JP2008192351A - 放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 真空紫外光の放射強度が高く、しかも、十分に長いランプ寿命を有する放電ランプを提供すること。
【解決手段】 本発明の放電ランプは、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプにおいて、前記放電容器の少なくとも一部が、フッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、かつ、仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下である合成石英ガラスからなる。本発明の放電ランプにおいては、前記放電容器を形成する合成石英ガラスとして、フッ素含有量が１００００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であるものが用いられることが好ましく、さらに、ＯＨ基の含有量が３０ｗｔ．ｐｐｍ以下であるものが用いられることが好ましい。
【選択図】 図１−Ａ

Description

本発明は放電ランプに関し、特に、放電容器全体あるいは例えば光放射用の窓部材などの放電容器の一部を形成する材料として、真空紫外光における短波長側の透過特性が改善された特定の合成石英ガラスが用いられた放電ランプに関する。

現在、紫外光特に真空紫外光を含む光を放射する放電ランプは、種々の分野で広く利用されており、例えば、キセノンエキシマランプを利用した液晶用ガラス基板洗浄装置や、重水素ランプを利用した真空紫外領域の分光測定装置などが知られている。
これらの放電ランプにおける放電容器は、例えば真空紫外光に対する光透過性を有する合成石英ガラスにより形成されている。

近年においては、このような真空紫外光を放射する放電ランプに対しては、例えば真空紫外光を更に高出力で放射することが求められており、このような要請に対して、放電容器を構成する合成石英ガラスそれ自体の特性を改善することが行われている（例えば特許文献１〜特許文献３参照）。

例えば、特許文献１の特開２００５−３０６６５０号公報には、波長１６５ｎｍにおける分光透過率を６５％以上とし、さらにフッ素を２００〜１００００ｗｔ．ｐｐｍの濃度で添加すると共に水素分子を５×１０¹⁶個／ｃｍ³ 未満の割合で含有させた合成石英ガラスが開示されていると共に、当該合成石英ガラスの放電ランプ等への利用可能性が示されている。
また、特許文献２の特開２００５−３１０４５５号公報には、波長２００ｎｍ以下の発光スペクトルを有する紫外線ランプの発光容器を形成する材料として、波長１６５ｎｍにおける分光透過率が６５％以上であり、フッ素濃度が２００〜１００００ｗｔ．ｐｐｍであり、ＯＨ基の含有量が１０ｗｔ．ｐｐｍ以下である合成石英ガラスを利用することが記載されている。
さらには、特許文献３の特開２００１−０１９４５０号公報には、フッ素濃度が１００ｐｐｍ以上であると共に、ＯＨ基の含有量が１００ｐｐｍ以下であり、さらに仮想温度が１１００℃以下である合成石英ガラスが開示されていると共に、紫外域から真空紫外域までの光を放射する、例えば低圧水銀ランプ、エキシマランプ、重水素ランプなどの封入管の形成材料としての利用可能性が示されている。

特開２００５−３０６６５０号公報 特開２００５−３１０４５５号公報 特開２００１−０１９４５０号公報

しかしながら、上記特許文献１〜特許文献３に記載された合成石英ガラスのいずれのものを用いて放電ランプを構成した場合においても、十分な耐紫外光特性を得ることができないことが判明した。
すなわち、例えばキセノンエキシマランプを例に挙げて説明すると、キセノンエキシマランプにおける放電容器の内部では、キセノンのエキシマ放射として波長１４５ｎｍ〜１６０ｎｍという合成石英ガラスにおける紫外吸収端の光も放射されており、この紫外吸収端付近の光が放電容器を形成する合成石英ガラスに吸収されることにより放電容器の温度が上昇する結果、合成石英ガラスにおける紫外吸収端が長波長側にシフトし、これにより、キセノンのエキシマ放射が合成石英ガラスに吸収される程度が更に増加して放電容器の温度が更に上昇する、という悪循環が生じ、合成石英ガラスの真空紫外光透過特性が低下（劣化）する。
そして、真空紫外光透過特性が低下（劣化）することによって、放電容器の内部で放射された真空紫外光が放電容器を形成する合成石英ガラスに吸収される割合が増加し、紫外光歪の蓄積が増大し、破壊に至るまでの時間（ランプ寿命）が短くなる、という問題がある。
また、短波長域の真空紫外光の透過率が低下すること自体も、大きな問題であった。
このような問題は、キセノンエキシマランプに限らず、真空紫外光を含む光を放射する放電ランプにおいても同様に生ずる。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、真空紫外光の放射強度が高く、しかも、十分に長いランプ寿命を有する放電ランプを提供することにある。

本発明の放電ランプは、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプにおいて、
前記放電容器の少なくとも一部が、フッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、かつ、仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下である合成石英ガラスからなることを特徴とする。

本発明の放電ランプにおいては、前記放電容器を形成する合成石英ガラスとして、フッ素含有量が１００００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であるものが用いられることが好ましく、さらに、ＯＨ基の含有量が３０ｗｔ．ｐｐｍ以下であるものが用いられることが好ましい。

本発明の放電ランプによれば、放電容器の少なくとも一部を形成する、フッ素含有量および仮想温度が適正化された合成石英ガラス（以下、「特定の合成石英ガラス」という。）は、当該特定の合成石英ガラスにおける紫外吸収端が短波長側にシフトされて真空紫外域の紫外光透過特性に優れたものであるので、真空紫外光を十分に高い放射強度で放射することができる。
しかも、特定の合成石英ガラスが紫外吸収端が短波長側にシフトされたものであることにより、放電容器の内部で放射される波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光が、放電容器を形成する特定の合成石英ガラスによって吸収される割合が低減されるので、真空紫外光の放射による特定の合成石英ガラスに対するダメージ特に紫外光歪が蓄積されることを確実に抑制することができる結果、耐紫外光特性（紫外線耐久性）が高く、十分に長いランプ寿命を有するものとして構成することができる。

また、特定の合成石英ガラスが、フッ素含有量および仮想温度が適正化されたものであることに加えて、さらにＯＨ基を特定の濃度で含有するものであることにより、ＯＨ基の作用によって紫外光歪が蓄積されることを更に軽減することができるので、高い耐紫外光特性を確実に得ることができ、放電ランプを一層長いランプ寿命を有するものとして構成することができる。

本発明の放電ランプは、放電容器全体あるいは例えば光放射用窓部材などの放電容器の一部を形成する材料として、フッ素含有量（濃度）および仮想温度が適正化された特定の合成石英ガラスが用いられ、真空紫外光における短波長側の透過特性が改善された構成とされたものである。以下においては、キセノンエキシマランプを例に挙げて本発明について説明する。

図１−Ａは、本発明に係るキセノンエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図、図１−Ｂは、図１−Ａに示すキセノンエキシマランプの、放電容器の管軸に垂直な断面を示す断面図である。
このキセノンエキシマランプ（以下、単に「エキシマランプ」ともいう。）１０は、合成石英ガラスよりなる円筒状の外側管１２と、この外側管１２内においてその管軸と同軸上に配置された、当該外側管１２の内径より小さい外径を有する、合成石英ガラスよりなる円筒状の内側管１３とを有し、外側管１２と内側管１３とが両端部において溶融接合されて外側管１２と内側管１３との間に気密に閉塞された環状の放電空間Ｓが形成されてなる二重管構造の放電容器１１を備えており、例えば金網などの導電性材料よりなる網状の外部電極１５が外側管１２の外周面に密接して設けられていると共に例えばアルミニウム板よりなる内部電極１６が内側管１３の内周面に密接して設けられている。そして、放電空間Ｓ内には、エキシマ放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスであるキセノンガスが充填されている。
このエキシマランプ１０においては、例えば、適正な大きさに制御された高周波電圧が高周波電源（図示せず）によって外部電極１５と内部電極１６との間に印加されることにより、放電空間Ｓ内においてエキシマ放電が生じ、このエキシマ放電によってキセノンガス（放電用ガス）に由来するエキシマ分子が形成され、放電容器１１の内部で、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光を含む光が放射される。

上記エキシマランプ１０においては、放電容器１１を形成する合成石英ガラスは、（１）フッ素含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、かつ、（２）仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下であるものである。
上記（１）および（２）の２つの条件を満足する特定の合成石英ガラスは、真空紫外域における紫外吸収端が短波長側にシフトされて真空紫外域の紫外光透過特性に優れたものとなり、当該特定の合成石英ガラスからなる放電容器１１を具えたエキシマランプ１０は、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に、長いランプ寿命を有するものとなる。

一方、合成石英ガラスが、上記（１）および（２）の少なくとも一方の条件でも満足しないものである場合、例えば、合成石英ガラスにおけるフッ素含有量が上記範囲内である場合であっても、仮想温度Ｔｆが上記温度範囲から逸脱している場合には、エキシマランプを十分に高い真空紫外光透過特性および十分に高い耐紫外光特性（紫外線耐久性）を有するもの、すなわち、十分に長いランプ寿命を有するものとして構成することができない。
また、フッ素含有量が３００００ｗｔ．ｐｐｍを超える場合には、放電空間の内部にフッ素が析出するようになり、エキシマランプを所定の状態で動作させるために更に大きなランプ電圧、ランプ入力が必要となることに伴って放電容器１１の温度が上昇し、紫外吸収端が長波長側にシフトして真空紫外光の放射強度が低下すると共に、真空紫外光の放射による紫外光歪が蓄積されやすく、ランプ寿命が短くなる。

合成石英ガラスにおけるフッ素含有量は、上記条件（２）を満足する場合、すなわち仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下である場合において、１００００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であることが好ましい。このような合成石英ガラスは、一層高い真空紫外光透過特性および一層高い耐紫外光特性を有するものとなり、当該特定の合成石英ガラスからなる放電容器を具えたエキシマランプ１０は、真空紫外光を一層高い放射強度で放射することができると共に、一層長いランプ寿命を有するものとなる。

仮想温度Ｔｆは、ガラスの構造（密度）に関する指標であって、次のようにして求められた値である。
すなわち、先ず、例えばランプ作製時と同一のガラス管の一部に対してランプと同様の熱処理を行い、互いに異なる複数箇所から、各々１５ｍｍ角程度の大きさのサンプルを切り出す。
次いで、各々のサンプルについての赤外透過スペクトルを、例えば赤外分光装置「Ｍａｇｎａ７６０」（Ｎｉｃｏｋｅｔ社製）を用いて、透過法により、波数２０００〜４０００ｃｍ^-1の範囲を、分解能２ｃｍ^-1、波数間隔０．０６２５ｃｍ^-1、３２回積算で測定する。
これにより得られた赤外透過スペクトルデータにおける、波数２２６０ｃｍ^-1の吸収帯におけるピーク波数を求め、各々のサンプルについてのピーク波数の平均値を、当該エキシマランプにおけるピーク波数Ａ〔ｃｍ^-1〕として、次式より算出されるものである。

上記式１において、Ｔｆは仮想温度〔℃〕、Ａはピーク波数〔ｃｍ^-1〕、αおよびβは、それぞれ、下記式２より得られる値であり、式２におけるＦはフッ素含有量（濃度）〔ｍｏｌ％〕である。

また、上記エキシマランプ１０においては、放電容器１１を形成する特定の合成石英ガラスが、フッ素含有量および仮想温度が適正化されたものであることに加えて、さらにＯＨ基が３０ｗｔ．ｐｐｍ以下の割合で含有するものであることが好ましい。
一般に、ＯＨ基の作用として、紫外光歪の成長緩和効果および紫外光歪の助長効果が確認されているが、ＯＨ基の含有量が３０ｗｔ．ｐｐｍ以下であることにより、紫外光歪の成長緩和効果が有効的に発現されるようになり、エキシマランプ１０を一層確実に所期のランプ寿命を有するものとして構成することができる。
一方、ＯＨ基の含有量が３０ｗｔ．ｐｐｍを超える場合には、エキシマランプ１０のランプ寿命が、ＯＨ基を実質的に含有しいないものに比してかえって短くなる。

上記構成のエキシマランプ１０は、例えば次のようにして作製することができる。
すなわち、先ず、フッ素含有量が上記範囲内である合成石英ガラス（原材料）からなる円筒状の素管の両端部を外端が径方向外方に拡がって延びるようラッパ状に加工することにより、内側管を構成する円筒状の内側管構成用素管を予め作製しておき、この内側管構成用素管と同一の合成石英ガラスからなり、内側管構成用素管の外径より大きい内径を有する、外側管を構成する円筒状の外側管構成用素管の内部に、内側管構成用素管を挿入して同軸上に配置し、管軸方向外方側から例えばバーナーなどによって加熱することにより、外側管構成用素管の内周面と内側管構成用素管の端部部分の先端面とを溶着させ、これにより、外側管１２と内側管１３との間に管状の放電空間Ｓが形成された二重管構造のランプ前駆体を作製する。ここに、放電容器形成材料（原材料）としての合成石英ガラスの仮想温度Ｔｆは、上記条件（２）を満足しないものである。
次いで、このようにして得られたランプ前駆体を例えば電気炉等で加熱処理した後、例えば電気炉内から取り出して冷却し、その後、ランプ前駆体における放電空間Ｓ内に放電用ガスであるキセノンガスを封入すると共に外部電極１５および内部電極１６を所定の位置に配設することにより、図１に示す構成のエキシマランプ１０が得られる。

ランプ前駆体を加熱処理するに際しての加熱処理条件は、例えばランプ前駆体を形成する合成石英ガラスの、加熱処理後の目標とする仮想温度および放電容器形成材料としての合成石英ガラス（原材料）の仮想温度との関係において設定することができ、ランプ製造に際しての歩留りの観点から、実際上、加熱温度（電気炉内の温度）が例えば９００〜１１５０℃、加熱時間（電気炉内での保持時間）が例えば１〜１０時間とされることが好ましい。

また、加熱処理後のランプ前駆体の冷却は、例えば電気炉の加熱を停止し、電気炉内にそのまま放置することにより、あるいは、例えば管状の開閉式の炉を開けた状態で放置することにより行うことができる。このような冷却処理に要する時間（放置時間）は、例えば０．５〜１０時間程度である。

而して、上記構成のエキシマランプ１０によれば、放電容器１１が、フッ素濃度が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、かつ、仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下である特定の合成石英ガラスからなることにより、放電容器１１の内部（放電空間Ｓ内）で放射される真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に、十分に長いランプ寿命を得ることができる。この理由は次のように考えられる。

すなわち、上記特許文献１〜特許文献３においても記載されているように、フッ素を合成石英ガラスに含有させることにより、ＳｉとＦとの結合（≡Ｓｉ−Ｆ結合）の作用によって、ＳｉとＯとによる合成石英ガラス中の不安定な構造（例えば結合角が歪んだ≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡結合）が適宜切断され、これにより、合成石英ガラス中の潜在的な内部応力が緩和されて合成石英ガラスにおける紫外吸収端が短波長側にシフトし、紫外線透過率を向上させることができる、という、いわば「不安定構造緩和効果」が得られる。
しかしながら、上記特許文献１〜特許文献３のいずれのものにおいても、合成石英ガラスにおけるフッ素含有量が多すぎると問題があるとされている。例えば特許文献３には、「フッ素の濃度が３０００ｗｔ．ｐｐｍを超えて含有する場合には、還元型欠陥が生成されて耐紫外線性が低下するおそれがある。」と記載されており、実際上、フッ素含有量が３０００ｗｔ．ｐｐｍ未満とされている。また、特許文献１および特許文献２においても同様に、実際上、フッ素含有量は５０００ｗｔ．ｐｐｍ以下とされている。

然るに、フッ素がこれまでの合成石英ガラスにはない濃度すなわち７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下の濃度で含有された合成石英ガラスが用いられることにより、本発明によれば、合成石英ガラスは、加熱処理が行われることによって合成石英ガラスの構造の変化が起こりやすくなって密度が高くなる状態、換言すれば仮想温度が加熱処理前の状態の仮想温度より低い７５０℃以上１０００℃以下となる状態（特定の合成石英ガラス）とされ、一層高い不安定構造緩和効果が確実に得られ、紫外吸収端が確実に短波長側にシフトされて高い紫外線透過率を有するものとなるので、エキシマランプ１０は、真空紫外光を高い放射強度で放射することができるものとなる。
また、紫外吸収端が短波長側にシフトされることにより、放電容器１１の内部で放射される波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光が、放電容器１１を形成する特定の合成石英ガラスによって吸収される割合が低減されるので、真空紫外光による特定の合成石英ガラスに対するダメージ特に紫外光歪が蓄積されることを確実に抑制することができ、エキシマランプ１０を、耐紫外光特性（紫外線耐久性）が高く、十分に長いランプ寿命を有するものとして構成することができる。

上述したように、本発明においては、エキシマランプ１０の製造工程において加熱処理を行っており、これまでにおいても、合成石英ガラスからなる物例えばランプの放電容器や各種レンズなどの光学部品を製造するに際しては、加工歪を除去するなどして必要な光学特性を与えるため、例えば均質化、成形、アニールなどの熱処理が行われている。
しかしながら、本発明に係るエキシマランプ１０においては、放電容器１１を形成する合成石英ガラスが、フッ素含有量および仮想温度の両方の適正化が図られたものであることにより上記効果が得られるのと同時に、加工歪みの除去効果が得られるのである。
従って、本発明によれば、所期の性能を有するエキシマランプ１０を従来の構成のものを製造するのに要する時間と大差なく、比較的容易に作製することができる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

＜実験例１＞
〔エキシマランプの作製〕
各々フッ素が下記表１に従って互いに異なる含有量（濃度）で含有された８種類の合成石英ガラス（原材料）を用いて８つのランプ前駆体を形成し、各ランプ前駆体を、電気炉を用いて、互いに同一の加熱処理条件で加熱処理（冷却処理も含む。）した後、内部電極および外部電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有する８本のエキシマランプ（「ランプ１」〜「ランプ８」）を作製した。得られたエキシマランプの具体的な構成は、以下に示す通りである。
〔エキシマランプの構成〕
放電容器：外側管の外径が４０ｍｍ，外側管の肉厚が２ｍｍ，内側管の外径が２０ｍｍ，内側管の肉厚が１ｍｍ，発光長が４００ｍｍ，キセノンガスの封入量が６６ｋＰａである。

このようにして得られたランプ１〜ランプ８の各々について、ランプ寿命試験を行うと共に、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光の放射強度を測定した。結果を下記表１に示す。 寿命試験は、ランプをランプ電力が４００Ｗとなる点灯条件で連続点灯させて、放電容器が破損するまでの時間を寿命時間とした。
放射強度は、ランプから３０ｍｍ離れた位置にて光量計により測定した。

また、各ランプを構成するものと同一のガラス管（原材料）の一部に対してランプを作製する際と同じ条件で熱処理を行い、各々１５ｍｍ角程度の大きさのサンプルを３個切り出し、上記方法により仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表１に示す。

実験例１の結果から明らかなように、合成石英ガラスの仮想温度が８００℃程度であるものであって、フッ素を７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下の割合で含有された合成石英ガラスからなる放電容器を具えた、本発明に係るエキシマランプであるランプ３〜ランプ７は、いずれのものも、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に長いランプ寿命を有するものであることが確認された。ここに、このような二重管構造のキセノンエキシマランプにおいては、例えば３０００時間以上のランプ寿命が求められおり、これらのランプは、いずれのものも、このような要請を十分に満足するものであることが確認された。
これに対して、合成石英ガラスにおけるフッ素含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍより少ない比較用のエキシマランプであるランプ１およびランプ２においては、加熱処理を行った場合でも、仮想温度を１０００℃以下とすることができず、しかも、ランプ３〜７に比して真空紫外光の放射強度が低く、しかも、上記要請を満足するランプ寿命が得られないものであることが確認された。

＜実験例２＞
〔エキシマランプの作製〕
フッ素を１０５００ｗｔ．ｐｐｍで含有し、上記方法により測定される仮想温度Ｔｆが１３５０℃である合成石英ガラス（原材料）を用いたことの他は、上記実験例１において作製したものと同一の構成を有するランプ前駆体を作製し、各々のランプ前駆体を、電気炉を用いて、互いに異なる加熱温度で加熱処理することにより加熱処理後の合成石英ガラスの仮想温度Ｔｆを下記表２に従って制御した５本のエキシマランプ（「ランプ５」および「ランプ９」〜「ランプ１２」）を作製した。なお、実験例２におけるランプ５は、実験例１で作製したものと同一のものである。

このようにして得られたランプ５およびランプ９〜ランプ１２の各々について、上記実験例１と同様にしてランプ寿命試験を行うと共に、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光の放射強度を測定した。結果を下記表２に示す。
また、寿命試験が終了した後の各ランプについて、上記実験例１と同様にして、仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表２に示す。

実験例２の結果から明らかなように、フッ素が１０５００ｗｔ．ｐｐｍで含有された合成石英ガラスからなる放電容器を具えたエキシマランプにおいて、放電容器を形成する合成石英ガラスの仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下である、本発明に係るランプ５、ランプ９、ランプ１０およびランプ１１においては、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に３０００時間以上もの長いランプ寿命が得られることが確認された。
これに対して、合成石英ガラスがフッ素を適正な範囲で含有したものであるにも関わらず、仮想温度が１０００℃を超えるものである、比較用のランプ１２は、真空紫外光を高い放射強度で放射することができるものの、必要とされるランプ寿命を有さないものであることが確認された。
なお、ランプ９は十分に高い真空紫外光の放射強度を得ることができ、しかも、必要とされる十分な長さのランプ寿命を有するものであることが確認されたが、ランプ９を作製するために２００時間以上もの長い時間の熱処理を施しており、この点においては、実用的なものであるとは言いがたいが、ランプ５、ランプ１０およびランプ１１は、従来のエキシマランプを作製するために要する時間と大差なく容易に作製することができるものである。

また、フッ素含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下の範囲内である、上記実験例２で用いたものとは異なるフッ素含有量の合成石英ガラス（原材料）を用いて、エキシマランプを作製し、実験例２と同様の実験（真空紫外光の放射強度測定、寿命試験および仮想温度の測定）を行ったところ、上記実験例２と同様の傾向の結果、すなわち放電容器を形成する合成石英ガラスの仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下であるものにおいては、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に３０００時間以上もの長いランプ寿命が得られることが確認された。

＜実験例３＞
〔エキシマランプの作製〕
フッ素を１０５００ｗｔ．ｐｐｍの割合で含有し、上記方法により測定される仮想温度が１３５０℃であるものであって、各々ＯＨ基が下記表３に従って互いに異なる含有量で含有された６種類の合成石英ガラス（原材料）を用いたことの他は、上記実験例１において作製したものと同一の構成を有するランプ前駆体を作製し、各々のランプ前駆体を、電気炉を用いて、互いに同一の加熱処理条件で加熱処理することにより、本発明に係る６本のエキシマランプ（「ランプ５」および「ランプ１３」〜「ランプ１７」）を作製した。なお、実験例３におけるランプ５は、実験例１で作製したものと同一のものである。

このようにして得られたランプ５およびランプ１３〜ランプ１７の各々について、上記実験例１と同様にしてランプ寿命試験を行うと共に、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光の放射強度を測定した。結果を下記表３に示す。
また、寿命試験が終了した後の各ランプについて、上記実験例１と同様にして、仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表３に示す。

ランプ５に係る合成石英ガラスは、実際には、ＯＨ基の含有量が制御されたものではなく、原材料としての合成石英ガラスの製造過程においてＯＨ基が含有されたと考えられるものである。従って、このランプ５のランプ寿命を基準として、ランプ１３〜ランプ１７の各々のランプ寿命を比較すると、フッ素含有量および仮想温度が適正化された特定の合成石英ガラスにおいて、さらにＯＨ基の含有量が３０ｗｔ．ｐｐｍ以下であるものにより放電容器が形成されたランプ１３〜ランプ１５においては、実質的にＯＨ基を含有しない合成石英ガラスからなる放電容器を具えたランプ５よりも、一層長いランプ寿命を得ることができることが確認された。
一方、ＯＨ基の含有量が３０ｗｔ．ｐｐｍを超えるランプ１６およびランプ１７においては、真空紫外光を十分に高い放射強度で放射することができるものであり、しかも必要とされるランプ寿命（３０００時間以上）を有するものではあるものの、実質的にＯＨ基を含有しない合成石英ガラスからなる放電容器を具えたランプ５よりもかえって放射強度が低下すると共にランプ寿命が短くなってしまうことが確認された。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明は二重管構造のキセノンエキシマランプに限定されるものではなく、例えば図２−Ａおよび図２−Ｂに示す、いわゆる「外−外電極型エキシマランプ」や図３に示すショートアーク型放電ランプなどの、放電容器の内部で波長１５０ｎｍ以下の真空紫外光を含む光を放射する放電ランプに適用することができる。

図２−Ａおよび図２−Ｂに示すエキシマランプ２０は、両端が気密に閉塞されて内部に放電空間Ｓを形成する直管状の放電容器２１を具えてなり、放電容器２１の外周面における互いに対向する位置に、一対の外部電極２２が放電容器２１の壁面に沿って密接して設けられていると共に、放電容器２１の内部にエキシマ放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入されて、構成されており、放電容器２１が上記特定の合成石英ガラスにより構成されている。
また、図３に示すショートアーク型放電ランプ３０は、内部に放電空間Ｓを形成する例えば楕円球形状の発光管部３２とこの発光管部３２の両端に連続するロッド状の封止部３３とからなる放電容器３１を具えてなり、発光管部３２内に陰極３４および陽極３５が対向配置されると共に例えば水銀が封入されて、構成されており、放電容器３１が上記特定の合成石英ガラスにより構成されている。
上記構成のエキシマランプ２０およびショートアーク型放電ランプ３０によれば、いずれのものも、真空紫外光を高い放射強度で放射することができ、しかも必要とされる十分な長さのランプ寿命を有するものとして構成することができる。

また、放電容器全体が特定の合成石英ガラスからなる必要はなく、例えば図４に示すような重水素ランプにおける光放射用の窓部材のみ、すなわち放電容器の一部が特定の合成石英ガラスからなるものであってもよい。
この重水素ランプ４０は、側面に円筒状の光放射部４２を有する放電容器４１の内部に、陰極４３，陽極４４および電極囲い４５が配設されると共に重水素ガスが封入されてなり、光放射部４２の開口部を塞ぐよう、上記特定の合成石英ガラスからなる窓部材５０が設けられている。図４において、４６は陽極給電棒、４７は陰極給電棒、４８は絶縁材料からなる給電棒保持部材、４９は電極囲い支持部材である。
このような重水素ランプ４０によっても、真空紫外光を十分に高い放射強度で照射することができると共に、必要とされる十分な長さのランプ寿命を有するものとして構成することができる。

本発明に係るキセノンエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。 図１−Ａに示すキセノンエキシマランプの、放電容器の管軸に垂直な断面を示す断面図である。 本発明に係る外−外電極型エキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。 図２−Ａに示す外−外電極型エキシマランプの、放電容器の管軸に垂直な断面を示す断面図である。 本発明に係るショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を、放電容器の一部を破断した状態で示す説明図である。 本発明に係る重水素ランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。

符号の説明

１０ エキシマランプ
１１ 放電容器
１２ 外側管
１３ 内側管
１５ 外部電極
１６ 内部電極
Ｓ 放電空間
２０ エキシマランプ
２１ 放電容器
２２ 外部電極
３０ ショートアーク型放電ランプ
３１ 放電容器
３２ 発光管部
３３ 封止部
３４ 陰極
３５ 陽極
４０ 重水素ランプ
４１ 放電容器
４２ 光放射部
４３ 陰極
４４ 陽極
４５ 電極囲い
４６ 陽極給電棒
４７ 陰極給電棒
４８ 給電棒保持部材
４９ 電極囲い支持部材
５０ 窓部材

Claims (3)

1. 波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプにおいて、
   前記放電容器の少なくとも一部が、フッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、かつ、仮想温度Ｔｆが７５０℃以上１０００℃以下である合成石英ガラスからなることを特徴とする放電ランプ。
2. 前記放電容器を形成する合成石英ガラスとして、フッ素含有量が１００００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であるものが用いられてなることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
3. 前記放電容器を形成する合成石英ガラスとして、ＯＨ基の含有量が３０ｗｔ．ｐｐｍ以下であるものが用いられてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電ランプ。