JP2023059671A - Excimer lamp and deactivation device - Google Patents
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Description
本発明は、放電容器内に希ガスとハロゲンとが封入されたエキシマランプ及び不活化装置に関する。 The present invention relates to an excimer lamp in which a rare gas and a halogen are enclosed in a discharge vessel and a deactivation device.
従来、発光ガスとして希ガスとハロゲンとを封入したエキシマランプが知られている。
希ガスとハロゲンとが封入されたエキシマランプは、その組み合わせにより特有の発光波長を有する。例えば、希ガスであるキセノン(Xe)、クリプトン(Kr)と、ハロゲンである塩素(Cl)、臭素(Br)の組み合わせにより、中心波長が200nm~300nmあたりまでの多様な発光を示す。
特に、近年では、波長200nm以上波長240nm未満の紫外光は、人や動物に対する安全性が高い紫外光であることが分かり、波長200nm以上波長240nm未満にピーク波長を有するエキシマランプが注目されている。例えば、特許文献1には、発光ガスとしてクリプトン(Kr)と塩素(Cl)が封入されたKrClエキシマランプ(中心波長222nm)や、発光ガスとしてクリプトン(Kr)と臭素(Br)が封入されたKrBrエキシマランプ(中心波長207nm)を用いてウイルスを不活化させることが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an excimer lamp is known in which a rare gas and a halogen are sealed as a light emission gas.
An excimer lamp in which a rare gas and a halogen are enclosed has a unique emission wavelength depending on the combination thereof. For example, a combination of rare gases such as xenon (Xe) and krypton (Kr) and halogens such as chlorine (Cl) and bromine (Br) exhibits various emissions with central wavelengths of 200 nm to 300 nm.
In particular, in recent years, it has been found that ultraviolet light with a wavelength of 200 nm or more and less than 240 nm is highly safe for humans and animals, and excimer lamps having a peak wavelength of 200 nm or more and less than 240 nm are attracting attention. . For example, Patent Document 1 discloses a KrCl excimer lamp (center wavelength: 222 nm) in which krypton (Kr) and chlorine (Cl) are enclosed as emission gases, and a lamp in which krypton (Kr) and bromine (Br) are enclosed as emission gases. Virus inactivation using a KrBr excimer lamp (central wavelength 207 nm) is described.
このような希ガスとハロゲンとの組み合わせにより得られる特有の発光波長は、希ガス原子とハロゲン原子によって形成される励起二量体(エキシプレックス)の発光に由来するものであり、多様な用途への応用が期待されている。
一例として、希ガスとしてクリプトン(Kr)、ハロゲンとして塩素(Cl)を用いた場合について、図16を参照しながら説明する。図16に示すように、放電形成領域A内に形成される放電により放出された電子によって、放電形成領域A内に存在するクリプトン(Kr)が励起あるいはイオン化され、放電形成領域A内に存在する塩素(Cl)と衝突することでKrCl*(塩化クリプトンエキシプレックス)が生成される。このKrCl*は極めて不安定な化合物であり、短時間でクリプトン(Kr)と塩素(Cl)とに分離し、その際に固有の発光(エキシマ発光)Lが生じる。
The unique emission wavelength obtained by such a combination of rare gas and halogen originates from the emission of excited dimers (exxiplexes) formed by rare gas atoms and halogen atoms. is expected to be applied.
As an example, a case where krypton (Kr) is used as the rare gas and chlorine (Cl) is used as the halogen will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 16, krypton (Kr) present in the discharge forming region A is excited or ionized by electrons emitted by the discharge formed in the discharge forming region A, and is present in the discharge forming region A. Collision with chlorine (Cl) produces KrCl * (a krypton chloride exciplex). This KrCl * is an extremely unstable compound, and separates into krypton (Kr) and chlorine (Cl) in a short period of time, and unique luminescence (excimer luminescence) L is generated at that time.
放電容器内に希ガスとハロゲンが封入されたエキシマランプは、励起二量体(エキシプレックス)の発光に由来する特有のエキシマ発光を示すが、これ以外にも、放電容器内では様々な発光が起こり得る。例えば、KrClエキシマランプにおいて、KrCl*(塩化クリプトンエキシプレックス)の生成とは別に、励起された塩素原子同士が衝突することで固有の塩素発光を生じさせ、波長240nm以上に発光帯域を生じさせる場合がある。波長240nm以上の紫外光は、人体に影響を及ぼすリスクが高まる。一方、KrCl*(塩化クリプトンエキシプレックス)の生成には、塩素原子の存在が不可欠である。そのため、光学フィルタ等を用いて、波長240nm以上の紫外光の放射を制限する必要があった。しかしながら、波長240nm以上の紫外光の放射量が増えるにつれて、より精度の高い光学フィルタが必要となる。 An excimer lamp in which a rare gas and a halogen are enclosed in a discharge vessel exhibits a characteristic excimer luminescence derived from the luminescence of an excited dimer (exxiplex). It can happen. For example, in a KrCl excimer lamp, in addition to the generation of KrCl * (krypton chloride exciplex), when excited chlorine atoms collide with each other to cause specific chlorine luminescence to generate an emission band at a wavelength of 240 nm or more. There is Ultraviolet light with a wavelength of 240 nm or more has an increased risk of affecting the human body. On the other hand, the presence of chlorine atoms is essential for the production of KrCl * (krypton chloride exciplex). Therefore, it has been necessary to limit the emission of ultraviolet light with a wavelength of 240 nm or more using an optical filter or the like. However, as the radiation amount of ultraviolet light with a wavelength of 240 nm or more increases, optical filters with higher precision are required.
上記に鑑みて、本願発明は、人や動物への安全性を確保しつつも、空間中に存在する菌やウイルスを不活化させるのに適したエキシマランプ及び不活化装置を提供する。 In view of the above, the present invention provides an excimer lamp and an inactivation device suitable for inactivating bacteria and viruses existing in space while ensuring safety for humans and animals.
本発明に係るエキシマランプの一態様は、発光ガスとして希ガスとハロゲンとが封入された放電容器と、前記放電容器の内部に誘電体バリア放電を生じさせる一対の第一電極および第二電極と、を備えるエキシマランプであって、前記希ガスはクリプトン(Kr)であり、前記ハロゲンは塩素(Cl)であり、前記希ガスの原子分圧(Pr)に対する前記ハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)は、0.05%以上1%未満であり、前記放電容器は、その内部に、前記第一電極と前記第二電極との間に位置し、放電が形成される放電形成領域と、前記放電形成領域に連通し、放電が形成されない非放電領域と、を備え、前記放電容器の内部全体の空間体積をVa[mm3]、前記放電形成領域の空間体積をVd[mm3]としたとき、前記放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)は、70%以下であることを特徴とする。 One aspect of the excimer lamp according to the present invention comprises a discharge vessel in which a rare gas and a halogen are enclosed as light emitting gases, and a pair of first and second electrodes for generating a dielectric barrier discharge inside the discharge vessel. wherein the noble gas is krypton (Kr), the halogen is chlorine (Cl), and the atomic partial pressure (Ph) of the halogen relative to the atomic partial pressure (Pr) of the noble gas is The partial pressure ratio (Ph/Pr) of is 0.05% or more and less than 1%, and the discharge vessel is positioned therein between the first electrode and the second electrode, and a discharge is formed and a non-discharge region communicating with the discharge forming region and in which no discharge is formed, the spatial volume of the entire interior of the discharge vessel is Va [mm 3 ], and the spatial volume of the discharge forming region is A spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge forming region is 70% or less, where Vd [mm 3 ].
本発明に係るエキシマランプは、放電容器に封入される希ガス原子分圧(Pr)に対して、ハロゲン原子分圧(Ph)の割合を1%未満に制限している。これにより、放電容器内に封入される塩素原子を相対的に低下させ、励起されたハロゲン原子同士の発光を抑制することができる。そのため、波長240nm以上の紫外光の放射量を低減させることができる。 In the excimer lamp according to the present invention, the ratio of the halogen atomic partial pressure (Ph) to the rare gas atomic partial pressure (Pr) enclosed in the discharge vessel is limited to less than 1%. As a result, the amount of chlorine atoms enclosed in the discharge vessel can be relatively reduced, and light emission between excited halogen atoms can be suppressed. Therefore, the radiation amount of ultraviolet light having a wavelength of 240 nm or longer can be reduced.
また、ハロゲン原子分圧(Ph)を相対的に低下させつつも、放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)を70%以下に小さくした。
これは、次の考察に基づくものである。(1)まずハロゲンの消失は、放電形成領域となる空間の表面積(放電が形成される領域における容器の内表面積)の大小に影響される。(2)また非放電領域の空間体積が増えるにつれて、ハロゲンが励起されない空間が広がり、ハロゲンを励起させずに放電容器内に留めておくことができる。これは言い換えれば、放電容器内に、一定量のハロゲンが消失されずに保持されていると捉えることができる。(3)ハロゲンが励起されない空間体積の割合を大きくすることで、希ガス原子分圧(Pr)に対するハロゲン原子分圧の割合を1%未満に制限した場合でも、放電形成領域に対して十分なハロゲン量を保持し易くなり、ハロゲンの消失を抑制することができる。
In addition, the spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge forming region is reduced to 70% or less while the halogen atom partial pressure (Ph) is relatively lowered.
This is based on the following considerations. (1) Halogen disappearance is affected by the size of the surface area of the discharge forming region (the inner surface area of the container in the region where the discharge is formed). (2) As the spatial volume of the non-discharge region increases, the space in which the halogen is not excited expands, and the halogen can be kept in the discharge vessel without being excited. In other words, it can be understood that a certain amount of halogen is retained in the discharge vessel without being extinguished. (3) By increasing the ratio of the spatial volume in which halogen is not excited, even when the ratio of the halogen atomic partial pressure to the rare gas atomic partial pressure (Pr) is limited to less than 1%, sufficient It becomes easy to maintain the amount of halogen, and loss of halogen can be suppressed.
上記のように、非放電領域の割合が大きくなることで、ハロゲン原子分圧が相対的に小さい場合でも、放電容器内に必要量のハロゲン量を確保し易くなる。また非放電領域の割合が大きくなることで、次のような利点もある。
放電形成領域において励起されたハロゲンが放電容器内に打ち込まれて放電容器内から減少したとしても、ハロゲンが励起されない非放電領域が十分に確保されることで、放電容器内のハロゲン原子分圧が変動し難くなる。これは、ハロゲン原子分圧が変動することによって点灯特性が変化することを抑制し、また希ガス分圧とハロゲン原子分圧の分圧比が変動することによって、照度が変動する等の影響を抑制することにつながる。
As described above, by increasing the ratio of the non-discharge region, it becomes easier to secure the required amount of halogen in the discharge vessel even when the halogen atom partial pressure is relatively small. In addition, the following advantages are obtained by increasing the ratio of the non-discharge area.
Even if the halogen excited in the discharge formation region is injected into the discharge vessel and reduced from the discharge vessel, a sufficient non-discharge region in which the halogen is not excited is ensured, so that the halogen atomic partial pressure in the discharge vessel is reduced. difficult to change. This suppresses changes in the lighting characteristics due to changes in the halogen atom partial pressure, and also suppresses the effects of changes in illuminance due to changes in the partial pressure ratio between the rare gas partial pressure and the halogen atom partial pressure. lead to doing
また、放電容器内のハロゲン原子分圧を1%未満に低くすることで、エキシマランプの始動性を高めることができる。
なお、ここでのハロゲン原子分圧とは、気相のハロゲン化合物又はハロゲンガスに含まれるハロゲン量を原子換算で補整した分圧である。例えば、ハロゲン原子(H)を含む気相分子(HX、又はA・HX)のハロゲン原子数(X)が1の場合は、当該気相分子の封入ガス分圧がハロゲン原子分圧となる。また、気相分子中に含まれるハロゲン原子数(X)が2の場合は、当該気相分子の封入ガス分圧を二倍に補整した値がハロゲン原子分圧となる。
塩素原子を例にすれば、気相分子が塩化水素(HCl)であれば封入ガス分圧がハロゲン原子分圧に相当し、塩素ガス(Cl2)であれば、封入ガス分圧を二倍に補整した値がハロゲン原子分圧に相当する。
また、ここでの希ガス原子分圧とは、気相の希ガス量を原子換算して補整した分圧である。例えば、クリプトンを例にすれば、クリプトンガス(Kr2)の封入ガス分圧を二倍に補整した値が希ガス原子分圧に相当する。
Also, by reducing the halogen atom partial pressure in the discharge vessel to less than 1%, the startability of the excimer lamp can be enhanced.
Here, the halogen atom partial pressure is a partial pressure obtained by compensating the amount of halogen contained in the vapor phase halogen compound or halogen gas in terms of atoms. For example, when the number of halogen atoms (X) of a gas phase molecule (HX or A·HX) containing a halogen atom (H) is 1, the partial pressure of the sealed gas of the gas phase molecule is the halogen atom partial pressure. Further, when the number of halogen atoms (X) contained in the gas phase molecule is 2, the halogen atom partial pressure is obtained by doubling the gas partial pressure of the gas phase molecule.
Taking a chlorine atom as an example, if the gas phase molecule is hydrogen chloride (HCl), the partial pressure of the filled gas corresponds to the partial pressure of the halogen atom, and if it is chlorine gas (Cl 2 ), the partial pressure of the filled gas is doubled. corresponds to the halogen atom partial pressure.
In addition, the rare gas atomic partial pressure here is a partial pressure obtained by compensating the gas phase rare gas amount in terms of atoms. For example, taking krypton as an example, a value obtained by doubling the filled gas partial pressure of krypton gas (Kr 2 ) corresponds to the rare gas atomic partial pressure.
また、前記希ガスの原子分圧(Pr)に対する前記ハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)は、0.5%以下としてもよい。
希ガス原子分圧に対するハロゲン原子分圧の比を低下させることで、励起されたハロゲン原子同士の発光をより大きく抑制することができる。そのため、波長240nm以上の紫外光の放射量をより低減させることができる。
Further, the partial pressure ratio (Ph/Pr) of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas may be 0.5% or less.
By lowering the ratio of the halogen atom partial pressure to the rare gas atom partial pressure, the light emission between the excited halogen atoms can be further suppressed. Therefore, it is possible to further reduce the radiation amount of ultraviolet light having a wavelength of 240 nm or more.
さらに、 前記放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)は、50%以下であってもよい。これにより、上記効果をより際立たせることができる。 Furthermore, the spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge forming region may be 50% or less. Thereby, the above effect can be made more conspicuous.
また、上記のエキシマランプにおいて、前記第一電極および第二電極は、前記放電容器の外表面に接触して配置されていることが好ましい。
ここでの外表面とは、発光ガスが封入される放電空間の外側表面を指し、発光ガスに触れない表面である。電極が放電容器(発光管)内部に設けられていると、発光ガス中のハロゲンが吸収されやすくなってしまう。電極が放電容器の外部に配置された構成とすることで、上記吸収を抑制することができる。
Moreover, in the above excimer lamp, it is preferable that the first electrode and the second electrode are arranged in contact with the outer surface of the discharge vessel.
The outer surface here refers to the outer surface of the discharge space in which the luminous gas is enclosed, and is the surface that does not come into contact with the luminous gas. If the electrodes are provided inside the discharge vessel (arc tube), the halogen in the luminous gas is likely to be absorbed. The absorption can be suppressed by arranging the electrodes outside the discharge vessel.
また、前記放電容器と前記第一電極および前記第二電極との接触面積は、前記放電容器の外表面積に対して50%以下であってもよい。
放電容器の外表面に電極を設けた場合であっても、励起されたハロゲンは、放電容器において電極と接触している領域に集まり打ち込まれやすい。放電容器と電極との接触面積を小さくすることで、放電容器へのハロゲンの打ち込みを抑制し、ハロゲンの消費を抑えることができる。
Further, the contact area between the discharge vessel and the first electrode and the second electrode may be 50% or less of the outer surface area of the discharge vessel.
Even if the electrodes are provided on the outer surface of the discharge vessel, the excited halogens tend to gather in the regions of the discharge vessel that are in contact with the electrodes and be implanted. By reducing the contact area between the discharge vessel and the electrode, it is possible to suppress the injection of halogen into the discharge vessel and suppress the consumption of halogen.
また、本発明に係る不活化装置の一態様は、発光ガスとして希ガスとハロゲンとが封入された放電容器と、前記放電容器の内部に誘電体バリア放電を生じさせる一対の第一電極および第二電極と、を備えるエキシマランプを備えた不活化装置であって、
前記希ガスはクリプトン(Kr)であり、前記ハロゲンは塩素(Cl)であり、前記希ガスの原子分圧(Pr)に対する前記ハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)は、0.05%以上1%未満であり、前記放電容器は、その内部に、前記第一電極と前記第二電極との間に位置し、放電が形成される放電形成領域と、前記放電形成領域に連通し、放電が形成されない非放電領域と、を備え、前記放電容器の内部全体の空間体積をVa[mm3]、前記放電形成領域の空間体積をVd[mm3]としたとき、前記放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)は、70%以下であることを特徴とする。
Further, one aspect of the inactivation device according to the present invention includes a discharge vessel in which a rare gas and a halogen are enclosed as luminescence gases, and a pair of first electrodes and a second electrode for generating a dielectric barrier discharge inside the discharge vessel. A deactivation device comprising an excimer lamp comprising two electrodes,
The rare gas is krypton (Kr), the halogen is chlorine (Cl), and the partial pressure ratio (Ph/Pr) of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas is , 0.05% or more and less than 1%, and the discharge vessel includes therein a discharge forming region located between the first electrode and the second electrode in which a discharge is formed; and a non-discharge region that communicates with the region and in which no discharge is formed. A spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge forming region is 70% or less.
本発明に係る不活化装置は、放電容器に封入される希ガス原子分圧(Pr)に対して、ハロゲン原子分圧(Ph)の割合を1%未満に制限している。これにより、放電容器内に封入される塩素原子を相対的に低下させ、励起されたハロゲン原子同士の発光を抑制することができる。そのため、波長240nm以上の紫外光の放射量を低減させることができる。 The deactivation device according to the present invention limits the ratio of the halogen atomic partial pressure (Ph) to less than 1% with respect to the rare gas atomic partial pressure (Pr) enclosed in the discharge vessel. As a result, the amount of chlorine atoms enclosed in the discharge vessel can be relatively reduced, and light emission between excited halogen atoms can be suppressed. Therefore, the radiation amount of ultraviolet light having a wavelength of 240 nm or more can be reduced.
また、ハロゲン原子分圧(Ph)を相対的に低下させつつも、放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)を70%以下に小さくした。これにより、上述のとおり、ハロゲンが励起されない空間体積の割合が確保され、希ガス原子分圧(Pr)に対するハロゲン原子分圧の割合を1%未満に制限した場合でも、放電形成領域に対して十分なハロゲン量を保持し易くなり、ハロゲンの消失を抑制することができる。 In addition, the spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge forming region is reduced to 70% or less while the halogen atom partial pressure (Ph) is relatively lowered. As a result, as described above, the ratio of the spatial volume in which halogen is not excited is ensured, and even when the ratio of the halogen atomic partial pressure to the rare gas atomic partial pressure (Pr) is limited to less than 1%, the discharge forming region It becomes easy to retain a sufficient amount of halogen, and loss of halogen can be suppressed.
本発明の一つの態様によれば、放電容器内に希ガスとハロゲンとが封入されたエキシマランプにおいて、より改良されたエキシマランプを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an improved excimer lamp in which a rare gas and a halogen are enclosed in the discharge vessel.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態のエキシマランプを備える光源装置(不活化装置)100の外観イメージ図である。また、図2は、本実施形態におけるエキシマランプを模式的に示す図であり、図3は、本実施形態におけるエキシマランプを管軸方向に見た模式図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external image diagram of a light source device (deactivation device) 100 including an excimer lamp according to this embodiment. 2 is a diagram schematically showing the excimer lamp in this embodiment, and FIG. 3 is a schematic diagram of the excimer lamp in this embodiment viewed in the tube axis direction.
図1に示すように、光源装置100は、筐体11と、筐体11内に配置されたエキシマランプ12と、を備える。
筐体11には、光出射窓となる開口部11aが設けられている。この開口部11aには、例えば石英ガラスからなる窓部材や、不要な光を遮断する光学フィルタ等を設けることができる。エキシマランプ12の光取出し面は、この光出射窓に対向して配置されている。
なお、図1では、光源装置100が複数のエキシマランプ12を備えているが、エキシマランプ12の数は特に限定されない。
As shown in FIG. 1 , the
The
Although the
エキシマランプ12は、両端が気密に封止された直管状の放電容器13を備える。放電容器13は、石英ガラスにより構成されている。また、放電容器13の内部には、発光ガスとして希ガスとハロゲンガスとが封入されている。本実施形態では、希ガスとしてクリプトン(Kr)、ハロゲンガスとして塩素ガス(Cl2)を用いる。
The
放電容器13の外表面には、一対の電極(第一電極14、第二電極15)が接触して配置されている。図2に示すように、第一電極14および第二電極15は、放電容器13における光取出し面と対向する側面(図2の下側の面)に、放電容器13の管軸方向(図2の左右方向)に互いに離間して配置されている。
そして、放電容器13は、これら2つの電極14、15に接触しながら跨るように配置されている。具体的には、2つの電極14、15には、図3に示すように凹溝が形成されており、放電容器13は、電極14、15の凹溝に嵌め込まれる。これにより、放電容器13は、図3に示すように電極14、15との接触面13aを有する。
A pair of electrodes (
The
この一対の電極のうち、一方の電極(例えば第一電極14)が高圧側電極であり、他方の電極(例えば第二電極15)が低圧側電極(接地電極)である。第一電極14および第二電極15の間に高周波電圧を印加することで、放電容器13の内部空間において励起二量体が生成され、中心波長222nmのエキシマ光がエキシマランプ12の光取出し面から放射される。
Of this pair of electrodes, one electrode (for example, the first electrode 14) is the high-voltage side electrode, and the other electrode (for example, the second electrode 15) is the low-voltage side electrode (ground electrode). By applying a high-frequency voltage between the
図2に示すように、放電容器13内部において、一対の電極14、15間の領域が、放電が形成される放電形成領域Aとなる。また、放電容器13内部における放電形成領域Aの管軸方向外方には、放電形成領域Aに連通する非放電領域Bが形成される。
なお、放電形成領域Aとは、放電容器13の内部空間のうち、放電が形成されて点灯時に発光する領域であり、放電容器13の内部空間を挟んで一対の電極(第一電極および第二電極)が対向して配置されている場合は、対向配置された電極間で挟まれた内部空間領域が放電形成領域Aとして決定できる。
また一対の電極(第一電極および第二電極)が内部空間を挟んで対向配置されておらず、内部空間が広がる方向において異なる位置に配置されている場合は、第一電極が配置された位置から第二電極が配置された位置までの間の内部空間領域が放電形成領域Aとして決定できる。
なお、一対の電極(第一電極および第二電極)が対向配置されるとともに、当該対向する方向に垂直な方向において、第一電極および第二電極が異なる位置に配置される場合は、対向配置された電極間で挟まれた内部空間領域が放電形成領域Aとして決定できる。
As shown in FIG. 2, inside the
The discharge formation area A is an area in the internal space of the
In addition, when a pair of electrodes (the first electrode and the second electrode) are not arranged opposite to each other across the internal space, and are arranged at different positions in the direction in which the internal space expands, the position where the first electrode is arranged to the position where the second electrode is arranged can be determined as the discharge formation region A.
In addition, when a pair of electrodes (the first electrode and the second electrode) are arranged to face each other and the first electrode and the second electrode are arranged at different positions in the direction perpendicular to the facing direction, the facing arrangement A discharge forming area A can be determined as an internal space area sandwiched between the electrodes.
ところで、放電容器の内部に希ガスとハロゲンとを封入してなるエキシマランプにおいては、ハロゲンが放電容器を構成する石英ガラスに打ち込まれる現象が生じる。この現象は、放電により励起されたハロゲンが、放電容器を構成する石英ガラスと反応し、石英ガラス内に入り込む現象である。この現象によって放電容器内部の放電形成領域Aからハロゲンが減少、消失すると、エキシマランプから放射される光の照度が低下してしまう。特に、励起された塩素原子は石英ガラス内に入り込みやすく、発光ガスとして塩素原子が用いられる場合は、照度が低下しやすい。 By the way, in an excimer lamp having a discharge vessel filled with a rare gas and halogen, a phenomenon occurs in which the halogen is driven into the quartz glass forming the discharge vessel. This phenomenon is a phenomenon in which the halogen excited by the discharge reacts with the quartz glass forming the discharge vessel and enters the quartz glass. If halogen decreases or disappears from the discharge forming region A inside the discharge vessel due to this phenomenon, the illuminance of the light emitted from the excimer lamp is lowered. In particular, excited chlorine atoms tend to enter quartz glass, and the illuminance tends to decrease when chlorine atoms are used as the luminous gas.
上記のハロゲンの消失を見越してハロゲンの封入量を大きくすることも考えられるが、この場合、放電容器に封入される希ガス原子分圧(Pr)に対して、ハロゲン原子分圧(Ph)の割合が大きくなると、励起されたハロゲン原子同士が衝突することで固有の発光が生じやすくなる。具体的には、塩素原子同士が衝突することで、波長240nm以上の波長帯域で発光が生じやすくなる。
また、希ガスとハロゲンとの割合が適正割合から変化し、点灯特性(始動性)や寿命特性を大きく変動させてしまうおそれがある。具体的には、ハロゲンの封入量を増やそうとするとハロゲンの封入圧が高くなり、始動電圧が高くなり、ランプが始動しにくくなったり、最悪の場合点灯できなくなったりする。
It is conceivable to increase the amount of halogen enclosed in anticipation of the disappearance of the halogen. When the ratio is large, the excited halogen atoms collide with each other to easily generate intrinsic light emission. Specifically, collisions between chlorine atoms tend to cause light emission in a wavelength band of 240 nm or more.
In addition, there is a risk that the ratio of the rare gas and the halogen will change from the proper ratio, resulting in large fluctuations in lighting characteristics (startability) and life characteristics. Specifically, if an attempt is made to increase the amount of halogen to be charged, the pressure of the halogen to be charged increases and the starting voltage increases, making it difficult to start the lamp or, in the worst case, failing to light it.
本発明者は鋭意検討し、希ガスにクリプトン(Kr)、ハロゲンに塩素(Cl)を用いたエキシマランプにおいて、希ガスの原子分圧(Pr)に対するハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)を1%未満に制限することで、塩素原子同士のCl*発光(ピーク波長257nmの発光であり、塩素発光とも称す)を抑制した。さらに、希ガスの原子分圧(Pr)に対するハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)を0.05%以上とすることで、KrCl*(塩化クリプトンエキシプレックス)の生成を最低限度に維持することができる。 The present inventors have made intensive studies and found that in an excimer lamp using krypton (Kr) as a rare gas and chlorine (Cl) as a halogen, the partial pressure ratio of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas By limiting (Ph/Pr) to less than 1%, Cl * emission (emission with a peak wavelength of 257 nm, also referred to as chlorine emission) between chlorine atoms was suppressed. Furthermore, by setting the partial pressure ratio (Ph/Pr) of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas to 0.05% or more, KrCl * (krypton chloride exciplex) is generated. can be kept to a minimum.
また、放電容器内に放電が形成されない領域(非放電領域B)を形成し、その際に、非放電領域を含む放電容器の内部の空間体積をVa[mm3]、前記放電形成領域の空間体積をVd[mm3]としたとき、前記放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)は70%以下とした。これにより、非放電領域が全体の30%以上を占めることとなり、ハロゲンの消費を抑制した。以下、非放電領域を含む放電容器の空間体積を考慮する点について詳述する。 In addition, a region (non - discharge region B) in which no discharge is formed is formed in the discharge vessel. When the volume is Vd [mm 3 ], the spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge forming region is 70% or less. As a result, the non-discharge area occupies 30% or more of the entire area, thereby suppressing consumption of halogen. Consideration of the spatial volume of the discharge vessel including the non-discharge area will be described in detail below.
図4に示すように、放電形成領域Aにおいて放電が形成されると放電形成領域A内に存在する塩素は励起されるが、放電が形成されない非放電領域B内に存在する塩素は励起されない。そのため、放電形成領域Aにおいて励起された塩素(Cl*)が、放電容器13に打ち込まれて放電容器13内から消失されたとしても、発光に寄与する塩素(Cl)が非放電領域Bに十分に保持されていることで、非放電領域Bから放電形成領域Aに塩素(Cl)が供給される。
これにより、放電容器13内から塩素が消失されたとしても、非放電領域Bを大きく形成することで希ガスとハロゲンとの分圧比が大幅に変動することを防ぎ、放電形成領域Aに対する必要量のハロゲンを長期的に維持しやすくなる。具体的には、またクリプトンガス(Kr2)の原子分圧(PKr)に対する塩素ガス(Cl2)の原子分圧(PCl)の分圧比(PCl/PKr)が0.05%以上1%未満に制限された場合であっても、放電形成領域Aに対する必要量のハロゲンが長期的に維持されやすい。
As shown in FIG. 4, when a discharge is formed in the discharge forming region A, chlorine present in the discharge forming region A is excited, but chlorine present in the non-discharge region B where no discharge is formed is not excited. Therefore, even if the chlorine (Cl * ) excited in the discharge formation area A is driven into the
As a result, even if chlorine disappears from the
このように、非放電領域Bを塩素原子(Cl)の貯蔵庫として機能させることができる。したがって、所定の封入ガス圧(ハロゲン原子分圧)を維持しつつも、放電容器内のハロゲン封入量を大きくすることができ、発光寿命を改善することができる。
具体的には、放電容器の内部(放電形成領域Aおよび非放電領域Bを含む)の全空間体積(Va)に対して、放電形成領域Aの空間体積(Vd)を70%以下とし、非放電領域Bの空間体積(Vn)の割合を大きく形成した。
In this way, the non-discharge region B can function as a storehouse of chlorine atoms (Cl). Therefore, it is possible to increase the amount of halogen enclosed in the discharge vessel while maintaining a predetermined enclosed gas pressure (halogen atom partial pressure), thereby improving the light emission life.
Specifically, the spatial volume (Vd) of the discharge forming region A is set to 70% or less of the total spatial volume (Va) of the inside of the discharge vessel (including the discharge forming region A and the non-discharge region B). The ratio of the spatial volume (Vn) of the discharge region B is formed to be large.
なお、放電容器内にハロゲンを供給する手段としては、ハロゲンガス又はハロゲン化合物を用いることができる。ここで、放電に寄与するハロゲンは気体であり、放電容器内のハロゲン原子分圧[kPa]の値を基準としてハロゲンを封入する。塩素原子を例にすれば、塩素ガス(Cl2)、塩化水素(HCl)等が挙げられる。
また、本発明におけるハロゲン原子分圧とは、ハロゲン原子の分圧値であり、塩化水素(HCl)であれば封入ガス分圧に相当し、塩素ガス(Cl2)であれば、封入ガス分圧の二倍に相当する。同様に、希ガス原子分圧とは、希ガス原子の分圧値であり、クリプトンガス(Kr2)であれば封入ガス分圧を二倍に補整した値が希ガス原子分圧に相当する。
Halogen gas or a halogen compound can be used as means for supplying halogen into the discharge vessel. Here, the halogen that contributes to the discharge is a gas, and the halogen is enclosed based on the value of the halogen atom partial pressure [kPa] in the discharge vessel. Examples of chlorine atoms include chlorine gas (Cl 2 ) and hydrogen chloride (HCl).
Further, the halogen atom partial pressure in the present invention is the partial pressure value of the halogen atom, and corresponds to the partial pressure of the filled gas in the case of hydrogen chloride (HCl), and the partial pressure of the filled gas in the case of chlorine gas (Cl 2 ). corresponds to twice the pressure. Similarly, the rare gas atomic partial pressure is the value of the partial pressure of the rare gas atoms, and in the case of krypton gas (Kr 2 ), the value obtained by correcting the partial pressure of the sealed gas by two times corresponds to the rare gas atomic partial pressure. .
また、放電容器の内部空間体積(Va)に対して非放電領域Bの割合が増えてゆくと、励起されず非放電領域Bに貯蔵できるハロゲン量を多くすることができる。そのため、放電形成領域Aの空間体積(Vd)は、放電形成領域Aおよび非放電領域Bを含む放電容器の内部全体の空間体積(Va)に対して65%以下に、更には60%以下に、更には55%以下に、更には50%以下に設定してもよい。例えば、放電形成領域Aの空間体積と同等以上の空間体積を、あえて非放電領域Bとなるよう設定することで、希ガスに対するハロゲンの分圧比(Ph/Pr)が1%未満に制限される場合であっても、放電形成領域Aに対する必要量のハロゲンを長期的に供給し易くなる。なお、放電形成領域Aの空間体積(Vd)と、非放電領域Bの空間体積(Vn)は、放電容器に設けられる第一電極および第二電極の位置、接触面によって適宜調整することができる。 Further, when the ratio of the non-discharge area B to the internal space volume (Va) of the discharge vessel increases, the amount of halogen that can be stored in the non-discharge area B without being excited can be increased. Therefore, the spatial volume (Vd) of the discharge forming region A is 65% or less, further 60% or less of the spatial volume (Va) of the entire interior of the discharge vessel including the discharge forming region A and the non-discharge region B. , further to 55% or less, and further to 50% or less. For example, by intentionally setting a spatial volume equal to or greater than the spatial volume of the discharge forming region A to be the non-discharge region B, the partial pressure ratio (Ph/Pr) of halogen to the rare gas is limited to less than 1%. Even in this case, it becomes easier to supply the required amount of halogen to the discharge forming region A over a long period of time. The spatial volume (Vd) of the discharge forming region A and the spatial volume (Vn) of the non-discharge region B can be appropriately adjusted by the positions and contact surfaces of the first electrode and the second electrode provided in the discharge vessel. .
また、非放電領域Bの割合を大きくすることで、放電形成領域Aにおいて励起されたハロゲン原子が放電容器内に打ち込まれて放電容器内からハロゲン原子が減少したとしても、放電容器内のハロゲン原子分圧が変動し難くなる。これは、ハロゲン原子が励起されず非放電領域Bに保持されるためであり、ハロゲン原子分圧が変動することによって点灯特性が変化することを抑制し、また希ガス分圧とハロゲン分圧の分圧比が変動し難くなり、励起二量体の生成が阻害されることを防ぎ、照度低下の影響を抑制することになる。 Further, by increasing the ratio of the non-discharge region B, even if the halogen atoms excited in the discharge formation region A are injected into the discharge vessel and the halogen atoms in the discharge vessel decrease, the halogen atoms in the discharge vessel It becomes difficult for the partial pressure to fluctuate. This is because the halogen atoms are not excited and are held in the non-discharge region B, which suppresses changes in the lighting characteristics due to fluctuations in the halogen atom partial pressure, and also suppresses the change in the rare gas partial pressure and the halogen partial pressure. This makes it difficult for the partial pressure ratio to fluctuate, prevents the generation of excited dimers from being inhibited, and suppresses the influence of a decrease in illuminance.
一般に、放電を利用したエキシマランプにおいては、放電が形成されない非放電領域Bをできるだけ小さくして、放電が形成される放電形成領域Aを大きく確保するように設計される。
これに対して、本実施形態では、上記のように、非放電領域Bを大きく形成することで、良好な寿命特性を得ることができる。非放電領域Bを大きく形成することにより、放電形成領域Aで塩素が消費された際にも、放電容器内の塩素原子の分圧が変動しにくい、換言すると、非放電領域Bに塩素が保持されているため、放電形成領域Aでの塩素消費の影響を減らす効果があるためである。
In general, an excimer lamp using discharge is designed so that a non-discharge area B, where no discharge is formed, is made as small as possible, and a discharge formation area A, where discharge is formed, is secured as large as possible.
On the other hand, in the present embodiment, by forming the non-discharge region B large as described above, good life characteristics can be obtained. By forming the non-discharge region B large, even when chlorine is consumed in the discharge formation region A, the partial pressure of chlorine atoms in the discharge vessel is less likely to fluctuate, in other words, chlorine is retained in the non-discharge region B. This is because it has the effect of reducing the effect of chlorine consumption in the discharge forming region A.
本発明に係るエキシマランプは、発光ガスとして希ガスとハロゲンとが放電容器内に封入されている。具体的には、希ガスとしてクリプトン(Kr)、ハロゲンとして塩素(Cl)が封入されている。
また、前記希ガスの原子分圧(Pr)に対する前記ハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)は、0.05%以上1%未満とすることで、KrCl*(塩化クリプトンエキシプレックス)を生成させつつも、塩素原子同士の塩素発光(ピーク波長257nm)を抑制したものである。なお、塩素発光をより抑制するため、前記希ガスの原子分圧(Pr)に対する前記ハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)は、0.9%未満としても良く、さらには0.8%未満としても良く、さらには0.7%未満としても良く、さらには0.6%未満としても良い。
図5は、KrClエキシマランプの発光スペクトルの要部拡大図であり、ピーク波長(222nm)を「1」としたときの強度比と、発光波長(nm)との関係を示したものである。発光スペクトルの測定には、ウシオ電機製の分光放射照度計(USR-45V/D)を用いた。図5では、クリプトンに対する塩素の分圧比(Ph/Pr)を0.1%、0.5%、1%、1.5%とした場合の塩素発光(▼)の大小を示す。図5から分かるように、クリプトンに対する塩素の分圧比(Ph/Pr)が小さくなるにつれて、塩素発光(▼)が低減できることが分かる。つまり、クリプトンに対する塩素の分圧比(Ph/Pr)は1%未満、より好ましくは0.5%未満とすることが望ましい。またKrCl*(塩化クリプトンエキシプレックス)の生成には塩素が不可欠であり、クリプトンに対する塩素の分圧比(Ph/Pr)は少なくとも0.05%以上とすることが必要となる。
In the excimer lamp according to the present invention, a rare gas and a halogen are enclosed in a discharge vessel as light emitting gases. Specifically, krypton (Kr) as a rare gas and chlorine (Cl) as a halogen are enclosed.
Further, the partial pressure ratio (Ph/Pr) of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas is set to 0.05% or more and less than 1%, so that KrCl * (krypton chloride Chlorine luminescence (peak wavelength: 257 nm) between chlorine atoms is suppressed while generating an exciplex. In order to further suppress chlorine emission, the partial pressure ratio (Ph/Pr) of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas may be less than 0.9%. may be less than 0.8%, further less than 0.7%, and further less than 0.6%.
FIG. 5 is an enlarged view of the main part of the emission spectrum of the KrCl excimer lamp, showing the relationship between the intensity ratio and the emission wavelength (nm) when the peak wavelength (222 nm) is set to "1". A spectral irradiance meter (USR-45V/D) manufactured by Ushio Inc. was used to measure the emission spectrum. FIG. 5 shows the magnitude of chlorine light emission (▼) when the partial pressure ratio (Ph/Pr) of chlorine to krypton is 0.1%, 0.5%, 1%, and 1.5%. As can be seen from FIG. 5, as the partial pressure ratio of chlorine to krypton (Ph/Pr) becomes smaller, the chlorine emission (▴) can be reduced. That is, the partial pressure ratio (Ph/Pr) of chlorine to krypton is preferably less than 1%, more preferably less than 0.5%. Chlorine is essential for the production of KrCl * (krypton chloride exciplex), and the partial pressure ratio (Ph/Pr) of chlorine to krypton must be at least 0.05%.
[ハロゲン原子分圧の測定手段]
本発明におけるハロゲン原子分圧とは、ハロゲン原子の分圧値であり、放電容器の内容積と、放電容器内に存在するハロゲン量とから算出される。
ハロゲン量の測定方法としては、ガス成分に合わせて、イオンクロマトグラフ法や滴定法の何れか、又は両方を併用して用いることができる。具体的には、放電容器内の発光ガス成分を純水に溶け込ませた液体試料から、適量の液体試料片を抽出し、液体試料片に含まれるイオン成分を検出する。また、イオンクロマトグラフ法と滴定法とを併用させる場合は、上記液体試料から複数の液体試料片を抽出し、それぞれの液体試料片に含まれるイオン成分を、イオンクロマトグラフ法と滴定法でそれぞれ検出する。
[Measuring Means for Halogen Atom Partial Pressure]
The halogen atom partial pressure in the present invention is the partial pressure value of halogen atoms, and is calculated from the internal volume of the discharge vessel and the amount of halogen present in the discharge vessel.
As a method for measuring the amount of halogen, either ion chromatography or titration, or both can be used in combination, depending on the gas component. Specifically, an appropriate amount of liquid sample pieces are extracted from a liquid sample in which the emission gas component in the discharge vessel is dissolved in pure water, and the ion components contained in the liquid sample pieces are detected. When the ion chromatography method and the titration method are used together, a plurality of liquid sample pieces are extracted from the liquid sample, and the ion components contained in each liquid sample piece are analyzed by the ion chromatography method and the titration method, respectively. To detect.
[希ガス原子分圧の測定手段]
本発明における希ガス原子分圧とは、希ガス原子の分圧値であり、放電容器の内容積と、放電容器内に存在する希ガス量とから算出される。希ガス量の測定方法としては、ガスクロマトグラフ質量分析法を用いることができる。具体的には、四重極型質量分析計により測定することができる。
[Measurement Means for Rare Gas Atomic Partial Pressure]
The rare gas atom partial pressure in the present invention is the partial pressure value of the rare gas atoms, and is calculated from the internal volume of the discharge vessel and the amount of rare gas present in the discharge vessel. Gas chromatography mass spectrometry can be used as a method for measuring the amount of rare gas. Specifically, it can be measured with a quadrupole mass spectrometer.
さらに、放電容器と電極との接触面積を確認したところ、電極の接触面積が小さくなるほど、発光寿命が改善される。これは、電極と接触している領域では、励起された塩素(Cl*)がバルブ内に打ち込まれやすいためである。そのため、放電容器の外表面に電極を配置させる場合は、電極幅を小さくすることが望ましい。
例えば、放電容器と第一電極および第二電極との接触面積を、放電容器の外表面積に対して50%以下にすることで、放電容器内のハロゲンの消費を良好に抑えることができる。ただし、電極幅を小さくするほど放電形成が難しくなるため、発光特性とのバランスを取る必要がある。例えば、放電容器と、第一電極および第二電極と、の接触面積(Se)は、放電形成領域Aにおける前記放電容器の内表面積(Sd)に対する面積比率(Se/Sd)が10%以上、更には20%以上、更には30%以上であることが望ましい。放電形成領域を大きくさせる場合は、電極の接触面積(Se)も大きくすることで、放電が形成し易くなる。
Furthermore, when the contact area between the discharge vessel and the electrode was confirmed, the smaller the contact area of the electrode, the more improved the luminous life. This is because excited chlorine (Cl * ) is likely to be injected into the bulb in the region in contact with the electrode. Therefore, when the electrodes are arranged on the outer surface of the discharge vessel, it is desirable to reduce the width of the electrodes.
For example, by setting the contact area between the discharge vessel and the first electrode and the second electrode to 50% or less of the outer surface area of the discharge vessel, consumption of halogen in the discharge vessel can be well suppressed. However, the smaller the electrode width, the more difficult it is to form discharge, so it is necessary to balance this with light emission characteristics. For example, the contact area (Se) between the discharge vessel and the first electrode and the second electrode has an area ratio (Se/Sd) to the inner surface area (Sd) of the discharge vessel in the discharge forming region A of 10% or more, Furthermore, it is desirable to be 20% or more, more preferably 30% or more. In the case of enlarging the discharge forming region, the contact area (Se) of the electrode is also increased, thereby facilitating the formation of the discharge.
図2および図3に示す本実施形態のように、放電容器13の一方の側面に一対の電極14、15を配置させる構成である場合、放電容器13と電極14、15との接触面積13aを抑えつつ、放電形成領域Aを広く形成することができる。
2 and 3, when the pair of
以上説明したように、本実施形態におけるエキシマランプ12は、発光ガスとして希ガスとハロゲンとが封入された放電容器13と、誘電体バリア放電を生じさせる一対の第一電極14および第二電極15と、を備える。ここで、本実施形態におけるエキシマランプ12は、希ガスとしてクリプトン(Kr)、ハロゲンガスとして塩素ガス(Cl2)を用いたKrClエキシマランプであり、中心波長222nmの光を放射する。
As described above, the
放電容器13は、その内部空間に、第一電極14と第二電極15との間に位置し、放電が形成される放電形成領域Aと、放電形成領域Aに連通し、放電が形成されない非放電領域Bと、を備える。そして、放電形成領域Aの空間体積は、放電形成領域Aおよび非放電領域Bを含む放電容器13の内部の空間体積の70%以下に設定されている。
The
このように、放電容器13内部において放電が形成されない領域を意図的に大きく形成し、かつ、放電容器13内に過不足のない塩素原子を封入する。これにより、塩素を励起させずに放電容器13内に留めておくことができ、塩素の消費を抑えることができる。また、放電形成領域Aにおいて励起された塩素原子が放電容器13に打ち込まれて放電容器13内から消失したとしても、放電容器13内に十分な塩素原子が保持されていることで、希ガスとハロゲンとの分圧比が大幅に変動することを防ぐことができる。したがって、照度低下を適切に抑制し、発光寿命を改善することができる。
なお、放電形成領域Aの空間体積(Vd)は、放電容器13の内部の空間体積(Va)の60%以下であることが好ましく、さらには空間体積(Va)の50%以下とすることがより好ましい。この場合、より良好な寿命特性が得られる。
In this way, the
The spatial volume (Vd) of the discharge forming region A is preferably 60% or less of the spatial volume (Va) inside the
さらにまた、放電容器13と第一電極14および第二電極15との接触面積は、放電容器13の外表面積に対して50%以下とすることができる。この場合、放電容器13への塩素の打ち込みを抑制し、塩素の消費を抑えることができる。
以上のように、本実施形態では、放電容器内に発光ガスとして希ガスとハロゲンとが封入されたエキシマランプにおいて、より発光寿命を延ばすことが可能な光源とすることができる。
Furthermore, the contact area between the
As described above, in the present embodiment, an excimer lamp in which a rare gas and a halogen are sealed as a light emission gas in the discharge vessel can be used as a light source capable of further extending the light emission life.
(変形例)
上記実施形態においては、図2および図3に示すように、放電容器13の一方の側面に一対の電極(第一電極14、第二電極15)を配置したエキシマランプ12について説明した。しかしながら、エキシマランプの構成は上記に限定されるものではない。例えば、図6および図7に示すエキシマランプ12Aのように、長尺な放電容器13Aの両端部に、一対の環状の電極(第一電極14A、第二電極15A)が配置された構成であってもよい。この場合にも、図6に示すように、一対の電極14A、15A間に放電形成領域Aが形成され、放電形成領域Aの外方に放電形成領域Aに連通する非放電領域Bが形成される。
(Modification)
In the above embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
また、エキシマランプは、図8および図9に示すエキシマランプ12Bのように、扁平状の放電容器13Bの第一主面13bおよび第二主面13cに、それぞれ第一電極14Bおよび第二電極15Bが配置された構成であってもよい。この場合にも、一対の電極14B、15Bによって挟まれた領域が放電形成領域Aとなり、放電形成領域Aの外方に放電形成領域Aに連通する非放電領域Bが形成される。なお、非放電領域Bは、図8に示すように放電容器13Bの管軸方向における両端部と、図9に示すように放電容器13Bの幅方向における両端部とに形成される。
The excimer lamp, like the
さらに、エキシマランプは、図10および図11に示すエキシマランプ12Cのように、二重管構造の放電容器13Cを備える構成であってもよい。ここで、放電容器13Cは、円筒状の外側管と、外側管の内側において外側管と同軸上に配置され、当該外側管よりも内径が小さい円筒状の内側管と、を有する。外側管と内側管とは、図12の左右方向において封止されており、両者の間には円環状の内部空間が形成されている。そして、外側管の外側面13dおよび内側管の内側面13eには、それぞれ網状の第一電極(外側電極)14Cおよび膜状の第二電極(内側電極)15Cが配置されている。この場合にも、一対の電極14C、15Cによって挟まれた領域が放電形成領域Aとなり、放電形成領域Aの外方に放電形成領域Aに連通する非放電領域Bが形成される。
なお、第一電極(外側電極)14Cは、網状電極であってもよく、所定のパターン形状で塗布形成された印刷電極であっても良く、紫外光を透過する開口部を形成したものが採用できる。また第二電極(内側電極)は、網状電極であってもよく、印刷電極であってもよく、プレート状の電極であっても良く、高電圧を印加できるものであれば多様な形態が採用できる。
Furthermore, the excimer lamp may be configured to include a
The first electrode (outer electrode) 14C may be a mesh electrode, or may be a printed electrode formed by coating in a predetermined pattern shape, and an electrode having openings through which ultraviolet light is transmitted is adopted. can. The second electrode (inner electrode) may be a mesh electrode, a printed electrode, or a plate-shaped electrode. can.
図10及び図11の例において、外側電極14Cおよび内側電極15Cは、各々、リード線(図示省略)を介して高周波電源(図示省略)に接続されている。また、漏電防止のため、外側電極14Cを接地電極(低電圧側電極)とし、内側電極15Cを高電圧供給電極とすることが望ましい。
さらに、外側電極14Cと内側電極15Cは、それぞれ放電容器の長手方向(管軸方向)に沿って長尺に配置されており、内側電極15Cは外側電極14Cよりも短尺に形成することが望ましい。内側電極15Cは高電圧供給電極とされるため、放電容器との間に大気放電を起こしやすい。そのため、内側電極15Cは短尺に形成し、一対の電極14C、15Cによって挟まれた領域(放電形成領域A)の範囲を決定することで、放電形成領域に連通する非放電領域Bを所望の割合で形成しつつも、大気放電の発生リスクを低減させることができる。
In the examples of FIGS. 10 and 11, the
Furthermore, the
また、エキシマランプは、図12および図13に示すエキシマランプ12Dのように、扁平状の放電容器13Cの第一主面13bおよび第二主面13cに、それぞれ第一電極14Dおよび第二電極15Dが配置された構成であってもよい。ここで、第一電極14Dは、印刷電極によってパターン状に形成された電極部材であり、第二電極15Dは、第一電極14Dよりも広域に形成された板状の電極部材である。この場合にも、一対の電極14D、15Dによって挟まれた領域が放電形成領域Aとなり、放電形成領域Aの外方に放電形成領域Aに連通する非放電領域Bが形成される。
12 and 13, the excimer lamp has a
また、エキシマランプは、図14および図15に示すエキシマランプ12Eのように、長尺な放電容器13Eの側面に複数の電極が配置された構成であってもよい。ここでは、同極性となる第一電極14Eが、放電容器13Eの一方の側面の複数個所に分散配置されており、第二電極15Eは、放電容器13Eの他方の側面において、第一電極14Eに対向しない位置に配置されている。この場合、第一電極14Eが配置された位置から第二電極15Eが配置された位置までの間の内部空間領域が放電形成領域Aとなり、放電形成領域Aの外方に放電形成領域Aに連通する非放電領域Bが形成される。
Also, the excimer lamp may have a structure in which a plurality of electrodes are arranged on the side surface of a
また上述のエキシマランプ12(12A~12E)は、何れも筐体11内に収容されることが望ましい。具体的には、筐体11は光出射窓となる開口部11aが設けられており、開口部11aには、例えば石英ガラスからなる窓部材や、不要な光を遮断する光学フィルタ等が設けられ、これにより筐体内に閉鎖空間が形成されている。
エキシマランプ12が閉鎖空間内に収容されることで、エキシマランプから放射される紫外光によりオゾンが生成された場合であっても、筐体11の外に漏洩することを効果的に抑制することができる。この際、放電容器は、放電形成領域と非放電領域の全体が、筐体11内に収容されていることが望ましい。非放電領域は放電形成領域と連通するため、放電形成領域から放射された紫外光が、非放電領域を介して伝播するためである。
また筐体11は、エキシマランプ12が複数設けられる場合は、全てのエキシマランプを単一の筐体11に収容させるものであってもよい。または、筐体11が複数設けられ、個々の
Moreover, it is desirable that all of the excimer lamps 12 (12A to 12E) described above are accommodated within the
By accommodating the
Further, when a plurality of
さらに、紫外光の利用効率をより高めるため、筐体11の内面には反射面が形成されていることが望ましい。具体的には、波長200nm以上波長240nm未満(より望ましくは200nm以上230nm以下)の波長帯域内に属する紫外光を反射する反射面を形成することで、光出射窓となる開口部11Aから放射される紫外光量を効果的に高めることができる。例えば、筐体11は波長200nm以上波長240nm未満の反射率が50%以上となる材質で構成させることが望ましく、又は、筐体11の内面には、波長200nm以上波長240nm未満の反射率が30%以上、より好ましくは50%以上となる反射層を形成することが望ましい。
Furthermore, it is desirable that the inner surface of the
また放電容器は、筐体11の内面に固定させる態様であっても構わない。この際、筐体11と放電容器との間には絶縁部材を介在させることが望ましい。特に、筐体11や筐体11の内面が導電性を有する材料で構成される場合、放電容器との間に絶縁部材を介在させることが望ましい。これは放電容器内の空間を介して、電極と筐体との間で放電を生じさせることを避けるためである。
本発明は、放電容器の内部全体の空間体積Vaに対する放電形成領域の空間体積Vdの空間体積比を小さくすることで、所定の非放電領域を確保させている。この際、上述のように放電容器内の空間を介して、電極と筐体の間で放電が生じると、非放電領域内で不所望な放電が形成される可能性がある。そのため、放電容器と筐体との間に絶縁部材を介在させることが望ましい。ここでの絶縁部材とは、ガラス、樹脂、絶縁性の接着剤等を採用することができる。例えば、非放電領域が形成される部位と、筐体11とが絶縁部材を介して接続されるよう、筐体11に放電容器が固定されていることが望ましい。上記の構成は、全ての実施形態で採用できるものである。
Also, the discharge vessel may be fixed to the inner surface of the
The present invention secures a predetermined non-discharge area by reducing the spatial volume ratio of the spatial volume Vd of the discharge forming area to the spatial volume Va of the entire interior of the discharge vessel. At this time, if a discharge occurs between the electrode and the housing through the space in the discharge vessel as described above, there is a possibility that an unwanted discharge will be formed in the non-discharge area. Therefore, it is desirable to interpose an insulating member between the discharge vessel and the housing. As the insulating member, glass, resin, insulating adhesive, or the like can be adopted. For example, it is desirable that the discharge vessel is fixed to the
また放電容器の非発光領域が形成される部位の端部は、筐体11の内面に触れないよう離間して配置させる構成であっても構わない。特に、筐体11や筐体11の内面が導電性を有する材料で構成される場合、放電容器内の空間を介して、電極と筐体との間で放電を生じさせることを避けるためであり、非放電領域内で不所望な放電が形成されることを避けるためである。この構成も、全ての実施形態で採用できるものである。
Further, the end portion of the portion where the non-light-emitting region of the discharge vessel is formed may be arranged apart from the inner surface of the
100…光源装置、11…筐体、12…エキシマランプ、13…放電容器、14…第一電極、15…第二電極、A…放電形成領域、B…非放電領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記放電容器の内部に誘電体バリア放電を生じさせる一対の第一電極および第二電極と、を備えるエキシマランプであって、
前記希ガスはクリプトン(Kr)であり、前記ハロゲンは塩素(Cl)であり、
前記希ガスの原子分圧(Pr)に対する前記ハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)は、0.05%以上1%未満であり、
前記放電容器は、その内部に、前記第一電極と前記第二電極との間に位置し、放電が形成される放電形成領域と、前記放電形成領域に連通し、放電が形成されない非放電領域と、を備え、
前記放電容器の内部全体の空間体積をVa[mm3]、前記放電形成領域の空間体積をVd[mm3]としたとき、前記放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)は、70%以下であることを特徴とするエキシマランプ。 a discharge vessel filled with a rare gas and a halogen as a luminous gas;
An excimer lamp comprising a pair of first and second electrodes for generating a dielectric barrier discharge inside the discharge vessel,
the noble gas is krypton (Kr), the halogen is chlorine (Cl),
The partial pressure ratio (Ph/Pr) of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas is 0.05% or more and less than 1%,
The discharge vessel includes therein a discharge forming region in which a discharge is formed and located between the first electrode and the second electrode, and a non-discharge region communicating with the discharge forming region and in which no discharge is formed. and
When the spatial volume of the entire interior of the discharge vessel is Va [mm 3 ] and the spatial volume of the discharge formation region is Vd [mm 3 ], the spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge formation region is 70%. An excimer lamp characterized by:
前記放電容器の内部に誘電体バリア放電を生じさせる一対の第一電極および第二電極と、を備えるエキシマランプを備えた不活化装置であって、
前記希ガスはクリプトン(Kr)であり、前記ハロゲンは塩素(Cl)であり、
前記希ガスの原子分圧(Pr)に対する前記ハロゲンの原子分圧(Ph)の分圧比(Ph/Pr)は、0.05以上1未満であり、
前記放電容器は、その内部に、前記第一電極と前記第二電極との間に位置し、放電が形成される放電形成領域と、前記放電形成領域に連通し、放電が形成されない非放電領域と、を備え、
前記放電容器の内部全体の空間体積をVa[mm3]、前記放電形成領域の空間体積をVd[mm3]としたとき、前記放電形成領域の空間体積比(Vd/Va)は、70%以下であることを特徴とするエキシマランプを備えた不活化装置。 a discharge vessel filled with a rare gas and a halogen as a luminous gas;
A deactivation device comprising an excimer lamp comprising a pair of first and second electrodes for generating a dielectric barrier discharge inside the discharge vessel,
the noble gas is krypton (Kr), the halogen is chlorine (Cl),
The partial pressure ratio (Ph/Pr) of the atomic partial pressure (Ph) of the halogen to the atomic partial pressure (Pr) of the rare gas is 0.05 or more and less than 1,
The discharge vessel includes therein a discharge forming region in which a discharge is formed and located between the first electrode and the second electrode, and a non-discharge region communicating with the discharge forming region and in which no discharge is formed. and
When the spatial volume of the entire interior of the discharge vessel is Va [mm 3 ] and the spatial volume of the discharge formation region is Vd [mm 3 ], the spatial volume ratio (Vd/Va) of the discharge formation region is 70%. A deactivation device with an excimer lamp characterized by:
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