CN1822312A - 准分子灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备吸气剂的准分子灯，其可谋求提高吸气剂的功能并防止照度维持率降低，可谋求灯的长寿化。上述准分子放电灯具有：放电容器，其至少一部分由使紫外线透过的电介质材质构成，且其内部封入放电气体：内侧电极，其在该放电容器内部的长度方向上延伸，并且气密地被封止在放电容器端部的封止部中；以及外侧电极，其被配置在放电容器的外面，该准分子灯的特征在于：在上述放电容器内配置由电介质形成的内侧管；将上述内侧电极插入上述内侧管内，并且在该内侧管的内部配置吸气剂。

Description

准分子灯

技术领域

本发明涉及在放电容器内配置吸气剂而成的准分子灯及准分子灯装置。

背景技术

以往，作为放电灯，知道有多种构成，在一部分由电介质构成的放电容器内，填充合适的放电用气体，在该放电容器内由电介质壁垒放电生成准分子，放出该准分子光的准分子灯为公知。例如，在日本特开平1-144560号公报中记载着在至少一部分由作为电介质的石英玻璃构成的中空圆筒状放电容器内填充放电用气体而形成的准分子灯。

在如此的准分子灯中，在放电容器内，例如存在氧、氢、一氧化碳、水等不纯气体的话，则随时间经过放射光的强度会容易减低，因而配合必要程度，在放电容器内设置吸收这些不纯气体的吸气剂。如此的吸气剂若位于主要放电路径上则无法取得稳定的放电特性，因而通常，电极或用以保持电极的导线棒在固定状态下被配置在放电容器内。

最近，在准分子灯中，为了对应于被处理物的液晶基板的大面积化而加长灯的全长，但是，为了减少无尘室的占有面积，要求装置本身小型化，作为灯要求非发光部领域的比例小。

例如，例如在专利文献1(日本特开平6-338302号公报)等公知的准分子灯，在延长放电容器而设置吸气剂部件配置用区划区域的灯中，有非发光部比例大的问题。

因为灯的全长加长化，如施加振动冲击的话，有容易坏的问题。

另一方面，记载在专利文献2(日本特开平7-272694号公报)的准分子灯(参照该公报中图12)，因在内侧电极的外周上保持有吸气剂材料，因而无法设置吸气剂用的区划区域，与专利文献1公开的准分子灯相比可减少非发光部领域，较有利，而且是暴露在放电中的构造(配置在放电路径上)，因而吸气剂加热后可适宜进行不纯气体的吸附。但是，在该灯中，因吸气剂材料暴露在放电中而产生溅射从而污染放电容器的内壁，有使光透过性降低的问题。

在专利文献3(日本特开平2001-43832号公报(参照图13))中记载着在内侧电极的中心轴附近设置吸气剂的准分子灯。依据于此，因吸气剂不是配置在形成于内侧电极与外侧电极的间的放电路径上，因而吸气剂不易产生溅射，放电容器的内壁不易污染。但是，吸气剂因不暴露在放电中而无法得到加热效果，无法取得充分的吸气剂作用。

【专利文献1)日本特开平6-338302号公报

【专利文献2)日本特开平7-272694号公报

【专利文献3】日本特开2001-43832号公报

在准分子灯中，用以提高工作处理效率而要求更高输出化与长寿化，希望作为其中一种手段是由吸气剂提高不纯气体的吸收效率。

长时间使用的话，有点灯中从石英玻璃等释出氧或水等不纯气体而使放射照度降低的状况。

发明内容

在此，本发明的课题是提供一种准分子灯，其具备吸气剂，谋求提高吸气剂的功能并防止照度维持率降低，可谋求灯的长寿化的准分子灯。

本发明的准分子灯，具有：至少有一部份由使紫外线透过的电介质材料构成且内部封入放电气体的放电容器、在该放电容器内部的长度方向上延伸并且气密地被封止在放电容器端部的封止部中的内侧电极、以及配置在放电容器的外面的外侧电极，其特征在于：在上述放电容器内配置由电介质而形成的内侧管，使上述内侧电极插入上述内侧管内，并且在该内侧管的内部配置吸气剂。

并且，其特征在于，在内侧电极的外周部上配置上述吸气剂。

并且，其特征在于，上述内侧电极至少包含钛、钮、锆、钡的一种以上而构成，该内侧电极具有吸气剂的功能。

更进一步，其特征在于，具备内侧电极的加热装置。

再者，本发明的准分子灯装置的特征在于，具备内侧管的两个端部为开放的上述准分子灯、以及使该准分子灯点灯的点灯电源，使上述准分子灯的管轴保持在相对于水平面为倾斜的状态，使该准分子灯点灯。

发明效果

依据本发明，因吸气剂被配置在放电容器内的内侧管内，热会通过电介质被封阻而可促进吸气剂的高温化，可谋求提高吸气剂的效率。然后，就算吸气剂材料发生溅射，因吸气剂配置在电介质内部，因而可避免放电容器的内壁被污染，可长时间维持高照度。而且，因无需在放电容器设置吸气剂用的区划区域，因而可压抑非发光部区域的形成。

所以，压低非发光部领域的比例的同时可谋求提高吸气剂的功能，并且可防止照度维持率的降低，提供寿命长的准分子灯。

并且，在内侧电极的外周部上设置上述吸气剂，暴露在内侧管的内部产生的放电中，由此促进该吸气剂的加热，可谋求提高作用。

更进一步，通过使用内侧电极兼吸气剂部件的构成，从而可得到零件件数少、构成简单的准分子灯。

又更进一步，具备内侧电极的加热装置，在使用灯时使电流流入内电极而加热电极，从而可维持吸气剂表面的活性状态，进而可恢复吸收杂质的能力。

又更进一步，开放内侧管的两端，使灯相对于水平方向倾斜而点灯，从而因放电容器内部的气体由对流而被搬运而流过吸气剂附近，因而可谋求吸气剂作用的高效率化。

附图说明

图1说明本发明的第1实施形态，(a)是准分子灯的管轴方向剖面图，(b)是准分子灯的与管轴垂直方向的剖面图。

图2是表示放大图1的准分子灯的吸气剂附近的说明图。

图3是表示图2的实施形态的图，其是准分子灯的管轴方向剖面图。

图4是表示第3实施形态的图，其是准分子灯的管轴方向剖面图。

图5是表示具备内侧电极加热装置的电路图的例子的电路结构图。

图6是表示具备与上述不同的内侧电极加热装置的电路图的例子的电路结构图。

图7是本发明的准分子灯装置的管轴方向剖面图。

图8是表示使实施例1的准分子灯A1及比较例1的准分子灯B1点灯时的照度分布变化的图。

图9是表示使实施例2的准分子灯A2及比较例2的准分子灯B2点灯时的照度分布变化的图。

(主要元件符号说明)

10  放电容器                    11  外侧管

12a、12b  封止部                13  内侧电极

14a、14b  导线部                15a、15b  金属箔

16a、16b  外部导线棒            17  内侧管

17a  一端            17b  另一端         18  吸气剂

H  放电空间          S  主要的放电

具体实施方式

以下，说明本发明的准分子灯的实施形态。图1说明本发明的第1实施形态，(a)是准分子灯的管轴方向剖面图，(b)是准分子灯的与管轴垂直方向的剖面图。该准分子灯具备由电介质材料形成的圆筒状的外侧管11而成，在两端形成封止部12a、12b而密封，从而构成放电容器10。如此的放电气体，例如在封入有氙气的放电容器10内部的放电空间H封入有放电气体、例如氙气，与通过电介质材料中的放电而形成准分子，并且从该准分子放射真空紫外光。作为构成放电容器10的电介质材料，可使用对于放电容器10内放出的准分子光有透过性的材料、例如合成石英玻璃。

由金属丝网等导电性材料构成的网状外侧电极13与外周面密接地设置在放电容器10的外侧管11上。

在放电空间H内配置内侧电极14。在图1中内侧电极14为线圈状，但是，此外也可采用线状、杆状、管状等合适的形状。内侧电极14的轴的位置大致与外侧管11的轴同轴，在该内侧电极14的两端形成直线状导线部14a、14b，在如此的导线部14a、14b的外端部连接金属箔15a、15b。然后，上述金属箔15a、15b连接外部导线棒16a、16b，该金属箔15a、15b被埋设在放电容器10的封止部12a、12b，内侧电极14以悬架状态被设置在放电容器10中。

内侧电极14被插入到由管状电介质材料构成的内侧管17内。此内侧管17的一端17a及另一端17b是开放的，被配置成覆盖内侧电极14全长，最好是延伸至比外侧电极13的两端长的方向的外方并覆盖导线部14a、14b的一部分。内侧管17的内径比内侧电极14的外径稍大，在内侧管17内部内侧电极14可自由移动。

上述外侧电极13及内侧电极14与由高频电源构成的电源装置(图示省略)相连接，在电极(13、14)之间施加电压的话，则会贯通外侧电极13与内侧电极14相对配置的部分，在内侧管14的外周面及外侧管11的内周面之间形成放电。

如图1所示，在内侧管17的内部配置吸气剂18。此吸气剂18通过使线状吸气剂材料围绕固定在内侧电极14的外周上，而配置在内侧管17与内侧电极14之间。

构成吸气剂18的材质可使用例如锆、钽、钛、铝-锆合金、钡、钡合金等金属。

此吸气剂18材料一般依据其形态大致分别为(1)非蒸发吸气剂及(2)蒸发型吸气剂。本发明是可适用任一种，以下，简单说明吸气剂的种类与作用。

(1)非蒸发吸气剂由锆、钽、钛等金属或锆-铝合金、锆-钒-铁合金等构成，有板状、线状等的合适形状的个体。该非蒸发吸气剂，提高温度使吸附在表面的不纯气体在吸气剂内部扩散，在表面形成干净面(使活性化)，在该面吸附不纯气体。在活性化后的使用中，吸气剂材料的温度高的话，则因使杂质在吸气剂内部扩散，因而表面成干净状态，有不降低吸附能力的特征。

(2)作为蒸发型吸气剂可举出钡、钛等，此种物质在合适的部件种由蒸镀而设置成膜状。由蒸镀而形成干净面(容易吸附的活性面)，形成此干净面时吸附不纯气体，使放电容器内清洁干净。此蒸发型吸气剂具有表面积大、吸气剂作用的效率良好的特征。如此的蒸发型吸气剂在本发明种被采用时，可设置在内侧管的内面上或内电极表面上。

以上的吸气剂材料对O₂、N₂、CO等气体，在表面的干净面(活性面)形成氧化物、氮化物、碳化物等并吸附。水等是在吸气剂表面分解并吸附。因任一个温度高的一方都可促进化学反应或分解反应，因而吸附能力会变高。

在此，参照附图来说明本发明的吸气剂的作用。在此的说明是使用非蒸发型吸气剂的例子。

图2是表示放大图1的准分子灯的吸气剂附近的说明图。

点灯的话，则在内侧管17的内部在内侧电极14的周围形成放电(s1)。该放电的原因并不确定，推断如下。

内侧电极14仅插通内侧管17内部而两者并未固定，因此由内侧管17的自重所致的垂下等而接触内侧电极14的一部分。内侧电极14在接触内侧管17的部分的附近因电场变强而产生放电s1。在内侧管17及内侧电极14之间具有空间的部分，通过放电s1所放出的电子或光电效果感生而产生放电s2。

如此的放电，即使内侧电极14为线圈状、线或棒状，无论其形状怎样，同样会产生放电，这一点已被本发明者们确认。

然后，内侧管17的放电的同时，在内侧管17的外周面与外侧管11之间形成主要的放电S，而生成准分子并放出准分子光。

依据上述第1的实施形态的准分子灯，与外侧电极13相对的内侧电极14被配置在放电容器10内由管状电介质构成的内侧管17的内部，因此通过该内侧管17封闭热，吸气剂18可保持高温，使杂质的吸附作用可高效率进行。

然后，在吸气剂18发生溅射时，也因是在内侧管17的内部，因此放电容器10的内壁并不因溅射而被污染，可防止光输出的降低。

然后，在不纯气体中，在点灯时暴露在内侧管17内部所产生的放电等离子中，而被分解并易与吸气剂18结合，因此吸气剂18本身维持高温互相作用而较容易扩散并侵入到吸气剂18的内部，而可维持吸气剂18表面活性的状态。

其结果，可得到杂质的合适的吸附作用，就算在长时间点灯使用的情况下也可维持照度高的状态。

吸气剂18被配置在内侧电极14的外周部上以外、例如配置在线圈状电极的内周部上时也可得到如此的效果。

更进一步，在上述第1实施形态中，因吸气剂18被配置在内侧电极14的外周部上，因此加上上述基本的作用效果，在点灯时，该吸气剂18暴露在内侧管17内部所产生的放电等离子中，由此而加热，因此杂质的吸附作用更高效率地进行，可有效除去放电容器10内的杂质。

图3是表示第2实施形态的图，基本的构造与图1相同。即，由电介质材料构成的圆筒状外侧管11的两端部形成封止部12a、12b从而构成放电容器10，外侧管11的外周网状外侧电极13与外周面密接而设置，而在放电空间H内配置内侧电极14。内侧电极14在此以简略化记载，例如与图1相同为线圈状。当然，也可使用其他线状、杆状、管状等合适形状的电极。

此实施形态与第1实施形态的不同点是吸气剂18以涂镀的形态配置在内侧电极14或内侧管17上这一点。在此实施形态中，吸气剂18由上述蒸发吸气剂构成。作为具体的涂镀方法，使蒸发源的吸气剂材料插入内侧电极14与内侧管17之间的间隙或内侧电极14的线圈的内部，以高频感应加热或光加热等手段加热，使其蒸发涂镀在内侧电极14或内侧管17表面上。

在此实施状态中，从内侧电极14至内侧管17之间所发生的放电通过吸气剂18的膜，因而吸气剂18暴露在放电等离子中而被加热，并且被配置在内侧管17的内部，由该内侧管17封闭热而可保持吸气剂18的高温。其结果，由吸气剂可使杂质的吸附作用高效率地进行，可取得与上述同样的效果。

图4是表示第3实施形态的图，基本构造与图1相同。在此实施形态中，内侧电极14兼作吸气剂18。此内侧电极至少包含钛、钽、锆、钡中一种以上而构成。内侧电极14的形态与上述实施形态相同，线圈状、线状、杆状、管状等为适合的形态。在此实施形态中，以钛、钽等高融点金属构成的非蒸发吸气剂特别合适。

根据此实施形态，内侧电极14与内侧管17之间产生放电，内侧电极14本身加热，作为吸气剂的作用也提高。由内侧管17封闭热，因而内侧电极14的温度升高，可以高效率地进行杂质的吸附作用。所以可得到与上述同样的效果，更可减少零件件数而使构造简单化。

在本发明中，设置内侧电极的加热装置，也可隔着内侧电极而设置吸气剂的加热装置。

在图5、图6中表示用以构成内侧电极的加热装置的电路结构图的例子。

设置如此的加热装置时，内侧电极14的形态最好为线圈状，但是，此外也可为薄壁的管状形态。若吸气剂如上述第3实施形态那样构成为形成内侧电极14本体，则最后为高效率加热吸气剂，但是设置贴紧内侧电极14即为充分。

在此，图5是设置切换点灯电源20及电极加热用电源21使其通电的开关23的电路结构图。藉通过变压器(C)使点灯电源20与电极加热用电源21绝缘。在图5中省略内侧管及吸气剂的图示。

点灯时，使开关23为开放状态，使点灯电源2动作。使吸气剂活性化时，在点灯电源20非动作时，使开关23短路而从电极加热用电源21流出电流，对内侧电极14加热。然后，加热到使吸气剂成活性化程度的温度、例如900℃。

图6是与图5不同的电路结构图。

仅以点灯电源20进行点灯及电极加热的电路结构。进行点灯时，使短路开关24为开放状态，使点灯电源21动作。使吸气剂活性化时，降低点灯电源20的输出电压至不点灯的电压，使短路开关24短路。电极“的阻抗低时，由电容器25限制短路时的电流值。电极14的电流值可由电压、频率、电容器容量决定，加热至目标温度。在此的目标温度是使吸气剂成活性化程度的温度。

根据此实施形态，还有后述的优点。

长时间使用的话，在点灯中，有从石英玻璃等释出氧或水等不纯气体而使放射照度降低的情况。此时，超过吸气剂的不纯气体吸附容许范围时，使封入的吸气剂再度活性化使其吸附不纯气体，从而可使放射照度恢复。

即，根据图5、图6所示的电路结构图的加热装置，在电极流入商用频率等电流，使吸气剂加热至预定温度，则吸气剂将可再度活性化，而可恢复杂质的吸附能力。然后，所谓使吸气剂活性化程度的温度，在非蒸发吸气剂时例如为400-1000℃。使用蒸发吸气剂时，因吸气剂材料加热至蒸发温度(钡约1900℃、钛约3200℃)可形成新的蒸附膜，因而与上述同样可去除放电容器内的不纯气体，恢复放射照度。

接着，图7是具备本发明的准分子灯的准分子灯装置的一例。此准分子灯的内侧管17的两端是开放的，具备图示省略的点灯电源。如图7所示，准分子灯系使灯的管轴L相对于水平面、在该图中包含X轴的平面倾斜而保持。如此实施形态，使灯的管轴相对于水平面倾斜而点灯的话，因放电容器10内部的气体由对流而被搬运而流过吸气剂18附近，可谋求吸气剂18作用的高效率化。

已说明了本发明的实施形态，但是，本发明并不限于上述形态。

在以上说明中，吸气剂的位置被配置在内侧管的内部即为充分，但是，最后是在灯的长度方向上在形成主要放电的范围内。特别是配置在内侧管与内侧电极之间产生放电(非主要放电)的部分为佳。此是因在形成放电的部分中，内侧管的温度上升更为明显。然后，在灯的半径方向，只要是在内侧管的内部设置在任何位置都可以。例如，内侧电极是由管、线圈等形态而成时，也可配置在其内部。

关于内侧管，至少一个端部在放电容器的内部为开口，而另一个开口为封闭也可以。

内侧电极，例如专利文献2(日本特开平7-272694号公报)中所记载的灯那样，可仅从该内侧电极的一个端部导出。

并且，在外侧电极中，当然也不限定在网状，可适当变更。

以下，说明关本发明的具体的实施例，而本发明并不为此所限定。

(实施例1)

依照下述条件制作图1所示的构造的准分子灯A1。

放电容器(10)：全长约1500mm；内侧管(17)：材质：合成石英玻璃，内径：约14mm，外径：约16mm(壁厚1mm)；外侧管(11)：材质：合成石英玻璃，外径：26mm，内径：24mm(壁厚1mm)；内侧电极(14)：材质：钨，导线束径：0.5mm，线圈直径：13.5mm，轴向间距：5mm，全长：1300mm(260圈)；外侧电极(13)：材质：不锈钢，放电用气体：氙气(封入压20kPa)。

作为吸气剂，将以钽而材质而成的直径0.2mm的金属线，以间距100％缠绕在内侧电极上，在轴向缠上50mm固定。

(实施例2)

依照下述条件制作图4所示的构造的准分子灯A2。

放电容器(10)：全长约1500mm；内侧管(17)：材质：合成石英玻璃，内径：约14mm，外径：约16mm(壁厚1mm)；外侧管(11)：材质：合成石英玻璃，外径：26mm，内径：24mm(壁厚1mm)；内侧电极(14)：材质：钛，导线束径：0.5mm，线圈直径：13.5mm，轴向间距：5mm，全长：1300mm(260圈)；外侧电极(13)：材质：不锈钢，放电用气体：氙气(封入压20kPa)。

在此实施例2是以钛作成的内电极作为吸气剂而作用。

(比较例1)

上述实施例1除不具备内侧管(17)这一点之外，同样构造地制作背景技术的准分子灯B1。

作为吸气剂以钽为材质而成的直径0.2mm的金属线，在内侧电极以间距100％缠绕，在轴向缠上50mm而固定。

使上述准分子灯A1以由电源施加电压为5kV、频率为约50kHz的高频点灯1000小时。使上述准分子灯B1以由电源施加电压为4.5kV、频率为约50kHz的高频点灯1000小时。

图8是表示使实施例1的准分子灯A1及比较例1的准分子灯B1点灯时的照度分布变化的图。在该图中横轴是放电容器的轴向距离，纵轴是各准分子灯的紫外线照度(相对值)。实线表示准分子灯A1(实施例1)，虚线表示准分子灯B1(比较例1)的照度分布，记号的形状表示点灯时间。三角记号是点灯初期(点灯时间0小时)的紫外线照度，圆形记号是从点灯经过1000小时后的紫外线照度。

从图8可明确得知准分子灯A1可取得较有效果的吸气剂的作用，与点灯初期的照度分布比较也几乎无变化。

另一方面，准分子灯B1为吸气剂材质产生溅射而污染放电容器的内壁，在吸气剂周边产生极端的照度的低下。

(比较例2)

上述实施例2除不具备内侧管(17)这一点之外，同样构造地制作背景技术的准分子灯B2。

在此实施例2中，以钛作成的内电极作为吸气剂而作用。

使上述准分子灯A1以由电源施加电压为5kV、频率为约50kHz的高频点灯1000小时。使上述准分子灯B1以由电源施加电压为4.5kV，频率为约50kHz的高频点灯1000小时。

图9是表示使实施例2的准分子灯A2及比较例2的准分子灯B2点灯时的照度分布变化的图。在该图中横轴是放电容器的轴向距离，纵轴是各准分子灯的紫外线照度(相对值)。实线表示准分子灯A2(实施例2)，虚线表示准分子灯B2(比较例2)的照度分布，记号的形状表示点灯时间。三角记号是点灯初期(点灯时间0小时)的紫外线照度，圆形记号是从点灯经过1000小时后的紫外线照度。

从图9可明确得知，准分子灯A2可取得较有效果的吸气剂的作用，与点灯初期的照度分布比较也几乎无变化。

另一方面，准分子灯B2为吸气剂材质产生溅射而污染放电容器的内壁，在配置吸气剂的灯的长度方向几乎贯穿这个区域而产生极端的照度的低下。

从以上结果可明确得知，依据本发明的准分子灯，配置吸气剂在内侧管的内部，由此可封闭热而促进高温化，可提高不纯气体的吸附效率，并且就算吸气剂材质发生溅射，也可以避免放电容器的污染。所以，可以长时间维持高照度。而且，不用在放电容器中设置吸气剂用的区划区域(非发光部区域)。

其结果，可提供结构简单、同时非发光部比例小且寿命长而高效率的准分子灯。

Claims (5)

1、一种准分子灯，具有：放电容器，其至少一部份由使紫外线透过的电介质材质构成，且其内部封入放电气体：内侧电极，其在该放电容器内部的长度方向上延伸，并且气密地被封止在放电容器端部的封止部中；以及外侧电极，其被配置在放电容器的外面，

该准分子灯的特征在于：

在上述放电容器内配置由电介质形成的内侧管；

将上述内侧电极插入上述内侧管内，并且在该内侧管的内部配置吸气剂。

2、如权利要求1所记载的准分子灯，其特征在于，在内侧电极的外周部上配置上述吸气剂。

3、如权利要求1所记载的准分子灯，其特征在于，上述内侧电极至少包含钛、钽、锆、钡的一种以上而构成，该内侧电极具有吸气剂的功能。

4、如权利要求1至3中任1项所记载的准分子灯，其特征在于，具备内侧电极的加热装置。

5、一种准分子灯装置，其特征在于，具有：上述内侧管的两个端部为开放的权利要求1至4中任1项所记载的准分子灯、以及使该准分子灯点灯的点灯电源，使上述准分子灯的管轴保持在相对于水平面为倾斜的状态，使该准分子灯点灯。

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