JP5493100B2 - Discharge lamp - Google Patents

Discharge lamp Download PDF

Info

Publication number
JP5493100B2
JP5493100B2 JP2008309506A JP2008309506A JP5493100B2 JP 5493100 B2 JP5493100 B2 JP 5493100B2 JP 2008309506 A JP2008309506 A JP 2008309506A JP 2008309506 A JP2008309506 A JP 2008309506A JP 5493100 B2 JP5493100 B2 JP 5493100B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
discharge
discharge lamp
carbon
emission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008309506A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010135162A (en
Inventor
章光 八田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orc Manufacturing Co Ltd
Kochi University of Technology
Original Assignee
Orc Manufacturing Co Ltd
Kochi University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orc Manufacturing Co Ltd, Kochi University of Technology filed Critical Orc Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2008309506A priority Critical patent/JP5493100B2/en
Publication of JP2010135162A publication Critical patent/JP2010135162A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5493100B2 publication Critical patent/JP5493100B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Discharge Lamp (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

本発明は、希ガスを放電管内に封入し、紫外領域の光を放電発光させる放電ランプに関する。   The present invention relates to a discharge lamp in which a rare gas is enclosed in a discharge tube and discharges light in the ultraviolet region.

紫外線は、蛍光灯、フォトリソグラフィーの光源、あるいは殺菌処理、UV硬化、オゾン生成等様々な各工業分野で幅広く利用されており、紫外線放射ランプとして水銀ランプが一般的に使用されている。放電容器内に水銀と希ガスを封入し、放電管の両端に設けた電極間に電圧を印加することで水銀による放電発光が生じ、波長254nm、185nmなどの紫外光が放射される。   Ultraviolet rays are widely used in various industrial fields such as fluorescent lamps, photolithography light sources, sterilization treatment, UV curing, ozone generation, and mercury lamps are generally used as ultraviolet radiation lamps. Mercury and a rare gas are enclosed in a discharge vessel, and a voltage is applied between electrodes provided at both ends of the discharge tube, whereby discharge light emission due to mercury occurs, and ultraviolet light having a wavelength of 254 nm, 185 nm, or the like is emitted.

水銀ランプでは、周囲の温度変化によって紫外線放射特性が変化しやすく、要求される紫外線の光出力を高精度に安定させることが難しい。また、環境問題の観点からも、有害な水銀を今後も継続的に使用するのは望ましくない。   In a mercury lamp, the ultraviolet radiation characteristics are likely to change due to changes in ambient temperature, and it is difficult to stabilize the required ultraviolet light output with high accuracy. Also, from the viewpoint of environmental problems, it is not desirable to continue to use harmful mercury in the future.

水銀を使用しない紫外光放電ランプとして、一酸化炭素(CO)を放電ガスとして封入する放電ランプが提案されている(特許文献1、特許文献2参照)。そこでは、一酸化炭素の放電プラズマによって強い紫外線を放射することを利用し、一酸化炭素を放電ガスとして放電管に封入する。放電中、一酸化炭素分子、一酸化炭素イオンによって紫外域200nm〜400nmから紫外光が得られる。   As an ultraviolet light discharge lamp that does not use mercury, a discharge lamp in which carbon monoxide (CO) is sealed as a discharge gas has been proposed (see Patent Document 1 and Patent Document 2). In this method, carbon monoxide is enclosed in a discharge tube as a discharge gas by utilizing the strong ultraviolet rays emitted by the discharge plasma of carbon monoxide. During discharge, ultraviolet light is obtained from an ultraviolet region of 200 nm to 400 nm by carbon monoxide molecules and carbon monoxide ions.

また、上記放電ランプのように特定波長の輝線スペクトルではなく、真空紫外〜紫外域の連続スペクトルが得られる放電ランプとして、重水素ランプが知られている(例えば特許文献3参照)。重水素ランプでは、重水素または重水素と水素の混合ガスが放電ガスとして放電管内に封入される。
特開2004−111301号公報 特開2002−358924号公報 特開2007−335130号公報
Further, a deuterium lamp is known as a discharge lamp that can obtain a continuous spectrum in the vacuum ultraviolet to ultraviolet region instead of an emission line spectrum of a specific wavelength as in the above-described discharge lamp (see, for example, Patent Document 3). In the deuterium lamp, deuterium or a mixed gas of deuterium and hydrogen is enclosed in a discharge tube as a discharge gas.
JP 2004-111301 A JP 2002-358924 A JP 2007-335130 A

特許文献1、2に記載された放電ランプでは、高強度の真空紫外光を得ることはできない。一方、重水素ランプでは、真空紫外域において連続スペクトルの光が放射され、特定波長の真空紫外光を高出力で放射するように構成されていない。   The discharge lamps described in Patent Documents 1 and 2 cannot obtain high-intensity vacuum ultraviolet light. On the other hand, deuterium lamps are not configured to emit continuous ultraviolet light in the vacuum ultraviolet region and emit vacuum ultraviolet light of a specific wavelength at high output.

本発明の放電ランプは、真空紫外域で特定波長の紫外光を高出力で放射するランプであり、放電ガスとしてネオンガス(Ne)が封入される放電管内に炭素単体もしくは炭素化合物が入れられている。そして、ネオンガスを主成分とする放電によって、真空紫外域の156nm付近において、炭素原子(の励起)を発光起源として輝線発光することを特徴とする。   The discharge lamp of the present invention is a lamp that emits ultraviolet light having a specific wavelength in the vacuum ultraviolet region at a high output, and a single carbon or a carbon compound is placed in a discharge tube in which neon gas (Ne) is sealed as a discharge gas. . Then, the emission is characterized in that emission of emission light is caused by carbon atoms (excitation thereof) as a light emission source in the vicinity of 156 nm in the vacuum ultraviolet region by a discharge mainly composed of neon gas.

ここで、「炭素単体もしくは炭素化合物が入れられる」とは、放電時に炭素原子が放電管内に存在するように、炭素が様々な結合状態、相状態で存在することを表し、炭素原子を含む分子ガス(以下、炭素含有ガスという)をネオンガスに対して混合すること、炭素を含む液状成分を混入すること、あるいは、固体状の炭素を放電管内にあらかじめ付着することなども含まれる。   Here, “carbon alone or a carbon compound is included” means that carbon exists in various bonded states and phase states so that carbon atoms are present in the discharge tube at the time of discharge. This includes mixing a gas (hereinafter referred to as carbon-containing gas) with neon gas, mixing a liquid component containing carbon, or pre-depositing solid carbon in a discharge tube.

本発明の放電ランプでは、真空紫外域の156nm付近において、従来の放電ランプでは得られない非常に強い輝線発光スペクトルが得られる。この紫外光は、ネオンガスの放電プラズマ中に炭素原子が励起されることによって生じる。ネオンガスが封入された放電管に炭素を混入することにより、従来の放電ランプでは得られなかった真空紫外域における輝線発光が成し遂げられている。   In the discharge lamp of the present invention, a very strong emission line emission spectrum that cannot be obtained by a conventional discharge lamp is obtained in the vicinity of 156 nm in the vacuum ultraviolet region. This ultraviolet light is generated when carbon atoms are excited in a discharge plasma of neon gas. By mixing carbon in a discharge tube filled with neon gas, emission of light in the vacuum ultraviolet region, which was not possible with conventional discharge lamps, has been achieved.

一態様の放電ランプにおいては、156nm付近での輝線発光は、150nm〜1800nmの波長範囲、しいては真空紫外域におけるピーク発光となる。すなわち、156nm付近の光が真空紫外域で最も強い。また、165nm付近においても高出力の紫外光が得られる。   In the discharge lamp of one embodiment, the emission of the emission line near 156 nm is a peak emission in the wavelength range of 150 nm to 1800 nm, that is, in the vacuum ultraviolet region. That is, light around 156 nm is strongest in the vacuum ultraviolet region. Further, high-power ultraviolet light can be obtained even in the vicinity of 165 nm.

ネオンガスのみを放電管に封入しても、真空紫外域で同じような高出力の輝線発光は得られず、また、ネオンガス以外のガスを放電ガスとして封入しても、同様の輝線発光を得ることはできない。本発明の放電ランプは、従来の放電ランプでは実現できなかった真空紫外光の高出力を実現している。   Even if only neon gas is enclosed in the discharge tube, similar high-power emission line emission cannot be obtained in the vacuum ultraviolet region, and if emission gas other than neon gas is used as discharge gas, similar emission line emission can be obtained. I can't. The discharge lamp of the present invention achieves high output of vacuum ultraviolet light that could not be realized with conventional discharge lamps.

放電ランプは、殺菌、フォトリソグラフィーなど、直接紫外線を利用する光源として構成すればよく、あるいは、真空紫外光によって蛍光体を励起させ、可視光を外部に放射する照明ランプとして構成してもよい。   The discharge lamp may be configured as a light source that directly uses ultraviolet rays, such as sterilization and photolithography, or may be configured as an illumination lamp that excites phosphors with vacuum ultraviolet light and emits visible light to the outside.

放電ランプの種類、放電方式は特に限定されないが、炭素が電極に付着するのを防ぐため、放電空間内に電極を配置しない無電極放電ランプであるのがよい。例えば、マイクロ波放電ランプとして構成するのがよい。ネオンガスを主成分とする放電ガスの封入圧力はおよそ常温で10kPa以上に設定すればよく、例えば封入圧力を大気圧に定めればよい。   The type of discharge lamp and the discharge method are not particularly limited, but in order to prevent carbon from adhering to the electrode, an electrodeless discharge lamp in which no electrode is disposed in the discharge space is preferable. For example, it may be configured as a microwave discharge lamp. What is necessary is just to set the enclosure pressure of discharge gas which has neon gas as a main component to about 10 kPa or more at about normal temperature, for example, what is necessary is just to set an enclosure pressure to atmospheric pressure.

放電管内への炭素混入量を調整するためには、ネオンガスとともに炭素含有ガスを放電管に封入させるのがよい。混入する炭素含有ガスとしては、炭素を含む分子ガスであればよく、例えば、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO)、メタン(CH)のいずれかのガス、あるいはこれらの混合ガスであればよい。このような炭素含有ガスをネオンガスに対して添加させた放電ガスにより、炭素原子を起源として真空紫外域における輝線発光が得られる。 In order to adjust the amount of carbon mixed in the discharge tube, a carbon-containing gas is preferably sealed in the discharge tube together with neon gas. The carbon-containing gas to be mixed may be a molecular gas containing carbon, for example, any gas of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), or a mixed gas thereof. If it is. With the discharge gas in which such a carbon-containing gas is added to the neon gas, bright line emission in the vacuum ultraviolet region can be obtained from the carbon atoms.

炭素の混入程度については、真空紫外光を高出力で放射させるのを妨げない範囲で炭素を混入すればよい。できるだけ高出力の真空紫外光を得るのであれば、微量の炭素含有ガスを放電管内に封入すればよく、ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス濃度N(%)は、0<N≦5.0の範囲にあるのが望ましい。さらに、ガス濃度N(%)が、0<N≦0.5の範囲であればより望ましく、0<N≦0.2の範囲にあるのが最も望ましい。   As for the degree of carbon mixing, carbon may be mixed in a range that does not prevent the vacuum ultraviolet light from being emitted at a high output. In order to obtain as high output vacuum ultraviolet light as possible, a small amount of carbon-containing gas may be enclosed in the discharge tube, and the gas concentration N (%) of the carbon-containing gas with respect to neon gas is in the range of 0 <N ≦ 5.0. It is desirable to be in Further, the gas concentration N (%) is more desirably in the range of 0 <N ≦ 0.5, and most desirably in the range of 0 <N ≦ 0.2.

安定して高出力の真空紫外光を得るためには、酸素など炭素原子以外の原子、分子を放電管内に混在させないことが望ましい。したがって、固体の炭素を放電管内にあらかじめ混入し、ネオンガスの放電プラズマ中に炭素原子を励起させるのが望ましい。   In order to stably obtain high-output vacuum ultraviolet light, it is desirable that atoms and molecules other than carbon atoms such as oxygen are not mixed in the discharge tube. Therefore, it is desirable that solid carbon is mixed in the discharge tube in advance to excite carbon atoms in the discharge plasma of neon gas.

炭素原子の励起を放電管内全体で生じやすくするため、炭素膜を放電管内壁にあらかじめ付着させるのが好ましい。あるいは、炭素混入の準備を簡素化するため、炭素片を放電管内にあらかじめ混入させてもよい。炭素の混入量としては、真空紫外光の高出力の妨げにならない範囲に定めればよい。   In order to facilitate the excitation of carbon atoms throughout the discharge tube, it is preferable that a carbon film is attached in advance to the inner wall of the discharge tube. Alternatively, in order to simplify the preparation for carbon mixing, carbon pieces may be mixed in the discharge tube in advance. The mixing amount of carbon may be determined in a range that does not hinder the high output of vacuum ultraviolet light.

本発明の放電ランプの製造方法は、放電管内にネオンガスと炭素含有ガスの混合ガスを封入する放電ランプの製造方法であって、混合ガスの封入圧力を10kPa以上に定め、ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス濃度N(%)を、0<N≦5.0の範囲に定めることを特徴とする。あるいは、固体の炭素を混入させる放電ランプの製造方法としては、放電管内壁に炭素膜を付着させた後にネオンガスを放電ガスとして封入し、ネオンガスの封入圧力を10kPa以上に定めることを特徴とする。   A method for manufacturing a discharge lamp according to the present invention is a method for manufacturing a discharge lamp in which a mixed gas of neon gas and carbon-containing gas is enclosed in a discharge tube, wherein the sealed pressure of the mixed gas is set to 10 kPa or more, and The gas concentration N (%) is defined in a range of 0 <N ≦ 5.0. Alternatively, as a method of manufacturing a discharge lamp in which solid carbon is mixed, neon gas is sealed as a discharge gas after a carbon film is attached to the inner wall of the discharge tube, and the sealing pressure of the neon gas is set to 10 kPa or more.

本発明の放電発光方法は、放電ガスとしてネオンガス(Ne)が封入される放電管内に炭素単体もしくは炭素化合物を混入し、放電により、炭素原子を起源とする156nm付近の真空紫外光を放射させることを特徴とする。炭素とネオンガスを含んだ放電管内で放電発光させることにより、殺菌処理など真空紫外光を必要とする処理に利用可能である。   In the discharge light emission method of the present invention, a carbon simple substance or a carbon compound is mixed in a discharge tube in which neon gas (Ne) is sealed as a discharge gas, and vacuum ultraviolet light around 156 nm originating from carbon atoms is emitted by discharge. It is characterized by. By emitting discharge light in a discharge tube containing carbon and neon gas, it can be used for a process requiring vacuum ultraviolet light such as a sterilization process.

本発明によれば、特定波長の真空紫外光を高出力で放射可能な放電ランプを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the discharge lamp which can radiate | emit the vacuum ultraviolet light of a specific wavelength with high output can be provided.

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、第1の実施形態であるマイクロ放電ランプの模式的構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a micro discharge lamp according to the first embodiment.

光源装置として構成されるマイクロ波放電ランプ10は、放電用マイクロ波キャビティ(共振器)20の中空部に石英製放電管12を挿入された放電ランプであり、マイクロ波電力を供給することによって放電発光する。放電管12の開放端部12Aはチャンバー15に収容され、Oリング17によってシーリングされている。   A microwave discharge lamp 10 configured as a light source device is a discharge lamp in which a quartz discharge tube 12 is inserted into a hollow portion of a discharge microwave cavity (resonator) 20 and is discharged by supplying microwave power. Emits light. The open end 12 </ b> A of the discharge tube 12 is accommodated in the chamber 15 and sealed by an O-ring 17.

チャンバー15は、放電管12の軸方向に延びる管状部15Aを有し、管状部15Aは、真空ポンプ40、およびガスタンク42、44とガス管路50を介して連通している。管状部15Aの端部には、MgF窓14を配設した真空フランジ部19が連結されており、放電発光による光がMgF窓14を通じて放電管外部に射出される。MgF窓14には、真空紫外分光器(図示せず)、あるいは照射対象物を収容した真空容器(図示せず)が取り付け可能である。 The chamber 15 has a tubular portion 15 </ b> A extending in the axial direction of the discharge tube 12, and the tubular portion 15 </ b> A communicates with the vacuum pump 40 and the gas tanks 42 and 44 via the gas conduit 50. A vacuum flange portion 19 provided with an MgF 2 window 14 is connected to the end portion of the tubular portion 15A, and light from the discharge light is emitted through the MgF 2 window 14 to the outside of the discharge tube. A vacuum ultraviolet spectrometer (not shown) or a vacuum container (not shown) containing an irradiation object can be attached to the MgF 2 window 14.

ガスタンク42、44には、それぞれ一酸化炭素ガス(CO)、ネオンガス(Ne)が封入されており、ガス管路50には、低圧真空計(圧力計)62、高圧真空計64が接続されている。放電管12へのNe、COガスの供給は、バルブ52、54、55、57、59の開閉によって行われる。   Carbon monoxide gas (CO) and neon gas (Ne) are sealed in the gas tanks 42 and 44, respectively, and a low pressure vacuum gauge (pressure gauge) 62 and a high pressure vacuum gauge 64 are connected to the gas conduit 50. Yes. Ne and CO gas are supplied to the discharge tube 12 by opening and closing the valves 52, 54, 55, 57 and 59.

放電管12内には、NeにCOの混合ガスが放電ガスとして封入され、Neに対するCOのガス濃度N(%)が5%以下となるようにガス供給が調整される。また、放電ガスの封入圧力(Pa)が大気圧とほぼ同じ100kPaとなるように調整される。   In the discharge tube 12, a mixed gas of CO in Ne is sealed as a discharge gas, and the gas supply is adjusted so that the CO gas concentration N (%) with respect to Ne becomes 5% or less. Further, the discharge gas sealing pressure (Pa) is adjusted to 100 kPa which is substantially the same as the atmospheric pressure.

電源部(図示せず)に接続された同軸出力型のマイクロ波発振器22は、同軸ケーブル24を介してマイクロ波キャビティ20にマイクロ波電力を供給する。マイクロ波キャビティ20では、マイクロ波電力によってマイクロ波電界がキャビティ内に印加される。これにより、放電管12内の放電ガスがプラズマ状態となり、放電発光する。   A coaxial output type microwave oscillator 22 connected to a power supply unit (not shown) supplies microwave power to the microwave cavity 20 via a coaxial cable 24. In the microwave cavity 20, a microwave electric field is applied in the cavity by microwave power. As a result, the discharge gas in the discharge tube 12 enters a plasma state and discharges light.

放電発光では、Neによる発光とともに、炭素原子(C)の励起に起因する特定波長の真空紫外光がMgF窓14を通して外部に放射される。真空紫外光は、基板の表面処理等の光励起プロセスに使用される。 In discharge light emission, vacuum ultraviolet light having a specific wavelength resulting from excitation of carbon atoms (C) is emitted to the outside through the MgF 2 window 14 together with light emission by Ne. Vacuum ultraviolet light is used for photoexcitation processes such as substrate surface treatment.

図2は、真空紫外分光器を放電ランプ10に取り付けることで観測された真空紫外域の発光スペクトルを示した図である。ただし、放電ガスの封入圧力を100kPa、ガス濃度Nを0.5%、マイクロ波電力を60Wとしている。   FIG. 2 is a diagram showing an emission spectrum in the vacuum ultraviolet region observed by attaching the vacuum ultraviolet spectrometer to the discharge lamp 10. However, the sealing pressure of the discharge gas is 100 kPa, the gas concentration N is 0.5%, and the microwave power is 60 W.

図2に示すように、放電ランプ10を放電発光させると、波長156nm付近で非常に強い輝線スペクトルSP1が得られる。また、165nm付近においても強い輝線スペクトルSP2が得られる。真空紫外域では、波長156nm付近の輝線スペクトルSP1が最も相対的強度が大きく、放電ランプ10は156nm付近でピーク発光する。波長165nm付近の輝線スペクトルSP2の相対的強度はその次に大きい。   As shown in FIG. 2, when the discharge lamp 10 is made to emit light, a very strong emission line spectrum SP1 is obtained in the vicinity of a wavelength of 156 nm. Further, a strong emission line spectrum SP2 is obtained even in the vicinity of 165 nm. In the vacuum ultraviolet region, the bright line spectrum SP1 near the wavelength of 156 nm has the highest relative intensity, and the discharge lamp 10 emits a peak at around 156 nm. The relative intensity of the bright line spectrum SP2 near the wavelength of 165 nm is the next highest.

この156nm付近における非常に強いスペクトルは、炭素原子(C)を起因としている。放電管12内に封入されたCOはNeのプラズマ放電中に分解され、炭素原子が生成する。生成した炭素原子はマイクロ波プラズマによって励起され、波長156nm付近で輝線発光する。波長165nm付近の輝線発光についても同じである。   This very strong spectrum near 156 nm is attributed to the carbon atom (C). The CO enclosed in the discharge tube 12 is decomposed during Ne plasma discharge to generate carbon atoms. The generated carbon atoms are excited by the microwave plasma and emit bright lines near a wavelength of 156 nm. The same applies to the emission of emission lines near the wavelength of 165 nm.

COの分解によって生成されたOやOは真空紫外光の障害となるので、混入するCOガスの量が少ないほど光出力を高めることができる。図2では、ガス濃度Nが0.5%のときの発光スペクトルを示しているが、ガス濃度Nをさらに下げることによってより高出力の真空紫外光が得られる。 Since O and O 2 generated by the decomposition of CO become an obstacle to vacuum ultraviolet light, the light output can be increased as the amount of mixed CO gas is smaller. FIG. 2 shows an emission spectrum when the gas concentration N is 0.5%, but by further reducing the gas concentration N, higher-power vacuum ultraviolet light can be obtained.

このように本実施形態では、放電ガスとしてNeガスを放電管内に封入するマイクロ波放電ランプ10において、微量(ガス濃度Nが5%以下)のCOガスをNeガスに添加し、マイクロ波電力の供給によって放電発光させる。このとき、156nm、165nmにおいて高強度の輝線スペクトルが得られる。   As described above, in this embodiment, in the microwave discharge lamp 10 in which Ne gas is sealed in the discharge tube as the discharge gas, a small amount of CO gas (gas concentration N is 5% or less) is added to the Ne gas, and the microwave power is reduced. Discharge light emission by supplying. At this time, high-intensity emission line spectra are obtained at 156 nm and 165 nm.

真空紫外域で安定した高出力のスペクトル光が得られるため、狭帯域で高出力のスペクトル光が要求される露光処理、殺菌処理、UV硬化処理などに光源装置として使用できる。また、放電管内に封入する放電ガス以外は従来のマイクロ波放電ランプと同じであり、ランプ構造を変更することなく高出力の真空紫外光を得ることができる。   Since stable high-output spectral light is obtained in the vacuum ultraviolet region, it can be used as a light source device for exposure processing, sterilization processing, UV curing processing and the like that require high-power spectral light in a narrow band. Further, except for the discharge gas sealed in the discharge tube, it is the same as the conventional microwave discharge lamp, and high-power vacuum ultraviolet light can be obtained without changing the lamp structure.

上述したように、混入するCOガスのガス濃度Nを下げるほど高出力の発光スペクトルが得られることから、ガス濃度N(%)をできるだけ下げるのがよい。例えばガス濃度Nを0.2%以下とするのがよい。しかしながら、放電ランプ10に使用環境において必要とされる強度以上のスペクトルが得られる範囲でガス濃度Nを定めればよい。ガス濃度を5%以下に定めれば十分な出力のスペクトルを得ることができるが、あるいは5%を超えたガス濃度Nを設定してもよい。   As described above, the higher the emission spectrum is obtained as the gas concentration N of the mixed CO gas is lowered, it is preferable to reduce the gas concentration N (%) as much as possible. For example, the gas concentration N is preferably 0.2% or less. However, the gas concentration N may be determined within a range in which a spectrum having an intensity higher than that required for the discharge lamp 10 in the usage environment is obtained. If the gas concentration is set to 5% or less, a sufficient output spectrum can be obtained. Alternatively, a gas concentration N exceeding 5% may be set.

放電ガスの封入圧力についても、必要な強度のスペクトルが得られる範囲で定めればよく、大気圧以下、あるいは大気圧以上であってもよく、例えば10kPa以上であればよい。   The charging pressure of the discharge gas may be determined within a range in which a spectrum having a required intensity can be obtained, and may be equal to or lower than atmospheric pressure or equal to or higher than atmospheric pressure, for example, 10 kPa or higher.

本実施形態では、COガスをNeガスに対して微量添加しているが、それ以外の炭素原子を含む分子ガス(CO、CHなどをここでは炭素含有ガスという)を混入してもよく、156nm付近、165nm付近において非常に強い輝線スペクトルが同様に得られる。CO、COなど酸素を含む分子ガスを混入する場合、例えば放電管内壁にAl、Tiなどの膜をあらかじめコーティングするなど、放電中に生成される酸素を吸収するようにゲッタ材を配設するのがよい。 In this embodiment, a small amount of CO gas is added to Ne gas, but other molecular gases containing carbon atoms (CO 2 , CH 4, etc. are referred to as carbon-containing gas here) may be mixed. Very strong emission line spectra are similarly obtained at around 156 nm and 165 nm. When a molecular gas containing oxygen such as CO or CO 2 is mixed, a getter material is disposed so as to absorb oxygen generated during discharge, for example, by coating a film such as Al or Ti on the inner wall of the discharge tube in advance. It is good.

次に、図3を用いて、第2の実施形態であるマイクロ波放電ランプについて説明する。第2の実施形態では、放電管の一端を真空ポンプに接続させず、封止切りされている。   Next, the microwave discharge lamp which is 2nd Embodiment is demonstrated using FIG. In the second embodiment, one end of the discharge tube is cut off without being connected to a vacuum pump.

図3は、第2の実施形態であるマイクロ波放電ランプの模式的構成図である。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a microwave discharge lamp according to the second embodiment.

マイクロ波放電ランプ100における放電管120の一端は封止切りされており、その一端にはMgF窓124が真空気密用の接着剤(トールシール)によって取り付けられている。石英製放電管120の本体部分120AとMgF窓124との間には、MgF窓124と放電管本体部分120Aの熱膨張率の相違による歪み等を防ぐため、継ぎガラス122が設けられている。 One end of the discharge tube 120 in the microwave discharge lamp 100 is cut off, and an MgF 2 window 124 is attached to one end of the discharge tube 120 with a vacuum-tight adhesive (toll seal). A joint glass 122 is provided between the main body portion 120A of the quartz discharge tube 120 and the MgF 2 window 124 in order to prevent distortion due to a difference in thermal expansion coefficient between the MgF 2 window 124 and the discharge tube main body portion 120A. Yes.

放電管120の内壁には炭素薄膜が付着しており、放電管120を封止切りする前にCO等のガスを混入した上で放電発光することによって炭素薄膜を付着させ、その後に真空引き、封止切りしている。マイクロ波発振器22からマイクロ波電力が供給されると、マイクロ波電界が加えられ、放電発光する。ネオンガスがプラズマ放電している間、放電管120の内壁に付着していた炭素原子が励起され、156nm付近、165nm付近において非常に強い輝線スペクトルが得られる。   A carbon thin film is attached to the inner wall of the discharge tube 120, and before the discharge tube 120 is sealed off, a carbon thin film is attached by mixing with a gas such as CO before discharging light, and then a vacuum is drawn. Cut off the seal. When microwave power is supplied from the microwave oscillator 22, a microwave electric field is applied, and discharge light is emitted. During the plasma discharge of the neon gas, the carbon atoms attached to the inner wall of the discharge tube 120 are excited and a very strong emission line spectrum is obtained at around 156 nm and 165 nm.

第2の実施形態では、炭素薄膜、すなわち固体の炭素が放電管120内に混入されているため、を封入したときに生成されるOやOなど他の分子による放電発光の障害がない。その結果、156nm付近、165nm付近における発光スペクトルは、第1の実施形態と同等、もしくはそれ以上の高出力であり、発光効率の優れた放電ランプを得ることができる。 In the second embodiment, since a carbon thin film, that is, solid carbon is mixed in the discharge tube 120, there is no obstacle to discharge light emission due to other molecules such as O and O 2 generated when encapsulating the carbon thin film. As a result, the emission spectra in the vicinity of 156 nm and 165 nm have a high output equivalent to or higher than that of the first embodiment, and a discharge lamp having excellent luminous efficiency can be obtained.

なお、炭素薄膜を付着させる代わりに、炭素片を放電管120内にあらかじめ設けるように構成してもよい。また、第1、第2の実施形態では、炭素含有ガス、固体炭素を混入されていたが、油分、有機溶剤、プラスチック片などで炭素原子を含む炭素単体、あるいは炭素化合物を放電管12内に混入するように構成してもよい。   In addition, you may comprise so that a carbon piece may be previously provided in the discharge tube 120 instead of making a carbon thin film adhere. Further, in the first and second embodiments, the carbon-containing gas and solid carbon are mixed, but carbon simple substance or carbon compound containing carbon atoms with oil, organic solvent, plastic piece or the like is contained in the discharge tube 12. You may comprise so that it may mix.

第1、第2の実施形態のマイクロ波放電ランプでは紫外光を外部に放射するが、放電管12内壁に蛍光体を付着させ、可視光を外部に放射するように構成してもよい。また、上述したタイプ以外のマイクロ波放電ランプを構成してよく、立体回路素子、導波管などを用いたマイクロ波放電ランプを適用してもよい。   In the microwave discharge lamps of the first and second embodiments, ultraviolet light is radiated to the outside, but a phosphor may be attached to the inner wall of the discharge tube 12 to radiate visible light to the outside. Further, a microwave discharge lamp other than the type described above may be configured, and a microwave discharge lamp using a three-dimensional circuit element, a waveguide, or the like may be applied.

さらに、マイクロ波放電以外の放電方式を適用することも可能であり、高周波放電、交流、直流放電による放電であってもよく、また、マイクロ波放電ランプ以外の無電極型放電ランプ、内部電極型放電ランプなど様々な種類の放電ランプについても適用することができる。   Furthermore, it is also possible to apply a discharge method other than microwave discharge, which may be discharge by high frequency discharge, alternating current, direct current discharge, electrodeless discharge lamp other than microwave discharge lamp, internal electrode type The present invention can also be applied to various types of discharge lamps such as a discharge lamp.

以下では、第1の実施形態におけるマイクロ波放電ランプに応じた実施例に基づいて、スペクトル特性、すなわち真空紫外域での高出力輝線発光を説明する。   Below, based on the Example according to the microwave discharge lamp in 1st Embodiment, a spectral characteristic, ie, high output bright line light emission in a vacuum ultraviolet region, is demonstrated.

図4は、実施例1におけるマイクロ波放電ランプの発光スペクトルと重水素放電ランプの発光スペクトルを比較した図である。   FIG. 4 is a diagram comparing the emission spectrum of the microwave discharge lamp in Example 1 with the emission spectrum of the deuterium discharge lamp.

実施例1のマイクロ波放電ランプは、第1の実施形態と同様のマイクロ波キャビティを使用する構成であり、同軸ケーブルを介して同軸出力型マイクロ波発振器をマイクロ波キャビティ(日本高周波製MC−III)に接続している。また、真空紫外分光器(アクトンリサーチ社製 VM−504)、光電子増倍管(アクトンリサーチ社製D A−780−VUV)を用いて真空紫外光のスペクトルを測定した。   The microwave discharge lamp of Example 1 is configured to use the same microwave cavity as that of the first embodiment, and a coaxial output type microwave oscillator is connected to a microwave cavity (MC-III manufactured by Nippon High Frequency Co., Ltd.) via a coaxial cable. ) Is connected. Moreover, the spectrum of the vacuum ultraviolet light was measured using the vacuum ultraviolet spectrometer (VM-504 by Acton Research) and the photomultiplier tube (DA-780-VUV by Acton Research).

長さ500mm、径15mmであって、石英ガラス製の一端開放型放電管を用意し、放電管の開放端をチャンバー(ゲージポートアダプタ)に接続させるととともに、MgF窓材をチャンバーに同軸結合した真空フランジ部に配設し、真空紫外分光器の入射ポートをMgF窓に取り付けた。真空紫外光を精度よく測定するため、真空紫外分光器自体を高真空排気するとともに、真空フランジ部にチューブを取り付けて残留空気を真空排気した。また、MgF窓と真空紫外分光器の入射スリットとの間を高真空排気し、真空紫外分光器の入射ポートをMgF窓で真空封止した。 A discharge glass tube with a length of 500 mm and a diameter of 15 mm and made of quartz glass is prepared. The discharge tube is connected to the chamber (gauge port adapter) and the MgF 2 window material is coaxially coupled to the chamber. The incident port of the vacuum ultraviolet spectrometer was attached to the MgF 2 window. In order to accurately measure the vacuum ultraviolet light, the vacuum ultraviolet spectrometer itself was evacuated to a high vacuum and a tube was attached to the vacuum flange to evacuate the remaining air. Further, high vacuum evacuation was performed between the MgF 2 window and the entrance slit of the vacuum ultraviolet spectrometer, and the entrance port of the vacuum ultraviolet spectrometer was vacuum sealed with the MgF 2 window.

放電ガス封入の手順について図1の符号を参照しながら説明すると、放電管内を真空排気した後、低圧真空計が使用できる状態でバルブ52を開放し、COガスを供給した。そして、バルブ55を調整しながら、低圧真空計の表示が1kPaになるまで放電管内にCOガスを封入した。   The procedure for charging the discharge gas will be described with reference to the reference numeral in FIG. 1. After the inside of the discharge tube was evacuated, the valve 52 was opened in a state where the low-pressure vacuum gauge could be used, and CO gas was supplied. Then, while adjusting the bulb 55, CO gas was sealed in the discharge tube until the low-pressure vacuum gauge display reached 1 kPa.

ガス管路に残ったCOガスを除去した後、高圧真空計が使用できる状態でバルブ54を開放し、Neガスを供給した。そして、バルブ55を調整しながら、高圧真空計の表示が100kPaになるまでNeガスを放電管内に封入した。   After removing the CO gas remaining in the gas pipeline, the valve 54 was opened in a state where the high-pressure vacuum gauge could be used, and Ne gas was supplied. Then, while adjusting the bulb 55, Ne gas was sealed in the discharge tube until the display of the high-pressure vacuum gauge reached 100 kPa.

そして、マイクロ波キャビティに挿入固定された放電管に対し、マイクロ波電力を60W、マイクロ波の周波数を2.45GHzで放電発光させた。真空紫外分光器の射出ポートに電子増倍管を設置し、光強度を電圧値(mV)で測定した。   The discharge tube inserted and fixed in the microwave cavity was discharged with a microwave power of 60 W and a microwave frequency of 2.45 GHz. An electron multiplier tube was installed at the emission port of the vacuum ultraviolet spectrometer, and the light intensity was measured by a voltage value (mV).

一方、比較例としての重水素ランプについては、浜松ホトニクス製の重水素ランプ(L10366型)を用意し、重水素ランプの光射出部分に上記真空紫外分光器を接続した。重水素ランプの光出射口と真空紫外分光器の入射ポートの距離は、上記放電ランプの放電発光領域と入射ポートの距離が同じ距離になるように設定されている。そして、同じ電力60Wによって重水素ランプを放電発光させた。   On the other hand, as a deuterium lamp as a comparative example, a deuterium lamp (L10366 type) manufactured by Hamamatsu Photonics was prepared, and the vacuum ultraviolet spectrometer was connected to the light emission portion of the deuterium lamp. The distance between the light outlet of the deuterium lamp and the incident port of the vacuum ultraviolet spectrometer is set so that the distance between the discharge light emitting region of the discharge lamp and the incident port is the same distance. Then, the deuterium lamp was discharged with the same power of 60 W.

図4(A)では、縦軸の相対的スペクトル強度を、マイクロ波放電ランプのスペクトル強度レベルに合わせて規定している。図4(A)のマイクロ波放電ランプによる発光スペクトルは、図2に示した発光スペクトルに相当する。一方、図4(B)では、縦軸の相対的スペクトル強度を、重水素ランプのスペクトル強度レベルに合わせて規定している。   In FIG. 4A, the relative spectral intensity on the vertical axis is defined according to the spectral intensity level of the microwave discharge lamp. The emission spectrum of the microwave discharge lamp in FIG. 4A corresponds to the emission spectrum shown in FIG. On the other hand, in FIG. 4B, the relative spectral intensity on the vertical axis is defined in accordance with the spectral intensity level of the deuterium lamp.

図4(A)、図4(B)から明らかなように、マイクロ波放電ランプでは156nm付近、165nm付近で約40倍以上の強いスペクトルが得られることが確認される。このことは、特定波長の真空紫外光を放射する光源装置として非常に有用であることを示している。   As is clear from FIGS. 4A and 4B, it is confirmed that the microwave discharge lamp can obtain a strong spectrum of about 40 times or more around 156 nm and 165 nm. This indicates that it is very useful as a light source device that emits vacuum ultraviolet light having a specific wavelength.

図5は、実施例2のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するCOガスの濃度を変えたときの発光スペクトルを示した図である。Neに対するCOのガス濃度Nを0.2%、0.5%、5%と定め、発光スペクトルを測定した。マイクロ波放電ランプの構成は上記実施例1と同じであり、封入ガス濃度以外の実験条件については、上記実施例1において示した条件と実質的に同じである。 FIG. 5 is a diagram showing an emission spectrum when the concentration of the mixed CO 2 gas is changed in the microwave discharge lamp of Example 2. The gas concentration N of CO 2 with respect to Ne was set to 0.2%, 0.5%, and 5%, and the emission spectrum was measured. The configuration of the microwave discharge lamp is the same as that of the first embodiment, and the experimental conditions other than the concentration of the enclosed gas are substantially the same as the conditions shown in the first embodiment.

図5に示すように、COのガス濃度Nが低いほど、波長156nm、165nmのスペクトル強度が大きいことが確認される。ここでは図示していないが、COのガス濃度Nが1.0%であるときのスペクトル強度は、ガス濃度0.5%とガス濃度5.0パーセントの間であり、ガス濃度0.7%のスペクトル強度は、ガス濃度0.5%とガス濃度1.0%の間になる。このことは、COガス以外のでも同じであり、ガス濃度0.2%〜5%の範囲においては、CO、CH等のガス濃度が低いほどスペクトル強度が大きくなる。 As shown in FIG. 5, it is confirmed that the lower the CO 2 gas concentration N, the higher the spectral intensities at wavelengths of 156 nm and 165 nm. Although not shown here, the spectrum intensity when the gas concentration N of CO 2 is 1.0% is between the gas concentration of 0.5% and the gas concentration of 5.0%, and the gas concentration of 0.7%. % Spectral intensity is between 0.5% gas concentration and 1.0% gas concentration. This is the same except for the CO 2 gas. In the gas concentration range of 0.2% to 5%, the lower the gas concentration of CO, CH 4 or the like, the higher the spectral intensity.

図6は、実施例3のマイクロ波放電ランプにおいて、ネオンに対して添加する炭素含有ガスを変えたときのスペクトル分布を示した図である。ただし、放電開始から所定時刻でのスペクトルを示す。Neに対するCO、CO、CHのガス濃度を0.2%とする放電ガスをそれぞれ混入し、放電ガスの封入圧力を100kPaとした放電ランプのスペクトル分布を測定した。マイクロ波放電ランプの構成および放電条件については、封入する放電ガスの種類、ガス濃度を除いて上記実施例1と実質的に同じである。 FIG. 6 is a diagram showing a spectral distribution when the carbon-containing gas added to neon is changed in the microwave discharge lamp of Example 3. However, the spectrum at a predetermined time from the start of discharge is shown. The discharge lamp with a gas concentration of 0.2% for CO, CO 2 , and CH 4 with respect to Ne was mixed, and the spectral distribution of the discharge lamp with a discharge gas sealing pressure of 100 kPa was measured. The configuration and discharge conditions of the microwave discharge lamp are substantially the same as those in Example 1 except for the type of discharge gas to be sealed and the gas concentration.

図6に示すように、CO、CO、CHいずれのガスにおいても、およそ156nmでもっとも強度の大きい輝線スペクトルが得られることが確認される。そして、165nm付近でスペクトル強度が次に大きい輝線発光が得られることが確認される。 As shown in FIG. 6, it is confirmed that the emission line spectrum having the highest intensity is obtained at about 156 nm in any of CO, CO 2 and CH 4 gases. Then, it is confirmed that bright line emission with the next highest spectral intensity is obtained in the vicinity of 165 nm.

図7は、実施例4のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するガスとしてCO、CO、CHをそれぞれ封入した3つの放電ランプの156nmのスペクトル強度の時間経過を示した図である。図8は、実施例4のマイクロ波放電ランプにおいて、165nmのスペクトル強度の時間経過を示した図である。マイクロ波放電ランプの構成、放電条件については、封入する放電ガスの種類、ガス濃度を除いて上記実施例1と実質的に同じである。 FIG. 7 is a diagram showing the time course of the spectral intensity of 156 nm of three discharge lamps each containing CO, CO 2 , and CH 4 as mixed gases in the microwave discharge lamp of Example 4. FIG. 8 is a graph showing the time course of the spectral intensity of 165 nm in the microwave discharge lamp of Example 4. The configuration and discharge conditions of the microwave discharge lamp are substantially the same as those of the first embodiment except for the type of discharge gas to be sealed and the gas concentration.

Neに対するガス濃度Nを0.2%と定め、CO、CO、CHをそれぞれ混入した放電ランプに対し、156nm、165nmのスペクトル強度の時間経過を測定した。放電開始から12分経過するまでの間、スペクトル強度がある程度変化し、15〜20経過後にはスペクトル強度が収束し始め、30分経過後にはスペクトル強度がほぼ安定する。 The gas concentration N with respect to Ne was set at 0.2%, and the time course of spectral intensities of 156 nm and 165 nm was measured for a discharge lamp mixed with CO, CO 2 and CH 4 , respectively. The spectrum intensity changes to some extent until 12 minutes have elapsed from the start of discharge, the spectrum intensity starts to converge after 15 to 20 minutes, and the spectrum intensity is almost stabilized after 30 minutes.

図7、図8から明らかなように、放電発光が安定状態になれば、波長156nm、165nm付近の高出力輝線発光がそのまま維持されることが確認される。すなわち、放電ランプとして長時間使用しても、安定した高出力の真空紫外光を得ることが確認される。   As is clear from FIGS. 7 and 8, it is confirmed that when the discharge emission becomes stable, the high-output emission line emission near wavelengths of 156 nm and 165 nm is maintained as it is. That is, it is confirmed that stable and high-power vacuum ultraviolet light can be obtained even when used as a discharge lamp for a long time.

図9は、実施例5のマイクロ波放電ランプにおいて、放電管内壁に炭素薄膜をあらかじめ付着させたマイクロ波放電ランプにおける真空紫外域のスペクトル分布を示した図である。マイクロ波放電ランプの構成、放電条件については、マイクロ波電力が50Wであること、炭素薄膜が放電管内に付着していること、炭素含有ガスとの混合ガスを封入する代わりに純ネオンガスを封入することを除いて、上記実施例1と同じである。   FIG. 9 is a diagram showing the spectral distribution in the vacuum ultraviolet region in the microwave discharge lamp of Example 5 in which a carbon thin film was previously attached to the inner wall of the discharge tube. Regarding the configuration and discharge conditions of the microwave discharge lamp, the microwave power is 50 W, the carbon thin film is adhered in the discharge tube, and pure neon gas is sealed instead of sealing the mixed gas with the carbon-containing gas. Except this, it is the same as the first embodiment.

図9から明らかなように、およそ156nm、165nmで高出力の輝線スペクトルが得られる。このことは、炭素含有ガスの混入の代わりに、固体として炭素を放電管内に混入することでも、同様のスペクトルが得られることを表している。   As is clear from FIG. 9, high-output emission line spectra are obtained at about 156 nm and 165 nm. This indicates that a similar spectrum can be obtained by mixing carbon as a solid in the discharge tube instead of mixing the carbon-containing gas.

図10は、実施例6のマイクロ波放電ランプにおいて、ネオンガス以外の希ガスを封入したときの発光スペクトルを示した図である。マイクロ波放電ランプの構成、放電条件については、封入する希ガス以外の放電条件を除いて上記実施例5と実質的に同じである。   FIG. 10 is a diagram showing an emission spectrum when a rare gas other than neon gas is sealed in the microwave discharge lamp of Example 6. The configuration of the microwave discharge lamp and the discharge conditions are substantially the same as those in Example 5 except for the discharge conditions other than the rare gas to be enclosed.

図10に示すように、ネオン以外の希ガス、キセノン(Xe)、クリプトン(Kr)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)を放電ガスとして使用し、同様の発光スペクトルを得ることはできない。さらにCOガスを微量添加しても、純Neガス封入時と同様の発光スペクトルを得ることができなかった。このことから、Neと炭素の組み合わせによって、はじめて真空紫外域で非常に強い輝線発光が得られることが確認された。   As shown in FIG. 10, a similar emission spectrum cannot be obtained using rare gases other than neon, xenon (Xe), krypton (Kr), argon (Ar), and helium (He) as discharge gases. Further, even when a small amount of CO gas was added, an emission spectrum similar to that when pure Ne gas was sealed could not be obtained. From this, it was confirmed that a very strong emission line emission was obtained in the vacuum ultraviolet region for the first time by a combination of Ne and carbon.

第1の実施形態であるマイクロ放電ランプの模式的構成図である。It is a typical block diagram of the micro discharge lamp which is 1st Embodiment. 真空紫外分光器を放電ランプに取り付けることで観測された真空紫外域の発光スペクトルを示した図である。It is the figure which showed the emission spectrum of the vacuum ultraviolet region observed by attaching a vacuum ultraviolet spectrometer to a discharge lamp. 第2の実施形態であるマイクロ波放電ランプの模式的構成図である。It is a typical block diagram of the microwave discharge lamp which is 2nd Embodiment. 実施例1のマイクロ波放電ランプにおいて、マイクロ波放電ランプの発光スペクトルと重水素放電ランプの発光スペクトルを比較した図である。In the microwave discharge lamp of Example 1, it is the figure which compared the emission spectrum of the microwave discharge lamp, and the emission spectrum of the deuterium discharge lamp. 実施例2のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するCOガスの濃度を変えたときの発光スペクトルを示した図である。In the microwave discharge lamp of Example 2 is a diagram showing an emission spectrum when varying concentrations of contaminating CO 2 gas. 実施例3のマイクロ波放電ランプにおいて、ネオンに対して添加する炭素含有ガスを変えたときのスペクトル分布を示した図である。In the microwave discharge lamp of Example 3, it is the figure which showed the spectrum distribution when changing the carbon containing gas added with respect to neon. 実施例4のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するガスとしてCO、CO、CHをそれぞれ封入した3つの放電ランプの156nmのスペクトル強度の時間経過を示した図である。In the microwave discharge lamp of Example 4 is a diagram showing the time course of the spectral intensity of 156nm of the three discharge lamps CO as a gas to be mixed, CO 2, CH 4 were sealed, respectively. 実施例5のマイクロ波放電ランプにおいて、165nmのスペクトル強度の時間経過を示した図である。In the microwave discharge lamp of Example 5, it is the figure which showed the time passage of the spectrum intensity of 165 nm. 実施例5のマイクロ波放電ランプにおいて、放電管内壁に炭素薄膜を付着させたマイクロ波放電ランプにおける真空紫外域のスペクトル分布を示した図である。In the microwave discharge lamp of Example 5, it is the figure which showed the spectrum distribution of the vacuum ultraviolet region in the microwave discharge lamp which made the carbon thin film adhere to the discharge tube inner wall. 実施例6のマイクロ波放電ランプにおいて、Ne以外の希ガスを封入したときの発光スペクトルを示した図である。In the microwave discharge lamp of Example 6, it is the figure which showed the emission spectrum when noble gases other than Ne were enclosed.

符号の説明Explanation of symbols

10、100 マイクロ波放電ランプ
12、120 放電管
20 マイクロ波キャビティ
40 真空ポンプ


10, 100 Microwave discharge lamp 12, 120 Discharge tube 20 Microwave cavity 40 Vacuum pump


Claims (16)

放電ガスとして、ネオンガス(Ne)と炭素含有ガスの混合ガスが放電管内に封入されており、
放電ガスの封入圧力が、100kPa以上であり、
ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス容量濃度N(%)が、0<N≦5.0の範囲にあり、
ネオンガスを主成分とする放電により、真空紫外域の156nm付近において、炭素原子(C)が励起されることにより輝線発光することを特徴とする放電ランプ。
As the discharge gas, a mixed gas of neon gas (Ne) and carbon-containing gas is enclosed in the discharge tube,
The discharge pressure of the discharge gas is 100 kPa or more,
The gas volume concentration N (%) of the carbon-containing gas with respect to the neon gas is in the range of 0 <N ≦ 5.0,
A discharge lamp characterized in that emission of bright lines occurs when a carbon atom (C) is excited in the vicinity of 156 nm in a vacuum ultraviolet region by a discharge mainly composed of neon gas.
156nm付近における輝線発光の相対的スペクトル強度が、真空紫外域において最も大きいことを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 1, wherein the relative spectral intensity of emission line emission in the vicinity of 156 nm is the highest in the vacuum ultraviolet region. 真空紫外域の165nm付近において、炭素原子(C)が励起されることにより輝線発光することを特徴とする請求項2に記載の放電ランプ。   3. The discharge lamp according to claim 2, wherein a bright line is emitted when the carbon atom (C) is excited in the vicinity of 165 nm in the vacuum ultraviolet region. 165nm付近における輝線発光の相対的スペクトル強度が、真空紫外域において156nm付近における輝線発光の相対的スペクトル強度の次に大きいことを特徴とする請求項3に記載の放電ランプ。   4. The discharge lamp according to claim 3, wherein the relative spectral intensity of emission line emission in the vicinity of 165 nm is next to the relative spectral intensity of emission line emission in the vicinity of 156 nm in the vacuum ultraviolet region. 炭素含有ガスが、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO)、メタン(CH)のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項4に記載の放電ランプ。 The discharge lamp according to claim 4, wherein the carbon-containing gas contains at least one of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), and methane (CH 4 ). 炭素含有ガスが、一酸化炭素であることを特徴とする請求項5に記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 5, wherein the carbon-containing gas is carbon monoxide. ガス容量濃度N(%)が、0<N≦0.5の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。   2. The discharge lamp according to claim 1, wherein the gas capacity concentration N (%) is in a range of 0 <N ≦ 0.5. ガス容量濃度N(%)が、0<N≦0.2の範囲にあることを特徴とする請求項7に記載の放電ランプ。   8. The discharge lamp according to claim 7, wherein the gas capacity concentration N (%) is in a range of 0 <N ≦ 0.2. 放電ガスとしてネオンガス(Ne)が封入される放電管内に固体の炭素が入れられており、
ネオンガスの封入圧力が100kPa以上であり、
ネオンガスのプラズマ放電により、真空紫外域の156nm付近において、炭素原子(C)が励起されることにより輝線発光することを特徴とする放電ランプ。
Solid carbon is put in a discharge tube filled with neon gas (Ne) as a discharge gas,
Neon gas sealing pressure is 100 kPa or more,
A discharge lamp characterized in that emission of bright lines occurs when a carbon atom (C) is excited in the vicinity of 156 nm in a vacuum ultraviolet region by a plasma discharge of neon gas.
炭素膜が放電管内壁に付着していることを特徴とする請求項9に記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 9, wherein the carbon film is attached to the inner wall of the discharge tube. 炭素片が放電管内に混入されていることを特徴とする請求項9に記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 9, wherein carbon pieces are mixed in the discharge tube. 前記放電ランプが、無電極放電ランプであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 1, wherein the discharge lamp is an electrodeless discharge lamp. 前記放電ランプが、マイクロ波放電ランプであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 1, wherein the discharge lamp is a microwave discharge lamp. 前記放電ガスの封入圧力が、大気圧に定められていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to any one of claims 1 to 13, wherein an enclosure pressure of the discharge gas is set to atmospheric pressure. 放電ランプの製造方法であって、
放電管内にネオンガスと炭素含有ガスの混合ガスを封入し、
混合ガスの封入圧力を100kPa以上に定め、
ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス容量濃度N(%)を、0<N≦5.0の範囲に定めることを特徴とする放電ランプの製造方法。
A method for manufacturing a discharge lamp, comprising:
Enclose a mixture of neon gas and carbon-containing gas in the discharge tube,
The sealing pressure of the mixed gas is set to 100 kPa or more,
A method for manufacturing a discharge lamp, characterized in that a gas capacity concentration N (%) of a carbon-containing gas with respect to a neon gas is set in a range of 0 <N ≦ 5.0.
放電ランプの製造方法であって、
内壁に炭素膜を付着させた放電管内にネオンガスを放電ガスとして封入し、
ネオンガスの封入圧力を100kPa以上に定めることを特徴とする放電ランプの製造方法。
A method for manufacturing a discharge lamp, comprising:
Neon gas is sealed as a discharge gas in a discharge tube with a carbon film attached to the inner wall,
A method for manufacturing a discharge lamp, wherein a sealing pressure of neon gas is set to 100 kPa or more.
JP2008309506A 2008-12-04 2008-12-04 Discharge lamp Active JP5493100B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008309506A JP5493100B2 (en) 2008-12-04 2008-12-04 Discharge lamp

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008309506A JP5493100B2 (en) 2008-12-04 2008-12-04 Discharge lamp

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010135162A JP2010135162A (en) 2010-06-17
JP5493100B2 true JP5493100B2 (en) 2014-05-14

Family

ID=42346256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008309506A Active JP5493100B2 (en) 2008-12-04 2008-12-04 Discharge lamp

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5493100B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012114007A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 Ushio Inc Discharge lamp device
CN105140098A (en) * 2015-07-30 2015-12-09 安徽中杰信息科技有限公司 Electrodeless vacuum ultraviolet lamp

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49100871A (en) * 1973-01-30 1974-09-24
JPS553109A (en) * 1978-06-22 1980-01-10 Toshiba Corp Metallic vapor discharge lamp
JPH08106880A (en) * 1994-09-30 1996-04-23 Toshiba Lighting & Technol Corp Neon glow discharge lamp and display device
AU7937198A (en) * 1997-07-03 1999-01-25 Hamamatsu Photonics K.K. Discharge tube and method of calibrating laser wavelength by using the same
US6133694A (en) * 1999-05-07 2000-10-17 Fusion Uv Systems, Inc. High-pressure lamp bulb having fill containing multiple excimer combinations
JP4873394B2 (en) * 2001-06-01 2012-02-08 公立大学法人高知工科大学 Discharge lamp
DE102004048005A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Dr. Hönle AG A gas discharge lamp, system and method of curing UV light curable materials, and UV light cured material
JP2006294548A (en) * 2005-04-14 2006-10-26 Dialight Japan Co Ltd Cold cathode fluorescent lamp
CN101981652B (en) * 2008-04-02 2012-08-22 富山县 Ultraviolet generation device and lighting device using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010135162A (en) 2010-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7298077B2 (en) Device for generating UV radiation
US6052401A (en) Electron beam irradiation of gases and light source using the same
US20110056513A1 (en) Method for treating surfaces, lamp for said method, and irradiation system having said lamp
US4492898A (en) Mercury-free discharge lamp
EP0793258B1 (en) Mercury-free ultraviolet discharge source
US20110254449A1 (en) Fluorescent excimer lamps
Uhrlandt et al. Low-pressure mercury-free plasma light sources: experimental and theoretical perspectives
KR20030026228A (en) Uv enhancer for a metal halide lamp
US4636692A (en) Mercury-free discharge lamp
JP5493100B2 (en) Discharge lamp
EP2273534B1 (en) Ultraviolet generation device and lighting device using same
JP3292016B2 (en) Discharge lamp and vacuum ultraviolet light source device
HU219701B (en) Electrodeless high intensity discharge lamp having a phosphorus fill
JPH07288110A (en) Dielectric barrier electric discharge lamp
JP4873394B2 (en) Discharge lamp
Golovitskiı̆ Low-pressure inductive rf discharge in a rare gas-halogen mixture for economical mercury-free luminescence light sources.
US20130140471A1 (en) Enhanced Output Mercury-Free UVC Lamp System
US20020136018A1 (en) Multi-spectral uniform light source
JP2004227820A (en) Discharge lamp
US20070132408A1 (en) High frequency driven high pressure micro discharge
WO2019234454A2 (en) A plasma light source
CA3102924A1 (en) A plasma light source with low metal halide dose
EP4125112A1 (en) Mercury free cold cathode lamp internally coated with a luminescent down shifting layer
FR2980912A1 (en) Gas discharge lamp, has casing comprising active gas containing oxygen and/or nitrogen oxide, where mixture of plasma gas and active gas emits UV or visible radiation and mercury content in casing is zero
US4296350A (en) Gaseous fluorescent discharge lamp

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111025

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130619

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20130619

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131008

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5493100

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250