JP4013923B2 - エキシマランプ - Google Patents

Description

この発明は、誘電体材料を介在させて放電してエキシマ発光するエキシマランプに関するものであり、特に、放電空間内に内部電極を有するエキシマランプに係わるものである。

この発明に関連した技術としては、例えば、特開平２−７３５３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、誘電体バリア放電（別名、オゾナイザ放電あるいは無声放電。電機学会発行改訂新版「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）によってエキシマ分子を形成せしめ、このエキシマ分子から放射される光を取り出す放射器、すなわちエキシマランプについて記載される。また、ドイツ特許公開公報ＤＥ４０２２２７９Ａ１にはＭＨｚという単位で点灯させるエキシマランプが開示されており、さらに、「Silent discharge for the generation of ultraviolet and vacuum ultraviolet excimer radiation」(Pure & Appl.Chem.,Vol.62,No.9,pp.1667-1674、1990) には、５０Ｈｚから数ＭＨｚで点灯されるエキシマランプ（別名、誘電体バリア放電ランプ）が開示されている。
これらエキシマランプは、放電容器の形状が全体円筒状であり、放電容器の少なくとも一部は誘電体材料を介在させる放電（誘電体バリア放電）を行う誘電体を兼ねており、この誘電体の少なくとも一部はエキシマ分子から放射される真空紫外光（波長２００ｎｍ以下の光）に対して透光性であって、さらに、放電容器の外面には一方の電極として網状電極が設けられたものである。

このようなエキシマランプは、従来の低圧水銀放電ランプや高圧放電ランプにはない種々の特徴、例えば、単一波長の紫外光を強く放射するなどを有しており、当該エキシマランプを使った発光装置は，例えば、特許第２８５４２５５号、特開２００２−１６８９９９等に開示される。

上記特許第２８５４２５５号、特開２００２−１６８９９９号に開示されたエキシマランプ（誘電体バリア放電ランプ）は、円筒状内側管の外側に同じく円筒状外側管が同軸的に配置された二重円筒型の構造をしており、内側管の内部に内側電極が配置されて、外側管の外面に外側電極が配置され、内側管と外側管の間に形成される空間を放電空間とするものである。

図１１は二重円筒型エキシマランプの概略構成を示す。（ａ）は全体の横断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
エキシマランプ１は全体形状が円筒状であり合成石英ガラスから構成される。放電ランプ１は外側管５１と内側管５２が同軸に配置して二重円筒管を構成するとともに、両端を閉じたことから外側管５１と内側管５２の間に放電空間が形成される。放電空間には誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成するとともに、このエキシマ分子から真空紫外光を放射する放電用ガス、例えばキセノンガスが封入される。数値例をあげると、放電ランプ１は全長８００ｍｍ、外径２７ｍｍ、内側管５２の外径は１６ｍｍ、外側管５１と内側管５２の肉厚は１ｍｍであり、４００Ｗで点灯させる。
内側管５２の内面に一方の電極である内側電極２が設けられ、外側管５１の外面には他方の電極である網状外側電極３が設けられる。内側電極２はパイプ状のものであり、網状電極３はシームレスに構成され、全体として伸縮性を有することから外側管５１の密着性を良くすることができる。
内側電極２、外側電極３の間には、図示略の交流電源が接続され、これにより放電空間にエキシマ分子が形成されて紫外光を発光する。放電用ガスとしてキセノンガスを使った場合は波長１７２ｎｍの光を放射する。

ところで、この二重円筒型構造のエキシマランプは、以下の問題を有する。
第一に、内側管、外側管という２つの石英ガラス管を二重円筒型とするので放電容器全体が大きくなる。また、内側管は端部で溶着支持されているため重力の影響を受けて破損しやすい。
第二に、２つの石英ガラス管を両端部で接合させるための製造工程が必要となり、この製造工程は複雑、かつ煩雑である。
第三に、内側管は冷却可能な外側管に比べて高温となり、熱膨張による大きな負荷がかかり、特に、外側管との接合部に応力が集中して破損しやすく、ランプが長尺化するほどその影響は深刻である。

また、二重円筒型ではなく、内側電極が放電空間内を伸びるように形成した構造を有するエキシマランプも存在する。例えば、特表平８−５０８３６３号や特開２００３−３１７６７０号に示される。
図１２に上記従来例の構造を示す。この構造は放電容器６０が１つの円筒体からなり、該放電容器６０内の放電空間内には、内側電極６１が軸方向に延在しており、前記放電容器６０の外面には外側電極６２が設けられている。

上記構造によれば、二重円筒型のものにおける内側管に相当するものが存在しないために、二重円筒型構造のもつ上記問題点のいくつかは解決できる。
しかしながら、内側電極が放電空間内に露出しているため、内側電極に直接放電が生じて、内側電極が劣化しやすく、放電が不安定になる問題がある。さらに、劣化した電極成分が放電空間内に放出して放電容器にスパッタが生じて、早期に照度低下が起こるという問題もある。また、内側電極に直接放電するため、内側電極および放電用ガスの温度が上昇しやすく、その結果、発光効率も低下しやすい。
また、誘電体材料が一方の電極近傍にしか存在しないため、交流点灯させると正側と負側で放電のバランスが崩れる。
更には、電極への給電極性に留意しないとアーク状の放電が生成されてしまいエキシマ光が効率良く生成されず、一端、アーク状の放電が形成されると、その部分が赤熱して電極が焼き切れる、等の別の問題がある。
特開平２−７３５３号 特許第２８５４２５５号 特開２００２−１６８９９９等 特表平８−５０８３６３号 特開２００３−３１７６７０号

この発明が解決しようとする課題は、ニ重円筒型エキシマランプのもつ構造の複雑さをなくすとともに、放電空間内に内側電極が直接露出した構造のエキシマランプのもつ放電の不具合などをもなくした、放電空間内の内側電極を、端部が開放された誘電体によって覆った新規の構造を有するエキシマランプを提供することにある。

この発明のエキシマランプは、紫外線を透過させる誘電体材料から構成されて内部に放電用ガスが封入された放電容器と、この放電容器の内部を長手方向に伸びるとともに放電容器の端部において気密に封止された内側電極と、放電容器の外面に配置された外側電極とからなる構造において、前記内側電極は、少なくとも外側電極との間で放電を行う部位の外表面の全体が、少なくとも一端が放電容器内で開放された誘電体材料からなる内側管によって覆われていることを特徴とする。

また、前記内側管の両端部が放電空間内で開放されていることを特徴とする。
更には、前記内側管が支持部材により放電容器に支持されていることを特徴とする。
加えて、前記支持手段が内側管に取り付けられていて、放電容器には該支持部材の長手方向への移動を規制する固定手段が形成されていることを特徴とする。
更には、前記内側管が内側電極に支持されていることを特徴とする。
あるいは、前記内側管の一端部が放電空間内で開放され、他端部が放電容器と連結されていることを特徴とする。
あるいは、前記内側電極は、放電容器の両端で封止され、少なくともその一部分に長手方向に伸縮可能な弾性部が形成されていることを特徴とする。

本発明のエキシマランプは、内側電極の外周に誘電体材料からなる内側管が設けられているので、内側電極と外側電極との間に２つの誘電体が介在していることになるため、放電空間に放電が安定して均一に形成される。また、給電極性に関わらずアーク状放電が生成されることがないので、エキシマ光の生成効率が高い上に、電極が焼き切れるという不具合を生じることがない。
加えて、内側管はその端部が放電空間内で開放されているので、長手方向への熱膨張が拘束されることなく自由に伸縮されるため、放電容器と両端部で接合した構造に基づく応力集中や熱歪みによる損傷・破損という問題が解消される。
また、内側管内の放電ガスがその開放端を介して放電空間内に流通できるので、内側管に覆われる内側電極の温度上昇を抑制し、その損耗を防止できるとともに、放電容器内の温度が平均化されて放電用ガスの温度上昇が抑えられて、光出力の低下が防止できる。

図１は本発明のエキシマランプの第１の実施形態を示す。
エキシマランプ１は、全体が管状の放電容器１０から構成されており、放電用ガスが充填された発光部１１と、その両端に発光部１１を気密する封止部１２が形成される。放電容器１０の材質は誘電体バリア放電によって誘電体として機能するとともに、真空紫外光を良好透過する材料、例えば合成石英ガラスから構成される。
放電容器１０の内部には、棒状の内側電極２が放電容器１０の略中心を伸びるように配置して、放電容器１０の外面には外側電極３が密着するように配置する。内側電極２の両端は、封止部１２において、それぞれ金属箔１３に接合されて、さらに金属箔１３には外部リード１４が接合している。
発光部１１の内部に形成される放電空間には、誘電体材料を介在する放電（誘電体バリア放電）によってエキシマ分子を形成するとともに、このエキシマ分子から真空紫外光を放射する放電用ガス、例えばキセノンガスが封入される。

内側電極２はタングステンなどの棒状電極であって、端部にコイル状の弾性部２１が形成される。内側電極２の周囲には、これを覆うように誘電体材料からなる内側管２２が設けられ、内側電極２がこの内側管２２の中に挿入されている。該内側管２２は、例えば合成石英ガラスから構成されていて、内側電極２の少なくとも外部電極３との間で放電を行う部位の外表面に覆われていて、その端部は外部電極３の端部を超えて伸びている。
前記内側電極２と内側管２２は微小間隙を介して緩く密着していてもよいし、もっと大きな隙間が形成されていてもよい。また、前記コイル状弾性部２１は必ずしも内側電極２の２箇所に設ける必要はなく、少なくとも一部に設けてあればよい。

この実施形態においては、上記内側管２２は、放電空間内で両端が開放されていて、内側電極２の両端部には存在しない。従って、内側電極２は両端部において内側管２２に覆われることなく放電用ガスに直接的に露出していることになる。
そして、内側管２２は、リング状の支持部材３０により、放電容器１０の内部に固定される。この支持部材３０は、内側管２２に嵌合されてその内側管２２に溶着や接着により固定されている。

外側電極３は金属線が網状に形成された電極であって、放電容器１０の外表面を覆うように配置される。このため、放電容器１０からの放射光は外側電極３の網目を透過して放射されることになる。なお、外側電極３について、１本の金属線をシームレスに編んだ構造とすると、放電容器との密着性が増して有利である。

図示略の給電装置によって、内側電極２と外側電極３に給電すると、誘電体材料である放電容器１０及び内側管２２を介在させて両電極間に放電が生成され、放電用ガスにエキシマ発光が生じる。

なお、内側管２２は支持部材３０により放電容器１０に支持されるものとしたが、内側電極２が十分な自己保持剛性を有する場合には必ずしも支持部材３０を必要とするわけではなく、該内側電極２に支持されるものであってもよい。
この場合、内側管２２が長手方向に移動することを防止するために、内側電極２に形成したコイル状の弾性部２１を内側管２２の長手方向への移動規制部材として機能させることもできる。この場合には、弾性部２１を内側管２２の端部に隣接させて配置し、かつ、少なくともその内径よりも大径にするものである。

この実施形態のエキシマランプの構造は、放電空間内の内側電極にも誘電体が覆われているので、外側電極との間での放電が安定したものとなり、均一の状態を持続でき、また、不所望のアーク放電の発生が防止されてエキシマ光の生成効率が高い上に、電極が焼き切れるという不具合を生じることがない。
更には、内側管はその端部が放電空間内で開放される構造であるので、長手方向への熱膨張がなんら拘束されることがなく自由に伸縮されるため、放電容器と両端部で接合した従来構造に基づく損傷・破損という問題が解消される。また、内側管内の放電用ガスがその開放端を介して放電空間内に流通して内側電極の温度上昇を抑制し、その損耗を防止できるとともに、放電用ガスの温度が平均化されてその温度上昇が抑えられて、光出力の低下が防止できる。

加えて、内側電極には弾性部を有しているので、該内側電極が熱膨張しても、その熱膨張分を弾性部で吸収するから、熱膨張係数の異なる石英ガラスからなる放電容器の封止部に影響を及ぼすことがなく、放電容器の破損を防止できる。

図２は、本発明に係るエキシマランプの第２の実施形態を示す。
図１に示すエキシマランプと相違する点は、内側電極２が棒状電極ではなくて全体がコイル形状の電極であること、および、外側電極３が網状電極ではなくて半円筒体状（樋状）の金属板より構成することである。
内側電極がコイル形状であることの利点は、細い径の金属ワイヤで構成されるため、棒状電極に比べ、重量を軽くできることである。重量が軽くなると、耐振動性、耐衝撃性の面で有利になる。また電極自体が弾性体であるため、棒状電極の場合のように、弾性部を別に設ける必要がなく、安価に製造できるという利点もある。
外側電極が半円筒体状金属板であることの利点は、網状電極に比べ組立作業性が良いことである。すなわち、網状電極の場合は、放電容器に通す、あるいは巻き付ける等の作業が必要であるが、半円筒体状電極の場合は、あらかじめ放電容器の外径に合わせて成型された部品をはめ込むだけで、組立作業が完了する。また、金属板が紫外線に対して反射性を持つ場合は、一方向の光出力を向上させることもできる。

図３は、図１に示したエキシマランプの放電容器端部の拡大構造を示す。
内側電極２が内側管２２で覆われている領域、逆に言えば、内側電極２が放電空間に露出する領域を規定するための説明図である。
図において、外側電極３の端部と内側管２２の端部との距離Ｄは、少なくとも放電距離ｄの２倍より大きくなければならない（図は説明の便宜上、当該数値関係になっていない）。
すなわち、Ｄ＞２ｄの関係を満たしていない場合は、内側電極２の露出部分と外側電極３において放電が強く発生する可能性があり、この放電は前記したように不安定な放電になりやすいからである。特に、交流点灯の場合は極性変換の度に、誘電体の位置で極性の関係が変化することから放電がアンバランスになりやすい。
なお、好ましくはＤ＞４ｄの関係を満たすことであり、より好ましくはＤ＞６ｄの関係を満たすことである。

図４は内側電極２の支持部材３０を示す。（ａ）はボビン状の支持部材を示し、（ｂ）は２枚の円板を使った中空支持部材を示し、（ｃ）は板状支持部材を示す。
内側管２２は、該内側管２２に溶着や接着などにより取り付けられた支持部材３０によって放電容器１０に対して支持される。該支持部材３０によって、内側管２２自身は勿論、内側電極２が重力によって垂下ることを防止されるものであり、当該垂下りによる内側管２２の破損や、放電の位置的不均一を防止するためである。特に、放電容器１０が長尺になると当該問題は顕著になり、一例をあげると、放電容器の長さ（放電空間の長さ）が５００〜６００ｍｍ以上になると支持部材の必要性は高まる。

（ａ）に示す支持部材はボビン形状の支持部材３０であって、内側管２２に嵌合されていて、その内側管２２とは溶着や接着などにより取り付けられている。そして、その円周上の凹所に放電容器１０に形成した窪み１００が係合する構造となっていて、これにより、内側管２２が内側電極２上を長手方向に移動することを規制している。
また、（ｂ）に示す２枚の板状支持部材３０の場合には、これらの間に窪み１００が係合している。
更に、（ｃ）に示す板状支持部材３０の場合には、該支持部材３０の両側に２つの窪み１００が形成されていて、内側管２２の長手方向での移動を規制している。

なお、これらの窪み１００は、内側管２２が放電容器１０に対して長手方向に移動することを規制するために、支持部材３０を放電容器１０に対して緩く固定する固定手段として機能するものであり、したがって、必ずしも放電容器１０の全外周に形成する必要はなく、円周上の１箇所、もしくは数箇所に形成するものであってもよい。
そして、これらの窪み１００は、例えばディンプル加工により作ることができる。
また、図４においては、放電容器１０の一端の構造を示しているが、放電容器の中央部分や他端に複数の支持部材３０を設けることもできる。
この場合、窪み１００は全ての支持部材３０において設ける必要は無く、少なくとも１ヶ所の支持部材に設けることで内側管２２の長手方向での移動を規制することは可能である。

図５は、本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態では、図１に示す第１の実施形態において、棒状の内側電極２が貫通する内側管２２を放電容器１０に対して支持部材３０により支持する構造に対して、内側管２２が棒状の内側電極２に設けた支持体２ａによって支持される構造となっている。

図６は、更に第４の実施形態を示し、図２に示す第２の実施形態では、コイル状内側電極２が、内側管２２内に当接するように挿入された構造に対して、コイル状電極２にサポータ２ｂを設けて、該コイル状電極２が内側管２２内で支持される構造となっている。

図７は、第５の実施形態を示す。上記実施形態１〜４においては、内側電極２が放電容器１０の両端部において封止された構造を示したが、これに限られず、一端部でのみ封止される構造であってもよい。
図７において、内側電極２は放電容器１０の一端部、図においては右端部１０ａにおいてのみピンチシールなどにより封止されて外部に突出しており、放電容器１０の左端部１０ｂは閉じられた構造をしている。
この実施形態によれば、内側電極２は一端部でのみ放電容器１０に封止されるので、熱膨張による該放電容器１０への影響を更に減少することができる。

上記実施形態１〜５においては、内側管２２は放電空間内で両端部が開放しているものを示したが、必ずしも両端部が開放されていることが必須なわけではなく、一端部が放電容器に連結されていてもよく、このような実施形態６を図８に示す。
図８において、内側管２２は左端２２ａが放電空間内で開放されており、右端２２ｂは放電容器１０に溶着などにより連結されている。

この実施形態６においても、内側管２２は左端２２ａが開放されていて自由であるから、該内側管２２の熱膨張に対しても他の部材から拘束されることがなく、放電容器１０への取り付け個所に歪みが生じて応力集中することもない。
なお、当該実施形態６においても、上記実施形態１において述べたように、内側管２２に支持部材３０が取り付けられて放電容器１０に対して内側管２２を支持する構造を示したが、この実施形態においては、内側管２２が一端部２２ｂで放電容器１０に連結されるので、特に小型ランプの場合などでは、内側管２２を支える支持部材３０が不要となることもある。

なお、上記各実施形態１〜６における支持部材３０については、図９に示すように、光取出し方向（図においては、下方）に切り欠き３１を形成してもよい。該支持部材３０は内側管２２もしくは放電容器１０に溶着等により固定される。
こうすることにより、支持部材３０部分で放電が形成されないとか、他の発光部からの光が遮られて外部に放射されない、という不具合が解消される。すなわち、支持部材３０を設ける構造では、該支持部材３０が存在するためにこの部分では内外電極２、３間に放電空間が存在せず、該部分に放電が形成されないとか、他の発光部からの斜め方向の光が該支持部材３０に遮光されて放電容器１０外部に放射されない、といった不具合があるが、切り欠き３１により支持部材３０の下方にも放電空間を形成することにより、これらの不具合を解消することができる。

本発明のエキシマランプは、図１〜図９に示す構造に限定されるものではない。例えば、外部電極は、網状電極や半円筒体状に限られず、放電容器外面に印刷等により形成するものであってもよい。また、該外側電極は物理的に一部材によって構成する必要はなく、放電容器の長手方向に複数に分割させて電気的接続することができる。この構造の利点は長尺品を容易に製造できること、配光を調整できることである。

内側電極は、棒状電極、コイル状電極に限定されるものではなく、内側管の中において電気的特性を有して、エキシマ発光のための電極になりえるものであれば何でもよい。例えば、内側管の内面に金属薄膜を蒸着することである。この金属薄膜の利点は、内側管を小さくできることや、金属薄膜を反射ミラーとして利用できることである。
また、内側電極を管状にすることもできる。この場合、断面において一部に切り欠きを有する断面Ｃ字状とすることで内側管との密着性を高めることもできる。

内側電極をコイルで構成した場合は、１本の金属線からコイルを形成するのではなく、複数のコイル同士を繋ぎ合わせる構造や、棒状部分とコイル部分を交互に配置する構造、さらには、コイルのピッチを長手方向において変化させる構造が適用できる。特に、放電容器の内径や厚みにバラツキがある場合に、当該バラツキによるエキシマ発光の場所的不均一を解消させるために有効となる場合がある。

放電容器の封止部の構造は、ピンチシールに限定されるものではなく、その他の箔シール、即ちシュリンクシール構造でもよいし、いわゆる段継ぎシールを採用することもできる。段継ぎシールの利点はガラスと電極の接合性が良くなることであり、封止部におけるガス漏れやクラックの発生をより確実に防止できることである。

また、内側管を支持する支持部材は、溶着などにより該内側管に取り付けられるものとして説明したが、これに限られず、放電容器側に取り付けられる構造とし、内側管はこの支持部材に緩く嵌合して支持されるものでもよい。この場合でも、内側管はその長手方向への熱膨張を支持部材によって拘束されることがなく自由に膨張収縮ができる。ただし、内側管が長手方向に不必要に大きく移動することは好ましくないので、別途、必要に応じて内側電極側等に内側管の長手方向への移動を規制する固定手段が設けられるものである。
以上のように、内側管の支持部材は、放電容器もしくは内側管のどちらか一方に取り付けられる構造とすればよい。

放電空間にはゲッターを配置してもよい。ゲッターは、例えばバリウム、ジルコニウムなどからなり、不純ガスを吸着できるので効果がある。ゲッターの配置については、専用のゲッター収容室を、例えば、放電容器の端部に設ける構造や、磁気的保持手段によって固定させることができる。

図１に示す構造において、数値例を示すと、放電容器１０の長さ（封止部を含む）は、４００ｍｍ〜１５００ｍｍであって、例えば、１０００ｍｍ、放電容器１０の外径はφ１０ｍｍ〜２０ｍｍであって、例えば、１５ｍｍである。内側管２２の長さは２００ｍｍ〜１３００ｍｍであって、例えば、８００ｍｍ、内側管２２の外径はφ４ｍｍ〜８ｍｍであって、例えば、５ｍｍ、内径はφ２ｍｍ〜６ｍｍであって、例えば、３ｍｍである。内側電極（棒状電極）の長さは３００ｍｍ〜１４００ｍｍであって、例えば、９００ｍｍ、外径はφ１．５ｍｍ〜５．９ｍｍであって、例えば、２．８ｍｍである。弾性部２１の長さは１０ｍｍ〜３０ｍｍであって、例えば、２０ｍｍ、外径はφ２ｍｍ〜７ｍｍであって、例えば、４ｍｍである。
支持部材３０の幅は３ｍｍ〜７ｍｍであって、例えば、５ｍｍである。

図２に示す構造であって、図１に示す構造と相違する部分について、数値例を示すと、コイル状内側電極の外径はφ１．５ｍｍ〜５．９ｍｍであって、例えば、２．８ｍｍである。

図３に示す構造であって、図１、図２に示す構造と相違する部分について、数値例を示すと、放電距離ｄは２ｍｍ〜７ｍｍであって、例えば５．０ｍｍであり、距離Ｄは２ｄより大きい数値範囲であって、４ｍｍ〜１４ｍｍであって、例えば１０ｍｍとなる。

エキシマランプは、外側電極と内側電極の間にそれぞれ誘電体を介在させて放電空間が存在する。エキシマランプは、誘電体バリア放電ランプとも称するが、単一波長の真空紫外光を強く放射するという、従来の低圧水銀ランプや高圧放電ランプにはない優れた特徴を有している。
単一波長の光は、放電容器内の封入ガスによって決まり、キセノンガス（Ｘｅ）の場合は波長１７２ｎｍの光、アルゴンガス（Ａｒ）と塩素ガス（ＣＬ）の場合は波長１７５ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と沃素（Ｉ）の場合は波長１９１ｎｍの光、アルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）の場合は波長１９３ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と臭素（Ｂｒ）の場合は波長２０７ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と塩素（ＣＬ）の場合は波長２２２ｎｍの光を放射する。さらに、必要に応じて瞬時（１秒以内）に点滅点灯できるという特徴も有する。

エキシマ発光のために、給電装置からエキシマランプに供給する電圧波形は、正弦波に限定されるものではなく、パルス波形であってもかまわない。この場合、パルスを連続的に供給するのではなく、間隔（休止期間）を設けるパルス波形が発光効率の点で好ましく、また、パルス波形は急峻な立ちあがり波形で印加することが望ましい。これは急峻な立ち上がり波形の電圧を印加すると、正弦波電圧のような緩やかな電圧を印加する場合に比べて、放電容器内のガスそのものに直接電圧を印加するような状態に近づくためであり、また、休止期間を設けることは一度生成したエキシマ分子を破壊させないためである。なお、立ちあがりの数値例をあげると、０．０３μ秒〜1μ秒の範囲から選択され、例えば０．５μ秒であり、パルス幅は０．５μ秒〜５μ秒の範囲から選択され、例えば１μ秒であり、休止期間は１μ秒〜１００μ秒の範囲から選択され、例えば２９μ秒である。

図１０は本発明に係るエキシマランプを使った照射装置の概略構成を示す。
エキシマ照射装置４０は金属ブロック４１より全体が箱型に形成される。
金属ブロック４１には溝が設けられて、エキシマランプ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が溝に適合するように配置される。金属ブロック４１には冷却水を流す冷却水用貫通孔４２（４２ａ、４２ｂ）と、エキシマランプ１の放射光を検知するセンサ４３（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ）が配置される。金属ブロック４１は高い伝熱特性と加工の容易性、さらには真空紫外光の高い反射特性から、例えばアルミニウムが採用される。なお、図示略であるが、金属ブロック４１には放電容器に対する温度検知センサが配置される。

照射装置４０には、不活性ガスを流すための導入口４４ａと排出口４４ｂが設けられている。導入口４４ａは、ガスボンベなどがバルブを介して接続されており、排出口４４ｂは同じくバルブを介して真空ポンプに接続される。不活性ガスは、ごく一般的には窒素ガスが採用されるが、アルゴンガスなどを採用することもできる。また、不活性ガスは、処理工程中、あるいは処理前後において、導入口４４ａから導入して排出口４４ｂから排出するように常に流し続けることができる。
照射装置４０の外部には給電装置４５が配置される。

照射装置４０の外部にはエキシマランプ１０から放射される紫外線を受ける処理物Ｗが処理台４６に載置されている。この処理台４６は、例えば、ステンレスからなるもので内部にニクロム線によるフィラメントヒータを配設することで処理物Ｗを加熱することができる。また、図示略ではある、処理台４６には昇降機構を設けることにより、処理物Ｗをエキシマランプ１に近接させることが可能であり、また、搬送機構を設けることで水平方向に搬送させることも可能となる。
処理物Ｗには、酸素ガス、シラン系ガス、水素ガス、アルゴンガスなどの処理用ガスが供給され、これら処理用ガスとエキシマランプ１からの放射光が反応することで処理を行なわれる。

なお、上記の照射装置はランプと処理物の間に両者を区切る透過部材が設けられていない。このため、装置全体が小型化するとともに、高価な紫外線透過窓部材を使う必要がない点で利点は大きい。これは、本発明のエキシマランプが小型であるから、エキシマ照射装置４０と処理物Ｗとの距離を近づけることが可能なため、導入口４４ａから排出口４４ｂに流れる不活性ガス流で金属ブロック４１の酸化を防止できる。
しかしながら、ランプと処理物の間に両者を区切る透過部材を設けることを排除しているわけではない。透過部材を設けることで処理物からの浮遊物がランプやその近傍に付着するという問題を解決できるなどの利点を有している。

この発明のエキシマランプの実施形態１を示す。 この発明のエキシマランプの実施形態２示す。 図１の要部拡大図を示す。 図２の要部拡大図を示す。 この発明のエキシマランプの実施形態３を示す。 この発明のエキシマランプの実施形態４を示す。 この発明のエキシマランプの実施形態５を示す。 この発明のエキシマランプの実施形態６を示す。 この発明のエキシマランプの実施形態７を示す。 この発明のエキシマランプを使った照射装置を示す。 従来のエキシマランプを示す。 他の従来例を示す。

符号の説明

１ エキシマランプ
２ 内側電極
３ 外側電極
１０ 放電容器
１１ 発光部
１２ 封止部
２１ 弾性部
２２ 内側管
３０ 支持部材
１００ 窪み（固定手段）

Claims (7)

1. 紫外線を透過させる材料から構成されて内部に放電用ガスが封入された放電容器と、この放電容器の内部を長手方向に伸びるとともに放電容器の端部において気密に封止された内側電極と、放電容器の外面に配置された外側電極からなるエキシマランプにおいて、
   前記内側電極は、少なくとも外側電極との間で放電を行う部位の外表面の全体が、少なくとも一端が放電空間内で開放された誘電体材料からなる内側管によって覆われていることを特徴とするエキシマランプ。
2. 前記内側管の両端部が放電空間内で開放されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
3. 前記内側管が支持部材により放電容器に支持されていることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。
4. 前記支持部材が内側管に取り付けられていて、前記放電容器には、該支持部材の長手方向への移動を規制する固定手段が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のエキシマランプ。
5. 前記内側管が内側電極に支持されていることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。
6. 前記内側管の一端部が放電空間内で開放され、他端部が放電容器と連結されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
7. 前記内側電極は、放電容器の両端で封止され、少なくともその一部分に長手方向に伸縮可能な弾性部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。

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