JPH031779B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は紫外線領域において改良されたスペク
トル出力(spectral output)を有しているマイ
クロ波により発生される無電極源に向けられてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to a microwave-generated electrodeless source having improved spectral output in the ultraviolet region.
従来技術
無電極光源は公知であり、そして一般にプラズ
マ形成媒体を含んでいるランプが配置されている
マイクロ波室を含んでいる。例えば、マグネトロ
ンによつて発生されたマイクロ波エネルギが前記
マイクロ波室へ送られ、そして複合(complex)
物理的機構を介して発光プラズマが励起される。
ランプ内に含まれるプラズマ形成媒体の主成分は
典型的には水銀である。BACKGROUND OF THE INVENTION Electrodeless light sources are known and generally include a microwave chamber in which a lamp containing a plasma-forming medium is placed. For example, microwave energy generated by a magnetron is sent to the microwave chamber and complexed.
A luminescent plasma is excited through a physical mechanism.
The main component of the plasma forming medium contained within the lamp is typically mercury.
無電極光源は最も一般的に使用されている、可
視放射線又は紫外放射線を提供するのに使用され
ることができる電極アークランプと区別されるべ
きである。従つてアークランプはその中に配置さ
れた1対の電極を有するガス入りランプを含んで
おり、電極を横切つて電位差が印加されると、ア
ークがその間に発生して、それが放射線を発す
る。 Electrodeless light sources should be distinguished from the most commonly used electrode arc lamps, which can be used to provide visible or ultraviolet radiation. Thus, an arc lamp comprises a gas-filled lamp having a pair of electrodes disposed within it, and when a potential difference is applied across the electrodes, an arc is generated between them which emits radiation. .
発明が解決しようとする問題点
アークランプ及び無電極ランプのいくつかの特
性は著しく異なり、即ちアークランプは主として
電極間のラインに沿つて光を発生し、そして無電
極ランプは放電部のランプに近い領域から光を発
する。これは温度及び電子密度分布の差のため起
る。その結果、壁上の熱負荷は無電極ランプにお
いてより高く、これが無電極ランプをしてより高
い蒸発温度を有する添加物の使用に、より適合せ
しめている。Problems to be Solved by the Invention Some characteristics of arc lamps and electrodeless lamps are significantly different, namely, arc lamps mainly generate light along the line between the electrodes, and electrodeless lamps generate light mainly along the line between the electrodes, and electrodeless lamps generate light mainly along the line between the electrodes, and electrodeless lamps Emits light from a nearby area. This occurs due to differences in temperature and electron density distribution. As a result, the heat load on the walls is higher in electrodeless lamps, which makes them more suitable for the use of additives with higher evaporation temperatures.
上述の如き無電極ランプでは、紫外線範囲300
乃至400nm(ナノメータ)におけるスペクトル効
率を出来るだけ高くするのが望ましい。 For electrodeless lamps such as those mentioned above, the ultraviolet range 300
It is desirable to make the spectral efficiency as high as possible in the range from 400 nm (nanometers).
問題点を解決するための手段
従つて本発明の目的は、改善された効率及び
300乃至400nmの紫外線範囲におけるスペクトル
出力(spectral out put)を有するマイクロ波無
電極光源装置を提供することである。Means for solving the problem It is therefore an object of the invention to provide improved efficiency and
An object of the present invention is to provide a microwave electrodeless light source device having a spectral output in the ultraviolet range of 300 to 400 nm.
本発明によれば、本願に開示された改善された
光源装置はマイクロ波エネルギを発生するための
手段と、マイクロ波エネルギを受取るためのマイ
クロ波室と、水銀及びハロゲン化ウラン
(uranium halide)より成る充填物(fill)を含
むマイクロ波室内のランプとを含んでいる。 According to the present invention, the improved light source device disclosed herein includes a means for generating microwave energy, a microwave chamber for receiving the microwave energy, and a material made of mercury and uranium halide. a lamp within the microwave chamber including a fill of
本発明を添付図面を参照して説明する。 The invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
実施例
第1図を参照して説明すると、例示的なマイク
ロ波無電極光源装置が示されている。これは、典
型的には貴ガス内の水銀であるプラズマ形成媒体
で充たされているランプ2を含んでいる。ランプ
2はマイクロ波室4内に配置されており、このマ
イクロ波室4は光反尺鏡6と、マイクロ波を透さ
ないが紫外線光を透過するメツシユ8とを含んで
いる。EXAMPLE Referring to FIG. 1, an exemplary microwave electrodeless light source device is shown. It includes a lamp 2 filled with a plasma forming medium, typically mercury in a noble gas. The lamp 2 is placed in a microwave chamber 4, which includes a light reversal mirror 6 and a mesh 8 that is impermeable to microwaves but transparent to ultraviolet light.
また第1図にはマグネトロン10及び導波管1
2が示されている。マグネトロン10がマイクロ
波エネルギを発生し、このマイクロ波が導波管1
2を通り、マイクロ波室壁内のカツプリングスロ
ツト14を通つてマイクロ波室4へ送られる。マ
イクロ波エネルギがランプ2内の媒体を励起し
て、プラズマが発生され、このプラズマが紫外線
光を発し、この紫外線光がメツシユ8を通り光源
から出る。ランプの作用は約1−5気圧の比較的
低圧力にある。また第1図には、本発明の部分を
形成しない冷却目的のためのランプを回転するた
めのモータ手段16及び関連装置が示されてい
る。更に、第1図に示された例示的な構成は球形
ランプ及び球形マイクロ波室の双方を利用してい
るが、これ等は図示の目的のみのために示されて
おり、マイクロ波室は例えば円筒形又は放物線状
の種々の他の形状であることができる。 In addition, FIG. 1 shows a magnetron 10 and a waveguide 1.
2 is shown. A magnetron 10 generates microwave energy, and this microwave is transmitted to a waveguide 1.
2 and is sent to the microwave chamber 4 through a coupling slot 14 in the microwave chamber wall. The microwave energy excites the medium within the lamp 2 to generate a plasma which emits ultraviolet light which passes through the mesh 8 and exits the light source. The operation of the lamp is at a relatively low pressure of about 1-5 atmospheres. Also shown in FIG. 1 are motor means 16 and related equipment for rotating the lamp for cooling purposes which do not form part of the invention. Additionally, although the exemplary configuration shown in FIG. 1 utilizes both a spherical lamp and a spherical microwave chamber, these are shown for illustrative purposes only; the microwave chamber may be e.g. It can be of various other shapes, cylindrical or parabolic.
第1図に示されたマイクロ波無電極光源装置
は、構造及び作動原理の双方が異なるので、より
一般に使用されている水銀−アークランプから明
らかに区別されなければならない。アークランプ
は比較的高圧力でガスを充填されたランプを含み
その中に一対の電極を有している。電位差が電極
を横切つて付加されると、その間のガスがイオン
化して、アーク放電を生ずる。放電壁とランプ壁
との間の領域がクーラーであり、かなりの厚さの
中性境界層がフイルタとして作用し、そしてアー
クによつて発せられる紫外線放射のいくらかを吸
収する。従つて、無電極ランプの作用はアークラ
ンプとは異なる物理的原理によるものであり、且
つアークランプとは異なる科学的過程(regime)
にあり、充填成分(fill constituents)が1つの
型式のランプ内で生じ得るスペクトル出力は、特
に放射スペクトルの異なる部分におけるそれぞれ
の作用のため、前記充填成分が他の型式のランプ
内で生ずる出力によつて予言されることはできな
い。 The microwave electrodeless light source device shown in FIG. 1 must be clearly distinguished from the more commonly used mercury-arc lamps, since both the structure and the operating principle are different. Arc lamps include a lamp filled with gas at relatively high pressure and have a pair of electrodes therein. When a potential difference is applied across the electrodes, the gas therebetween ionizes, creating an arc discharge. The region between the discharge wall and the lamp wall is a cooler, with a neutral boundary layer of considerable thickness acting as a filter and absorbing some of the ultraviolet radiation emitted by the arc. Therefore, the operation of electrodeless lamps is based on different physical principles and different scientific regimes than arc lamps.
The spectral output that the fill constituents can produce in one type of lamp differs from the output that they can produce in another type of lamp, especially because of their respective effects in different parts of the radiation spectrum. Therefore, it cannot be predicted.
発明の効果
上述の如く、従来の無電極ランプは主として貴
ガス内の水銀である充填物を典型的に使用してお
り、そして第2図は300乃至400nm(ナノメータ)
の赤外線領域並びに可視の小部分(400乃至
500nm)におけるこのようなランプの出力パワ
(output power)を示しているグラフである。Effects of the Invention As mentioned above, conventional electrodeless lamps typically use a filling that is primarily mercury in a noble gas, and FIG.
in the infrared range as well as a small part of the visible range (400 to
5 is a graph showing the output power of such a lamp at 500 nm);
下記の表は300乃至400nm紫外線領域における
第2図に図示された増分及び蓄積パワ
(incremental and accumulated power)の表の
表現であり、そして全紫外線スペクトルパワは約
10ワツトであることに注目されたい。 The table below is a representation of the incremental and accumulated power table illustrated in Figure 2 in the 300-400 nm UV range, and the total UV spectral power is approximately
Please note that it is 10 watts.
インターバル(nm) パワワツト 蓄積パワ
300−310 15.35 15.35
310−320 27.63 42.98
320−330 4.93 47.91
330−340 7.20 55.11
340−350 2.97 58.08
350−360 2.41 60.49
360−370 32.01 92.50
370−380 3.64 96.14
380−390 2.73 98.87
390−400 2.58 101.45
本発明によれば紫外線における無電極ランプの
効率は水銀充填物にハロゲン化ウランの添加によ
つて実質的に改善される。 Interval (nm) Power Accumulated Power 300−310 15.35 15.35 310−320 27.63 42.98 320−330 4.93 47.91 330−340 7.20 55.11 340−350 2.97 58.08 350−360 2.41 60.49 360−370 32.01 92.50 370−380 3.64 96.14 380−390 2.73 98.87 390-400 2.58 101.45 According to the invention, the efficiency of an electrodeless lamp in ultraviolet light is substantially improved by the addition of uranium halide to the mercury filling.
次に、第3図は第2図におけるとほぼ同一の作
用条件下でウランテトラクロライド(UCl4)を
付加的に含んでいるランプのみを備えた第2図に
示されたと同じランプの出力パワ(output
power)のグラフである。実際に、これは
Maryland、RockvilleのFusion System
Corporationにより製造された球形のランプであ
つて、670maのマグネトロン電流で作動される。
ハロゲン化ウランの添下はドラマチツクなスペク
トル改善及び紫外線における効率増加となる。 FIG. 3 then shows the output power of the same lamp as shown in FIG. 2 but only with a lamp additionally containing uranium tetrachloride (UCl 4 ) under approximately the same operating conditions as in FIG. (output
This is a graph of power). In fact, this
Fusion System in Rockville, Maryland
It is a spherical lamp manufactured by Corporation and is operated with a magnetron current of 670 ma.
Addition of uranium halide results in dramatic spectral improvement and increased efficiency in the UV light.
下記の表は第3図に示された増分及び蓄積出
力パワを表で表現したものであり、そして300乃
至400nmの紫外線領域における全蓄積パワが約
210ワツトであり、これは水銀のみを充填してい
るランプよりも効率において100%以上の増加を
表わしている。 The table below is a tabular representation of the incremental and accumulated output power shown in Figure 3 and shows that the total accumulated power in the 300-400 nm UV range is approximately
210 watts, which represents more than a 100% increase in efficiency over lamps filled with mercury alone.
インターバル(nm) パワワツト 蓄積パワ
300−310 10.40 10.40
310−320 12.50 22.90
320−330 12.20 35.10
330−340 18.00 53.10
340−350 22.50 75.60
350−360 28.40 104.00
360−370 30.70 134.70
370−380 26.90 161.60
380−390 26.00 187.60
390−400 23.50 211.10
無電極ランプが紫外線光を生ずる主な機構は電
子の衝突による原子の刺戟(stimulation)によ
るものであり、そしてハロゲン化ウランは励起に
利用可能である多くの電子を含んでいるのでハロ
ゲン化ウランの添加が効率の増加を生ずると信じ
られる。従つて、従来の無電極ランプの効率を増
加する試みにおいては、本発明者はウランがすべ
ての安定な元素の中で最も重いという彼の観察に
基づいてハロゲン化ウランを採用した。ウラン自
身は非常に高い蒸発点を有しているので、より低
い蒸発温度を有しているハロゲン化ウランが使用
された。重い元素は本発明のランプの無電極環境
内で活性化されたとき紫外線領域内で高いスペク
トル出力となるであろうという出願人の確信は第
3図に示されている如く、結果として得られたス
ペクトル出力によつて確証されているように思わ
れる。 Interval (nm) Power Accumulated Power 300−310 10.40 10.40 310−320 12.50 22.90 320−330 12.20 35.10 330−340 18.00 53.10 340−350 22.50 75.60 350−360 2 8.40 104.00 360−370 30.70 134.70 370−380 26.90 161.60 380−390 26.00 187.60 390−400 23.50 211.10 The main mechanism by which electrodeless lamps produce ultraviolet light is by stimulation of atoms by electron bombardment, and uranium halides contain many electrons that are available for excitation. It is believed that the addition of uranium halide results in an increase in efficiency. Therefore, in an attempt to increase the efficiency of conventional electrodeless lamps, the inventor employed uranium halides based on his observation that uranium is the heaviest of all stable elements. Since uranium itself has a very high vaporization point, uranium halides, which have a lower vaporization temperature, were used. Applicant's belief that heavy elements will result in high spectral output in the ultraviolet range when activated within the electrodeless environment of the lamp of the present invention results in a high spectral output in the ultraviolet range, as shown in FIG. This appears to be corroborated by the spectral output.
本発明の好ましい実施態様によれば、3乃至10
c.c.の内容積を有するランプは、製造中、アルゴン
及び数mgのUCl4の如き貴ガス中に0.2mlの容積の
液体水銀で充たされる。更にプラズマをランプ壁
に近づけず均等な境界層を作るため小量のHgCl2
が加えられる。マイクロ波パワが数百ワツト/c.c.の
パワ密度範囲を越えて、ランプに結合されて、第
3図に示される如く、紫外線スペクトル出力を提
供する。 According to a preferred embodiment of the invention, from 3 to 10
A lamp with an internal volume of cc is filled during manufacture with a volume of 0.2 ml of liquid mercury in a noble gas such as argon and a few mg of UCl4 . Furthermore, a small amount of HgCl 2 is added to keep the plasma away from the lamp wall and create an even boundary layer.
is added. Microwave power, over a power density range of several hundred watts/cc, is coupled to the lamp to provide ultraviolet spectral output, as shown in FIG.
かくて、紫外線における改良された効率並びに
その範囲における準連続体(qusi‐continuum)
スペクトル出力を有する紫外線ランプが開示され
た。 Thus, improved efficiency in the ultraviolet light as well as a quasi-continuum in that range.
An ultraviolet lamp with a spectral output has been disclosed.
本発明の例示的な実施態様が記載されたが、そ
の多くの変形をこれ等の当業者において行なうこ
とができ、且つ本発明は本願に添付の特許請求の
範囲及び同等のものによつてのみ限定されると理
解されるべきである。 Although exemplary embodiments of the invention have been described, many modifications thereof will occur to those skilled in the art, and the invention is limited only by the claims appended hereto and their equivalents. It should be understood that this is limited.
第1図は本発明の実施態様の概略的な表現であ
る。第2図は水銀充填物を使用している従来の無
電極ランプ光源のスペクトル出力のグラフ的表現
である。第3図は本発明による無電極ランプ光源
のスペクトル出力のグラフ的表現である。
2……ランプ、4……マイクロ波室、6……光
反射鏡、8……メツシユ、10……マグネトロ
ン。
FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of the invention. FIG. 2 is a graphical representation of the spectral output of a conventional electrodeless lamp light source using a mercury filling. FIG. 3 is a graphical representation of the spectral output of an electrodeless lamp light source according to the present invention. 2...Lamp, 4...Microwave chamber, 6...Light reflecting mirror, 8...Mesh, 10...Magnetron.
Claims (1)
スペクトルを発生するマイクロ波無電極光源装置
において、マイクロ波エネルギ発生手段、前記マ
イクロ波エネルギ発生手段によつて発生されたマ
イクロ波エネルギが供給されると共に紫外線を透
過させるがマイクロ波は透過させないメツシユで
被覆された開口が形成されたマイクロ波室、前記
マイクロ波室内に配設されたランプ、とを有して
おり、前記ランプは、プラズマ形成用充填物とし
て、水銀及び、水銀と作用して所定の紫外線スペ
クトル領域において、準連続スペクトルを発生さ
せるのに十分な量のハロゲン化ウランとが封入さ
れていることを特徴とするマイクロ波無電極光源
装置。 2 特許請求の範囲第1項において、前記ランプ
が3乃至10c.c.の内容積を有しており且つ前記ハロ
ゲン化ウランを数mg封入したことを特徴とするマ
イクロ波無電極光源装置。 3 特許請求の範囲第1頁又は第2項において、
前記ハロゲン化ウランがUCl4であることを特徴
とするマイクロ波無電極光源装置。[Scope of Claims] 1. In a microwave electrodeless light source device that generates a quasi-continuous spectrum in a predetermined ultraviolet spectral region, a microwave energy generating means, the microwave energy generated by the microwave energy generating means is supplied. a microwave chamber having an opening covered with a mesh that transmits ultraviolet rays but not microwaves; and a lamp disposed within the microwave chamber. A microwave radioisotope, characterized in that the forming filling contains mercury and a sufficient amount of uranium halide to interact with the mercury to generate a quasi-continuous spectrum in a predetermined ultraviolet spectral region. Electrode light source device. 2. The microwave electrodeless light source device according to claim 1, wherein the lamp has an internal volume of 3 to 10 c.c. and is filled with several mg of the uranium halide. 3. On page 1 or paragraph 2 of the claims,
A microwave electrodeless light source device, wherein the uranium halide is UCl4 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11808884A JPS60264042A (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Electrodeless light source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11808884A JPS60264042A (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Electrodeless light source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60264042A JPS60264042A (en) | 1985-12-27 |
JPH031779B2 true JPH031779B2 (en) | 1991-01-11 |
Family
ID=14727695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11808884A Granted JPS60264042A (en) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | Electrodeless light source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60264042A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4967476A (en) * | 1972-10-31 | 1974-06-29 | ||
JPS58196023A (en) * | 1982-03-29 | 1983-11-15 | フユ−ジヨン・システムズ・コ−ポレ−シヨン | Method and device for performing deep ultraviolet ray photolithography |
-
1984
- 1984-06-11 JP JP11808884A patent/JPS60264042A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4967476A (en) * | 1972-10-31 | 1974-06-29 | ||
JPS58196023A (en) * | 1982-03-29 | 1983-11-15 | フユ−ジヨン・システムズ・コ−ポレ−シヨン | Method and device for performing deep ultraviolet ray photolithography |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60264042A (en) | 1985-12-27 |
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