JP5165108B2 - ゲッター付同軸二重管構造の誘電体バリヤ放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、同軸二重管構造の放電容器を有する誘電体バリヤ放電ランプ、即ち内管が外管の内側に同軸配置されている誘電体バリヤ放電ランプに関する。内管及び外管は互いに接合されて気密な放電容器を構成している。従って、放電容器によって包囲された放電空間が内管と外管との間に広がっていて、その放電空間に典型的には１種類以上の希ガス、例えばキセノンを含む放電媒体が封入されている。

この種の放電ランプは、典型的には、内管の内側に配置された第１の電極と、外管の外側に配置された第２の電極とを有する。従って、両電極は放電容器の外部に存在する。従って、この放電ランプは両側式の誘電体バリヤ放電ランプである。

希ガスであるキセノンを放電媒体として用いた誘電体バリヤ放電においては、とりわけ、励起状態から基底状態への復帰時に約１７２ｎｍ付近の波長を有する電磁放射を放出するキセノンエキシマ（Ｘｅ₂ ^*）が発生させられる。放電媒体中の不純物、例えば酸素又は水素は、有効放射発生効率を低下させる。一方では、励起電力の一部が不純物の原子成分及び／又は分子成分の願わしくない励起を招く。他方では、不純物は、エキシマの一部が放射なしに基底状態に復帰することを生じさせる。

この型のランプは、プロセス技術におけるＵＶ照射、例えば表面洗浄および表面活性化、光分解、オゾン発生、飲料水浄化、金属コーティングや、ＵＶ硬化に適用される。この関係で、放射器、ＵＶ放射器なる呼称も使用されている。

同軸二重管構造の誘電体バリヤ放電ランプは公知である（例えば、特許文献１参照）。不純物を結合するためにゲッター材料が、リング間隙状の放電空間の片側延長部（特許文献１の図１〜３参照）に設定された、放電容器の平面状円形突起部（特許文献１の図４参照）か、放電空間に接続されている分離室（特許文献１の図５参照）かのいずれかに配置されている。いずれの場合においても、例えば、ゲッター空間が狭められた容器部分を介して放電空間と連絡していることによって、ゲッター材料の意図しない放電空間への移動を阻止するための手段が設けられている。当然のことながら、ゲッター空間と放電空間との空間的な近さゆえに、ゲッター空間の領域において寄生放電が形成され得るという問題がある。なぜならば、寄生放電は放射器の効率を悪化させるからである。

独国特許出願公開第０６０７９６０号明細書

本発明の課題は、ゲッター材料の改善された配置を有する二重管構造の誘電体バリヤ放電ランプを提供することにある。

この課題は、外管及び内管を含み、内管が外管の内側に同軸配置され、内管及び外管が気密に互いに接合され、それによって内管と外管との間に放電媒体を封入された放電空間が形成されている放電容器と、外管の外側に配置された外側電極と、内管の内側に配置された内側電極と、放電媒体と接触するゲッター材料とを有する同軸二重管構造の誘電体バリヤ放電ランプにおいて、内管が外管よりも短く、内管及び外管の各一方の端部が互いに気密に接合されていて、外管の他方の端部が気密に閉鎖されていて、外管内に突出した内管が、内側電極を内側に配置された第１の管部分（内側電極管）と、ゲッター材料を配置された第２の管部分（ゲッター管）と、両管部分を気密に互いに隔離する隔壁とを含むことを特徴とする誘電体バリヤ放電ランプによって解決される。

特別に有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明の基本思想は、ゲッター空間が軸近くの領域に限定されていること、即ちゲッター空間がリング間隙状の放電空間の延長部分に配置されていないことにある。このために、本発明によれば、ゲッター材料を収容するために設けられたゲッター管が、内側電極を収容するために設けられた内側電極管に同軸にて隣接しているが、しかしこの内側電極管からは隔壁によって気密に隔離されている。それによって、ゲッター材料から外側電極への経路が比較的長い。ゲッター材料と電極との間の長い経路によって、寄生放電が防止されるか、又は少なくとも明白に低減される。ゲッター管と内側電極管との間の隔壁によって、ゲッター管により形成されるゲッター空間が、従ってゲッター管開口を介してゲッター空間につながっている放電空間も、外に対して気密に閉鎖されている。

ゲッター管は、内管が内側電極の長さを超えて延長されていることによって構成されているとよい。この場合に、ゲッター材料を収容するために設けられた管部分は、別個に挿入されて溶着された隔壁により、内管の残りの部分から気密に隔離されている。換言するならば、この場合にゲッター空間を形成するゲッター管と内側電極を収容する内側電極管とは、隔壁によって隔離された同じ一体の内管における機能的に異なる部分である。

代わりに、ゲッター管を、外管内に突出する内部電極管の端部に隣接する別個の管によって構成してもよい。つまり、この場合には、内管が２つの別個の管部分、即ち、内側電極管とゲッター管とを含む。両管部分を気密に隔離する隔壁は、両管部分の一方における相応の気密に閉鎖された端部によって構成されている。即ち、隔壁は、例えば内側電極管（８）の気密に閉鎖された端部によって構成されていて、この端部にゲッター管が継ぎ足され、それにより気密に接合される。しかし、逆に予めゲッター管の一方の端部を閉鎖してから、この閉鎖した端部を内側電極管の開いた端部に当てて接合してもよい。

更に、内側電極管の直径とゲッター管の直径とが等しくても、異なっていてもよい。ゲッター材料の確実な配置のために、ゲッター管を開口方向に先細にするのも有利である。

軸方向におけるゲッター管の長さは、十分な量のゲッター材料を収容できるように調整されている。他方では、ゲッター管は長すぎてはならない。さもなければ、放射区間（これは内側電極を備えた領域にのみ存在する。）が、放射器の全長に対して、あまりにも極端に低減されるからである。実際においては、放射器の全長に応じて、ゲッター管にとって約０．５ｃｍと５ｃｍとの間の範囲内の長さが適切であることが判明した。

ゲッター材料は、例えばゲッター管の内面の少なくとも一部分に、例えばバリウムが蒸着されることによって被着されているとよい。しかし、他のやり方で、ゲッター材料をゲッター管内に配置することができ、例えばテープ状にてゲッター管内に挟み込むことなどができる。バリウムのほかに、他の適切なゲッター材料、例えば多孔性又は粉末状の酸化物、窒化物及び炭化物や、チタン、タンタル、アルミニウム、ジルコニウム及びそれらの複合物も考慮に値する。

ゲッター材料の作用のためには放電空間と軸方向のゲッター空間との間で放電媒体の交換が必要であるが、この交換を促進するために、ゲッター管の開口の直径は、放電の空間距離を定める内管の外面と外管の内面との間の間隔に等しいか、又はそれよりも大きいことが好ましい。

更に、特に長い管の場合に内管の振動抑制と安定化のために、内管の自由端を、例えばゲッター管の領域内において、例えば内管と外管との間のぴったり合った保持円板の如き適切な手段により支持するのが有利である。しかし、この保持円板は、放電媒体の交換を阻害しないように、従ってゲッター作用を阻害しないように、適切な開口、例えば孔、スリットなどを持っていなければならない。

図１ａは本発明による誘電体バリヤ放電ランプの縦断面図である。 図１ｂは図１ａのランプの切断線ＡＢに沿った横断面図である。

以下において実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。

図において同一の要素又は機能的に同じ要素には同一符号が付されている。

図１ａ，図１ｂは、非常に簡略化された図で、本発明による誘電体バリヤ放電ランプ１の実施例の縦断面図ないしは切断線ＡＢに沿った横断面図を示す。ランプ１の縦長の放電容器は、同軸二重管構造の外管２及び内管３から構成され、それによって放電容器の縦軸Ｌが定義されている。外管２の典型的な長さは、用途に応じて、約１０ｃｍと２５０ｃｍとの間の範囲にある。外管２は、４４ｍｍの典型的な外径と２ｍｍの壁厚とを有する。内管３は、２０ｍｍの典型的な外径と１ｍｍの壁厚とを有する。両管２，３は、ＵＶ放射を透過させる石英ガラスから成る。更に、放電容器の両端面は、縦長のリング間隙状の放電空間４が形成されるように閉鎖されている。このために、放電容器は一方の端部に適切に成形されたリング状容器部分５を有し、このリング状容器部分５がそこにおいて内管及び外管の当該端部を接合する。放電容器の他方の端部では円形容器部分６により放電容器が閉鎖されていて、この円形容器部分６は、そこにおいて外管２の当該端部に接続されている。更に、そこには排気管（図示されていない。）が設けられ、この排気管の助けにより放電空間４は先ず排気され、それから放電媒体として１５ｋＰａのキセノンを封入される。その後で排気管が溶融によって封止される。内管３は、外管２の端部における円形容器部分６の手前の約１ｃｍの間隔ａのところで終端する。内管３は、内側電極７を収容するのに役立つ第１の機能部分、即ち内側電極管８から成る。この内側電極管８には、ゲッター材料９を収容するのに役立つ第２の機能部分、即ちゲッター管１０がつながっている。内側電極管８とゲッター管１０とは隔壁１１によって隔離されている。更に、この隔壁１１は、内管３のこの領域において、放電容器を気密に閉鎖する。他方の側ではゲッター管１０が開いているので、放電媒体が放電空間４からゲッター管１０内へ達して、ゲッター材料９と接触することができる。ゲッター材料９はバリウムから成り、隔壁１１側の面を含むゲッター管１０の内面に蒸着されている。ゲッター管１０の長さｄは約１ｃｍである。内径Ｄは約１８ｍｍであり、従って内管３の外面と外管２の内面との間の間隔によって定義される約１０ｍｍの放電距離Ｇよりも大きい。外管２の壁の外面には、ランプ１の外側電極を成すワイヤネット１２が被着されている。内側電極７は縦に切れ目をつけられた金属管として形成されていて、０．１ｍｍの厚さの金属板、好ましくはＶＡ鋼板からなる。

特に、比較的長い管の場合には、内管の振動を防止するために、好ましくはゲッター管の領域内において、適切な保持円板の助けにより内管を支持するとよい（図示されていない）。このために保持円板は内管がぴったりはまるように中央に孔を有する。更に、保持円板の外径寸法は、保持円板がちょうど内管と外管との間に適合するように設計されている。放電空間とゲッター空間との間での放電媒体の交換を阻害しない、つまりゲッター作用を阻害しないようにするために、保持円板には適切な開口、例えば孔、スリットなどが設けられている。

工業プロセス室内に取付けるために、放射器は、少なくとも一方の端部に、好ましくはゲッター室を有する端部に、又は両方の端部にそれぞれ口金を備えているとよい（図示されていない）。

１ 誘電体バリヤ放電ランプ
２ 外管
３ 内管
４ 放電空間
５ リング状容器部分
６ 円形状容器部分
７ 内側電極
８ 外側電極管
９ ゲッター材料
１０ ゲッター管
１１ 隔壁
１２ ワイヤネット
ＡＢ 切断線
Ｄ 内径
Ｇ 空間距離
Ｌ 長手軸線
ａ 間隔
ｄ ゲッター管の長さ

Claims (12)

1. 外管（２）及び内管（３）を含み、内管（３）が外管（２）の内側に同軸配置され、内管（３）及び外管（２）が気密に互いに接合され、それによって内管と外管との間に放電媒体を封入された放電空間（４）が形成されている放電容器と、
   外管（２）の外側に配置された外側電極（１２）と、
   内管（２）の内側に配置された内側電極（７）と、
   放電媒体と接触するゲッター材料（９）と、
   を有する同軸二重管構造の誘電体バリヤ放電ランプ（１）において、
   内管（３）が外管（２）よりも短く、
   内管（３）及び外管の各一方の端部が互いに気密に接合されていて、
   外管（２）の他方の端部が気密に閉鎖されていて、
   外管（２）内に突出した内管（３）が、
   内側電極（７）を内側に配置された第１の管部分、即ち内側電極管（８）と、
   ゲッター材料（９）を内側に配置された第２の管部分、即ちゲッター管（１０）と、
   両管部分を気密に互いに隔離する隔壁（１１）と、
   を含むことを特徴とする誘電体バリヤ放電ランプ。
2. 内管（３）の両方の管部分、即ち内側電極管（８）とゲッター管（１０）とが一体である請求項１記載のランプ。
3. ゲッター管（１０）が、外管（２）内に突出した内側電極管（８）の端部に同軸にて接合された分離管として構成されていて、隔壁（１１）が、ゲッター管（１０）又は内側電極管（８）の対応する気密に閉鎖された端部によって構成されている請求項１記載のランプ。
4. ゲッター管（１０）の開口の直径（Ｄ）が、放電空間距離（Ｇ）を定める内管（３）の外面と外管（２）の内面との間の間隔に等しいか、それよりも大きい請求項１乃至３の１つに記載のランプ。
5. ゲッター管（１０）の内面の少なくとも一部がゲッター材料を備えている請求項１乃至４の１つに記載のランプ。
6. 内側電極（８）とゲッター管（１０）の直径が異なっている請求項１乃至５の１つに記載のランプ。
7. 前記放電容器の長手方向におけるゲッター管（１０）の長さが０．５ｃｍと５ｃｍとの間の範囲内にある請求項１乃至６の１つに記載のランプ。
8. 前記内管が、保持手段により支持されている請求項１乃至７の１つに記載のランプ。
9. 前記保持手段が、ゲッター管の領域内に配置されている請求項８記載のランプ。
10. 前記保持手段が、内管の外面と外管の内面との間に広がっているリング状保持円板である請求項８又は９記載のランプ。
11. 前記保持円板が、中央の開口のほかに少なくとも複数の開口を有する請求項１０記載のランプ。
12. 前記ゲッター材料が、次の要素を、即ち、多孔性又は粉末状の酸化物、窒化物及び炭化物並びにバリウム、チタン、タンタル、アルミニウム、ジルコニウムを、単独又は組合せで含んでいる請求項１乃至１１の１つに記載のランプ。

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