JP5181729B2 - 放電ランプおよび光放射装置 - Google Patents

Description

本発明は放電ランプおよび光放射装置に関し、特に、放電ランプにおいては、放電容器全体あるいは例えば光放射用の窓部材などの放電容器の一部を形成する材料として、一方、光放射装置においては、光放射窓全体あるいは例えば光放射用部分の部材などの光放射窓の一部を形成する材料として、真空紫外光における短波長側の透過特性が改善された特定の合成石英ガラスが用いられた放電ランプおよび光放射装置に関する。

従来から、紫外光、特に真空紫外光を含む光を放射する放電ランプは、種々の分野で広く利用されており、例えば、キセノンエキシマランプを利用した液晶用ガラス基板洗浄装置や、重水素ランプを利用した真空紫外領域の分光測定装置などが知られている。
これらの放電ランプにおいては、当該放電ランプを構成する放電容器、あるいは例えば光放射用の窓部材などの放電容器の一部を形成する材料として、一般的に真空紫外光を含む光に対して光透過性を有する材料として知られている合成石英ガラスが広く用いられている。

近年においては、このような真空紫外光を放射する放電ランプに対しては、例えば真空紫外光を更に高出力で放射することが求められており、このような要請に対して、放電容器を形成する合成石英ガラスそれ自体の特性を改善することが行われている（例えば特許文献１〜特許文献４および非特許文献１参照）。

例えば、特許文献１には、波長１６５ｎｍにおける分光透過率を６５％以上とし、さらにフッ素を２００〜１００００ｗｔ．ｐｐｍの濃度で添加すると共に水素分子を５×１０¹⁶個／ｃｍ³ 未満の割合で含有させた合成石英ガラスが開示されていると共に、当該合成石英ガラスの放電ランプ等への利用可能性が示されている。
また、特許文献２には、波長２００ｎｍ以下の発光スペクトルを有する紫外線ランプの発光容器を形成する材料として、波長１６５ｎｍにおける分光透過率が６５％以上であり、フッ素濃度が２００〜１００００ｗｔ．ｐｐｍであり、ＯＨ基の含有量が１０ｗｔ．ｐｐｍ以下である合成石英ガラスを利用することが記載されている。
また、特許文献３には、フッ素濃度が１００ｐｐｍ以上であると共に、ＯＨ基の含有量が１００ｐｐｍ以下であり、さらに仮想温度が１１００℃以下である合成石英ガラスが開示されていると共に、紫外域から真空紫外域までの光を放射する、例えば低圧水銀ランプ、エキシマランプ、重水素ランプなどの封入管の形成材料としての利用可能性が示されている。
更に、特許文献４には、少なくとも０．１重量％のフッ素を含有したシリコン・オキシフルオライドガラスに酸素分子を溶解させる製法が開示されていると共に、この製法によって得られるＶＵＶ光透過性ガラスを光放射装置の光放射窓の形成材料として用いることが示されている。

これらの特許文献１〜特許文献４に記載された合成石英ガラスは、高い紫外線透過率を得ることを目的として、フッ素が含有されてなるものである。
このようなフッ素が含有されてなる合成石英ガラスを放電容器の形成材料として用いる場合には、当該合成石英ガラスを成形した成形体においては、その表面近傍のフッ素の存在形態が不安定となることから、当該表面にはエッチング処理が施されている。具体的に、放電容器は、図１０に示すように、フッ素が含有されている合成石英ガラス（原材料）よりなるインゴットを作製する過程、インゴットを所期の形状（例えばパイプ状）に成形する過程および成形体の表面にエッチング処理を施す過程をこの順に経ることによって作製される。

このように、フッ素が含有されてなる合成石英ガラスよりなる放電容器は、表面エッチング処理過程を経ることにより、図１１に示すように、その厚み方向において、合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度が均一とされ、これにより、厚み全体に均質な耐紫外光特性、すなわち高紫外線透過率が得られることとなる。
ここに、図１１のグラフは、厚みが２ｍｍの放電容器（通常の厚みは、１〜２ｍｍとされる。）のものであり、横軸が放電容器の厚み（左端側の「０」の値が外表面を示し、一方、右端側の「２０００」の値が内表面を示す。）を示し、縦軸がフッ素の含有量（濃度）および酸素原子の濃度を示す。また、同図において、直線（イ）は、フッ素の含有量（濃度）を示し、直線（ハ）は、酸素原子の濃度を示す。

また、非特許文献１に記載された合成石英ガラスは、フッ素が含有されてなると共に、酸素がドープされてなるものであり、この合成石英ガラスよりなる放電容器は、図１２に示すように、フッ素が含有されている合成石英ガラス（原材料）よりなるインゴットを作製する過程、インゴットを所期の形状（例えばパイプ状）に成形する過程、成形体の表面に光学研磨処理を施す過程および酸素ドープ処理（酸素雰囲気中において、加熱温度１０００〜１１００℃で加熱処理）を施す過程をこの順に経ることによって作製される。

特開２００５−３０６６５０号公報 特開２００５−３１０４５５号公報 特開２００１−０１９４５０号公報 特表２００４−５３０６１５号公報 Ｈ−Ｄ．Ｗｉｔｚｋｅ，「１７２ｎｍ ｅｘｃｉｍｅｒ ｌａｍｐ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆ−ｄｏｐｅｄ ＳｉＯ2 ｇｌａｓｓｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｐｕｒｅ ａｎｄ Ｃｌ−ｄｏｐｅｄ ｇｌａｓｓｅｓ」，Ｐｌｉｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｇｌａｓｓｅｓ，Ｊｕｌｙ ２００１，Ｖｏｌ．４３Ｃ２００２，１５５−１５８

しかしながら、上記特許文献１〜特許文献４および非特許文献１に記載された合成石英ガラスのいずれのものを用いて放電ランプを構成した場合においても、十分な耐紫外光特性を得ることができないことが判明した。
具体的に、例えばキセノンエキシマランプを例に挙げて説明すると、キセノンエキシマランプにおける放電容器の内部では、キセノンのエキシマ放射として波長１４５〜１６０ｎｍという合成石英ガラスにおける紫外吸収端の光も放射されており、この紫外吸収端付近の光が放電容器を形成する合成石英ガラスに吸収されることにより放電容器の温度が上昇する結果、合成石英ガラスにおける紫外吸収端が長波長側にシフトし、これにより、キセノンのエキシマ放射が合成石英ガラスに吸収される程度が更に増加して放電容器の温度が更に上昇する、という悪循環が生じる。
そして、紫外吸収端付近の光が放電容器を形成する合成石英ガラスに吸収され、またこれに起因して放電容器の温度が上昇することにより、当該合成石英ガラスに含有されているフッ素の存在形態が経時的に変化し、光放射強度を安定に維持することができなくなってしまう、という問題がある。
すなわち、放電容器を形成する合成石英ガラス中において、フッ素はＳｉ−Ｆ結合を形成することによって存在しているが、当該合成石英ガラスが紫外吸収端付近の光を吸収することにより、放電容器の表面近傍に存在するＳｉ−Ｆ結合が解離されてフッ素が遊離し、それに伴ってＳｉ−Ｓｉ結合が形成されることとなる。そして、このＳｉ−Ｓｉ結合の存在により、最大吸収波長１６３ｎｍの吸収帯が生じることとなるため、放電容器の内部において放射される光の一部が当該放電容器を形成する合成石英ガラスに吸収されることによってエキシマランプからの光の出射が阻害され、エキシマランプから出射される光の光量（光放射強度）が減少する、つまり、光放射強度維持特性を低下させる原因となる。 しかも、合成石英ガラス中に存在するＳｉ−Ｓｉ結合は、紫外線歪を生じさせる原因となる、という問題もある。

このように、キセノンエキシマランプにおいては、放電容器を形成する合成石英ガラス自体の特性を、単にフッ素を含有させることのみによって改善したのでは、光放射強度維持特性の低下（劣化）を抑制し、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができない。
また、このような問題は、キセノンエキシマランプに限らず、真空紫外光を含む光を放射する放電ランプにおいても同様に生ずる。更には、放電ランプに限らず、真空紫外光を含む光を放射する放電ランプを光源とし、当該放電ランプからの光を放射するための合成石英ガラス製の光放射窓を備えた構成の光放射装置においても、放電ランプの周囲に近接して配置される光放射窓の部材には、放電ランプから放射される紫外吸収端付近の光が照射され、しかも放電ランプの放電容器からの熱が享受されることから、同様の問題が生じることとなる。

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、真空紫外光の放射強度が高く、しかも、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができ、従って、優れた耐紫外光特性を有する放電ランプを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、真空紫外光の放射強度が高く、しかも、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができ、従って優れた耐紫外光特性を有する光放射装置を提供することにある。

本発明の放電ランプは、合成石英ガラス製の放電容器を具備し、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプにおいて、
前記放電容器の少なくとも一部において、当該放電容器を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度よりも高いことを特徴とする。

このような本発明の放電ランプにおいては、放電容器における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から当該表面に向かう厚み方向に変化しており、
前記少なくとも一方の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分における酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上であることが好ましい。

本発明の放電ランプは、合成石英ガラス製の放電容器を具備し、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプにおいて、
前記放電容器の少なくとも一部において、当該放電容器を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度よりも高いことを特徴とする。

このような本発明の放電ランプにおいては、放電容器における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から当該表面に向かう厚み方向に変化しており、
前記少なくとも一方の表面から深さ１００μｍまでの厚み部分におけるＯＨ基の平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ以上であることが好ましい。

本発明の光放射装置は、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプを具備し、当該放電ランプからの光を放射するための合成石英ガラス製の光放射窓を備えた光放射装置において、
前記光放射窓の少なくとも一部において、当該光放射窓を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度よりも高いことを特徴とする。

このような本発明の光放射装置においては、光放射窓における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から当該表面に向かう厚み方向に変化しており、
前記少なくとも一方の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分における酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上であることが好ましい。

本発明の光放射装置は、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプを具備し、当該放電ランプからの光を放射するための合成石英ガラス製の光放射窓を備えた光放射装置において、
前記光放射窓の少なくとも一部において、当該光放射窓を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度よりも高いことを特徴とする。

このような本発明の光放射装置においては、光放射窓における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から外表面に向かう厚み方向に変化しており、
前記少なくとも一方の表面から深さ１００μｍまでの厚み部分におけるＯＨ基の平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ以上であることが好ましい。

本発明の放電ランプにおいては、放電容器として、当該放電容器の少なくとも一部を形成する合成石英ガラスのフッ素の含有量が適正化され、かつ、その少なくとも一方側の表層において、肉厚中心部との関係から、合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度と共に、酸素分子の濃度およびＯＨ基の濃度の少なくともいずれか一方が特定の範囲とされた特定の材質のものが用いられている。そして、このような放電容器の特定の部分において、その表層を形成する合成石英ガラス中に、光（紫外吸収端付近の光）が作用することによってＳｉ−Ｓｉ結合の生成源となりうるＳｉ−Ｆ結合を形成することによって存在するフッ素量が小さくされていると共に、これに伴って遊離した状態のフッ素（フッ素分子）が存在し、それに加えて酸素分子およびＯＨ基の少なくとも一方が存在しているため、これらの作用により、真空紫外光の放射強度の低下および紫外線歪の原因とされるＳｉ−Ｓｉ結合の形成が抑制されるため、合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｓｉ結合の濃度の増加が抑止され、その結果、合成石英ガラスにフッ素を含有すること自体によって得られる優れた特性が、長期間にわたって維持されることとなるため、放電容器を形成する合成石英ガラスが、紫外吸収端付近の光を吸収することによって当該合成石英ガラスに含有されているフッ素の存在形態が経時的に変化し、これに起因して光放射強度維持特性が低下することを抑制することができる。
従って、本発明の放電ランプによれば、真空紫外光の放射強度が高く、しかも、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができ、従って、優れた耐紫外光特性を得ることができる。

また、放電容器が、その表層において、酸素分子およびＯＨ基のいずれか一方を特定の濃度で含有するものであることにより、酸素分子の作用またはＯＨ基の作用を確実に得ることができるので、高い耐紫外光特性を確実に得ることができ、放電ランプに、より一層優れた耐紫外光特性が得られる。

本発明の光放射装置によれば、光放射窓として、当該光放射窓の少なくとも一部を形成する合成石英ガラスのフッ素の含有量が適正化され、かつ、その少なくとも一方側の表層において、肉厚中心部との関係から、合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度と共に、酸素分子の濃度およびＯＨ基の濃度の少なくともいずれか一方が特定の範囲とされた特定の材質のものが用いられていることから、前述の本発明の放電ランプと同様の作用効果が得られ、その結果、真空紫外光の放射強度が高く、しかも、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができ、従って、優れた耐紫外光特性を得ることができる。

＜放電ランプ＞
本発明の放電ランプは、放電容器として、当該放電容器全体あるいは例えば光放射用窓部材などの放電容器の一部を形成する合成石英ガラスのフッ素の含有量（濃度）が適正化され、かつ、その少なくとも一方側の表層において、肉厚中心部との関係から、合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度と共に、酸素分子の濃度およびＯＨ基の濃度の少なくともいずれか一方が特定の範囲とされた特定の材質のものが用いられ、真空紫外光における短波長側の透過特性が改善された構成のものである。以下においては、キセノンエキシマランプを例に挙げて本発明について説明する。

図１は、本発明に係るキセノンエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図、図２は、図１に示すキセノンエキシマランプの、放電容器の管軸に垂直な断面（Ｍ−Ｍ断面）を示す断面図である。
このキセノンエキシマランプ（以下、単に「エキシマランプ」ともいう。）２０は、合成石英ガラスよりなる円筒状の外側管２２と、この外側管２２内においてその管軸と同軸上に配置された、当該外側管２２の内径より小さい外径を有する、合成石英ガラスよりなる円筒状の内側管２３とを有し、外側管２２と内側管２３とが両端部において溶融接合されて外側管２２と内側管２３との間に気密に閉塞された環状の放電空間Ｈが形成されてなる二重管構造の放電容器２１が備えられている。
この放電容器２１の外側管２２には、その外周面に密接して、例えば金網などの導電性材料よりなる網状の第１の電極（以下、「外側電極」ともいう。）２４が外側管２２の外周面に密接して設けられており、また内側管２３には、その内周面に密接して、例えば円筒状（パイプ状）あるいは断面において一部に切欠きを有する概略Ｃ字状（樋状）のアルミニウム板よりなる第２の電極（以下、「内側電極」ともいう。）２５が設けられている。これらの外部電極２４および内側電極２５は、例えば高周波電源よりなる電源装置２６に接続されている。
そして、放電空間Ｈ内には、エキシマ放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスであるキセノンガスが充填されている。
この図の例において、内側電極２５の形状は、円筒状（パイプ状）である。また、図１において、２７は、その製造上、放電容器２１にガスを封入する際に使用した排気管の残部である。

このエキシマランプ２０において、合成石英ガラスよりなる放電容器２１は、その少なくとも一部が、以下の条件（１）および条件（２）を満たすと共に、条件（３）または条件（４）を満たすものである。
本発明に係るエキシマランプ２０は、放電容器２１が条件（１）および条件（２）と共に、条件（３）または条件（４）のうちの少なくとも一方の条件を満たすものであればよいが、これらの条件（１）〜条件（４）のすべてを満たすものであることが好ましい。

（１）放電容器２１を形成する合成石英ガラスが、フッ素含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下である。
（２）放電容器２１において、内表面および外表面の少なくとも一方側の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低い。
（３）放電容器２１において、前記少なくとも一方側の表層を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度よりも高い。
（４）放電容器２１において、前記少なくとも一方側の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度よりも高い。

ここに、本明細書中において、「肉厚中心部」とは、放電容器２１の全厚み（全肉厚）の中心の４０％（要するに±２０％）の領域をいう。例えば、放電容器２１の厚みが２ｍｍの場合には、表面から深さ１ｍｍの部分が肉厚中心となり、この肉厚中心から±０．２ｍｍ（０．４ｍｍ範囲）の領域が肉厚中心部とされる。
また、「表層」とは、一般的には、放電容器の表面から深さ１００μｍ前後までの領域を示すが、放電容器の全厚み（全肉厚）によって変動するものであるから、本明細書中においては、放電容器の表面から深さ５０〜２５０μｍまでの領域と定義する。

上記条件（１）を満たす、すなわち放電容器２１を形成する合成石英ガラスのフッ素含有量を７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下とすることによっては、エキシマランプ２０に高い紫外線透過率を得ることができる。

後述の実験例からも明らかなように、フッ素含有量が過小である場合には、エキシマランプの真空紫外光の放射強度が小さくなり、またランプ寿命（使用寿命）が短くなる。一方、フッ素含有量が過大である場合には、放電空間の内部にフッ素が析出するようになり、エキシマランプを所定の状態で動作させるために更に大きなランプ電圧、ランプ入力が必要となることに伴って放電容器の温度が上昇し、紫外吸収端が長波長側にシフトして真空紫外光の放射強度が低下すると共に、真空紫外光の放射による紫外光歪が蓄積されやすく、ランプ寿命が短くなる。

合成石英ガラス中におけるフッ素含有量は、例えばイオンクロマトグラフィー法、ＥＰＭＡ法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ）、蛍光Ｘ線分光分析法、ＳＩＭＳ法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）などによって測定することができる。

上記条件（２）を満たす、すなわち放電容器２１において、一方または両方の表面の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度を、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低くすることによっては、放電容器２１を形成する合成石英ガラスに、Ｓｉ−Ｓｉ結合の存在に起因する最大吸収波長１６３ｎｍの吸収帯が生じることを抑制することができるため、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができる。
その理由は、放電容器２１の内部においてキセノンのエキシマ放射として放射される光のうちの紫外吸収端付近の光が当該放電容器２１を形成する合成石英ガラスに吸収されることによってＳｉ−Ｆ結合からＳｉ−Ｓｉ結合が形成され、これに起因して合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｓｉ結合濃度が増加することを抑制することができるからである。
すなわち、放電容器２１の一方または両方の表面の表層における、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度の小さい部分（以下、「特定表層部」ともいう。）においては、Ｓｉ−Ｆ結合を形成することなく、遊離した状態のフッ素が存在しており、この遊離した状態で存在するフッ素が、光（紫外吸収端付近の光）の作用によってＳｉ−Ｆ結合の解離が生じた場合に、その切断されたＳｉ−Ｆ結合に基づいて新たにＳｉ−Ｆ結合を形成する、「フッ素のリザーバー」としての機能を有しており、その上、光の作用によるＳｉ−Ｆ結合の解離が、放電容器２１の表面から肉厚中心（内表面側）に向かって進行していくことから、放電容器２１の内表面側および外表面側の少なくとも一方の表層に、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度の小さい特定表層部を形成し、Ｓｉ−Ｓｉ結合の生成源となりうるＳｉ−Ｆ結合の濃度を小さくしておくことにより、光の作用によって新たに形成されるＳｉ−Ｓｉ結合の絶対数を減じることができる。

後述の実験からも明らかなように、特定表層部が形成されていない、すなわち両方の表面の表層に係るＳｉ−Ｆ結合の濃度が肉厚中心部と同等である場合には、長期間にわたって高い光放射強度特性を得ることができない。

放電容器２１における特定表層部は、放電容器２１の表面から深さ５０〜２５０μｍまでの領域に形成される。
この図の例においては、特定表層部は、放電容器２１の外表面側（具体的には、放電容器２１の外側管２２の外表面側）において、当該外表面から深さ２００μｍまでの領域に形成されている。
なお、このエキシマランプ２０の放電容器２１のような二重管構造などの複雑な形状の放電容器においては、光出射部となる外側管のみに特定表層部が形成されていてもよい。この場合には、放電容器の内側管には、特定表層部が、内表面側および外表面側のいずれか一方側に形成されていてもよく、また両方側に形成されていてもよい。

具体的に、放電容器２１を形成する合成石英ガラスは、肉厚中心部においては、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度が略一定となっており、一方、特定表層部においては、その表面に向かうに従ってＳｉ−Ｆ結合の濃度が小さくなる濃度勾配を有するよう、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度が変化している。

このようなＳｉ−Ｆ結合の濃度の小さい部分（特定表層部）は、放電容器２１の外表面側および内表面側の少なくとも一方の表層に形成されていることが必須であり、最も好ましくは、放電容器２１の両方の表面の表層に、特定表層部が形成されていることが好ましい。
放電ランプ２０において、放電空間Ｈ内で発生した波長１６３ｎｍの光の吸収（放電容器２１を形成すぐ合成石英ガラスによる吸収）を抑制するためには、放電容器２１における内表面側の表層に、前記特定表層部が形成されていることが理論上好ましい態様として考えられるが、放電容器２１の外表面側（外側管２２の外表面側）のみに特定表層部が形成されている場合であっても、後述の実験例からも明らかなように、十分な効果が得られる。

合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度は、実際に測定することは難しいが、例えばＳｉ−Ｆ結合が、Ｓｉ−Ｏ結合とは光学的特性が異なる（吸収波長が異なることに起因して屈折率が異なる）ことを利用し、肉厚中心部における屈折率と、表層（特定表層部）における屈折率を測定し、その測定値に基づいて確認することができる。

上記条件（３）を満たす、すなわち放電容器２１において、前記一方または両方の表面（特定表層部が形成されている表層に係る表面であって、以下、「特定表面」ともいう。）側の表層を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度を、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度よりも高くすることによっては、放電容器２１を形成する合成石英ガラスに、Ｓｉ−Ｓｉ結合の存在に起因する最大吸収波長１６３ｎｍの吸収帯が生じることを抑制することができるため、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができる。
その理由は、酸素分子を存在させることにより、光（紫外吸収端付近の光）の作用によってＳｉ−Ｆ結合の解離が生じた場合には、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が形成され、これによってＳｉ−Ｓｉ結合の形成が阻害されることとなるため、その結果、Ｓｉ−Ｓｉ結合の形成を抑制することができ、Ｓｉ−Ｆ結合から形成されるＳｉ−Ｓｉ結合の絶対数を減じることができるからである。
また、後述のように、酸素分子を存在させることにより、結果的に、その製造工程において、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度を小さくすることに伴って存在することとなったＳｉ−Ｓｉ結合の濃度を、小さくすることができる。

後述の実験からも明らかなように、両方の表面の表層に係る酸素分子の濃度が肉厚中心部と同等である、すなわち特定表面側の表層に係る酸素分子の濃度が肉厚中心部と同等である場合には、長期間にわたって高い光放射強度特性を得ることができない。

具体的には、放電容器２１の特定表面側において、表層を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度は、当該特定表面から深さ２００μｍまでの厚み部分において、その平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上であることが好ましく、更に、特定表面からの深さ５０μｍまでの厚み部分よりなる最表面においては、その平均濃度が５．０×１０¹⁶個／ｃｃ以上であることが特に好ましい。

このように特定表面から深さ２００μｍまでの厚み部分の酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上であることにより、確実に長期間にわたって高い光放射強度特性を得ることができる。

合成石英ガラス中における酸素分子の濃度は、下記のようにして確認することができる。
すなわち、下記の文献（１）〜文献（３）によれば、シリカガラス中に含有（含浸）された酸素分子は、波長１２７２ｎｍまたは波長７６５ｎｍの光で励起され、波長１２７２ｎｍの蛍光を発し、この蛍光強度が酸素分子の濃度（含浸酸素分子量）に比例して強くなることを利用することにより、酸素分子の濃度が明らかな標準サンプルと、酸素分子の濃度を測定すべき試料とのピーク強度比を得、これに基づいて定量することができるとされている。また、この定量の際には、蛍光ピーク強度が試料肉厚方向の積算値であることから、標準サンプルと試料との肉厚比も考慮する必要があることが記載されている。
このような手法における具体的な測定系として、文献（１）〜文献（３）には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを励起光源とし、その蛍光をラマン分光分析装置にて測定することが記載されている。また、試料表層の酸素分子濃度を得るためには、以下のような方法を用いる。すなわち、酸素蛍光ピークの強度を、試料表面の深さ２００μｍの厚み部分をエッチング処理する前後で測定し、酸素蛍光ピークの強度差を得、このピーク強度差がエッチング処理した領域の酸素分子量を反映していることを利用し、エッチング深さに対するピーク強度差をエッチング深さの商を算出することにより、エッチング処理した領域の酸素分子濃度を得る。

文献（１）Ｋ．Ｋａｊｉｈａｒａ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，９８，０１３５２７（２００５）
文献（２）Ｋ．Ｋａｊｉｈａｒａ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，９８，０１３５２８（２００５）
文献（３）Ｋ．Ｋａｊｉｈａｒａ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，９８，０１３５２９（２００５）

上記条件（４）を満たす、すなわち放電容器２１において、特定表面側の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度を、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度よりも高くすることによっては、ＯＨ基の作用による紫外光歪の成長緩和効果が得られるため、放電容器２１を形成する合成石英ガラスに対する真空紫外光によるダメージ、特に紫外光歪が蓄積されることを抑制することができ、優れた光学特性を得ることができることから、エキシマランプ２０を、耐紫外光特性（紫外線耐久性）が高いものとすることができる。

後述の実験からも明らかなように、両方の表面の表層に係るＯＨ基の濃度が肉厚中心部と同等である、すなわち特定表面側の表層に係るＯＨ基の濃度が肉厚中心部と同等である場合には、長期間にわたって高い光放射強度特性を得ることができない。

具体的には、放電容器２１の特定表面側において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度は、当該特定表面から深さ１００μｍまでの厚み部分において、その平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ以上であることが好ましく、特に７０〜１３００ｗｔ．ｐｐｍであることが好ましい。また、特定表面からの深さ５０μｍまでの厚み部分よりなる最表面においては、その平均濃度が１００ｗｔ．ｐｐｍ以上であることが好ましい。

このように特定表面からの深さ１００μｍの厚み部分のＯＨ基の平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ以上であることにより、確実に長期間にわたって高い光放射強度特性を得ることができる。
また、特定表面から深さ１００μｍまでの厚み部分におけるＯＨ基の濃度が１３００ｗｔ．ｐｐｍを超える場合には、放電容器２１に失透が生じるおそれがある。

合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度は、例えば赤外吸収スペクトルを測定し、得られる波長３６７０ｃｍ^-1付近の吸光度に基づいて算出することができる。具体的な手法としては、（１）測定対象物のＩＲ吸収測定を行い、（２）その後、測定対象物における測定対象部分（表層）を削り取った後、更にＩＲ吸収測定を行い、（３）得られた表層の削り取り処理前後の測定値の差に基づいて、削り取った部分（表層）の濃度を算出する。

また、エキシマランプ２０においては、放電容器２１を形成する合成石英ガラスが、仮想温度Ｔｆが７００℃以上９３０℃以下であるものであることが好ましい。
ここに、「仮想温度Ｔｆ」とは、ガラス内部の構造を、温度と比容との関係で表される平衡状態の温度で示した場合におけるその平衡温度であり、ガラスの構造（密度）に関する指標を示す。

合成石英ガラスの仮想温度Ｔｆを７００℃以上９３０℃以下とすることにより、後述のエキシマランプ２０を作製する工程中において、例えば合成石英ガラスよりなる成形体に変形が生じ、所望の形状の放電容器を形成することができなくなるなどの弊害を伴うことなく、条件（１）および条件（２）と共に、条件（３）および条件（４）の少なくとも一方を満たし、所望の耐紫外光特性を有する放電容器を得ることができる。

合成石英ガラスの仮想温度Ｔｆは、次のようにして求めることができる。
すなわち、先ず、例えばランプ作製時と同一のガラス管の一部に対してランプと同様の処理を行い、互いに異なる複数箇所から、各々１５ｍｍ角程度の大きさのサンプルを切り出す。
次いで、各々のサンプルについての赤外透過スペクトルを、例えば赤外分光装置「Ｍａｇｎａ７６０」（Ｎｉｃｏｋｅｔ社製）を用いて、透過法により、波数２０００〜４０００ｃｍ^-1の範囲を、分解能２ｃｍ^-1、波数間隔０．０６２５ｃｍ^-1、３２回積算で測定する。
これにより得られた赤外透過スペクトルデータにおける、波数２２６０ｃｍ^-1の吸収帯におけるピーク波数を求め、各々のサンプルについてのピーク波数の平均値を、当該エキシマランプにおけるピーク波数Ａ〔ｃｍ^-1〕として、次式より算出されるものである。

上記式１において、Ｔｆは仮想温度〔℃〕、Ａはピーク波数〔ｃｍ^-1〕、αおよびβは、それぞれ、下記式２より得られる値であり、式２におけるＦはフッ素含有量（濃度）〔ｍｏｌ％〕である。

このような構成のエキシマランプ２０は、例えば内側管２３を構成する円筒状の内側管構成用素管を予め作製しておき、この内側管構成用素管の外径より大きい内径を有する、外側管２２を構成する円筒状の外側管構成用素管の内部に、内側管構成用素管を挿入して同軸上に配置し、管軸方向外方側から例えばバーナーなどによって加熱することにより、外側管構成用素管の内周面と内側管構成用素管の端部部分の先端面とを溶着させ、これにより、外側管２２と内側管２３との間に管状の放電空間Ｈが形成された二重管構造の放電容器２１を作製する。そして、作製した放電容器２１における放電空間Ｈ内に放電用ガスであるキセノンガスを封入すると共に外側電極２４および内側電極２５を所定の位置に配設することにより製造することができる。

このような製造工程において、放電容器２１の外側管２２を構成する外側管構成用素管（以下、「放電容器用素管」ともいいう。）を作製する手法について、図３および図４のフローチャートを用いて詳細に説明する。
ここに、図３のフローチャートに係る手法は、少なくとも条件（１）〜条件（３）を満たす放電容器を作製するためのものであり、一方、図４のフローチャートに係る手法は、少なくとも条件（１）、条件（２）および条件（４）を満たす放電容器を作製するためのものである。
なお、図３および図４のフローチャートに係る手法のいずれによっても、内側管２３を構成する内側管構成用素管を形成することもできる。

先ず、図３のフローチャートに係る手法について説明する。

（インゴット作製過程）
先ず、フッ素の含有量が上記範囲内（条件（１））である合成石英ガラス（原材料）からなるインゴット（円筒状の素管）を作製する。
このインゴットにおいては、当該インゴットを形成する合成石英ガラス中のフッ素の濃度およびＳｉ−Ｆ結合の濃度は均一である。

（パイプ成形過程）
インゴットをパイプ状に成形することにより、パイプ状体を作製する。
このパイプ状体においても、当該パイプ状体を形成する合成石英ガラスに、その厚み方向において、フッ素の濃度およびＳｉ−Ｆ結合の濃度のいずれの濃度にも勾配が生じることはほとんどない。
このパイプ成形過程においては、必要に応じて、得られたパイプ状の表面をエッチング処理することもできる。
この表面がエッチング処理されたパイプ状体においても、当該パイプ状体を形成する合成石英ガラス中のフッ素の濃度およびＳｉ−Ｆ結合の濃度は均一である（図１１参照）。

（熱処理過程）
この熱処理過程においては、パイプ形成過程において最終的に得られたパイプ状体に対して加熱処理を施すことによって外表面側の表層に特定表層部を形成し、これにより、熱処理体を作製する。

この熱処理体においては、図５に示すように、当該熱処理体を形成する合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度は、肉厚中心部では略一定とされるが、特に外表面側の表層では、その厚み方向において、外表面に向かうに従って小さくなる濃度勾配が生じることとなる。
その理由は、パイプ形成過程において最終的に得られたパイプ状体を加熱処理することにより、当該パイプ状体を形成する合成石英ガラス中において、表面から中心に向かって順に、Ｓｉ−Ｆ結合のうちの一部（結合が弱いもの）が切断され、このＳｉ−Ｆ結合の解離によってフッ素が遊離されると共にＳｉ−Ｓｉ結合が形成されるためである。
ここに、図５において、横軸が熱処理体の厚み（左端側の「０」の値が外表面を示し、一方、右端側の「２０００」の値が内表面を示す。）を示し、縦軸がフッ素の含有量（濃度）、Ｓｉ−Ｆ結合、酸素原子およびＳｉ−Ｓｉ結合の各々の濃度を示す。また、同図において、直線（イ）は、フッ素の平均濃度、曲線（ロ）は、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度、直線（ハ）は、酸素原子の濃度、曲線（ニ）は、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度を示す。
なお、酸素原子の濃度は、例えばＳＩＭＳ法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用い、熱処理体の厚み方向における酸素分子の濃度分布を得ることによって確認することができる。

加熱処理は、例えば内部に円柱状の中空部を有する円筒状の加熱炉を用いることによって行なわれる。具体的には、大気中において、パイプ状体を、円筒状の加熱炉の内部を通過させることによって加熱する。
加熱処理条件は、例えば加熱温度１１００〜１３００℃、処理時間３〜３０分間である。
ここに、Ｓｉ−Ｆ結合の解離は、加熱温度、処理時間に依存して進行するため、加熱処理の状態を制御（加熱処理条件を調節）することにより、特定表層部を、内表面および外表面のいずれか一方の表面の表層に形成することもでき、また両方の表面の表層に形成することもできる。
この例においては、熱処理体の外表面側の表層においてＳｉ−Ｆ結合の濃度が大きく減少して特定表層部が形成されており、また、当該熱処理体の内表面側の表層（特定内表面から深さ５０μｍ未満の深さまでの領域）においても、その程度は小さいが、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度が減少している。

（酸素ドープ処理過程）
この酸素ドープ処理過程においては、熱処理過程において得られた熱処理体に対して酸素ドープ処理を施すことによって酸素分子を導入し、これにより、酸素ドープ処理体を作製する。

この酸素ドープ処理体においては、図６に示すように、その表層（特に外表面側の表層）において、当該酸素ドープ処理体を形成する合成石英ガラス中の酸素分子の濃度が大きくなっており、それと共に、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度が、熱処理体を形成する合成石英ガラス中のＳｉ−Ｓｉ結合の濃度に比して小さくなっている。
なお、図６において、酸素ドープ処理体の外表面側および内表面側の表層において、各々、酸素原子の濃度が大きくなっているが、これによっても、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度が小さくなっていることが示されている。
ここに、図６において、横軸が酸素ドープ処理体の厚み（左端側の「０」の値が外表面を示し、一方、右端側の「２０００」の値が内表面を示す。）を示し、縦軸がフッ素の含有量（濃度）、Ｓｉ−Ｆ結合、酸素分子、酸素原子およびＳｉ−Ｓｉ結合の各々の濃度を示す。また、同図において、直線（イ）は、フッ素の平均濃度を示し、曲線（ロ）は、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度、曲線（ハ）は、酸素原子の濃度、曲線（ニ）は、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度、曲線（ホ）は、酸素分子の濃度、直線（ヘ）は、酸素ドープ処理前の酸素原子の濃度を示す。

酸素ドープ処理体において、熱処理過程において形成されたＳｉ−Ｓｉ結合の濃度が小さくなった理由は、熱処理体に対する酸素ドープ処理によれば、先ず、当該熱処理体の表層に存在するＳｉ−Ｓｉ結合に対してＯ（酸素原子）が作用し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が形成され、このようにしてＳｉ−Ｓｉ結合からＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が形成されることによってＳｉ−Ｓｉ結合の濃度が減少された後、酸素分子自体がその形態で導入されることとなるためである。

酸素ドープ処理は、酸素雰囲気下において、熱処理体を加熱することによって行なわれる。
酸素ドープ処理条件は、例えば酸素圧力（酸素濃度）０．３〜１．５気圧、加熱温度６００〜１０００℃、処理時間１〜３００時間であり、特に加熱温度は７５０℃であることが好ましい。

このようにしてインゴット作製過程、パイプ成形過程、熱処理過程および酸素ドープ処理過程を経ることによって得られた酸素ドープ処理体は、そのままの状態で放電容器用素管として用いることもできるが、更に、後述のＯＨ基ドープ処理を施すこともできる。 ここに、インゴット作製過程、パイプ成形過程、熱処理過程、酸素ドープ処理過程およびＯＨ基ドープ処理過程をこの順に経ることによっては、条件（１）〜条件（４）のすべてを満たす放電容器を得ることができる。

次いで、図４のフローチャートに係る手法について説明する。
この手法は、図３に係る手法と同様にしてインゴット作製過程、パイプ成形過程および熱処理過程をこの順に経ることによって熱処理体を得、この熱処理体に対して、酸素ドープ処理に代えてＯＨ基ドープ処理を施すものである。

（ＯＨ基ドープ処理過程）
このＯＨ基ドープ処理過程においては、加熱処理過程において得られた熱処理体に対してＯＨ基ドープ処理を施すことによってＯＨ基を導入し、これにより、ＯＨ基ドープ処理体を作製する。

このＯＨ基ドープ処理体においては、図７示すように、その表層（特に外表面側の表層）において、当該ＯＨ基ドープ処理体を形成する合成石英ガラス中のＯＨ基の濃度が大きくなっており、それと共に、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度が、熱処理体を形成する合成石英ガラス中のＳｉ−Ｓｉ結合の濃度に比して小さくなっている。
ここに、図７において、横軸がＯＨ基ドープ処理体の厚み（左端側の「０」の値が外表面を示し、一方、右端側の「２０００」の値が内表面を示す。）を示し、縦軸がフッ素の含有量（濃度）、Ｓｉ−Ｆ結合、Ｓｉ−Ｓｉ結合およびＯＨ基の各々の濃度を示す。また、同図において、直線（イ）は、フッ素の平均濃度を示し、曲線（ロ）は、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度、曲線（ニ）は、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度、曲線（ト）は、ＯＨ基の濃度を示す。

ＯＨ基ドープ処理体において、熱処理過程において形成されたＳｉ−Ｓｉ結合の濃度が小さくなった理由は、熱処理体に対するＯＨ基ドープ処理によれば、水分子（Ｈ₂ Ｏ）の状態で導入されたＯＨ基が、熱処理体の表層に存在するＳｉ−Ｓｉ結合と反応し、これによってＳｉ−ＯＨダングリングボンド（自由端）が形成されることとなるため、このようにしてＳｉ−Ｓｉ結合からＳｉ−ＯＨダングリングボンドが形成されることによってＳｉ−Ｓｉ結合の濃度が減少されるためである。

ＯＨ基ドープ処理は、例えば窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス雰囲気下において、水蒸気を発生させつつ、熱処理体を加熱することによって行なわれる。
ＯＨ基ドープ処理条件は、例えば水蒸気濃度１０〜８０％、加熱温度６００〜１０００℃、処理時間０．２〜３０時間であり、特に加熱温度は７５０℃であることが好ましい。

このようにしてインゴット作製過程、パイプ成形過程、熱処理過程およびＯＨ基ドープ処理過程を経ることによって得られるＯＨ基ドープ処理体は、そのままの状態で放電容器用素管として用いることもできるが、更に、前述の酸素ドープ処理を施すこともできる。
ここに、インゴット作製過程、パイプ成形過程、熱処理過程、ＯＨ基ドープ処理過程および酸素ドープ処理過程をこの順に経ることによっても、条件（１）〜条件（４）のすべてを満たす放電容器を得ることができる。
図８に、インゴット作製過程、パイプ成形過程、熱処理過程、ＯＨ基ドープ処理過程および酸素ドープ処理過程をこの順に経ることによって製造された、厚み２ｍｍの合成石英ガラス製の放電容器（外側管）を形成する合成石英ガラスの組成を示す。この図８において、放電容器（外側管）の外表面側の表面近傍において、ＯＨ基ドープ処理体に比してＯＨ基の濃度が小さくなっているが（図７参照）、これは、ＯＨ基ドープ処理の後に酸素ドープ処理を施したため、この表面近傍においてＳｉ−ＯＨダングリングボンドのＯＨ基が切断されたためである。
ここに、図８において、横軸が放電容器（外側管）の厚み（左端側の「０」の値が外表面を示し、一方、右端側の「２０００」の値が内表面を示す。）を示し、縦軸がフッ素の含有量（濃度）、Ｓｉ−Ｆ結合、酸素分子、酸素原子、Ｓｉ−Ｓｉ結合およびＯＨ基の各々の濃度を示す。また、同図において、直線（イ）は、フッ素の平均濃度を示し、曲線（ロ）は、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度、曲線（ハ）は、酸素原子の濃度、曲線（ニ）は、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度、曲線（ホ）は、酸素分子の濃度、直線（ヘ）は、酸素ドープ処理前の酸素原子の濃度を示し、曲線（ト）は、ＯＨ基の濃度を示す。

以上のような図３に係る手法および図４に係る手法のいずれの手法によっても、酸素ドープ処理およびＯＨ基ドープ処理を、熱処理過程において、パイプ状体の少なくとも一方の表面側の表層に、特定表層部、すなわちＳｉ−Ｆ結合の濃度が小さい部分が形成された後に施すことことにより、当該表面側の表層を、熱処理過程において形成されたＳｉ−Ｓｉ結合の濃度が小さく、その上、酸素分子およびＯＨ基と共に、遊離した状態のフッ素が存在している所望の状態とすることができる。
すなわち、熱処理過程を経ずに、パイプ成形過程において最終的に得られたパイプ状体に対して酸素ドープ処理またはＯＨ基ドープ処理を施した場合（例えば、図１２参照）には、酸素分子および／またはＯＨ基が導入されていても、遊離した状態のフッ素が存在しないことから、徐々にＳｉ−Ｆ結合からＳｉ−Ｓｉ結合が生成され、これに起因して真空紫外光の放射強度の維持率が徐々に低下してしまうこととなる。

このような構成を有するエキシマランプ２０においては、例えば、適正な大きさに制御された高周波電圧が電源装置２６によって外側電極２４と内側電極２５との間に印加されることにより、放電空間Ｈ内においてエキシマ放電が生じ、このエキシマ放電によってキセノンガス（放電用ガス）に由来するエキシマ分子が形成され、放電容器１１の内部で、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光を含む光が放射される。
このエキシマランプ２０において、放電容器２１の内部では、キセノンのエキシマ放射として波長１４５〜１６０ｎｍという合成石英ガラスにおける紫外吸収端付近の光も放射されており、この紫外吸収端付近の光が放電容器２１を形成する合成石英ガラスに吸収されることとなる。

このようにして合成石英ガラスに紫外吸収端付近の光が吸収されることによっては、従来の単にフッ素が含有されてなる合成石英ガラスよりなる放電容器を備えた放電ランプにおいては、当該放電容器の表面近傍に存在するＳｉ−Ｆ結合が解離されてフッ素が遊離し、それに伴って真空紫外光の光放射強度の低下および紫外線歪の原因とされるＳｉ−Ｓｉ結合が形成され、Ｓｉ−Ｓｉ結合の濃度が増加することとなる。

而して、エキシマランプ２０においては、放電容器２１として、当該放電容器２１を形成する合成石英ガラスのフッ素の含有量が適正化され、かつ、内表面および外表面のいずれか一方、あるいは両表面の表層（具体的には、外側管２２の外表面側の表層）において、肉厚中心部との関係から、合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度と共に、酸素分子の濃度およびＯＨ基の濃度の少なくともいずれか一方が特定の範囲とされた特定の材質のものが用いられていることから、放電容器の当該表層を形成する合成石英ガラス中において、フッ素が２つの存在形態で含有されている、具体的には、光（紫外吸収端付近の光）が作用することによってＳｉ−Ｓｉ結合の生成源となりうるＳｉ−Ｆ結合を形成することによって存在するフッ素量が小さくされていると共に、これに伴って遊離した状態のフッ素（フッ素分子）が存在し、それに加えて酸素分子およびＯＨ基の少なくとも一方が存在しているため、これらの作用により、真空紫外光の放射強度の低下および紫外線歪の原因とされるＳｉ−Ｓｉ結合の形成が抑制され、その結果、合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｓｉ結合の濃度の増加が抑止される。
従って、合成石英ガラスにフッ素を含有すること自体によって得られる優れた特性（高紫外線透過率）が、長期間にわたって維持されることとなるため、放電容器２１を形成する合成石英ガラスが、紫外吸収端付近の光を吸収することによって当該合成石英ガラスに含有されているフッ素の存在形態が経時的に変化し、これに起因して光放射強度維持特性が低下することを抑制することができる。

すなわち、条件（１）〜条件（３）を満たす場合には、放電容器２１の少なくとも一方側の表層を形成する合成石英ガラス中に、光が作用することによってＳｉ−Ｓｉ結合の生成源となりうるＳｉ−Ｆ結合を形成することによって存在するフッ素量が小さくされ、これに伴って遊離した状態のフッ素（フッ素分子）が存在されることとなり、それに加えて酸素分子が存在しているため、光の作用によってＳｉ−Ｆ結合に解離が生じた場合であっても、遊離した状態のフッ素のリザーバー機能によって切断されたＳｉ−Ｆ結合に基づいて新たにＳｉ−Ｆ結合が形成されると共に、酸素分子の作用によって切断されたＳｉ−Ｆ結合に基づいてＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が形成されることから、Ｓｉ−Ｓｉ結合の形成が阻害される。

また、条件（１）、条件（２）および条件（４）を満たす場合には、放電容器の少なくとも一方側の表層を形成する合成石英ガラス中に、光が作用することによってＳｉ−Ｓｉ結合の生成源となりうるＳｉ−Ｆ結合を形成することによって存在するフッ素量が小さくされ、これに伴って遊離した状態のフッ素（フッ素分子）が存在されることとなり、それに加えてＳｉ−ＯＨダングリングボンドを形成することによって存在することとなるＯＨ基が存在しているため、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度が小さくされていることに伴って遊離した状態のフッ素と共に存在することとなったＳｉ−Ｓｉ結合が、その製造工程において低減されてＳｉ−Ｓｉ結合の濃度自体が小さくされており、しかも光の作用によってＳｉ−Ｆ結合に解離が生じた場合であっても、遊離した状態のフッ素のリザーバー機能によって切断されたＳｉ−Ｆ結合に基づいて新たにＳｉ−Ｆ結合が形成されると共に、ＯＨ基による紫外光歪の成長緩和効果により、Ｓｉ−Ｓｉ結合の形成が阻害される。

また、放電容器２１が、少なくとも一方側の表層において、酸素分子およびＯＨ基のいずれか一方を特定の濃度で含有するものであることにより、酸素分子の作用および／またはＯＨ基の作用を確実に得ることができるので、高い耐紫外光特性を確実に得ることができ、放電ランプに、より一層優れた耐紫外光特性が得られる、すなわち高い真空紫外光の放射強度を得ることができると共に、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができる。

＜光放射装置＞
本発明の光放射装置は、光源として、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプが用いられており、この放電ランプからの光を放射するための合成石英ガラス製の光放射窓が備えられてなる構成を有してなるものである。
そして、この本発明の光放射装置においては、光放射窓として、当該光放射窓全体あるいは例えば光放射用部分の部材などの光放射窓の一部を形成する合成石英ガラスのフッ素含有量（濃度）が適正化され、かつ、少なくとも一方側の表層において、肉厚中心部との関係から、合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度と共に、酸素分子の濃度およびＯＨ基の濃度の少なくともいずれか一方が特定の範囲とされた特定の材質のものが用いられており、これにより、真空紫外光における短波長側の透過特性の改善が図られている。

すなわち、本発明の光放射装置においては、合成石英ガラスよりなる光放射窓は、本発明の放電ランプと同様に、上記の条件（１）および条件（２）を満たすと共に、条件（３）または条件（４）を満たすものである。
また、本発明の光放射装置は、光放射窓が条件（１）および条件（２）と共に、条件（３）または条件（４）のうちの少なくとも一方の条件を満たすものであればよいが、これらの条件（１）〜条件（４）のすべてを満たすものであることが好ましい。

以上の本発明の光放射装置においては、真空紫外光を含む光を放射する放電ランプを光源として用いていることから、当該放電ランプの周囲に近接して配置される光放射窓には、放電ランプから放射される、合成石英ガラスにおける紫外吸収端付近の光が照射され、しかも放電ランプの放電容器からの熱が享受されることなるが、光放射窓として、当該光放射窓の少なくとも一部を形成する合成石英ガラスのフッ素の含有量が適正化され、かつ、少なくとも一方側の表層において、肉厚中心部との関係から、合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度と共に、酸素分子の濃度およびＯＨ基の濃度の少なくともいずれか一方が特定の範囲とされた特定の材質のものが用いられていることから、前述の本発明の放電ランプと同様の作用効果が得られ、その結果、真空紫外光の放射強度が高く、しかも、長期間にわたって高い光放射強度特性を維持することができ、従って、優れた耐紫外光特性を得ることができる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

＜実験例１＞
この実験例１は、合成石英ガラス中におけるフッ素の含有量を検討するために行なった。

〔エキシマランプの作製〕
各々フッ素が下記表１に従って互いに異なる含有量（濃度）で含有された８種類の合成石英ガラス（原材料）を用いて８つの放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有する８本のエキシマランプ（「ランプ１１」〜「ランプ１８」）を作製した。
得られたランプ１１〜ランプ１８は、各々、放電容器の外側管および内側管を構成する放電容器用素管が、大気中において、加熱温度８００℃の条件で５時間にわたって加熱処理することによって作製されたものである。また、具体的に、外側管の外径が４０ｍｍ、外側管の肉厚が２ｍｍ、内側管の外径が２０ｍｍ、内側管の肉厚が１ｍｍ、発光長が４００ｍｍである放電容器を備え、この放電容器の内部に、キセノンガスが封入量６６ｋＰａで封入されてなる構成を有している。

このようにして得られたランプ１１〜ランプ１８の各々について、ランプ寿命試験を行うと共に、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光の放射強度を測定した。結果を下記表１に示す。
寿命試験は、ランプをランプ電力が４００Ｗとなる点灯条件で連続点灯させて、放電容器が破損するまでの時間を寿命時間とした。
放射強度は、ランプから３０ｍｍ離れた位置にて光量計により測定した。

また、各ランプを構成するものと同一のガラス管（原材料）の一部に対してランプを作製する際と同様の処理を施した後、各々１５ｍｍ角程度の大きさのサンプルを３個切り出し、上記方法により、肉厚中心における仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表１に示す。

実験例１の結果から明らかなように、フッ素が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下の割合で含有された合成石英ガラスからなる放電容器を具えた、条件（１）を満たすランプ１３〜ランプ１７は、いずれも、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に、長いランプ寿命を有することが確認された。
ここに、このような二重管構造のキセノンエキシマランプにおいては、例えば３０００時間以上のランプ寿命が求められおり、ランプ１３〜ランプ１７は、このような要請を十分に満足するものであることが確認された。
これに対して、合成石英ガラスにおけるフッ素含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍより少なく、条件（１）を満たさないランプ１１およびランプ１２は、ランプ１３〜１７に比して真空紫外光の放射強度が低く、しかも、上記要請を満足するランプ寿命が得られないことが確認された。また、合成石英ガラスにおけるフッ素含有量が３００００ｗｔ．ｐｐｍより多く、条件（１）を満たさないランプ１８も、ランプ１３〜１７に比して真空紫外光の放射強度が低く、しかも、上記要請を満足するランプ寿命が得られないことが確認された。
従って、放電ランプおよび光放射装置においては、放電容器および光放射窓を形成する合成石英ガラスにおけるフッ素の含有量を７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下とすることにより、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に長い使用寿命が得られることが確認された。

＜実験例２＞
この実験例２は、合成石英ガラス中における酸素分子の濃度を検討するために行なった。

〔エキシマランプの作製〕
フッ素の含有量（濃度）が７０００ｗｔ．ｐｐｍの合成石英ガラス（原材料）を用いて５つの放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有する４本のエキシマランプ（「ランプ２１」〜「ランプ２４」）を作製した。

得られたランプ２１〜ランプ２４は、各々、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、原材料である合成石英ガラスからなるインゴットを形成し、このインゴットを成形することによってパイプ状体を得、このパイプ状体を円筒状の加熱炉内に挿入し、この加熱炉内の温度を１１５０℃に保った状態で５〜１０分間かけて通過させることによって加熱処理した後、表２に示す酸素ドープ処理条件にて酸素ドープ処理することによって作製されたものである。
なお、これらのエキシマランプは、実験例１において作製したエキシマランプと同様の具体的構成を有するものである。また、実験例２におけるランプ１３は、実験例１で作製したものと同一のものである。

このようにして得られたランプ１３およびランプ２１〜ランプ２４の各々について、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光の初期放射強度および３０００時間連続点灯後の放射強度を測定した。また得られた初期放射強度と３０００時間連続点灯後の放射強度とに基づいて放射強度維持率を算出した。結果を下記表２に示す。
放射強度は、ランプから３０ｍｍ離れた位置にて光量計により測定した。
また、上記方法により、放電容器の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分および肉厚中心部の各々を形成する合成石英ガラス中の酸素分子の平均濃度を確認した。結果を下記表２に示す。
更に、各エキシマランプについて、上記実験例１と同様にして、肉厚中心における仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表２に示す。
なお、この実験例においては、加熱処理することによってＳｉ−Ｆ結合濃度の低下が顕著であった（ランプ２１〜ランプ２４に係る結果を参照）外表面側（外側管の外表面側）の測定値のみを代表例として示す。

実験例２の結果から明らかなように、フッ素が７０００ｗｔ．ｐｐｍで含有された合成石英ガラスからなる放電容器を具えたエキシマランプにおいて、当該放電容器の一部の少なくとも一方の表面における表層（具体的に、外側管の外表面側の表層）を形成する合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度および酸素分子の濃度が肉厚中心部に係る各濃度よりも高く、条件（１）〜条件（２）を満たし、かつ前記少なくとも一方の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分を形成する合成石英ガラスの酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上である、ランプ２１〜ランプ２４は、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に、高い真空紫外光の放射強度維持率を有することが確認された。
これに対して、合成石英ガラスがフッ素を適正な範囲で含有し、また放電容器の一部の少なくとも一方の表面における表層（具体的に、外側管の外表面側の表層）に係るＳｉ−Ｆ結合の濃度が適正であるにも拘らず、当該表層および肉厚中心部における酸素分子の濃度が同等であって条件（３）を満たさず、かつ特定の厚み部分に係る酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ未満である、ランプ１３は、十分な真空紫外光の放射強度維持率を有さないことが確認された。
なお、ランプ２１は、十分に高い真空紫外光の放射強度維持率を有するものであることが確認されたが、仮想温度が６６０℃と低いことから、このランプ２１を作製するために２００時間以上もの長い時間の酸素ドープ処理を施すことが必要とされた。
従って、放電ランプおよび光放射装置においては、放電容器および光放射窓を形成する合成石英ガラスにおける酸素分子の平均濃度を０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上とすることにより、確実に所望の効果が得られることが確認された。
また、工業的観点から、仮想温度を７００℃以上９３０℃以下とすることが好ましいことが確認された。

＜実験例３＞
この実験例３は、合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度と、酸素分子の濃度との関係を検討するために行なった。

〔エキシマランプの作製〕
フッ素の含有量（濃度）が１０５００ｗｔ．ｐｐｍまたは８０００ｗｔ．ｐｐｍであって、上記方法により測定される仮想温度が表３に示す値である合成石英ガラス（原材料）を用いて４つの放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有する４本のエキシマランプ（「ランプ３１」〜「ランプ３４」）を作製した。

得られたランプ３１は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、両方の表面の表層にＳｉ−Ｆ結合の濃度の小さい部分を形成することなしに、酸素ドープ処理（酸素ドープ処理条件：酸素圧力１気圧、加熱温度７５０℃、処理時間４時間）をすることによって作製され、その結果、放電容器の両方の表面の表層および肉厚中心部の各々を形成する合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度が同等であるものである。
また、ランプ３２〜ランプ３４は、各々、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、適宜の条件で加熱処理した後、酸素ドープ処理（酸素ドープ処理条件：酸素圧力１気圧、加熱温度８００℃、処理時間５時間）することによって作製されたものである。
なお、これらのエキシマランプは、実験例１において作製したエキシマランプと同様の具体的構成を有するものである。また、実験例３におけるランプ１５は、実験例１で作製したものと同一のものであり、放電容器の両方の表面の表層を形成する合成石英ガラスのＳｉ−Ｆ結合の濃度および酸素分子の濃度が肉厚中心部と同等であるものである。

このようにして得られたランプ１５およびランプ３１〜ランプ３４の各々について、実験例２と同様の手法によって初期放射強度および３０００時間連続点灯後の放射強度を測定し、放射強度維持率を算出した。結果を下記表３に示す。
また、実験例２と同様にして、放電容器の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分および肉厚中心部の各々を形成する合成石英ガラス中の酸素分子の平均濃度を確認した。結果を下記表３に示す。
更に、各ランプについて、上記実験例１と同様にして、肉厚中心における仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表３に示す。
なお、この実験例においては、加熱処理することによってＳｉ−Ｆ結合濃度の低下が顕著であった（ランプ３１〜ランプ３４に係る結果を参照）外表面側（外側管の外表面側）の測定値のみを代表例として示す。

実験例３の結果から明らかなように、フッ素が８０００ｗｔ．ｐｐｍまたは１０５００ｗｔ．ｐｐｍで含有された合成石英ガラスからなる放電容器を具えたエキシマランプにおいて、当該放電容器の一部の少なくとも一方の表面における表層（具体的に、外側管の外表面側の表層）を形成する合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度および酸素分子の濃度が肉厚中心部に係る各濃度よりも高く、条件（１）〜条件（２）を満たし、かつ放電容器の当該表面から深さ２００μｍまでの厚み部分を形成する合成石英ガラスの酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上である、ランプ３２〜ランプ３４は、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に、高い真空紫外光の放射強度維持率を有することが確認された。
これに対して、合成石英ガラスがフッ素を適正な範囲で含有したものであるにも拘らず、放電容器の両方の表面の表層および肉厚中心部の各々における、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度および酸素分子の濃度が共に同等であって条件（２）および条件（３）を満たさず、かつ特定の厚み部分に係る酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ未満であるランプ１５は、十分な真空紫外光の放射強度維持率を有さないことが確認された。
また、合成石英ガラスがフッ素を適正な範囲で含有し、また放電容器の一部の少なくとも一方の表面における表層（具体的に、外側管の外表面側の表層）に係る酸素分子の濃度が適正であるにも拘らず、当該表層および肉厚中心の各々におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が同等である、条件（２）を満たさないランプ３１は、十分な真空紫外光の放射強度維持率を有さないことが確認された。
従って、放電ランプおよび光放射装置においては、放電ランプおよび光放射装置においては、放電容器および光放射窓の少なくとも一方の表面の表層を形成する合成石英ガラス中に酸素分子と共に、遊離した状態のフッ素が存在することにより、所望の効果が得られることが確認された。
すなわち、両方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中に遊離した状態のフッ素が存在せず、酸素分子が存在することのみによっては、光放射強度維持特性の低下を十分に抑制することができない。
また、熱処理過程を経ずに、酸素ドープ処理を施した場合には、酸素分子を導入することができても、遊離した状態のフッ素を存在させることができないことが確認された。

＜実験例４＞
この実験例４は、合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度を検討するために行なった。

〔エキシマランプの作製〕
フッ素の含有量（濃度）が１０５００ｗｔ．ｐｐｍの合成石英ガラス（原材料）を用いて９つの放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有する９本のエキシマランプ（「ランプ４１」〜「ランプ４８」）を作製した。

得られたランプ４１およびランプ４４は、各々、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、原材料である合成石英ガラスからなるインゴットを形成し、このインゴットを成形することによってパイプ状体を得、このパイプ状体を円筒状の加熱炉を用いて適宜の条件で加熱処理した後、電気炉を用い、予め求めた仮想温度に基づいて設定した条件（設定加熱温度および加熱時間）によって仮想温度Ｔｆを整えた後、ドライ大気中において、加熱温度８００℃の条件で５時間にわたって加熱処理し、その後、表４に示すＯＨ基ドープ処理条件によってＯＨ基ドープ処理することによって作製されたものである。
また、ランプ４２は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、前記ランプ４１およびランプ４４の作製方法と同様にして原料からインゴットを形成してパイプ状体を得、このパイプ状体を加熱処理して仮想温度Ｔｆを整えた後、ドライ大気中において、加熱温度６５０℃の条件で２００時間にわたって加熱処理し、その後、表４に示すＯＨ基ドープ処理条件によってＯＨ基ドープ処理することによって作製されたものである。
また、ランプ４３は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、前記ランプ４１およびランプ４４の作製方法と同様にして原料からインゴットを形成してパイプ状体を得、このパイプ状体を加熱処理して仮想温度Ｔｆを整えた後、ドライ大気中において、加熱温度７８０℃の条件で５時間にわたって加熱処理し、その後、表４に示すＯＨ基ドープ処理条件によってＯＨ基ドープ処理することによって作製されたものである。
また、ランプ４５〜ランプ４８は、各々、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、前記ランプ４１およびランプ４４の作製方法と同様にして原料からインゴットを形成してパイプ状体を得、このパイプ状体を加熱処理した後、表４に示すＯＨ基ドープ処理条件によってＯＨ基ドープ処理することによって作製されたものである。
なお、これらのエキシマランプは、実験例１において作製したエキシマランプと同様の具体的構成を有するものである。また、実験例４におけるランプ１５は、実験例１で作製したものと同一のものである。

このようにして得られたランプ１５およびランプ４１〜ランプ４８の各々について、実験例２と同様の手法によって初期放射強度および３０００時間連続点灯後の放射強度を測定し、放射強度維持率を算出した。結果を下記表４に示す。
また、ＦＴＩＲ法（フーリエ変換型赤外分光法）により、放電容器の表面から深さ１００μｍまでの厚み部分および肉厚中心部の各々を形成する合成石英ガラス中のＯＨ基の平均濃度を確認した。結果を下記表４に示す。
更に、各ランプについて、上記実験例１と同様にして、肉厚中心における仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表４に示す。
なお、この実験例においては、加熱処理することによってＳｉ−Ｆ結合濃度の低下が顕著であった（４１〜ランプ４８に係る結果を参照）外表面側（外側管の外表面側）の測定値のみを代表例として示す。

表４において、「不活性ガス」とは、具体的に窒素ガスである。

実験例４の結果から明らかなように、フッ素が１０５００ｗｔ．ｐｐｍで含有された合成石英ガラスからなる放電容器を具えたエキシマランプにおいて、当該放電容器の一部の少なくとも一方の表面における表層（具体的に、外側管の外表面側の表層）を形成する合成石英ガラス中のＳｉ−Ｆ結合の濃度および酸素分子の濃度が肉厚中心部に係る各濃度よりも高く、条件（１）および条件（３）を満たし、かつ当該表面から深さ１００μｍまでの厚み部分を形成する合成石英ガラスのＯＨ基の平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ以上である、ランプ４１〜ランプ４８は、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に、高い真空紫外光の放射強度維持率を有することが確認された。
これに対して、合成石英ガラスがフッ素を適正な範囲で含有したものであるにも拘らず、放電容器の両方の表面の表層および肉厚中心部の各々における、Ｓｉ−Ｆ結合の濃度およびＯＨ基の濃度が共に同等であって条件（２）および条件（４）を満たさず、かつ特定の厚み部分に係るＯＨ基の平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ未満であるランプ１５は、十分な真空紫外光の放射強度維持率を有さないことが確認された。
従って、放電ランプおよび光放射装置においては、放電容器および光放射窓を形成する合成石英ガラスにおけるＯＨ基の平均濃度を７０ｗｔ．ｐｐｍ以上とすることにより、確実に所望の効果が得られることが確認された。

＜実験例５＞
この実験例５は、インゴット作製過程、パイプ成形過程および熱処理過程をこの順に経た後、酸素ドープ処理およびＯＨ基ドープ処理を施す、すなわちインゴット作製過程、パイプ成形過程、熱処理過程、酸素ドープ処理過程およびＯＨ基ドープ処理過程のすべてを経ることによって得られる放電容器の材質および特性を確認するために行なった。

〔エキシマランプの作製〕
フッ素の含有量（濃度）が１０５００ｗｔ．ｐｐｍの合成石英ガラス（原材料）を用いて７つの放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有する７本のエキシマランプ（「ランプ５１」〜「ランプ５７」）を作製した。

得られたランプ５１〜ランプ５５は、各々、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、原材料である合成石英ガラスからなるインゴットを形成し、このインゴットを成形することによってパイプ状体を得、このパイプ状体を円筒状の加熱炉と用いて適宜の条件で加熱処理した後、大気中において、加熱温度７５０℃の条件で５時間にわたって加熱処理し、その後、酸素雰囲気中において水蒸気を発生させた環境下において適宜の条件（加熱温度６００〜１０００℃、処理時間１〜３０時間）で加熱処理を行ない、これにより、ＯＨ基ドープ処理と酸素分子ドープ処理とを同時に施すことによって作製されたものである。
また、ランプ５６は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、原材料である合成石英ガラスからなるインゴットを形成し、このインゴットを成形することによってパイプ状体を得、このパイプ状体を円筒状の加熱炉と用いて適宜の条件で加熱処理した後、大気中において、加熱温度７５０℃の条件で５時間にわたって加熱処理し、その後、先ず、酸素分子ドープ処理（酸素ドープ処理条件：酸素圧力１気圧、加熱温度７５０℃、処理時間２５時間）し、次いで、ＯＨ基ドープ処理（ＯＨ基ドープ処理条件：不活性ガス（窒素ガス）圧力１気圧、水蒸気濃度１０％、加熱温度７５０℃、処理時間２時間）することによって作製されたものである。
また、ランプ５７は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、原材料である合成石英ガラスからなるインゴットを形成し、このインゴットを成形することによってパイプ状体を得、このパイプ状体を円筒状の加熱炉と用いて適宜の条件で加熱処理した後、大気中において、加熱温度７５０℃の条件で５時間にわたって加熱処理し、その後、先ずＯＨ基ドープ処理（ＯＨ基ドープ処理条件：不活性ガス（窒素ガス）圧力１気圧、水蒸気濃度１０％、加熱温度７５０℃、処理時間２．５時間）し、その後、酸素分子ドープ処理（酸素ドープ処理条件：酸素圧力１気圧、加熱温度７５０℃、処理時間２５時間）することによって作製されたものである。
なお、これらのエキシマランプは、実験例１において作製したエキシマランプと同様の具体的構成を有するものである。また、いすれのランプの製造工程においても、円筒状の加熱炉を用いた加熱処理は、加熱温度の条件が１１００〜１３００℃の範囲、処理時間が３〜３０分間の範囲の条件によって行なった。

このようにして得られたランプ５１〜ランプ５７の各々について、実験例２と同様の手法によって初期放射強度および３０００時間連続点灯後の放射強度を測定し、放射強度維持率を算出した。結果を下記表５に示す。
また、実験例２と同様にして、放電容器の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分および肉厚中心部の各々を形成する合成石英ガラス中の酸素分子の平均濃度を確認すると共に、実験例４と同様にして、放電容器の表面から深さ１００μｍまでの厚み部分および肉厚中心部の各々を形成する合成石英ガラス中のＯＨ基の平均濃度を確認した。結果を下記表５に示す。
更に、各ランプについて、上記実験例１と同様にして、肉厚中心における仮想温度Ｔｆを測定した。結果を下記表５に示す。
なお、この実験例においては、加熱処理することによってＳｉ−Ｆ結合濃度の低下が顕著であった外表面側（外側管の外表面側）の測定値のみを代表例として示す。

実験例５の結果から明らかなように、条件（１）〜条件（４）のすべてを満たすランプ５１〜ランプ５７は、真空紫外光を高い放射強度で放射することができると共に、高い真空紫外光の放射強度維持率を有することが確認された。
また、放電容器の製造工程において、インゴット作製過程、パイプ成形過程および熱処理過程をこの順に経た後、酸素ドープ処理およびＯＨ基ドープ処理を共に施した場合には、条件（１）〜条件（４）のすべての条件を満たす放電容器が得られることが確認された。
また、インゴット作製過程、パイプ成形過程および熱処理過程をこの順に経た後であれば、酸素ドープ処理およびＯＨ基ドープ処理を同時に施しても、また、個別に、いずれの処理を先に施した場合にも、条件（１）〜条件（４）のすべての条件を満たす放電容器が得られることが確認された。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明の放電ランプは、キセノンエキシマランプに限らず、真空紫外光を含む光を放射する放電ランプであればよく、また、放電容器の一部が特定の材質を有するもの（例えば、二重管構造を有する放電容器の外側管のみが特定の材質のもの、および光放射用の窓部材のみが特定の材質のものなど）であってもよいが、勿論、放電容器全体が特定の材質を有するものであってもよい。

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
フッ素の含有量（濃度）が７０００ｗｔ．ｐｐｍの合成石英ガラス（原材料）を用いて放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有するエキシマランプ（以下、「放電ランプ（Ａ）」ともいう。）を作製した。
この放電ランプ（Ａ）は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、図３のフローチャートに従って作製されたものであり、実験例２におけるランプ２４と同様のものである。

この放電ランプ（Ａ）について、ランプ電力が４００Ｗとなる点灯条件で４０００時間連続点灯させ、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光の初期放射強度および１０００時間ごとの放射強度を、ランプから３０ｍｍ離れた位置にて光量計によって測定した。結果を図９におけるプロット「●」によって示す。

〔実施例２〕
フッ素の含有量（濃度）が１０５００ｗｔ．ｐｐｍの合成石英ガラス（原材料）を用いて放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有するエキシマランプ（以下、「放電ランプ（Ｂ）」ともいう。）を作製した。
この放電ランプ（Ｂ）は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、図４のフローチャートに従って作製されたものであり、実験例４におけるランプ４７と同様のものである。

この放電ランプ（Ｂ）について、実施例１と同様の手法によって放射強度を測定した。結果を図９におけるプロット「○」によって示す。

〔実施例３〕
実施例２において、ＯＨ基ドープ処理の後、更に酸素ドープ処理を施したこと以外は当該実施例２と同様にしてエキシマランプ（以下、「放電ランプ（Ｃ）」ともいう。）を作製した。
この放電ランプ（Ｃ）は、実験例５におけるランプ５５と同様のものである。

この放電ランプ（Ｃ）について、実施例１と同様の手法によって放射強度を測定した。結果を図９におけるプロット「□」によって示す。

〔比較例１〕
フッ素の含有量（濃度）が７０００ｗｔ．ｐｐｍの合成石英ガラス（原材料）を用いて放電容器を形成し、内側電極および外側電極を所定位置に配設すると共にキセノンガスを放電空間内に充填することにより、図１に示す構成を有するエキシマランプ（以下、「比較用放電ランプ（Ａ）」ともいう。）を作製した。
この比較用放電ランプ（Ａ）は、放電容器の外側管を構成する外側管構成用素管が、図１０のフローチャートに従って作製されたものであり、放電容器の外側管が図１１に示す組成を有するものである。

この比較用放電ランプ（Ａ）について、実施例１と同様の手法によって放射強度を測定した。結果を図９におけるプロット「◆」によって示す。

以上の実施例１〜実施例３および比較例１の結果から、本発明に係る放電ランプによれば、真空紫外光の放射強度が大きく、長期間にわたって高い光放射強度特性が維持されることが確認された。
また、条件（１）〜条件（３）を満たすことによっては、高い光放射強度および光放射強度維持特性が得られ、また、条件（１）、条件（２）および条件（４）を満たすことによっては、条件（１）〜条件（３）を満たす場合に比してより一層高い光放射強度および光放射強度維持特性が得られることが確認された。
更に、条件（１）〜条件（４）のすべての条件を満たすことによっては、更に高い光放射強度維持特性が得られることが確認された。

本発明に係るキセノンエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。 図１に示すキセノンエキシマランプの、放電容器の管軸に垂直な断面を示す断面図である。 図１に示すキセノンエキシマランプの放電容器の製造工程の一例を示すフローチャートである。 図１に示すキセノンエキシマランプの放電容器の製造工程の他の例を示すフローチャートである。 図１に示すキセノンエキシマランプの放電容器の製造工程における熱処理過程において得られる熱処理体を形成する合成石英ガラスの組成を示す説明図である。 図１に示すキセノンエキシマランプの放電容器の製造工程における酸素ドープ処理過程において得られる酸素ドープ処理体を形成する合成石英ガラスの組成を示す説明図である。 図１に示すキセノンエキシマランプの放電容器の製造工程におけるＯＨ基ドープ過程において得られるＯＨ基ドープ処理体を形成する合成石英ガラスの組成を示す説明図である。 図１に示すキセノンエキシマランプの放電容器を形成する合成石英ガラスの組成であって、図４のフローチャートに係るＯＨ基ドープ処理過程後に、酸素ドープ処理を施すことによって得られた場合の合成石英ガラスの組成を示す説明図である。 実施例１〜実施例３および比較例１に係る放電ランプの真空紫外光の放射強度維持率を示すグラフである。 従来の合成石英ガラス製の放電容器の製造工程の一例を示すフローチャートである。 図１０に示すフローチャートに従って製造された合成石英ガラス製の放電容器を形成する合成石英ガラスの組成を示す説明図である。 従来の合成石英ガラス製の放電容器の製造工程の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ エキシマランプ
２１ 放電容器
２２ 外側管
２３ 内側管
２４ 外側電極
２５ 内側電極
２６ 電源装置
２７ 排気管の残部
Ｈ 放電空間

Claims (8)

1. 合成石英ガラス製の放電容器を具備し、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプにおいて、
   前記放電容器の少なくとも一部において、当該放電容器を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度よりも高いことを特徴とする放電ランプ。
2. 放電容器における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から当該表面に向かう厚み方向に変化しており、
   前記少なくとも一方の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分における酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
3. 合成石英ガラス製の放電容器を具備し、波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプにおいて、
   前記放電容器の少なくとも一部において、当該放電容器を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度よりも高いことを特徴とする放電ランプ。
4. 放電容器における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から当該表面に向かう厚み方向に変化しており、
   前記少なくとも一方の表面から深さ１００μｍまでの厚み部分におけるＯＨ基の平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の放電ランプ。
5. 波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプを具備し、当該放電ランプからの光を放射するための合成石英ガラス製の光放射窓を備えた光放射装置において、
   前記光放射窓の少なくとも一部において、当該光放射窓を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中における酸素分子の濃度よりも高いことを特徴とする光放射装置。
6. 光放射窓における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から当該表面に向かう厚み方向に変化しており、
   前記少なくとも一方の表面から深さ２００μｍまでの厚み部分における酸素分子の平均濃度が０．８×１０¹⁶個／ｃｃ以上であることを特徴とする請求項５に記載の光放射装置。
7. 波長１９０ｎｍ以下の紫外光を含む光を放電容器の内部で放射する放電ランプを具備し、当該放電ランプからの光を放射するための合成石英ガラス製の光放射窓を備えた光放射装置において、
   前記光放射窓の少なくとも一部において、当該光放射窓を形成する合成石英ガラス中のフッ素の含有量が７０００ｗｔ．ｐｐｍ以上３００００ｗｔ．ｐｐｍ以下であり、少なくとも一方の表面において、表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度よりも低く、かつ、当該表面の表層を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度が、肉厚中心部を形成する合成石英ガラス中におけるＯＨ基の濃度よりも高いことを特徴とする光放射装置。
8. 光放射窓における前記少なくとも一方の表面の表層において、当該表層を形成する合成石英ガラス中におけるＳｉ−Ｆ結合の濃度が、肉厚中心部側から外表面に向かう厚み方向に変化しており、
   前記少なくとも一方の表面から深さ１００μｍまでの厚み部分におけるＯＨ基の平均濃度が７０ｗｔ．ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の光放射装置。

Images