JP3533918B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体バリア放電
ランプを具えた光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、金属、ガラス、その他の材料より
なる被処理体に波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を照射
することにより、当該真空紫外線およびこれにより生成
されるオゾンの作用によって被処理体を処理する技術、
例えば被処理体の表面に付着した有機汚染物質を除去す
る洗浄処理技術や、被処理体の表面に酸化膜を形成する
酸化膜形成処理技術が開発され、実用化されるに至って
いる。

【０００３】このような紫外線処理するための光源装置
においては、紫外線を放射する光源として、従来、水銀
の共鳴線である波長１８５ｎｍの真空紫外線を放出する
低圧水銀ランプが使用されていたが、最近においては、
一部が誘電体により構成された放電容器内に、適宜の放
電用ガスが充填され、当該放電容器内において誘電体バ
リア放電（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月再版７刷発行第２６３頁参照。）を発生させる
ことにより、エキシマが生成されてエキシマ光が放出さ
れる誘電体バリア放電ランプが開発されている。例え
ば、特開平１−１４４５６０号公報には、少なくとも一
部が誘電体である石英ガラスにより構成された中空円筒
状の放電容器内に放電用ガスが充填されてなる誘電体バ
リア放電ランプが記載されている。

【０００４】このような誘電体バリア放電ランプにおい
ては、放電用ガスとして例えばキセノンガスを用いるこ
とにより、キセノンエキシマによるエキシマ光である波
長１７２ｎｍにピークを有する真空紫外線が放出され、
また、放電用ガスとして例えばアルゴンと塩素ガスとの
混合ガスを用いることにより、アルゴン−塩素エキシマ
によるエキシマ光である波長１７５ｎｍにピークを有す
る真空紫外線が放出されることが知られている。

【０００５】また、誘電体バリア放電ランプを具えた光
源装置としては、特開平５−１７４７９３号公報に、一
面に開口を有する箱型のケーシングと、このケーシング
の開口に設けられた、エキシマ光を取り出すための板状
の窓部材とを有するランプハウス内に、円筒状の誘電体
バリア放電ランプが収納されてなるものが記載されてい
る。

【０００６】然るに、このような光源装置において、真
空紫外線を放出する誘電体バリア放電ランプを用いる場
合には、ランプハウス内に存在する酸素によって誘電体
バリア放電ランプからの真空紫外線が吸収されるので、
誘電体バリア放電ランプからの真空紫外線を高い効率で
ランプハウスの窓部材から外部に取り出すことができな
い。そのため、シール部材によって、窓部材の周縁とケ
ーシングの開口縁との間を密封したうえで、ランプハウ
ス内に不活性ガスを充満させることにより、ランプハウ
ス内に存在する酸素の濃度を小さくすることが行われて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光源装置においては、以下のような問題があることが判
明した。 （１）窓部材の周縁とケーシングの開口縁との間を密封
するためのシール部材としては、当該シール部材による
窓部材の損傷を回避するため、一般に、フッ素樹脂、シ
リコーンゴムなどの有機材料よりなるものが用いられて
いる。このようなシール部材は、紫外線によって劣化し
やすいものであるが、通常、シール部材の表面は、これ
を押圧するための押圧部材によって覆われているため、
誘電体バリア放電ランプからの紫外線がシール部材の表
面に直接照射されることはない。然るに、誘電体バリア
放電ランプからの紫外線は、単に窓部材の厚み方向に伝
達されて外部に取り出されるだけでなく、窓部材の面方
向にも伝達されるため、当該窓部材を介してシール部材
における窓部材に接触した部分に照射され、その結果、
当該シール部材に早期に劣化が生じる。そして、シール
部材に劣化が生じると、ランプハウス内の気密性を維持
することができない。そればかりか、シール部材が窓部
材の外面側に配置されている場合には、シール部材の劣
化により生じた分解物によって、被処理体が汚染され、
一方、シール部材が窓部材の内面側に配置されている場
合には、シール部材の劣化により生じた分解物が、窓部
材の内面やランプの表面に付着することにより、窓部材
から取り出される紫外線の強度が低下する、という問題
が生じる。また、シール部材として、フッ素樹脂よりな
るものを用いる場合には、分解物によって窓部材を構成
するガラスが腐蝕してしまう、という問題がある。

【０００８】（２）ランプハウスの窓部材から取り出さ
れた真空紫外線は、大気中の酸素によって吸収されるの
で、真空紫外線を高い効率で被処理体に照射するために
は、当該被処理体をランプハウスの窓部材の外面に可能
な限り接近させることが肝要である。一方、光照射処理
を高い時間的効率で行うために、連続搬送装置によっ
て、ランプハウスの窓部材の下方において、複数の被処
理体を窓部材の面方向に沿って順次に搬送させながら、
当該被処理体に真空紫外線を照射することが行われてい
る。然るに、ランプハウスの窓部材には、これを保持す
るための枠部材が、当該窓部材の外面における周縁部を
覆うよう設けられているため、被処理体を窓部材の面方
向に沿って搬送する場合には、枠部材が障害となって被
処理体を窓部材の外面に接近させることが困難である。

【０００９】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、長時間使用した場合
であっても、誘電体バリア放電ランプからの紫外線によ
ってシール部材に劣化が生じることを確実に防止するこ
とができる光源装置を提供することにある。本発明の他
の目的は、窓部材の面方向に搬送される被処理体に対し
ても、当該窓部材に十分に接近させた状態で紫外線を照
射することができる光源装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光源装置は、誘
電体バリア放電によりエキシマが生成されて紫外線が放
出される誘電体バリア放電ランプと、この誘電体バリア
放電ランプを収納するランプハウスとを具えてなり、前
記ランプハウス内に不活性ガスが充満した状態で作動さ
れる光源装置において、前記ランプハウスは、一面に開
口を有するケーシングと、このケーシングの開口に設け
られた、前記誘電体バリア放電ランプからの紫外線を取
り出すための板状の窓部材と、この窓部材の周縁に重な
るよう設けられたシール部材と、 このシール部材を窓部
材に押圧するための押圧部材とを有してなり、前記窓部
材と前記シール部材との間に遮光部材が設けられている
と共に、前記押圧部材の内側面にシール部材の側面まで
伸びる光反射板が設けられていることを特徴とする。

【００１１】本発明の光源装置においては、窓部材の外
面には、その周縁部に沿って段部が形成され、この窓部
材の段部には、当該窓部材を保持するための枠部材が収
容配置されていることが好ましい。

【００１２】

【作用】上記の構成によれば、誘電体バリア放電ランプ
からの紫外線が、窓部材の面方向に伝達されても、当該
紫外線は窓部材とシール部材との間に設けられた遮光部
材により遮断されるので、当該シール部材に紫外線が照
射されることがなく、これにより、長時間使用した場合
であっても、誘電体バリア放電ランプからの紫外線によ
ってシール部材に劣化が生じることを確実に防止するこ
とができる。

【００１３】また、窓部材を保持するための枠部材が、
当該窓部材の周縁部に形成された段部に収容配置される
ことにより、窓部材の中央部における外面が、枠部材の
外面と実質的に同一平面上にまたは枠部材の外面よりも
下方に位置されるので、被処理体が窓部材の面方向に搬
送されても、枠部材が障害となることがない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光源装置について
詳細に説明する。図１は、本発明の光源装置の一例にお
ける構成を示す説明用断面図である。この光源装置にお
いては、ランプハウス２０内に、真空紫外線を放射する
４つの誘電体バリア放電ランプ１０が収納されている。

【００１５】ランプハウス２０においては、矩形の箱型
のケーシング２１が設けられている。このケーシング２
１は、上壁部材２２と、側壁部材２３と、開口２５を有
する下壁部材２４とにより構成されており、上壁部材２
２は、中空Ｏリング２６を介して側壁部材２３の上部に
固定され、下壁部材２４は、Ｏリング２７を介して側壁
部材２３の下部に固定されている。

【００１６】ケーシング２１における下壁部材２４の開
口２５には、誘電体バリア放電ランプ１０からの紫外線
を外部に取り出すための板状の窓部材３０が設けられ、
この窓部材３０の内面側には、窓部材３０の周縁と下壁
部材２４の開口縁との間を密封するためのシート状のシ
ール部材３５が、窓部材３０の周縁に重なるよう設けら
れており、窓部材３０とシール部材３５との間には、誘
電体バリア放電ランプからの真空紫外線を遮断する板状
の遮光部材３６が設けられている。また、シール部材３
５の上面には、当該シール部材３５を押圧するための押
圧部材３７が設けられており、この押圧板３７の内側面
には、例えばアルミニウムよりなる光反射板３８が設け
られている。

【００１７】窓部材３０を構成する材料としては、誘電
体バリア放電ランプ１０からのエキシマ光に対して透過
性を有するもの、例えば合成石英ガラスを用いることが
できる。シール部材３５を構成する材料としては、フッ
素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどを用いること
ができる。遮光部材３６を構成する材料としては、誘電
体バリア放電ランプ１０から放射される真空紫外線に対
して耐性を有し、非透過性の無機材料、例えばアルミニ
ウム、金、銀、銅、ステンレス、鉄、真鍮などの金属材
料を用いることができる。

【００１８】窓部材３０の外面には、その周縁に沿って
段部３１が形成され、この窓部材３０の段部３１には、
例えばアルミニウムよりなるシート状の緩衝材３２を介
して、窓部材３０を保持するための枠部材３３が収容配
置されており、これにより、窓部材３０の中央部におけ
る外面が、枠部材３３の外面と実質的に同一平面上にま
たは枠部材３３の外面よりも下方に位置されている。そ
して、押圧板３７および枠部材３３は、それぞれボルト
などによってケーシング２１の下壁部材２４に固定され
ており、この押圧板３７と枠部材３３とによって挟圧さ
れることにより、シール部材３５、遮光部材３６、窓部
材３０および緩衝材３２が保持されている。

【００１９】ケーシング２１における上壁部材２２の内
面には、例えばアルミニウムよりなる冷却ブロック４０
が設けられている。この冷却ブロック４０の下面には、
それぞれ誘電体バリア放電ランプ１０の外径より大きい
径を有する断面が半円形の４つの溝４１が、互いに離間
して並ぶよう形成されており、これらの溝４１の各々に
沿って誘電体バリア放電ランプ１０が配置されている。
４２は、冷却用流体を流通するための冷却用流体流路部
材である。図示の例では、冷却ブロック４０の下面にお
ける互いに隣接する溝４１の間の位置に、アルミニウム
よりなる断面がＶ字形の光反射部材４３が設けられ、両
端の溝４１の外側には、アルミニウムよりなる光反射板
４４が、その反射面が内方下方を向くよう傾斜した状態
で設けられている。

【００２０】誘電体バリア放電ランプ１０においては、
図２にも示すように、中空円筒状の放電容器１１が設け
られている。具体的に説明すると、放電容器１１は、誘
電体よりなる円筒状の一方の壁部１２と、この一方の壁
材１２内にその筒軸に沿って配置された、当該一方の壁
材１２の内径より小さい外径を有する誘電体よりなる他
方の壁材１３とを有し、一方の壁材１２および他方の壁
材１３の各々の両端部が封止壁部１４によって接合さ
れ、一方の壁材１２と他方の壁材１３との間に円筒状の
放電空間Ｓが形成されている。この放電容器１１内に
は、放電用ガスが封入されている。

【００２１】放電容器１１における一方の壁材１２に
は、その外面１５に密接して、例えば金網などの導電性
材料よりなる網状の一方の電極１６が設けられ、放電容
器１１における他方の壁材１３には、その内周面である
外面１７を覆うようアルミニウムよりなる膜状の他方の
電極１８が設けられている。

【００２２】また、図示の例では、放電容器１１を構成
する一方の壁材１２の一端側には、周方向に沿って内方
に突出する変形部１９が形成されており、これにより、
この変形部１９と一端側の封止壁部１４との間に、放電
空間Ｓに連通するゲッタ収容室Ｋが形成され、このゲッ
タ収容室Ｋ内に例えばバリウム合金よりなるゲッタＧが
収容されている。このゲッタＧは例えば高周波加熱さ
れ、これにより、ゲッタ収容室Ｋの内壁面にバリウムよ
りなる薄膜が形成される。

【００２３】放電容器１１における一方の壁材１２およ
び他方の壁材１３を構成する誘電体材料としては、放電
容器１１内において放出されるエキシマ光に対して透過
性を有するもの、例えば合成石英ガラスを用いることが
できる。放電容器１１内に封入される放電用ガスとし
て、例えばキセノンガス、アルゴンと塩素との混合ガス
などを用いることができる。

【００２４】本発明の光源装置においては、ランプハウ
ス２０内に、例えば窒素ガスなどの不活性ガスが充満さ
れ、この状態で、誘電体バリア放電ランプ１０が作動さ
れる。そして、誘電体バリア放電ランプ１０において
は、一方の電極１６と他方の電極１８との間に電圧が印
加されることによって、放電容器１１内の放電空間Ｓに
おいて誘電体バリア放電が発生し、これにより、封入用
ガスを構成する元素によるエキシマが生成され、このエ
キシマによる真空紫外線が一方の壁材１２を介して一方
の電極１６の網目から放射される。この真空紫外線は、
ランプハウス２０の窓部材３０から外部に取り出され、
窓部材３０の下方において、例えば連続搬送装置（図示
省略）によって窓部材３０の面方向に沿って搬送される
被処理体Ｗに照射される。

【００２５】このような光源装置によれば、誘電体バリ
ア放電ランプ１０からの真空紫外線が、ランプハウス２
０の窓部材３０の面方向に伝達されても、当該真空紫外
線は窓部材３０とシール部材３５との間に設けられた遮
光部材３６により遮断されるので、当該シール部材３５
に真空紫外線が照射されることがなく、これにより、長
時間運転した場合であっても、誘電体バリア放電ランプ
１０からの真空紫外線によってシール部材３５に劣化が
生じることがない。従って、ランプハウス２０内の気密
性を長時間にわたって安定に維持することができ、しか
も、シール部材３５の劣化による分解物が生じることが
ないので、誘電体バリア放電ランプ１０の表面または窓
部材３０の表面や、被処理体Ｗが汚染されることを確実
に防止することができる。

【００２６】また、窓部材３０を保持するための枠部材
３３が、窓部材３０の周縁部に形成された段部３１に収
容配置されているため、窓部材３０の中央部における外
面が、枠部材３３の外面と実質的に同一平面上にまたは
枠部材３３の外面よりも下方に位置され、これにより、
窓部材３０の下方において、被処理体Ｗが窓部材３０の
面方向に搬送されても、枠部材が障害となることがな
く、従って、窓部材３０の面方向に搬送される被処理体
Ｗに対しても、窓部材３０に十分に接近させた状態で真
空紫外線を照射することができる。

【００２７】本発明の光源装置は、上記の実施の形態に
限定されず種々の変更を加えることができる。例えば、
誘電体バリア放電ランプは、図２に示すものに限られ
ず、種々の構成のものを用いることができる。また、シ
ール部材は、窓部材の外面側に設けられていてもよい。
また、遮光部材は、板状のものに限られず、例えばアル
ミニウムなどの金属蒸着膜よりなるものであってもよ
い。この場合には、遮光部材を構成する金属蒸着膜は、
窓部材とシール部材との間に位置されていれば、シール
部材の表面に形成されていてもよく、窓部材の表面に形
成されていてもよい。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の光源装置の具体的な実施例に
ついて説明する。 〈実施例〉図２の構成に従い、下記の条件により誘電体
バリア放電ランプを作製した。 放電容器（１１）：全長７５０ｍｍ， 一方の壁部（１２）：材質；合成石英ガラス，外径；２
６．５ｍｍ，肉厚；１ｍｍ， 他方の壁部（１３）：材質；合成石英ガラス，外径；１
６．０ｍｍ，肉厚；１ｍｍ， 一方の電極（１６）：ステンレス金網製， 他方の電極（１８）：アルミニウム製， 放電用ガス：キセノン

【００２９】上記の誘電体バリア放電ランプを、高周波
電源により、入力電力が約１４０Ｗの条件で点灯させた
ところ、波長１７２ｎｍにピークを有する真空紫外線が
放出された。

【００３０】この誘電体バリア放電ランプを４本使用し
て、下記の条件により、図１に示す構成の光源装置を作
製した。 ケーシング（２１）：寸法９４０ｍｍ×４５０ｍｍ×４
０ｍｍ， 窓部材（３０）：合成石英ガラス製，縦幅７００ｍｍ，
横幅２６０ｍｍ，中央部の厚み５ｍｍ，段部の厚み３ｍ
ｍ， シール部材（３５）：多孔質フッ素樹脂製， 遮光部材（３６）：アルミニウム製，厚み０．５ｍｍ，

【００３１】そして、上記の光源装置について、ランプ
ハウス内に窒素ガスを充満させた状態で誘電体バリア放
電ランプを２０００時間連続点灯させた後、シール部材
を観察したところ、シール部材に劣化は認められなかっ
た。

【００３２】〈比較例〉遮光部材を設けなかったこと以
外は実施例１と同様にして光源装置を作製し、この光源
装置について、ランプハウス内に窒素ガスを充満させた
状態で誘電体バリア放電ランプを５００時間連続点灯さ
せた後、シール部材を観察したところ、シール部材に劣
化が認められた。

【００３３】

【発明の効果】請求項１または請求項２に記載の光源装
置によれば、誘電体バリア放電ランプからの紫外線が、
ランプハウスの窓部材の面方向に伝達されても、当該真
空紫外線は窓部材とシール部材との間に設けられた遮光
部材により遮断されるので、当該シール部材に紫外線が
照射されることがなく、これにより、長時間使用した場
合であっても、誘電体バリア放電ランプからの紫外線に
よってシール部材に劣化が生じることがない。従って、
ランプハウス内の気密性を長時間にわたって安定に維持
することができ、しかも、シール部材の劣化により分解
物が生じることがないので、誘電体バリア放電ランプの
表面または窓部材の表面や、被処理体が汚染されること
を確実に防止することができる。

【００３４】請求項２に記載の光源装置によれば、窓部
材を保持するための枠部材が、窓部材の周縁部に形成さ
れた段部に収容配置されているため、窓部材の中央部に
おける外面が、枠部材の外面と実質的に同一平面上にま
たは枠部材の外面よりも下方に位置され、これにより、
窓部材の下方において、被処理体が窓部材の面方向に搬
送されても、枠部材が障害となることがなく、従って、
窓部材の面方向に搬送される被処理体に対しても、窓部
材に十分に接近させた状態で真空紫外線を照射すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光源装置の一例における構成を示す説
明用断面図である。

【図２】本発明に用いられる誘電体バリア放電ランプの
一例における構成を示す説明用断面図である。

【符号の説明】

１０ 誘電体バリア放電ランプ １１ 放電容器 １２ 一方の壁部 １３ 他方の壁部 １４ 封止壁部 １５ 一方の壁部の外面 １６ 一方の電極 １７ 他方の壁部の外面 １８ 他方の電極 １９ 変形部 ２０ ランプハウス ２１ ケーシング ２２ 上壁部材 ２３ 側壁部材 ２４ 下壁部材 ２５ 開口 ２６ 中空Ｏリング ２７ Ｏリング ３０ 窓部材 ３１ 段部 ３２ 緩衝材 ３３ 枠部材 ３５ シール部材 ３６ 遮光部材 ３７ 押圧部材 ３８ 光反射板 ４０ 冷却ブロック ４１ 溝 ４２ 冷却用流体流路部材 ４３ 光反射部材 ４４ 光反射板 Ｇ ゲッタ Ｋ ゲッタ収容室 Ｓ 放電空間 Ｗ 被処理体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−288109（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−153492（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−29160（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21K 5/00 H01J 65/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体バリア放電によりエキシマが生成
   されて紫外線が放出される誘電体バリア放電ランプと、
   この誘電体バリア放電ランプを収納するランプハウスと
   を具えてなり、前記ランプハウス内に不活性ガスが充満
   した状態で作動される光源装置において、 前記ランプハウスは、一面に開口を有するケーシング
   と、 このケーシングの開口に設けられた、前記誘電体バリア
   放電ランプからの紫外線を取り出すための板状の窓部材
   と、 この窓部材の周縁に重なるよう設けられたシール部材
   と、 このシール部材を窓部材に押圧するための押圧部材 とを
   有してなり、 前記窓部材と前記シール部材との間に遮光部材が設けら
   れていると共に、前記押圧部材の内側面にシール部材の
   側面まで伸びる光反射板が設けられていることを特徴と
   する光源装置。
2. 【請求項２】 窓部材の外面には、その周縁部に沿って
   段部が形成され、この窓部材の段部には、当該窓部材を
   保持するための枠部材が収容配置されていること特徴と
   する請求項１に記載の光源装置。