JP3196517B2 - 誘電体バリヤ放電ランプ - Google Patents

誘電体バリヤ放電ランプ

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龍志 五十嵐
立躬 平本
宣是 菱沼
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光化学反応用
の紫外線光源として使用される放電ランプの一種で、誘
電体バリヤ放電によってエキシマ分子を形成し、該エキ
シマ分子から放射される光を利用するいわゆる誘電体バ
リヤ放電ランプの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平2ー7353号があり、そこ
には、放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガスを
充填し、誘電体バリヤ放電(別名オゾナイザ放電あるい
は無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハンドブッ
ク」平成1年6月再販7刷発行第263ページ参照)に
よってエキシマ分子を形成せしめ、該エキシマ分子から
放射される光を取り出す放射器、すなわち誘電体バリヤ
放電ランプについて記載されており、該放電容器は円筒
状であり、該放電容器の少なくとも一部は該誘電体バリ
ヤ放電の誘電体を兼ねており、該誘電体の少なくとも一
部は該エキシマ分子から放射される光に対して光透過性
であり、該光透過性誘電体の少なくとも一部に導電性網
状電極が設けられた誘電体バリヤ放電ランプ構造が記載
されている。上記のような誘電体バリヤ放電ランプは、
従来の低圧水銀放電ランプや高圧アーク放電ランプには
無い種々の特長を有しているため有用である。しかし、
上記のような誘電体バリヤ放電ランプは、空気以外の雰
囲気、例えば窒素、アルゴンガス、酸素など雰囲気中で
使用されることが多いが、円筒状誘電体バリア放電ラン
プの中心軸付近に入り込んだ空気が徐々に流出するた
め、所定の雰囲気が空気によって汚染されるという問題
があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、所定
の雰囲気を空気等で汚染しない高信頼の円筒状誘電体バ
リヤ放電ランプを提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、少
なくとも外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同
軸に配置することによって形成した中空円筒状の放電空
間を有する放電容器に、誘電体バリヤ放電によってエキ
シマ分子を形成する放電用ガスが充填され、該外側管の
外壁の少なくとも一部は、該エキシマ分子から放射され
る光に対して光透過性であり、かつ、該誘電体バリヤ放
電の誘電体を兼ねており、該光透過性誘電体の少なくと
も一部に導電性網状電極が設けられた誘電体バリヤ放電
ランプにおいて、該内側管の内側を密閉した構成にする
ことによって達成される。また、該内側管の少なくとも
一端の内側を密閉する部材を、該誘電体バリヤ放電ラン
プの口金を兼ねる構成にすること、あるいは、該内側管
の少なくとも一端を密閉する手段を、セラミックス、樹
脂の中から選ばれた少なくとも一種からなる部材を該放
電容器に接着することによって内側管を密閉する構成に
すること、あるいは、内側管のガラス材質と同種のガラ
材質からなる部材を該放電容器に溶着させることによ
って内側管を密閉する構成にすること、あるいは、シリ
コンゴムで該内側管を密閉する構成にすることによっ
て、本発明の目的はよりいっそう達成される。また、該
内側管の一端密閉する手段を上記した手段から選び、か
つ、一端と他端を密閉する手段を同一にすること、ある
いは、該内側管の内側にシリコンゴムを充填することに
よって該内側管の内側を密閉することにより、本発明の
目的はよりいっそう達成される。
【0005】
【作用】誘電体バリヤ放電ランプは、プラスチックの表
面改質、成膜等に多用されるが、空気以外の雰囲気、例
えば窒素、アルゴンガス、酸素など雰囲気中で使用され
ることが多い。この時、空気中に放置しておいた中空円
筒型の誘電体バリア放電ランプを窒素雰囲気の中に入れ
たとしても、中空円筒を形成する内側管の内部に存在し
た空気は、短時間では窒素と置換されないで、徐々に窒
素中に放出され、従って窒素雰囲気が空気で汚染され
る。また、外側管に設けた網電極をアース電位にして、
内側管に設けた電極を高電圧にすると、安全性に優れ
る。しかし、高電圧が印加された電極は集埃効果がある
ため、高電圧が印加された電極には埃が集積される。こ
の集積された埃が、固まりとなって被処理物上に落下
し、被処理物を汚染する。すなわち、上記した問題は、
外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置
することによって形成した中空円筒状の放電空間を有す
る誘電体バリヤ放電ランプに特有の、とくに該誘電体バ
リヤ放電ランプを光化学反応用として使用する場合に特
有の、問題である。
【0006】少なくとも外形が概略円筒状である外側管
と内側管とを同軸に配置することによって形成した中空
円筒状の放電空間を有する放電容器に、誘電体バリヤ放
電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填さ
れ、該外側管の外壁の少なくとも一部は、該エキシマ分
子から放射される光に対して光透過性であり、かつ、該
誘電体バリヤ放電の誘電体を兼ねており、該光透過性誘
電体の少なくとも一部に導電性網状電極が設けられた誘
電体バリヤ放電ランプにおいて、該内側管の内側を密閉
した構成にすると、内側管の内側に存在する空気等の気
体が外部に流出することがないので、所定の雰囲気が空
気など他の気体で汚染されることが少ない。さらに、高
電圧が印加された電極上に空気の流通が無くなるので、
埃が集積されることがなく、従って、被処理物を汚染す
ることが無くなる。なお、本発明における密閉とは、耐
真空のような完全なものではなく、通常の無機接着剤
や、シリコンゴム系の接着剤による密閉で、水が流出し
ない程度の密閉である。
【0007】該内側管の少なくとも一端の内側を密閉す
る部材を、該誘電体バリヤ放電ランプの口金を兼ねる構
成にすると、部材が少量で良いので、軽量でかつ、安価
な誘電体バリヤ放電ランプが得られる。また、該内側管
の少なくとも一端を密閉する手段を、セラミックス、樹
脂の中から選ばれた少なくとも一種からなる部材を該放
電容器に接着することによって内側管の内側を密閉する
構成にすると、高周波の高電圧が印加される電極リード
線の取り出しが、安全かつ容易になるという利点が生じ
る。
【0008】さらに、内側管の材質とほぼ同種の材質か
らなる部材を該放電容器に溶着させることによって内側
管を密閉する構成にすると、例えば放電容器がガラスで
ある場合にはガラス部材を放電容器に溶着させると、密
閉部がコンパクトになり、且つ、密閉性も高度になり、
空気などの気体の流失が殆ど無くなる。さらに、該内側
管の一端に直接シリコンゴムを注入することによって該
内側管を密閉する構成にすると、密閉作業が容易にな
り、かつ、シリコンゴムは接着性が良く、耐紫外線性も
有るので、密閉性がよく、安価な誘電体バリヤ放電ラン
プが得られる。
【0009】また、該内側管の一端密閉する手段を上記
した手段から選び、かつ、一端と他端を密閉する手段を
同一にすると、密閉作業がさらに容易になり、より安価
な誘電体バリヤ放電ランプが得られる。さらに、該内側
管の内側の空間全体にシリコンゴムを充填することによ
って該内側管の内側を密閉すると、誘電体バリヤ放電ラ
ンプ内に空気が存在しなくなるので、密閉部のリークの
問題がなくなり、より高信頼の誘電体バリヤ放電ランプ
が得られる。
【0010】
【実施例】本発明の第一の実施例である同軸円筒形誘電
体バリヤ放電ランプの概略図を図1に示す。放電容器1
は全長約150mmの合成石英ガラス製で、外径14mmの
内側管2、肉厚1mmで内径約25mmの外側管3を同軸に
配置して中空円筒状にしたものである。外側管3は誘電
体バリヤ放電の誘電体バリヤと光取り出し窓を兼用して
おり、外面には光を透過する金属製網状電極4が設けら
れている。内側管2の外表面には光反射板を兼ねたアル
ミニウム電極5が設けられている。また、放電容器1の
一端にバリウムゲッタ6が設けられている。網状電極4
は、素線径0.1mmのモネル線をシームレスに編んだも
ので、円筒状の形状をしており、軸方向に伸縮性を有し
ている。該円筒状金属網のなかに該放電容器1を挿入
し、該円筒状金属網をランプの軸方向に引っ張ることに
よって、外側管3の外側に密接された網状電極5が形成
される。従って、該円筒状網電極の外径は、約27.4
mmになる。該放電容器の両端に、アルミナからなる外径
が11mmの口金10、11を、シリコンゴム系の接着材
13を使用いて装着した。該口金10には、高電圧が印
加されるリード線14を通すための孔が設けられてい
る。孔とリード線14の隙間も、シリコンゴム系の接着
材13で密閉するとともに、リード線を固定した。尚、
電極4は網状に限られることなく薄膜でも構成すること
ができる。
【0011】放電容器の放電空間7に放電用ガスとして
キセノンガスを300Torr封入した。周波数20キ
ロヘルツの電源8でランプ1cmあたり2ワットの電力
で放電させたところ、172nmとその付近の紫外線が
高効率で放射された。本実施例の誘電体バリヤ放電ラン
プにおいては、内側管2の内部9が口金10,11によ
って密閉されているので、内部9に存在した空気が徐々
に所定雰囲気の窒素などの中に放出されることが無く、
従って窒素雰囲気が空気で汚染されることがなく、高電
圧が印加された電極5の上の空気の流通が無くなるの
で、電極5に埃が集積されることがなく、従って、被処
理物を汚染することが無く、高信頼の誘電体バリヤ放電
ランプを提供できる。
【0012】本発明の第二の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプの概略図を、図2に示す。放電容
器1の両端に、シリコンゴム21,22を注入し、内側
管2の内部9を密閉した。シリコンゴム21,22は、
接着性に優れ、かつ、装着が容易に行え、さらに172
nmとその付近の紫外線に対しても十分な耐性があるの
で、十分な寿命を有するなどの利点が生じた。この場合
も、リード線14は、高電圧側であって、かつシリコン
ゴム21によって固定されている。
【0013】本発明の第三の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプの概略図を、図3に示す。内側管
2の内部9全体にシリコンゴム23を注入し、内側管2
の内部9を密閉した。内部9内に空気が存在しなくなる
ので、密閉部のリークの問題がなくなり、より高信頼の
誘電体バリヤ放電ランプが得られる。
【0014】本発明の第四の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプの概略図を、図4に示す。放電容
器1のゲッター6側の端部において、放電容器1を形成
しているガラスを延長して壁24を形成し、密閉した。
これは、ガラス壁24を放電容器1に溶着したことに相
当する。放電容器1の他端は、シリコンゴムからなる口
金25をシリコンゴム系の接着剤13で装着した。この
実施例は、構造が簡単になるという利点が生じる。
【0015】本発明の第五の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプの概略図を、図5に示す。図にお
いて、30は内側管であって、その一端部31は閉じて
ある。内側管の内部9に接する面には、アルミニウムか
らなる樋状のミラー32が二個配置され、全体として円
筒状の一個のアルミニウムミラーが配置された状態にす
る。内側管の他端部33は、モリブテン金属箔34を埋
設した気密封止部である。この金属箔34からは、外方
で外部リード棒35が伸び出し、内方へ内部リード棒3
6が伸び出し、前記アルミニウムミラー32に接続され
ている。したがって、アルミニウムミラー32への電力
供給は、外部リード棒35から行なうことができる。つ
まり、ミラー32は電極を兼ねている。
【0016】41は外側管であって、その両端部37
は、前記内側管30に融着されている。38は円筒状網
電極もしくは透明膜電極である。39は内側管30の内
部9を排気してから窒素ガスを充填する作業において利
用した排気管の残部である。したがって、アルミニウム
ミラー32は、窒素のような不活性なガスによって保護
されている。40は、内側管30と外側管36との間の
放電空間7を排気してから、放電に必要なガスを充填す
る作業において利用した排気管の残部である。この実施
例は、ランプが非常に作り易いという長所が得られる。
【0017】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、所定
の雰囲気を空気等で汚染しない高信頼の円筒状誘電体バ
リヤ放電ランプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの実施例の説
明図である。
【図2】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの他の実施例
の説明図である。
【図3】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの他の実施例
の説明図である。
【図4】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの他の実施例
の説明図である。
【図5】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの他の実施例
の説明図である。
【符号の説明】
1 放電容器 2、30 内側管 3、36 外側管 4 円筒状網電極 5 アルミニウム電極 6 ゲッタ 7 放電空間 8 電源 10,11,25 口金 21,22,23 シリコンゴム 24 ガラス壁 34 金属箔 35 外部リード棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 安夫 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 審査官 堀部 修平 (56)参考文献 特開 平5−138014(JP,A) 特開 平5−266863(JP,A) 特開 平6−209131(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/00 H01J 65/04

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外形が概略円筒状である外側管と内側管
    とを同軸に配置することによって形成した中空円筒状の
    放電空間を有する放電容器に、誘電体バリヤ放電によっ
    てエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填され、該外
    側管の外壁の少なくとも一部は、該エキシマ分子から放
    射される光に対して光透過性であり、かつ、該誘電体バ
    リヤ放電の誘電体を兼ねており、該光透過性誘電体の少
    なくとも一部に電極が設けられた誘電体バリヤ放電ラン
    プにおいて、 該内側管の内側を密閉する手段を設けたことを特徴とし
    た誘電体バリヤ放電ランプ。
  2. 【請求項2】 該内側管の内側を密閉する手段が、該誘
    電体バリヤ放電ランプの口金を兼ねていることを特徴と
    した請求項1に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
  3. 【請求項3】 該内側管の内側を密閉する手段が、セラ
    ミックス,樹脂の中から選ばれた少なくとも一種からな
    る部材であって、該放電容器に接着することによって内
    側管を密閉する構成であることを特徴とした請求項1に
    記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
  4. 【請求項4】 該内側の内側を密閉する手段が、内側
    管のガラス材質と同種のガラス材質からなる部材であっ
    て、その部材を該放電容器に溶着させることによって内
    側管を密閉する構成であることを特徴とした請求項1に
    記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
  5. 【請求項5】 該内側管の内側を密閉する手段が、シリ
    コンゴムであって、そのゴムで該内側管を密閉する構成
    であることを特徴とした請求項1に記載の誘電体バリヤ
    放電ランプ。
  6. 【請求項6】 該内側管の一端と他端を密閉する手段が
    同一であることを特徴とした請求項1に記載の誘電体バ
    リヤ放電ランプ。
  7. 【請求項7】 該内側管の内側を密閉する手段が、該内
    側管の内側に充填されたシリコンゴムであることを特徴
    とした請求項1に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
  8. 【請求項8】 該内側管の内側に、高電圧の印加される
    他方の電極を配置し、該光透過性誘電体の少なくとも一
    部に設けられた電極が導電性網状電極であり、該導電性
    網状電極をアースしてなることを特徴とした請求項1に
    記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
  9. 【請求項9】 電極へ接続されるリード線を具えてお
    り、そのリード線を密閉部材に固定してなることを特徴
    とする請求項1に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
  10. 【請求項10】 外形が概略円筒状である外側管と内側
    管とを同軸に配置することによって形成した中空円筒状
    の放電空間を有する放電容器に、誘電体バリヤ放電によ
    ってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填され、 該外側管の少なくとも一部は該エキシマ分子から放射さ
    れる光に対して光透過性であるとともに該誘電体バリヤ
    放電の誘電体を兼ねており、かつ、当該光透過性誘電体
    の少なくとも一部に電極が設けられ、 該内側管の内部には、ミラーを兼ねたアルミニウム電極
    が配置されるとともに当該内側管の内部を密閉するにあ
    たって、少なくとも一方の端部に金属箔を埋設した封止
    部を設け、該金属箔を介して前記アルミニウム電極へ電
    力が供給されるよう構成されたことを特徴とする誘電体
    バリヤ放電ランプ。
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