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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Entladungslampe
und insbesondere auf eine dielektrisch behinderte Entladungslampe
zum Ausstrahlen von Licht (ultraviolett oder UV) über eine
hochfrequente Anregung und eine elektrische Entladung eines Inertgases,
wie z. B. Stickstoff, in einer abgedichteten Röhre.
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Entladungslampen
zum Ausstrahlen von stark ultraviolettem Licht werden in Belichtungssystemen
für die
Herstellung von verschiedenen elektronischen Vorrichtungen eingesetzt,
wie z. B. Halbleitern mit integrierten Schaltungen (ICs) Flüssigkristallbildschirmen,
gedruckten Schaltungsplatinen etc. Ein Beispiel einer solchen Entladungslampe
ist eine dielektrisch behinderte Excimer (Kaltlicht) Glimmentladungslampe.
Konventionelle dielektrisch behinderte Excimer Glimmentladungslampen
werden in dem Patent JP-A-7-14553 und JP-A-6-310104 offenbart, überschrieben
mit dem Titel "dielektrisch
behinderte Entladungslampen".
Eine solche konventionelle dielektrisch behinderte Entladungslampe
weist eine Entladungsröhre
(eingefasst) in einer inneren Röhre
auf und eine äußere Röhre, interne
und externe Elektroden, einen Getter, einen Entladungsraum und einen Vorsprung.
Kühlmaterial
wie z. B. Kühlwasser,
fließt in
die innere Röhre,
um zu verhüten,
dass die Entladungsröhre
sich durch die Hitze, welche durch die elektrische Entladung der
dielektrisch behinderten Entladungslampe entsteht, überhitzt
wird. Vorzugsweise weisen die dielektrisch behinderten Entladungslampen
eine stabile UV Strahlung über
eine lange Zeit und eine lange Lebensdauer auf. Zum Beispiel führt die
Verminderung der UV Strahlungseffizienz solch einer dielektrisch
behinderten Entladungslampe dazu, dass eine längere Belichtungszeit notwendig
ist, und dass damit die Produktionseffizienz bezüglich elektronischer Vorrichtungen
abnimmt, und dass dadurch die Produktionskosten steigen. Ferner führt eine
kürzere
Lebensdauer von dielektrisch behinderten Entladungslampen zur Erhöhung der Kosten
bei den Herstellungseinrichtungen und der dadurch hergestellten
Erzeugnissen.
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Eine
solche dielektrisch behinderte Entladungslampe hat grundsätzliche
Probleme bezüglich der
Verminderung der Lichtstrahlung während der Lebensdauer, verursacht
durch Staub oder andere Fremdmaterialien, welche sich auf der Oberfläche der
Entladungsröhre
oder der Umhüllung
sammeln oder durch Unreinheit des Entladungsgases in der Entladungsröhre entstehen.
Daraus resultiert, dass es die Notwendigkeit gibt die Entladungsröhre zu reinigen
oder auszutauschen, was nicht immer einfach durchzuführen ist.
Zusätzlich
weisen konventionelle dielektrisch behinderte Glimmentladungslampen eine
unzureichende mechanische Stabilität auf.
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Es
ist deshalb ein Merkmal der vorliegenden Erfindung eine dielektrisch
behinderte Entladungslampe vorzustellen, welche in ihrer Konstruktion
einfach und leicht zu montieren ist oder durch eine andere Entladungsröhre zu ersetzen
ist.
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Dementsprechend
weist die vorliegende Erfindung eine dielektrisch, behinderte Entladungslampe
gemäß Anspruch
1 auf.
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Eine
Ausführungsform
einer dielektrisch, behinderten Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine Lampe, welche eine innere und einer äußere koaxiale Röhre aufweist,
wobei der Zwischenraum zwischen der inneren und äußeren Röhre mit einem Inertgas gefüllt ist
und einer internen und externen Elektrode, welche mit eine Erregungsspannung
angelegt sind. Die dielektrisch behinderte Entladungslampe weist
interner Elektroden auf, in Form eines elektrisch leitenden Stab,
welcher durch ein in der Mitte angeordnetes Loch der Entladungsröhre angeordnet
ist, aufweist. Der elektrisch leitende Stab ist länger als
die Entladungsröhre,
welche vollständig und
kräftig
durch ein paar von Halterungen in Position gehalten wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der dielektrisch behinderten Entladungslampe gemäß der vorliegende Erfindung,
ist das Halterpaar abnehmbar auf beiden Enden der inneren Elektrode durch
Einbauschrauben befestigt. Eine lichtdurchlässige Schutzröhre ist
um die Entladungsröhre
herum angebracht und die Halter sind über Pressringe aufgebracht.
Die Schutzröhre
ist in Bezug auf die Halter abgedichtet und kann mit einem Kühlmittel
gefüllt sein
wie z. B. ein inerten Gas, welches in dem Raum zwischen der Schutzröhre und
dem Halter eingebracht ist. Die Halter weisen innere und äußere Durchmesser
auf, welche im Wesentlichen korrespondieren zum Durchmesser der
Entladungsröhre. Ein
Raum zum Durchfluss von Kühlwasser
oder dergleichen ist zwischen der äußeren Oberfläche der
inneren Elektrode und der inneren Oberfläche des Halters und der Entladungslampe
vorgesehen.
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In
den beigefügten
Zeichnungen ist folgendes dargestellt,
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1 ist
ein axialer Querschnitt zur Darstellung der Konstruktion einer konventionellen
dielektrisch behinderten Entladungslampe; und
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2 ist
ein Querschnitt zur Darstellung der Konstruktion einer bevorzugten
Ausführungsform
der dielektrisch behinderten Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Zuerst
wird für
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung eine konventionelle dielektrisch behinderten
Entladungslampe in Bezug auf 1 der beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Demnach weist die konventionelle dielektrisch behinderte
Entladungslampe eine Entladungsröhre
(oder Einhüllende) 1 auf,
welche eine innere Röhre 2 eine äußere Röhre 3 aufweist,
eine innere Elektrode 4 und eine äußere Elektrode 5,
einen Getter 6, einen Entladungsraum 7 und einen
Vorsprung 9.
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Die
Entladungsröhre 1 ist
im Wesentlichen zylindrisch und besteht aus einer inneren Röhre 2 und
einer äußeren Röhre 3 koaxial
miteinander um den Mittelpunkt der Entladung des Röhre 1 angeordnet
sind. Der ringförmig
gebildete Entladungsraum 7 der Entladungsröhre 1 ist
mit einem Entladungsgas gefüllt,
zur Schaffung von Excimer Molekülen
als eine Folge der dielektrisch behinderten Entladung. Mindestens
ein Teil der Entladungsröhre 1 dient
als dielektrisches Material für
eine elektrische Entladung. Ferner ist mindestens ein Teil des Entladungsgases transparent
für die
Strahlung durch Excimer Moleküle,
wodurch die Ausgabe der Ausstrahlung der transparente Entladungsröhre 1 ermöglicht wird,
welche aus einem transparenten Glas oder dergleichen hergestellt
ist. Auf der inneren Wand der inneren Röhre 2 und der äußeren Oberfläche der äußeren Röhre 3, aus
welchen die Entladungsröhre 1 besteht,
sind Elektroden 4 und 5 z. B. in Netzform angebracht. Eine
Hochfrequenz, Hochspannungserregungsstromquelle 8 ist verbunden
mit den Elektroden 4 und 5 in Form von Bleidrähten, um
das Entladungsgas zur Strahlung anzuregen.
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Eine
solche dielektrisch behinderte Entladungslampe generiert Strahlungshitze.
Um nun zu vermeiden, dass die Entladungsröhre 1 sich übererhitzt,
wird Kühlwasser
oder dergleichen innerhalb der inneren Röhre 2 hindurchgeführt.
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Nun
wird Bezug genommen auf 2 zu Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der dielektrisch behinderten Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 ist
ein Querschnitt entlang der Achse der Entladungsröhre deren
Mittelteil hier ausgeschnitten ist. Die dielektrisch behinderte
Entladungslampe besteht aus einer doppelten Entladungsröhre (Strahlungsröhre) 20.
Inertgas kann zum Beispiel in Form von Xenon (Xe), Helium (He) und
einer Mischung aus beiden (Xe–He)
zu Füllung des
inneren Raumes 21 der Entladungsröhre 20 benutzt werden.
In ein Mittel noch der Entladungsröhre 20 ist eine innere
Elektrode 22 in Form eines elektrisch leitenden Mittelstabes
eingeführt.
Auf der äußeren Oberfläche der
Entladungsröhre 20 ist
eine externe Elektrode 23 angebracht.
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Koaxial
um diese externe Elektroden 23 der Entladungsröhre 20 ist
eine Schutzröhre 30 angebracht,
welche aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt ist, welches
Licht transparent ist (einschließlich UV Licht). Die Schutzröhre 30 ist
fest mit den Haltern 40A, 40B befestigt, welche
auf den gegenüberliegenden
Enden der Entladungsröhre
angebracht sind, unter Einsatz von Pressringen 33A, 33B mit
Dichtmitteln 31A, 31B und Andruckblöcken 32A, 32B.
Die Pressringe 33A, 33B sind inwendig mit Gewinden
ausgestatteten Löchern
versehen und die Halter 40A, 40B weisen auf ihren äußeren Oberflächen Schraubengewinde
auf, wodurch sie die Schutzröhre 30 mit
den Haltern 40A, 40B durch einfaches Anschrauben
der Pressringe 33A, 33B auf den Haltern 40A, 40B verbunden
sind. Die Entladungsröhre 20 und
der internen Elektrode 22 und sind fest über ein
paar Halter 40A, 40B miteinander befestigt. In
anderen Worten werden die zylindrischen Halter 40A, 40B auf
der inneren Elektrode 22 mittels Einbauschrauben 41A, 41B befestigt,
indem sie an beiden Enden der Entladungsröhre 20 festgeklammert
sind. Vorzugsweise ist der innere und äußere Durchmesser der Halter 40 im
Wesentlichen gleich zu dem der Entladungsröhre 20.
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In
der speziellen Ausführungsform
wie sie in 2A dargestellt ist, ist
ein Ring 43 zwischen der interne Elektrode 22 und
der Befestigungsschraube 41A und ein O-förmiger
Ring 42 zwischen dem Halter 40A und der interne
Elektrode 22 zum luftdichten Verschließen vorgesehen. Die Schutzröhre 30 ist
auf den Haltern 40A, 40B durch ein paar Verschlussmittel 31A, 31B,
ein paar Pressblöcke 32A, 32B,
ein paar Pressringe 33A, 33B befestigt. Ebenso
sind zwischen den Pressblock 32A, 32B, den Haltern 40A, 40B,
O-förmige
Ringe 34A, 34B vorgesehen.
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Die
vorangegangene Konstruktion sieht einen ununterbrochenen Raum 45 zwischen
der inneren Elektrode 22 und in dem Halter 40 vor,
um den Durchfluss von Kühlwasser
zu ermöglichen.
Eine Hochfrequente, Hochspannungs-Erregungsspannung wird mittels einer
Erregungsspannungsversorgung 8 zwischen der internen Elektrode 22 und
externen Elektrode 23 über
einen Ring 43 appliziert. Ebenso wird ein Kühlmittel,
wie z. B. Stickstoff oder ein anderes Inertgas in den inneren Raum 35 der
Schutzröhre 30 luftdicht
versiegelt durch Dichtungsmittel 31, und mittels der Pressblöcken 32 und
des O-förmige Rings 34 eingeführt.
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Wie
oben beschrieben wurde, weist die dielektrisch behinderte Entladungslampe
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Entladungsröhre 20, Halter 40 und
andere Elemente, welche durch die interne Elektrode 22 integriert
sind auf. Im aufgebauten Zustand wird die Erregungsspannung von
der Stromversorgung 8 zwischen die interne Elektrode 22 der externe
Elektroden 23 zur Erregung der Xe, He oder Xe–He-Gase in dem Entladungsraum 21 innerhalb der
Entladungsröhre 20 zum
Aussenden von Strahlung angeregt. Die Strahlung wird von der transparenten
Schutzröhre 30 ausgesandt,
welche als Strahlungslichtquelle für Belichtungssysteme für ICs oder dergleichen
eingesetzt wird.
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Die
dielektrisch behinderte Entladungslampe erzeugt Strahlungshitze.
Jedoch wird diese Hitze durch Kühlwasser
in dem durchgängigen
Raum 45 oder durch inertes Gas, welches durch die Schutzröhre 30 eingeführt ist,
abgeführt.
Es soll angemerkt sein, dass der innere und äußere Durchmesser des Halters 40 und
dem der Entladungsröhre 20 im
Wesentlichen gleichmäßig gewählt sind,
um so einen gleichmäßigen Fluss
von Kühlwasser
in dem Raum 45, wie dieses oben beschrieben wurde, zu gewährleisten.
Ebenso kann der Innenraum der Schutzröhre 30 fest abgedichtet
sein.
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Die
Strahlungseffizienz der dielektrisch behinderten Entladungslampe
kann sich vermindern oder in der Lebensdauer der Lampe abnehmen,
verursacht durch die Verfärbung
der Entladungsröhre 20 oder
durch die Ansammlung von Staub oder Fremdmaterial an der Entladungsröhre 20.
Vorzugsweise soll die Strahlungseffizienz durch Reinigung oder Austausch
der Entladungsröhre 1 aufrechterhalten bleiben.
Um dies zu erreichen, werden die Befestigungsschrauben 41 (einschließlich bei
der Schrauben 41a und 40b) gelöst und beide Halter 40A, 40B werden
nach außen
hin von der inneren Elektrode 22 getrennt. Dieses ermöglicht das
Einfache und schnelle Auseinandernehmen der dielektrisch behinderten
Entladungslampe zum Entfernen der Entladungsröhre 20. Die abnehmende
Strahlungseffizienz kann durch Abwischen des Staubes von der Oberfläche der
Entladungsröhre 20 oder
durch Reinigung der verfärbten
Entladungsröhre 20 verbessert
werden, wodurch sich die Lebensdauer der dielektrisch behinderte
Entladungslampe erhöht,
was die laufenden Kosten verringert. Ebenso kann im Störungsfall die
Entladungsröhre 20 wie
z. B. eine schadhafte Entladungsröhre durch eine Neue ersetzt
werden. Es soll angemerkt sein, dass die restlichen Teile, welche die
dielektrisch behinderte Entladungslampe aufweist (ausschließlich der
Entladungsröhre)
wieder verwendet werden können,
wodurch hier industrieller Abfall vermieden wird.
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Obwohl
die Konstruktion und der Betrieb einer bevorzugten Ausführungsform
der dielektrisch behinderte Entladungslampe gemäß der vorliegende Erfindung
im Detail beschrieben worden ist, ist selbstverständlich,
dass eine solche Ausführungsform
nur ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist und dieses nicht
als Einschränkung
der vorliegenden Erfindung zu betrachten ist. Ein Normalfachmann wird
prompt erkennen haben, dass verschiedene Modifikationen ohne Abweichung
von den Kern der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche beschrieben
ist, vorgenommen werden können.
Zum Beispiel können
die Halter an beiden Enden identisch oder voneinander abweichenden der
Anordnung sein. Ebenso kann die innere Elektrode mit der männlichen
Schrauben zum Eingreifen in weibliche Schrauben zum Befestigen des
Halters angeordnet sein. Verschiedene konventionelle Einbaumittel
können
zum Befestigen des Halters und der inneren Elektrode eingesetzt
werden, sofern sie in einfacher Weise zusammengestellt oder auseinander genommen
werden können.
Es ist unnötig
zu erwähnen,
dass das Kühlmittel
in der Schutzröhre
auch weggelassen werden kann.
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Es
ist aus der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform augenscheinlich,
dass die dielektrisch behinderte Entladungslampe gemäß der vorliegenden
Erfindung gekennzeichnet wird durch die Vorsehung eines elektrisch
leitenden Materialstabs als interne Elektrode. Die vollständige dielektrisch
behinderte Entladungslampe kann mit der inneren Elektrode integriert
sein, wodurch die Lampe robuster und somit einfacher zusammensetzbar
wird. Ferner kann die dielektrisch behinderte Entladungslampe auseinander
genommen werden, wenn dieses zum schnellen Reinigen oder zum Ersetzen
der Entladungsröhre
notwendig ist. Solche Merkmale sind erfolgreich zur Reduktion der
laufenden Kosten des Belichtungssystemen des und dergleichen mit
dem Einsatz einer diefektrisch behinderten Entladungslampe verwendbar.
Weil die Halter auf der inneren Elektrode entfernbar angebracht
sind, kann die dielektrisch behinderte Entladungslampe einfach und schnell
zusammengebaut und auseinander gebaut werden. Zusätzlich muss
nur die Entladungsröhre
ersetzt werden, um die Lebensdauer der dielektrisch behinderten
Entladungslampe zu erhöhen.