CN1913097A - 受激准分子灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种受激准分子灯，能够防止受激准分子灯的石英玻璃制放电容器产生由紫外线劣化引起的裂纹，延长灯具寿命。在受激准分子灯的石英玻璃制的内管(1)的外侧圆筒面上涂布含有紫外线吸收物质的溶剂。使溶剂干燥来形成紫外线吸收物质的膜，之后以大于等于900℃且小于等于内管的软化点的温度进行热处理，使紫外线吸收物质从内管的外侧圆筒面扩散到石英玻璃内。进行氟酸清洗来去除紫外线吸收物质的膜。扩散物质是Ti、Ce以及Zr中的任意1种以上的物质。扩散浓度在接近放电空间的侧变浓。可防止紫外线入射到内管(1)中，可延长灯具寿命。

Description

受激准分子灯

技术领域

本发明涉及受激准分子灯，特别是，涉及使紫外线吸收物质扩散到石英玻璃中来防止由紫外线引起的劣化的受激准分子灯。

背景技术

在以往的受激准分子灯中，从灯发出的短波长的紫外线使石英玻璃制的放电容器劣化。因此，灯的长寿命化是困难的。受激准分子灯的寿命与电极等的部件的消耗不太有关系，而与由灯放电产生的紫外线使石英玻璃制的放电容器劣化有很深关系。即，由于短波长的紫外线照射到放电容器上，因而石英玻璃的脆化加深，放电容器提前产生裂纹，导致不亮灯，使灯寿命耗尽。

提出了各种防止放电容器因紫外线而劣化的方法。有一种方法是，通过使用在整体上大致均匀地配合了紫外线吸收物质的石英玻璃作成放电容器的一部分，防止由短波长的紫外线引起的劣化。并且，还有一种方法是，简单地对石英玻璃表面实施涂敷来遮断紫外线。还有一种方法是，在受激准分子灯的接合部使用第3材料，遮挡玻璃中的反射光。掺有CeO₂或TiO₂来吸收紫外线的方法、无臭氧石英的制法、圆管无臭氧灯泡是众所周知的。以下，列举与此关联的现有技术的若干例子。

专利文献1所公开的“电介质阻挡(barrier)放电灯”是发光效率高、随着亮灯时间的经过，光输出不下降、寿命特性充分的电介质阻挡放电灯。如图5(a)所示，在放电容器内填充通过电介质阻挡放电而形成受激准分子的放电用气体。具有取出从通过电介质阻挡放电所产生的受激准分子所放射出的光的窗。在放电容器或者与电介质阻挡放电空间接触的表面的至少一部分上设置电介质薄膜。电介质薄膜是厚度为50nm至1000nm的薄膜。而且，电介质薄膜采用从ZnS、TiO₂、CeO₂、Ta₂O₅、ZrO₂、SiO₂、Y₂O₃、PbF₂、MgO、Al₂O₃、CeF₃、LaF₃、BaF₂、CaF₂、MgF₂、LiF以及NaF中所选择的至少一种。

专利文献2所公开的“电介质阻挡放电灯”是可防止从内侧管和外侧管的接合部分产生裂纹而导致不亮灯的长寿命的电介质阻挡放电灯。如图5(b)所示，形成将外侧管和内侧管同轴配置的双重管结构。在该外侧管的外表面设置有一个电极。在内侧管的内表面设置有另一电极。在该外侧管和内侧管之间，在放电空间内填充有通过电介质阻挡放电而形成受激准分子的放电用气体。具有在与内侧管和外侧管的接合部分对应的放电空间内产生的真空紫外光的直射防止单元。该直射防止单元可使用例如氧化钛膜、钡等的金属薄膜、或者外侧管和内侧管的褶皱来实现。

专利文献3所公开的“电介质阻挡放电灯”是不会发生因紫外线歪斜蓄积而使放电气体从形成于放电容器内的尖端部泄漏、以及不会发生放电容器自身破裂的电介质阻挡放电灯。如图5(c)所示，在由石英玻璃构成的放电容器的内部填充有通过电介质阻挡放电而形成受激准分子的放电用气体。在该放电容器的至少一部分中形成有光透过性部分。对该放电容器的端部中的容器外表面进行消光加工或者高折射涂敷。

专利文献4所公开的“电介质阻挡放电灯装置”是防止灯的放电容器产生裂纹、使灯长寿命化的电介质阻挡放电灯装置。如图5(d)所示，电介质阻挡放电灯具有冷却单元。在由石英玻璃构成的放电容器的内部填充有通过电介质阻挡放电生成受激准分子的放电用气体而形成放电空间。在该放电容器的至少一部分上形成有光出射窗。在除了光出射窗以外的放电容器外表面上具有用于使灯具冷却的冷却单元。在放电容器内，与由冷却单元所冷却的部位对应地，在放电空间侧表面上形成有紫外线反射膜或紫外线吸收膜。

专利文献5所公开的“受激准分子灯”是防止受激准分子灯的双重管灯泡接合部因紫外线而变脆的受激准分子灯。如图5(e)所示，在受激准分子灯的有效发光部与接合部之间的内管和外管的管体上设置阻止紫外线的遮光部。遮光部是使吸收或散射紫外线的遮光材料分散的不透明石英玻璃或者瓦科尔耐热玻璃(Vycor glass)。抑制由光纤效果引起的紫外线在接合部的集中，防止接合部中的微小裂纹的产生。并且，在双重管灯泡的有效发光部以外的外表面上涂布粘接材料等的硬化剂，使机械强度提高，抑制微小裂纹的扩展。

专利文献6所公开的“细长放电容器”是电介质阻挡放电灯用的由熔融石英构成的细长放电容器。是抗紫外线性优良、低成本且寿命长的电介质阻挡放电灯用的放电容器。如图5(f)所示，保护装置由至少一个自支撑构件构成，该自支撑构件至少由吸收紫外线的一部分的材料构成。使自支撑构件与内侧管的外侧表面接合。从外侧管的内侧表面隔开间隔来配置。或者，与外侧管的内侧表面接合、并从内侧管的外侧表面隔开间隔来配置。

【专利文献1】日本特许3189481号公报

【专利文献2】日本特许3252676号公报

【专利文献3】日本特许3630042号公报

【专利文献4】日本特许3580233号公报

【专利文献5】日本特开2002-352774号公报

【专利文献6】日本特开2003-297296号公报

然而，在受激准分子灯的以往的紫外线对策技术中，具有以下问题。配合了紫外线吸收物质的石英玻璃的膨胀系数和软化温度与放电容器的主要部分的石英玻璃不同，放电容器的加工变得困难。并且，在对石英玻璃的表面实施涂敷的方法中，有可能卷入杂质，并且在灯点亮时涂敷膜剥落，杂质和剥落的涂敷膜对放电产生不良影响。

发明内容

本发明的目的是解决上述以往的问题，采用简单方法有效地防止受激准分子灯的石英玻璃制放电容器产生裂纹，延长受激准分子灯的寿命。

为了解决上述课题，在本发明中，提出了一种受激准分子灯，配备有将石英玻璃的内管呈同轴状插入到石英玻璃的外管内来构成、并具有光出射窗的放电容器，使内管和外管之间成为填充有通过高频辉光放电而生成受激准分子的放电用气体的放电空间，在该受激准分子灯的内管的放电空间侧形成有被高浓度地扩散了紫外线吸收物质的紫外线吸收部，使紫外线吸收物质成为Ti、Ce以及Zr中的任意1种以上的物质。

通过上述结构，可防止紫外线侵入受激准分子灯的放电容器，不使放电容器产生裂纹，可使受激准分子灯长寿命化。

附图说明

图1是示出垂直于本发明的实施例中的受激准分子灯的轴的剖面图、以及内侧管的紫外线吸收物质的浓度分布的图。

图2是示出使紫外线吸收物质扩散到本发明的实施例中的受激准分子灯的内侧管中的过程的图。

图3是示出本发明的实施例中的受激准分子灯的透过率的曲线图。

图4是示出本发明的实施例中的受激准分子灯的寿命的图。

图5是示出以往的受激准分子灯的结构的概念图。

具体实施方式

以下，参照图1～图4对用于实施本发明的最佳方式进行详细说明。

【实施例】

本发明的实施例是一种受激准分子灯，该受激准分子灯将形成有扩散了Ti等的紫外线吸收物质的紫外线吸收部的石英玻璃制内管呈同轴状插入到石英玻璃制外管内，在内管和外管之间的放电空间内填充有通过高频辉光放电而生成受激准分子的放电用气体。

图1是垂直于本发明的实施例中的受激准分子灯的轴的剖面图、以及内侧管的紫外线吸收物质的浓度分布的图。图2是示出紫外线吸收物质的扩散过程的图。图3是示出受激准分子灯的透过率的曲线图。图4是示出受激准分子灯的寿命的图。在图1和图2中，内管1是石英玻璃制的小半径的圆筒。外管2是石英玻璃制的大半径的圆筒。放电空间3是填充有通过高频辉光放电而生成受激准分子的放电用气体的内管与外管之间的空间。内管内侧4是内管的内侧。紫外线吸收物质5是Ti、Ce以及Zr中的任意1种以上的物质。溶剂6是使紫外线吸收物质分散而成为悬浊液的溶剂。

对上述构成的本发明的实施例中的受激准分子灯的制造方法和功能进行说明。首先，参照图1，对受激准分子灯的功能概要进行说明。如图1(a)所示，把石英玻璃的内管1呈同轴状插入到石英玻璃的外管2内，构成放电容器。放电容器设置有光出射窗。在内管1和外管2之间填充通过高频辉光放电生成受激准分子的放电用气体，形成放电空间。如图1(b)所示，在内管1的放电空间侧形成被高浓度地扩散了紫外线吸收物质的紫外线吸收部。紫外线吸收物质由Ti、Ce以及Zr中的任意1种以上的物质构成。由于这些物质能通过热扩散等容易地扩散到石英玻璃中，因而可在石英玻璃的内管1的放电空间侧形成使紫外线吸收物质以高浓度分布的状态。这样，可防止紫外线入射到内管1，不会产生紫外线歪斜，可防止产生裂纹。

下面，参照图2对紫外线吸收物质向内管的扩散过程进行说明。在图2(a)所示的内管1内形成电极之前，如图2(b)所示，在内管1的外侧圆筒面上涂布含有紫外线吸收物质的溶剂6。如图2(c)所示，使溶剂6干燥，形成紫外线吸收物质的膜。之后，如图2(d)所示，以大于等于900℃且小于等于内管1的软化点的温度进行热处理，使紫外线吸收物质从内管1的外侧圆筒面扩散到石英玻璃内。如图2(e)所示，进行氟酸清洗，以去除紫外线吸收物质的膜。这样，在内管1的放电空间侧形成被高浓度地扩散了紫外线吸收物质的紫外线吸收部。

下面，参照图3，将紫外线吸收物质扩散后的石英玻璃的透过率与以往的受激准分子灯的透过率相比较来进行说明。在紫外线吸收物质扩散后，波长200nm的紫外线的透过率约为一半。波长300nm的紫外线的透过率约为80％。这样，由于越是短波长的紫外线就越容易被吸收，因而可有效地防止由紫外线引起的石英玻璃的劣化。

下面，参照图4，将紫外线吸收物质扩散后的受激准分子灯的寿命与以往的受激准分子灯的寿命相比较来进行说明。以往的受激准分子灯的寿命约为1000小时，相比之下，紫外线吸收物质扩散后的受激准分子灯的寿命约为3500小时。通过使紫外线吸收物质扩散，防止由紫外线引起的内管的劣化，使得受激准分子灯的寿命显著延长。

如上所述，在本发明的实施例中，由于受激准分子灯构成为：将形成有扩散了Ti等的紫外线吸收物质的紫外线吸收部的石英玻璃制内管呈同轴状插入到石英玻璃制外管内，在内管和外管之间的放电空间内填充有通过高频辉光放电生成受激准分子的放电用气体，因而放电容器不会产生裂纹，受激准分子灯的寿命延长。

本发明的受激准分子灯最适合用作紫外线曝光装置、光化学反应装置、臭氧发生装置用的长寿命紫外线光源。

Claims (4)

1.一种受激准分子灯，配备有将石英玻璃的内管呈同轴状插入到石英玻璃的外管内来构成、并具有光出射窗的放电容器，使前述内管和前述外管之间成为填充有通过高频辉光放电而生成受激准分子的放电用气体的放电空间，其特征在于，在前述内管的放电空间侧形成有被高浓度地扩散了紫外线吸收物质的紫外线吸收部。

2.根据权利要求1所述的受激准分子灯，其特征在于，前述紫外线吸收物质由Ti、Ce以及Zr中的任意1种以上的物质构成。

3.一种受激准分子灯的制法，该受激准分子灯将形成有电极的石英玻璃的内管呈同轴状插入到石英玻璃的外管内来构成放电容器，在前述放电容器的一部分上形成光出射窗，在前述内管和前述外管之间填充通过高频辉光放电而生成受激准分子的放电用气体并将其密封来形成放电空间，该方法的特征在于，在前述内管上形成电极之前，在前述内管的外侧圆筒面上涂布含有紫外线吸收物质的溶剂，使溶剂干燥来形成紫外线吸收物质的膜，之后以大于等于900℃且小于等于前述内管的软化点的温度进行热处理，使前述紫外线吸收物质从前述内管的外侧圆筒面扩散到石英玻璃内，进行氟酸洗净来去除前述紫外线吸收物质的膜，从而在前述内管的放电空间侧形成被高浓度地扩散了前述紫外线吸收物质的紫外线吸收部。

4.根据权利要求3所述的受激准分子灯的制法，其特征在于，前述紫外线吸收物质由Ti、Ce以及Zr中的任意1种以上的物质构成。

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