，具有第一分支B1和第二分支B2。

第一分支B1及第二分支B2的前端是耐压强度低的部分，容易从第一分支B1或第二分支B2朝向外表面5a产生龟裂。本发明人认为第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的间隔KL会对耐压强度造成影响，进行了以下的实验。

为了研究第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的间隔KL与耐压强度之间的关系，准备了仅间隔KL不同且其他的条件相同的灯10。向各灯10逐渐注入酒精，一边提高灯10的内压，一边计测了灯10的内压。将各灯10破损时的压力值作为破坏压力BP。

图5是示出第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的间隔KL与破坏压力BP之间的关系的曲线图。图5所示的各点表示各灯10的间隔KL和破坏压力BP的计测结果。如图5的回归直线所示，可知：具有间隔KL越小则破坏压力BP越高的倾向。

间隔KL越小，则能够使第一分支B1与外表面5a的厚度t1a及第二分支B2与外表面5a的厚度t1b越厚(参照图4A)。其结果，可认为灯10的耐压强度提高。第一分支B1与第二分支B2的前端的间隔KL最好为1.5mm以下，更优选为1mm以下。第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的间隔KL最好设计成比第一分支B1的根部与第二分支B2的根部的间隔短。

第一分支B1与第二分支B2的前端的间隔越小，则能够使厚度t1a/t1b越厚，是优选的。在第一密封空间5s的前端没有分支的情况下，能够使厚度t1a/t1b最厚，进一步优选。

需要说明的是，关于第一密封空间5s的前端的分支的有无，在以通过外顶点5t的轴为中心旋转了360度时不管在哪个旋转角下在第一密封空间5s的前端都看不到分支的情况下，判定为没有分支。

减小第一分支B1与第二分支B2的前端的间隔KL的方法的详情后述，但作为其中之一，存在将分支扭转的方法。图4B是图4A的F1-F1线段的向视剖视图。在图4B中示出了由密封部5的中央区域和密封部5的周围区域夹着的第一分支B1和第二分支B2。可看到以下的情形：第一分支B1的前端和第二分支B2的前端都向w1方向一边弯曲一边延伸，呈现成对地扭转的形状。通过第一分支B1的前端和第二分支B2的前端成对地扭转的形状，能够使第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的间隔KL接近。

可以减小第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的B轴方向上的间隔，也可以减小从第一分支B1的前端到第二分支B2的前端为止的沿着第一密封空间5s的边界的长度(路程)。

如上所述，作为与密封部5相关的参数，可例示密封部5的高度h3、外径d2及厚度(t1a、t1b)、第一密封空间5s的高度h1、内径d1、间隔KL及锥角θ1。这些与密封部5相关的全部的参数在绕着通过密封部5的外顶点5t且与A轴平行的直线旋转时有可能变化。在本说明书中，与密封部5相关的参数表示绕着通过密封部5的外顶点5t且与A轴平行的直线旋转而计测的情况下的最大值。

[密封部的形成方法]

说明密封部5的形成方法。在制造灯10时，在发光管2安装排气管8。使用排气管8，对发光管2的内部的空间进行排气，并向该空间供给工作气体。在将工作气体向空间供给后，将排气管8从发光管2切离。此时，排气管8的一部分残留于发光管2。残留的排气管8成为发光管2的内部相对于外部被密封的密封部5。

一边参照图6，一边说明将排气管8从发光管2切离的方法。将距发光管2近的排气管8的E2区域加热，使排气管8收缩而堵住排气管8的孔。图6示出将排气管8的孔堵住后的情形。然后，为了在C2-C2线段附近将排气管8切断，在加热了C2-C2线段附近的状态下，将发光管2从排气管8逐渐拉开。也可以将排气管8从发光管2拉开。

能够调整加热温度和加热范围、拉开速度及拉开方向等而变更密封部5的形状(第一密封空间5s的锥角等)。在将排气管8拉开时，若例如在固定了排气管8的状态下一边使发光管2向B3方向旋转一边将发光管2从排气管8拉开，则能够将第一密封空间5s的前端的分支(B1、B2)形成为扭转的形状。当然，也可以将发光管2固定，一边使排气管8向B3方向旋转，一边将排气管8从发光管2拉开。

<第二实施方式>

一边参照图7一边说明第二实施方式的超高压灯。以下说明的事项以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。与第一实施方式同样的事项省略说明。第三实施方式以后也是同样的。

灯20是不具备两个启动用电极EL的LSP灯。密封部5与第一实施方式同样地设置于发光管2。

<第三实施方式>

一边参照图8A及图8B一边说明第三实施方式的超高压灯。图8A所示的灯30在第二侧管4的曲面设置密封部5。在发光管2不设置密封部5。图8B的变形方式所示的灯40也是同样的。图8A所示的灯30不具备两个启动用电极EL，而图8B所示的灯40具备两个启动用电极EL。

<第四实施方式>

一边参照图9一边说明第四实施方式的超高压灯。灯50在第二侧管4的内部设置密封部5。

以上，说明了超高压灯的各实施方式及其变形方式。本发明丝毫不限定于上述的各实施方式及其变形方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内对上述的各实施方式及其变形方式施加各种变更或改良或者将各实施方式及其变形方式组合。

在上述实施方式及其变形方式中，作为“超高压灯”，例示了LSP灯，但对曝光装置的光源、树脂粘接剂的固化或干燥或者投影机等的光源使用的超高压水银灯也是超高压灯的一种。上述实施方式也能够应用于超高压水银灯。

【实施例】

进行了使用第一实施方式的灯10的耐压试验。试样S1～S15是第一密封空间5s的内径d1、第一密封空间5s的高度h1及第一分支B1的前端与第二分支B2的前端的间隔KL不同的灯10。类型1是不使发光管2旋转地拔掉排气管8而得到的、没有扭转的密封部。类型2是一边使发光管2旋转一边拔掉排气管8而得到的、有扭转的密封部。类型3是d1及h1被固定且第一密封空间5s的前端未分支的密封部。

各试样的耐压试验以以下的要领进行。向各试样的灯10内逐渐注入酒精，一边计测灯10的内压一边提高灯10的内压。灯10破损时的压力值成为“破坏压力”。

耐压试验的结果，不管在哪个试样中，破坏的起点都为密封部5。将破坏压力为25MPa以上设为A评价，将破坏压力为15MPa以上设为B评价，将破坏压力小于15MPa设为C评价。由于破坏压力越高则灯10越优异，所以以A评价、B评价及C评价的顺序从好到差。需要说明的是，实际的灯10的耐压成为对破坏压力考虑了安全率的值。

【表1】

分析上述评价结果。为A评价的类型2或为B评价的类型1的h1/d1比2大。相对于此，为C评价的类型3的h1/d1比2小。即，确认了密封部的内径变化的密封空间的高度h1最好比密封部的内径d1的2倍大。

在对为A评价的类型2和为B评价的类型1进行比较时，在两者之间看不到h1/d1的显著差。但是，为A评价的类型2的间隔KL远小于为B评价的类型1的间隔KL。由此，确认了间隔KL最好小。间隔KL优选比1000μm小，进一步优选比500μm小。

附图标记说明

2：发光管

3：第一侧管

4：第二侧管

5：密封部

5a：外表面

5b：第一内表面

5c：第二内表面

5i：内顶点

5s：第一密封空间

5t：外顶点

5v：第二密封空间

6：管头

7：固定件

8：排气管

10、20、30、40、50：灯

21：激光振荡部

22：光束成形用光学系统

23：反射镜

24：光学元件

25：聚光光学系统

26：光束成形用光学系统

100：光源装置

B1：第一分支

B2：第二分支

EL：启动用电极

Pr：等离子体

Claims (11)

1.一种超高压灯，其特征在于，具备：

发光管；及

将排气管的前端密封而得到的密封部，所述排气管能够将所述发光管内排气或者向所述发光管内供给气体，

在所述密封部中，越去往所述密封部的前端则越细的锥状的第一密封空间的高度h1比所述第一密封空间的内径d1的2倍大。

2.根据权利要求1所述的超高压灯，其特征在于，

所述第一密封空间的前端未分支。

3.根据权利要求1所述的超高压灯，其特征在于，

具备所述第一密封空间的前端分支而形成的第一分支和第二分支，

所述第一分支的前端与所述第二分支的前端的间隔为1.5mm以下。

4.根据权利要求3所述的超高压灯，其特征在于，

所述第一分支的前端与所述第二分支的前端的间隔比所述第一分支的根部与所述第二分支的根部的间隔短。

5.根据权利要求4所述的超高压灯，其特征在于，

所述第一分支和所述第二分支成对地扭转。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的超高压灯，其特征在于，

所述密封部的外径d2为所述内径d1的3倍以上。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的超高压灯，其特征在于，

具备分别连接于所述发光管且夹着所述发光管而互相对向配置的两个侧管，

所述密封部设置于所述两个侧管的任一方的曲面。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的超高压灯，其特征在于，

具备分别连接于所述发光管且夹着所述发光管而互相对向配置的两个侧管，

所述密封部设置于所述两个侧管的任一方的内部。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的超高压灯，其特征在于，

具备分别连接于所述发光管且夹着所述发光管而互相对向配置的两个侧管，

在所述两个侧管的内部分别配置有电极，

所述密封部设置于所述发光管。

10.根据权利要求1～5中任一项所述的超高压灯，其特征在于，

具备分别连接于所述发光管且夹着所述发光管而互相对向配置的两个侧管，

在所述两个侧管的内部分别配置有电极，

所述密封部设置于所述两个侧管的任一方的曲面。

11.根据权利要求1～5中任一项所述的超高压灯，其特征在于，

所述超高压灯是激光维持等离子体灯。