DE102012107468B4 - Gas discharge lamp with a tubular casing and a supported therein lamp tube - Google Patents

Gas discharge lamp with a tubular casing and a supported therein lamp tube

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DE102012107468B4 DE102012107468.2A DE102012107468A DE102012107468B4 DE 102012107468 B4 DE102012107468 B4 DE 102012107468B4 DE 102012107468 A DE102012107468 A DE 102012107468A DE 102012107468 B4 DE102012107468 B4 DE 102012107468B4
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    • H01J61/52Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space

Abstract

Gasentladungslampe, umfassend ein langgestrecktes mit einem Gas gefülltes Lampenrohr (2) und zwei Elektroden, welche in dem Lampenrohr (2) jeweils am Ende des Lampenrohrs (2) angeordnet sind, wobei die Gasentladungslampe (1) eine Länge von mindestens 1000 mm aufweist, wobei mindestens an einem Ende des Lampenrohrs (2) eine Aufhängung (5) zur Halterung des Lampenrohrs (2) angeordnet ist, wobei das Lampenrohr (2) außen von einem zum Lampenrohr (2) beabstandeten Mantelrohr (3) umgeben ist, wodurch ein Ringspalt (8) zwischen dem Mantelrohr (3) und dem Lampenrohr (2) zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmediums (4) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampenrohr (2) derart ausgebildet ist, dass seine Gewichtskraft mit einer Toleranz von maximal 10% gleich seiner in dem flüssigen Kühlmedium (4) auf das Lampenrohr (2) wirkenden Auftriebskraft ist, wodurch das Lampenrohr (2) in dem Mantelrohr (3) durch Auftriebskraft gestützt ist, so dass das Mantelrohr (3) die Gewichtskraft Gas discharge lamp, comprising an elongate filled with a gas lamp tube (2) and two electrodes which are arranged in the lamp tube (2) at the end of the lamp tube (2), wherein the gas discharge lamp (1) has a length of at least 1000 mm, wherein at least at one end of the lamp tube (2) a suspension (5) for holding the lamp tube (2) is arranged, wherein the lamp tube (2) is surrounded externally spaced apart from one to the lamp tube (2) tubular casing (3), whereby an annular gap ( 8) is formed between the tubular casing (3) and the lamp tube (2) for receiving a liquid cooling medium (4), characterized in that the lamp tube (2) is designed such that its weight with a tolerance of a maximum of 10% equal to its in the liquid cooling medium (4) on the lamp tube (2) is acting buoyancy force, whereby the lamp tube (2) into the jacket pipe (3) is supported by buoyant force, so that the casing tube (3), the weight force des Lampenrohres (2) über das flüssige Kühlmedium (4) überwiegend aufnimmt, und dass das Verhältnis von Innendurchmesser d i zu Außendurchmesser d a des Lampenrohrs (2) 0,9 δ bis 1,1 δ beträgt, wobei δ mit der Mediumdichte ρ Medium des flüssigen Kühlmediums (4) und der Lampenrohrdichte ρ Lampenrohr durch folgende Gleichung gegeben ist: the lamp tube (2) via the liquid cooling medium (4) predominantly absorbs, and that the ratio of inner diameter d i to outer diameter d a of the lamp tube (2) 0.9 δ to 1.1 δ, where δ with the medium density ρ medium the liquid cooling medium (4) and the lamp tube density ρ lamp tube is given by the following equation:
Figure DE102012107468B4_0001

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe, umfassend ein langgestrecktes mit einem Gas gefülltes Lampenrohr und zwei Elektroden, welche in dem Lampenrohr jeweils am Ende des Lampenrohrs angeordnet sind, wobei mindestens an einem Ende des Lampenrohrs eine Aufhängung zur Halterung des Lampenrohrs angeordnet ist, wobei das Lampenrohr außen von einem zum Lampenrohr beabstandeten Mantelrohr umgeben ist, wodurch ein Ringspalt zwischen dem Mantelrohr und dem Lampenrohr zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmediums ausgebildet ist. The invention relates to a gas discharge lamp comprising an elongate filled with a gas lamp tube and two electrodes which are arranged in the lamp tube at each end of the lamp tube, wherein at least at one end of the lamp tube, a suspension for mounting of the lamp tube is disposed, wherein the lamp tube outside is surrounded by a spaced apart from the lamp tube jacket pipe, whereby an annular gap between the sheath tube and the lamp tube is adapted to receive a liquid cooling medium.
  • Vorzugsweise betrifft die Erfindung eine axiale Gasentladungslampe mit einer Lampenlänge größer als 1 m. Preferably, the invention relates to an axial gas discharge lamp with a lamp length greater than 1 m.
  • Derartige Gasentladungslampen bestehen üblicherweise aus einem gasgefüllten Glasrohr mit zwei im Glasrohr sich gegenüber angeordneten Elektroden, so dass es beim Anlegen einer Mindestspannung zwischen zwei Elektroden zu einer Gasentladung mit Aussendung von elektromagnetischer Strahlung kommt. Such gas discharge lamps typically consist of a gas-filled glass tube with two in the glass tube, so that it is oppositely disposed electrodes upon application of a minimum voltage between two electrodes in a gas discharge to emit electromagnetic radiation. Solche Gasentladungslampen werden in einer Substratbehandlungsanlage zum Belichten oder Aufheizen von Substraten eingesetzt. Such gas discharge lamps are used in a substrate processing system for exposing or heating of substrates.
  • Als Substrate kommen insbesondere großflächige Substrate, beispielsweise Glassubstrate und Bänder aus Kunststoffen oder Metallen, in Betracht. Suitable substrates are particularly large area substrates, such as glass substrates and tapes of plastics or metals, into consideration. Gasentladungslampen mit einer großen Lampenlänge sind zum Behandeln von solchen Substraten besonders geeignet, da sich großflächig Lichtemissionen erzeugen lassen, die zur Verbesserung hinsichtlich Produktivität und Schichteigenschaften führen. Gas discharge lamps with a large lamp length are particularly suitable for treating such substrates, there can be a large area generating light emissions that lead to improvement in productivity and layer properties.
  • Typischerweise wird ein langgestrecktes Lampenrohr aus Glas innerhalb eines Mantelrohrs gelagert. Typically, an elongated lamp tube made of glass is mounted within a casing tube. Dabei strömt ein Kühlgas im Ringspalt zwischen dem Lampenrohr und dem Mantelrohr zum Abtransport der Wärme vom Lampenrohr. Here, a cooling gas flows in the annular gap between the lamp tube and the casing pipe to carry away the heat from the lamp tube. Bei dem Lampenrohr stellt das Eigengewicht des Lampenrohrs eine Streckenlast dar und führt bei großer Länge zu Materialspannung im Glasrohr und zur Verformung des Glasrohrs. In the lamp tube is the weight of the lamp tube, a line load and leads at great length to material stress in the glass tube and the deformation of the glass tube.
  • Die The DE 20 2011 106 953 U1 DE 20 2011 106 953 U1 beschreibt eine Gasentladungslampe mit mindestens einem Entladungsgefäß, das in einem Quarzglasrohr bzw. Flow-Tube angeordnet ist. describes a gas discharge lamp with at least one discharge vessel, which is arranged in a quartz glass tube or flow tube. Dabei fließt als Kühlmedium Wasser von einem Anschlussteil zum anderen Anschlussteil und umfließt dabei das Entladungsgefäß. In this case, flows as cooling medium water from a connection portion to the other connector part and flows around this case the discharge vessel. Das Flow-Tube ist länger als 1,5 Meter und die Länge des Entladungsgefäßes ist kleiner als 1 Meter, bevorzugt kleiner als 0,5 Meter. The flow tube is longer than 1.5 meters and the length of the discharge vessel is less than 1 meter, preferably less than 0.5 meters. So können in dem Flow-Tube mindestens zwei Entladungsgefäße angeordnet sein, die in Längsrichtung des Flow-Tubes versetzt angeordnet sind. Thus, at least two discharge vessels may be arranged in the flow tube, which are arranged offset in the longitudinal direction of the flow tubes.
  • Die The US 2 300 892 A US 2300892 A beschreibt eine Lampe mit zwei Elektroden an den beiden Enden der Lampe, welche von einem Mantelrohr umgeben ist, wobei zwischen Lampe und Mantelrohr Wasser zur Kühlung der Lampe vorhanden ist. describes a lamp with two electrodes at the two ends of the lamp, which is surrounded by a jacket tube, water being available for cooling of the lamp between the lamp and the jacket tube.
  • Eine solche Kühlung, bei der Wasser durch den Zwischenraum zwischen Mantelrohr und Entladungsgefäß geleitet wird, ist ebenfalls in den Druckschriften Such cooling is passed through the gap between the tubular casing and the discharge vessel in the water is also described in the publications EP 1 665 996 A2 EP 1665996 A2 , . JP 2009-252 423 A JP 2009-252 423 A und and US 2 150 007 A US 2,150,007 A offenbart. disclosed.
  • Bei der Skalierung vom Lampenrohr auf Längen über 1000 mm spielt die Durchbiegung des Lampenrohrs eine mit der Länge zunehmende Rolle. When scaling from the lamp tube lengths over 1000 mm, the deflection of the lamp tube is playing an increasing role with the length. Beispielsweise wird eine 1700 mm lange Blitzröhre mit einer Wandstärke von 1,5 mm und einem Außendurchmesser von 25 mm horizontal installiert und nur an den Enden durch Auflager gestützt, so ergibt sich eine Durchbiegung von ca. 0,5 mm. For example, a 1700 mm long flash tube is installed horizontally with a wall thickness of 1.5 mm and an outer diameter of 25 mm and supported only at the ends by supports, this results in a deflection of about 0.5 mm. Soll nun die Länge bei gleicher Wandstärke und gleichem Außendurchmesser auf 3800 mm erhöht werden, vergrößert sich die Durchbiegung auf 11,9 mm. If now the length to be increased in the same wall thickness and the same outer diameter of 3800 mm, the deflection increases to 11.9 mm. Eine mechanische Aufhängung im mittleren Bereich des Lampenrohrs ist in der Praxis nicht erwünscht, da die Aufhängung einen negativen Effekt auf die Homogenität der Lichtemission haben würde. A mechanical suspension of the lamp tube in the central region is not desirable in practice, since the suspension would have a negative effect on the homogeneity of the light emission.
  • Stabilere, steife Ausführungen erfordern einen hohen Materialeinsatz und auch teure Materialien. Stable, rigid versions require a huge amount of materials and expensive materials. Um eine Verringerung der Durchbiegung zu erreichen, kann beispielsweise der Außendurchmesser des Lampenrohrs bei gleicher Wandstärke vergrößert werden, da die Biegesteifigkeit des Lampenrohrs sich mit zunehmendem Durchmesser erhöht. In order to achieve a reduction of deflection, the outer diameter of the lamp tube can be increased in the same wall thickness, for example, since the flexural rigidity of the lamp tube increases as the diameter increases. Großer Durchmesser des Lampenrohrs verringert jedoch dessen Effizienz, da das auf der Mittelachse generierte Licht auf einer längeren Strecke im Plasma bis zum Glaskörper absorbiert und in unerwünschte Wärmestrahlung umgewandelt werden kann. However, large diameter of the lamp tube decreases its efficiency, since the generated light on the central axis and can be absorbed over a longer distance in the plasma to the vitreous converted into undesirable thermal radiation. Weiterhin erhöht sich mit zunehmendem Außendurchmesser bei gleicher Wandstärke die durch den Innendruck des Lampenrohrs erzeugte Zugspannung im Glas. Furthermore, the tension generated by the internal pressure of the lamp tube increases with increasing outer diameter of the same wall thickness in the glass. Zur Vermeidung der durch den zunehmenden Außendurchmesser erhöhten Zugspannung im Glas müsste die Wandstärke des Lampenrohrs vergrößert werden. In order to avoid increased by increasing the outside diameter of tensile stress in the glass of the wall thickness of the lamp tube may have to be increased. Dies führt aber zu erhöhtem Eigengewicht und zunehmenden Kosten. However, this leads to increased weight and increased cost. Außerdem steigt die Lichtabsorption des Glases im kurzwelligen UV-Bereich des Emissionsspektrums proportional zur Wandstärke an und damit auch die unerwünschte Erwärmung des Lampenrohrs. In addition, the light absorption of the glass in the short wavelength UV region of the emission spectrum increases proportionally to the wall thickness and thus also the undesirable heating of the lamp tube. Weiterhin ist der Wärmeabtransport von der Innenwand zur Außenwand des Lampenrohrs, aufgrund des radial zu betrachtenden thermischen Widerstandes, bei einer größeren Wandstärke geringer. Furthermore, the heat dissipation from the inner wall to the outer wall of the lamp tube, due to the low radial thermal resistance to be observed, with a greater wall thickness.
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasentladungslampe mit einer möglichst einfachen Konstruktion anzugeben, mit der eine Verringerung der Durchbiegung der Gasentladungslampe ohne Erhöhung des Durchmessers sowie der Wandstärke des Lampenrohrs erreicht wird und die als eine durchgehend störungsfreie Lichtquelle so ausgebildet ist. It is therefore an object of the present invention to provide a gas discharge lamp with a simple construction as possible with which a reduction in the deflection of the gas discharge lamp without increasing the diameter and the wall thickness of the lamp tube is obtained and which is as a continuous trouble-free light source is formed.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Gasentladungslampe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. According to the invention this object is achieved by a gas discharge lamp having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
  • Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe wird typischerweise in Sonnensimulatoren oder in RTP-Anlagen (Rapid Thermal Processing) zur Belichtung oder Erwärmung von großflächigen Substraten eingesetzt, wobei die Gasentladungslampe als CW-Lampe kontinuierlich oder als Blitzlampe gepulst betrieben werden kann. The gas discharge lamp of the invention is typically used in solar simulators or in RTP systems (Rapid Thermal Processing) for exposure or heating of large area substrates, wherein the gas discharge lamp can be operated in pulsed fashion as a cw-lamp continuously or as a flash lamp. Insbesondere wird eine axiale Gasentladungslampe, bevorzugt eine axiale Blitzlampe, mit einer Lampenlänge größer als 1400 mm eingesetzt. Particularly, an axial gas discharge lamp, preferably an axial flash lamp used with a lamp length greater than 1400 mm.
  • Die Erfindung geht von einer Gasentladungslampe aus, die ein langgestrecktes mit einem Gas gefülltes Lampenrohr und zwei Elektroden, welche in dem Lampenrohr jeweils am Ende des Lampenrohrs angeordnet sind, wobei mindestens an einem Ende des Lampenrohrs eine Aufhängung zur Halterung des Lampenrohrs angeordnet ist, wobei das Lampenrohr außen von einem zum Lampenrohr beabstandeten Mantelrohr umgeben ist, wodurch ein Ringspalt zwischen dem Mantelrohr und dem Lampenrohr zur Aufnahme eines Kühlmediums ausgebildet ist. The invention is based on a gas discharge lamp, comprising an elongate filled with a gas lamp tube and two electrodes which are arranged in the lamp tube at each end of the lamp tube, wherein at least at one end of the lamp tube, a suspension for mounting of the lamp tube is disposed, wherein the lamp tube is externally surrounded by a spaced apart casing tube to the lamp tube, whereby an annular gap between the sheath tube and the lamp tube is adapted to receive a cooling medium.
  • Dabei weist das Lampenrohr einen durch Innen- und Außendurchmesser sowie Wandstärke vorgegeben Querschnitt und eine Länge derart auf, dass eigens für das Lampenrohr eine Durchbiegung bestimmbar ist, und dass die Durchbiegung bestimmbar im Tiefpunkt einer einseitigen Verengung des Ringspaltes zwischen 10% und 100% und/oder bezüglich der Länge mindestens 1‰ entspricht. In this case, the lamp tube a predetermined by the inner and outer diameters and wall thickness cross-section and a length such in that a deflection is determined specifically for the lamp tube, and that the deflection determined in the low point of a unilateral constriction of the annular gap is between 10% and 100% and / or the length of which corresponds at least with respect to 1 ‰.
  • Zur Lösung der Aufgabenstellung weist erfindungsgemäß das Lampenrohr im Verhältnis zum Außendurchmesser eine derartige Wandungsstärke auf, dass es über seine Länge eine ähnliche Dichte wie das umgebende Kühlmedium annimmt. To achieve the object of the present invention, the lamp tube relative to the outer diameter of such a wall thickness in that it assumes a similar density as the surrounding cooling medium along its length. Das Kühlmedium ist als flüssiges Kühlmedium ausgebildet und die in dem flüssigen Kühlmedium auf das Lampenrohr wirkende Auftriebskraft ist entgegengesetzt ungefähr gleich der Gewichtskraft des Lampenrohrs. The cooling medium is formed as a liquid cooling medium and the lift force acting in the liquid cooling medium to the air pipe opposite to about equal to the weight of the lamp tube. Die mechanische Stabilität des Lampenrohres wird dadurch gewährleistet, dass das Mantelrohr die über das flüssige Kühlmedium übertragene Gewichtskraft des Lampenrohres überwiegend aufnimmt. The mechanical stability of the lamp tube is ensured by the fact that the tubular casing receives the transmitted through the liquid cooling medium weight of the lamp tube predominantly.
  • Dabei wird das flüssige Kühlmedium zum Abtransport der Wärme vom Lampenrohr verwendet. In this case, the liquid cooling medium is used for transporting the heat from the lamp tube. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird das Lampenrohr durch das flüssige Kühlmedium innerhalb des Mantelrohrs getragen werden. Due to the inventive solution, the lamp tube is carried by the liquid cooling medium within the casing tube. Das Kühlmedium wirkt dabei wie ein Flüssigkeitsmantel, der das Lampenrohr im Mantelrohr stützen kann. The cooling medium acts like a liquid coat that can support the lamp tube in the casing. Aufgrund des flüssigen Kühlmediums muss das Lampenrohr trotz seiner Länge keine selbsttragende Funktion erfüllen und benötigt keine zusätzliche Aufhängungen oder Zwischenstützen, welche in der Regel die Homogenität der Lichtemission vom Lampenrohr stören. Because the liquid cooling medium the lamp tube no self-supporting function must meet, despite its length and does not require additional suspensions or intermediate supports which interfere with the homogeneity of the light emission from the lamp tube normally.
  • Dies wird erreicht durch den Ansatz, dass die Gewichtskraft des Lampenrohrs ähnlich der Gewichtskraft des verdrängten Kühlmediums ist. This is achieved by the approach that the weight of the lamp tube is similar to the weight of the displaced cooling medium. Dadurch ergibt sich mit der Mediumdichte ρ Medium und der Lampenrohrdichte ρ Lampenrohr ein Verhältnis von Innendurchmesser d i zu Außendurchmesser d a von This results in the medium density ρ medium and the lamp tube density ρ lamp tube has a ratio of inside diameter d i to outer diameter d a of
    Figure DE102012107468B4_0003
    wobei die Lampenrohrdichte ρ Lampenrohr im Wesentlichen durch das Material des Lampenrohrs bestimmt ist, die Gasfüllung fällt weniger ins Gewicht. wherein said lamp tube is determined density ρ lamp tube substantially by the material of the lamp tube, the gas filling is less important. Insbesondere liegt das Verhältnis von Innendurchmesser d i zu Außendurchmesser d a des Lampenrohrs im Bereich von 0,9 δ bis 1,1 δ, bevorzugt von 0,95 δ bis 1,05 δ. In particular, the ratio of the inner diameter d i is located to outer diameter d a of the lamp tube in the range of 0.9 to 1.1 δ δ, preferably from 0.95 to 1.05 δ δ.
  • Das flüssige Kühlmedium dient zur Kühlung des Lampenrohrs und kann beispielsweise Wasser, bevorzugt deionisiertes Wasser, sein. The liquid cooling medium is used for cooling of the lamp tube and can for example be water, preferably deionized water.
  • Das Lampenrohr besteht typischerweise aus Glas, bevorzugt aus Quarzglas. The lamp tube is typically made of glass, preferably made of quartz glass.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft den Außendurchmesser eines Lampenrohrs möglichst gering zu halten, um eine möglichst hohe Effizienz der Gasentladungslampe zu erreichen. It is also advantageous to keep the outside diameter of a tube lamp as low as possible in order to achieve the highest possible efficiency of the gas discharge lamp. Die vorliegende Erfindung erlaubt auch bei sehr langem Lampenrohr den Außendurchmesser des Lampenrohrs so gering auszuführen, dass es über die Länge keine selbsttragende Funktion mehr aufweist. The present invention also allows for very long lamp tube run so low that it has no self-supporting function more over the length of the outer diameter of the lamp tube. Dabei liegt der Außendurchmesser im Bereich von 4 mm bis 50 mm, bevorzugt von 4 mm bis 30 mm. Here, the outer diameter is in the range of 4 mm to 50 mm, preferably from 4 mm to 30 mm.
  • Das flüssige Kühlmedium soll die Wärme vom Lampenrohr effizient abtransportieren, jedoch soll das Gesamtgewicht des Kühlmediums im Mantelrohr möglichst gering sein, so dass die auf das Mantelrohr wirkende Gewichtskraft des Kühlmediums möglichst gering ist. The liquid cooling medium to carry away the heat from the lamp tube efficiently, however, the total weight of the cooling medium in the jacket tube to be as small as possible, so that the force acting on the jacket tube weight force of the cooling medium is minimized. Dabei beträgt der Ringspalt zwischen dem Mantelrohr und dem Lampenrohr bevorzugt 1 mm bis 3 mm. In this case, the annular gap between the sheath tube and the lamp tube is preferably 1 mm to 3 mm.
  • Vorzugweise besteht das Mantelrohr aus Quarzglas. Preferably, the casing tube consists of quartz glass.
  • Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe kann in einer Substratbehandlungsanlage, beispielsweise in einer RIP-Anlage, eingesetzt werden, wobei die Anlagenkammer im Betriebszustand typischerweise im Vakuum ist. The gas discharge lamp according to the invention can be used in a substrate processing system, for example in a RIP system, wherein the system chamber in operating state is typically in vacuo. So liegt am Mantelrohr außen Vakuum an und der Innenraum des Mantelrohrs liegt typischerweise oberhalb von Atmosphärendruck. So located on the jacket tube outside vacuum and the interior of the jacket tube is typically above atmospheric pressure. Dabei soll das Mantelrohr ausreichend stabil ausgeführt sein, um den Druckunterschied von innen zu außen des Mantelrohrs auszuhalten. In this case, should be made sufficiently stable to withstand the pressure difference from the inside to the outside of the jacket tube, the jacket tube.
  • Um mechanische Stabilität der Gasentladungslampe zu gewährleisten, dh damit das Mantelrohr die durch das Gewicht des Lampenrohrs und des flüssigen Kühlmediums sowie den Druckunterschied erzeugte mechanische Belastung ertragen kann, soll das Verhältnis von Außendurchmesser des Mantelrohrs zu Außendurchmesser des Lampenrohrs bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 2,5 liegen. To ensure mechanical stability of the gas discharge lamp, that is, so that the casing can withstand the mechanical stress generated by the weight of the lamp tube and the liquid cooling medium and the pressure difference, the ratio of outer diameter of the cladding tube is designed to outer diameter of the lamp tube preferably in the range of 1.5 to are 2.5. Diese Vorgabe geht einem Mantelrohr aus, dass nur an den Enden gelagert ist. This requirement comes from a tubular casing, that is supported only at the ends. Mit zusätzlichen Halterungen ließe sich auch das Mantelrohr bezüglich des Querschnittes weniger stabil ausführen. With additional holders also the casing pipe with respect to the cross-section would run less stable. Insbesondere weist die Gasentladungslampe eine Lampenlänge größer als 1,4 Meter, bevorzugt größer als 3 Meter, auf, so dass die Gasentladungslampe zur Behandlung von großflächigen Substraten eingesetzt werden kann. In particular, the gas discharge lamp a lamp length greater than 1.4 meter, preferably greater than 3 meters, so that the gas discharge lamp can be used for the treatment of large area substrates.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Below, the invention using an exemplary embodiment and the accompanying drawings will be explained in more detail. Dabei zeigen: They show:
  • 1 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe im Längsschnitt, an embodiment of a gas discharge lamp according to the invention in longitudinal section;
  • 2 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der a cross-section along the line II-II of 1 1 . ,
  • 1 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe shows an embodiment of a gas discharge lamp according to the invention 1 1 im Längsschnitt. in longitudinal section. Die Gasentladungslampe The gas discharge lamp 1 1 umfasst ein langgestrecktes Lampenrohr comprises an elongate tubular lamp 2 2 , welches mit einem Edelgas, beispielsweise Xenon, gefüllt wird. That is, filled with an inert gas, for example xenon. In dem Lampenrohr In the lamp tube 2 2 sind eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode an sich gegenüberliegenden Enden des Lampenrohrs an anode electrode and a cathode electrode at opposite ends of the lamp tube 2 2 angeordnet. arranged. Das Lampenrohr The lamp tube 2 2 ist außen von einem zum Lampenrohr externally from one to the lamp tube 2 2 beabstandeten Mantelrohr spaced tubular casing 3 3 umgeben. surround. Zur Halterung des Lampenrohrs For mounting the lamp tube 2 2 im Mantelrohr in the casing tube 3 3 ist an beiden Enden des Lampenrohrs at both ends of the lamp tube 2 2 jeweils eine Aufhängung in each case a suspension 5 5 angebracht, welche aus Keramik oder Metall besteht. attached, which consists of ceramic or metal. Die Gasentladungslampe The gas discharge lamp 1 1 kann als eine Lichtquelle oder Wärmequelle in einer Substratbehandlungsanlage, beispielsweise einer RIP-Anlage, so eingesetzt werden, dass sie durch eine Aufhängung can be used as a light source or a heat source in a substrate processing system, for example a RIP system may be employed so that they by a suspension 6 6 oder jeweils eine Lagerung or in each case a bearing 7 7 an ihren beiden Enden in der Anlage gehalten wird. is supported at its both ends in the system.
  • In In 2 2 ist der Querschnitt entlang der Linie II-II der is the cross section along the line II-II of 1 1 dargestellt. shown. Das Lampenrohr The lamp tube 2 2 sowie das Mantelrohr and the jacket pipe 3 3 bestehen typischerweise aus Quarzglas. are typically made of quartz glass. Zum Wärmeabtransport vom Lampenrohr For heat dissipation from the lamp tube 2 2 wird deionisiertes Wasser als das flüssige Kühlmedium is deionized water as the liquid cooling medium 4 4 verwendet, das durch den Ringspalt used which through the annular gap 8 8th zwischen dem Lampenrohr between the lamp tube 2 2 und dem Mantelrohr and the jacket pipe 3 3 strömt. flows. Die Gasentladungslampe The gas discharge lamp 1 1 wird so konstruiert, dass das Lampenrohr is designed so that the lamp tube 2 2 in sich geschlossen ist und die im Wasser auf das Lampenrohr is closed in itself and in the water on the lamp tube 2 2 wirkende Auftriebskraft entgegengesetzt gleich der Gewichtskraft des Lampenrohrs acting lift force equal and opposite to the weight force of the lamp tube 2 2 ist. is. Aus dem Ansatz, dass die Masse des Quarzglases gleich der Masse des verdrängten Wassers ist, ergibt sich ein Verhältnis von Innendurchmesser d i zu Außendurchmesser d a , das der Quadratwurzel von (1-Wasserdichte/Quarzglasdichte) gleich ist. From the recognition that the mass of the quartz glass is equal to the mass of the displaced water, results in a ratio of inside diameter d i to outer diameter d a which is equal to the square root of (1-Waterproof / Quartz density). Dabei ist die Dichte der Gasfüllung vernachlässigt und die Gesamtdichte des Lampenrohrs The density of the gas filling is neglected and the total density of the lamp tube 2 2 wird wesentlich vom Quarzglas bestimmt. is essentially determined by the quartz glass. Das Verhältnis von Innendurchmesser d i zu Außendurchmesser d a beträgt ungefähr 0,73. The ratio of the inner diameter d i to outer diameter d a is approximately 0.73.
  • Beispielsweise kann die Gasentladungslampe For example, the gas discharge lamp 1 1 als eine Xenon-Blitzlampe mit einer Lampenlänge größer als 3000 mm so gestaltet werden, dass das Lampenrohr be designed as a xenon flash lamp having a lamp length greater than 3000 mm, that the lamp tube 2 2 einen Außendurchmesser von 20 mm und das Mantelrohr an outer diameter of 20 mm and the casing tube 3 3 einen Außendurchmesser von 38 mm aufweist. having an outer diameter of 38 mm. Der Ringspalt The annular gap 8 8th beträgt dabei 2 mm. amounts to 2 mm. Dadurch ergibt sich ein Innendurchmesser des Lampenrohrs This results in an inner diameter of the lamp tube 2 2 von 14,7 mm mit einer Wandstärke ungefähr von 2,7 mm und ein Innendurchmesser des Mantelrohrs of 14.7 mm with a wall thickness of about 2.7 mm and an inner diameter of the casing tube 3 3 von 24 mm mit einer Wandstärke ungefähr von 7 mm. 24 mm with a wall thickness from about 7 mm.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Gasentladungslampe Gas discharge lamp
    2 2
    Lampenrohr lamp tube
    3 3
    Mantelrohr casing pipe
    4 4
    flüssiges Kühlmedium liquid cooling medium
    5 5
    Aufhängung suspension
    6 6
    Aufhängung suspension
    7 7
    Lagerung storage
    8 8th
    Ringspalt annular gap

Claims (9)

  1. Gasentladungslampe, umfassend ein langgestrecktes mit einem Gas gefülltes Lampenrohr ( Gas discharge lamp, comprising an elongate filled with a gas lamp tube ( 2 2 ) und zwei Elektroden, welche in dem Lampenrohr ( ) And two electrodes (in the lamp tube 2 2 ) jeweils am Ende des Lampenrohrs ( ) (At each end of the lamp tube 2 2 ) angeordnet sind, wobei die Gasentladungslampe ( ) Are arranged, wherein the gas discharge lamp ( 1 1 ) eine Länge von mindestens 1000 mm aufweist, wobei mindestens an einem Ende des Lampenrohrs ( ) Has a length of at least 1000 mm, wherein at least at one end of the lamp tube ( 2 2 ) eine Aufhängung ( ) A suspension ( 5 5 ) zur Halterung des Lampenrohrs ( ) (For mounting the lamp tube 2 2 ) angeordnet ist, wobei das Lampenrohr ( is arranged), wherein the lamp tube ( 2 2 ) außen von einem zum Lampenrohr ( ) On the outside (from one to the lamp tube 2 2 ) beabstandeten Mantelrohr ( ) Spaced tubular casing ( 3 3 ) umgeben ist, wodurch ein Ringspalt ( ) Is surrounded, whereby an annular gap ( 8 8th ) zwischen dem Mantelrohr ( ) (Between the casing tube 3 3 ) und dem Lampenrohr ( ) And the lamp tube ( 2 2 ) zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmediums ( ) (To receive a liquid cooling medium 4 4 ) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampenrohr ( ) Is formed, characterized in that the lamp tube ( 2 2 ) derart ausgebildet ist, dass seine Gewichtskraft mit einer Toleranz von maximal 10% gleich seiner in dem flüssigen Kühlmedium ( ) Is constructed such that its weight with a tolerance of a maximum of 10% equal to its (in the liquid cooling medium 4 4 ) auf das Lampenrohr ( ) (On the lamp tube 2 2 ) wirkenden Auftriebskraft ist, wodurch das Lampenrohr ( is) acting buoyancy force, whereby the lamp tube ( 2 2 ) in dem Mantelrohr ( ) (In the casing tube 3 3 ) durch Auftriebskraft gestützt ist, so dass das Mantelrohr ( ) Is supported by buoyant force, so that the casing tube ( 3 3 ) die Gewichtskraft des Lampenrohres ( ) (The weight of the lamp tube 2 2 ) über das flüssige Kühlmedium ( ) (On the liquid cooling medium 4 4 ) überwiegend aufnimmt, und dass das Verhältnis von Innendurchmesser d i zu Außendurchmesser d a des Lampenrohrs ( ) Absorbs predominantly, and that the ratio of inner diameter d i to outer diameter d a of the lamp tube ( 2 2 ) 0,9 δ bis 1,1 δ beträgt, wobei δ mit der Mediumdichte ρ Medium des flüssigen Kühlmediums ( ) Δ 0.9 to 1.1 δ, where δ ρ with the medium density medium of the liquid cooling medium ( 4 4 ) und der Lampenrohrdichte ρ Lampenrohr durch folgende Gleichung gegeben ist: ) And the lamp tube density ρ lamp tube is given by the following equation:
    Figure DE102012107468B4_0004
  2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Innendurchmesser d i zu Außendurchmesser d a des Lampenrohrs ( Gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the ratio of the inner diameter d i to outer diameter d a of the lamp tube ( 2 2 ) 0,95 δ bis 1,05 δ beträgt. ) Δ 0.95 to 1.05 δ is.
  3. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kühlmedium ( Gas discharge lamp according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the liquid cooling medium ( 4 4 ) Wasser oder deionisiertes Wasser ist. is) water or deionized water.
  4. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampenrohr ( Gas discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the lamp tube ( 2 2 ) aus Glas oder Quarzglas besteht. ) Is made of glass or quartz glass.
  5. Gasentladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Lampenrohrs ( Gas discharge lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter of the lamp tube ( 2 2 ) im Bereich von 4 mm bis 50 mm liegt. ) Is in the range of 4 mm to 50 mm.
  6. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt ( Gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the annular gap ( 8 8th ) zwischen dem Mantelrohr ( ) (Between the casing tube 3 3 ) und dem Lampenrohr ( ) And the lamp tube ( 2 2 ) 1 mm bis 3 mm beträgt. ) Is 1 mm to 3 mm.
  7. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr ( Gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the jacket tube ( 3 3 ) aus Quarzglas besteht. ) Is made of quartz glass.
  8. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Außendurchmesser des Mantelrohrs ( Gas discharge lamp according to any one of claims 1 or 7, characterized in that the ratio of outer diameter of the cladding tube ( 3 3 ) zu Außendurchmesser des Lampenrohrs ( ) (To outer diameter of the lamp tube 2 2 ) im Bereich von 1,5 bis 2,5 liegt. ) Is in the range of 1.5 to 2.5.
  9. Gasentladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe ( Gas discharge lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the gas discharge lamp ( 1 1 ) eine Lampenlänge größer als 1,4 Meter aufweist. ) Has a lamp length greater than 1.4 meter.
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