JP2003317675A - 光放射装置 - Google Patents
光放射装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電極の寿命に関係なく、連続的に大出力のＵＶ
光、可視光点状光源を実現すること。 【解決手段】波長０．１ｍｍ〜１０ｍｍの電磁波を一旦
拡大させた後に収束し、その収束点付近に存在する気体
をプラズマ化し、発光させ、該発光を反射鏡を用いて集
光させることを特徴とする光放射装置とする。
光、可視光点状光源を実現すること。 【解決手段】波長０．１ｍｍ〜１０ｍｍの電磁波を一旦
拡大させた後に収束し、その収束点付近に存在する気体
をプラズマ化し、発光させ、該発光を反射鏡を用いて集
光させることを特徴とする光放射装置とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可視および紫外線
の点状の放射源に関し、特に大出力となる紫外線の点状
の放射源に関する。
の点状の放射源に関し、特に大出力となる紫外線の点状
の放射源に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体や液晶といった電子産業分野にお
いて、半導体基板や液晶基板への微細回路パターンの転
写露光のため、紫外線露光が行われ、その光源装置に
は、点状の光源を有する紫外線光源が使用される。近
年、露光される面積の大型化、生産ラインの高スループ
ット化の市場要求が高まりつつある。現状、大面積露光
用の紫外線光源としては、水銀蒸気の発光を利用した水
銀ランプが使用されている。これは、石英ガラスバルブ
内に一対の高融点金属電極を配置し、バルブ内に数ｍｇ
〜数１０ｍｇ／ｃｃ以上の水銀とバッファガスとしてア
ルゴン等の希ガスを封入した放電ランプである。しか
し、電極を有するため、出力としては１０ｋＷが限界と
されている。それは陽極側の電極が、加熱され蒸発して
しまい、バルブ内の黒化による放射光の減少や電極の融
解により放電自体の持続が不可能になるからである。
いて、半導体基板や液晶基板への微細回路パターンの転
写露光のため、紫外線露光が行われ、その光源装置に
は、点状の光源を有する紫外線光源が使用される。近
年、露光される面積の大型化、生産ラインの高スループ
ット化の市場要求が高まりつつある。現状、大面積露光
用の紫外線光源としては、水銀蒸気の発光を利用した水
銀ランプが使用されている。これは、石英ガラスバルブ
内に一対の高融点金属電極を配置し、バルブ内に数ｍｇ
〜数１０ｍｇ／ｃｃ以上の水銀とバッファガスとしてア
ルゴン等の希ガスを封入した放電ランプである。しか
し、電極を有するため、出力としては１０ｋＷが限界と
されている。それは陽極側の電極が、加熱され蒸発して
しまい、バルブ内の黒化による放射光の減少や電極の融
解により放電自体の持続が不可能になるからである。
【０００３】また、レーザを用いたプラズマ発光が考え
られている。しかし、これはレーザのエネルギ変換効率
が低く、実用にはなっていない。また、マイクロ波励起
の光源が、例えば無電極ランプのように検討されている
が、点光源化が困難な状況にある。それは次の理由によ
る。マイクロ波は波長が１ｃｍ以上と長いため、波長程
度以下に集中させることができない。また、点状のプラ
ズマ化ができないのである。
られている。しかし、これはレーザのエネルギ変換効率
が低く、実用にはなっていない。また、マイクロ波励起
の光源が、例えば無電極ランプのように検討されている
が、点光源化が困難な状況にある。それは次の理由によ
る。マイクロ波は波長が１ｃｍ以上と長いため、波長程
度以下に集中させることができない。また、点状のプラ
ズマ化ができないのである。
【０００４】可視光点光源も大出力化が望まれている。
耐候試験の目的で、繊維や太陽電池の大面積一様照射の
用途に、現在はキセノンランプが使用されている。しか
し、大出力化は７ｋＷまでにとどまる。大出力の可視光
光源としてはボルテックスアークという発光源がある
が、これは電極交換が頻繁に必要であり、メンテナンス
が面倒であるという欠点があった。
耐候試験の目的で、繊維や太陽電池の大面積一様照射の
用途に、現在はキセノンランプが使用されている。しか
し、大出力化は７ｋＷまでにとどまる。大出力の可視光
光源としてはボルテックスアークという発光源がある
が、これは電極交換が頻繁に必要であり、メンテナンス
が面倒であるという欠点があった。
【０００５】ところで最近、ミリ波サブミリ波発生装置
の、投入電力に対するミリ波、サブミリ波変換効率の向
上は目覚しく、例えば、投入電力からの変換効率が５０
％に達する装置としてジャイロトロンというミリ波サブ
ミリ波発生装置が注目を集めている。例えば 応用物理
第７０巻 第３号 ２００１年 ３２２頁〜３２６頁
にその実例が示される。当文献に基本的構成と動作原
理が示される。このミリ波サブミリ波はマイクロ波のよ
うに導波管は必要とせず、空中で電力を伝播できる。発
明者はこのミリ波サブミリ波発生装置の点状の放射源へ
の応用について、鋭意検討を行った結果、本発明に至っ
た。
の、投入電力に対するミリ波、サブミリ波変換効率の向
上は目覚しく、例えば、投入電力からの変換効率が５０
％に達する装置としてジャイロトロンというミリ波サブ
ミリ波発生装置が注目を集めている。例えば 応用物理
第７０巻 第３号 ２００１年 ３２２頁〜３２６頁
にその実例が示される。当文献に基本的構成と動作原
理が示される。このミリ波サブミリ波はマイクロ波のよ
うに導波管は必要とせず、空中で電力を伝播できる。発
明者はこのミリ波サブミリ波発生装置の点状の放射源へ
の応用について、鋭意検討を行った結果、本発明に至っ
た。
【０００６】
【発明の解決しようとする課題】先に述べた大面積の露
光のためには出力１５ｋＷ以上、約１０ｍｍ程度にまで
点状光源化した紫外線源が望まれる。また、可視光源に
おいても２０ｋＷ以上の大出力のものが耐光試験用途で
望まれている。そこで、本発明の目的は、電極の寿命に
関係なく、連続的に大出力の光放射を行える点状光源を
実現することにある。
光のためには出力１５ｋＷ以上、約１０ｍｍ程度にまで
点状光源化した紫外線源が望まれる。また、可視光源に
おいても２０ｋＷ以上の大出力のものが耐光試験用途で
望まれている。そこで、本発明の目的は、電極の寿命に
関係なく、連続的に大出力の光放射を行える点状光源を
実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、波長０．１ｍｍ〜１０ｍ
ｍの電磁波を一旦拡大させた後に収束し、その収束点付
近に存在する気体をプラズマ化し、発光させ、その発光
を反射鏡を用いて集光させることを特徴とする光放射装
置とするものである。
に、請求項１に記載の発明は、波長０．１ｍｍ〜１０ｍ
ｍの電磁波を一旦拡大させた後に収束し、その収束点付
近に存在する気体をプラズマ化し、発光させ、その発光
を反射鏡を用いて集光させることを特徴とする光放射装
置とするものである。
【０００８】請求項２に記載の発明は、前記発光する気
体が希ガスを主成分とすることを特徴とする請求項１に
記載の光放射装置とするものである。
体が希ガスを主成分とすることを特徴とする請求項１に
記載の光放射装置とするものである。
【０００９】請求項３に記載の発明は、前記発光する気
体が、収束する電磁波の焦点位置近傍に流れを伴って供
給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の光放射装置とするものである。
体が、収束する電磁波の焦点位置近傍に流れを伴って供
給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の光放射装置とするものである。
【００１０】請求項４に記載の発明は、前記発光する気
体が、収束電磁波と放射を透過する気密容器に封入され
ていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れ
かに記載の光放射装置とするものである。
体が、収束電磁波と放射を透過する気密容器に封入され
ていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れ
かに記載の光放射装置とするものである。
【００１１】請求項５に記載の発明は、前記発光する気
体中に水銀・亜鉛・インジュウムから選ばれた金属か、
金属ハロゲン化物か、イオウかの何れかを含有すること
を特徴とする請求項４に記載の光放射装置とするもので
ある。
体中に水銀・亜鉛・インジュウムから選ばれた金属か、
金属ハロゲン化物か、イオウかの何れかを含有すること
を特徴とする請求項４に記載の光放射装置とするもので
ある。
【００１２】請求項６に記載の発明は、電磁波の収束点
位置に対して、電磁波の吸収体を、電磁波の導入側と反
対側に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の
何れかに記載の光放射装置とするものである。
位置に対して、電磁波の吸収体を、電磁波の導入側と反
対側に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の
何れかに記載の光放射装置とするものである。
【００１３】請求項７に記載の発明は、電磁波の収束点
位置に対して、電磁波の反射体を、電磁波の導入側と反
対側に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の
何れかに記載の光放射装置とするものである。
位置に対して、電磁波の反射体を、電磁波の導入側と反
対側に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の
何れかに記載の光放射装置とするものである。
【００１４】請求項８に記載の発明は、電磁波を収束
し、その焦点位置付近で気体放電させる領域の近傍に始
動用補助アンテナを設けたことを特徴とする請求項１乃
至請求項７の何れかに記載の光放射装置とするものであ
る。
し、その焦点位置付近で気体放電させる領域の近傍に始
動用補助アンテナを設けたことを特徴とする請求項１乃
至請求項７の何れかに記載の光放射装置とするものであ
る。
【００１５】
【作用】本発明の構成によれば、入力電力に対して５０
％以上の変換効率が実現されているミリ波、サブミリ波
を一旦拡大させた後に収束し、その焦点位置でプラズマ
化し、発光させ、点状の放射源となる。反射鏡を設ける
ことでプラズマからの光を小さい窓部に集めて入射電磁
波の散乱による漏洩を防止できる。
％以上の変換効率が実現されているミリ波、サブミリ波
を一旦拡大させた後に収束し、その焦点位置でプラズマ
化し、発光させ、点状の放射源となる。反射鏡を設ける
ことでプラズマからの光を小さい窓部に集めて入射電磁
波の散乱による漏洩を防止できる。
【００１６】発光する気体として希ガスを主成分とする
と、希ガスは低い入射電磁波のエネルギで発光開始でき
るので始動が容易になる。
と、希ガスは低い入射電磁波のエネルギで発光開始でき
るので始動が容易になる。
【００１７】また、希ガスの他に別の放射種を加える
と、用途に合わせた波長の放射が得られる。気密容器内
に気体を収容することで、高気圧での発光が可能とな
り、放射出力を高めることができる。
と、用途に合わせた波長の放射が得られる。気密容器内
に気体を収容することで、高気圧での発光が可能とな
り、放射出力を高めることができる。
【００１８】気体を流すことでその気体が周囲の空気よ
りもプラズマができやすく、発光域を限定できる。ま
た、容器を使用しないので、発光部周囲の温度の制約が
なくなる。
りもプラズマができやすく、発光域を限定できる。ま
た、容器を使用しないので、発光部周囲の温度の制約が
なくなる。
【００１９】電磁波の収束点位置に対して電磁波の吸収
体を電磁波の導入側と反対側に設けることにより、発光
開始まで電磁波が放射装置の外部に漏れるのを防ぐこと
ができる。
体を電磁波の導入側と反対側に設けることにより、発光
開始まで電磁波が放射装置の外部に漏れるのを防ぐこと
ができる。
【００２０】電磁波の収束点位置に対して電磁波の反射
体を電磁波の導入側と反対側に設けたことにより電磁波
を入力側に戻し、定在波をつくり、焦点位置の電界強度
を増し、プラズマが生成し発光しやすくなる。
体を電磁波の導入側と反対側に設けたことにより電磁波
を入力側に戻し、定在波をつくり、焦点位置の電界強度
を増し、プラズマが生成し発光しやすくなる。
【００２１】始動補助手段を設けることで、放電開始電
力範囲を広く取ることができる。
力範囲を広く取ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の光放射
装置の実施形態を説明する。図１は第一の実施例であ
り、金属製の筐体１００内にミリ波サブミリ波発生源１
から３８４ＧＨｚ、１０ｋＷの出力のビーム状サブミリ
波が導入され、導電率の高い金属製の電磁波拡大反射鏡
２でサブミリ波は一旦拡大され、電磁波収束反射鏡３で
サブミリ波は０．６ステラジアンの立体角（θ１）によ
って短焦点で収束される。
装置の実施形態を説明する。図１は第一の実施例であ
り、金属製の筐体１００内にミリ波サブミリ波発生源１
から３８４ＧＨｚ、１０ｋＷの出力のビーム状サブミリ
波が導入され、導電率の高い金属製の電磁波拡大反射鏡
２でサブミリ波は一旦拡大され、電磁波収束反射鏡３で
サブミリ波は０．６ステラジアンの立体角（θ１）によ
って短焦点で収束される。
【００２３】収束点ｓは、例えば石英ガラス製のガラス
容器１０の中心に位置し、肉厚３．５ｍｍ、外径１００
ｍｍのガラス容器１０内にはアルゴンＡｒ約１０ｋＰ
ａ、水銀Ｈｇ２０ｍｇ／ｃｃが封入されている。光源サ
イズは約１０ｍｍである。不図示であるが、ガラス容器
１０は強制空冷されて使用される。
容器１０の中心に位置し、肉厚３．５ｍｍ、外径１００
ｍｍのガラス容器１０内にはアルゴンＡｒ約１０ｋＰ
ａ、水銀Ｈｇ２０ｍｇ／ｃｃが封入されている。光源サ
イズは約１０ｍｍである。不図示であるが、ガラス容器
１０は強制空冷されて使用される。
【００２４】ガラス容器１０はガラス支持棒１５によっ
て支持されている。なお、本願の図面においてガラス容
器１０以外の部材（例えば電磁波拡大反射鏡２）を支持
する支持部材は便宜上、省略している。
て支持されている。なお、本願の図面においてガラス容
器１０以外の部材（例えば電磁波拡大反射鏡２）を支持
する支持部材は便宜上、省略している。
【００２５】電磁波の収束点ｓに対して電磁波吸収体１
１を電磁波の導入側と反対側に設けることにより、発光
開始まで電磁波が放射装置の外部に漏れるのを防ぐこと
ができる。電磁波吸収体１１は例えばカーボンブラック
からなる。収束点ｓでプラズマが生じる段階までサブミ
リ波を吸収するものである。この電磁波吸収体１１は冷
却機構（不図示）を具備する場合がある。
１を電磁波の導入側と反対側に設けることにより、発光
開始まで電磁波が放射装置の外部に漏れるのを防ぐこと
ができる。電磁波吸収体１１は例えばカーボンブラック
からなる。収束点ｓでプラズマが生じる段階までサブミ
リ波を吸収するものである。この電磁波吸収体１１は冷
却機構（不図示）を具備する場合がある。
【００２６】集光反射鏡４で反射され、筐体５の窓部６
にいたる。そして例えば純粋な石英ガラスからなる窓部
材７を透過し、光放射装置１００から装置外部に放射さ
れる。窓部材７は、純粋な石英ガラス以外にも、ミリ波
サブミリ波の吸収のために石英ガラスに２０ｐｐｍのＴ
ｉＯ２をドープした材料でもいい。また、窓部材７は水
のセルであってもよい。
にいたる。そして例えば純粋な石英ガラスからなる窓部
材７を透過し、光放射装置１００から装置外部に放射さ
れる。窓部材７は、純粋な石英ガラス以外にも、ミリ波
サブミリ波の吸収のために石英ガラスに２０ｐｐｍのＴ
ｉＯ２をドープした材料でもいい。また、窓部材７は水
のセルであってもよい。
【００２７】発光は、従来の超高圧水銀ランプと同等で
短波長域が強い発光となる。
短波長域が強い発光となる。
【００２８】図２は本発明の第二実施例であり、金属製
の筐体１００内にミリ波サブミリ波発生源１からは１７
０ＧＨｚ、３０ｋＷのミリ波が導入され、導電率の高い
金属製の電磁波拡大反射鏡２でミリ波は一旦拡大され、
電磁波収束反射鏡３でミリ波は０．２４ステラジアンの
立体角（θ２）によって短焦点で収束される。収束点ｓ
はガラス容器１０の中心に位置し、ガラス容器１０内に
はキセノンＸｅが約１ＭＰａの封入圧で封入されてい
る。
の筐体１００内にミリ波サブミリ波発生源１からは１７
０ＧＨｚ、３０ｋＷのミリ波が導入され、導電率の高い
金属製の電磁波拡大反射鏡２でミリ波は一旦拡大され、
電磁波収束反射鏡３でミリ波は０．２４ステラジアンの
立体角（θ２）によって短焦点で収束される。収束点ｓ
はガラス容器１０の中心に位置し、ガラス容器１０内に
はキセノンＸｅが約１ＭＰａの封入圧で封入されてい
る。
【００２９】ガラス容器１０の肉厚は３ｍｍ、外径は７
０ｍｍである。電磁波の収束点ｓに対して電磁波反射体
１２を電磁波の導入側と反対側に設けたことにより電磁
波を入力側方向へ戻し、定在波をつくり、収束点ｓでの
電界強度を増し、プラズマが生成し発光しやすくなる。
０ｍｍである。電磁波の収束点ｓに対して電磁波反射体
１２を電磁波の導入側と反対側に設けたことにより電磁
波を入力側方向へ戻し、定在波をつくり、収束点ｓでの
電界強度を増し、プラズマが生成し発光しやすくなる。
【００３０】この実施例においては、電磁波反射体１２
により電磁波を入力側に戻す場合にサーキュレータ等
（不図示）で電磁波の進行方向を変え、ミリ波サブミリ
波発生源１へ戻らないようにする。
により電磁波を入力側に戻す場合にサーキュレータ等
（不図示）で電磁波の進行方向を変え、ミリ波サブミリ
波発生源１へ戻らないようにする。
【００３１】一旦、プラズマが生成すると、キセノン原
子が励起されて発光する。その現出する光源サイズは約
８ｍｍ程度になる。そして光の波長は 紫外域から可
視域に亘る連続スペクトルである。
子が励起されて発光する。その現出する光源サイズは約
８ｍｍ程度になる。そして光の波長は 紫外域から可
視域に亘る連続スペクトルである。
【００３２】ガラス容器１０内に封入する希ガスとして
はキセノンのほかにもヘリウムＨｅ、ネオンＮｅ、アル
ゴンＡｒ、クリプトンＫｒを選択でき、さらには水銀Ｈ
ｇ、亜鉛Ｚｎ、インジュウムＩｎなどの金属や金属ハロ
ゲン化物、イオウＳのような発光種を添加することもで
きる。そうすることで、用途に合わせた波長の放射が得
られる。発光スペクトルとしては従来の放電ランプの発
光スペクトルと略同じである。
はキセノンのほかにもヘリウムＨｅ、ネオンＮｅ、アル
ゴンＡｒ、クリプトンＫｒを選択でき、さらには水銀Ｈ
ｇ、亜鉛Ｚｎ、インジュウムＩｎなどの金属や金属ハロ
ゲン化物、イオウＳのような発光種を添加することもで
きる。そうすることで、用途に合わせた波長の放射が得
られる。発光スペクトルとしては従来の放電ランプの発
光スペクトルと略同じである。
【００３３】図３は本発明の第三実施例として光放射装
置の構成を示したものである。この実施例においては、
電磁波拡大反射鏡２、電磁波収束反射鏡３に替えて、そ
れぞれ、電磁波拡大レンズ４１および電磁波収束レンズ
４２を使用する。電磁波拡大レンズ４１は電磁波の吸収
が少なく屈折率が高い、例えば窒化珪素製や水晶製であ
り、電磁波収束レンズ４２は例えば水晶製である。
置の構成を示したものである。この実施例においては、
電磁波拡大反射鏡２、電磁波収束反射鏡３に替えて、そ
れぞれ、電磁波拡大レンズ４１および電磁波収束レンズ
４２を使用する。電磁波拡大レンズ４１は電磁波の吸収
が少なく屈折率が高い、例えば窒化珪素製や水晶製であ
り、電磁波収束レンズ４２は例えば水晶製である。
【００３４】金属製の筐体１００内にミリ波サブミリ波
発生源１からは４１ＧＨｚ、２０ｋＷのミリ波が導入さ
れ、電磁波拡大レンズ４１でミリ波は一旦拡大され、電
磁波収束レンズ４２でミリ波は０．２ステラジアンの立
体角（θ３）によって短焦点で収束される。ガラス容器
１０内に封入する発光種としては、第一実施例と略同様
に水銀Ｈｇ２３ｍｇ／ｃｃと１０ｋＰａのアルゴンＡｒ
とした。光源サイズは約１０ｍｍ、発光は従来の超高圧
水銀ランプと同等で短波長域が強い発光となる。
発生源１からは４１ＧＨｚ、２０ｋＷのミリ波が導入さ
れ、電磁波拡大レンズ４１でミリ波は一旦拡大され、電
磁波収束レンズ４２でミリ波は０．２ステラジアンの立
体角（θ３）によって短焦点で収束される。ガラス容器
１０内に封入する発光種としては、第一実施例と略同様
に水銀Ｈｇ２３ｍｇ／ｃｃと１０ｋＰａのアルゴンＡｒ
とした。光源サイズは約１０ｍｍ、発光は従来の超高圧
水銀ランプと同等で短波長域が強い発光となる。
【００３５】図４は本発明の第四実施例として光放射装
置の構成を示したものである。この実施例においては、
電磁波拡大反射鏡２と電磁波収束反射鏡３および電磁波
収束レンズ４２を組合わせている。第一の実施例および
第二の実施例との違いは電磁波収束反射鏡３が第一の実
施例および第二の実施例においては、アルミニウムであ
るのに対し、第四の実施例においては、金メッキアルミ
ニウムである点である。
置の構成を示したものである。この実施例においては、
電磁波拡大反射鏡２と電磁波収束反射鏡３および電磁波
収束レンズ４２を組合わせている。第一の実施例および
第二の実施例との違いは電磁波収束反射鏡３が第一の実
施例および第二の実施例においては、アルミニウムであ
るのに対し、第四の実施例においては、金メッキアルミ
ニウムである点である。
【００３６】ミリ波サブミリ波発生源１からは４１ＧＨ
ｚ、２０ｋＷのミリ波が導入され、電磁波拡大反射鏡２
でミリ波は一旦拡大され、電磁波収束レンズ４２でミリ
波は短焦点で収束される。ガラス容器１０内に封入する
発光種としては、第一実施例と略同様に水銀Ｈｇ２３ｍ
ｇ／ｃｃと１０ｋＰａのアルゴンＡｒとした。光源サイ
ズは約１０ｍｍ、発光は従来の超高圧水銀ランプと同等
で短波長域が強い発光となる。
ｚ、２０ｋＷのミリ波が導入され、電磁波拡大反射鏡２
でミリ波は一旦拡大され、電磁波収束レンズ４２でミリ
波は短焦点で収束される。ガラス容器１０内に封入する
発光種としては、第一実施例と略同様に水銀Ｈｇ２３ｍ
ｇ／ｃｃと１０ｋＰａのアルゴンＡｒとした。光源サイ
ズは約１０ｍｍ、発光は従来の超高圧水銀ランプと同等
で短波長域が強い発光となる。
【００３７】そして、光を取り出す窓部６にはロッドイ
ンテグレータ８を具える。ロッドインテグレータを使用
することで、利用光の収束と電磁波が光放射装置１００
の外部に漏れないように遮蔽ができる。
ンテグレータ８を具える。ロッドインテグレータを使用
することで、利用光の収束と電磁波が光放射装置１００
の外部に漏れないように遮蔽ができる。
【００３８】図５は本発明の第五実施例であって大電力
タイプである。この実施例においては、金属製の筐体１
００内にミリ波サブミリ波発生源１から１７０ＧＨｚ、
１００ｋＷのミリ波が導入され、導電率の高い金属製の
電磁波拡大反射鏡２でミリ波は一旦拡大され、電磁波収
束反射鏡３でミリ波は０．２４ ステラジアンの立体角
（θ５）によって収束される。
タイプである。この実施例においては、金属製の筐体１
００内にミリ波サブミリ波発生源１から１７０ＧＨｚ、
１００ｋＷのミリ波が導入され、導電率の高い金属製の
電磁波拡大反射鏡２でミリ波は一旦拡大され、電磁波収
束反射鏡３でミリ波は０．２４ ステラジアンの立体角
（θ５）によって収束される。
【００３９】ガラス容器１０は持たず、それに替えてノ
ズル２０から収束点ｓに向けて２０ｌ／分の流量にてア
ルゴンＡｒが３ａｔｍの圧力で吹き付けられる。このノ
ズル２０の先端付近に現出する光源サイズは約１０ｍｍ
である。発光は紫外域から可視域に亘る連続スペクトル
になる。図６のように空気を送るノズルとノズルの間に
アルゴンＡｒを送るノズルを挟み込む形で配置をする
と、プラズマ中の発光領域を狭い領域に限定できる。
ズル２０から収束点ｓに向けて２０ｌ／分の流量にてア
ルゴンＡｒが３ａｔｍの圧力で吹き付けられる。このノ
ズル２０の先端付近に現出する光源サイズは約１０ｍｍ
である。発光は紫外域から可視域に亘る連続スペクトル
になる。図６のように空気を送るノズルとノズルの間に
アルゴンＡｒを送るノズルを挟み込む形で配置をする
と、プラズマ中の発光領域を狭い領域に限定できる。
【００４０】図７は、始動用補助アンテナ３０を具備し
た第六の実施例である。始動用補助アンテナ３０は、そ
の先端部３０Ａを除き、絶縁体５０に覆われている。始
動用補助アンテナ３０は高電圧部６０と接続されてい
る。始動用補助アンテナの無い場合と比較して、約２０
％の低い電力からプラズマが発生するため放電開始が容
易であり、放電開始電力範囲を低電力側へ広げることが
できる。
た第六の実施例である。始動用補助アンテナ３０は、そ
の先端部３０Ａを除き、絶縁体５０に覆われている。始
動用補助アンテナ３０は高電圧部６０と接続されてい
る。始動用補助アンテナの無い場合と比較して、約２０
％の低い電力からプラズマが発生するため放電開始が容
易であり、放電開始電力範囲を低電力側へ広げることが
できる。
【００４１】ミリ波サブミリ波発生源１からは３８４Ｇ
Ｈｚ、３０ｋＷのサブミリ波が導入され、電磁波拡大反
射鏡２でサブミリ波は一旦拡大され、電磁波収束反射鏡
３でサブミリ波は短焦点で収束される。ガラス容器１０
内に封入する発光種としては、キセノンＸｅ１ＭＰａと
した。現出する光源サイズは約８ｍｍ程度になる。そし
て光の波長は紫外域から可視域に亘る連続スペクトルで
ある。
Ｈｚ、３０ｋＷのサブミリ波が導入され、電磁波拡大反
射鏡２でサブミリ波は一旦拡大され、電磁波収束反射鏡
３でサブミリ波は短焦点で収束される。ガラス容器１０
内に封入する発光種としては、キセノンＸｅ１ＭＰａと
した。現出する光源サイズは約８ｍｍ程度になる。そし
て光の波長は紫外域から可視域に亘る連続スペクトルで
ある。
【００４２】以上、本発明の説明においてはミリ波サブ
ミリ波発生源としてジャイロトロンを使用する例で説明
してきたが、ジャイロトロンのほかにもクライストロ
ン、バーカトールなどがある。
ミリ波発生源としてジャイロトロンを使用する例で説明
してきたが、ジャイロトロンのほかにもクライストロ
ン、バーカトールなどがある。
【００４３】
【発明の効果】本発明の請求項１の発明によれば、ミリ
波、サブミリ波を収束し、その焦点位置でプラズマ化
し、発光させ、点状の放射源とする技術により、大出力
のＵＶ、可視の点状光源を実現することができる。反射
鏡を設けることでプラズマからの光を小さい窓部に集め
て入射電磁波の散乱による漏洩を防止できる。
波、サブミリ波を収束し、その焦点位置でプラズマ化
し、発光させ、点状の放射源とする技術により、大出力
のＵＶ、可視の点状光源を実現することができる。反射
鏡を設けることでプラズマからの光を小さい窓部に集め
て入射電磁波の散乱による漏洩を防止できる。
【００４４】特に請求項２の発明によれば、発光する気
体として希ガスを主成分とすると、希ガスは低い入射電
磁波のエネルギで発光開始できるので始動が容易にな
る。
体として希ガスを主成分とすると、希ガスは低い入射電
磁波のエネルギで発光開始できるので始動が容易にな
る。
【００４５】また、請求項３の発明によれば、気体を流
すことでその気体が周囲の空気よりもプラズマができや
すく、発光域を限定できる。また、容器を使用しないの
で、発光部周囲の温度の制約がなくなる。
すことでその気体が周囲の空気よりもプラズマができや
すく、発光域を限定できる。また、容器を使用しないの
で、発光部周囲の温度の制約がなくなる。
【００４６】請求項４の発明によれば、気密容器内に気
体を収容することで、高気圧での発光が可能となり、放
射出力を高めることができる。
体を収容することで、高気圧での発光が可能となり、放
射出力を高めることができる。
【００４７】請求項５の発明によれば、希ガスの他に別
の放射種を加え、用途に合わせた波長の放射が得られ
る。
の放射種を加え、用途に合わせた波長の放射が得られ
る。
【００４８】請求項６の発明によれば、電磁波の収束点
位置に対して電磁波の吸収体を電磁波の導入側と反対側
に設けることにより、発光開始まで電磁波が放射装置の
外部に漏れるのを防ぐことができる。
位置に対して電磁波の吸収体を電磁波の導入側と反対側
に設けることにより、発光開始まで電磁波が放射装置の
外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００４９】請求項７の発明によれば、電磁波の収束点
位置に対して電磁波の反射体を電磁波の導入側と反対側
に設けたことにより電磁波を入力側に戻し、定在波をつ
くり、焦点位置の電界強度を増し、プラズマが生成し発
光しやすくなる。
位置に対して電磁波の反射体を電磁波の導入側と反対側
に設けたことにより電磁波を入力側に戻し、定在波をつ
くり、焦点位置の電界強度を増し、プラズマが生成し発
光しやすくなる。
【００５０】請求項８の発明によれば、始動補助手段を
設けることで、放電開始電力範囲を広く取ることができ
る。
設けることで、放電開始電力範囲を広く取ることができ
る。
【図１】本発明の光放射装置の第一実施例を示す。
【図２】本発明の光放射装置の第二実施例を示す。
【図３】本発明の光放射装置の第三実施例を示す。
【図４】本発明の光放射装置の第四実施例を示す。
【図５】本発明の光放射装置の第五実施例を示す。
【図６】ノズルの配置を示す。
【図７】本発明の光放射装置の第六実施例を示す。
１ ミリ波サブミリ波発生源
２ 電磁波拡大反射鏡
３ 電磁波集束反射鏡
４ 集光反射鏡
５ 筐体
６ 窓部
７ 窓部材
８ ロッドインテグレータ
１０ ガラス容器
１１ 電磁波吸収体
１２ 電磁波反射体
１５ ガラス支持棒
２０ ノズル
３０ 始動用補助アンテナ
３０Ａ アンテナ先端部
４１ 電磁波拡大レンズ
４２ 電磁波収束レンズ
５０ 絶縁体
６０ 高電圧部
１００ 光放射装置
ｓ 収束点
Claims (8)
- 【請求項１】波長０．１ｍｍ〜１０ｍｍの電磁波を一旦
拡大させた後に収束し、その収束点付近に存在する気体
をプラズマ化し、発光させ、その発光を反射鏡を用いて
集光させることを特徴とする光放射装置。 - 【請求項２】前記発光する気体が希ガスを主成分とする
ことを特徴とする請求項１に記載の光放射装置。 - 【請求項３】前記発光する気体が、収束する電磁波の焦
点位置近傍に流れを伴って供給されることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の光放射装置。 - 【請求項４】前記発光する気体が、収束電磁波と放射を
透過する気密容器に封入されていることを特徴とする請
求項１または請求項２の何れかに記載の光放射装置。 - 【請求項５】前記発光する気体中に水銀・亜鉛・インジ
ュウムから選ばれた金属か、金属ハロゲン化物か、イオ
ウかの何れかを含有することを特徴とする請求項４に記
載の光放射装置。 - 【請求項６】電磁波の収束点位置に対して、電磁波の吸
収体を、電磁波の導入側と反対側に設けたことを特徴と
する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光放射装
置。 - 【請求項７】電磁波の収束点位置に対して、電磁波の反
射体を、電磁波の導入側と反対側に設けたことを特徴と
する請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光放射装
置。 - 【請求項８】電磁波を収束し、その焦点位置付近で気体
放電させる領域の近傍に始動用補助アンテナを設けたこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の
光放射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002125712A JP3912171B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 光放射装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002125712A JP3912171B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 光放射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003317675A true JP2003317675A (ja) | 2003-11-07 |
| JP3912171B2 JP3912171B2 (ja) | 2007-05-09 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002125712A Expired - Fee Related JP3912171B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 光放射装置 |
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| CN101866819A (zh) * | 2009-04-15 | 2010-10-20 | 优志旺电机株式会社 | 激光驱动光源 |
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| US10057973B2 (en) | 2015-05-14 | 2018-08-21 | Excelitas Technologies Corp. | Electrodeless single low power CW laser driven plasma lamp |
| US10078167B2 (en) | 2013-09-20 | 2018-09-18 | Asml Netherlands B.V. | Laser-operated light source |
| US10109473B1 (en) | 2018-01-26 | 2018-10-23 | Excelitas Technologies Corp. | Mechanically sealed tube for laser sustained plasma lamp and production method for same |
| US10186416B2 (en) | 2014-05-15 | 2019-01-22 | Excelitas Technologies Corp. | Apparatus and a method for operating a variable pressure sealed beam lamp |
| US12014918B2 (en) | 2021-05-24 | 2024-06-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser-driven light source with electrodeless ignition |
-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002125712A patent/JP3912171B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US9922814B2 (en) | 2014-05-15 | 2018-03-20 | Excelitas Technologies Corp. | Apparatus and a method for operating a sealed beam lamp containing an ionizable medium |
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| JP3912171B2 (ja) | 2007-05-09 |
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