JPH02288061A

JPH02288061A - 高出力放射器

Info

Publication number: JPH02288061A
Application number: JP2079052A
Authority: JP
Inventors: Guenter Mechtersheimer; ギユンター・メヒタースハイマー
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1990-11-28
Also published as: EP0389980B1; CH677557A5; EP0389980A1; DE59005866D1; ATE106606T1; US5049777A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、放電室と、放電向けの給電をするための交流
電源とが設けられている、例えば紫外線光に対する高出
力放射器であって、前記放電室には放電条件下でビーム
を送出する充填ガスが充填されており、放電室の壁体は
誘電性のビーム透過性管により形成されており、線管の
放電室とは反対側の表面には第１および第２電極が設け
られている高出力放射器に関する。

本発明は、ＥＰ−Ａ　　０５４１１１．米国特許出願第
０７１０７６９２６号または１９８８年８月２２日出願
の欧州特許出願第８８１１３５９３．３号または１９８
８年ｌＯ月２１日出願の米国特許出願第０７７２６０８
６９号または１９８９年２月２７日出願のスイス特許出
願第７２０／８９号に記載の従来技術に基づくものであ
る。

従来の技術光化学的方法の工業的応用は適切なＵＶ源の使用性に強
く依存している。古典的なＵＶ放射器は、低強度から中
程度の強度の紫外線を幾つかの離散した波長で放射する
。例えば水銀低圧ランプでは１８５ｎｍと特に２５４ｎ
ｍである。高い紫外線出力は高圧ランプ（Ｘｅ、Ｈｇ）
からしか得ることができない。しかしこれらのビームは
比較的に大きな波長領域に亙って分布している。新しい
エキシマ−レーザは幾つかの新しい波長を光化学的基礎
実験に対して提供している。しかし現在のところコスト
上の理由から工業的過程に対しては例外的な事例にしか
適していない。

冒頭に述べた欧州特許出願または１．Ｋｏｇｅｌｓｃ−
ｈａｔｚとＢ、ＥＩｉａｓｓｏｎの会議印刷物“Ｎｅｕ
ｅ　ＵＶ−ｕｎｄＶＵＶ　Ｅｘｃｉｍｅｒｓｔｒａｈｌ
ｅｒ”　（ドイツ化学者組合の第１θ回講演会議、光化
学専門群、ヴユルツブルグ（西独）１９８７年１１月に
配布された）の１８頁から２０頁には新しいエキシマ放
射器が記載されている。この新しい形式の放射器は、エ
キシマビームは静電放電でも形成することができるとい
う基礎事実およびオゾン発生器では主要技術とルて使用
されている放電形式に基づいている。この放電の短時間
（＜１マイクロ秒）しか存在しない電流フィラメント内
で電子衝突により希ガス原子が励起される。この原子は
励起された分子複合体（エキシマ）に対しさらに反応す
る。このエキシマは数１００ナノ秒しか存在せず、崩壊
時にその結合エネルギーをＵＶビームの形で送出する。

この種のエキシマ放射器の構成は電流供給に関する所ま
では古典的なオゾン発生器にほぼ相応する。実質的な相
違は、放電室に隣合う少なくとも１つの電極および／ま
たは誘電層が形成されたビームに対して透過性であるこ
とである前記の高出力放射器は、高効率、経済的な構成
を特徴とし、大きな面状放射器の製造を可能にする。た
だし、大面積の面状放射器はより大きな技術的コストを
必要とする。円状放射器による平坦面の照射の場合、光
線の無視できない程の割合が内部電極の陰作用により利
用されずにいる。

発明が解決しようとする課題従来技術から出発して本発明の課題は、高出力放射器、
例えばＵＶ−またはＶＵＶ−ビームに対する高出力放射
器を提供し、高効率、製造上の経済性、大きな面状放射
器の構成を特徴とする放射器の製造を可能とすることで
ある。

課題を解決するだめの手段上記課題を解決するために、冒頭に述べＩ；高出力放射
器において、電極を管長手方向に延在し、空間的に相互
に周囲方向で距離を置いた金属テープまたは金属層とし
て構成したのである。その際、一方の電極は交流電源の
一方の極に接続され、他方の電極は他方の極に接続され
るこのように構成された放射器素子により大面積の放射
器モデュールが形成され、この放射器において、相互で
は同種にまたは類似的に構成されており、それ自体は密
閉された放電小管から任意の幾何学的構成体を組み立て
ることができる。個々の素子の電気的接続は管外側にて
横で行われる。そのため光放出は殆ど妨害されない。管
外側の部分的な鏡面化により形成されたビームの利用効
率が改善される。

本発明の利点は次の通りである。すなわち、簡単でコス
トの安い密閉放電容積が実現可能である。すべての幾何
学的構成に対して同種の基本素子（管）が用いられ、相
応の数の小管により大面積が実現可能である。直径の小
さい比較的丈夫な管を用いた際に放電容積が安定する。

それ自体はそれぞれ密閉された小管を全体的に多数用い
るため、個々の素子が欠落しても（例えばガラス、水晶
表面の汚れや漏れにより）さほど重大ではない。

全装置は、種々異なるガス充填物を有する萱を使用する
ことにより広い波長スペクトルを網羅している。個々の
管に対しては、形成されるビームの透過に対し必要ない
し最適の（水晶）品質を選びさえすればよいだけである
。これにより所望の波長スペクトルに応じて、材料コス
トの相当の節約が可能となる。

光は、放電によって殆ど負荷されない管箇所から出力さ
れる。透明電極を必要としない。

実施例第１図で、管ｌは導電性材料、例えばガラスまたは水晶
からなり、絶縁材料、例えばシリコンゴム族の鋳込塊２
にほぼ半分まで埋め込まれている。容管ｌには、管長手
方向に延在し、周囲方向で相互に距離を置いたそれぞれ
２つのテープ状金属化部３ないし４が電極として設けら
れている。この電極は例えば蒸着されたアルミニューム
からなり、同時に反射器として作用する。金属化部３．
４は完全に鋳込塊２の中にある。電気的接続は管外側の
横にて、例えば鋳込まれた接触素子５（第２図）により
行う。この接続素子は管ｌから管長手方向で突出してお
り、各電極３．４の接触素子５はそれぞれ対向する管縁
部に存在する。

電極３．４を有する管１１並びに接触素子と鋳込塊から
なるそれぞれのモデュール６は密に詰め込まれて支持板
７上に配置されている。支持板は、冷却孔８を通過可能
な冷却剤により直接または間接的に冷却することができ
る。別の冷却手段は冷却管１９を共に鋳込むことである
。冷却管は金属化部に接触している。第２図の正面図か
ら明らかなように、個々の放射器への給電は交流電源９
から行う。交流電源の極は、直接隣合い相互に接続され
た接触素子５に交互に接続されている。接触素子は管の
両端部にある。

管ｌは両端部で密封されている。管の内部、放電室ｌＯ
には放電条件下でビームを送出するガス／ガス混合体が
充填されている。交流電源９は基本的にオゾン発生器の
給電に使用するものに″相応する。典型的には交流電源
は、技術上の交流から数１０００ｋＨｚまでの周波数領
域において数百■から２００００ｖまでの大きさの調整
可能な交流電圧を送出する。周波数は電極配置構成、放
電室内の圧力および充填ガスの組成に依存する。

充填ガスは例えば水銀、希ガス、希ガス−金属蒸気混合
物、希ガス−ハロゲン混合物、場合によっては付加的に
別の希ガス、有利にはＡｒＨｅ、Ｎｅを緩衝ガスとして
使用する。

ビームの所望のスペクトル組成に応じて、物質／物質混
合物が以下の表に従って使用される充填ガスヘリウムネオンアルゴンアルゴン＋フッ素ビーム６０−６０−１Ｏ０ｎ〜９０ｎｍ１０７−１６５ｎｍ１８０−２００ｎｍアルゴン＋塩素　　　　　　　　　１ｌ６５−１９０ｎ
アルゴン＋クリプトン＋塩素　１６５−１９０．２００
−２４０ｎｍキセノン　　　　　　　　　　　　１６０
＝１９０ｎｍ窒素　　　　　　　　　　　　　３３７〜
４１５°“クリプトン　　　　　　　　　１２４．１ｌ
４０−１６０ｎクリプトン÷フツ素　　　　　　　２４
０〜２５５ｎｍクリプトン士塩素　　　　　　　　　２
００〜２４０ｎｍ水銀　　　　　１８５．２５４．３２
０−３７０．３９０−４２０ｎｍセレン　　　　　　　
　　　　１９６．２０４．２０６ｎ１１ジユーチリウム
　　　　　　　　１ｌ５０−２５０ｎキセノン＋フツ素
　　　　　３４０〜３６０．４００〜５５０ｎｍキセノ
ン＋塩素　　　　　　　　　３００−３２０ｎｍその他
に一連の別の充填ガスも重要である。

−Ｆ、、Ｊ３、Ｂｒ、、ＣＩ、からなるガスないし蒸気
、または放電時に１つまたは複数の原子ＦＪ、Ｂｒまた
はＣＩを脱離させる化合物を含む希ガス（Ａｒ、Ｈｅ、
Ｋｒ、Ｎｅ、Ｘｓ）まに　は　Ｈｇ −〇１、または放電時に１つまたは複数の０一原子を脱
離させる化合物を含む希ガス（Ａｒ。

）（ｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）またはＨｇ−Ｈｇを含む希
ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＮｅＸｅ）形成される静電放電（ｓｉｌｅｎｔ　ｄｉｓｃｈａｒｇ
ｅ）では、電子エネルギー配分は誘電体の厚さまたはそ
の固有特性、放電室内の圧力および／または温度により
最適に調整される。

電極３と４の間に交流電圧を印加する際に、多数の放電
チャネル１１（部分放電）が放電室ｌＯ内に形成される
。これらは充填ガスの原子／分子と相互作用するように
なり、結局ＵｖまたはＶＵＶ−ビームが生ぜしめられる
。

環状断面を有する誘電性管ｌの代わりに、他の形状、例
えば四角形プロフィルを有するガラス管また水晶管を使
用することもできる。第３図は四角形横断面を有する管
１２の変形実施例を示す。管はカント（エツジ）を以っ
てセツティングされており、隣接するカントまで鋳込塊
２に埋め込まれている。第１図の実施例とは異なり、こ
こでは電極１３．１４はテープ状金属化部としてではな
く、板状テープとして構成されている。電極は共に鋳込
塊２に鋳込まれている。この手段は勿論第１図による装
置の場合でも同じである。付加的に、板状テープ１３．
１４の、管１２とは反対側に冷却管１５．１６が取り付
は固定されており、これを通って冷却剤が案内される。

非導電性の冷却流体を用いれば、金属製の管１５．１６
が電極１３．１４の機能を受は継ぐことができ、幾つか
の板状テープ１３．１４が省略される。このようにして
モデュール６が密に相互配列されて取り付けられている
支持板７上の放射器モデュールの冷却を省略することが
できる（する必要はない）。別の、付加的に適用される
冷却手段は、鋳込塊内に、管長手方向に延在する冷却チ
ャネルを、例えば管１５ａを共に鋳込むことで設けるの
である第４図では、四角形プロフィルを有する誘電性管
１７はガラスまたは水晶製であり、鋳込塊２に縦に鋳込
まれている。この変形実施例では、電極構成の別の手段
が示されている。すなわち、鋳込塊２へ密に相互に並ん
で共に鋳込まれたワイヤ１８である。ワイヤは管長手方
向に延在する。第３図と同様に、ワイヤの代わりに細い
金属管１９を用いることもできる。この管に非導電性の
冷却流体を通すことができる。これは第４図右側のモデ
ュールに示されている。

第３図および第４図の実施例では、モデュール６相互の
電気的接続、並びに交流電源９との接続は第、２図と同
様に行われる。

円形または四角形の横断面を有する誘電性管の他に、他
の横断面形状、例えば六角形のものを用いることもでき
る。支持板７も一方向に曲げれば、例えば円弧形状を取
ることもできる。

またモデュールは管の内面または外面に配置される。

広い波長スペクトルを網羅するＵＶ−またはＶＵＶ−光
を形成するために個々のモデュール６の管は種々異なる
ガス充填剤／ガス圧力で満たすことができる。

発明の効果本発明により、高効率、製造上の経済性、大面積の面状
放射器の構成を特徴とする放射器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、横断面が環状である誘電管が多数相互に並ん
だ高出力放射器の第１実施例の説明図、第２図は、第１
図の給電を説明するための、第１図の放射器の簡単化正
面図、第３図は、四角形プロフィルと冷却電極を有し、
カントの付けられた誘電管を有する面状放射器の実施例
を示す図、第４図は、四角形プロフィルおよびワイヤ電
極を有する誘電管が面側に設けられた、第３図と同様の
面状放射器の実施例を示す図である。ｌ・・・誘電管、２・・・鋳込塊、３．４・・・テープ
状金属化部、５・・・共に鋳込まれた接触素子、６・・
・モデュール、７・・・支持板、８・・・冷却孔、９・
・・交流電源、ｌＯ・・・放電室、１１・・・放電フィ
ラメント、１２・・・四角形プロフィルを有する誘電往
管管、３．１４・・・板状テープ、１５．１６・・・冷却１７
・・・四角形プロフィルを有する誘電性管８・・・ワイ
ヤ、１９・・・管状の電極ＦＩＧ、３ＦＩＧ、４ＦＩＧ、２

Claims

【特許請求の範囲】１、放電室（１０）と、放電向けの給電をするための交
流電源（９）とが設けられている高出力放射器であって
、前記放電室には放電条件下でビームを送出する充填ガ
スが充填されており、放電室の壁体は誘電性のビーム透
過性管（１；１２；１７）により形成されており、該管
の放電室とは反対側の表面には第１および第２電極（３
、４；１３、１４；１８）が設けられている高出力放射
器において、前記電極は管長手方向に延在し、空間的に相互に管周囲方向で間隔を空けた金属テープ（１３、１
４）、金属ワイヤ（１８）または金属層（３、４）とし
て構成されており、各管の一方の電極には交流電源（９
）の一方の極が、他方の電極には他方の極が接続されて
いることを特徴とする高出力放射器。２、誘電管（１；１２；１７）は一部、電気的に絶縁さ
れた鋳込塊（２）に埋め込まれている請求項１記載の高
出力放射器。３、テープ状電極（１３、１４）またはワイヤ状電極（
１８）場合、これらは鋳込材料（２）に嵌め込まれてい
るか、または鋳込材料へ共に鋳込まれている請求項２記
載の高出力放射器。４、鋳込塊（２）の中に冷却チャネル（１５、１５ａ）
が埋め込まれている請求項２または３記載の高出力放射
器。５、電極（３、４；１３、１４；１８）には冷却装置（
１５；１６；１９）が所属しており、該冷却装置は電極
と熱的に直接接触している請求項１から３までのいずれ
か１記載の高出力放射器。６、テープ状電極（１３、１４）の場合、冷却装置は電
極と結合された冷却管（１５、１６）として構成されて
いる請求項４記載の高出力放射器。７、電極は冷却チャネル（１５、１６；１９）として構
成されている請求項１、２または４記載の高出力放射器
。８、複数のビーム（６）に１つの共通の基板（７）が所
属しており、該基板は直接または間接的に冷却可能であ
る請求項１から７までのいずれか１記載の高出力放射器
。