JP2008153187A - Discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は放電ランプに関し、特に、紫外線を放射する放電ランプであって、紫外線散乱反射膜が放電容器の表面に形成されてなる放電ランプに関する。 The present invention relates to a discharge lamp, and more particularly, to a discharge lamp that radiates ultraviolet rays, in which an ultraviolet scattering reflection film is formed on the surface of a discharge vessel.
近年、金属、ガラス、その他の材料よりなる被処理体に波長200nm以下の真空紫外光を照射することにより、当該真空紫外光及びこれにより生成されるオゾンの作用によって被処理体を処理する技術、例えば被処理体の表面に付着した有機汚染物質を除去する洗浄処理技術や、被処理体の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成処理技術が開発され、実用化されている。 In recent years, by irradiating an object to be processed made of metal, glass, or other material with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, a technique for processing the object to be processed by the action of the vacuum ultraviolet light and ozone generated thereby, For example, a cleaning processing technique for removing organic contaminants adhering to the surface of the object to be processed and an oxide film forming processing technique for forming an oxide film on the surface of the object to be processed have been developed and put into practical use.
紫外線を放射する放電ランプは、より高強度の紫外線を効率よく放射するために多くの試みがなされている。図9は、特許文献1に示す放電ランプを示す説明用断面図である。紫外線を透過するシリカガラスよりなる放電容器2を備え、この放電容器2の内側と外側にそれぞれ内側電極3と外側電極4が構成されてなり、放電容器2の表面に紫外線散乱反射膜8を有する放電ランプ1が記載されている。この紫外線散乱反射膜8が形成された放電容器2には、放電空間内に存在する紫外線が入射しないようになっている。また、放電容器内で発生した紫外線を放射するために、紫外線散乱反射膜8が形成されていない光出射窓23が放電容器2の一部に形成されている。
Many attempts have been made for discharge lamps that emit ultraviolet rays in order to efficiently emit higher-intensity ultraviolet rays. FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the discharge lamp shown in
紫外線散乱反射膜8が放電容器1の内部に設けられているので、紫外線散乱反射膜8によって紫外線が反射されるときはシリカガラスを透過せず、外部に紫外線が放出されるときだけシリカガラスを透過して光出射窓23から放射されるため、シリカガラスを透過することによる減衰を抑えることができる。また、放電容器2を構成するシリカガラスに放電空間内の紫外線が入射することを防止することによって、紫外線歪によるダメージを小さくし、クラックが発生することを防止することができる。
紫外線散乱反射膜は、紫外線反射率が高い粒子、例えば酸化アルミニウム粒子のように紫外線の反射率が高い材料により構成されることが好ましく、高い反射効率を得ることができる。しかしながら、酸化アルミニウム粒子を主体とした紫外線散乱反射膜をシリカ純度の高いシリカガラスの放電容器の表面に形成すると、紫外線散乱反射膜がもろく剥がれやすい、という問題がある。一般に、放電容器の表面に、放電容器と膨張係数が異なる粒子からなる紫外線散乱反射膜を形成することは難しく、紫外線散乱反射膜がもろく剥がれやすくなる。 The ultraviolet scattering reflection film is preferably made of a material having a high ultraviolet reflectance, such as particles having a high ultraviolet reflectance, such as aluminum oxide particles, and can obtain a high reflection efficiency. However, when an ultraviolet scattering reflection film mainly composed of aluminum oxide particles is formed on the surface of a silica glass discharge vessel having a high silica purity, there is a problem that the ultraviolet scattering reflection film is fragile and easily peeled off. Generally, it is difficult to form an ultraviolet scattering reflection film made of particles having an expansion coefficient different from that of the discharge container on the surface of the discharge container, and the ultraviolet scattering reflection film is fragile and easily peeled off.
本発明は、上記の問題点に鑑み、シリカガラスよりなる放電容器の表面にも、紫外線反射率が高い粒子を含む紫外線散乱反射膜を形成し、さらに紫外線散乱反射膜がもろく剥がれることのない放電ランプを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention forms an ultraviolet scattering reflection film containing particles having a high ultraviolet reflectance on the surface of a discharge vessel made of silica glass, and further prevents the ultraviolet scattering reflection film from being fragile and peeled off. The purpose is to provide a lamp.
本発明は、シリカガラスよりなる放電容器の表面に、シリカ粒子を含む紫外線散乱粒子により形成された紫外線散乱反射膜が設けられ、前記放電容器の少なくとも一部に前記紫外線散乱反射膜が設けられていないことによる光出射窓が形成され、紫外線を照射する放電ランプにおいて、前記紫外線散乱反射膜は、接着部分において、主に前記シリカ粒子が存在することを特徴とする。
また、本願第2の発明は、シリカガラスよりなる放電容器の表面に、シリカ粒子を含む紫外線散乱粒子により形成された紫外線散乱反射膜が設けられ、前記放電容器の少なくとも一部に前記紫外線散乱反射膜が設けられていないことによる光出射窓が形成され、紫外線を照射する放電ランプにおいて、前記紫外線散乱反射膜は、接着部分に、前記シリカ粒子のみが存在することを特徴とする。
また、本願第3の発明は、第1の発明において、前記シリカ粒子の粒径は、前記シリカ粒子以外の前記紫外線散乱粒子の粒径より小さいことを特徴とする。
また、本願第4の発明は、第3の発明において、前記放電容器の表面に前記シリカ粒子の粒径より大きく、前記シリカ粒子以外の前記紫外線散乱粒子の粒径より小さい幅の溝が形成されていることを特徴とする。
また、本願第5の発明は、第1の発明において、前記紫外線散乱反射膜の表面に、シリカ粒子より反射率が高い紫外線散乱粒子よりなる反射膜表面層が形成されていることを特徴とする。
また、本願第6の発明は、第1の発明において、前記紫外線散乱反射膜は放電空間に曝される放電容器の表面に設けられていることを特徴とする。
また、本願第6の発明は、第1の発明において、前記紫外線散乱粒子は、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、酸化マグネシウムのいずれか1種以上の物質を含むことを特徴とする。
In the present invention, an ultraviolet scattering reflection film formed of ultraviolet scattering particles containing silica particles is provided on the surface of a discharge vessel made of silica glass, and at least a part of the discharge vessel is provided with the ultraviolet scattering reflection film. In the discharge lamp in which the light emission window is formed and the ultraviolet ray is irradiated, the silica particle is mainly present in the bonded portion of the ultraviolet scattering reflection film.
According to a second aspect of the present invention, an ultraviolet light scattering reflection film formed of ultraviolet light scattering particles containing silica particles is provided on the surface of a discharge vessel made of silica glass, and the ultraviolet light scattering reflection is provided on at least a part of the discharge vessel. In a discharge lamp in which a light exit window is formed due to the absence of the film, and the ultraviolet light is irradiated, the ultraviolet light scattering reflection film is characterized in that only the silica particles are present in the bonded portion.
The third invention of the present application is characterized in that, in the first invention, the particle size of the silica particles is smaller than the particle size of the ultraviolet scattering particles other than the silica particles.
According to a fourth invention of the present application, in the third invention, a groove having a width larger than the particle size of the silica particles and smaller than the particle size of the ultraviolet scattering particles other than the silica particles is formed on the surface of the discharge vessel. It is characterized by.
The fifth invention of the present application is characterized in that, in the first invention, a reflective film surface layer made of ultraviolet scattering particles having a higher reflectance than silica particles is formed on the surface of the ultraviolet scattering reflective film. .
The sixth invention of the present application is characterized in that, in the first invention, the ultraviolet scattering reflection film is provided on a surface of a discharge vessel exposed to a discharge space.
The sixth invention of the present application is that, in the first invention, the ultraviolet scattering particles include one or more substances of aluminum oxide, magnesium fluoride, calcium fluoride, lithium fluoride, and magnesium oxide. Features.
本発明に係る放電ランプによれば、放電容器の表面からシリカ粒子の半径の長さ離間した範囲内に、シリカ粒子のみが存在する紫外線散乱反射膜が形成されることにより、紫外線散乱反射膜がもろく剥がれることがない。さらに、紫外線の反射率が高い紫外線散乱粒子を多く含有する紫外線散乱反射膜を放電容器の表面に形成して反射効率を高め、紫外線を有効に照射する放電ランプを提供できる。 According to the discharge lamp of the present invention, the ultraviolet light scattering reflection film is formed by forming the ultraviolet light scattering reflection film in which only the silica particles are present within the range of the silica particle radius from the surface of the discharge vessel. It will not peel off. Furthermore, it is possible to provide a discharge lamp that effectively irradiates ultraviolet rays by forming an ultraviolet scattering reflecting film containing a large amount of ultraviolet scattering particles having a high ultraviolet reflectance on the surface of the discharge vessel to improve reflection efficiency.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の放電ランプを示す説明用断面図である。
放電ランプ1は、全体が管状の放電容器2から構成されており、放電用ガスが充填された直管部21と、その両端に直管部21を気密する封止部22が形成される。放電容器2は、真空紫外光を良好に透過する誘電体材料として、合成シリカガラスから構成される。
放電容器2の内部には、内側電極3が放電容器2の略中心を伸びるように配置され、放電容器2の外面には外側電極4が密着するように配置される。内側電極3は、例えばタングステンの線材から構成され、コイル状に形成されたコイル部と、このコイル部の両端に繋がる直線部とを有する。内側電極3は、封止部22において、それぞれ金属箔5に接合されて、さらに金属箔5には外部リード6が接合されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a discharge lamp of the present invention.
The
Inside the
内側電極3の周囲には、これを覆うように誘電体材料からなる内側管7が設けられ、内側電極3がこの内側管7の中に挿入されている。すなわち、誘電体材料を介して一対の電極が配置されている。内側管7は、合成シリカガラスから構成されていて、内側電極3の少なくとも外側電極4との間で放電を行う部位の外側に覆われていて、その端部は外側電極4の端部を超えて伸びている。内側管7は、放電空間内で両端が開放されていて、コイル部31の両端部には存在しない。従って、内側電極3は、コイル部の両端部と直線部の一部分において内側管7に覆われることなく放電用ガスに直接的に露出していることになる。
An
外側電極4は、金属線を網状に構成したメッシュ構造体を筒状に形成したものであり、放電容器2の外表面を覆うように配置されている。このため、放電容器2からの真空紫外光は、外側電極4の網目を透過して放射されることになる。なお、外側電極4について、1本の金属線をシームレスに編んだ構造にすると、放電容器2との密着性が増して有利である。
直管部21の内部に形成される放電空間には、誘電体材料を介在する放電によってエキシマ分子を形成するとともに、このエキシマ分子から真空紫外光を放射する放電用ガスとして、例えばキセノンガスや、アルゴンと塩素とを混合したガスなどが封入される。内側電極3および外側電極4に点灯電力が供給され、誘電体材料である放電容器2および内側管7を介在させて両電極間に放電が生成され、放電用ガスにエキシマ発光が生じる。放電用ガスとしてキセノンガスを用いた場合には、波長172nmにピークを有する真空紫外線が放出され、放電用ガスとしてアルゴンと塩素とを混合したガスを用いた場合には、波長175nmにピークを有する真空紫外線が放出される。
The
In the discharge space formed inside the
放電容器2の表面に、紫外線散乱反射膜8が、例えば30〜300μmの厚みで設けられている。特に、エキシマ発光が生じる放電空間に曝される放電容器2の表面、具体的には、直管部21の内表面と内側管7の外表面に紫外線散乱反射膜8を形成すると、放電容器2を構成するシリカガラスに放電空間内の紫外線が入射することを防止することによって、紫外線歪によるダメージを小さくし、クラックが発生することを防止することができる。なお、放電容器2の表面であっても、紫外線散乱反射膜8を形成することが物理的に難しい等の問題がある場合には、紫外線散乱反射膜8は形成されない。例えば、封止部22のエキシマ発光が生じる放電空間に曝される内表面である。この紫外線散乱反射膜8が表面に形成された放電容器2では、放電空間内に存在する紫外線が反射散乱される。また、放電容器内で発生した紫外線を放射するために、紫外線散乱反射膜8が形成されてない光出射窓23が放電容器2の一部に形成されている。
An ultraviolet
このような紫外線散乱反射膜8は、例えばグリーンシートと呼ばれるフィルム状成形体を使用し、このグリーンシートを焼成することにより、形成することができる。
すなわち、先ず、シリカ粒子を含む紫外線散乱粒子を、例えばアクリル系樹脂などの可塑剤および分散剤などを溶剤に混合してペースト状にする。表面に離型処理が施されたフィルム状のポリエチレンテレフタレート(PET)などの有機フィルム構造体の表面に、ペーストを一定の厚みで流延し、溶剤を乾燥させてフィルム状成形体としたグリーンシートが形成される。次に、このグリーンシートを有機フィルム構造体から剥がし、放電容器2の表面に接着した後、焼成させることで紫外線散乱反射膜8が形成される。
また、ディッピングと呼ばれる方法を用いても紫外線散乱反射膜8を形成することができる。この場合、溶剤にシリカ粒子を含む紫外線散乱粒子を混ぜて溶液を形成し、その溶液が放電容器2の内部を満たすように吸い上げて、溶液を戻すことにより、放電容器2の表面に付着させる。その後、乾燥、焼成することで紫外線散乱反射膜8が形成される。
また、ゾルゲル法と呼ばれる方法を用いても紫外線散乱反射膜8を形成することができる。この場合、ナノオーダサイズのシリカ粒子を含有したゾルゲル液に酸化アルミニウムを投入し、懸濁液を形成し、その溶液を放電容器2の内面に流して紫外線反射膜8を形成される。
Such an ultraviolet
That is, first, ultraviolet scattering particles containing silica particles are made into a paste by mixing, for example, a plasticizer such as an acrylic resin and a dispersant in a solvent. A green sheet in which a paste is cast with a certain thickness on the surface of an organic film structure such as a polyethylene terephthalate (PET) film whose surface has been subjected to a mold release treatment, and a solvent is dried to form a film-like molded body. Is formed. Next, the green sheet is peeled off from the organic film structure, adhered to the surface of the
Also, the ultraviolet
Also, the ultraviolet scattering
図2は、放電容器2と紫外線散乱反射膜8の接合部分の拡大図であり、図2(b)は、図2(a)に示す接着部分83の拡大図である。なお、紫外線散乱反射膜8は、最表面付近に存在する紫外線散乱粒子80をスケッチしたものである。
放電容器2の放電空間に金属を入れられないため、紫外線散乱反射膜8は、不純ガスを排出せず、放電に耐えられるセラミックより形成される。紫外線散乱反射膜8は、シリカ粒子81を含む紫外線散乱粒子80により構成される。一般に、線膨張係数の値が等しいまたは近似するものは、接着しやすいという性質がある。シリカ粒子81は、放電容器2と線膨張係数の値が等しく、放電容器2との接着力を高めるために、放電容器2と同質のシリカ粒子から構成される。また、シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82は、シリカ粒子より紫外線の反射率が高いセラミック材料から構成され、例えば、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化バリウム、フッ化ランタン、フッ化セリウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウムのいずれか一種以上の粒子から構成される。紫外線散乱反射膜8は、シリカ粒子81が紫外線散乱粒子82のうち30重量%以上含有していることが好ましい。
セラミック性の紫外線散乱粒子80が並んでいる紫外線散乱反射膜8が表面に形成された放電容器2に、例えば波長172nmの真空紫外光が照射されると、真空紫外光は屈折し、一部は反射し、また一部は微小粒子の内部に透過される。微小粒子の内部を透過する光は、一部吸収されるが多くは透過し、再び微小粒子の内部から出射するときに屈折する。このような屈折を繰り返すことにより、真空紫外光は入射した方向とは逆方向に散乱され、これが反射光となる。
FIG. 2 is an enlarged view of a joint portion between the
Since the metal cannot be put into the discharge space of the
For example, when vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is irradiated on the
図2に示すように、シリカ粒子81の粒径は、シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の粒径より小さい。ここで、図2(b)を用いて、粒径84を定義する。粒径84とは、電子顕微鏡を用いて写した拡大投影像において、任意の紫外線散乱粒子80の粒子を2本の平行線で挟んだとき、平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。また、シリカ粒子81の粒径84と、シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の粒径84の大小を比較するときは、中心径を用いる。中心径とは、粒径84を複数計測し、その粒径84の値を度数分布に表し、その度数が最大となる区分の粒径84の値をいう。例えば、複数計測した粒径84を、その値により0.2〜0.29μm、0.3〜0.39μm、0.4〜0.49μm等の一定の範囲を有する区分に分類し、それぞれの区分に属する粒径84の個数を数える。その数がその区分における度数となる。全ての区分の度数を求め、その結果を比較し、度数が最大となる区分を選択する。その区分の粒径84の値の中央値が中心径となる。
As shown in FIG. 2, the particle size of the
また、紫外線散乱反射膜8の放電容器2との接着力が問題となる部分は、紫外線散乱反射膜8と放電容器2の接着部分83である。ここで、接着部分83を、放電容器2の表面からシリカ粒子81の半径の長さだけ離間した範囲と定義する。紫外線散乱反射膜8の膜厚が30〜300μmであるのに対し、シリカ粒子81の粒径は0.1〜10μmであるため、接着部分83は紫外線散乱反射膜8の幅のおよそ100分の1程度の部分である。紫外線散乱反射膜8の放電容器2との接着力と関係するのはシリカ粒子81であるので、シリカ粒子81を基準として接着部分83を定める。すなわち、放電容器2の表面近傍の断面の拡大投影像において、放電容器2の表面に沿った任意の単位長さあたりで、シリカ粒子81の半径の長さだけ離間した範囲を接着部分83とする。なお、シリカ粒子81の半径とは、シリカ粒子81の中心径の半分の値とする。
Further, the part where the adhesive strength between the ultraviolet
紫外線散乱反射膜8と放電容器2の接着部分83を観察には、紫外線散乱粒子82の中で最も大きい粒径の3倍程度の長さを一辺とする正方形の範囲を観察することが好ましい。このような範囲を見れば、接着部分83にシリカ粒子以外の紫外線反射粒子82が存在するか一目で判断できるからである。
また、接着部分83でのシリカ粒子81の析出は、粒子が自然に移動することによって得られる効果のため、1点のみならず複数の位置で接着部分83を観察して確かめることが好ましい。図3は、放電容器2の内表面に紫外線散乱反射膜8が設けられた状態を示す斜視図である。紫外線散乱反射膜8が設けられた領域の長辺面に沿って、図3では放電容器2の軸方向に沿って、測定ライン85を設定する。測定ライン85上において等間隔に10点、好ましくは20点以上について拡大投影像を写して接着部分83を観察する。観察した全ての拡大投影像のうち90%以上の拡大投影像において接着部分83にシリカのみが存在すれば、「接着部分において、主にシリカ粒子が存在する」とみなす。
In observing the
Further, the precipitation of the
図4は、紫外線散乱反射膜8が形成された放電容器2の表面近傍の拡大投影像である。
この構成を以下に示す
(放電容器)材質:シリカガラス
(紫外線散乱反射膜)反射率:約75%
(シリカ粒子)材質:シリカ、粒径:0.1μm〜0.5μm、中心径:0.3μm、含有比:60重量%
(シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子)材質:酸化アルミニウム、粒径:0.5μm〜5.0μm、中心径:3μm、含有比:40重量%
放電容器2の表面に沿って、シリカ粒子81の半径の長さ0.15μmだけ離間した範囲となる接着部分83において、シリカ粒子81のみが存在した。
紫外線散乱反射膜8におけるシリカ粒子81とシリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の含有比は6対4であるのに対し、接着部分83においてはシリカ粒子81のみが放電容器2に接触している。紫外線散乱反射膜8を焼成する際に溶媒等は焼失するため、接着部分83にはシリカ粒子81のみが存在する。このように、シリカ粒子81の粒径をシリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の粒径の10分の1以下と小さくすることが好ましく、それにより、シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の間にシリカ粒子81が入り込み、紫外線散乱反射膜8の含有比にかかわらず、接着部分83においてシリカ粒子81のみが存在する。このように構成することにより、接着部分83のシリカ粒子81が放電容器2のシリカガラスに強く結着するため、シリカ粒子81の粒径は、シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の粒径より小さい方がよく、紫外線散乱反射膜8が放電容器2からもろく剥がれることを防止できる。さらに、紫外線の反射率の高いシリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82を多く含有する紫外線散乱反射膜8を放電容器2の表面に形成できるので、エキシマ発光が生じる放電空間に曝される紫外線散乱反射膜8の表面における反射効率を高め、紫外線を効率よく利用することができる。
FIG. 4 is an enlarged projection image of the vicinity of the surface of the
This structure is shown below (discharge vessel) material: silica glass (ultraviolet scattering reflection film) reflectance: about 75%
(Silica particles) Material: Silica, particle size: 0.1 μm to 0.5 μm, center diameter: 0.3 μm, content ratio: 60% by weight
(Ultraviolet scattering particles other than silica particles) Material: aluminum oxide, particle size: 0.5 μm to 5.0 μm, center diameter: 3 μm, content ratio: 40% by weight
Along the surface of the
While the content ratio of the
観察した全ての拡大投影像のうち90%以上の拡大投影像において接着部分83にシリカのみが存在すれば、すなわち、「接着部分83おいて、主にシリカ粒子が存在する」ように紫外線散乱反射膜8を構成すれば、接着部分83にシリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82が存在する部分があったとしても、紫外線散乱反射膜8は問題なく放電容器2に結着することが確かめられている。シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82自体は放電容器2との決着力が弱いが、周囲のシリカ粒子81が放電容器2のシリカガラスに強く結着するため、全体として見れば紫外線散乱反射膜8は剥がれないためである。
なお、溶剤に紫外線散乱粒子82を混ぜて懸濁液として放電容器2に塗布する場合には、複数の材料の紫外線散乱粒子82を混合すると、シリカ粒子81に比べて比重が重たい紫外線散乱粒子82は塗布工程で重力によって下がり、放電容器2との接着部分83に多く存在する可能性がある。このように紫外線散乱反射膜8が形成されると、放電容器2から剥がれることがある。したがって、紫外線散乱反射膜8に含有される紫外線散乱粒子82の主成分は、シリカ粒子81であることが好ましい。
If only silica is present in the bonded
When the
図5は、放電容器2の表面に溝が形成されている場合の放電容器2と紫外線散乱反射膜8の接合部分の拡大図である。なお、紫外線散乱反射膜8は、最表面付近に存在する紫外線散乱粒子80をスケッチしたものである。
紫外線散乱反射膜8が設けられている放電容器2の表面に、シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の粒径より小さく、シリカ粒子81の粒径より大きい幅の溝24が形成されている。溝24の幅がシリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82の粒径より小さいので、溝24の中にはシリカ粒子81しか入り込めず、溝24を形成する放電容器2の表面にはシリカ粒子81のみが接触する。このような溝24を設けることによっても、接着部分83におけるシリカ粒子81の存在率を高めることができる。このように構成することにより、紫外線散乱反射膜8が放電容器2からもろく剥がれることを防止する。さらに、反射率の高いシリカ粒子以外の紫外線散乱粒子82を多く含有する紫外線散乱反射膜8を放電容器2の表面に形成できるので、エキシマ発光が生じる放電空間に曝される紫外線散乱反射膜8の表面における反射効率を高め、紫外線を効率よく利用することができる。
FIG. 5 is an enlarged view of a joint portion between the
A
図6は、放電容器2の表面に紫外線散乱反射膜8を二層形成した場合の放電ランプの断面図である。
紫外線散乱反射膜8を二層に分けて形成することにより、接着部分83におけるシリカ粒子81の存在比率を高めることもできる。例えば、シリカ粒子81を60重量%以上含む第1の紫外線散乱反射膜8aをグリーンシートにより形成し、その上に紫外線散乱粒子82を60重量%以上含む第2の紫外線散乱反射膜8bをディッピングにより形成する場合である。第1の紫外線散乱反射膜8aのシリカ粒子81の膜表面の隙間に、第2の紫外線散乱反射膜8bの紫外線散乱粒子82が入り込み、第1の紫外線散乱反射膜8aと第2の紫外線散乱反射膜8bが接合される。このように構成することにより、シリカ粒子81を多く含有する第1の紫外線散乱反射膜8aが接着部分83におけるシリカ粒子81の存在比率を高め、放電容器2から紫外線散乱反射膜8がもろく剥がれることを防止する。さらに、反射率の高い紫外線散乱粒子82を多く含有する第2の紫外線散乱反射膜8bがエキシマ発光の生じる放電空間に曝される表面に形成されるので、紫外線散乱反射膜8の反射率を高め、紫外線を効率よく利用することができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the discharge lamp when two layers of the ultraviolet
By forming the ultraviolet
図7は、放電容器2の表面に二層の紫外線散乱反射膜8を形成し、その表面上に反射膜表面層9を形成した場合の放電ランプの断面図である。
第1の紫外線散乱反射膜8aと第2の紫外線散乱反射膜8bの二層により構成される紫外線散乱反射膜8の表面上に、シリカ粒子81より反射率が高い紫外線散乱粒子82よりなる反射膜表面層9を形成し、紫外線の反射率をさらに高めることもできる。放電容器2の表面と接する接着部分83において、シリカ粒子81を主成分とする第1の紫外線散乱反射膜8aを形成し、放電空間側にいくにつれてシリカ粒子81以外の紫外線散乱粒子82の含有比が多い第2の紫外線散乱反射膜8bを形成し、エキシマ発光が生じる放電空間に曝される表面においては、シリカ粒子81より反射率の高い紫外線散乱粒子82よりなる反射膜表面層9を形成する多重構造とする。シリカ粒子81の含有比が階層状となる多重構造にすることにより、第1の紫外線散乱反射膜8aが放電容器2の表面からもろく剥がれることを防止し、第2の紫外線散乱反射膜8bや反射膜表面層9との接合面で剥がれることを防止すると共に、エキシマ発光が生じる放電空間に曝される表面における反射効率を高め、紫外線を効率よく利用することができる。また、紫外線散乱反射膜8が1層しか形成されていなくても、その表面上に反射膜表面層9を剥がれることなく形成できるときは、紫外線散乱反射膜8を階層状に形成せずに反射膜表面層9を形成し、二層構造とすることもできる。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the discharge lamp when the two-layer ultraviolet scattering
Reflective film made of
なお、以上では、放電容器2の略中心を伸びるようにコイル状の内側電極3が配置された放電ランプ1について説明したが、図9に示す二重管構造のエキシマランプや、図8に示す角型構造のエキシマランプ、ショートアーク高圧放電ランプなど、紫外線を放射する他の放電ランプに、本発明の紫外線散乱反射膜8を適用しても、紫外線散乱反射膜8がもろく剥がれることを防止することができる。
In the above description, the
続いて、実施例について説明する。
〔実施例1〕
図8に示す放電ランプ1は、合成シリカガラスよりなる断面長方形の放電容器2を備えてなり、この放電容器2の互いに対向する外表面に金属よりなる一対の外側電極4が放電容器2の管軸方向に延びるよう配設されている。放電容器内には、放電用ガスであるキセノンガスが充填され、例えばバリウムよりなるゲッター11が配置される。また、放電容器外には、排気管10が構成される。放電容器2の表面には、紫外線散乱反射膜8が設けられている。また、放電容器2の外表面に外側電極4が形成されてない任意の一面に、紫外線散乱反射膜8が形成されないことによる光出射窓23が形成されている。
この放電ランプ1の構成を以下に示す。
(放電容器)材質:シリカガラス、全長:150mm、縦方向寸法:34mm、横方向寸法:14mm、肉厚:2mm
(紫外線散乱反射膜)形成方法:グリーンシート、厚み:100μm
(シリカ粒子)材質:シリカ、粒径:0.1μm〜0.5μm、中心径:0.3μm、含有比:60重量%
(シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子)材質:酸化アルミニウム、粒径:0.5μm〜5.0μm、中心径:3.0μm、含有比:40重量%
この紫外線散乱反射膜8の接着部分を観察すると、シリカ粒子のみが存在した。このため、紫外線散乱反射膜8は剥がれることなく放電容器2に剥がれることなく形成された。この放電ランプ1を、放電空間の体積1cm3あたりの入力電圧が約1Wとなる条件で点灯した。このときの照度は、紫外線散乱反射膜8を設けていない放電ランプに比べて、約2倍となった。
また、紫外線散乱反射膜を、ディッピングにより膜厚30μmで形成した場合にも、同様の効果を有することを確認した。
Next, examples will be described.
[Example 1]
A
The configuration of the
(Discharge vessel) Material: Silica glass, Total length: 150 mm, Vertical dimension: 34 mm, Horizontal dimension: 14 mm, Wall thickness: 2 mm
(Ultraviolet scattering reflection film) Formation method: green sheet, thickness: 100 μm
(Silica particles) Material: Silica, particle size: 0.1 μm to 0.5 μm, center diameter: 0.3 μm, content ratio: 60% by weight
(Ultraviolet scattering particles other than silica particles) Material: aluminum oxide, particle size: 0.5 μm to 5.0 μm, center diameter: 3.0 μm, content ratio: 40% by weight
When the adhesion portion of the ultraviolet
Further, it was confirmed that the same effect was obtained when the ultraviolet scattering reflection film was formed by dipping to a film thickness of 30 μm.
〔実施例2〕
図9に示す放電ランプ1の放電容器2の外側管の内表面に、紫外線散乱反射膜8を形成した。また、放電用ガスとしてアルゴンを放電空間に封入し、波長126nmのアルゴンエキシマ光の発光を行った。この放電ランプの構成を以下に示す。
(紫外線散乱反射膜)形成方法:グリーンシート、厚み:100μm、焼成:900℃
(シリカ粒子)材質:シリカ、粒径:0.1μm〜0.5μm、中心径:0.3μm、含有比:68重量%
(シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子)材質:フッ化マグネシウム、粒径:10μm〜50μm、中心径:30μm、含有比:32重量%
この紫外線散乱反射膜8の接着部分を観測すると、シリカ粒子のみが存在した。このため、紫外線散乱反射膜8は剥がれることなく放電容器2に結着した。この放電ランプ1を、放電空間の体積1cm3あたりの入力電圧が約1Wとなる条件で点灯した。このときの照度は、紫外線散乱反射膜8を設けていない放電ランプに比べて、約1.1倍となった。
[Example 2]
An ultraviolet
(Ultraviolet scattering reflection film) Formation method: green sheet, thickness: 100 μm, firing: 900 ° C.
(Silica particles) Material: Silica, particle size: 0.1 μm to 0.5 μm, center diameter: 0.3 μm, content ratio: 68% by weight
(Ultraviolet scattering particles other than silica particles) Material: Magnesium fluoride, particle size: 10 μm to 50 μm, center diameter: 30 μm, content ratio: 32% by weight
When the adhesion portion of the ultraviolet
〔実施例3〕
実施例1と同様の放電ランプ1に、紫外線散乱反射膜を二層構造にして形成した。この放電ランプの構成を以下に示す。
(第1の紫外線散乱反射膜)形成方法:グリーンシート、厚み:50μm
(シリカ粒子)材質:シリカ、粒径:0.1μm〜0.5μm、中心径:0.3μm、含有比:80重量%
(シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子)材質:酸化アルミニウム、粒径:0.2μm〜0.8μm、中心径:0.5μm、含有比:20重量%
(第2の紫外線散乱反射膜)形成方法:グリーンシート、厚み:50μm
(シリカ粒子)材質:シリカ、粒径:0.1μm〜0.5μm、中心径:0.3μm、含有比:20重量%
(シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子)材質:酸化アルミニウム、粒径:0.2μm〜0.8μm、中心径:0.5μm、含有比:80重量%
放電容器2の表面に第1の紫外線散乱反射膜8aを形成し、第1の紫外線散乱反射膜8aの上に第2の紫外線散乱反射膜8bを形成し、この二層構造のグリーンシートを1150℃で焼成することで紫外線散乱反射膜8が形成される。
二層構造であるため、接着部分においてはシリカ粒子が多く存在するため、紫外線散乱反射膜は剥がれることなく放電容器に固着した。また、第1の紫外線散乱反射膜と第2の紫外線散乱反射膜との境界では、第1の紫外線散乱反射膜のシリカ粒子からなる凹凸が形成されており、この隙間に第2の紫外線散乱反射膜の紫外線散乱粒子が入り込むことで二層が剥がれることなく形成された。
Example 3
A
(First ultraviolet scattering reflection film) Formation method: green sheet, thickness: 50 μm
(Silica particles) Material: Silica, particle size: 0.1 μm to 0.5 μm, center diameter: 0.3 μm, content ratio: 80% by weight
(Ultraviolet scattering particles other than silica particles) Material: aluminum oxide, particle size: 0.2 μm to 0.8 μm, center diameter: 0.5 μm, content ratio: 20% by weight
(Second ultraviolet scattering reflection film) Formation method: green sheet, thickness: 50 μm
(Silica particles) Material: Silica, particle size: 0.1 μm to 0.5 μm, center diameter: 0.3 μm, content ratio: 20% by weight
(Ultraviolet scattering particles other than silica particles) Material: aluminum oxide, particle size: 0.2 μm to 0.8 μm, center diameter: 0.5 μm, content ratio: 80% by weight
A first ultraviolet scattering
Since it has a two-layer structure, a large amount of silica particles are present in the bonded portion, so that the ultraviolet scattering reflection film was fixed to the discharge vessel without peeling off. Further, irregularities made of silica particles of the first ultraviolet scattering reflection film are formed at the boundary between the first ultraviolet scattering reflection film and the second ultraviolet scattering reflection film, and the second ultraviolet scattering reflection is formed in this gap. The two layers were formed without being peeled off by the entry of ultraviolet scattering particles in the film.
〔実施例4〕
実施例3の紫外線散乱反射膜が二層構造に形成された放電ランプ1に、反射膜表面層を形成した。この放電ランプの構成を以下に示す。
(反射膜表面層)形成方法:グリーンシート、厚み:50μm、反射率83%
(紫外線散乱粒子)材質:酸化アルミニウム、粒径:0.2μm〜0.8μm、中心径:0.5μm
実施例2と同様に、紫外線散乱反射膜は剥がれることなく放電容器に固着し、第2の紫外線散乱反射膜はシリカ粒子以外の紫外線散乱粒子を多く含有するので、反射膜表面層との接合面で剥がれることがない。また、反射膜表面層はシリカ粒子より反射率が高い紫外線散乱粒子よりなるので、エキシマ発光が生じる放電空間に曝される表面における反射効率を高め、紫外線を効率よく利用することができた。
なお、上記の実施例1〜4では、粒径0.1μm〜0.5μmのシリカ粒子を用いているが、紫外線反射膜の紫外線散乱粒子として使用できるシリカ粒子は、粒径に限定されず、粒径1μm以上のシリカ粒子を紫外線散乱粒子として用いることもできる。
Example 4
A reflective film surface layer was formed on the
(Reflective film surface layer) Formation method: green sheet, thickness: 50 μm,
(Ultraviolet scattering particles) Material: aluminum oxide, particle size: 0.2 μm to 0.8 μm, center diameter: 0.5 μm
As in Example 2, the UV scattering reflection film is fixed to the discharge vessel without peeling off, and the second UV scattering reflection film contains a large amount of UV scattering particles other than silica particles. Will not peel off. Further, since the surface layer of the reflection film is made of ultraviolet scattering particles having a higher reflectance than silica particles, the reflection efficiency on the surface exposed to the discharge space where excimer emission occurs is increased, and ultraviolet rays can be used efficiently.
In Examples 1-4 above, silica particles having a particle size of 0.1 μm to 0.5 μm are used, but the silica particles that can be used as the ultraviolet scattering particles of the ultraviolet reflecting film are not limited to the particle size, Silica particles having a particle size of 1 μm or more can also be used as ultraviolet scattering particles.
1 放電ランプ
2 放電容器
3 内側電極
4 外側電極
8 紫外線散乱反射膜
80 紫外線散乱粒子
81 シリカ粒子
82 シリカ粒子以外の紫外線散乱粒子
83 接着部分
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記紫外線散乱反射膜は、接着部分において、主に前記シリカ粒子が存在することを特徴とする放電ランプ。 In a discharge lamp provided with an ultraviolet scattering reflection film formed of ultraviolet scattering particles containing silica particles on the surface of a discharge vessel made of silica glass,
The ultraviolet light scattering reflection film is characterized in that the silica particles are mainly present at the bonded portion.
前記紫外線散乱反射膜は、接着部分に、前記シリカ粒子のみが存在することを特徴とする放電ランプ。 Light produced by providing an ultraviolet scattering reflection film formed of ultraviolet scattering particles containing silica particles on the surface of a discharge vessel made of silica glass, and not providing the ultraviolet scattering reflection film on at least a part of the discharge vessel. In the discharge lamp where the exit window is formed and irradiates with ultraviolet rays,
The discharge lamp according to claim 1, wherein the ultraviolet scattering reflection film has only the silica particles in an adhesion portion.
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