JP2005071942A - Light emitting tube for flash lamp, and manufacturing method of same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラッシュランプを発光させるためのフラッシュランプ用発光管に関するものであり、特に液晶基板やシリコンウエハ等の半導体基板を光照射により急速に加熱処理したり、あるいは殺菌処理、トナーの定着処理、紫外線硬化性樹脂の硬化処理等に用いられたりする技術に関するものである。 The present invention relates to a flash lamp arc tube for causing a flash lamp to emit light. In particular, a semiconductor substrate such as a liquid crystal substrate or a silicon wafer is rapidly heated by light irradiation, or is sterilized or toner fixed. The present invention relates to a technique used for curing a UV curable resin.
従来より、半導体基板の熱処理を行うのにハロゲンランプを加熱源として用い、急速加熱を行い、高温を保持した後、急速に冷却することができるスパイクRTA(Rapid Thrmal Annealing)という技術が知られている。このRTAは成膜(半導体基板表面に酸化膜を形成する)、拡散(半導体基板内部の不純物を拡散させる)などの広い用途で用いられている。例えば、拡散についていえば、半導体基板にシリコンウエハを用いる場合には、まず、シリコンウエハの表層にホウ素やヒ素等の不純物のイオンを注入した後、例えば1000℃以上の熱処理を施すことで当該不純物を拡散させるものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique called spike RTA (Rapid Thermal Annealing) has been known in which a halogen lamp is used as a heat source for heat treatment of a semiconductor substrate, rapid heating is performed, a high temperature is maintained, and then rapid cooling can be performed. Yes. This RTA is used in a wide range of applications such as film formation (forming an oxide film on the surface of a semiconductor substrate) and diffusion (diffusing impurities inside the semiconductor substrate). For example, in terms of diffusion, when a silicon wafer is used as a semiconductor substrate, first, ions of impurities such as boron and arsenic are implanted into the surface layer of the silicon wafer and then subjected to a heat treatment at, for example, 1000 ° C. Is to diffuse.
近年では、半導体集積回路の高集積化、微細化がますます要求されていることから、例えば、シリコンウエハの表層から20nm以下という浅い領域でシリコンの結晶格子位置からイオン注入により少しずれた状態にいる上記不純物の原子を最も近く、かつ正しい結晶格子位置に戻らせる熱処理が要請されるようになってきている。しかしながら、従来のハロゲンランプを加熱源としたハロゲンランプ発光管であれば本質的にその照射エネルギーが低いので、熱処理に著しく時間を要し、その結果、イオン注入された不純物の原子が表層から25nm以上の深さまで拡散し、上記要請に対応することが困難になっている。 In recent years, there has been an increasing demand for higher integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits. For example, in a shallow region of 20 nm or less from the surface layer of a silicon wafer, it is slightly shifted from the crystal lattice position of silicon by ion implantation. There is a growing demand for heat treatment that brings the atoms of the impurities that are close to each other back to the correct crystal lattice position. However, in the case of a halogen lamp arc tube using a conventional halogen lamp as a heat source, the irradiation energy is essentially low, so that the heat treatment takes a very long time. As a result, the ion-implanted impurity atoms are 25 nm from the surface layer. Diffusion to the above depths makes it difficult to meet the above requirements.
ところで、極めて浅い領域に不純物拡散を達成させる方法としては、数ミリメートルの照射幅を持つレーザ光によりシリコンウエハをスキャンするレーザ照射法(XeCL)が従来から存在する。 By the way, as a method for achieving impurity diffusion in a very shallow region, there is a laser irradiation method (XeCL) in which a silicon wafer is scanned with a laser beam having an irradiation width of several millimeters.
しかしながら、レーザ光を放射する装置は非常に高価であり、また、シリコンウエハの表面を小さなスポット径のレーザビームでスキャンしながら熱処理するには、スループットを上げられないという課題があった。 However, an apparatus that emits laser light is very expensive, and there is a problem that throughput cannot be increased when performing heat treatment while scanning the surface of a silicon wafer with a laser beam having a small spot diameter.
そこで、上述のような課題を解決するために、特許文献1や特許文献2では、図5に示すように内部に発光用稀ガスを封入したガラスからなる円筒体21の数ヶ所にトリガバンド23を装着し、このトリガバンド23により円筒体21の軸方向に沿ってトリガ電極22を配設してなるフラッシュランプ20が開示されている。かかる従来技術では、このフラッシュランプ20を用いて高電流密度、短パルス化によりシリコンウエハを熱処理する方法が提案されている。このようなフラッシュランプ20による熱処理は、シリコンウエハに対する照射時間を極めて短くすることができるので、シリコンウエハ内の不純物の状態を乱さないという点で有効であった。
Therefore, in order to solve the above-described problems, in
また、特許文献1で記載されている通り、フラッシュランプ用発光管の黄色化を防止できるという点でも優れていた。
しかしながら、特許文献1や特許文献2で提案されたフラッシュランプ用発光管は、円筒体21の円周方向に巻回したトリガバンド23を装着し、このトリガバンド23により、円筒体21と接しないで、トリガ電極22a,22bを保持する構造であったため、トリガ電極22a、22bは、発光時の温度上昇により異常伸縮したり、あるいは振動等の外乱によりトリガバンド23より離間し、損傷したりするという課題があった。
However, the arc tube for flash lamps proposed in
特に、液晶基板やシリコンウエハ等の半導体基板の熱処理では、円筒体21及びトリガ電極22a,22bを構成する材料の比熱の相違によりランプ発光時の円筒体21の温度は100℃程度にしかならないのに対し、トリガ電極22a,22bは数百℃の高温となり円筒体21に対するトリガ電極22a,22bの異常伸縮は著しかった。
In particular, in the heat treatment of a semiconductor substrate such as a liquid crystal substrate or a silicon wafer, the temperature of the
また、トリガバンド23そのものを製作、装着するためのコストを必要とするという課題もあった。
There is also a problem that the cost for manufacturing and mounting the
本発明の目的は、トリガ電極がフラッシュランプの発光によって異常伸縮したり、振動等の外乱により損傷したりすることを防止するとともに、低コストで製造できるフラッシュランプ用発光管を提供することである。 An object of the present invention is to provide an arc tube for a flash lamp that can be manufactured at a low cost while preventing the trigger electrode from being abnormally expanded and contracted by light emission of the flash lamp or being damaged by disturbance such as vibration. .
本発明のフラッシュランプ用発光管は、透光性の円筒体に発光を誘発する電圧が印加されるトリガ電極を有したフラッシュランプ用発光管であって、上記トリガ電極を円筒体の外表面長手方向に密着形成したことを特徴とする。 An arc tube for a flash lamp according to the present invention is an arc tube for a flash lamp having a trigger electrode to which a voltage for inducing light emission is applied to a light-transmitting cylindrical body, and the trigger electrode is formed in the longitudinal direction of the outer surface of the cylinder. It is characterized by being formed in close contact with the direction.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記トリガ電極の複数を有し、上記円筒体の円周方向に並べて形成したことを特徴とする。 The flash lamp arc tube has a plurality of the trigger electrodes, and is arranged side by side in the circumferential direction of the cylindrical body.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記トリガ電極の各々の間隔を等間隔に配置したことを特徴とする。 In the flash lamp arc tube, the trigger electrodes are arranged at equal intervals.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記トリガ電極を構成する材料の融点が660℃以上であるとともに、可視光線領域における反射率が52%以上であることを特徴とする。 The flash lamp arc tube is characterized in that the material constituting the trigger electrode has a melting point of 660 ° C. or higher and a reflectance in the visible light region of 52% or higher.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記トリガ電極を銀、白金、パラジウム、ロジウム、タングステン、ニッケル、アルミニウムのいずれかを主成分とする金属から形成することを特徴とする。 The arc tube for flash lamp is characterized in that the trigger electrode is formed of a metal mainly containing any one of silver, platinum, palladium, rhodium, tungsten, nickel, and aluminum.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記円筒体の可視光線領域における透過率が80%以上であることを特徴とする。 The flash lamp arc tube has a transmittance of 80% or more in the visible light region of the cylindrical body.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記円筒体の肉厚は0.8〜2.5mmであることを特徴とする。 The flash lamp arc tube is characterized in that the cylindrical body has a thickness of 0.8 to 2.5 mm.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記円筒体を酸化アルミニウム多結晶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)多結晶体、イットリア多結晶体、ジルコニア多結晶体、スピネル多結晶体からなる群より選ばれた透光性セラミックスまたはその複合体からなることを特徴とする。 The arc tube for the flash lamp is selected from the group consisting of aluminum oxide polycrystal, yttrium aluminum garnet (YAG) polycrystal, yttria polycrystal, zirconia polycrystal, and spinel polycrystal. It is characterized by comprising a translucent ceramic or a composite thereof.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記円筒体を構成する材料の平均結晶粒径が1〜30μmであることを特徴とする。 The arc tube for flash lamp is characterized in that an average crystal grain size of a material constituting the cylindrical body is 1 to 30 μm.
上記フラッシュランプ用発光管は、上記円筒体をサファイヤ単結晶体から形成することを特徴とする。 The arc tube for flash lamp is characterized in that the cylindrical body is formed of a sapphire single crystal.
上記フラッシュランプ用発光管に用いられるトリガ電極を円筒体の外表面に物理的気相法、化学的気相法、スクリーン印刷、メタライズ、メッキ、溶射のいずれかの方法により形成することを特徴とする。 The trigger electrode used in the arc tube for flash lamp is formed on the outer surface of the cylindrical body by any one of physical vapor deposition, chemical vapor deposition, screen printing, metallization, plating, and thermal spraying. To do.
以上のように、本発明のフラッシュランプ用発光管によれば、透光性の円筒体に発光を誘発する電圧が印加されるトリガ電極を円筒体の外表面長手方向に密着形成しているので、フラッシュランプを発光させてもトリガ電極が円筒体に密着して拘束されるので、トリガ電極の異常伸縮を抑制することができるとともに、振動等の外乱があってもトリガ電極が円筒体から離間して損傷することもない。 As described above, according to the arc tube for a flash lamp of the present invention, the trigger electrode to which a voltage for inducing light emission is applied to the translucent cylindrical body is formed in close contact with the longitudinal direction of the outer surface of the cylindrical body. Even if the flash lamp is turned on, the trigger electrode is closely attached to the cylindrical body and restrained, so that the trigger electrode can be prevented from abnormal expansion and contraction, and the trigger electrode can be separated from the cylindrical body even if there is a disturbance such as vibration. And will not be damaged.
併せて、従来トリガ電極を保持していたトリガバンドの製作も不要となるために、低コストでフラッシュランプ用発光管を製造することができる。 In addition, since it is not necessary to produce a trigger band that conventionally holds the trigger electrode, a flash lamp arc tube can be manufactured at low cost.
また、本発明のフラッシュランプ用発光管は、長手方向に形成した複数の上記トリガ電極の複数を円筒体の円周方向に並べて形成したので、プラズマが分散して発生し、円筒体を構成する材料に対する局部的な腐食が軽減されることで、円筒体の内面への粉状体の付着、堆積を低減させられ、放射量の低下を防止することができる。 In the flash lamp arc tube according to the present invention, since the plurality of trigger electrodes formed in the longitudinal direction are formed side by side in the circumferential direction of the cylindrical body, plasma is dispersedly generated to constitute the cylindrical body. By reducing local corrosion on the material, adhesion and deposition of the powdery body on the inner surface of the cylindrical body can be reduced, and a decrease in the amount of radiation can be prevented.
また、本発明のフラッシュランプ用発光管は上記トリガ電極の各々の間隔を等間隔に配置したことで、プラズマの発生をより均一に分散させられるので、さらに局部的な腐食が軽減され、放射量の低下を防止できるため好適である。 In addition, since the arc tube for a flash lamp of the present invention has the trigger electrodes arranged at equal intervals, the generation of plasma can be more evenly distributed, so that local corrosion is further reduced and the amount of radiation is reduced. This is preferable because it is possible to prevent a decrease in the thickness.
また、本発明のフラッシュランプ用発光管は、上記トリガ電極を構成する材料の融点を660℃以上とするとともに、可視光線領域における反射率を52%以上とすることで、可視光線の吸収を低減させられることができるので、フラッシュランプが発光回数を重ねてもトリガ電極の溶融、剥離等の損傷を防止でき、信頼性の高いものが得られる。 In addition, the arc tube for flash lamp of the present invention reduces the absorption of visible light by setting the melting point of the material constituting the trigger electrode to 660 ° C. or higher and the reflectance in the visible light region to 52% or higher. Therefore, even if the flash lamp repeatedly emits light, damage such as melting and peeling of the trigger electrode can be prevented, and a highly reliable one can be obtained.
特に、本発明のフラッシュランプ用発光管では、上記トリガ電極を材料の入手容易性という点から銀、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケル、アルミニウムのいずれかを主成分とする金属から形成することが好適である。 In particular, in the arc tube for a flash lamp of the present invention, the trigger electrode is preferably formed from a metal containing silver, platinum, palladium, rhodium, nickel, or aluminum as a main component from the viewpoint of easy material availability. It is.
また、本発明のフラッシュランプ用発光管では、上記円筒体の可視光線領域における透過率を80%以上とすることで半導体基板上での照度が下がらず、より照射時間を短くすることができる。 Further, in the arc tube for flash lamp of the present invention, the illuminance on the semiconductor substrate is not lowered and the irradiation time can be shortened by setting the transmittance in the visible light region of the cylindrical body to 80% or more.
また、本発明のフラッシュランプ用発光管では、上記円筒体の肉厚を0.8〜2.5mmとすることで、適切な耐圧強度及び透過率を確保することができる。 Moreover, in the arc tube for flash lamps of the present invention, appropriate pressure strength and transmittance can be ensured by setting the thickness of the cylindrical body to 0.8 to 2.5 mm.
特に、本発明のフラッシュランプ用発光管では、耐食性の点から上記円筒体を酸化アルミニウム多結晶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)多結晶体、イットリア多結晶体、ジルコニア多結晶体、スピネル多結晶体からなる群より選ばれた透光性セラミックスまたはその複合体から形成することが好適である。 In particular, in the arc tube for flash lamp of the present invention, the cylindrical body is made of aluminum oxide polycrystal, yttrium aluminum garnet (YAG) polycrystal, yttria polycrystal, zirconia polycrystal, spinel polycrystal from the point of corrosion resistance. It is preferable to form from a translucent ceramic selected from the group consisting of crystal bodies or a composite thereof.
また、本発明のフラッシュランプ用発光管では、上記円筒体を構成する材料の平均結晶粒径を1〜30μmとすることで、円筒体の透過率が低下することもない上、フラッシュランプ発光時の円筒体の内部圧力が耐圧強度を超えることもなく、フラッシュランプ用発光管が破裂することもない。 Further, in the arc tube for flash lamp of the present invention, the average crystal grain size of the material constituting the cylindrical body is set to 1 to 30 μm, so that the transmittance of the cylindrical body is not lowered and the flash lamp emits light. The internal pressure of the cylinder does not exceed the pressure strength, and the arc tube for flash lamp does not burst.
また、本発明のフラッシュランプ用発光管では、上記円筒体を耐食性の点からサファイヤ単結晶体で形成することが好適である。 In the arc tube for flash lamp of the present invention, it is preferable that the cylindrical body is formed of a sapphire single crystal from the viewpoint of corrosion resistance.
さらに、本発明のフラッシュランプ用発光管では、上記トリガ電極を物理的気相法、化学的気相法、スクリーン印刷、メタライズ、メッキ、溶射のいずれかの方法により形成することで、円筒体との密着性が良好なフラッシュランプ用発光管を得ることができる。 Furthermore, in the arc tube for a flash lamp of the present invention, the trigger electrode is formed by any one of a physical gas phase method, a chemical gas phase method, screen printing, metallization, plating, and thermal spraying. An arc tube for a flash lamp having good adhesion can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明のフラッシュランプ用発光管は図1に示すように透光性の円筒体1に発光を誘発する電圧が印加されるトリガ電極2を有したフラッシュランプ用発光管10であって、トリガ電極2を円筒体1の外表面長手方向に密着形成した構造である。
The flash lamp arc tube of the present invention is a flash
このような構造にすると、トリガ電極2が円筒体1に密着形成されているために、フラッシュランプを発光させても、トリガ電極2が円筒体1に密着して拘束されているため、トリガ電極2の異常伸縮を防止することができるとともに、振動等の外乱があってもトリガ電極2が円筒体1から離間して損傷することがない。
With such a structure, since the
また、図2に示すように2つのトリガ電極2a,2bを円筒体1の円周方向に並べて形成しても良い。即ち、トリガ電極2が図1に示すように単数である場合、トリガ電極2に電圧を印加すると、トリガ電極2に近い部分にのみ、即ち局部的に、プラズマPが発生するため、発光回数を重ねると、円筒体1を構成する材料が腐食を受け、その腐食を受けた材料が微小な粉状体となって、円筒体1の内面に付着、堆積することになりフラッシュランプの放射量の低下を引き起こすことがある。しかしながら、上述のように2つのトリガ電極2a、2bを円筒体1の円周方向に並べて形成し、例えば交互にトリガ電極2a、2bを印加することで、プラズマP2が分散して発生させることができ、円筒体1を構成する材料に対する局部的な腐食が軽減される。その結果、円筒体1の内面へ粉状体が付着、堆積するのを低減でき、放射量の低下を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the two trigger electrodes 2 a and 2 b may be formed side by side in the circumferential direction of the
また、図3に示すように円筒体1の外表面の円周方向に形成する複数のトリガ電極2は、各々の間隔が等間隔になるように形成するとプラズマの発生をより均一に分散できるので好適である。
Further, as shown in FIG. 3, when the plurality of
また、トリガ電極2は、必ずしも一つずつ選択して電圧を印加することに限定されない。例えば、最初の発光に2つのトリガ電極、例えばトリガ電極2aとトリガ電極2bを選択し、次の発光に例えばトリガ電極2cとトリガ電極2dを選択し、電圧を同時に印加してもよい。
Further, the
なお、円筒体1は、例えば内径8〜15mm、外径9.6〜20mm、長さ200〜550mmであって、トリガ電極2は、例えば幅0.5〜10mm、長さ200〜550mm、厚み1〜400μmであることが好適であるが、特に限定されるものではない。従って、トリガ電極2の円周方向の幅としては円筒体1の外周に対して0.8〜33.2%、好ましくは1.6〜15.9%とする。この比率が0.8%未満であるとトリガ電極2自体が断線するおそれが高くなる。一方、33.2%を超えるとトリガ電極2が複数ある場合にはトリガ電極2によって遮られる放射光の比率が大きくなり、液晶基板やシリコンウエハ等の半導体基板の熱処理を効果的に行うことができなくなる。
The
また、トリガ電極2を構成する材料の融点は660℃以上であるとともに、可視光線領域における反射率は52%以上であることが好適である。
The melting point of the material constituting the
トリガ電極2を構成する材料のうち、融点660℃以上の材料を選択したのは、融点が660℃未満の材料では、フラッシュランプが発光回数を重ねるとトリガ電極2が溶融するおそれがあるからである。一方、融点660℃以上の材料では溶融のおそれがなく、フラッシュランプとしての信頼性を容易に確保することができるからである。
Among the materials constituting the
さらに、トリガ電極2を構成する材料のうち、可視光線領域における反射率が52%以上の材料を選択したのは、反射率52%未満の材料では、フラッシュランプが発光回数を重ねると、トリガ電極2は発光による熱を吸収、蓄熱するために、膨張、収縮を起こし剥離等の損傷が進みやすいからである。一方、反射率52%以上の材料では、放射光が反射されるので、トリガ電極2には、発光による熱が吸収、蓄熱されないので剥離等の損傷が進みにくく、信頼性の高いものとなる。
Further, among the materials constituting the
このようなトリガ電極2を構成する材料として、銀、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケル、アルミニウムのいずれかを主成分とする金属から形成することが好ましい。
The
また、トリガ電極2は直線形状に限定されるものではなく、例えば、円筒体1に螺旋状に形成することも可能である。
In addition, the
さらに、円筒体1は可視光線領域における透過率が80%以上であることが好適である。透過率を80%以上とすることで半導体基板上での照度が下がらないので、より照射時間を短くすることができるからである。
Further, the
また、円筒体1の肉厚は0.8〜2.5mmであることが好適である。円筒体1の肉厚を0.8mm未満とすると、円筒体1を構成する材料によっては耐圧強度が不足し、フラッシュランプ発光時の円筒体1の内部圧力が耐圧強度より高くなり、フラッシュランプ用発光管が破裂するおそれがあるからであり、2.5mmを超えると、円筒体1の透過率が低下するからである。一方、円筒体1の肉厚を0.8〜2.5mmとすることで、適切な耐圧強度及び透過率を確保することができる。
The wall thickness of the
さらに、円筒体1は、酸化アルミニウム多結晶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)多結晶体、イットリア多結晶体、ジルコニア多結晶体、スピネル多結晶体からなる群より選ばれた透光性セラミックスまたはその複合体からなることが好ましい。このような材料は、耐熱性及び耐食性が良好であるとともに、1000℃程度の高温に対しても透過率が低下することがないからである。
Further, the
また、円筒体1を構成する材料の平均結晶粒径は、1〜30μmであることが好適である。円筒体1を構成する材料の平均結晶粒径を1μm未満とすると、フラッシュランプが発光回数を重ねた場合、結晶が粒成長することで、円筒体1の表面粗さが劣化し、円筒体1の透過率が低下するおそれがあるからであり、30μmを超えると、円筒体1の肉厚が薄い場合、耐圧強度が低くなりやすく、フラッシュランプ用発光管10が破裂するおそれがあるからである。一方、円筒体1を構成する材料の平均結晶粒径を1〜30μmとすることで円筒体1の透過率が低下することもない上、フラッシュランプ発光時の円筒体1の内部圧力が耐圧強度を超えることもなく、フラッシュランプ用発光管が破裂することもない。
Moreover, it is suitable that the average crystal grain diameter of the material which comprises the
特に、サファイヤ単結晶体で円筒体1を形成した場合、発光回数を重ねても円筒体1の表面が黄色にならないだけでなく、白濁化することもない。その結果、半導体基板への放射そのものが不均一になったり、放射光の半導体基板上での照度が低下したりするということもない。
In particular, when the
本発明のフラッシュランプ用発光管の製造方法は、円筒体1をサファイヤ単結晶体で形成する場合、EFG法(引き上げ法)、チョクラルスキー法、HEM法、ブリッジマン法、VGF法等により得ることができる。また、円筒体1を酸化アルミニウム多結晶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)多結晶体、イットリア多結晶体、石英ガラスのいずれかで形成する場合、所定の原料粉末が混練された混練体を押出成形法により成形した後、所定の温度で焼結させればよい。
The manufacturing method of the arc tube for flash lamp of the present invention is obtained by the EFG method (pulling method), the Czochralski method, the HEM method, the Bridgman method, the VGF method, etc., when the
そして、得られた円筒体1の外表面に、トリガ電極2を真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタ等の物理的気相法、プラズマCVD、熱CVD、光CVD等の化学的気相法、スクリーン印刷、メタライズ、メッキ、溶射のいずれかの方法により形成することで、本発明のフラッシュランプ用発光管が得られる。
Then, a
さらに、フラッシュランプ用発光管10の一端には、図5に示すようにトリガ電極2に印加される電圧とは独立した電圧を印加することで、フラッシュランプを発光する放電電極3aを配置し、円筒体1を形成する材料と同じ材料からなる封止部材4aで封止する。そして、アルゴン、キセノン、クリプトン等の発光用稀ガスの1種あるいは2種以上を、例えば4〜6MPaの圧力で封入する。その後、他端についても放電電極3aと対向するように放電電極3bを配置し、円筒体1を形成する材料と同じ材料よりなる封止部材4bで封止することで、可視光線領域の光を良好に放射できるフラッシュランプとすることができる。
Furthermore, a
以下本発明の実施例を具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described below.
(実施例1)
サファイヤ単結晶体で形成した円筒体1の外表面長手方向に、フラッシュランプの発光を誘発する電圧が印加されるトリガ電極2を真空蒸着により銀で密着形成した、図1に示す本発明のフラッシュランプ用発光管10を作製した。
(Example 1)
A flash according to the present invention shown in FIG. 1, in which a
次に、図4に示すように上記フラッシュランプ用発光管10の一端に放電電極3aを配置し、サファイヤ単結晶体からなる封止部材4aで封止した。そして、キセノンを5MPaの圧力で封入し、他端についても放電電極3aと対向するように放電電極3bを配置し、サファイヤ単結晶体からなる封止部材4bで封止することで、可視光線領域の光を放射するフラッシュランプとした。
Next, as shown in FIG. 4, the
また、比較例としてサファイヤ単結晶体で形成した円筒体21の長手方向3ヶ所にトリガバンド23を装着し、このトリガバンド23により、トリガ電極22a,22bを保持した図5に示すフラッシュランプ用発光管20も作製した。次に、上述と同様の方法でフラッシュランプ用発光管20の両端を封止することで、可視光線領域の光を放射するフラッシュランプとした。
Further, as comparative examples, trigger
そして、上記実施例、比較例とも放電電極間の距離は300mm、フラッシュランプ1本当たりの入力エネルギーは350J、パルス幅は100μ秒として20000回発光し、その後にトリガ電極2の異常伸縮が発生したか否かについて観察した。
In both the above examples and comparative examples, the distance between the discharge electrodes was 300 mm, the input energy per flash lamp was 350 J, the pulse width was 100 μsec, light was emitted 20000 times, and then the
その結果を表1に示す。
表1より、比較例のフラッシュランプ用発光管No.2は20000回発光後にトリガ電極が異常伸縮したのに対し、本発明のフラッシュランプ用発光管No.1は20000回発光させてもトリガ電極は異常伸縮が起こらず良好であることがわかる。 From Table 1, the arc tube No. 1 for the flash lamp of the comparative example. 2 shows that the trigger electrode expanded and contracted abnormally after 20000 light emission, whereas the flash tube arc tube No. 2 of the present invention. It can be seen that No. 1 is good because the trigger electrode does not cause abnormal expansion and contraction even when light is emitted 20000 times.
(実施例2)
サファイヤ単結晶体で形成した円筒体1の外表面長手方向に、トリガ電極2を真空蒸着により銀でそれぞれ1本、2本、3本密着形成した本発明のフラッシュランプ用発光管10を作製した。
(Example 2)
An
なお、トリガ電極2が2本、3本のものについては、トリガ電極2の各々の間隔が異なるフラッシュランプ用発光管10と、等間隔であるフラッシュランプ用発光管10とを作製した。
For the two or three
次に、実施例1と同様に、上記フラッシュランプ用発光管10の一端に放電電極3aを配置し、サファイヤ単結晶体からなる封止部材4aで封止した。そして、キセノンを5MPaの圧力で封入し、他端についても放電電極3aと対向するように放電電極3bを配置し、サファイヤ単結晶体からなる封止部材4bで封止することで、可視光線領域の光を放射するフラッシュランプとした。
Next, similarly to Example 1, the
そして、放電電極間の距離は300mm、フラッシュランプ1本当たりの入力エネルギーは350J、パルス幅は100μ秒として1回発光後及び20000回発光後の放射強度を測定し、その減衰率を算出した。 Then, the distance between the discharge electrodes was 300 mm, the input energy per flash lamp was 350 J, the pulse width was 100 μsec, the radiation intensity after one emission and after 20000 emission was measured, and the attenuation rate was calculated.
ここで規定する放射強度の減衰率とは、以下の式で定義され、この値が高いほど、プラズマが不均一に分散して発生しているといえる。 The attenuation rate of the radiation intensity defined here is defined by the following equation, and it can be said that the higher this value, the more unevenly the plasma is generated.
放射強度の減衰率(%)=(1回発光後の放射強度−20000回発光後の放射強度)/1回発光後の放射強度×100
その結果を表2に示す。
Decay rate of radiation intensity (%) = (radiation intensity after one light emission−radiation intensity after 20000 light emission) / radiation intensity after one light emission × 100
The results are shown in Table 2.
表2より、トリガ電極が1本密着形成されたフラッシュランプ発光管No.3は放射強度の減衰率が16%と大きかったのに対し、トリガ電極が2本、3本密着形成されたフラッシュランプ発光管No.4〜7は、放射強度の減衰率が4〜11%と小さく、特に、トリガ電極の各々の間隔が等間隔であるフラッシュランプ発光管No.5,7は、放射強度の減衰率が4%と特に小さいことがわかり、プラズマが均一に分散して発生しており、長期信頼性の点で良好である。 From Table 2, a flash lamp arc tube No. 1 in which one trigger electrode is formed in close contact is shown. No. 3 had a large decay rate of the radiation intensity of 16%, whereas the flash lamp arc tube No. 3 having two and three trigger electrodes formed in close contact with each other. Nos. 4 to 7 have a small attenuation rate of radiation intensity of 4 to 11%, and in particular, the flash lamp arc tube No. 4 in which the intervals between the trigger electrodes are equal. Nos. 5 and 7 show that the attenuation rate of the radiation intensity is particularly small at 4%, and the plasma is generated in a uniformly dispersed manner, which is favorable in terms of long-term reliability.
(実施例3)
サファイヤ単結晶体で形成した円筒体1の外表面長手方向に、トリガ電極2を真空蒸着により錫、銀、白金、パラジウム、ロジウム、タングステン、ニッケル、アルミニウム及び金で密着形成したフラッシュランプ用発光管10を作製した。
(Example 3)
An arc tube for a flash lamp in which a
トリガ電極2を構成する材料の融点及び可視光線領域(測定波長450nm,550nm,700nm)における透過率について以下の表3に示している。
Table 3 below shows the melting point and the transmittance in the visible light region (measurement wavelengths: 450 nm, 550 nm, and 700 nm) of the material constituting the
次に、実施例1と同様に、上記フラッシュランプ用発光管10の一端に放電電極3aを配置し、サファイヤ単結晶体からなる封止部材4aで封止した。そして、キセノンを5MPaの圧力で封入し、他端についても放電電極3aと対向するように放電電極3bを配置し、サファイヤ単結晶体からなる封止部材4bで封止することで、可視光線領域の光を放射するフラッシュランプ発光管10とした。
Next, similarly to Example 1, the
そして、放電電極間の距離は300mm、フラッシュランプ発光管1本当たりの入力エネルギーは350J、パルス幅は100μ秒として20000回発光後のトリガ電極2の溶融状態を確認した。
Then, the distance between the discharge electrodes was 300 mm, the input energy per flash lamp arc tube was 350 J, the pulse width was 100 μsec, and the molten state of the
その結果を表3に示す。
表3より、トリガ電極2がそれぞれ錫、タングステン、金で密着形成されたフラッシュランプ用発光管No.8,13,16は、トリガ電極2を構成する材料の融点が660℃未満であるか、可視光線領域における透過率が52%未満であるため、20000回発光後、トリガ電極2の溶融が確認されたことがわかる。一方、トリガ電極2がそれぞれ銀、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケル、アルミニウムで密着形成されたフラッシュランプ用発光管No.9,10,11,12,15はトリガ電極2を構成する材料の融点が660℃以上であるとともに、可視光線領域における反射率が52%以上であるため、20000回発光後もトリガ電極2の溶融は確認されず、良好である。
From Table 3, the flash lamp arc tube No. 2 in which the
(実施例4)
円筒体1を酸化アルミニウム多結晶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)多結晶体、イットリア多結晶体、ジルコニア多結晶体、スピネル多結晶体、石英ガラスで形成し、その外表面長手方向にトリガ電極2を真空蒸着により銀で密着形成したフラッシュランプ用発光管10を作製した。
Example 4
The
ここで、円筒体1を酸化アルミニウム多結晶体で形成したものについては表4に示すように、円筒体1の肉厚を0.6〜3mm、前記酸化アルミニウム多結晶体の平均結晶粒径を0.8〜35μmの範囲で設定した。
Here, as shown in Table 4 for the
次に、実施例1と同様に、上記フラッシュランプ用発光管10の一端に放電電極3aを配置し、上記円筒体1と同一材料からなる封止部材4aで封止した。そして、キセノンを5MPaの圧力で封入し、他端についても放電電極3aと対向するように放電電極3bを配置し、封止部材4aと同じ材料の封止部材4bで封止することで、可視光線領域の光を放射するフラッシュランプとした。
Next, similarly to Example 1, the
そして、放電電極間の距離は300mm、フラッシュランプ1本当たりの入力エネルギーは350J、パルス幅は100μ秒として1回発光後の透過率T0(以下、初期透過率T0という。)と20000回発光後の透過率T1を測定し、その透過率の差ΔT(=T0−T1)を評価した。 The distance between the discharge electrodes is 300 mm, the input energy per flash lamp is 350 J, the pulse width is 100 μsec, and the transmittance T 0 after light emission (hereinafter referred to as initial transmittance T 0 ) and 20000 times. The transmittance T 1 after light emission was measured, and the transmittance difference ΔT (= T 0 −T 1 ) was evaluated.
その結果を表4に示す。
表4より、円筒体1の肉厚が0.8mm未満であるフラッシュランプ用発光管No.17は、発光回数が25000回で破損し、発光回数がこのように多い場合、耐圧強度が不十分であることがわかる。また、円筒体1の肉厚が2.5mmを超えるフラッシュランプ用発光管No.25は、初期透過率T0自体が67%と低いことがわかる。
From Table 4, the arc tube for flash lamp No. 1 having a thickness of the
さらに、酸化アルミニウム多結晶体の平均結晶粒径が30μmを超えるフラッシュランプ用発光管No.25は、発光回数が20000回で破損し、耐圧強度が不十分であることがわかる。また、酸化アルミニウム多結晶体の平均結晶粒径が1μm未満のフラッシュランプ用発光管No.18は、20000回発光後の透過率T1が著しく低くなっていることがわかる。 Furthermore, arc tube No. 1 for flash lamps in which the average crystal grain size of the aluminum oxide polycrystal exceeds 30 μm. No. 25 is broken when the number of light emission is 20000, and the pressure resistance is insufficient. In addition, the arc tube No. 1 for flash lamp having an average crystal grain size of aluminum oxide polycrystal of less than 1 μm. 18 shows that the transmittance T 1 after 20,000 times of light emission is remarkably low.
一方、円筒体1の肉厚が0.8〜2.5mmであるとともに、酸化アルミニウムの平均結晶粒径が1〜30μmであるフラッシュランプ用発光管No.19〜21,23,24は破損することもなく、20000回発光後の透過率T1も70%以上と十分高い。
On the other hand, while the
また、円筒体1を石英ガラスで形成したフラッシュランプ用発光管No.31は浸食され、白濁化したのに対し、円筒体1をそれぞれ酸化アルミニウム多結晶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)多結晶体、イットリア多結晶体、ジルコニア多結晶体、スピネル多結晶体で形成したフラッシュランプ用発光管No.17〜30は、浸食されず、良好であることがわかる。
In addition, arc tube No. 1 for flash lamp in which the
1 :円筒体
2 :トリガ電極
3 :放電電極
10,20:フラッシュランプ用発光管
21:円筒体
22:トリガ電極
23:トリガバンド
1: Cylindrical body 2: Trigger electrode 3:
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