JP2010123323A - エキシマ放電ランプおよびエキシマ放電ランプの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
本発明の目的は、従来より長寿命となるエキシマ放電ランプおよび該エキシマ放電ランプの製造方法を提供することにある。
【解決手段】
第１の発明に係るエキシマ放電ランプは、放電空間を介して対向された一対の平板を具備する放電容器と、該一対の平板の外面に設けられた一対の外部電極と、該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、からなるエキシマ放電ランプにおいて、該放電容器は、密閉された該放電空間が該一対の平板と該一対の平板を連接する側壁とで構成されると共に、該一対の平板と該側壁とがサファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなり、該放電空間を取り囲む該放電容器の内表面に存在する不純物が、少なくともケイ素，炭素，セリウムのいずれかを含む不純物であり、その量が０．６ｎｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする。
【選択図】図１
本発明の目的は、従来より長寿命となるエキシマ放電ランプおよび該エキシマ放電ランプの製造方法を提供することにある。
【解決手段】
第１の発明に係るエキシマ放電ランプは、放電空間を介して対向された一対の平板を具備する放電容器と、該一対の平板の外面に設けられた一対の外部電極と、該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、からなるエキシマ放電ランプにおいて、該放電容器は、密閉された該放電空間が該一対の平板と該一対の平板を連接する側壁とで構成されると共に、該一対の平板と該側壁とがサファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなり、該放電空間を取り囲む該放電容器の内表面に存在する不純物が、少なくともケイ素，炭素，セリウムのいずれかを含む不純物であり、その量が０．６ｎｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、エキシマ放電により紫外線を放射するエキシマ放電ランプに関する。特に、放電容器が一対の対向配置する平板を具備するエキシマ放電ランプに関する。
従来、光洗浄，表面改質及び化学物質の感光といった光化学反応の用途において、エキシマ放電ランプが紫外線光源として使用されていた。このエキシマ放電ランプの発光ガスとして、例えばキセノンのような希ガスと、例えばフッ化物のようなハロゲン化物とが封入されたものが知られている。ハロゲンあるいはハロゲン化物は、ランプ点灯時に電離されハロゲンイオンとなり、他の物質への反応性が極めて高くなる。このため、エキシマ放電ランプには、ハロゲンあるいはハロゲン化物を封入する放電容器に工夫が必要になる。
また、光化学反応の用途においては、被照射物が平坦な照射面を有する場合が多い、円管状のエキシマ放電ランプよりも、面照射できるエキシマ放電ランプの方が配光ムラを抑制できる点で好ましい。このため、エキシマ放電ランプには、面照射できるように放電容器に工夫が必要であった。
このような条件を満たすものとして、特許文献１に記載されるエキシマ放電ランプが従来知られていた。
また、光化学反応の用途においては、被照射物が平坦な照射面を有する場合が多い、円管状のエキシマ放電ランプよりも、面照射できるエキシマ放電ランプの方が配光ムラを抑制できる点で好ましい。このため、エキシマ放電ランプには、面照射できるように放電容器に工夫が必要であった。
このような条件を満たすものとして、特許文献１に記載されるエキシマ放電ランプが従来知られていた。
図６は、従来に係るエキシマ放電ランプ１００の説明図であり、円板状の窓部材１０１の中心軸に沿った断面図である。
従来に係るエキシマ放電ランプ１００は、一対の円板状の平板からなる窓部材１０１と、一対の窓部材１０１の外面に設けられた一対の電極１０２と、該一対の窓部材１０１の間に配置された放電空間スペーサ１０９と、該窓部材１０１と該放電空間スペーサ１０９との間に設けられた封止部材１０５と、該窓部材１０１の周縁面に接すると共に該一対の窓部材１０１を挟持する一対の金具１０６と、該金具１０６と該放電空間スペーサ１０９とを連通する貫通孔に挿通されたボルト１０７と、該ボルト１０７の両端に設けられると共に一対の窓部材の外面を挟持する一対のナットと、により構成される。
従来に係るエキシマ放電ランプ１００は、一対の円板状の平板からなる窓部材１０１と、一対の窓部材１０１の外面に設けられた一対の電極１０２と、該一対の窓部材１０１の間に配置された放電空間スペーサ１０９と、該窓部材１０１と該放電空間スペーサ１０９との間に設けられた封止部材１０５と、該窓部材１０１の周縁面に接すると共に該一対の窓部材１０１を挟持する一対の金具１０６と、該金具１０６と該放電空間スペーサ１０９とを連通する貫通孔に挿通されたボルト１０７と、該ボルト１０７の両端に設けられると共に一対の窓部材の外面を挟持する一対のナットと、により構成される。
従来に係るエキシマ放電ランプ１００は、ボルト１０７とナットとにより一対の窓部材１０１が挟持されることで、窓部材１０１と放電空間スペーサ１０９との間が封止部材１０５によって封止される。これにより、エキシマ放電ランプ１００は、一対の窓部材１０１と放電空間スペーサ１０９と封止部材とにより取り囲まれた放電空間１０４が構成される。
この放電空間１０４には、発光ガスとして、例えばクリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスや、フッ素（Ｆ２）や塩素（Ｃｌ２）のようなハロゲンが封入される。
この放電空間１０４には、発光ガスとして、例えばクリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスや、フッ素（Ｆ２）や塩素（Ｃｌ２）のようなハロゲンが封入される。
放電空間１０４を構成する各部材は、ハロゲンが接するため、ハロゲンとの反応性の低いものが採用される。具体的には、窓部材１０１は、例えばサファイア（Ａｌ２Ｏ３）や単結晶イットリア（Ｙ２Ｏ３）のようなケイ素以外の金属酸化物で構成することで、窓部材１０１の劣化を防ぐことができる。また、封止部材１０５としては、例えばパーフロロエラストマーやフッ素樹脂のようなハロゲンとの反応性が低いＯリングで構成される。
従来に係るエキシマ放電ランプ１００は、一対の電極１０２間に高周波・高電圧が供給されることで、放電空間１０４でエキシマ放電が生じ、例えば発光ガスがクリプトンとフッ素とからなるとき２４０ｎｍ−２５５ｎｍの波長域の紫外線が得られ、また発光ガスがキセノンと塩素とからなるとき３００ｎｍ−３２０ｎｍの波長域の紫外線が得られる。放電空間１０４で生じた紫外線は、窓部材１０１を透過し、金属網で構成された電極１０２の網目から外部に放射される。
エキシマ放電ランプ１００は、具備する窓部材が平板であることから、窓部材の外面から面照射することができ、この窓部材に対向する図示しない被照射物を好適に処理することができる。
エキシマ放電ランプ１００は、具備する窓部材が平板であることから、窓部材の外面から面照射することができ、この窓部材に対向する図示しない被照射物を好適に処理することができる。
ところが、従来に係るエキシマ放電ランプ１００は、初めて点灯させたときの初期光量に対して、相対強度が５０％にまで低下するまでの時間（いわゆる寿命）が数時間ほどしかないといった短寿命の問題を有していた。
この短寿命問題は、封止部材１０５の劣化による発光ガスの流出が原因であると推測される。具体的には、一対の電極間で生じた放電による熱は、封止部材１０５にまで伝熱され、高温になった封止部材１０５が劣化される。劣化した封止部材１０５は、放電空間１０４の気密性が保てなくなり、放電空間１０４に封入された発光ガスが外部に流出してしまうことで、短寿命問題が引き起こされたものと推測される。
この短寿命問題は、封止部材１０５の劣化による発光ガスの流出が原因であると推測される。具体的には、一対の電極間で生じた放電による熱は、封止部材１０５にまで伝熱され、高温になった封止部材１０５が劣化される。劣化した封止部材１０５は、放電空間１０４の気密性が保てなくなり、放電空間１０４に封入された発光ガスが外部に流出してしまうことで、短寿命問題が引き起こされたものと推測される。
従来では、放電容器を、一対の平板の窓部材１０１と、放電空間スペーサ１０９と、封止部材１０５と、一対の金具１０６と、ボルト１０７と、ナットとにより構成していた。
短寿命問題を解決するため、封止部材１０５を用いずに放電空間１０４を構成することが考えられる。平板の窓部材１０１を構成する部材がサファイアのとき、サファイア同士を接合する技術が特許文献２および３に記載されている。本発明者は、この特許文献２および３に記載の技術を使って放電容器を構成することを試みた。
短寿命問題を解決するため、封止部材１０５を用いずに放電空間１０４を構成することが考えられる。平板の窓部材１０１を構成する部材がサファイアのとき、サファイア同士を接合する技術が特許文献２および３に記載されている。本発明者は、この特許文献２および３に記載の技術を使って放電容器を構成することを試みた。
図７は、本発明者が検討した新規な放電容器を説明するための斜視図である。
放電容器は、図７に示すように、３枚の直方体状の平板２６，２７，２８で構成される。この３枚の平板２６，２７，２８は、サファイア部材から例えば切り出すことにより作製することができる。３枚の平板２６，２７，２８のうち、紙面中央に位置する平板２７は、放電空間を構成する内表面２８が形成されるように穴が設けられ、環状の側壁体に構成される。
放電容器は、図７に示すように、３枚の直方体状の平板２６，２７，２８で構成される。この３枚の平板２６，２７，２８は、サファイア部材から例えば切り出すことにより作製することができる。３枚の平板２６，２７，２８のうち、紙面中央に位置する平板２７は、放電空間を構成する内表面２８が形成されるように穴が設けられ、環状の側壁体に構成される。
３枚の平板２６，２７，２８は、少なくとも互いに接合される面が研磨される。具体的には、各３枚は次の面が研磨される。紙面上側に位置する一方の平板体は、紙面下側の面（側壁体に対向する面）が研磨される。また紙面中央に位置する側壁体は、紙面上側の面（一方の平板体に対向する面）と紙面下側の面（他方の平板体に対向する面）とが研磨される。さらにまた紙面下側に位置する他方の平板体は、紙面上側の面（側壁体に対向する面）が研磨される。
各平板は、互いに研磨された面が接するように積層され、紙面上下方向から挟持されるように押圧される。各平板は、押圧された状態で、減圧環境で例えば１０００℃以上で加熱される。所定時間加熱後、各平板は、室温にまで冷却される。
冷却後、積層された各平板は、押圧をしていなくても、互いに接した面が接合されて一体に構成され、この一体物を放電容器として用いることができる。放電容器の内部には、接合前における一方の平板体の内表面と他方の平板体の内表面と側壁体の内表面とにより構成される放電空間が設けられる。
このように、本発明者が検討した新規な放電容器は、封止部材を設けなくても、一対の平板（接合前における一方の平板体と他方の平板体に相当）を具備しつつ、内部に放電空間が構成されるように箱状に形成される。
この新規な放電容器でエキシマ放電ランプを構成したところ、初めて点灯させたときの初期光量に対して、相対強度が５０％にまで低下するまでの時間（いわゆる寿命）が数時間程度しかなく、短寿命問題が解決できなかった。
本発明者は、該新規な放電容器で構成したエキシマ放電ランプの短寿命問題の原因について検討したところ、研磨剤に原因があると推測した。具体的には、３枚の平板を研磨するときに例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤を用いており、この研磨剤が放電空間を構成する内表面に残ってしまったことにあると考えられる。この研磨剤が放電空間に残っていると、ランプ点灯経過に伴って発光ガスのハロゲンあるいはハロゲン化物と反応して化合物を形成してしまい、エキシマ放電に寄与するハロゲンイオンの量が減少してしまうことで寿命低下が生じたものと推測される。
本発明者は、該新規な放電容器で構成したエキシマ放電ランプの短寿命問題の原因について検討したところ、研磨剤に原因があると推測した。具体的には、３枚の平板を研磨するときに例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤を用いており、この研磨剤が放電空間を構成する内表面に残ってしまったことにあると考えられる。この研磨剤が放電空間に残っていると、ランプ点灯経過に伴って発光ガスのハロゲンあるいはハロゲン化物と反応して化合物を形成してしまい、エキシマ放電に寄与するハロゲンイオンの量が減少してしまうことで寿命低下が生じたものと推測される。
特許文献２には、研磨後に、有機物やゴミなどにより汚染されるので、洗剤やイソプロピルアルコールなどで洗浄することが記載されているが、このような薬品では、研磨剤を取り除くことはできない。
すなわち、特許文献２や特許文献３に記載の技術では、サファイア同士を接合して得られた一体物を、エキシマ放電ランプの放電容器に採用することなど考えられておらず、当然この放電容器では、研磨剤に起因する短寿命問題が生じることは従来知られていなかった。
すなわち、特許文献２や特許文献３に記載の技術では、サファイア同士を接合して得られた一体物を、エキシマ放電ランプの放電容器に採用することなど考えられておらず、当然この放電容器では、研磨剤に起因する短寿命問題が生じることは従来知られていなかった。
そこで、本発明の目的は、従来より長寿命となるエキシマ放電ランプおよび該エキシマ放電ランプの製造方法を提供することにある。
第１の発明に係るエキシマ放電ランプは、放電空間を介して対向された一対の平板を具備する放電容器と、該一対の平板の外面に設けられた一対の外部電極と、該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、からなるエキシマ放電ランプにおいて、該放電容器は、密閉された該放電空間が該一対の平板と該一対の平板を連接する側壁とで構成されると共に、該一対の平板と該側壁とがサファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなり、該放電空間を取り囲む該放電容器の内表面に存在する不純物が、少なくともケイ素，炭素，セリウムのいずれかを含む不純物であり、その量が０．６ｎｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする。
第２の発明に係るエキシマ放電ランプの製造方法は、放電空間を介して対向された一対の平板を具備する放電容器と、該一対の平板の外面に設けられた一対の外部電極と、該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、からなるエキシマ放電ランプの製造方法において、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる一対の平板体と環状の側壁体の表面を研磨する工程を有し、該研磨する工程の後に、該一対の平板体の間に該側壁体を配置し、互いに研磨した面を押圧しながら加熱して接合する工程と、該接合により該一対の平板体と側壁体によって該放電空間が構成された該放電容器が得られ、該放電容器の該放電空間に連通する貫通孔から化学エッチング液を導入し、該放電容器の内表面を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。
第２の発明に係るエキシマ放電ランプの製造方法は、放電空間を介して対向された一対の平板を具備する放電容器と、該一対の平板の外面に設けられた一対の外部電極と、該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、からなるエキシマ放電ランプの製造方法において、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる一対の平板体と環状の側壁体の表面を研磨する工程を有し、該研磨する工程の後に、該一対の平板体の間に該側壁体を配置し、互いに研磨した面を押圧しながら加熱して接合する工程と、該接合により該一対の平板体と側壁体によって該放電空間が構成された該放電容器が得られ、該放電容器の該放電空間に連通する貫通孔から化学エッチング液を導入し、該放電容器の内表面を洗浄する工程と、を有することを特徴とする。
第１の発明に係るエキシマ放電ランプは、上記特徴により、放電容器がハロゲンイオンと反応性の低いサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアで構成されることで、且つ、少なくともケイ素，炭素，セリウムのいずれかを含む不純物と、放電空間に封入されたハロゲンイオンとの反応が抑制されることで、従来より長寿命にすることができる。
第２の発明に係るエキシマ放電ランプの製造方法は、上記特徴により、放電容器がハロゲンと反応性の低いサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアにより形成できることで、且つ、放電容器の内表面に存在する少なくともケイ素，炭素，セリウムのいずれかを含む不純物を化学エッチング液で溶解することができることで、従来より寿命を伸ばすことができる。
第２の発明に係るエキシマ放電ランプの製造方法は、上記特徴により、放電容器がハロゲンと反応性の低いサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアにより形成できることで、且つ、放電容器の内表面に存在する少なくともケイ素，炭素，セリウムのいずれかを含む不純物を化学エッチング液で溶解することができることで、従来より寿命を伸ばすことができる。
本発明に係る第１の実施例は、図１および図２を用いて説明する。
図１は、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１を説明するための斜視図である。
図２は、図１のエキシマ放電ランプ１の長手方向に対して直交する断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
図１は、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１を説明するための斜視図である。
図２は、図１のエキシマ放電ランプ１の長手方向に対して直交する断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、サファイア（単結晶アルミナＡｌ２Ｏ３），ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）または単結晶イットリア（Ｙ２Ｏ３）からなる放電容器２と、該放電容器２を構成する一対の平板２１の外面に設けた一対の外部電極３１，３２と、放電容器２の内部の放電空間２４に封入された少なくとも希ガスおよびハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、により構成される。
放電容器２は、直方体状の一対の平板２１と、該一対の平板２１の間に位置すると共に該一対の平板２１を連接する環状の側壁２２とにより構成される。これにより、平板２１の直交する断面において、放電容器２は矩形状に構成される。
放電容器２の内部には、一対の平板２１の対向する内表面２５と、環状の側壁２２の内表面２５（図２における紙面左右の内表面２５と、紙面奥と手前に位置する図示しない内表面２５）とに囲まれた放電空間２４が設けられる。放電容器２の内表面２５には、少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ/ｃｍ２以下になるように構成される。
なお、図１および図２においては、説明の都合上、一対の平板２１と側壁２２とを区別するために、放電容器２に点線を図示している。しかしながら、後述の製造方法で接合された放電容器２は、一対の平板２１と側壁２２との境界が分かるものではなく、図１および図２に示す点線は存在しない。
放電容器２の内部には、一対の平板２１の対向する内表面２５と、環状の側壁２２の内表面２５（図２における紙面左右の内表面２５と、紙面奥と手前に位置する図示しない内表面２５）とに囲まれた放電空間２４が設けられる。放電容器２の内表面２５には、少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ/ｃｍ２以下になるように構成される。
なお、図１および図２においては、説明の都合上、一対の平板２１と側壁２２とを区別するために、放電容器２に点線を図示している。しかしながら、後述の製造方法で接合された放電容器２は、一対の平板２１と側壁２２との境界が分かるものではなく、図１および図２に示す点線は存在しない。
放電容器２の側壁２２には、内部の放電空間２４に連通する貫通孔が設けられており、この貫通孔に、金属からなる筒体４が設けられる。筒体４は、貫通孔との間に、例えば銀と銅との合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）からなるロウ材５が設けられることで接着される。
この筒体４は、その中心軸に延びる穴を有しており、この穴が放電空間２４に連通する。
放電空間２４には、この筒体４の穴を介して、発光ガスとして例えばアルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスと、例えばフッ素（Ｆ２），塩素（Ｃｌ２），臭素（Ｂｒ２），ヨウ素（Ｉ２）のようなハロゲンあるいは六フッ化硫黄（ＳＦ６）のようなハロゲン化物とが封入される。筒体４の一端（図１における紙面手前側の端部）には圧接されることで封止部４１が形成され、放電空間２４の内部は気密に密閉される。
この筒体４は、その中心軸に延びる穴を有しており、この穴が放電空間２４に連通する。
放電空間２４には、この筒体４の穴を介して、発光ガスとして例えばアルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスと、例えばフッ素（Ｆ２），塩素（Ｃｌ２），臭素（Ｂｒ２），ヨウ素（Ｉ２）のようなハロゲンあるいは六フッ化硫黄（ＳＦ６）のようなハロゲン化物とが封入される。筒体４の一端（図１における紙面手前側の端部）には圧接されることで封止部４１が形成され、放電空間２４の内部は気密に密閉される。
放電容器２は、その一対の平板２１の各外面（放電空間２４側の内面に対して反対側の面）に、それぞれ網状の外部電極３１，３２が設けられる。
この外部電極３１，３２は、図１に示すように、平板２１の長手方向に沿って伸びるように設けられる。また、一対の外部電極３１，３２は、図２に示すように、互いに電気的に接続されないように離隔され、一対の平板２１と放電空間２４を介して対向配置される。
この外部電極３１，３２は、図１に示すように、平板２１の長手方向に沿って伸びるように設けられる。また、一対の外部電極３１，３２は、図２に示すように、互いに電気的に接続されないように離隔され、一対の平板２１と放電空間２４を介して対向配置される。
上述の第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、一対の外部電極３１，３２に不図示の電源が電気的に接続され、高周波・高電圧を給電されることでランプ点灯を開始する。
エキシマ放電ランプ１は、一対の外部電極３１，３２に高周波・高電位が供給されることで、放電容器２が誘電体として機能し、一対の外部電極３１，３２間で放電が発生する。発光ガスが例えばアルゴン（Ａｒ）からなる希ガスと六フッ化硫黄（ＳＦ６）からなるハロゲン化物であった場合、放電空間２４では、これらが電離されて、アルゴンイオンとフッ素イオンが形成され、アルゴン−フッ素からなるエキシマ分子が形成され、１９３ｎｍの波長の紫外線が生じる。
放電容器２を構成するサファイア（単結晶アルミナＡｌ２Ｏ３），ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）または単結晶イットリア（Ｙ２Ｏ３）は、紫外線透過性を有することから、放電空間２４で生じた紫外線は、放電容器２を透過する。放電容器２の一対の外面に設けた外部電極３１，３２は網状からなることから、その網目から紫外線が外部に放射される。
エキシマ放電は、一対の外部電極３１，３２間で好適に行なわれることから、一対の外部電極３１，３２が設けられた一対の平板２１からは紫外線が好適に透過される。すなわち、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、具備する平板２１から紫外線が好適に透過される面光源として良好に機能し、該平板２１に対向される不図示の被照射物を好適に処理することができる。
放電容器２を構成するサファイア（単結晶アルミナＡｌ２Ｏ３），ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）または単結晶イットリア（Ｙ２Ｏ３）は、紫外線透過性を有することから、放電空間２４で生じた紫外線は、放電容器２を透過する。放電容器２の一対の外面に設けた外部電極３１，３２は網状からなることから、その網目から紫外線が外部に放射される。
エキシマ放電は、一対の外部電極３１，３２間で好適に行なわれることから、一対の外部電極３１，３２が設けられた一対の平板２１からは紫外線が好適に透過される。すなわち、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、具備する平板２１から紫外線が好適に透過される面光源として良好に機能し、該平板２１に対向される不図示の被照射物を好適に処理することができる。
第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の放電容器２は、サファイア（単結晶アルミナＡｌ２Ｏ３），ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）または単結晶イットリア（Ｙ２Ｏ３）により構成されており、これら部材はケイ素の酸化物からなる例えば石英ガラスに比べてハロゲンあるいはハロゲン化物に対する反応性が低い。第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、エキシマ放電が生じる放電空間２４を、ハロゲンあるいはハロゲン化物に対する反応性が低い部材（一対の平板２１と側壁２２）同士を直接接合させることで構成される。
また、後述する製造方法において、放電容器２を形成する過程で研磨剤６７が使用されるが、この研磨剤６７には、少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかが含まれており、これら元素はハロゲンあるいはハロゲン化物に対して反応性がとても高い。このため、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、放電空間２４を構成する放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ/ｃｍ２以下になるように構成される。
このように、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、放電容器２がハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の低いサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアで構成されることで、且つ、放電空間２４の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を極めて少量に構成されることで、初めて点灯させたときの初期光量に対して、相対強度が５０％にまで低下するまでの時間（いわゆる寿命）を数十時間という長寿命にすることができる。
また、後述する製造方法において、放電容器２を形成する過程で研磨剤６７が使用されるが、この研磨剤６７には、少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかが含まれており、これら元素はハロゲンあるいはハロゲン化物に対して反応性がとても高い。このため、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、放電空間２４を構成する放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ/ｃｍ２以下になるように構成される。
このように、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、放電容器２がハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の低いサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアで構成されることで、且つ、放電空間２４の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を極めて少量に構成されることで、初めて点灯させたときの初期光量に対して、相対強度が５０％にまで低下するまでの時間（いわゆる寿命）を数十時間という長寿命にすることができる。
さらに、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、放電空間２４を構成する放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ/ｃｍ２以下にすることで、後述の実験結果に示すように、製造ばらつきを抑制することができる。
第１の実施例では、図１に示すように、具備される一対の平板２１を直方体状に構成したが、本発明では直方体状に限定されるものではない。この点について、図３を用いて説明する。
図３は、第２の実施例に係るエキシマ放電ランプ１を説明するための斜視図である。
なお、図３には、図１および図２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
なお、図３には、図１および図２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図３に記載の第２の実施例は、一対の平板２１の形状が円板状である点と、環状の側壁２２が円環状である点とで、図１および図２に記載の第１の実施例と相違する。
図３に記載の第２の実施例の説明として、第１の実施例と共通する部分の説明は省略し、相違する部分の説明について述べる。
図３に記載の第２の実施例の説明として、第１の実施例と共通する部分の説明は省略し、相違する部分の説明について述べる。
第２の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、一対の平板２１の円板状の形状で構成され、環状の側壁２２が円環状で構成され、該一対の平板２１と側壁２２とで放電容器２が構成される。放電容器２の内部には不図示の密閉された放電空間２４が構成される。
このように、第２の実施例に係る一対の平板２１を円板状に構成しても、面光源としての機能は発揮されるものであり、第１の実施例と同様の作用・効果を得ることができるものである。
このように、第２の実施例に係る一対の平板２１を円板状に構成しても、面光源としての機能は発揮されるものであり、第１の実施例と同様の作用・効果を得ることができるものである。
次に、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の製造方法を、第３の実施例として説明する。
図４は、第３の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の製造方法のための説明図である。
図４（ａ）は、一対の平板体２６，２８と側壁体２７とを治具６１に固定したところを示す上面図である。図４（ｂ）は、図４（ｂ）で示した一対の平板体２６，２８と側壁体２７とを研磨する工程を示した断面図（図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）で研磨後の一対の平板体２６，２８と側壁体２７とを押圧しながら加熱する工程を示した斜視図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）で接合された放電容器２の内表面２５を化学エッチング液６９で洗浄する工程を示した斜視図である。
なお、図４には、図１，図２および図７に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図４（ａ）は、一対の平板体２６，２８と側壁体２７とを治具６１に固定したところを示す上面図である。図４（ｂ）は、図４（ｂ）で示した一対の平板体２６，２８と側壁体２７とを研磨する工程を示した断面図（図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）で研磨後の一対の平板体２６，２８と側壁体２７とを押圧しながら加熱する工程を示した斜視図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）で接合された放電容器２の内表面２５を化学エッチング液６９で洗浄する工程を示した斜視図である。
なお、図４には、図１，図２および図７に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
例えばサファイアからなる３枚の平板体２６，２７，２８を用意し、その中の１つの平板体２７はその中央部分に貫通する長方形の穴を設けて環状の側壁体２７とする。
１つの側壁体２７は、図４（ａ）に示すように、例えば紙面手前側を研磨したい面としたときに、該研磨したい面が紙面手前側に位置するように支持台（図４（ａ）では不図示、図４（ｂ）における符号６３）上に配置させる。支持台（図４（ａ）では不図示、図４（ｂ）における符号６３）には、穴用治具６３１が設けられているので、側壁体２７はその中央の穴に該穴用治具６３１が位置するように、支持台上に配置される。続いて２つの平板体２６，２８は、研磨したい面を紙面手前側に向いた状態で側壁体２７の左右に配置される。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その外周を治具６１と接着剤６２によって覆われ、支持台（図４（ａ）では不図示、図４（ｂ）における符号６３）に固定される。
１つの側壁体２７は、図４（ａ）に示すように、例えば紙面手前側を研磨したい面としたときに、該研磨したい面が紙面手前側に位置するように支持台（図４（ａ）では不図示、図４（ｂ）における符号６３）上に配置させる。支持台（図４（ａ）では不図示、図４（ｂ）における符号６３）には、穴用治具６３１が設けられているので、側壁体２７はその中央の穴に該穴用治具６３１が位置するように、支持台上に配置される。続いて２つの平板体２６，２８は、研磨したい面を紙面手前側に向いた状態で側壁体２７の左右に配置される。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その外周を治具６１と接着剤６２によって覆われ、支持台（図４（ａ）では不図示、図４（ｂ）における符号６３）に固定される。
図４（ａ）で固定された２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、図４（ｂ）に示すように、研磨したい面（図４（ｂ）における紙面下側の面）を研磨台６４に対向される。
この研磨の工程においては、いわゆるグラィンディング（Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、ラッピング（Ｒａｐｐｉｎｇ）、ポリッシング（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）の３つの研磨工程を行なうため、各研磨工程で研磨台６４と研磨剤６７の粒径とが変更される。
まず、グラィンディングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台６４として鋼が用いられる。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その研磨台６４に対向する面が、研磨台６４が構成する凹凸や、研磨剤供給体６６によって研磨したい面と研磨台６４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤６７によって研磨される。次に、少なくとも１つの側壁体２７は、研磨された面に対して反対側の面（図４（ｂ）における紙面上側の面）が研磨される。
続いて、ラッピングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台６４として錫が用いられる。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その研磨台６４に対向する面が、研磨台６４が構成する凹凸や、研磨剤供給体６６によって研磨したい面と研磨台６４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤６７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤は、グラィンディングのときに用いた研磨剤よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの側壁体２７は、研磨された面に対して反対側の面（図４（ｂ）における紙面上側の面）が再度研磨される。
最後に、ポリッシングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台６４として樹脂が塗布されたアルミニウムが用いられる。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その研磨台６４に対向する面が、研磨剤供給体６６によって研磨したい面と研磨台６４の樹脂との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤６７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤は、ラッピングのときに用いて研磨剤よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの側壁体２７は、研磨された面に対して反対側の面（図４（ｂ）における紙面上側の面）を再度研磨される。
このように、２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、グラィンディング、ラッピング、ポリッシングの３つの研磨工程を経ることで、順次研磨剤６７の粒径が小さくなり、その研磨面の平滑度を向上させることができる。
なお、側壁体２７の穴には、支持台６３に設けた穴用治具６３１が配置されることで、側壁体２７の穴を構成する内表面２５に研磨剤６７が浸入することが抑制されるものの、側壁体２７の内周面の形状が製造ばらつきによって完全に一致しないことから、研磨剤６７の浸入を完全に防止できるものではない。
この研磨の工程においては、いわゆるグラィンディング（Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、ラッピング（Ｒａｐｐｉｎｇ）、ポリッシング（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）の３つの研磨工程を行なうため、各研磨工程で研磨台６４と研磨剤６７の粒径とが変更される。
まず、グラィンディングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台６４として鋼が用いられる。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その研磨台６４に対向する面が、研磨台６４が構成する凹凸や、研磨剤供給体６６によって研磨したい面と研磨台６４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤６７によって研磨される。次に、少なくとも１つの側壁体２７は、研磨された面に対して反対側の面（図４（ｂ）における紙面上側の面）が研磨される。
続いて、ラッピングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台６４として錫が用いられる。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その研磨台６４に対向する面が、研磨台６４が構成する凹凸や、研磨剤供給体６６によって研磨したい面と研磨台６４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤６７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤は、グラィンディングのときに用いた研磨剤よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの側壁体２７は、研磨された面に対して反対側の面（図４（ｂ）における紙面上側の面）が再度研磨される。
最後に、ポリッシングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台６４として樹脂が塗布されたアルミニウムが用いられる。２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、その研磨台６４に対向する面が、研磨剤供給体６６によって研磨したい面と研磨台６４の樹脂との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤６７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤は、ラッピングのときに用いて研磨剤よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの側壁体２７は、研磨された面に対して反対側の面（図４（ｂ）における紙面上側の面）を再度研磨される。
このように、２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、グラィンディング、ラッピング、ポリッシングの３つの研磨工程を経ることで、順次研磨剤６７の粒径が小さくなり、その研磨面の平滑度を向上させることができる。
なお、側壁体２７の穴には、支持台６３に設けた穴用治具６３１が配置されることで、側壁体２７の穴を構成する内表面２５に研磨剤６７が浸入することが抑制されるものの、側壁体２７の内周面の形状が製造ばらつきによって完全に一致しないことから、研磨剤６７の浸入を完全に防止できるものではない。
図４（ｂ）で、２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とを研磨したのち、互いの研磨した面が接することで、１つの側壁体２７を介して２つの平板体２６，２８が対向配置されるように積層される。図４（ｃ）を用いて具体的に説明すると、一方の平板体２６の研磨した面に、側壁体２７の研磨した一方の面（図４（ｃ）における紙面上側の面）が接する。また、側壁体２７の研磨した他方の面（図４（ｃ）における紙面下側の面）に、他方の平板体２８の研磨した面が接する。これにより、側壁体２７の穴を、一対の平板体２６，２８によって取り囲むことになる。
２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、積層された状態で、研磨した面が密接されるように、一対の平板体２６，２８の外面（図４（ｃ）における一方の平板体２６の紙面上方側の面と、図４（ｃ）における他方の平板体２８の紙面下側の面）から不図示の押圧手段６８によって押圧される。
２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７は、積層されると共に押圧された状態で、減圧され例えば１３００〜１４００℃で８〜１５時間加熱される。
２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、積層された状態で、研磨した面が密接されるように、一対の平板体２６，２８の外面（図４（ｃ）における一方の平板体２６の紙面上方側の面と、図４（ｃ）における他方の平板体２８の紙面下側の面）から不図示の押圧手段６８によって押圧される。
２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７は、積層されると共に押圧された状態で、減圧され例えば１３００〜１４００℃で８〜１５時間加熱される。
図４（ｃ）で加熱後、室温まで冷却された２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とは、互いの接した面が接合されて一体となり、この一体物が放電容器２となる。
図４（ｃ）の工程で得られた放電容器２は、その内周面に、図４（ｂ）で示した研磨工程での研磨剤６７が残留している。この研磨剤６７は、ランプ点灯時のハロゲンイオンに対する反応性が高く、エキシマ放電ランプ１の寿命を低下させる原因となる。このため、図４（ｄ）に示す洗浄工程で、放電容器２の内周面に残留した研磨剤６７を溶解させて取り除く。
具体的には、放電容器２には、その内表面２５で構成する放電空間２４が形成され、放電容器２を構成する側壁２２（接合前における側壁体２７）には、該放電空間２４に連通する貫通孔２３が設けられる。
室温状態において、該貫通孔２３から、フッ化水素，硫酸または硝酸の少なくとも１つからなる化学エッチング液６９を導入し、放電空間２４を該化学エッチング液６９によって充填させる。この化学エッチング液６９によって、研磨剤６７を構成する例えば炭素（Ｃ），ケイ素（Ｓｉ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物が溶解されることで、放電容器２の内表面２５が洗浄される。
このとき、放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を０．６ｎｇ/ｃｍ２以下にするためには、室温状態で、化学エッチング液６９を長時間充填させて不純物を溶解させる必要がある。
短時間で不純物の量を０．６ｎｇ/ｃｍ２以下にするためには、放電容器２を例えば６０℃の温水に漬け、放電容器２の内部に化学エッチング液６９を充填させて、放電容器２の内表面２５を洗浄することで実現できる。
図４（ｃ）の工程で得られた放電容器２は、その内周面に、図４（ｂ）で示した研磨工程での研磨剤６７が残留している。この研磨剤６７は、ランプ点灯時のハロゲンイオンに対する反応性が高く、エキシマ放電ランプ１の寿命を低下させる原因となる。このため、図４（ｄ）に示す洗浄工程で、放電容器２の内周面に残留した研磨剤６７を溶解させて取り除く。
具体的には、放電容器２には、その内表面２５で構成する放電空間２４が形成され、放電容器２を構成する側壁２２（接合前における側壁体２７）には、該放電空間２４に連通する貫通孔２３が設けられる。
室温状態において、該貫通孔２３から、フッ化水素，硫酸または硝酸の少なくとも１つからなる化学エッチング液６９を導入し、放電空間２４を該化学エッチング液６９によって充填させる。この化学エッチング液６９によって、研磨剤６７を構成する例えば炭素（Ｃ），ケイ素（Ｓｉ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物が溶解されることで、放電容器２の内表面２５が洗浄される。
このとき、放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を０．６ｎｇ/ｃｍ２以下にするためには、室温状態で、化学エッチング液６９を長時間充填させて不純物を溶解させる必要がある。
短時間で不純物の量を０．６ｎｇ/ｃｍ２以下にするためには、放電容器２を例えば６０℃の温水に漬け、放電容器２の内部に化学エッチング液６９を充填させて、放電容器２の内表面２５を洗浄することで実現できる。
図４（ｄ）で洗浄された放電容器２には、その貫通孔２３に、図１に示す筒体４がロウ材５によって接着されて設けられる。
該筒体４は、その中心軸に延びる穴を有しており、この穴が放電空間２４に連通する。このため、放電空間２４には、この筒体４の穴を介して発光ガスとして例えばアルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスと、例えばフッ素（Ｆ２），塩素（Ｃｌ２），臭素（Ｂｒ２），ヨウ素（Ｉ２）のようなハロゲンあるいは六フッ化硫黄（ＳＦ６）のようなハロゲン化物とが封入される。筒体４の一端（図１における紙面手前側の端部）には圧接されることで封止部４１が形成され、放電空間２４の内部は気密に密閉される。
放電容器２の一対の対向する外面には、例えば銅をペースト状にしたものをプリント印刷により網状に塗布した後、放電容器２とともに該塗布したペースト状の銅を高温に加熱し、該ペースト状の銅を焼成することで、網状の外部電極３１，３２が設けられる。これにより、エキシマ放電ランプ１は完成される。
該筒体４は、その中心軸に延びる穴を有しており、この穴が放電空間２４に連通する。このため、放電空間２４には、この筒体４の穴を介して発光ガスとして例えばアルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスと、例えばフッ素（Ｆ２），塩素（Ｃｌ２），臭素（Ｂｒ２），ヨウ素（Ｉ２）のようなハロゲンあるいは六フッ化硫黄（ＳＦ６）のようなハロゲン化物とが封入される。筒体４の一端（図１における紙面手前側の端部）には圧接されることで封止部４１が形成され、放電空間２４の内部は気密に密閉される。
放電容器２の一対の対向する外面には、例えば銅をペースト状にしたものをプリント印刷により網状に塗布した後、放電容器２とともに該塗布したペースト状の銅を高温に加熱し、該ペースト状の銅を焼成することで、網状の外部電極３１，３２が設けられる。これにより、エキシマ放電ランプ１は完成される。
なお、上述では、放電容器を形成する部材としてサファイアを採用して説明したが、ＹＡＧおよび単結晶イットリアも上述の接合方法で接合することができる。ＹＡＧおよび単結晶イットリアは、サファイアと同様に紫外線透過性を有することから、本発明における放電容器を構成する部材として採用することができる。
上述の第３の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の製造方法は、２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とが、互いに接合される面が研磨される工程と、該研磨される工程後に、互いに接合したい面を密着するように押圧しつつ加熱することで接合される工程と、該接合される工程で得られた放電容器２の内表面２５を化学エッチング液によって洗浄される工程と、を含むことに特徴がある。
このうち、２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とが、研磨される工程と接合される工程により、放電空間２４を構成する放電容器２をハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の低い部材だけで構成することができる。
また、得られた放電容器２の内表面２５は、洗浄される工程によって、ハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の高い少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物を取り除くことができる。
このような３つ工程を第３の実施例では含まれていることにより、製造されたエキシマ放電ランプ１は、放電容器２がハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の低いサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアで構成され、且つ、放電空間２４の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を極めて少量に構成されることになり、初めて点灯させたときの初期光量に対して、相対強度が５０％にまで低下するまでの時間（いわゆる寿命）を数十時間という長寿命にすることができる。
このうち、２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とが、研磨される工程と接合される工程により、放電空間２４を構成する放電容器２をハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の低い部材だけで構成することができる。
また、得られた放電容器２の内表面２５は、洗浄される工程によって、ハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の高い少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物を取り除くことができる。
このような３つ工程を第３の実施例では含まれていることにより、製造されたエキシマ放電ランプ１は、放電容器２がハロゲンあるいはハロゲン化物と反応性の低いサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアで構成され、且つ、放電空間２４の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を極めて少量に構成されることになり、初めて点灯させたときの初期光量に対して、相対強度が５０％にまで低下するまでの時間（いわゆる寿命）を数十時間という長寿命にすることができる。
さらに、第３の実施例に係る製造方法では、放電空間２４を構成する放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ/ｃｍ２以下にされ、後述の実験結果に示すように、製造ばらつきを抑制することができる。
なお、上述した製造方法では、研磨工程の後に、接合工程を行い、最後に洗浄工程を行なっているが、洗浄工程は研磨工程の後に行なって、最後に接合工程を行なってもかまわない。この場合、洗浄工程では、研磨した２つの平板体２６，２８と１つの側壁体２７とを、化学エッチング液に浸すことで、表面に付着した研磨剤６７を構成する例えば炭素（Ｃ），ケイ素（Ｓｉ），セリウム（Ｃｅ）が溶解される。
また、放電容器２には、放電空間２４に連通する貫通孔２３が設けられるが、この貫通孔２３は、研磨する前の側壁体２７に設けてもかまわなく、研磨工程の後の側壁体２７に設けてもかまわなく、接合工程に後に得られた放電容器２の側壁２２に設けてもかまわない。
本発明に係るエキシマ放電ランプ１に関するその構成と製造方法について上述したが、続いて、本発明に係るエキシマ放電ランプ１の効果を確認した実験について説明する。
実験に用いたエキシマ放電ランプ１は、図４を用いて説明した製造方法で製造し、図１および図２のように構成したものを、１４本用意した。用意した１４本のエキシマ放電ランプ１は、放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が互いに異なっており、それ以外の構成は共通している。まず１４本のエキシマ放電ランプ１において、共通している仕様について説明する。
放電容器２を構成する部材にはサファイアを採用し、放電空間２４にはアルゴンからなる希ガスを４０ＫＰａ、六フッ化硫黄からなるハロゲン化物を４Ｐａ封入した。
放電容器２の貫通孔に設けた筒体４は、ニッケル（Ｎｉ）からなり、貫通孔に筒体４を接着させるロウ材５は、銀と銅との合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）からなる。
実験に用いたエキシマ放電ランプ１の数値を示すと、放電容器２の幅（図１における紙面左右方向の長さ）が４ｃｍで、放電容器２の奥行き（図１における紙面奥と手前方向の長さ）が６ｃｍで、放電容器２の高さ（図１における紙面上下方向の長さ）が１ｃｍである。また、放電空間２４を構成する内表面２５の面積は、４０ｃｍ２であり、放電空間２４の体積は９ｃｍ３である。
放電容器２の貫通孔に設けた筒体４は、ニッケル（Ｎｉ）からなり、貫通孔に筒体４を接着させるロウ材５は、銀と銅との合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）からなる。
実験に用いたエキシマ放電ランプ１の数値を示すと、放電容器２の幅（図１における紙面左右方向の長さ）が４ｃｍで、放電容器２の奥行き（図１における紙面奥と手前方向の長さ）が６ｃｍで、放電容器２の高さ（図１における紙面上下方向の長さ）が１ｃｍである。また、放電空間２４を構成する内表面２５の面積は、４０ｃｍ２であり、放電空間２４の体積は９ｃｍ３である。
放電容器２を製造工程において、研磨工程で二酸化ケイ素のスラリーからなる研磨剤６７を用い、洗浄工程でフッ化水素からなる化学エッチング液６９を用いた。
続いて１４本のエキシマ放電ランプ１において、相違している仕様について説明する。
各エキシマ放電ランプ１の放電容器２は、洗浄工程において化学エッチング液を充填しておく時間に長短を付けることにより、放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を互いに異なるようにした。
各エキシマ放電ランプ１の放電容器２は、洗浄工程において化学エッチング液を充填しておく時間に長短を付けることにより、放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を互いに異なるようにした。
実験においては、エキシマ放電ランプ１の一対の外部電極３１，３２に電圧７ＫＶ、高周波７０ＫＨｚを印加し、エキシマ放電ランプ１が初めて点灯されたときの所期光量に対して相対強度が５０％に低下するまでの時間を計測した。各ランプは、相対強度が５０％になった時点で、ランプの点灯を終了させる。終了したランプからは、ロウ材５と筒体４を取り除き、図４（ｄ）で示したように状態にし、化学エッチング液６９であるフッ化水素を用いて室温状態で長時間又は高温状態で放電容器２の内表面２５を洗浄した。この洗浄後に回収された化学エッチング液６９には、放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物が含まれている。このため、洗浄後に回収された化学エッチング液６９は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）分光分析法によって、少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の含有量が測定される。
その結果を示したのが図５に示すグラフである。図５に示すグラフの横軸は、初めて点灯されたときの所期光量に対して相対強度が５０％に低下するまでの時間を示し、縦軸は放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を示している。
その結果を示したのが図５に示すグラフである。図５に示すグラフの横軸は、初めて点灯されたときの所期光量に対して相対強度が５０％に低下するまでの時間を示し、縦軸は放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を示している。
図５に示すように、上述した実施例の構成にすることにより、エキシマ放電ランプ１が初めて点灯されたときの所期光量に対して相対強度が５０％に低下するまでの時間が１０時間以上の寿命を有していることを示している。これは、図６に示す従来のエキシマ放電ランプ１の寿命が数時間であったのに対して、本発明に係るエキシマ放電ランプ１が優れた寿命を有することが分かる。
さらに、図５からは以下のことも分かる。放電容器２の内表面２５に存在する少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ／ｃｍ２より多いランプは、その相対強度が５０％に低下するまでの時間のばらつきが１０時間から５５時間という４５時間もの幅広いばらつきを有している。
一方、０．６ｎｇ／ｃｍ２以下のランプは、その相対強度が５０％に低下するまでの時間のばらつきが５５時間〜５８時間という３時間だけと少ない。すなわち、放電容器２の内表面２５の少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を０．６ｎｇ／ｃｍ２以下にすることで従来より長寿命にすることができると共に、製造ばらつきを抑制することができることが分かる。
一方、０．６ｎｇ／ｃｍ２以下のランプは、その相対強度が５０％に低下するまでの時間のばらつきが５５時間〜５８時間という３時間だけと少ない。すなわち、放電容器２の内表面２５の少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量を０．６ｎｇ／ｃｍ２以下にすることで従来より長寿命にすることができると共に、製造ばらつきを抑制することができることが分かる。
上述の実験で示したように、本発明に係るエキシマ放電ランプ１は、放電容器２が、該一対の平板２１と該一対の平板２１に連接された側壁２２とにより密閉された該放電空間２４を構成し、該一対の平板２１と該側壁２２とがサファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアからなり、該放電空間２４を取り囲む該放電容器２の内表面２５には、少なくともケイ素（Ｓｉ），炭素（Ｃ），セリウム（Ｃｅ）のいずれかを含む不純物の量が０．６ｎｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とすることにより、従来のランプより長寿命にすることができると共に、製造ばらつきを抑制することができる。
１ エキシマ放電ランプ
２ 放電容器
２１ 平板
２２ 側壁
２３ 貫通孔
２４ 放電空間
２５ 内表面
２６ 一方の平板体
２７ 側壁体
２８ 他方の平板体
３１ 一方の外部電極
３２ 他方の外部電極
４ 筒体
４１ 封止部
５ ロウ材
６１ 治具
６２ 接着剤
６３ 支持台
６３１ 穴用治具
６４ 研磨台
６６ 研磨剤供給体
６７ 研磨剤
６８ 押圧手段
６９ 化学エッチング液
２ 放電容器
２１ 平板
２２ 側壁
２３ 貫通孔
２４ 放電空間
２５ 内表面
２６ 一方の平板体
２７ 側壁体
２８ 他方の平板体
３１ 一方の外部電極
３２ 他方の外部電極
４ 筒体
４１ 封止部
５ ロウ材
６１ 治具
６２ 接着剤
６３ 支持台
６３１ 穴用治具
６４ 研磨台
６６ 研磨剤供給体
６７ 研磨剤
６８ 押圧手段
６９ 化学エッチング液
Claims (2)
- 放電空間を介して対向された一対の平板を具備する放電容器と、
該一対の平板の外面に設けられた一対の外部電極と、
該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、
からなるエキシマ放電ランプにおいて、
該放電容器は、密閉された該放電空間が該一対の平板と該一対の平板を連接する側壁とで構成されると共に、該一対の平板と該側壁とがサファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなり、
該放電空間を取り囲む該放電容器の内表面に存在する不純物が、少なくともケイ素，炭素，セリウムのいずれかを含む不純物であり、その量が０．６ｎｇ／ｃｍ２以下である
ことを特徴とするエキシマ放電ランプ。
- 放電空間を介して対向された一対の平板を具備する放電容器と、
該一対の平板の外面に設けられた一対の外部電極と、
該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる発光ガスと、
からなるエキシマ放電ランプの製造方法において、
サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる一対の平板体と環状の側壁体の表面を研磨する工程を有し、
該研磨する工程の後に、該一対の平板体の間に該側壁体を配置し、互いに研磨した面を押圧しながら加熱して接合する工程と、該接合により該一対の平板体と側壁体によって該放電空間が構成された該放電容器が得られ、該放電容器の該放電空間に連通する貫通孔から化学エッチング液を導入し、該放電容器の内表面を洗浄する工程と、を有する
ことを特徴とするエキシマ放電ランプの製造方法。
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