JP6252217B2 - マイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ波給電方式のマイクロ波無電極ランプ、及び、これを使用する光照射装置に関する。

近年、可視光線又は紫外線を放射する放電ランプとして、マイクロ波無電極ランプが開発されている。マイクロ波無電極ランプを搭載する光照射装置は、典型的には、マイクロ波発振器と、マイクロ波空洞と、放電管（発光管）である無電極ランプを有する。無電極ランプはマイクロ波空洞に着脱可能に支持される。マイクロ波空洞には、無電極ランプからの可視光線又は紫外線を光出射口に導くための反射鏡が設けられている。光出射口には、マイクロ波に対しては不透過性であるが可視光線又は紫外線に対しては透過性の導電性メッシュが設けられている。

放電管には、始動用の希ガス又は不活性ガスと発光物質が封入されている。発光物質を適宜選択することによって、所望の波長の可視光線又は紫外線を得ることができる。波長２５４ｎｍの紫外線は殺菌用に用いられ、波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の紫外線は塗料、樹脂等の硬化処理に用いられる。発光物質として、水銀、鉄、金属ハロゲン化物等が用いられる。

特許文献１には、マイクロ波発振器としてマグネトロンを用いる例が開示されている。特許文献２には、波長３５０〜４５０ｎｍの紫外線強度を高め、且つ、ランプ寿命を改善するために発光物質として水銀、鉄、ハロゲン等の封入量を適宜選択することが記載されている。特許文献３には、ランプ寿命と放電安定性を確保するために、発光物質として水銀及び鉄の封入量を適宜選択することが記載されている。特許文献４には、始動時間を短縮化するために、発光物質として臭素と沃素の比を適宜選択することが記載されている。

特公平３−３７２７７号公報 特公平２−３１４５９号公報 特開平６−１３０５２号公報（特許第３４９６０３３号） 特公平１−４５１７９号公報

近年、高い発光強度の紫外線を安定的に放射する光照射装置の要望が高くなっている。特に、塗料、樹脂等の硬化処理に用いられる波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の紫外線の需要が高くなっている。更に、発光物質として、水銀が一般的に用いられるが、水銀の使用量を低減させたいとの要望がある。

本発明の目的は、高い発光強度の紫外線を安定的に放射することができるマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置を提供することにある。

本発明によると、マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、石英ガラス製の管状の放電容器と、該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、前記発光物質は、水銀、鉄単体、ヨウ化鉄、臭化鉄、及び、ヨウ化タリウムを含み、前記水銀の封入量は０．３×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃ〜１．４×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃであり、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeBr₂]、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeI₂]とし、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）の含有比Ｒを次の式（１）によって定義するとき、
式（１） R=M[FeBr₂]/(M[FeBr₂]+M[FeI₂])
前記臭化鉄含有比Ｒは０．２〜０．６となるように臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）とヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入量が選択される。

本実施形態によると前記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記放電容器は、縮径中央部と、該縮径中央部の両側に接続されたテーパ部と、該テーパ部の外端にそれぞれ接続された円筒部と、を有し、前記縮径中央部の外径は前記円筒部の外径より小さく、前記縮径中央部は、マイクロ波エネルギーによって生成されるプラズマ領域の定在波の節に対応して形成される低温領域に対応する位置に形成されてよい。

本実施形態によると前記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記鉄単体の封入量は１０．０×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃ以下であってよい。

本発明によると、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器に付属するアンテナと、該アンテナからのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプと、を有する光照射装置において、前記無電極ランプは不活性ガスと発光物質が封入された放電容器を有し、前記発光物質は、水銀、鉄単体、ヨウ化鉄、臭化鉄、及び、ヨウ化タリウムを含み、前記水銀の封入量は０．３×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃ〜１．４×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃであり、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeBr₂]、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeI₂]とし、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）の含有比Ｒを次の式（１）によって定義するとき、
式（１） R=M[FeBr₂]/(M[FeBr₂]+M[FeI₂])
前記臭化鉄含有比Ｒは０．２〜０．６となるように臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）とヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入量が選択される。

本実施形態によると前記光照射装置において、前記鉄単体の封入量は１０．０×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃ以下であってよい。

本発明によれば、高い発光強度の紫外線を安定的に放射することができるマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置を提供することができる。

図１Ａは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した光照射装置の一例を示す概略斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの光照射装置を正面から見た概略正面図である。 図２は、本実施形態に係る光照射装置の筐体の前側内部の断面構成を示す図である。 図３は、本実施形態に係る無電極ランプの一例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る無電極ランプの例の寸法を説明する図である。 図５は、本実施形態に係る無電極ランプにおいて全ハロゲン化鉄に対する臭化鉄含有率（モル比）と紫外線（ＵＶ−Ａ）発光強度の関係を説明する図である。

以下、本発明に係る無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施形態は、例示であって、本発明を何等限定するものではないことを承知されたい。

図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した光照射装置の一例を説明する図である。図１Ａは、光照射装置１０の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの光照射装置１０を正面から見た概略正面図である。図示のように、光照射装置１０のランプ軸線方向に沿ってＸ軸、光照射装置１０からの発光方向（矢印方向）に沿ってＺ軸、Ｘ−Ｚ面に垂直方向にＹ軸を設定する。

光照射装置１０は、矩形の筐体４を有し、筐体４の後側内部にマイクロ波発振器３（図示なし）が設けられている。光照射装置１０は、更に、マイクロ波発振器３に付属するアンテナ８と、アンテナ８からのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプ１２と、無電極ランプ１２の軸線に沿って配置された反射鏡１４を有する。反射鏡１４によって囲まれた空間は、マイクロ波空洞５を形成している。無電極ランプ１２は、マイクロ波空洞５に配置されている。

光照射装置１０は、更に、無電極ランプ１２を冷却する冷却空気供給機構を有する。冷却空気供給機構は、図示しない冷却空気源と、筐体４の上側には装着された冷却用送風ダクト６（図１Ｂでは省略）を有する。

マイクロ波は、波長１ｍ〜１００μｍ、周波数３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの電磁波を指し、電波の中で最も短い波長域である。マイクロ波発振器３として、マグネトロン、クライストロン、進行波管（ＴＷＴ）、ジャイロトロン、ガンダイオードを用いた回路等がある。本実施形態では、マイクロ波発振器としてマグネトロンを使用する。マグネトロンは、発振用真空管の一種であり、強力なノンコヒーレントマイクロ波を発生する。身近なところでは、マグネトロンは、レーダーや電子レンジに使われている。本実施形態では、電子レンジ、好ましくは業務用電子レンジに使用されているマグネトロンを使用する。なお、電子レンジでは周波数２，４５０ＭＨｚが使用されているが、これは技術的な制限によるものではなく、法的規制によるものである。

図２は、本実施形態に係る光照射装置１０の筐体４の前側内部の断面構成を示す。反射鏡１４は、代表的には、被照射面に集光させる楕円面反射鏡、被照射面に平行光を当てる放物面反射鏡等が有る。楕円面も放物面も少なくとも１つの焦点を有する。図２の実施例では、反射鏡１４は樋型楕円面反射鏡であり、無電極ランプ１２は直管型で、その中心軸が楕円面反射鏡の焦点に位置するように配置されている。なお、無電極ランプの中心（中心軸）が反射鏡の焦点位置に必ずしも一致している必要は無く、ランプ設置の位置的誤差等も考慮して、ランプ本体の中央部分が焦点を含む位置に配置されていればよい。

反射鏡１４の筐体４の前面には光出射口２が形成され、光出射口は導電性メッシュ１６によって覆われている。導電性メッシュ１６は、マイクロ波に対しては不透過性であるが、マイクロ波空洞からの照射光１８、即ち、可視光線及び紫外線に対しては透過性である。

マイクロ波発振器３から発生したマイクロ波は、アンテナ８を介して放射され、マイクロ波空洞５に供給され、そこで定在波を形成する。マイクロ波空洞５に配置された無電極ランプ１２の内部にプラズマを励起する。プラズマが放射する可視光線或いは紫外線は、照射光１８として反射鏡１４を反射し、又は、直接、光出射口２に向かって放射され、導電性メッシュ１６を通過して、被照射面に照射される。

図示しない冷却空気源からの冷却用空気１７は、冷却用送風ダクト６（図１Ａ）を経由し、反射鏡１４の孔１４Ａを介してマイクロ波空洞５に供給される。冷却用空気１７は無電極ランプ１２の外周面に衝突し、無電極ランプ１２を冷却する。

図３を参照して本実施形態に係る直管型の無電極ランプの例を説明する。無電極ランプ１２は、円筒状の放電容器１２Ａを有する直管型であり、その両端に突起部１２Ｂを有する。放電容器の両端の突起部１２Ｂを筐体の両側の内壁の係合部に係合させることによって、無電極ランプ１２はマイクロ波空洞内に保持される。

マグネトロンを発振させると、２，４５０ＭＨｚのマイクロ波エネルギーがマイクロ波空洞５に供給され定在波が形成される。マイクロ波が無電極ランプ１２の放電容器１２Ａと結合されて内部にプラズマが励起される。発光物質から可視光線或いは紫外線が放射される。

無電極ランプ１２を点灯すると、放電容器１２Ａの内部に、破線で示すように、２つのプラズマ領域１３が形成される。プラズマ領域１３は、腹１３１とその両側の節１３２を有する定在波を形成する。この定在波の波長は、λ＝伝播速度／周波数＝２．９９×１０⁸（ｍ／ｓ）／２．４５ＧＨｚ≒１２３ｍｍとなる。無電極ランプの放電容器１２Ａの軸線方向長さは、一波長の長さに略等しく形成されている。

定在波の腹１３１の部分は比較的温度が高く、比較的強い発光をする。ここは高温領域（ホットゾーン）１２ａ、１２ｂと呼ばれる。定在波の節１３２の部分は比較的温度が低く、比較的弱い発光をする。ここは低温領域（コールドゾーン）１２ｃ、１２ｄ、１２ｅと呼ばれる。放電容器１２Ａにて定在波は左右対称的に形成される。従って、中央の最低温位置は、放電容器１２Ａの軸線方向の中央の位置にある。低温領域１２ｃ、１２ｄ、１２ｅでは、封入物質の蒸発が阻害され、又は、再凝縮が起こることがある。従って、無電極ランプ１２の放電容器１２Ａの温度分布は軸線方向に沿って不均一となる。

図４を参照して本実施形態に係る直管型の無電極ランプの他の例を説明する。本実施形態に係る無電極ランプ１２は円筒状の放電容器１２Ａと両側の突起部１２Ｂ、１２Ｂを有する。図示のように、放電容器１２Ａは、円筒状の縮径中央部１２２、その両側のテーパ部１２４、及び、更にその外側の円筒部１２１、１２１を有する。円筒部の外側に端部１２３、１２３が形成されている。縮径中央部１２２は、放電容器の中央の低温領域１２ｃ（図３）に形成され、テーパ部１２４は、縮径中央部１２２と円筒部１２１、１２１を接続するように両者の間に形成されている。端部１２３、１２３は、放電容器の両側の低温領域１２ｄ、１２ｅに形成され、従来の直管型の無電極ランプの放電容器１２Ａの両端部と同様に、球面形状、楕円球面状等の回転曲面状に形成されてよい。

本実施形態では、放電容器の中央の低温領域１２ｃに縮径中央部１２２が形成されているから、中央の低温領域１２ｃにおいて内部空間が小さくなり、封入物質の再凝縮が回避される。

無電極ランプの軸線方向の寸法をＬ１、放電容器１２Ａの軸線方向の寸法をＬ、突起部１２Ｂ、１２Ｂの軸線方向の寸法をそれぞれＬｔとする。縮径中央部１２２の軸線方向の寸法をＬａ、テーパ部１２４の軸線方向の寸法をＬｂ、円筒部１２１、１２１の軸線方向の寸法をＬｃ、とする。Ｌ１＝Ｌ＋２Ｌｔ＝１５０〜１６０ｍｍ、Ｌ＝１３０〜１４０ｍｍ、Ｌｔ＝８．０〜９．０ｍｍである。Ｌａ＝１５〜２５ｍｍ、Ｌｂ＝１５〜２５ｍｍ、Ｌｃ＝３０〜４０ｍｍである。

縮径中央部１２２の外径をＤａ、円筒部１２１、１２１の外径をＤｃ、突起部１２Ｂ、１２Ｂの外径をＤｔ、とする。縮径中央部１２２の外径Ｄａは、従来の直管型の無電極ランプの放電容器１２Ａの外径Ｄｎより小さい。即ち、Ｄｎ＞Ｄａである。円筒部１２１、１２１の外径Ｄｃは、従来の直管型の無電極ランプの放電容器１２Ａの外径Ｄｎに等しい。即ち、Ｄｎ＝Ｄａである。テーパ部１２４の内端の外径は、縮径中央部１２２の外径Ｄａに等しく、テーパ部１２４の外端の外径は、円筒部１２１、１２１の外径Ｄｃに等しい。

無電極ランプ１２は石英ガラス製である。放電容器１２Ａは石英ガラス製の密閉容器によって形成されている。突起部１２Ｂ、１２Ｂは石英ガラス製の棒材である。

放電容器１２Ａには、始動用の希ガス又は不活性ガスと発光物質が封入されている。発光物質として水銀、鉄、金属ハロゲン化物等が用いられる。以下に、本実施形態の無電極ランプに用いられる発光物質を順に説明する。

まず、鉄（Ｆｅ）のハロゲン化物について説明する。１種類のハロゲン化物より２種類のハロゲン化物を封入したほうが、始動時間が短縮できることが知られている。これは、両ハロゲン化物の蒸気圧の和が始動時間の短縮に寄与するからである。そこで、本実施形態では、鉄のハロゲン化物として、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）及びヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）を封入した。

発光物質中のヨウ素量が過多になるとプラズマ温度が下がることが知られている。また、発光物質中の臭素量が過多になると、電気的陰性度が高い臭素によってプラズマ中の電子が捕捉され、発光に寄与する電子数が減少することが知られている。そこで、２種類のハロゲン化物を封入する場合には、両者の比を適正な値に設定する必要がある。ここで、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）の含有比（モル比）Ｒを次の式（１）によって定義する。
式（１） R=M[FeBr₂]/(M[FeBr₂]+M[FeI₂])

ここに、M[FeBr₂]は臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）、M[FeI₂]はヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）である。

本願の発明者は、実験を行い、式（１）の臭化鉄含有比（モル比）Ｒを変化させることによって、発光強度が変化することを見出した。本願の発明者が行った実験については後に詳細に説明する。本願の発明者が行った実験の結果から、本実施形態では、式（１）の臭化鉄含有比（モル比）Ｒは０．２０〜０．６０である。特に、臭化鉄含有比Ｒが０３８のとき、波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ域）の発光強度が最大となった。

次に、水銀について説明する。本願の発明者が行った実験によると、水銀封入量が少ないと発光強度が不足し、水銀封入量が多くなると放電が不安定となった。本願の発明者が行った実験の結果から、水銀封入量を０．３×１０^-5〜１．４×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃとすると、良好な発光強度を得ると同時に放電安定性を確保することが可能であることが判った。特に、水銀封入量が０．７×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃのとき、発光強度が最大となった。そこで、本実施形態では、水銀封入量を０．３×１０^-5〜１．４×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃとした。

次に、鉄単体（金属鉄）について説明する。本願の発明者が行った実験によると、鉄単体（Ｆｅ）を封入することによって、発光強度が増加するが、鉄単体（Ｆｅ）の封入量が多すぎると、放電容器の内面に鉄の残ることが判った。本願の発明者が行った実験の結果から、本実施形態では、鉄単体（Ｆｅ）の封入量は、１０．０×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃ以下とする。鉄単体（Ｆｅ）の封入量が、２．３×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃのとき、発光強度が最大となった。但し、鉄単体（Ｆｅ）の封入量は、ゼロではなく、少なくとも、５．７×１０^-7ｍｏｌ／ｃｃは必要である。

他の発光物質について説明する。本実施形態では、分光特性を改善するために、更に、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を封入した。ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）の封入量は１．２×１０^-7ｍｏｌ／ｃｃとした。以上のように、本実施形態では、発光物質として水銀、臭化鉄、ヨウ化鉄、鉄単体、及び、ヨウ化タリウムを用いるが、更に他の物質、例えば、他の金属ハロゲン化物を用いてもよい。

次に、本願発明者が行った実験に用いた無電極ランプの例を詳細に説明する。本願発明者が行った実験では、図４に示す無電極ランプを用いた。本願発明者が行った実験に用いた無電極ランプでは、Ｌ１＝Ｌ＋２Ｌｔ＝１５５ｍｍ、Ｌ＝１３８ｍｍ、Ｌｔ＝８．５ｍｍであった。Ｌａ＝２０ｍｍ、Ｌｂ＝１９．５ｍｍ、Ｌｃ＝３９．５ｍｍであった。Ｄｃ＝１１ｍｍ、Ｄａ＝５ｍｍ、Ｄｔ＝３ｍｍであった。放電容器１２Ａの肉厚は１ｍｍであった。放電容器１２Ａの内容積は６．３ｃｃであった。

放電容器には、始動用の希ガス又は不活性ガスとして１５±５Ｔｏｒｒのアルゴンガスを封入した。鉄単体（Ｆｅ）の封入量は、２．３×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃであった。ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）の封入量は、１．２×１０^-7ｍｏｌ／ｃｃであった。水銀の封入量は０．７×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃであった。

図５を参照して本願発明者が行った実験結果を説明する。本願の発明者は、図４に示した本実施形態による無電極ランプを用いて投入電力を１．６ｋＷ一定とし、式（１）の臭化鉄含有率（モル比）Ｒをパラメータとして、波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ域）の発光強度の変化を測定した。

図５は全ハロゲン化鉄に対する臭化鉄含有比（モル比）Ｒと波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ域）の発光強度の関係を測定した結果を示す。横軸は、式（１）に示す全ハロゲン化鉄に対する臭化鉄含有比（モル比）Ｒの値、縦軸は波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ域）の発光強度の相対値（単位：％）であり、臭化鉄の含有量がゼロ（従来技術）の場合を１００％とした。横軸の臭化鉄含有比Ｒ＝０は、臭化鉄の含有量がゼロであり、ヨウ化鉄の含有量が１００％の場合を表す。横軸の臭化鉄含有比Ｒ＝１．０は、臭化鉄の含有量が１００％であり、ヨウ化鉄の含有量がゼロの場合を表す。

図５のグラフから、式（１）の臭化鉄含有比Ｒが０〜０．６５のとき、発光強度は増加するが、式（１）の臭化鉄含有比Ｒが約０．６５を超えると発光強度は寧ろ減少することが判る。上述のように、臭素は電気的陰性度が高いため、臭素量が増加すると、臭素によって捕獲されるプラズマ中の電子が増加し、ランプの始動に寄与する電子及び発光に寄与する電子が減少する。そのため、始動性が悪化し、発光強度が低下する。臭化鉄含有比Ｒが０．３８のとき、発光強度は最大となる。このとき、発光強度は、臭化鉄の含有量がゼロの場合と比較して、２１％増加する。

本願の発明者は、本実施形態におけるハロゲン化鉄の含有量を設定するに際して、臭化鉄の含有量がゼロの場合と比較して、発光強度が少なくとも１０％以上増加することを条件とした。図示のように、臭化鉄がゼロの場合と比較して、発光強度が１０％以上増加するのは、臭化鉄含有比Ｒが０．２〜０．６の場合である。従って、本実施形態では、式（１）の臭化鉄含有比Ｒは０．２〜０．６とした。

本願の発明者が行った実験から得られた知見を纏める。
（１）良好な発光強度と放電安定性を確保するには、放電容器の水銀封入量を０．３×１０^-5〜１．４×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃの範囲とすればよい。
（２）所望の分光特性を得るには、放電容器の鉄単体封入量は１０．０×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃ以下とすればよい。鉄単体封入量は微量であってもよいが、少なくとも、５．７×１０^-7ｍｏｌ／ｃｃ以上である。
（３）発光物質として、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）及びヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）を封入する。臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）及びヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入量は、好ましくは、式１の臭化鉄含有比がＲ＝０．２〜０．６となるように選択される。
（４）発光物質として、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）を封入する。ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）の封入量は１．２×１０^-7ｍｏｌ／ｃｃとしてよい。
（５）放電容器として図３に示す通常の直管型を用いてもよいが、好ましくは、図４に示す中央の低温領域（コールドゾーン）に縮径中央部を備えた形状のものを用いるとよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲はこれらの実施の形態によって制限されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者であれば容易に理解されよう。

本発明は、マイクロ波無電極ランプを搭載した光照射装置は、例えば、インク、塗装等が塗布された面の表面硬化処理などに好適に用いることができる。

２…光出射口、３…マイクロ波発振器、４…筐体、５…マイクロ波空洞、６…冷却用送風ダクト、８…アンテナ、１０…光照射装置、１２…無電極ランプ、１２Ａ…放電容器、１２Ｂ…突起部、１２ａ、１２ｂ…高温領域（ホットゾーン）、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ…低温領域（コールドゾーン）、１３…プラズマ領域、１４…反射鏡、１４Ａ…孔、１６…導電性メッシュ、１７…冷却用空気、１８…照射光、１２１…円筒部、１２２…縮径中央部、１２３…端部、１２４…テーパ部、１３１…腹、１３２…節

Claims (5)

1. マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、
   石英ガラス製の管状の放電容器と、
   該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、
   前記発光物質は、水銀、鉄単体、ヨウ化鉄、臭化鉄、及び、ヨウ化タリウムを含み、前記水銀の封入量は０．３×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃ〜１．４×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃであり、
   臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeBr₂]、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeI₂]とし、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）の含有比Ｒを次の式（１）によって定義するとき、
   式（１） R=M[FeBr₂]/(M[FeBr₂]+M[FeI₂])
   前記臭化鉄含有比Ｒは０．２〜０．６となるように臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）とヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入量が選択される、マイクロ波無電極ランプ。
2. 請求項１記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記放電容器は、縮径中央部と、該縮径中央部の両側に接続されたテーパ部と、該テーパ部の外端にそれぞれ接続された円筒部と、を有し、前記縮径中央部の外径は前記円筒部の外径より小さく、前記縮径中央部は、マイクロ波エネルギーによって生成されるプラズマ領域の定在波の節に対応して形成される低温領域に対応する位置に形成されていることを特徴とするマイクロ波無電極ランプ。
3. 請求項１又は２記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記鉄単体の封入量は１０．０×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃ以下である、マイクロ波無電極ランプ。
4. マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器に付属するアンテナと、該アンテナからのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプと、を有する光照射装置において、
   前記無電極ランプは不活性ガスと発光物質が封入された放電容器を有し、
   前記発光物質は、水銀、鉄単体、ヨウ化鉄、臭化鉄、及び、ヨウ化タリウムを含み、前記水銀の封入量は０．３×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃ〜１．４×１０^-5ｍｏｌ/ｃｃであり、
   臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeBr₂]、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）のモル濃度（単位：ｍｏｌ／ｃｃ）をM[FeI₂]とし、臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）の含有比Ｒを次の式（１）によって定義するとき、
   式（１） R=M[FeBr₂]/(M[FeBr₂]+M[FeI₂])
   前記臭化鉄含有比Ｒは０．２〜０．６となるように臭化鉄（ＦｅＢｒ₂）とヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入量が選択される、光照射装置。
5. 請求項４記載の光照射装置において、
   前記鉄単体の封入量は１０．０×１０^-5ｍｏｌ／ｃｃ以下である、光照射装置。

Images