JP2562542B2

JP2562542B2 - 照射装置

Info

Publication number: JP2562542B2
Application number: JP4093993A
Authority: JP
Inventors: コーゲルシャッツウルリッヒ; フォンアルクスクリストフ
Original assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Current assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: US5194740A; EP0509110A1; EP0509110B1; DE59105798D1; CA2064143A1; CA2064143C; HU9201273D0; JPH05138014A; HUT62497A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的に不導体また
は微弱にのみ導体である物質のための照射装置に関す
る。本発明は、少なくとも１つの高出力光源、有利に１
つのエキシマー光源、充填ガスが、無音放電の作用下に
光線、有利にエキシマー光線を出射し、放電空間が壁面
によって仕切られていて、少なくとも１つの壁面が誘電
性物質からなり、かつ放電空間中で発生した光線に対し
て透過性である、充填ガスで充填された１つの放電空間
と、放電空間の外側の電極対と、直接的に放電空間の壁
面の１つと境を接する処理空間と、この放電の供給のた
めに２つの電極に接続した交流電源とを有し、この場
合、電気エネルギーが、処理空間中の処理すべき物質に
よって放電空間の中へ容量的に結合しているような種類
の装置に関する。

【０００２】この場合、本発明は、ドイツ連邦共和国特
許出願公開第４０２２２７９号明細書の記載に関連す
る。

【０００３】

【従来の技術】冒頭に記載した型のＵＶ−およびＶＵＶ
−高出力光源は、１９８７年１１月１８〜２０日、Ｗｕ
ｅｒｚｂｕｒｇでのＧｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔＤｅｕ
ｔｓｃｈｅｒＣｈｅｍｉｋｅｒＦａｃｈｇｒｕｐｐ
ｅＰｈｏｔｏｃｈｅｍｉｅの第１０回講演会のＵ．Ｋ
ｏｇｅｌｓｃｈａｔｚの講演“ＮｅｕｅＵＶ−ｕｎｄ
ＶＵＶ−Ｅｘｃｉｍｅｒｓｔｒａｈｌｅｒ”の中で、最
初に公に紹介された。前記の高出力光源は、大きな電力
密度（１〜５０ＫＷ／ｍ²）および高い効率で運転する
ことができる。この高出力光源の形状寸法は、広い範囲
内で、該高出力光源が使用されるような処理過程にあわ
せることが可能である。前記ドイツ連邦共和国公開明細
書は、この種の光源を有する照射装置の概念を記載して
いる。この場合、１つまたは複数の処理空間が、少なく
とも部分的には、金属性の電極によって仕切られている
ことが特徴的である。しかしながら、多くの使用の際
に、金属性の表面が、処理すべき媒体と接触していない
場合に、有利であり得る。殊にこのことは、腐食性媒体
が重要である場合または極限的な純度が意図されなけれ
ばならない場合に当てはまる（Ｒｅｉｎｓｔｗａｓｓｅ
ｒ−Ｔｅｃｈｎｉｋ、Ｐｈａｒｍａｉｎｄｕｓｔｒｉ
ｅ）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、あら
ゆる種類の物質および物質の混合物に直接的に照射を作
用させることができるような照射装置を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、処理空間が、非金属性の物質または非金属性の物
質で隙間なく被覆された物質からなる壁面のすべての面
で、閉鎖されていることにより解決される。

【０００６】処理空間中で金属部材を使用しないこと
は、照射装置の使用分野を著しく拡大する。また、腐食
性または毒性の物質を照射することもできる。殊に光分
解過程の際に、容易に形成された沈澱物は、照射空間の
壁面から、洗浄液、例えば酸を用いて、処理空間を洗浄
することによって、再度除去することができる。

【０００７】本発明および実施例の他の利点は、以下に
図面に基づいて詳説される。

【０００８】図１および２に記載の照射装置は、内側の
誘電性管１、例えばガラス管または石英管１を包含し、
内側に、金属層２、有利にアルミニウム層を備えてい
る。前記の層２は、光源の内側電極を形成している。こ
の内側管１は、同心円状であり、かつこの管から間隔を
あけて、ＵＶ−透過物質、例えば石英からなる中間の誘
電性管３によって囲まれている。２つの管１および３の
間の空間は、光源の放電空間４を形成している。外に向
かって、放電空間４は、誘電性物質、例えばガラスまた
は石英からなる外側管５によって仕切られている。この
管３および管５の間の空間は、照射装置の処理空間６を
形成している。有利にアルミニウムからなる第２の金属
層７は、管６の外側面の上へ取り付けられ、かつ光源の
外側電極を形成している。

【０００９】中間管３の両端は、ガスを密閉して内側管
１と例えば溶融して結合しているけれども、外側管５
は、被覆７と一緒に密閉ディスク８中の両側で維持され
ている。これは、弾性ゴム物質または別の絶縁物質、例
えばＰＦＴＥ（ポリフルオルテトラエチレン）からな
り、処理空間６を、外側空間９からガスを密閉して分離
している。こうして、少ない弾性物質の使用の場合、密
閉リング（記入されていない）が間に存在する。処理す
べき媒体の供給および排出のために、外側管５中に、２
つの短管１０が備えられている。また、外側管５の中の
短管１０を介する代りに、供給および排出は、密閉ディ
スク８によって行うこともできる。このことは、外側管
５の簡略化された構造を生ずる。前記の変法は、図１中
で、２つの密閉ディスク８の中の破線で記入した短管１
０ａによって、明確にされている。記載した構造は、例
えば洗浄処理等を実施するために処理空間６を、放電空
間４から簡単に分離することができるようにしている。

【００１０】高い毒性のガスとの関係の場合、パッキン
グの数を必要最小限に抑えることは有利である。このこ
とは、図３および４の場合には、例えば図１もしくは２
に記載の実施態様の密閉ディスク８の代りに、外側管５
の端部１１を内に向かって延ばし、かつ中間管３で、ガ
スを密閉して、例えば溶融して結合することによって実
現されている。照射装置のこの種の構造の場合、僅かに
概観可能な密閉の問題が生ずる。そうでなければ、この
構造は、図１および２に記載の構造の相応するものであ
り、このことは、同一部分についての同一の関係図によ
って具体的に示されている。

【００１１】この照射装置の２つの実施態様の場合、内
側管１の内部空間によって、冷却媒体を導くことができ
る。これとは異なり、ある種のガス状成分の分解のため
には、光源を、（強制的に）冷却しないことは利点であ
り、殊にこのことは、図３に記載の石英装置で、極めて
良好に可能である。

【００１２】放電空間４の中の放電の供給は、２つの電
極２および７と接続されている調節可能な周波数および
振幅を有する交流電源１２によって行われる。この交流
電源１２は、原理的にオゾン発生器に供給するために使
用されているものに相応する。該交流電源は、調節可能
な交流電圧を、１００ボルト以上から２００００ボルト
までの範囲で、数ＭＨｚまでの工業用交流電流の範囲内
の周波数で、電極の形状寸法、放電空間内の圧力および
充填ガスの組成に応じて産み出している。

【００１３】管１および３の間の放電空間は、放電条件
下で光線を出射する充填ガス、例えば水銀、希ガス、希
ガス−金属蒸気混合物、希ガス−ハロゲン混合物、場合
によっては緩衝ガスとして、付加的に他の希ガス、有利
にＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅの使用下で充填されている。

【００１４】この場合、光線の望ましいスペクトル組成
に応じて、以下の表に応じた物質／物質混合物が使用で
きる：充填ガス光線ヘリウム６０〜１００ｎｍネオン８０〜９０ｎｍアルゴン１０７〜１６５ｎｍアルゴン＋フッ素１８０〜２００ｎｍアルゴン＋塩素１６５〜１９０ｎｍアルゴン＋クリプトン＋塩素１６５〜１９０ｎｍ、２００〜２４０ｎｍキセノン１２０〜１９０ｎｍ窒素３３７〜４１５ｎｍクリプトン１２４ｎｍ、１４０〜１６０ｎｍクリプトン＋フッ素２４０〜２５５ｎｍクリプトン＋ＳＦ_６＋Ａｒ２４０〜２５５ｎｍクリプトン＋塩素２００〜２４０ｎｍ水銀１８５ｎｍ、２５４ｎｍ、２９５〜３１５ｎｍ、３６５ｎｍ、３６６ｎｍセレン１９６ｎｍ、２０４ｎｍ、２０６ｎｍジューテリウム１５０〜２５０ｎｍキセノン＋フッ素３４０〜３６０ｎｍ、４００〜５５０ｎｍキセノン＋塩素３００〜３２０ｎｍこれらとともに、多くの他の充填ガスが該当する： − 希ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）またはＦ
_２、Ｉ_２、Ｂｒ_２、Ｃｌ_２からなるガスもしくは蒸気ま
たは放電の際に、１つまたは複数の原子Ｆ、Ｉ、Ｂｒま
たはＣｌを脱離する化合物を有するＨ； − 希ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）もしくは
Ｏ_２または放電の際に、１つまたは複数のＯ原子を脱離
する化合物を有するＨｇ； − Ｈｇを有する希ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｘ
ｅ）

【００１５】電極２および７の間の電圧の印加の場合、
放電１３（図２もしくは図４中にのみ記載されている）
の多数が、放電空間４の中で形成される。前記の放電の
際に、電気エネルギーの分布は、誘電性管１もしくは３
の厚さ、管の間隔、圧力および／または温度によって最
適に調節することができる。放電は、ＵＶ光を放射し、
この後、ＵＶ−透過管３を介して、直接的に境を接する
処理空間６の中へ入射する。

【００１６】処理空間６を介して、照射すべき物質は導
かれている。前記物質は、ガス状または液状であっても
よい。本質的には、液状の物質の場合に、エネルギー
を、外側電極７から処理空間６を介して放電空間４の中
へ接続することができるような程度に十分に高い誘電率
を有している。

【００１７】本発明は、有利に含水性物質の照射のため
に予定されているので、前記条件は常に充足されてい
る：前記の高い誘電率の結果、水（もしくは含水性物
質）中で、低い電界強度だけが優勢であり、その結果、
電極２および７の間で印加された電圧の極めて大きな部
分が、放電空間４、即ち、誘電性管１および３の間に存
在し、かつ放電している。この２つの電極２および７
は、同時に、ＵＶ−光のための鏡として用いられてい
る。それというのも、周知のようにアルミニウム層は、
良好にＵＶ−光を反射するからである。

【００１８】勿論、水または含水性物質の代りに、他の
全ての液体、乳濁液または前記の前提条件を充足するガ
スさえも、照射することができる。ガスが使用される場
合には、専ら、放電空間５中での放電開始電圧が、処理
空間のガス中での放電開始電圧よりも小さいことに注意
を払わなければならない。圧力および隙間の広さの適当
な選択によって、殊に放電空間中で、このことは、常に
達成されなければならない：点弧していない状態の場
合、記載した配置は、容量分圧器と同様である。誘電体
およびガス分解の個々の部分電圧は、円筒型コンデンサ
の定格容量により計算することができる。この場合、石
英は、誘電率ε＝３．７を有し、他方、すべてのガスに
対しては、十分な精度ε＝１を有すると推測することが
できることを顧慮しなければならない。電圧の主要部分
は、ガスの稀釈に左右され、この場合、放電空間および
処理空間に関して、ほぼ同じ電界強度が生じている。

【００１９】例えば、空気が、幅２ｍｍの処理空間中で
圧力１バールであると仮定する場合、空気の公知の放電
破壊曲線により、辛うじて４０ｋＶ／ｃｍの放電開始電
界強度が生じる。ＵＶ光源として、０．３バールを下廻
る充填圧および幅５ｍｍの処理空間を有するキセノン−
エキシマー光源を選択する場合、キセノン中で、放電開
始電界強度約９ｋＶ／ｃｍを生じる。従って、キセノン
中でのガス放電が燃焼し、照射すべきエアギャップが点
弧しないような電圧範囲を容易に見出すことができる。
他方で、ガスまたはガス混合物の照射は、電極２および
７に印加された交流電圧の上昇によって、処理空間６中
での無音放電を強制することができる。従って、処理す
べきガスは、エネルギー豊富な電子、イオンおよび活発
な原子もしくは分子の影響に付加的にさらされる。硬い
ＵＶ−光線および電気的放電の前記の組合わせられた影
響は、殊に相対的に分割困難な物質の分解のために適し
ている。

【００２０】本発明により定められた範囲を逸脱せず
に、一連の変法が可能である：また、金属層２、７で被覆された誘電性物質からなる管
１もしくは５の代わりに、金属管を使用することがで
き、内側管１の場合を除いて、外側管５の場合には、誘
電性の層を備えている。外側管５の場合、前記の層は、
処理空間６に向いた表面全体に亘って隙間なく延びてい
なければならず、これによって、処理空間６が“金属を
含有しないこと”を保証している。

【００２１】前記の実施態様は、本質的に、１つ残らず
円筒形の形状寸法を有する光源に関するものであった。
勿論、本発明は、これによって制限されるものではな
い。また、本発明の基礎になっている教示は、簡単に、
平らな誘電体、有利に石英平板を有する形態に適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面には、本発明による実施例を略記する：

【図１】照射空間を同心円状に囲んだ独立した処理空間
を有する円筒形の照射装置の形態の本発明による第１の
実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１の線分ＡＡに沿って、図１による照射装置
を示す横断面図である。

【図３】外側処理空間を有する円筒形の照射装置の第２
の実施例を示す縦断面図である。

【図４】図３の線分ＢＢに沿って、図３による照射装置
を示す横断面図である。

【符号の説明】

１内側管、２電極、３中間管、４放電空
間、５外側管、６処理空間、７電極、８
密閉ディスク、９外側空間、１０短管１１
外側管の端部、１２交流電源１３放電

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−223039（ＪＰ，Ａ) 特開平２−158049（ＪＰ，Ａ) 米国特許4837484（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの高出力光源、即ち、充
填ガスが無音放電の作用下に光線、有利にエキシマー光
線を出射し、放電空間（４）が壁面によって仕切られて
いて、この壁面の少なくとも１つが誘電性物質からな
り、かつ放電空間中で発生した光線に対して透過性であ
る、充填ガスで充填された１つの放電空間（４）と、直
接的に放電空間（４）の１つの壁面と境を接する１つの
処理空間（６）と、放電空間（４）の外側の電極対
（２、７）と、この放電の供給のために２つの電極
（２、７）に接続した交流電源（１２）とを有し、この
場合、電気エネルギーは、処理空間（６）の中に含まれ
かつこの処理空間の中で処理すべき液状またはガス状の
物質によって放電空間（４）の中へ容量的に結合してい
る照射装置において、処理空間（６）が、非金属性物質
または非金属性物質で隙間なく被覆された物質からなる
壁面のすべての面で閉鎖されていることを特徴とする、
照射装置。
【請求項２】充填ガスが、水銀、窒素、セレン、ジュ
ーテリウムまたは前記物質だけの混合物もしくは希ガス
との混合物である、請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】充填ガスが、硫黄、亜鉛、砒素、セレ
ン、カドミウム、ヨウ素または水銀の混入物を含有す
る、請求項２記載の照射装置。
【請求項４】誘電性物質からなる内側管（１）が、そ
の内面上に第１の電極（２）を備え、内側管（１）が、
誘電性物質からなる中間管（３）によって同心円状、か
つ内側管（１）から間隔をあけて囲まれ、および中間管
（３）が、該中間管の側で、非金属性物質からなる外側
管（５）によって同心円状、かつ中間管から間隔をあけ
て囲まれ、この外側管（５）に、外側に第２の電極
（７）を備えている、請求項１から３までのいずれか１
項記載の照射装置。
【請求項５】外側管（５）の両端が、密閉ディスク
（８）の中で、ガスを密閉して維持し、密閉ディスク
（８）が、ガスを密閉して中間管（３）の上へ開けられ
ている、請求項４記載の照射装置。
【請求項６】外側管（５）の両端（１１）が、内側に
延び、かつ中間管（３）で、ガスを密閉して結合し、こ
の場合、有利に内側管も中間管も外側管も石英からな
る、請求項１から４までのいずれか１項記載の照射装
置。
【請求項７】内側管（１）および／または外側管
（５）が、金属からなり、この場合、内側管は、放電空
間（４）に向いた面の上および外側管（５）は、処理空
間に向いた面の上に、誘電性物質からなる層を全面的に
備えている、請求項１から５までのいずれか１項記載の
照射装置。
【請求項８】中間管（３）の両端が、内側に延び、か
つ内側管（１）で、ガスを密閉して結合している、請求
項１から７までのいずれか１項記載の照射装置。