JP4752944B2 - エキシマ放電ランプ - Google Patents
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Description
本発明は、エキシマ放電により紫外線を放射するエキシマ放電ランプに関する。特に、放電容器がサファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなるエキシマ放電ランプに関する。
従来、光洗浄，表面改質及び化学物質の感光といった光化学反応の用途において、エキシマ放電ランプが紫外線光源として使用されていた。このエキシマ放電ランプの発光ガスとして、例えばキセノンのような希ガスと、例えばフッ化物のようなハロゲン化物とが封入されたものが知られている。ハロゲンあるいはハロゲン化物は、ランプ点灯時に電離されハロゲンイオンとなり、他の物質への反応性が極めて高くなる。このため、エキシマ放電ランプには、ハロゲンあるいはハロゲン化物を封入する放電容器に工夫が必要であった。
このような工夫を施したエキシマ放電ランプとしては、特許文献１に記載されるものがあった。
このような工夫を施したエキシマ放電ランプとしては、特許文献１に記載されるものがあった。
図５は、特許文献１に記載されるエキシマ放電ランプ９の説明図であり、ランプ端部を示した断面図である。
エキシマ放電ランプ９は、サファイアパイプからなる放電容器９１と、該放電容器９１の両端に設けられたチタン製キャップ９１１と、該放電容器９１の外面に離隔して設けた金属網９３と、を備える。
エキシマ放電ランプ９は、サファイアパイプからなる放電容器９１と、該放電容器９１の両端に設けられたチタン製キャップ９１１と、該放電容器９１の外面に離隔して設けた金属網９３と、を備える。
放電容器９１は、チタン製キャップをフッ素樹脂系のＯリング９２１で封止し、放電容器９１の内部に気密な放電空間が形成される。
この放電空間には、放電用ガスとしてキセノンガスと塩素とが充填される。
この放電空間には、放電用ガスとしてキセノンガスと塩素とが充填される。
金属網９３には、図示しない電源が接続され、高周波・高電圧が印加されて放電が開始される。放電空間では、エキシマ放電が生じ、キセノンと塩素に起因する３００−３２０ｎｍの波長域の紫外線が得られる。
サファイアパイプ９１は、紫外線透過性を有するので、ランプ９の外部にエキシマ放電による紫外線を放射する。
サファイアパイプ９１は、紫外線透過性を有するので、ランプ９の外部にエキシマ放電による紫外線を放射する。
上述のエキシマ放電ランプ９では、放電空間に放電用ガスを封入するために、チタン製キャップ９１１にチップ管を設ける必要がある。このため、エキシマ放電ランプの全体図としては、図６のものが考えられる。
図６について、図５と共通する部分は説明を省略し、相違する部分を説明する。
放電容器９１の一端に設けたチタン製キャップ９１１には、放電空間に連通するチップ管９４が例えばロウ付けなどで接続される。放電空間には、このチップ管９４を介して、放電ガスが封入される。封入後、放電空間を密閉するため、チップ管９４を封止切りし、図６に示す封止部９４１を形成する。
チップ管９４には、封止切りが行なえる部材が用いられ、例えば金属が用いられる。
放電容器９１の一端に設けたチタン製キャップ９１１には、放電空間に連通するチップ管９４が例えばロウ付けなどで接続される。放電空間には、このチップ管９４を介して、放電ガスが封入される。封入後、放電空間を密閉するため、チップ管９４を封止切りし、図６に示す封止部９４１を形成する。
チップ管９４には、封止切りが行なえる部材が用いられ、例えば金属が用いられる。
図６のようなエキシマ放電ランプ９を点灯させると、一対の金属網９３間で放電ができないことがあった。
これは、ランプ点灯時、一方の金属網９３に高電圧が印加されるが、この高電圧に対して、チップ管９４は低電圧であるので、一方の金属網９３とチップ管９４との間で放電が生じてしまった。
これは、ランプ点灯時、一方の金属網９３に高電圧が印加されるが、この高電圧に対して、チップ管９４は低電圧であるので、一方の金属網９３とチップ管９４との間で放電が生じてしまった。
一方の金属網９３とチップ管９４とで放電が生じてしまうと、チップ管９４が加熱されてしまい、キャップ９１１とチップ管９４との間のロウ付けしたところが、熱膨張差が生じて破損してしまうことがあった。
また、キャップ９１１とチップ管９４との間で破損しない場合でも、チップ管９４が加熱されることで、キャップ９１１を介してＯリング９２１も加熱されてしまい、Ｏリング９２１が劣化して放電容器９１の気密性が保てなくなることもあった。
また、キャップ９１１とチップ管９４との間で破損しない場合でも、チップ管９４が加熱されることで、キャップ９１１を介してＯリング９２１も加熱されてしまい、Ｏリング９２１が劣化して放電容器９１の気密性が保てなくなることもあった。
そこで、本発明の目的は、チップ管への放電を抑制したエキシマ放電ランプを提供することにある。
第１の発明に係るエキシマ放電ランプは、内部に放電空間を有した放電容器と、該放電容器の外面に設けられた一対の電極と、該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる放電用ガスと、からなるエキシマ放電ランプにおいて、該放電容器は、該一対の電極が設けられる管状の側壁と、該側壁の一端を封止する一方の端壁と、該側壁の他端に設けられる他方の端壁とで構成され、該側壁と一対の端壁とがサファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなり、他方の端壁には、金属又は合金からなるチップ管が設けられ、該一対の電極が設けられた側壁の内面とチップ管との最短距離間に位置する該端壁に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁が設けられたことを特徴とする
第１の発明に係るエキシマ放電ランプは、上記特徴により、一対の電極が設けられた内面とチップ管との間で電気抵抗を高くでき、チップ管への放電を抑制できる。
図１は、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の説明図であり、放電容器２の長手方向に沿った断面図である。
第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、直管状の放電容器２と、該放電容器２の他端に設けたチップ管４と、該放電容器２の外面に離隔して設けた一対の電極３１，３２と、を備える。
この放電容器２は、直管状の側壁２１と、側壁２１の一端に設けた板状の一方の端壁２２１と、側壁２１の他端に設けた環状の他方の端壁２２２とからなり、サファイア（単結晶アルミナＡｌ２Ｏ３），ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）または単結晶イットリア（Ｙ２Ｏ３）により形成される。
他方の端壁２２２には、その中央に貫通する穴２２２ｂが設けられる。この穴２２２ｂは、紙面左側の小径の穴２２２ｃと、この小径の穴２２２ｃと連続すると共にこの小径の穴２２２ｃより大径の穴２２２ｄとで構成される。この小径の穴２２２ｃと大径の穴２２２ｄとの間で段差が構成され、この段差が隔壁２２２ａである。
他方の端壁２２２には、その中央に貫通する穴２２２ｂが設けられる。この穴２２２ｂは、紙面左側の小径の穴２２２ｃと、この小径の穴２２２ｃと連続すると共にこの小径の穴２２２ｃより大径の穴２２２ｄとで構成される。この小径の穴２２２ｃと大径の穴２２２ｄとの間で段差が構成され、この段差が隔壁２２２ａである。
チップ管４は、その外周の一部が端壁２２２の大径の穴２２２ｄに挿通され、その一方の端部（紙面左側の端部）が隔壁２２２ａに当接される。
大径の穴２２２ｄを形成する面には、メタライズが施されており、チップ管４との間に例えば銀ロウなどのロウ材が充填される。チップ管４は、例えばニッケルなどの金属部材や、例えばＮｉ−Ｃｒ系合金，Ｎｉ−Ｃｕ系合金又はＮｉ−Ｆｅ系合金などの合金部材で形成されることから、ロウ材を介してメタライズが施された面にロウ接される。
なお、金属とセラミックスとを接続する方法として、活性金属法があり、チップ管４と他方の端壁２２２との接続を、この活性金属法を用いて接合させることもできる。具体的には、ロウ材としてチタンなどの活性金属を含む活性金属ロウを使用し、大径の穴２２２ｄを形成する面とチップ管４とが、この活性金属ロウによって接合される。この活性金属法の場合、大径の穴２２２ｄを形成する面には、メタライズを施さなくてもかまわない。
大径の穴２２２ｄを形成する面には、メタライズが施されており、チップ管４との間に例えば銀ロウなどのロウ材が充填される。チップ管４は、例えばニッケルなどの金属部材や、例えばＮｉ−Ｃｒ系合金，Ｎｉ−Ｃｕ系合金又はＮｉ−Ｆｅ系合金などの合金部材で形成されることから、ロウ材を介してメタライズが施された面にロウ接される。
なお、金属とセラミックスとを接続する方法として、活性金属法があり、チップ管４と他方の端壁２２２との接続を、この活性金属法を用いて接合させることもできる。具体的には、ロウ材としてチタンなどの活性金属を含む活性金属ロウを使用し、大径の穴２２２ｄを形成する面とチップ管４とが、この活性金属ロウによって接合される。この活性金属法の場合、大径の穴２２２ｄを形成する面には、メタライズを施さなくてもかまわない。
チップ管４の他方の端部（紙面右側の端部）は、圧接されることで封止部４１が形成される。これにより、放電容器２の内部には、気密な放電空間２３が設けられる。
この放電空間２３には、放電用ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスと、例えばフッ素（Ｆ２），塩素（Ｃｌ２），臭素（Ｂｒ２），ヨウ素（Ｉ２）のようなハロゲンあるいは六フッ化硫黄（ＳＦ６）のようなハロゲン化物とが封入される。
この放電空間２３には、放電用ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｋｒ）やキセノン（Ｘｅ）のような希ガスと、例えばフッ素（Ｆ２），塩素（Ｃｌ２），臭素（Ｂｒ２），ヨウ素（Ｉ２）のようなハロゲンあるいは六フッ化硫黄（ＳＦ６）のようなハロゲン化物とが封入される。
放電容器２の外面には、一対の電極３１，３２が互いに離隔されるように配置される。これにより、一対の電極３１，３２は、放電容器２の側壁２１と放電空間２３を介して、対向配置される。
第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に、隔壁２２２ａが設けられることになり、また他方の電極３２が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間にも隔壁２２２ａが設けられることとなる。
なお、第１の実施例に係る最短距離Ｌとは、図１に示すように、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１において、チップ管４に最も近接する部分と、この部分に最も近接するチップ管４の部分（図１においては、紙面左側の一方の端部）との間のことをいう。第１の実施例では、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間と、他方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間とでは、略同一距離であることから、両最短距離Ｌ間に隔壁２２２ａが設けられる。
また、最短距離Ｌ間に設けられる隔壁２２２ａは、最短距離Ｌを形成する直線（図１に示す最短距離Ｌを示す点線）上に位置する端壁２２２に設けたものである。
なお、第１の実施例に係る最短距離Ｌとは、図１に示すように、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１において、チップ管４に最も近接する部分と、この部分に最も近接するチップ管４の部分（図１においては、紙面左側の一方の端部）との間のことをいう。第１の実施例では、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間と、他方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間とでは、略同一距離であることから、両最短距離Ｌ間に隔壁２２２ａが設けられる。
また、最短距離Ｌ間に設けられる隔壁２２２ａは、最短距離Ｌを形成する直線（図１に示す最短距離Ｌを示す点線）上に位置する端壁２２２に設けたものである。
次にエキシマ放電ランプ１の製造方法の一例について、図２を用いて説明する。
図２（ａ）は、一対の平板体５１，５２と環状体５３とを治具７１に固定したところを示す上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）で示した一対の平板体５１，５２と環状体５３とを研磨する工程を示した断面図（図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）で研磨後の一対の平板体５１，５２と環状体５３とを押圧しながら加熱する工程を示した斜視図である。図２（ｄ）は、図２（ｃ）で接合された放電容器形成部材５に、チップ管形成部材６を接合する工程を示した断面図である。
なお、図２には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図２（ａ）は、一対の平板体５１，５２と環状体５３とを治具７１に固定したところを示す上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）で示した一対の平板体５１，５２と環状体５３とを研磨する工程を示した断面図（図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）で研磨後の一対の平板体５１，５２と環状体５３とを押圧しながら加熱する工程を示した斜視図である。図２（ｄ）は、図２（ｃ）で接合された放電容器形成部材５に、チップ管形成部材６を接合する工程を示した断面図である。
なお、図２には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
例えばサファイアからなる３枚の平板体を用意し、その中の１つの平板体はその中央部分に貫通する長方形の穴を設けて環状体５３とする。
１つの環状体５３は、図２（ａ）に示すように、例えば紙面手前側を研磨したい面としたときに、該研磨したい面が紙面手前側に位置するように支持台（図２（ａ）では不図示、図２（ｂ）における符号７３）上に配置させる。支持台７３には、穴用治具７３１が設けられているので、環状体５３はその中央の穴に該穴用治具７３１が位置するように、支持台７３上に配置される。続いて２つの平板体５１，５２は、研磨したい面を紙面手前側に向いた状態で環状体５３の左右に配置される。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その外周を治具７１と接着剤７２によって覆われ、支持台（図２（ａ）では不図示、図２（ｂ）における符号７３）に固定される。
１つの環状体５３は、図２（ａ）に示すように、例えば紙面手前側を研磨したい面としたときに、該研磨したい面が紙面手前側に位置するように支持台（図２（ａ）では不図示、図２（ｂ）における符号７３）上に配置させる。支持台７３には、穴用治具７３１が設けられているので、環状体５３はその中央の穴に該穴用治具７３１が位置するように、支持台７３上に配置される。続いて２つの平板体５１，５２は、研磨したい面を紙面手前側に向いた状態で環状体５３の左右に配置される。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その外周を治具７１と接着剤７２によって覆われ、支持台（図２（ａ）では不図示、図２（ｂ）における符号７３）に固定される。
図２（ａ）で固定された２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、図２（ｂ）に示すように、研磨したい面（図２（ｂ）における紙面下側の面）を研磨台７４に対向される。
この研磨の工程においては、いわゆるグラィンディング（Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、ラッピング（Ｒａｐｐｉｎｇ）、ポリッシング（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）の３つの研磨工程を行なうため、各研磨工程で研磨台７４と研磨剤７７の粒径とが変更される。
まず、グラィンディングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台７４として鋼が用いられる。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その研磨台７４に対向する面が、研磨台７４が構成する凹凸や、研磨剤供給体７６によって研磨したい面と研磨台７４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤７７によって研磨される。次に、少なくとも１つの環状体５３は、研磨された面に対して反対側の面（図２（ｂ）における紙面上側の面）が研磨される。
続いて、ラッピングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台７４として錫が用いられる。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その研磨台７４に対向する面が、研磨台７４が構成する凹凸や、研磨剤供給体７６によって研磨したい面と研磨台７４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤７７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤７７は、グラィンディングのときに用いた研磨剤７７よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの環状体５３は、研磨された面に対して反対側の面（図２（ｂ）における紙面上側の面）が再度研磨される。
最後に、ポリッシングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台７４として樹脂が塗布されたアルミニウムが用いられる。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その研磨台７４に対向する面が、研磨剤供給体７６によって研磨したい面と研磨台７４の樹脂との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤７７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤７７は、ラッピングのときに用いて研磨剤７７よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの環状体５３は、研磨された面に対して反対側の面（図２（ｂ）における紙面上側の面）を再度研磨される。
このように、２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、グラィンディング、ラッピング、ポリッシングの３つの研磨工程を経ることで、順次研磨剤７７の粒径が小さくなり、その研磨面の平滑度を向上させることができる。
この研磨の工程においては、いわゆるグラィンディング（Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、ラッピング（Ｒａｐｐｉｎｇ）、ポリッシング（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）の３つの研磨工程を行なうため、各研磨工程で研磨台７４と研磨剤７７の粒径とが変更される。
まず、グラィンディングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台７４として鋼が用いられる。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その研磨台７４に対向する面が、研磨台７４が構成する凹凸や、研磨剤供給体７６によって研磨したい面と研磨台７４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤７７によって研磨される。次に、少なくとも１つの環状体５３は、研磨された面に対して反対側の面（図２（ｂ）における紙面上側の面）が研磨される。
続いて、ラッピングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台７４として錫が用いられる。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その研磨台７４に対向する面が、研磨台７４が構成する凹凸や、研磨剤供給体７６によって研磨したい面と研磨台７４との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤７７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤７７は、グラィンディングのときに用いた研磨剤７７よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの環状体５３は、研磨された面に対して反対側の面（図２（ｂ）における紙面上側の面）が再度研磨される。
最後に、ポリッシングと呼ばれる研磨工程においては、研磨台７４として樹脂が塗布されたアルミニウムが用いられる。２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、その研磨台７４に対向する面が、研磨剤供給体７６によって研磨したい面と研磨台７４の樹脂との間に供給された例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２），炭化ケイ素（ＳｉＣ），ダイヤモンド（Ｃ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）のような研磨剤７７によって、再度研磨される。このとき用いられる研磨剤７７は、ラッピングのときに用いて研磨剤７７よりも粒径が小さなものが採用される。次に、少なくとも１つの環状体５３は、研磨された面に対して反対側の面（図２（ｂ）における紙面上側の面）を再度研磨される。
このように、２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、グラィンディング、ラッピング、ポリッシングの３つの研磨工程を経ることで、順次研磨剤７７の粒径が小さくなり、その研磨面の平滑度を向上させることができる。
図２（ｂ）で、２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とを研磨したのち、互いの研磨した面が接することで、２つの平板体５１，５２が１つの環状体５３を介して対向配置されるように積層される。図２（ｃ）を用いて具体的に説明すると、一方の平板体５１の研磨した面に、環状体５３の研磨した一方の面（図２（ｃ）における紙面上側の面）が接する。また、環状体５３の研磨した他方の面（図２（ｃ）における紙面下側の面）に、他方の平板体５２の研磨した面が接する。これにより、環状体５３の穴を、一対の平板体５１，５２によって取り囲むことになる。
２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、積層された状態で、研磨した面が密接されるように、一対の平板体５１，５２の外面（図２（ｃ）における一方の平板体５１の紙面上方側の面と、図２（ｃ）における他方の平板体５２の紙面下側の面）から不図示の押圧手段７８によって押圧される。
２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３は、積層されると共に押圧された状態で、減圧され例えば１３００〜１４００℃で８〜１５時間加熱される。
２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、積層された状態で、研磨した面が密接されるように、一対の平板体５１，５２の外面（図２（ｃ）における一方の平板体５１の紙面上方側の面と、図２（ｃ）における他方の平板体５２の紙面下側の面）から不図示の押圧手段７８によって押圧される。
２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３は、積層されると共に押圧された状態で、減圧され例えば１３００〜１４００℃で８〜１５時間加熱される。
図２（ｃ）で加熱後、室温まで冷却された２つの平板体５１，５２と１つの環状体５３とは、互いの接した面が接合されて一体となり、この一体物が放電容器形成部材５となる。
この放電容器形成部材５には、図２（ｄ）に示すように、その内方に環状体５３に起因する放電空間２３が形成され、その長手方向における他方の端壁２２２には、放電空間２３に連通する貫通穴５３１が設けられる。この貫通穴５３１は、小径の穴２２２ｃと大径の穴２２２ｄとの間で段差が構成され、この段差が隔壁２２２ａである。
この大径の穴２２２ｄには、銅によりメタライズが施された後、ニッケルからなるチップ管形成部材６の一端が挿通される。大径の穴２２２ｄとチップ管形成部材６の外周面との間には、銀ロウによるロウ材が充填されて、両者は接合される。
放電容器形成部材５は、チップ管形成部材６の他端から中空部の排気が行なわれた後、この中空部に放電用ガスとして、アルゴンと六フッ化硫黄が封入される。チップ管形成部材６は金属で形成されるので、その他端を圧接されることで封止部４１を形成することができる。これにより、放電容器形成部材５は、その中空部が気密な放電空間２３となり、放電容器２となる。
この放電容器形成部材５には、図２（ｄ）に示すように、その内方に環状体５３に起因する放電空間２３が形成され、その長手方向における他方の端壁２２２には、放電空間２３に連通する貫通穴５３１が設けられる。この貫通穴５３１は、小径の穴２２２ｃと大径の穴２２２ｄとの間で段差が構成され、この段差が隔壁２２２ａである。
この大径の穴２２２ｄには、銅によりメタライズが施された後、ニッケルからなるチップ管形成部材６の一端が挿通される。大径の穴２２２ｄとチップ管形成部材６の外周面との間には、銀ロウによるロウ材が充填されて、両者は接合される。
放電容器形成部材５は、チップ管形成部材６の他端から中空部の排気が行なわれた後、この中空部に放電用ガスとして、アルゴンと六フッ化硫黄が封入される。チップ管形成部材６は金属で形成されるので、その他端を圧接されることで封止部４１を形成することができる。これにより、放電容器形成部材５は、その中空部が気密な放電空間２３となり、放電容器２となる。
図示しないが、放電容器２の一対の対向する外面には、例えば銅をペースト状にしたものをプリント印刷により網状に塗布した後、放電容器２とともに該塗布したペースト状の銅を高温に加熱し、該ペースト状の銅を焼成することで、網状の電極３１，３２が設けられる。これにより、エキシマ放電ランプ１は完成される。このように、本発明に係るエキシマ放電ランプ１が形成されることで、樹脂部材を用いずに、密閉された放電空間２３を形成することができる。
なお、放電容器２の形状は、その長手方向に対して直交する断面が方形状の直方体状であってもかまわなく、また断面が円状の円管状であってもかまわない。
第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、一対の電極３１，３２に図示しない電源が接続される。
次に、エキシマ放電ランプ１のランプ点灯時について説明する。
次に、エキシマ放電ランプ１のランプ点灯時について説明する。
エキシマ放電ランプ１は、高周波・高電圧が給電されると、高電圧側の電極（例えば一方の電極３１）が設けられた放電容器２の内面に、電荷が蓄積され、この電荷が低電圧側の電極（例えば他方の電極３２）に向かって移動する。放電用ガスがアルゴンと六フッ化硫黄であるとき、電荷を受けて放電用ガスが電離されて、アルゴンイオンとフッ素イオンが形成される。これらイオンからアルゴンーフッ素からなるエキシマ分子が形成され、１９３ｎｍの波長の紫外線が生じる。
このとき、放電容器２は、フッ素イオンに曝されるが、サファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアにより形成され、これらがハロゲンイオンとの反応性が低いことから、長時間用いることができる。
さらに、この放電容器２では、従来のような樹脂部材を用いることなく、気密な放電空間２３を形成していることから、樹脂部材の劣化のような問題も有さないことから、放電空間２３の気密性を長時間維持することができる。
このとき、放電容器２は、フッ素イオンに曝されるが、サファイア，ＹＡＧまたは単結晶イットリアにより形成され、これらがハロゲンイオンとの反応性が低いことから、長時間用いることができる。
さらに、この放電容器２では、従来のような樹脂部材を用いることなく、気密な放電空間２３を形成していることから、樹脂部材の劣化のような問題も有さないことから、放電空間２３の気密性を長時間維持することができる。
放電容器２は、紫外線透過性を有することから、放電空間２３で生じた１９３ｎｍの紫外線を外部に放射することができる。
第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１は、封止部４１を形成するために、チップ管４が金属部材又は合金部材で形成される。このため、ランプ点灯時、高電圧側の電極（例えば一方の電極３１とする。以下も同じ。）にとっては、低電圧側の電極（例えば他方の電極３２とする。以下も同じ。）と共に、チップ管４も低電圧状態であり、高電圧側の電極３１とチップ管４との間で電界が生じることがある。このとき、高電圧側の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１には、電荷が蓄積されており、この電荷がチップ管４に向かって放電が生じる可能性がある。
そこで、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１には、一対の電極３１，３２が設けられた側壁の内面とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられた。この隔壁２２２ａは、チップ管４と比べて電気抵抗性が高く、また電極３１，３２に比べても電気抵抗性が高い。このため、第１の実施例は、隔壁２２２ａによって、一対の電極３１，３２が設けられた内面とチップ管４との間で、電気抵抗を高くすることができ、放電が生じることを抑制できる。
そこで、第１の実施例に係るエキシマ放電ランプ１には、一対の電極３１，３２が設けられた側壁の内面とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられた。この隔壁２２２ａは、チップ管４と比べて電気抵抗性が高く、また電極３１，３２に比べても電気抵抗性が高い。このため、第１の実施例は、隔壁２２２ａによって、一対の電極３１，３２が設けられた内面とチップ管４との間で、電気抵抗を高くすることができ、放電が生じることを抑制できる。
第１の実施例以外で、本発明に係る実施例として、図３に示すものがある。
図３（ａ）は、第２の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の説明図であり、放電容器２の長手方向に沿った断面図である。
なお、図３（ａ）には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
なお、図３（ａ）には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図３（ａ）は、小径の穴２２２ｃと大径の穴２２２ｄとによる段差（隔壁２２２ａ）が、図１の段差よりも大きい点で相違する。
図３（ａ）に記載の第２の実施例の説明として、図１と共通する部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。
図３（ａ）に記載の第２の実施例の説明として、図１と共通する部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。
端壁２２２に設けた小径の穴２２２ｃは、図１で示した小径の穴２２２ｃよりも、さらに小径である。このため、隔壁２２２ａは、放電容器２の中心軸に向かって伸びる高さが、図１の隔壁２２２ａよりも高い。
第２の実施例の場合であっても、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられることから、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
図３（ｂ）は、第３の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の説明図であり、放電容器２の長手方向に沿った断面図である。
なお、図３（ｂ）には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
なお、図３（ｂ）には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図３（ｂ）は、貫通する穴２２２ｂが小径の穴だけで形成された点と、小径の穴が大径の穴に連通しない点とで、図１と相違する。
図３（ｂ）に記載の第３の実施例の説明として、図１と共通する部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。
図３（ｂ）に記載の第３の実施例の説明として、図１と共通する部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。
他方の端壁２２２には、その中央を貫通する穴２２２ｃが形成される。この端壁２２２の外方（図３（ｂ）における紙面右側の外面）にあって、貫通する穴２２２ｃの周方向の位置に、貫通する穴２２２ｃに連通しない環状の凹部２２２ｅが形成される。この凹部２２２ｅには、メタライズが施され、銀ロウなどのロウ材を介してチップ管４が接続される。
第３の実施例の場合であっても、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられることから、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
図３（ｃ）は、第４の実施例に係るエキシマ放電ランプ１の説明図であり、放電容器２の長手方向に沿った断面図である。
なお、図３（ｃ）には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
なお、図３（ｃ）には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図３（ｃ）は、貫通する穴２２２ｂが断面Ｌ字状に形成された点で、図１と相違する。
図３（ｃ）に記載の第４の実施例の説明として、図１と共通する部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。
図３（ｃ）に記載の第４の実施例の説明として、図１と共通する部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。
他方の端壁２２２には、放電容器２の中心軸に沿って伸びる穴２２２ｂが形成され、この穴２２２ｂは、他方の端壁２２２の途中で、放電容器２の中心軸に対して垂直は方向に向かって伸び、放電空間２３とチップ管４の内方とを連通する。チップ管４は、端壁２２２に設けられた穴２２２ｂに挿通され、ロウ材などで接続される。
第４の実施例の場合であって、一対の電極３１，３２に不図示の電源が接続され、一方の電極３１が高圧側となり、他方の電極３２が低圧側となっても、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられる。すなわち、第４の実施例は、高圧側の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられることから、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、第４の実施例に係る最短距離Ｌとは、図３（ｃ）に示すように、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１において、チップ管４に最も近接する部分と、この部分に最も近接するチップ管４の部分との間のことをいう。第４の実施例では、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間と、他方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離間とでは、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間の方が近接している。このため、第４の実施例では、隔壁２２２ａは、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に設けられる。
第４の実施例の場合であって、一対の電極３１，３２に不図示の電源が接続され、一方の電極３１が高圧側となり、他方の電極３２が低圧側となっても、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられる。すなわち、第４の実施例は、高圧側の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁２２２ａが設けられることから、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、第４の実施例に係る最短距離Ｌとは、図３（ｃ）に示すように、一対の電極３１，３２が設けられた側壁２１の内面２１１において、チップ管４に最も近接する部分と、この部分に最も近接するチップ管４の部分との間のことをいう。第４の実施例では、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間と、他方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離間とでは、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間の方が近接している。このため、第４の実施例では、隔壁２２２ａは、一方の電極３１が設けられた側壁２１の内面２１１とチップ管４との最短距離Ｌ間に位置する端壁２２２に設けられる。
次に、本発明に係るエキシマ放電ランプの効果を示す実験について説明する。
実験では、３種類のエキシマ放電ランプを準備した。この３種類のうち、２つが比較例であり、残り１つが本発明である。これらエキシマ放電ランプの模式図を図４に示す。
実験では、３種類のエキシマ放電ランプを準備した。この３種類のうち、２つが比較例であり、残り１つが本発明である。これらエキシマ放電ランプの模式図を図４に示す。
図４の比較例１は、図６に示すエキシマ放電ランプの構成を模したものである。図４の比較例１は、低圧側の電極を取り除いた構成である点、Ｏリング封止ではなく、活性金属法によって放電容器とキャップとが接合されて封止された点で、図６と相違する。
比較例２は、比較例１との相違点から説明すれば、放電容器は樹脂部材を用いずに、サファイア同士を直接接合した構成となっている。このとき、電極が設けられた側壁の内面とチップ管との間には、隔壁が設けられていない。
本発明は、図１に示すエキシマ放電ランプの構成を模したものであり、低圧側の電極（例えば他方の電極３２）を取り除き、この低圧側の電極とチップ管との間の隔壁を取り除いた構成となっている。
比較例２は、比較例１との相違点から説明すれば、放電容器は樹脂部材を用いずに、サファイア同士を直接接合した構成となっている。このとき、電極が設けられた側壁の内面とチップ管との間には、隔壁が設けられていない。
本発明は、図１に示すエキシマ放電ランプの構成を模したものであり、低圧側の電極（例えば他方の電極３２）を取り除き、この低圧側の電極とチップ管との間の隔壁を取り除いた構成となっている。
各エキシマ放電ランプの共通する構成は、放電容器にサファイアを用い、チップ管としてニッケルを用い電極にペースト状の銅を焼成したものを用い、放電用ガスにアルゴンガスを用いた
比較例１特有の構成は、キャップとしてニッケルを用いた。
比較例１特有の構成は、キャップとしてニッケルを用いた。
各エキシマ放電ランプの共通する数値について述べると、放電容器２の幅（図３における紙面上下方向の長さ）が１０ｍｍ、放電容器の長さ（図３における紙面左右方向の長さ）が１００ｍｍ、放電容器２の高さ（図３における紙面奥手前方向の長さ）が１０ｍｍ、放電用ガスの封入圧が１３．３ｋＰａ、電極から端壁までの距離が１０ｍｍであった。
実験では、電極を高電圧側の電極とし、チップ管を接地側の電極として電源に接続し、電極とチップ管との間で放電が開始されるまでの電圧（放電開始電圧）を調べた。各エキシマ放電ランプ１では、それぞれ５回、放電開始電圧を調べ、その平均値を求めた。
比較例１では、キャップにニッケルを用いたため、チップ管とキャップとが導通し、キャップと電極との間で放電が開始してしまった。
これに対し、比較例２では、金属からなるキャップは用いず、密閉された放電容器２を構成したことで、電極とチップ管との電気的な最短距離Ｌが比較例１よりも長くなり、絶縁空間（放電空間）が伸びたため、放電開始電圧が比較例１よりも１．８ｋＶ（ｐ−ｐ）大きくなった。
さらに、本発明では、電極が設けられた側壁の内面とチップ管との間に隔壁を設けたことで、この隔壁が絶縁体として機能し、放電開始電圧が比較例２よりも１．１ｋＶ（ｐ−ｐ）大きくなった。
これに対し、比較例２では、金属からなるキャップは用いず、密閉された放電容器２を構成したことで、電極とチップ管との電気的な最短距離Ｌが比較例１よりも長くなり、絶縁空間（放電空間）が伸びたため、放電開始電圧が比較例１よりも１．８ｋＶ（ｐ−ｐ）大きくなった。
さらに、本発明では、電極が設けられた側壁の内面とチップ管との間に隔壁を設けたことで、この隔壁が絶縁体として機能し、放電開始電圧が比較例２よりも１．１ｋＶ（ｐ−ｐ）大きくなった。
このように、従来のエキシマ放電ランプ（比較例１）に対して、本発明では、放電開始電圧が７０％も高くすることができることが分かった。
つまり、本発明に係るエキシマ放電ランプ１は、金属からなるキャップを用いずに気密に封止された放電容器を構成し、且つ、電極が設けられた側壁の内面とチップ管との間に隔壁を設けたことで、電極とチップ管との間での電気抵抗を高くすることができ、放電開始電圧を大きくすることができたものである。
つまり、本発明に係るエキシマ放電ランプ１は、金属からなるキャップを用いずに気密に封止された放電容器を構成し、且つ、電極が設けられた側壁の内面とチップ管との間に隔壁を設けたことで、電極とチップ管との間での電気抵抗を高くすることができ、放電開始電圧を大きくすることができたものである。
１ エキシマ放電ランプ
２ 放電容器
２１ 側壁
２１１ 側壁の内面
２２１ 一方の端壁
２２２ 他方の端壁
２２２ａ 隔壁
２２２ｂ 穴
２２２ｃ 小径の穴
２２２ｄ 大径の穴
２２２ｅ 環状の凹部
２３ 放電空間
３１ 一方の電極
３２ 他方の電極
４ チップ管
４１ 封止部
５ 放電容器形成部材
５１ 一方の平板体
５２ 他方の平板体
５３ 環状体
５３１ 貫通穴
６ チップ管形成部材
７１ 治具
７２ 接着剤
７３ 支持台
７３１ 穴用治具
７４ 研磨台
７６ 研磨剤供給体
７７ 研磨剤
７８ 押圧手段
Ｌ 最短距離
２ 放電容器
２１ 側壁
２１１ 側壁の内面
２２１ 一方の端壁
２２２ 他方の端壁
２２２ａ 隔壁
２２２ｂ 穴
２２２ｃ 小径の穴
２２２ｄ 大径の穴
２２２ｅ 環状の凹部
２３ 放電空間
３１ 一方の電極
３２ 他方の電極
４ チップ管
４１ 封止部
５ 放電容器形成部材
５１ 一方の平板体
５２ 他方の平板体
５３ 環状体
５３１ 貫通穴
６ チップ管形成部材
７１ 治具
７２ 接着剤
７３ 支持台
７３１ 穴用治具
７４ 研磨台
７６ 研磨剤供給体
７７ 研磨剤
７８ 押圧手段
Ｌ 最短距離
Claims (1)
- 内部に放電空間を有した放電容器と、
該放電容器の外面に設けられた一対の電極と、
該放電空間に封入された少なくとも希ガス及びハロゲンあるいはハロゲン化物からなる放電用ガスと、
からなるエキシマ放電ランプにおいて、
該放電容器は、該一対の電極が設けられる管状の側壁と、該側壁の一端を封止する一方の端壁と、該側壁の他端に設けられる他方の端壁とで構成され、該側壁と一対の端壁とがサファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなり、
他方の端壁には、金属又は合金からなるチップ管が設けられ、
該一対の電極が設けられた側壁の内面とチップ管との最短距離間に位置する該端壁に、サファイア，ＹＡＧ又は単結晶イットリアからなる隔壁が設けられた
ことを特徴とするエキシマ放電ランプ。
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