JP5493101B2 - Microwave discharge lamp - Google Patents

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本発明は、マイクロ波によって放電発光するマイクロ波放電ランプに関し、特に、長尺の放電管を配置可能な放電ランプの構造に関する。   The present invention relates to a microwave discharge lamp that emits light by microwaves, and more particularly to a structure of a discharge lamp in which a long discharge tube can be arranged.

マイクロ波放電ランプでは、マイクロ波共振器(キャビティ)内に放電管を配置し、マグネトロンなどマイクロ波発振器から出力されるマイクロ波を共振器内で共振させる。マイクロ波電力の供給によって強電界が加えられ、放電ガスがプラズマ状態となって放電発光する。   In a microwave discharge lamp, a discharge tube is disposed in a microwave resonator (cavity), and a microwave output from a microwave oscillator such as a magnetron is resonated in the resonator. A strong electric field is applied by the supply of microwave power, and the discharge gas becomes a plasma state and discharges light.

マイクロ波放電ランプの発光効率を向上させるため、共振器の構造、放電管の配置構成、マイクロ波の供給方法などについて様々な改善が試みられている。例えば、共振器内に同軸的な2つの導体を配置し、あるいは、共振器の開口部との距離間隔を調整しながら放電管を配置する(特許文献1、2参照)。また、マイクロ波のパワーを上げるため、複数のマグネトロンを共振器に接続させる(特許文献3参照)。
特開平8−161911号公報 特開2004−355980号公報 実開平7−22455号公報
In order to improve the light emission efficiency of the microwave discharge lamp, various improvements have been attempted with respect to the structure of the resonator, the arrangement of the discharge tubes, the microwave supply method, and the like. For example, two coaxial conductors are arranged in the resonator, or the discharge tube is arranged while adjusting the distance from the opening of the resonator (see Patent Documents 1 and 2). In order to increase the power of the microwave, a plurality of magnetrons are connected to the resonator (see Patent Document 3).
JP-A-8-161911 JP 2004-355980 A Japanese Utility Model Publication No. 7-22455

フォトリソグラフィー、殺菌処理、洗浄処理などの工業分野では、液晶デバイスなど照射対象物の大型化に伴い、広範囲に光を照射する光源装置が要求される。しかしながら、共振器内に長尺放電管を配置させることは、共振器の大型化、コストの観点から困難であり、また、電磁波漏洩防止のシールド構造を採る共振器内部に放電管を収容するため、効率よく光を外部へ取り出すことが難しい。特に、放電管全体に渡って光を放射状に取り出すことができない。   In industrial fields such as photolithography, sterilization treatment, and cleaning treatment, a light source device that irradiates light over a wide range is required as an irradiation object such as a liquid crystal device becomes larger. However, it is difficult to dispose a long discharge tube in the resonator from the viewpoint of enlargement of the resonator and cost, and the discharge tube is accommodated inside the resonator having a shield structure for preventing electromagnetic wave leakage. It is difficult to extract light efficiently outside. In particular, light cannot be extracted radially over the entire discharge tube.

したがって、本発明の課題は、広範囲に効率よく光を放射可能なマイクロ波放電ランプを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a microwave discharge lamp capable of efficiently emitting light over a wide range.

本発明のマイクロ波放電ランプは、マイクロ波共振器を使用せずに放電発光するランプであり、マグネトロンなどマイクロ波を発振する少なくとも1つのマイクロ波発振器と、放電ガスが封入される放電管と、放電管を管軸方向に沿って囲む管状導体とを備える。   The microwave discharge lamp of the present invention is a lamp that emits light without using a microwave resonator, and includes at least one microwave oscillator that oscillates microwaves such as a magnetron, a discharge tube in which a discharge gas is sealed, And a tubular conductor surrounding the discharge tube along the tube axis direction.

石英ガラス、セラミックスなどから成る放電管は、管軸方向に沿って長く延びる長尺の放電管として構成可能であり、また、放電ガスとして、例えば真空紫外光を放射するCOとXeの混合ガスが封入される。管状導体は導電性を有し、放電管を覆うように構成される。   A discharge tube made of quartz glass, ceramics, or the like can be configured as a long discharge tube extending long along the tube axis direction. For example, a mixed gas of CO and Xe that emits vacuum ultraviolet light is used as a discharge gas. Enclosed. The tubular conductor has conductivity and is configured to cover the discharge tube.

本発明では、マイクロ波が放電管の端部に供給される。マイクロ波電力の供給によって放電管内にプラズマが発生すると、プラズマは導電性をもつため、放電管内のプラズマと管状導体が、それぞれ同軸線路の内側導体、外側導体として機能する。   In the present invention, microwaves are supplied to the end of the discharge tube. When plasma is generated in the discharge tube by the supply of microwave power, since the plasma has conductivity, the plasma in the discharge tube and the tubular conductor function as an inner conductor and an outer conductor of the coaxial line, respectively.

したがって、放電開始直後によって放電管の端部にプラズマが生じると、同軸線路内をマイクロ波が管軸方向に伝搬し、マイクロ波の伝搬とともにプラズマが管軸方向に延伸する。マイクロ波伝搬とプラズマ生成が相互に作用することで、放電管の他端に向けてプラズマ発生部分、すなわち放電発光するエリアが延びていく。なお、同軸線路とは、断面形状が円状の内側導体、外側導体を同軸的配置させた線路に限定されものではなく、円あるいは楕円断面形状の内側導体、外側導体を配置する線路も含む。また、楕円の焦点と内側導体の中心位置を一致させる配置についても、内側導体と外側導体との間にマイクロ波伝送空間を形成するという意味では同軸的な配置として捉えることができ、同軸線路を構成するものとする。   Therefore, when plasma is generated at the end of the discharge tube immediately after the start of discharge, the microwave propagates in the axial direction of the coaxial line, and the plasma extends in the axial direction of the tube along with the propagation of the microwave. As the microwave propagation and the plasma generation interact with each other, the plasma generation portion, that is, the area where discharge light is emitted, extends toward the other end of the discharge tube. The coaxial line is not limited to a line in which an inner conductor and an outer conductor having a circular cross-sectional shape are arranged coaxially, and includes a line in which an inner conductor and an outer conductor having a circular or elliptical cross-sectional shape are arranged. In addition, the arrangement in which the focal point of the ellipse and the center position of the inner conductor coincide with each other can be regarded as a coaxial arrangement in the sense that a microwave transmission space is formed between the inner conductor and the outer conductor. Shall be composed.

マイクロ波電力はプラズマ生成に消費されるため、進行するにつれてマイクロ波が減衰する。マイクロ波電力がすべて消費されるまでプラズマが延伸すると、プラズマ延伸範囲で放電発光する。マイクロ波を供給し続けることにより、放電状態が維持される。   Since microwave power is consumed for plasma generation, the microwave attenuates as it travels. When the plasma is stretched until all the microwave power is consumed, discharge light emission occurs in the plasma stretching range. The discharge state is maintained by continuing to supply the microwave.

このように、同軸線路をマイクロ波が伝搬する経路で放電発光が生じるため、放電管から光を放射状に取り出すことが可能であり、放電管の管軸方向長さに合わせて広範囲に光を照射でき、管軸方向に沿ってどの位置でも光を取り出すことができる。マイクロ波電力がプラズマ生成に消費されることから、放電管の他端付近までプラズマが延伸させることができる電力をもつマイクロ波を、放電管の端部に供給するのがよい。   In this way, discharge light emission occurs in the path of microwave propagation through the coaxial line, so it is possible to extract light radially from the discharge tube, and irradiate light over a wide range according to the length of the discharge tube in the tube axis direction. The light can be extracted at any position along the tube axis direction. Since microwave power is consumed for plasma generation, it is preferable to supply a microwave having power that can extend the plasma to the vicinity of the other end of the discharge tube to the end of the discharge tube.

光をあらゆる方向に向けて放射状に照射させてもよいが、照射対象物に向けて光を照射させる場合、管状導体に光を通過させる光通過部を部分的に設けるのがよい。例えば、部分的に開口部を形成し、あるいは金属メッシュを配設して光を透過させる。   Although the light may be irradiated radially in any direction, when the light is irradiated toward the irradiation target, it is preferable to partially provide a light passage portion that allows the light to pass through the tubular conductor. For example, an opening is partially formed, or a metal mesh is provided to transmit light.

導波管、立体回路素子はランプ構造を大型化し、また回路構成を複雑にする。このような構成部品を使用せずに放電発光させるため、放電管の端部を、マイクロ波発振器の出力部と同軸接続させ、マイクロ波を直接供給するのが望ましい。   Waveguides and three-dimensional circuit elements increase the size of the lamp structure and complicate the circuit configuration. In order to discharge and emit light without using such components, it is desirable to connect the end of the discharge tube to the output of the microwave oscillator and supply the microwave directly.

放電管を確実に同軸固定し、マイクロ波を放電管に同軸出力するため、例えば、マイクロ波発振器の出力部と放電管の端部を連結し、内側導体として機能する中継導体部を設けるのがよい。また、マイクロ波の反射を抑制するため、中継導体部から管軸方向に沿って延出し、管軸方向長さがマイクロ波の1/4波長であるインピーダンス整合治具を設けるのがよい。   In order to securely fix the discharge tube coaxially and output the microwave coaxially to the discharge tube, for example, the output portion of the microwave oscillator and the end of the discharge tube are connected, and a relay conductor portion that functions as an inner conductor is provided. Good. In order to suppress the reflection of the microwave, it is preferable to provide an impedance matching jig extending from the relay conductor portion along the tube axis direction and having a tube axis length of 1/4 wavelength of the microwave.

あるいは、従来のマイクロ波導波管や立体回路素子を利用するため、マイクロ波発振器から出力されるマイクロ波を伝送する導波管を設け、放電管の端部を導波管内に挿入し、導波管内のマイクロ波を放電管端部に供給するのがよい。例えば、放電管挿入用の管状部、可変短絡器を設けた導波管において、放電管内のプラズマ、導波管の管状部がそれぞれ同軸線路の内側導体、外側導体として作用し、同軸モードでマイクロ波が放電管端部に供給される。   Alternatively, in order to use a conventional microwave waveguide or a three-dimensional circuit element, a waveguide for transmitting the microwave output from the microwave oscillator is provided, and the end of the discharge tube is inserted into the waveguide to guide the wave. The microwave in the tube is preferably supplied to the end of the discharge tube. For example, in a tubular section for inserting a discharge tube and a waveguide provided with a variable short circuit, the plasma in the discharge tube and the tubular section of the waveguide act as an inner conductor and an outer conductor of the coaxial line, respectively, and in the coaxial mode A wave is supplied to the end of the discharge tube.

管状導体の構成としては、空間、隙間を間に設けるように放電管を囲む導体管を構成してもよく、あるいは、放電管の外表面に金属膜などを形成するように構成してもよい。導体管を別途設ける場合、マイクロ波は放電管の管壁内と、放電管と導体管との間に形成された空間を伝搬する。一方、放電管外表面に密接して管状導体を形成する場合、放電管の管壁内をマイクロ波が伝搬する。   As the configuration of the tubular conductor, a conductor tube surrounding the discharge tube may be formed so as to provide a space and a gap therebetween, or a metal film or the like may be formed on the outer surface of the discharge tube. . When a conductor tube is separately provided, the microwave propagates in the tube wall of the discharge tube and the space formed between the discharge tube and the conductor tube. On the other hand, when the tubular conductor is formed in close contact with the outer surface of the discharge tube, the microwave propagates in the tube wall of the discharge tube.

放電管が石英ガラス製で、かつ放電発光が真空紫外光の場合、放電管が光を吸収し、発光効率が低下する。そのため、放電管をあまり肉厚にできない。このように放電条件、放電管の構造特性などの条件に適応、対処できるようにするため、導体管を別途配置して放電管との間に空間を設けるのが好ましい。一方、従来のランプ構造をできるだけ利用し、小型化等を図る場合、放電管の外表面上に管状導体を形成し、放電管と管状導体が一体となって同軸線路を構成するのがよい。   When the discharge tube is made of quartz glass and the discharge light emission is vacuum ultraviolet light, the discharge tube absorbs light and the light emission efficiency decreases. Therefore, the discharge tube cannot be made too thick. Thus, in order to be able to adapt and cope with conditions such as the discharge conditions and the structural characteristics of the discharge tube, it is preferable to arrange a conductor tube separately and provide a space between the discharge tube. On the other hand, when the conventional lamp structure is utilized as much as possible to reduce the size, a tubular conductor is preferably formed on the outer surface of the discharge tube, and the discharge tube and the tubular conductor are integrated to form a coaxial line.

マイクロ波の漏洩を防止しながら効率よく光を取り出すためには、金属メッシュを配設することが考えられる。しかしながら、光源として特定方向に効率よく光を外部に直接放射させるためには、管状導体に管軸方向に沿って光を通過させるスリットを形成するのが望ましい。   In order to extract light efficiently while preventing leakage of microwaves, it is conceivable to dispose a metal mesh. However, in order to efficiently radiate light directly in a specific direction as a light source, it is desirable to form a slit that allows light to pass along the tube axis direction in the tubular conductor.

スリットの形成されていない方向に放射された光をできるだけ集光し、外部に放出するため、導体管を楕円断面形状に形成し、一方の楕円焦点付近に放電管を配置する一方、他方の楕円焦点近くにスリットを形成するのが好ましい。放電管から放射した光は他方の楕円焦点に集まるので、放電による光は損失なく外部へ放射される。特に集光率を上げるため、導体管の内表面に光反射膜を形成するのがよい。   In order to condense the light emitted in the direction where the slit is not formed as much as possible and emit it to the outside, the conductor tube is formed in an elliptical cross-sectional shape, and the discharge tube is arranged near one elliptical focal point, while the other ellipse is arranged. It is preferable to form a slit near the focal point. Since the light emitted from the discharge tube is collected at the other elliptical focal point, the light due to the discharge is emitted to the outside without any loss. In particular, in order to increase the light collection rate, it is preferable to form a light reflecting film on the inner surface of the conductor tube.

放電発光中、マイクロ波電力は伝搬しながら消費されるため、プラズマが延伸するにつれて光強度がある程度弱まっていく。管軸方向に沿った光強度を一定にするため、2つのマイクロ波発振器を放電管の両端部に設け、放電管の両側からそれぞれマイクロ波を供給するのが望ましい。   During discharge light emission, the microwave power is consumed while propagating, so that the light intensity decreases to some extent as the plasma extends. In order to make the light intensity along the tube axis direction constant, it is desirable to provide two microwave oscillators at both ends of the discharge tube and supply microwaves from both sides of the discharge tube.

この場合、マイクロ波の干渉を防ぐため、2つのマイクロ波発振器が交互に断続動作し、放電管の両端部へマイクロ波を交互に供給するのがよい。交互パルス放電によって照度分布が一様になる。商用電源を利用してマイクロ波を発振するのであれば、2つのマイクロ波発振器の電源にそれぞれ半波整流回路を設け、互いに位相をずらせばよい。   In this case, in order to prevent the interference of the microwaves, it is preferable that the two microwave oscillators alternately operate intermittently and supply the microwaves alternately to both ends of the discharge tube. The illuminance distribution becomes uniform by the alternating pulse discharge. If microwaves are oscillated using a commercial power supply, half-wave rectifier circuits may be provided for the power supplies of the two microwave oscillators, and the phases may be shifted from each other.

本発明のマイクロ波放電ランプは、放電ガスが封入される放電管と、放電管を管軸方向に沿って囲む導体と、放電管内に生じるプラズマと導体がそれぞれ内側導体、外側導体として構成される同軸線路の端部にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段とを備える。   The microwave discharge lamp of the present invention includes a discharge tube in which a discharge gas is enclosed, a conductor that surrounds the discharge tube along the tube axis direction, and plasma and a conductor generated in the discharge tube as an inner conductor and an outer conductor, respectively. Microwave supply means for supplying a microwave to the end of the coaxial line.

供給されるマイクロ波は、放電管端部に供給された後に放電管内でマイクロ波伝搬、プラズマ延伸が続くような周波数、電力であればよく、光をより高密度、高輝度で放射させる場合には周波数を高く設定するのがよい。長尺(径に対し管軸方向に十分長い)放電管を使用するときに効率よくマイクロ波を供給するため、マイクロ波供給手段は、放電管の端部に同軸接続可能であって、マイクロ波を同軸出力するのがよい。   The microwave to be supplied may be a frequency and electric power at which microwave propagation and plasma stretching continue in the discharge tube after being supplied to the end of the discharge tube, and when emitting light with higher density and higher brightness. It is better to set the frequency higher. In order to efficiently supply microwaves when using a long discharge tube (long enough in the tube axis direction with respect to the diameter), the microwave supply means can be coaxially connected to the end of the discharge tube. Should be output coaxially.

本発明のマイクロ波放電発光部は、マグネトロンなどのマイクロ波発振器(特に、マイクロ波を同軸出力させる同軸出力部を備えたマイクロ波発振器)に接続可能であり、放電ガスが封入される放電管と、放電管を管軸方向に沿って囲む導体とを備え、マイクロ波が放電管の端部に供給され、放電中、放電管内に生じるプラズマと導体がそれぞれ同軸線路の内側導体、外側導体として構成される。   The microwave discharge light emitting part of the present invention can be connected to a microwave oscillator such as a magnetron (particularly a microwave oscillator having a coaxial output part for coaxially outputting a microwave), and a discharge tube in which a discharge gas is sealed. , A conductor surrounding the discharge tube along the tube axis direction, microwaves are supplied to the end of the discharge tube, and the plasma and conductor generated in the discharge tube during discharge are configured as the inner conductor and outer conductor of the coaxial line, respectively Is done.

本発明によれば、広範囲に効率よく光を照射可能なマイクロ波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 microwave discharge lamp which can irradiate light efficiently over a wide range 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波放電ランプの概略的構成図である。図2は、図1のII−IIに沿ったマイクロ波放電ランプの断面図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microwave discharge lamp according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the microwave discharge lamp taken along line II-II in FIG.

マイクロ波放電ランプ10は、マイクロ波を発振する2つの同軸出力型マグネトロン(以下、同軸出力マグネトロンという)12A、12Bと、放電発光部20を備え、放電発光部20の両端に同軸出力マグネトロン12A、12Bが設置される。放電発光部20は、円筒状導体管30と円筒状放電管40から構成されており、導体管30内部に放電管40を挿入配置させている。そして後述するように、導体管30、放電管40は、リング22A、22Bの位置において、同軸出力マグネトロン12A、12Bの同軸出力部60A、60Bと同軸的に接続している。   The microwave discharge lamp 10 includes two coaxial output magnetrons (hereinafter referred to as coaxial output magnetrons) 12A and 12B that oscillate microwaves, and a discharge light emitting unit 20, and coaxial output magnetrons 12A, 12B is installed. The discharge light emitting unit 20 includes a cylindrical conductor tube 30 and a cylindrical discharge tube 40, and the discharge tube 40 is inserted and disposed inside the conductor tube 30. As will be described later, the conductor tube 30 and the discharge tube 40 are coaxially connected to the coaxial output portions 60A and 60B of the coaxial output magnetrons 12A and 12B at the positions of the rings 22A and 22B.

石英製の放電管40は、両端を封止切りした長尺(ここでは1m以上)の肉薄放電管であり、また、導電性のリング22A、22Bの間に設けられた誘電体の支持部(図示せず)によって導体管30の中心に保持されている。金属などから成る導体管30は、放電管40全体を管軸方向に沿って囲んでいる。   The discharge tube 40 made of quartz is a long (1 m or more in this case) thin discharge tube with both ends sealed off, and a dielectric support portion (between the conductive rings 22A and 22B ( (Not shown) is held at the center of the conductor tube 30. The conductor tube 30 made of metal or the like surrounds the entire discharge tube 40 along the tube axis direction.

図2に示すように、放電管40は導体管30の軸Eに対して同軸的に配置されている。放電管40内の放電空間DSには、一酸化炭素(CO)とキセノン(Xe)の混合ガスが所定の封入圧力で封入されており、放電発光によって150〜200nmの範囲で真空紫外光が放射される。   As shown in FIG. 2, the discharge tube 40 is disposed coaxially with the axis E of the conductor tube 30. In the discharge space DS in the discharge tube 40, a mixed gas of carbon monoxide (CO) and xenon (Xe) is sealed at a predetermined sealing pressure, and vacuum ultraviolet light is emitted in the range of 150 to 200 nm by discharge light emission. Is done.

導体管30と放電管40との間の空間(以下、伝送空間という)TSは、後述するようにマイクロ波が管軸方向に沿って伝搬する空間であり、導体管30上部には、微小開口部30Hが所定間隔で管軸方向に形成されている。ここでは、効率的に光を外部に取り出すため、真空紫外光の吸収がない窒素が開口部30Hを通って伝送空間TS内に供給される。   A space TS (hereinafter referred to as a transmission space) TS between the conductor tube 30 and the discharge tube 40 is a space in which microwaves propagate along the tube axis direction as will be described later. The portions 30H are formed in the tube axis direction at predetermined intervals. Here, in order to efficiently extract light to the outside, nitrogen that does not absorb vacuum ultraviolet light is supplied into the transmission space TS through the opening 30H.

導体管30の下部には、放電発光による真空紫外光を外部へ放射させるためのスリット30Sが管軸方向に沿って形成されている。伝搬するマイクロ波が漏洩しないように、スリット30Sの大きさが定められている。   A slit 30S for radiating vacuum ultraviolet light by discharge light emission to the outside is formed in the lower part of the conductor tube 30 along the tube axis direction. The size of the slit 30S is determined so that the propagating microwave does not leak.

導体管30の内表面には真空紫外光に関して高反射率の反射膜32がコーティングされており、放電空間DSから放射される真空紫外光は、反射膜32によって反射しながらスリット30Sを通って外部へ射出する。これにより、ランプ下方に配置された基板(図示せず)等に真空紫外光がライン照射する。   The inner surface of the conductor tube 30 is coated with a reflective film 32 having a high reflectance with respect to vacuum ultraviolet light, and the vacuum ultraviolet light emitted from the discharge space DS is reflected by the reflective film 32 and passes through the slit 30S to the outside. To inject. Thereby, a vacuum ultraviolet light irradiates a board | substrate (not shown) etc. which are arrange | positioned under a lamp | ramp etc. with a line.

図3は、同軸出力マグネトロン12Aと放電管40との接続部を放電発光部20の内部から見て示した構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram showing the connection portion between the coaxial output magnetron 12 </ b> A and the discharge tube 40 as viewed from the inside of the discharge light emitting unit 20.

同軸出力マグネトロン12Aの同軸出力部60Aは、リング状の外側導体部62A、内側導体部50Aから構成されている。マイクロ波出力部となるアンテナ14Aに対し、銅パイプなどの内側導体部50Aが直結、固定され、同軸出力マグネトロン12Aの接地された導電性の筐体12A1には外側導体部62Aが固定されている。   The coaxial output portion 60A of the coaxial output magnetron 12A includes a ring-shaped outer conductor portion 62A and an inner conductor portion 50A. An inner conductor portion 50A such as a copper pipe is directly connected and fixed to the antenna 14A serving as a microwave output portion, and an outer conductor portion 62A is fixed to the grounded conductive casing 12A1 of the coaxial output magnetron 12A. .

内側導体部50Aは、放電管40の一方の端部40Aとアンテナ14Aを連結させ、外側導体部62Aとともに同軸線路を構成する。これにより、内側導体部50A、外側導体部62Aから成る同軸モードのマイクロ波が、同軸出力マグネトロン12Aから直接出力される。ここでは、WX−39D等の規格に従って同軸出力部60Aが構成される。   The inner conductor portion 50A connects one end portion 40A of the discharge tube 40 and the antenna 14A, and constitutes a coaxial line together with the outer conductor portion 62A. Thus, the coaxial mode microwave composed of the inner conductor portion 50A and the outer conductor portion 62A is directly output from the coaxial output magnetron 12A. Here, the coaxial output unit 60A is configured in accordance with a standard such as WX-39D.

放電管40の端部40Aは内側導体部50Aに直接差し込まれ、固定されている。また、導体管30と外側導体部62Aは導電性のリング22Aの両端部において嵌合し、これによって導体管30と外側導体部62Aが電気的に接続される。導体管30と外側導体部62Aとの距離間隔Mが調整可能であり、リング外側からホースバンドなどを締め付けることによってリング22Aが位置決めされる。一方、内側導体部50Aと放電管端部40Aの接続部分には、インピーダンス整合治具52Aが設けられている。インピーダンス整合治具52Aは、内側導体部50Aの端から同軸出力マグネトロン12Bに向けて管軸方向に延び、その管軸方向長さは、供給されるマイクロ波の波長λの1/4に定められている。   The end portion 40A of the discharge tube 40 is directly inserted and fixed to the inner conductor portion 50A. In addition, the conductor tube 30 and the outer conductor portion 62A are fitted at both ends of the conductive ring 22A, whereby the conductor tube 30 and the outer conductor portion 62A are electrically connected. The distance M between the conductor tube 30 and the outer conductor 62A can be adjusted, and the ring 22A is positioned by tightening a hose band or the like from the outside of the ring. On the other hand, an impedance matching jig 52A is provided at a connection portion between the inner conductor portion 50A and the discharge tube end portion 40A. The impedance matching jig 52A extends in the tube axis direction from the end of the inner conductor portion 50A toward the coaxial output magnetron 12B, and the length in the tube axis direction is set to ¼ of the wavelength λ of the microwave to be supplied. ing.

インピーダンス整合治具52Aの長さ(1/4λ)は、マイクロ波の反射を抑えるように定められており、同軸出力部60Aの特性インピーダンスZと、放電管40内に生じるプラズマを内側導体、導体管30を外側導体として構成される同軸線路の特性インピーダンスZpとの相乗平均が、インピーダンス整合治具52Aと放電管40内に生じるプラズマが管軸方向に沿って並ぶ範囲Lの特性インピーダンスZと一致する(Z=(Z1/2)。 The length (1 / 4λ) of the impedance matching jig 52A is determined so as to suppress the reflection of the microwave, and the characteristic impedance Z 0 of the coaxial output portion 60A and the plasma generated in the discharge tube 40 are connected to the inner conductor, The geometric impedance of the characteristic impedance Zp of the coaxial line configured with the conductor tube 30 as the outer conductor is the characteristic impedance Z c in the range L in which the plasma generated in the impedance matching jig 52A and the discharge tube 40 is aligned along the tube axis direction (Z c = (Z 0 Z p ) 1/2 ).

反対側の同軸出力マグネトロン12Bと放電管40との接続部分についても同様の構成になっており、放電管40の他方の端部40Bは内側導体部50Bと同軸接続し、同軸出力マグネトロン12Bの外側導体部62Bが筐体12B1に固定されて導体管30と電気的に接続している。また、内側導体部50Bの先端にはインピーダンス整合治具52Bが設けられている。   The connecting portion between the coaxial output magnetron 12B on the opposite side and the discharge tube 40 has the same configuration, and the other end portion 40B of the discharge tube 40 is coaxially connected to the inner conductor portion 50B, and the outside of the coaxial output magnetron 12B. The conductor 62B is fixed to the housing 12B1 and is electrically connected to the conductor tube 30. An impedance matching jig 52B is provided at the tip of the inner conductor portion 50B.

同軸出力マグネトロン12A、12Bは、商用電源から供給される交流電圧を高電圧に変換するトランス15A、15B、半波整流回路16A、16Bとともにマイクロ波電源17A、17Bを構成し、半波整流回路16A、16Bによる半波整流に従ってON/OFF動作する。すなわち、商用周波数の半周期毎に断続しながらマイクロ波を発振する。マイクロ波電源17A、17Bの入力電源位相はあらかじめ180度ずらして設定されており、同軸出力マグネトロン12Aと同軸出力マグネトロン12Bからマイクロ波が交互に発振される。   The coaxial output magnetrons 12A and 12B constitute microwave power sources 17A and 17B together with transformers 15A and 15B and half-wave rectifier circuits 16A and 16B that convert an AC voltage supplied from a commercial power source into a high voltage, and the half-wave rectifier circuit 16A. , 16B, and ON / OFF operation according to the half-wave rectification. That is, the microwave is oscillated while being interrupted every half cycle of the commercial frequency. The input power supply phases of the microwave power supplies 17A and 17B are set to be shifted by 180 degrees in advance, and microwaves are alternately oscillated from the coaxial output magnetron 12A and the coaxial output magnetron 12B.

図4は、マイクロ波放電ランプ10における放電発光の仕組みを示した図である。   FIG. 4 is a diagram showing a mechanism of discharge light emission in the microwave discharge lamp 10.

上述したように、同軸出力マグネトロン12A、12Bの同軸出力部60A、60Bは内側導体部50A、50Bと外側導体部62A、62Bをそれぞれ同軸線路の内側導体、外側導体とした同軸線路を構成する。   As described above, the coaxial output portions 60A and 60B of the coaxial output magnetrons 12A and 12B constitute a coaxial line using the inner conductor portions 50A and 50B and the outer conductor portions 62A and 62B as the inner conductor and outer conductor of the coaxial line, respectively.

同軸出力マグネトロン12Aから出力されるマイクロ波は、同軸TEMモードで同軸出力部60Aに供給され、これによってマイクロ波は同軸伝搬される。すなわち、内側導体部50Aと外側導体部62Aとの間をマイクロ波が管軸方向に沿って伝搬する。   The microwave output from the coaxial output magnetron 12A is supplied to the coaxial output unit 60A in the coaxial TEM mode, whereby the microwave is propagated coaxially. That is, the microwave propagates between the inner conductor portion 50A and the outer conductor portion 62A along the tube axis direction.

内側導体部50Aと同軸結合している放電管40の端部40Aでは、内側導体部50Aを介したマイクロ波電力の供給によって放電ガスがプラズマ状態となり、放電発光する(図4では、プラズマ発生部分Pを斑点で示している)。   At the end portion 40A of the discharge tube 40 that is coaxially coupled to the inner conductor portion 50A, the discharge gas becomes a plasma state by the supply of microwave power through the inner conductor portion 50A, and discharge light emission occurs (in FIG. 4, the plasma generation portion). P is shown as a spot).

放電ガスは元々絶縁状態にあるが、プラズマ状態になると導電性を帯びる。すなわち、放電空間DS内に生じるプラズマは導体となり、導体管30の内部に内側導体が形成された同軸線路と同じ構造になる。その結果、マイクロ波は、放電空間DS内のプラズマと導体管30の間、すなわち放電管40の管壁部分および伝送空間TSを伝搬していく。   The discharge gas is originally in an insulating state, but becomes conductive when in a plasma state. That is, the plasma generated in the discharge space DS becomes a conductor and has the same structure as the coaxial line in which the inner conductor is formed inside the conductor tube 30. As a result, the microwave propagates between the plasma in the discharge space DS and the conductor tube 30, that is, the tube wall portion of the discharge tube 40 and the transmission space TS.

マイクロ波が管軸方向に伝わると、マイクロ波電力の供給によって放電管40の端部40Aから離れた放電ガスもプラズマ状態となり、放電発光する。そして、プラズマ発生部分が同軸線路の内側導体として機能し、マイクロ波がさらに管軸方向へ伝搬し、それによってプラズマがさらに生成される。   When the microwave is transmitted in the tube axis direction, the discharge gas separated from the end 40A of the discharge tube 40 by the supply of the microwave power is also in a plasma state, and discharges light. The plasma generation portion functions as an inner conductor of the coaxial line, and the microwave further propagates in the tube axis direction, thereby further generating plasma.

このようにマイクロ波伝搬とプラズマ発生が相補的に続くことにより、プラズマが管軸方向に延伸する。マイクロ波電力はプラズマ生成のために消費されるため、マイクロ波は、進行するにつれて減衰していく。すべてのマイクロ波電力がプラズマ生成のために消費されると、それ以上プラズマは延伸しない。   In this way, the microwave propagation and the plasma generation are complementarily continued, so that the plasma extends in the tube axis direction. Since microwave power is consumed for plasma generation, the microwave decays as it travels. If all microwave power is consumed for plasma generation, the plasma will no longer stretch.

ここでは、放電管40の長さに応じてマイクロ波電力が設定されており、マイクロ波は放電管40の端部40Bまで伝搬する。その結果、プラズマが放電管全体に渡って発生し、放電管全体から真空紫外光が放射される。マイクロ波電力はほぼすべて消費されるので、放電管40の端部40Bにおけるマイクロ波の反射、および端部40Bを超えるマイクロ波の漏洩はほとんどない。   Here, the microwave power is set according to the length of the discharge tube 40, and the microwave propagates to the end 40 </ b> B of the discharge tube 40. As a result, plasma is generated over the entire discharge tube, and vacuum ultraviolet light is emitted from the entire discharge tube. Since almost all of the microwave power is consumed, there is almost no reflection of the microwave at the end 40B of the discharge tube 40 and leakage of the microwave beyond the end 40B.

反対側の同軸出力マグネトロン12Bから供給されるマイクロ波についても同様であり、マイクロ波が放電管40の端部40Aまで伝搬することにより、プラズマが放電管全体にまで延伸する。   The same applies to the microwave supplied from the coaxial output magnetron 12B on the opposite side, and the microwave propagates to the end 40A of the discharge tube 40, whereby the plasma extends to the entire discharge tube.

上述したように同軸出力マグネトロン12A、12Bは交互に間欠動作するため、交互パルス放電によって放電発光する。その結果、放電管40の両側から延伸するプラズマの密度が時間平均で管軸方向均一となり、発光強度が実質的に一様な真空紫外光がランプ下方に向けて照射される。   As described above, the coaxial output magnetrons 12A and 12B operate intermittently alternately, and therefore discharge light is emitted by alternating pulse discharge. As a result, the density of plasma extending from both sides of the discharge tube 40 becomes uniform in the tube axis direction on a time average, and vacuum ultraviolet light having a substantially uniform light emission intensity is irradiated downward.

このように本実施形態によれば、長尺の放電管40を備えたマイクロ波放電ランプ10において、2つの同軸出力マグネトロン12A、12Bが放電管40の両端部40A、40Bと同軸結合し、放電管40を管軸方向に沿って囲むように導体管30が配置されている。   As described above, according to the present embodiment, in the microwave discharge lamp 10 including the long discharge tube 40, the two coaxial output magnetrons 12A and 12B are coaxially coupled to the both end portions 40A and 40B of the discharge tube 40, and the discharge is performed. The conductor tube 30 is disposed so as to surround the tube 40 along the tube axis direction.

同軸出力マグネトロン12A、12Bによって同軸モードのマイクロ波が放電管40の端部40A、40Bへ交互に供給されると、プラズマ生成、マイクロ波伝搬が相補的に進行し、これによって放電管40から真空紫外光が放射される。そして、導体管30に形成されたスリット30Sを通って真空紫外光が基板などへ照射される。   When coaxial mode microwaves are alternately supplied to the end portions 40A and 40B of the discharge tube 40 by the coaxial output magnetrons 12A and 12B, plasma generation and microwave propagation proceed in a complementary manner. Ultraviolet light is emitted. And a vacuum ultraviolet light is irradiated to a board | substrate etc. through the slit 30S formed in the conductor tube 30. FIG.

共振器を使用せずに長尺の放電管40全体に渡って光を放射させることができるため、広範囲に渡って効率よく光を外部へ取り出すことができ、発光効率の優れたランプを提供することができる。また、長尺の放電管40の長さに合わせてマイクロ波電力を供給するため、供給電力を必要最小限に抑えてランプ点灯させることが可能となる。   Since light can be emitted over the entire long discharge tube 40 without using a resonator, the light can be efficiently taken out over a wide range, and a lamp with excellent luminous efficiency is provided. be able to. Further, since the microwave power is supplied in accordance with the length of the long discharge tube 40, the lamp can be lit with the supplied power minimized.

また、同軸出力マグネトロン12A、12Bと放電管40を同軸結合させてマイクロ波を同軸出力させることにより、インピーダンス整合器、同軸変換器など構成が複雑で高価な立体回路素子を必要とせず、廉価な装置構成で発光効率の高いランプを実現できる。   Further, by coaxially coupling the coaxial output magnetrons 12A and 12B and the discharge tube 40 to output the microwaves coaxially, an impedance matching unit, a coaxial converter, and the like are not required to have complicated and expensive three-dimensional circuit elements, and are inexpensive. A lamp with high luminous efficiency can be realized with the device configuration.

さらに、放電管40の両端に設けた同軸出力マグネトロン12A、12Bからマイクロ波を交互に放電管40へ供給することにより、光強度が時間平均で均一な真空紫外光が放電管40から放射される。これにより、照度一定の要求が厳しい基板等などの対象物に対し光源として使用することができる。また、交互にマイクロ波を放電管40に供給するため、マイクロ波の干渉を抑えることが出来る。   Further, by supplying microwaves alternately from the coaxial output magnetrons 12A and 12B provided at both ends of the discharge tube 40 to the discharge tube 40, vacuum ultraviolet light whose light intensity is uniform in time average is radiated from the discharge tube 40. . Thereby, it can be used as a light source for an object such as a substrate having a strict requirement for constant illuminance. Further, since microwaves are alternately supplied to the discharge tube 40, interference of microwaves can be suppressed.

その上、インピーダンス整合治具52A、52Bを放電管40の両端部40A、40Bに設けられることにより、接続部におけるマイクロ波の反射を防ぎ、マイクロ波電力がプラズマ発生に最大限利用される。   In addition, impedance matching jigs 52A and 52B are provided at both end portions 40A and 40B of the discharge tube 40, so that reflection of microwaves at the connecting portion is prevented, and microwave power is utilized to the maximum for plasma generation.

次に、図5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、放電管を覆う導体管の断面が楕円状に形成されている。それ以外の構成については、実質的に第1の実施形態と同じである。   Next, the microwave discharge lamp which is 2nd Embodiment is demonstrated using FIG. In the second embodiment, the cross section of the conductor tube covering the discharge tube is formed in an elliptical shape. Other configurations are substantially the same as those in the first embodiment.

図5は、第2の実施形態であるマイクロ波放電ランプの放電部断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the discharge part of the microwave discharge lamp according to the second embodiment.

図5に示すように、マイクロ波放電ランプ100の導体管130は、楕円断面形状であり、放電管40の軸Eが楕円の焦点と一致するように放電管40が位置決めされている。2つの同軸出力マグネトロン(ここでは図示せず)の出力部が放電管40の位置に合わせて同軸接続している。   As shown in FIG. 5, the conductor tube 130 of the microwave discharge lamp 100 has an elliptical cross-sectional shape, and the discharge tube 40 is positioned so that the axis E of the discharge tube 40 coincides with the focal point of the ellipse. The output portions of two coaxial output magnetrons (not shown here) are coaxially connected in accordance with the position of the discharge tube 40.

導体管130の断面が楕円形状であるため、放電管40から放射される真空紫外光は、反射膜132によって他方の楕円焦点方向に集められる。他方の楕円焦点位置近くにスリット130Sが形成されているため、真空紫外光を効果的に外部へ取り出すことができる。なお、円筒の組み合わせで擬似的な楕円断面形状の導体管を構成してもよい。   Since the cross section of the conductor tube 130 is elliptical, vacuum ultraviolet light emitted from the discharge tube 40 is collected by the reflective film 132 in the other elliptical focal direction. Since the slit 130S is formed near the other elliptical focal position, the vacuum ultraviolet light can be effectively taken out to the outside. Note that a conductor tube having a pseudo elliptical cross-sectional shape may be configured by a combination of cylinders.

なお、第1、第2の実施形態のように導体管にスリットを形成せず、金属メッシュを配設して光を外部に取り出すように構成してもよい。また、真空紫外光以外の波長域の光を照射させる場合などには、冷却用に空気を導体管30内の伝送空間TSへ入り込ませるように構成してもよい。放電管は、石英ガラス以外でセラミックスなどの誘電体によって構成すればよく、また、導体管も導電性を有するものであればよい。   Note that, as in the first and second embodiments, a slit may not be formed in the conductor tube, and a metal mesh may be provided to extract light to the outside. Further, when irradiating light in a wavelength region other than vacuum ultraviolet light, air may be configured to enter the transmission space TS in the conductor tube 30 for cooling. The discharge tube may be made of a dielectric material such as ceramics other than quartz glass, and the conductor tube only needs to have conductivity.

放電管40内に封入する放電ガスはCO、Xe以外のガスでもよく、真空紫外光以外の光を放射させてもよい。また、放電管40、あるいは導体管30の内壁に蛍光体をコーティングし、可視光を外部へ照射させるように構成してもよい。さらに、1つの同軸出力マグネトロンを放電管の一端に同軸結合し、放電管の一方のみからマイクロ波を供給するように構成してもよい。   The discharge gas sealed in the discharge tube 40 may be a gas other than CO and Xe, or may emit light other than vacuum ultraviolet light. Moreover, you may comprise so that a fluorescent substance may be coated on the inner wall of the discharge tube 40 or the conductor tube 30, and visible light may be irradiated outside. Further, one coaxial output magnetron may be coaxially coupled to one end of the discharge tube, and microwaves may be supplied from only one of the discharge tubes.

さらに、放電管に供給するマイクロ波は、放電管の端までプラズマ延伸が続き、安定な放電が可能な周波数と電力をもつマイクロ波であればよい。   Furthermore, the microwave to be supplied to the discharge tube may be a microwave having a frequency and electric power that allows plasma discharge to continue to the end of the discharge tube and enables stable discharge.

図6を用いて、第3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3の実施形態では、導波管、立体回路素子などを備え、導波管内に放電管端部を配置する。それ以外の構成については、実質的に第1の実施形態と同じである。   The microwave discharge lamp which is 3rd Embodiment is demonstrated using FIG. In the third embodiment, a waveguide, a three-dimensional circuit element, and the like are provided, and a discharge tube end is disposed in the waveguide. Other configurations are substantially the same as those in the first embodiment.

図6は、第3の実施形態であるマイクロ波放電ランプの概略的構成図である。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a microwave discharge lamp according to the third embodiment.

マイクロ波放電ランプ200は、導波管210、マグネトロン220を備え、導波管210にはインピーダンス整合器230と、パワーモニター、アイソレータを含む立体回路素子250が配設されている。導波管210の端部には可動短絡(終端)器260が設けられるとともに、導波管210の軸方向に直角な管状部210Aが一体的に形成されている。ここでは、放電管240の端部240Aが管状部210Aに挿入されように放電管240が配置される。これにより、放電管240内部に生じるプラズマと管状部210Aがそれぞれ同軸線路の内側導体、外側導体として機能し、マイクロ波が導波管内に供給されると、導波管−同軸変換器と同様の構成になる。   The microwave discharge lamp 200 includes a waveguide 210 and a magnetron 220, and an impedance matching unit 230, a three-dimensional circuit element 250 including a power monitor and an isolator are disposed in the waveguide 210. A movable short circuit (termination) device 260 is provided at the end of the waveguide 210, and a tubular portion 210A perpendicular to the axial direction of the waveguide 210 is integrally formed. Here, the discharge tube 240 is arranged so that the end portion 240A of the discharge tube 240 is inserted into the tubular portion 210A. As a result, when the plasma generated in the discharge tube 240 and the tubular portion 210A function as an inner conductor and an outer conductor of the coaxial line, respectively, and microwaves are supplied into the waveguide, they are the same as the waveguide-coaxial converter. It becomes a composition.

放電管240は、石英製で長尺の肉厚放電管であり、放電管240の外表面にはアルミ蒸着膜242がコーティングされている。そしてアルミ蒸着膜242には、光を取り出すためのスリット(図示せず)が管軸方向に沿って形成されている。   The discharge tube 240 is a long, thick discharge tube made of quartz, and the outer surface of the discharge tube 240 is coated with an aluminum vapor deposition film 242. A slit (not shown) for extracting light is formed in the aluminum vapor deposition film 242 along the tube axis direction.

マグネトロン220から出力されるマイクロ波は、立体回路素子250を経た後、インピーダンス整合器230と可動終端器260との間で構成される共振器に供給され、これによって放電管240の端部にプラズマが発生する。そして、アルミ蒸着膜242が同軸線路の外側導体、プラズマが同軸線路の内側導体として機能し、絶縁性である放電管240の管壁内をマイクロ波が伝搬する。マイクロ波伝搬、プラズマ延伸が放電管240の他端240Bまで続き、放電管240のスリットから管軸方向全体に渡って真空紫外光が取り出される。   The microwave output from the magnetron 220 passes through the three-dimensional circuit element 250 and is then supplied to a resonator formed between the impedance matching unit 230 and the movable terminator 260, thereby causing plasma to be generated at the end of the discharge tube 240. Will occur. The aluminum vapor deposition film 242 functions as the outer conductor of the coaxial line and the plasma functions as the inner conductor of the coaxial line, and the microwave propagates in the tube wall of the insulating discharge tube 240. Microwave propagation and plasma stretching continue to the other end 240B of the discharge tube 240, and vacuum ultraviolet light is extracted from the slit of the discharge tube 240 over the entire tube axis direction.

なお、アルミ蒸着膜以外の導電性物質を放電管表面上に形成してもよい。また、第1、第2の実施形態において、導体管を別途設ける代わりに、第3の実施形態に示した内側導体と外側導体が一体的な放電管を適用してもよい。   A conductive substance other than the aluminum vapor deposition film may be formed on the surface of the discharge tube. Further, in the first and second embodiments, instead of separately providing a conductor tube, a discharge tube in which the inner conductor and the outer conductor shown in the third embodiment are integrated may be applied.

第1の実施形態であるマイクロ波放電ランプの概略的構成図である。It is a schematic block diagram of the microwave discharge lamp which is 1st Embodiment. 図1のII−IIに沿ったマイクロ波放電ランプの断面図である。It is sectional drawing of the microwave discharge lamp along II-II of FIG. マグネトロンと放電管との接続部を放電発光部の内部から見て示した構成図である。It is the block diagram which showed the connection part of a magnetron and a discharge tube seeing from the inside of a discharge light emission part. マイクロ波放電ランプにおける放電発光の仕組みを示した図である。It is the figure which showed the mechanism of the discharge light emission in a microwave discharge lamp. 第2の実施形態であるマイクロ波放電ランプの放電部断面図である。It is discharge part sectional drawing of the microwave discharge lamp which is 2nd Embodiment. 第3の実施形態であるマイクロ波放電ランプの概略的構成図である。It is a schematic block diagram of the microwave discharge lamp which is 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10、100、200 マイクロ波放電ランプ
12A、12B、220 マグネトロン(マイクロ波発振器)
20 放電発光部
30、130 導体管(管状導体)
40、240 放電管
242 アルミ蒸着膜(管状導体)
40A、40B 放電管の端部
50A、50B 内側導体部(中継導体部)
52A、52B インピーダンス整合治具
10, 100, 200 Microwave discharge lamps 12A, 12B, 220 Magnetron (microwave oscillator)
20 Discharge light emitting part 30, 130 Conductor tube (tubular conductor)
40, 240 Discharge tube 242 Aluminum vapor deposited film (tubular conductor)
40A, 40B End of discharge tube 50A, 50B Inner conductor (relay conductor)
52A, 52B Impedance matching jig

Claims (14)

マイクロ波電力の供給によって放電発光する、無電極放電ランプであるマイクロ波放電ランプであって、
マイクロ波を発振する少なくとも1つのマイクロ波発振器と、
放電ガスが封入され、マイクロ波が一方の端部に供給される放電管と、
前記放電管を管軸方向全体に渡って覆う管状導体とを備え、
マイクロ波電力の供給によって、前記放電管内に生じるプラズマが同軸線路の内側導体を形成し、前記管状導体が同軸線路の外側導体となることにより、マイクロ波が前記放電管の他方の端部に向けて管軸方向に伝搬し、マイクロ波の伝搬とともにプラズマが前記放電管の他方の端部に向けて管軸方向に延伸し、
前記放電管の他方の端部付近までプラズマが延伸する電力をもつマイクロ波が、前記放電管の端部に供給され
前記放電管の端部が、前記マイクロ波発振器の出力部と同軸接続し、
前記マイクロ波発振器の出力部と前記放電管の端部を連結し、同軸線路の内側導体として機能する中継導体部をさらに備えることを特徴とするマイクロ波放電ランプ。
A microwave discharge lamp that is an electrodeless discharge lamp that emits light by being supplied with microwave power,
At least one microwave oscillator for oscillating microwaves;
A discharge tube in which discharge gas is enclosed and microwaves are supplied to one end;
A tubular conductor covering the discharge tube over the entire tube axis direction,
When the microwave power is supplied, plasma generated in the discharge tube forms an inner conductor of the coaxial line, and the tubular conductor becomes an outer conductor of the coaxial line, so that the microwave is directed toward the other end of the discharge tube. Propagating in the tube axis direction, and with the propagation of microwaves, the plasma extends in the tube axis direction toward the other end of the discharge tube,
A microwave having power that extends the plasma to the vicinity of the other end of the discharge tube is supplied to the end of the discharge tube ,
The end of the discharge tube is coaxially connected to the output of the microwave oscillator,
A microwave discharge lamp , further comprising a relay conductor portion that connects an output portion of the microwave oscillator and an end portion of the discharge tube and functions as an inner conductor of a coaxial line .
マイクロ波が、前記管状導体とプラズマとの間を伝搬することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波放電ランプ。   The microwave discharge lamp according to claim 1, wherein the microwave propagates between the tubular conductor and the plasma. 前記中継導体部から管軸方向に沿って延出し、管軸方向長さがマイクロ波の1/4波長であるインピーダンス整合治具をさらに有することを特徴とする請求項に記載のマイクロ波放電ランプ。 2. The microwave discharge according to claim 1 , further comprising an impedance matching jig extending along the tube axis direction from the relay conductor portion and having a tube axis direction length of ¼ wavelength of the microwave. lamp. 前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝送する導波管をさらに有し、
前記放電管の端部が前記導波管内に挿入されていることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載のマイクロ波放電ランプ。
A waveguide for transmitting microwaves from the microwave oscillator;
The microwave discharge lamp according to claim 1, wherein an end of the discharge tube is inserted into the waveguide.
前記管状導体が、光を通過させる光通過部を部分的に有することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のマイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to any one of claims 1 to 4 , wherein the tubular conductor partially has a light passage portion that allows light to pass therethrough. マイクロ波電力の供給によって放電発光する、無電極放電ランプであるマイクロ波放電ランプであって、
マイクロ波を発振する少なくとも1つのマイクロ波発振器と、
放電ガスが封入され、マイクロ波が一方の端部に供給される放電管と、
前記放電管を管軸方向全体に渡って覆う管状導体とを備え、
マイクロ波電力の供給によって、前記放電管内に生じるプラズマが同軸線路の内側導体を形成し、前記管状導体が同軸線路の外側導体となることにより、マイクロ波が前記放電管の他方の端部に向けて管軸方向に伝搬し、マイクロ波の伝搬とともにプラズマが前記放電管の他方の端部に向けて管軸方向に延伸し、
前記放電管の他方の端部付近までプラズマが延伸する電力をもつマイクロ波が、前記放電管の端部に供給され
前記管状導体が、空間を間に設けて前記放電管を囲む導体管を有し
前記管状導体が、管軸方向に沿って光を通過させるスリットを有し
前記導体管が楕円断面形状を有し、一方の楕円焦点付近に前記放電管が配置され、他方の楕円焦点近くに前記スリットが形成されることを特徴とするマイクロ波放電ランプ。
A microwave discharge lamp that is an electrodeless discharge lamp that emits light by being supplied with microwave power,
At least one microwave oscillator for oscillating microwaves;
A discharge tube in which discharge gas is enclosed and microwaves are supplied to one end;
A tubular conductor covering the discharge tube over the entire tube axis direction,
When the microwave power is supplied, plasma generated in the discharge tube forms an inner conductor of the coaxial line, and the tubular conductor becomes an outer conductor of the coaxial line, so that the microwave is directed toward the other end of the discharge tube. Propagating in the tube axis direction, and with the propagation of microwaves, the plasma extends in the tube axis direction toward the other end of the discharge tube,
A microwave having power that extends the plasma to the vicinity of the other end of the discharge tube is supplied to the end of the discharge tube ,
The tubular conductor has a conductor tube that surrounds the discharge tube with a space in between ,
The tubular conductor has a slit that allows light to pass along the tube axis direction ;
Wherein a conductor pipe an elliptical cross-sectional shape, it is disposed the discharge tube in the vicinity of one of the ellipse focus, features and to luma microwave discharge lamp in that the slit is formed near the other ellipse focus.
前記導体管の内表面に光反射膜が形成されていることを特徴とする請求項に記載のマイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to claim 6 , wherein a light reflection film is formed on an inner surface of the conductor tube. 前記導体管が、ガスを取り込むための注入穴が形成されていることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載のマイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to any one of claims 6 to 7 , wherein the conductor tube has an injection hole for taking in a gas. 前記管状導体が、前記放電管の外表面上に形成されることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のマイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to any one of claims 1 to 5 , wherein the tubular conductor is formed on an outer surface of the discharge tube. 2つのマイクロ波発振器が、前記放電管の両端部にそれぞれマイクロ波を供給することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のマイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to any one of claims 1 to 9 , wherein two microwave oscillators respectively supply microwaves to both ends of the discharge tube. 前記2つのマイクロ波発振器が交互に断続動作し、前記放電管の両端部へマイクロ波を交互に供給することを特徴とする請求項10に記載のマイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to claim 10 , wherein the two microwave oscillators alternately operate intermittently to supply microwaves alternately to both ends of the discharge tube. 前記2つのマイクロ波発振器の電源がそれぞれ半波整流回路を有し、互いに位相がずれていることを特徴とする請求項11に記載のマイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to claim 11 , wherein the power sources of the two microwave oscillators each have a half-wave rectifier circuit and are out of phase with each other. COとXeの混合ガスが前記放電管内に封入され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マイクロ波放電ランプ。 The microwave discharge lamp according to any one of claims 1 to 12 , wherein a mixed gas of CO and Xe is enclosed in the discharge tube. マイクロ波電力の供給によって放電発光する、無電極放電ランプであるマイクロ波放電ランプであって、
放電ガスが封入される放電管と、
前記放電管を管軸方向全体に渡って覆う導体と、
前記放電管の一方の端部にマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段とを備え、
マイクロ波電力の供給によって、前記放電管内に生じるプラズマが同軸線路の内側導体を形成し、前記管状導体が同軸線路の外側導体となることにより、マイクロ波が前記放電管の他方の端部に向けて管軸方向に伝搬し、マイクロ波の伝搬とともにプラズマが前記放電管の他方の端部に向けて管軸方向に延伸し、
前記マイクロ波供給手段が、前記放電管の他方の端部付近までプラズマが延伸する電力をもつマイクロ波を、前記放電管の端部に供給し、
前記放電管の端部が、前記マイクロ波発振器の出力部と同軸接続しており、
前記マイクロ波発振器の出力部と前記放電管の端部を連結し、同軸線路の内側導体として機能する中継導体部をさらに有することを特徴とするマイクロ波放電ランプ。
A microwave discharge lamp that is an electrodeless discharge lamp that emits light by being supplied with microwave power,
A discharge tube filled with discharge gas;
A conductor covering the discharge tube over the entire tube axis direction;
A microwave supply means for supplying a microwave to one end of the discharge tube,
When the microwave power is supplied, plasma generated in the discharge tube forms an inner conductor of the coaxial line, and the tubular conductor becomes an outer conductor of the coaxial line, so that the microwave is directed toward the other end of the discharge tube. Propagating in the tube axis direction, and with the propagation of microwaves, the plasma extends in the tube axis direction toward the other end of the discharge tube,
The microwave supply means supplies a microwave having electric power for extending the plasma to the vicinity of the other end of the discharge tube to the end of the discharge tube ;
The end of the discharge tube is coaxially connected to the output of the microwave oscillator,
The microwave discharge lamp further comprising a relay conductor portion that connects an output portion of the microwave oscillator and an end portion of the discharge tube and functions as an inner conductor of a coaxial line.
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