JPH04129167A - コロナ放電光源セル及びコロナ放電光源装置 - Google Patents
コロナ放電光源セル及びコロナ放電光源装置Info
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- JPH04129167A JPH04129167A JP2414140A JP41414090A JPH04129167A JP H04129167 A JPH04129167 A JP H04129167A JP 2414140 A JP2414140 A JP 2414140A JP 41414090 A JP41414090 A JP 41414090A JP H04129167 A JPH04129167 A JP H04129167A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
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- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は、コロナ放電放射源に関するものである。
［０００２］
希ガス中のコロナ放電によってエキシマ放射（ラデイエ
ーション）を発生させることが可能であることは長年の
間知られていた。例えば、Ｙ、Ｔａｎａｋａ著Ｊ、○ｐ
ｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ、４５．７１０−７１３．１９５５年
の文献を参照すると良い。エキシマ放射は、特性的には
、比較的狭い帯域幅のものであり、従って狭い帯域幅の
放射を必要とするある種の適用には特に適したものであ
る。 ［０００３］ 米国特許第４，８３７，４７８号（Ｅｌｊａｓｓｏｎ
ｅｔ ａｌ、）は、２個の電極の内の一方がワイヤ
ゲージないしはスクリーンであって、本装置によって発
生された光を外部へ送り出すことを可能とする構成を有
するコロナ放電エキシマ光源を開示している。然し乍ら
、スクリーン電極を使用する場合の問題は、光がスクリ
ーンによってマスクされ、その結果、スクリーンの構成
に対応する影が、光を結合させるべきターゲット上に落
されることである。更に、スクリーンを金属性で「透明
」な電極で置換すると、光がその電極を介して通過する
場合に減衰されることとなる。米国特許第４，８３７，
４８４号において提案されている構成に関しての別の困
難性は、スクリーン電極をぼかすことはできないので、
その効果的な温度制御は困難である。このことは、装置
を動作させることが可能なパワーに制限を課する場合が
あり、且つスペクトル出力及び効率に影響を与えること
となる。 ［０００４］ 更に、上記特許の構成は、−様な放電のために、大面積
にわたって電極間に良好な平行性が保持されることを必
要とする。このことをスクリーンで行う場合には、該ス
クリーンを誘電体で支持することを必要とし、そのこと
は付加的な構成上の問題を提起することとなる。 ［０００５］
ーション）を発生させることが可能であることは長年の
間知られていた。例えば、Ｙ、Ｔａｎａｋａ著Ｊ、○ｐ
ｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ、４５．７１０−７１３．１９５５年
の文献を参照すると良い。エキシマ放射は、特性的には
、比較的狭い帯域幅のものであり、従って狭い帯域幅の
放射を必要とするある種の適用には特に適したものであ
る。 ［０００３］ 米国特許第４，８３７，４７８号（Ｅｌｊａｓｓｏｎ
ｅｔ ａｌ、）は、２個の電極の内の一方がワイヤ
ゲージないしはスクリーンであって、本装置によって発
生された光を外部へ送り出すことを可能とする構成を有
するコロナ放電エキシマ光源を開示している。然し乍ら
、スクリーン電極を使用する場合の問題は、光がスクリ
ーンによってマスクされ、その結果、スクリーンの構成
に対応する影が、光を結合させるべきターゲット上に落
されることである。更に、スクリーンを金属性で「透明
」な電極で置換すると、光がその電極を介して通過する
場合に減衰されることとなる。米国特許第４，８３７，
４８４号において提案されている構成に関しての別の困
難性は、スクリーン電極をぼかすことはできないので、
その効果的な温度制御は困難である。このことは、装置
を動作させることが可能なパワーに制限を課する場合が
あり、且つスペクトル出力及び効率に影響を与えること
となる。 ［０００４］ 更に、上記特許の構成は、−様な放電のために、大面積
にわたって電極間に良好な平行性が保持されることを必
要とする。このことをスクリーンで行う場合には、該ス
クリーンを誘電体で支持することを必要とし、そのこと
は付加的な構成上の問題を提起することとなる。 ［０００５］
本発明の目的とするところは、装置によって射出される
ラデイエーション、即ち放射をマスクしたり又は影を落
したりすることのないコロナ放電放射源を提供すること
である。本発明の別の目的とするところは、電極温度を
良好に制御することが可能なコロナ放電放射源を提供す
ることである。本発明の更に別の目的とするところは、
電極間に平行性を必要としたり又は厳しい公差を必要と
するとのないコロナ放電放射源を提供することである。 ［０００６］
ラデイエーション、即ち放射をマスクしたり又は影を落
したりすることのないコロナ放電放射源を提供すること
である。本発明の別の目的とするところは、電極温度を
良好に制御することが可能なコロナ放電放射源を提供す
ることである。本発明の更に別の目的とするところは、
電極間に平行性を必要としたり又は厳しい公差を必要と
するとのないコロナ放電放射源を提供することである。 ［０００６］
本発明によれば、上述した目的は、コロナ方法により放
射を発生させるために片側セルアーキテクチャ−を使用
することにより達成される。このアーキテクチャ−によ
れば、両方の電極及びその間に介在される誘電体は放電
空間の１側部に位置される。更に、本発明によれば、閉
じ込め手段が、エキシマ形成媒体を放電空間内に維持す
るために設けられ、且つ該閉じ込め手段の少なくとも一
部は、本装置によって発生される光に対して真に透明で
あるように配設した窓とすることが可能である。片側セ
ルは、オゾン発生技術において公知であり、その場合、
酸素はセルを通過して搬送されてオゾンを形成する。こ
の様な装置において、酸素は不透明の管によって輸送さ
れ、それはコロナ放電によって作用されるべく位置に維
持する。 ［０００７］ 本発明構成の利点は、発生された光に影を落したり又は
減衰したりするスクリーン電極又は部分的に透明な電極
は存在しないことである。両方の電極は放電の同一側に
位置されているので、放電によって発生される光は、電
極又は窓を介して通過する必要性はない。更に、電極温
度の効果的な制御は、従来技術における如く、中間の放
電ギャップが存在しない場合における装置を介しての直
接的熱伝導によって達成することが可能である。更に、
電極は、光学的条件とは独立的に製造することが可能で
あり、且つ臨界的に調節される放電ギャップに対する必
要性は存在しない。 ［０００８］
射を発生させるために片側セルアーキテクチャ−を使用
することにより達成される。このアーキテクチャ−によ
れば、両方の電極及びその間に介在される誘電体は放電
空間の１側部に位置される。更に、本発明によれば、閉
じ込め手段が、エキシマ形成媒体を放電空間内に維持す
るために設けられ、且つ該閉じ込め手段の少なくとも一
部は、本装置によって発生される光に対して真に透明で
あるように配設した窓とすることが可能である。片側セ
ルは、オゾン発生技術において公知であり、その場合、
酸素はセルを通過して搬送されてオゾンを形成する。こ
の様な装置において、酸素は不透明の管によって輸送さ
れ、それはコロナ放電によって作用されるべく位置に維
持する。 ［０００７］ 本発明構成の利点は、発生された光に影を落したり又は
減衰したりするスクリーン電極又は部分的に透明な電極
は存在しないことである。両方の電極は放電の同一側に
位置されているので、放電によって発生される光は、電
極又は窓を介して通過する必要性はない。更に、電極温
度の効果的な制御は、従来技術における如く、中間の放
電ギャップが存在しない場合における装置を介しての直
接的熱伝導によって達成することが可能である。更に、
電極は、光学的条件とは独立的に製造することが可能で
あり、且つ臨界的に調節される放電ギャップに対する必
要性は存在しない。 ［０００８］
以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
について詳細に説明する。 ［０００９］ 第１図を参照すると、米国特許第４，８３７，４８４号
に記載される従来技術のコロナランプが示されている。 図示される如く、該ランプは、冷却媒体２と接触してい
る金属電極１から構成されている。誘電体媒体４が設け
られており、それは、放電空間５に関して、電極１とは
反対側に設けられており、且つ絶縁性部材３によって離
隔されている。誘電体４の反対側にはスクリーン電極６
が設けられている。放電空間５は、放電条件下において
エキシマを形成する物質で充填されており、例えば、水
銀、キセノン、又は希ガス／金属蒸気混合物、又は希ガ
ス／ハロゲン混合物、適宜の添加物を結合したものとす
ることが可能である。当業者にとって理解される如く、
特定の充填物は、該装置によって発生される放射内に所
望されるスペクトル出力に依存して選択される。 ［００１０１ ＡＣ供給源７が電極」とゲージないしはスクリーン電極
６との間に接続されており、それは放電空間６内にマイ
クロ放電を発生させ、該放電がその中にあるエキシマ形
成媒体を励起する。従って、充填物に対応するスペクト
ル成分を持ったエキシマ放射が発生され、且つスクリー
ン電極６を介して本装置から外部へ取りだされる。別の
構成としては、スクリーン電極６の代わりに、「透明」
特性を持った導電層を使用することが可能である。前述
した如く、上述した構成はエキシマ放射を発生するのに
効果的ではあるが、完全には透明ではないスクリーン電
極又は薄膜金属電極の使用により問題が発生する。特に
、該スクリーンは光が結像されるターゲット上にスクリ
ーン構成の影を落し、一方、薄膜電極の場合には、光が
減衰される。更に、高電圧スクリーン電極の温度は、熱
バランス条件に従って変化することが自由であり、その
ことはスペクトル出力に変動を導入することがあること
が理解される。装置を動作させることが可能なパワーの
上限は、ある場合には、冷却によって決定されるので、
電極６の温度を制御することが可能であることが望まし
い。即ち、非常に高いパワーレベルにおいて、装置動作
温度が上昇する。この様な場合に、熱管理を両方の電極
に与えることが可能である場合には、−層高いレベルの
放射を与えるために装置を一層高いパワーレベルで動作
させることが可能である。又、装置のスペクトル出力は
、温度によって僅か影響を受け、且つ時間及び温度によ
って変化することは不利益となる場合がある。 ［００１１］ 第２図を参照すると、本発明の１実施例を示しである。 本発明は、片側セルアーキテクチャ−を使用しており、
両方の電極及び誘電体の一方の側において放電を発生す
る装置としている。図示した如く、部材１０及び１２は
、夫々、アルミナ（Ａ１２０３）本体の断面を示してい
る。これらは、非常に薄く、例えば、約０．０２インチ
（０，０５ｃｍ）であり、且つ本体１０は、その上に導
電性インクでプリントした電極１４及び１６を有してお
り、一方本体１２はその上にプリントした電極１８を有
している。該セル上には、エキシマ形成物質２２を閉じ
込めるための閉じ込め手段２０が設けられており、それ
は射出されるラデイエーション、即ち放射に対して透明
である窓２４を有している。例えば、エキシマ形成充填
物２２が、紫外線（ＵＶ）放射を射出すべく選択される
場合には、窓２４は石英、ＭｇＦ、ＣａＦ、又はその他
のＵＶに対して透明である物質から構成する。誘電体か
らなるグレーズ２１を該電極の上に設けることも可能で
あり、一方熱管理媒体２６を、図示した如くに（即ち、
流動する水）、本装置に適用することも可能である。供
給源２７からのＡＣ電圧を電極１４及び１６（接地電極
とすることが可能）と電極１８（高電圧電極とすること
が可能）の間に印加すると、放電空間２８内に電界が形
成され、従って放射が射出され、該放射は窓２４を介し
て外部へ取りだされる。本装置は、又、極性を逆にした
場合にも動作する（即ち電極１８を接地し且つ電極１４
及び１６を高電圧とした場合）。 ［００１２］ 第２図に示した装置の動作は、第３図を参照してより明
確に説明することが可能である。図示した如く、ベース
電極１４．１６と電極１８との間に電圧を印加すると、
これら２つの電極間に電界が形成される。この電界の一
部は誘電体１２内に存在しているが、その一部は、図示
した如く、放電空間内に延在する。放電空間内の電界強
度が任意の与えられたサイクルでコロナ開始電位に到達
すると、その領域においてプラズマが発生される。プラ
ズマはそのプラズマ空間を介して等電位であるから、該
プラズマ自身は、高電圧パワーを導通する能力を有して
おり、その際に露出電極を実効的に幅広のものとさせる
。従って、該プラズマは、ベース電極の下側にある個所
においては、該誘電体の表面にわたって伝播する。 該プラズマは、ストリーマを形成する傾向を有している
が、ある場合には、磁石を使用して指向性を持たせるこ
とが可能である。電極１８は、理想的には、誘電体１２
０表面近くに位置させ、且つそれが更に誘電体の内部に
位置される場合には、該媒体を励起するために放電空間
内に電界を延在させるために一層大きな電圧が必要であ
る。 ［００１３］ 第２図及び第３図に示した装置は、スクリーン電極、及
び固体で金属の光減衰性電極を有するものではなく、従
って、第１図の構成においては存在していた影及び光減
衰の問題を解消していることが理解される。何故ならば
、本発明の光源装置においては、両方の電極は、放電区
域の同一の側に位置しており、且つエキシマ形成媒体は
、発生される放射に対して真に透明である窓を持った手
段によって、放電区域に閉じ込められるからである。例
えば、射出される光が紫外線である場合、該窓は、公知
の如く、ＵＶに対して実質的に透明の石英から構成する
。 実際に、本発明によれば、両方の電極がエキシマ形成媒
体の同一の側に存在することが必要であるに過ぎず、そ
のことは、両方の電極が誘電体の内部であるが又は誘電
体の表面に当接して設けるか、又は一方の電極を誘電体
の内部で他方の電極をその表面に当接して設けることが
可能であることを意味している。 ［００１４］ 更に、該電極及び誘電体は、従来技術における如く、間
に放電ギャップ無しで一体的なユニットを形成し、従っ
て該ユニットの熱管理は、接地及び高電圧電極の両方を
制御する効果を有している。何故ならば、熱伝導によっ
て固体誘電体を介して熱バランスを達成することが可能
だからである。ベース電極１４．１６及び電極１８は互
いにオフセットされていることに注意すべきである。本
明細書においては、「オフセット」という用語は、両方
が互いに直接的に対向されるものではなく且つ同一の形
状及び寸法のものでない電極のことを意味している。例
えば、平行板コンデンサにおける電極は、オフセットさ
れていない電極の例である。本発明は、オフセットされ
た電極、及びオフセットされていない電極を使用してい
る。 ［００１５］ 第４図を参照すると、本発明の別の実施例が示されてい
る。この実施例においては、共通ベース電極３０を使用
しており、更に、該ベース電極からオフセットされてい
る複数個の電極３２を使用している。更に、エキシマ形
成物質は、射出される放射に対して透明である窓３４を
有する手段によって該誘電体の上方に閉じ込められてい
る。この実施例においては、高電圧電極は、各々、金属
メツシュのユニットから構成されている。メツシュ電極
を使用することにより、電界力間該メツシュ内の空間を
介して通過し放電空間３６内に入ることを可能としてい
る。従って、該電極のエツジのみではなく、該電極の全
表面を使用して放電空間内に初期電界を形成している。 「メツシュ」という用語は、例えば、織り込み型のスク
リーンや、平行ワイヤや、孔を穿設したフォイル等の種
々の構成のものを包含している。メツシュワイヤゲージ
及び間隔寸法は、多少処理条件に依存しており、従って
これらのパラメータが多少変動しても問題となることは
ない。例えば最大１０Ｇａまでのワイヤ寸法及び最大２
インチ間隔までのメツシュを適用条件に依存して十分に
使用可能である。 ［００１６］ 熱管理は、ベース電極３０内に温度制御した流体を循環
させることによって実施することが可能である。例えば
、これは、別体の冷却チャックとするか、又は水を循環
させることが可能なチャンネルを電極内に設けることが
可能である。温度制御効果は、誘電体を介しての伝導に
よって高電圧電極へ伝達され、従って本装置を一定温度
で動作することを可能とする。ベース電極３０は、透明
窓３４を支持するための側壁４０を有するカップ形状の
電極の形状とすることが可能である。この場合、電極／
誘電体近傍にエキシマ形成媒体を閉じ込める手段は、側
壁及び窓を包含することとなる。然し乍ら、農業者に明
らかな如く、多様な特定の閉じ込め手段を使用すること
が可能である。更に、エキシマ形成充填物は、閉じ込め
手段内に、永久的に又は半永久的に存在することが可能
であり、即ち、本装置を密封状態とすることが可能であ
り、又は、その他の実施例においては、エキシマ形成媒
体を動作中に本装置を介して搬送させることも可能であ
る。このタイプの装置を第４図に示してあり、即ち、エ
キシマ形成媒体が質量流量制御器４２によって計量され
且つ導管４４を介して本装置へ供給され、一方該媒体は
導管４６を介して本装置から除去される。 ［００１７］ 本装置から放射を反射により取り出すために、ベース電
極３０と誘電体との間に反射層を配設することが可能で
ある。一方、該ベース電極は、本質的に反射器として作
用する研磨アルミニウム等の金属とすることも可能であ
る。ベース電極からの反射が所望される場合には、誘電
体は透明のものとすべきである。何故ならば、放射は、
該誘電体を介して反射されねばならないからである。別
の可能性は、該誘電体を、電気は導通しないがＵＶを短
い波長まで反射するＢａＯ又はＭｇＯ等の物質から構成
するか、又は該誘電体をこのような物質で注入するか又
はコーティングすると良い。高電圧メツシュ電極は、タ
ングステンやモリブデン等の多様な金属から形成するこ
とが可能であり、且つ矩形の形状とすることが可能であ
る。該誘電体は、ガラス、又は石英、又はその他の適宜
の物質とすることが可能である。第４図に示した如く装
置を構成する簡単な１方法は、メツシュ電極を２個の薄
いガラス及びアルミナ顕微鏡スライドの間に接着させ、
一方その結果得られる組立体を接地電極に接着させるこ
とである。 ［００１８］ 高誘電強度及び高誘電定数を持った誘電物質を選択する
ことが望ましい。高誘電強度は、所要の電圧に耐えるた
めに必要であり、且つ高誘電定数は、固体からの電気力
線をエキシマ媒体内に押し込むことに貢献する。ＢａＯ
及びＴｉＯ２は高誘電定数の誘電体の例であり、且つ、
ＴｉＯ２の場合、最も高い誘電定数はＣ結晶軸に沿って
発生することが判明した。 ［００１９］ 第５図は、第２図に類似した本発明の別の実施例を示し
ている。電極５０及び５２は、誘電体５４内に埋設され
ており、且つ透明な窓５８を有する部材５６はエキシマ
形成物質６０を密封したユニットの放電空間内に閉じ込
めている。第６図は、第４図に類似した実施例を示して
いる。ブロック電極６２及びスクリーン電極６４は誘電
体６６に当接しており、一方窓６８はエキシマ形成物質
７０を放電空間内に密封する手段を有している。第７図
は、円筒形状を有する本発明の実施例を示している。放
電空間は、円筒状シェル透明窓７２と、電極７４及び７
６及び誘電体７８から構成される複合構成体との間に設
けられている。熱管理媒体８０が内部に設けられている
。第８図は、別の円筒型実施例であり、放射は窓８２を
介して該ユニットの内部から外部へ取りだされる。残部
の構成は第７図に類似しており、熱管理は該ユニットの
外部に設けられている。この円筒形状実施例における電
極は、円筒に沿って長さ方向に延在している。 ［００２０］ 第９図は、球状形態の実施例の断面を示している。誘電
体９２及び窓９４は、球状シェルの形状をしており、且
つ放電空間９６からの放射は、球状シェルの形状である
。電極９８．１００は、球の周りにライン又はグリッド
を形成し、且つ熱管理媒体１０１は金属球内を循環する
水とすることが可能である。内側へ放射する球状形態と
することも可能である。前述した平面状、円筒状、及び
球状形状の実施例の全てにおいて、ベース電極は、誘電
体の内側又は外側とすることが可能であり、且つ連続的
又は不連続的なものとすることが可能である。第１０図
は、本発明の更に別の実施例を示しており、この場合、
放射は装置の両側から射出される。不透明又は透明な誘
電体１０２が設けられており、それは電極１０４及び１
０６を有している。放電空間１０８及び１１０が該誘電
体の両側に設けられており、それらは窓１１２及び１１
４によって境界が決められている。放電空間内のエキシ
マガス混合物は、同一のものとすることも、又は異なっ
たものとすることも可能であり、例えば、異なったもの
とする場合には、−層広いスペクトル出力又は複数個の
ピークを得ることが可能である。更に、空間１０８内の
ガスは非エキシマガス又は真空とすることも可能である
。更に別の実施例においては窓の一つが外側上に反射性
コーティングを有することが可能であり、又誘電体バリ
アを窓とすることも可能である。放電条件は、異なった
適用例に対して変化させることが可能である。この点に
関して、放電空間内のガスの圧力は、装置が［００２１
］ 以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
ため八本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。例えば、本発
明を、透明窓を具備するエキシマ形成媒体用の閉じ込め
手段を具備する場合について説明したが、例えば、光伝
送ファイバ等の如く放電空間から光を取り出すには他の
光伝送方法を適用することも可能である。 ［００２２］
について詳細に説明する。 ［０００９］ 第１図を参照すると、米国特許第４，８３７，４８４号
に記載される従来技術のコロナランプが示されている。 図示される如く、該ランプは、冷却媒体２と接触してい
る金属電極１から構成されている。誘電体媒体４が設け
られており、それは、放電空間５に関して、電極１とは
反対側に設けられており、且つ絶縁性部材３によって離
隔されている。誘電体４の反対側にはスクリーン電極６
が設けられている。放電空間５は、放電条件下において
エキシマを形成する物質で充填されており、例えば、水
銀、キセノン、又は希ガス／金属蒸気混合物、又は希ガ
ス／ハロゲン混合物、適宜の添加物を結合したものとす
ることが可能である。当業者にとって理解される如く、
特定の充填物は、該装置によって発生される放射内に所
望されるスペクトル出力に依存して選択される。 ［００１０１ ＡＣ供給源７が電極」とゲージないしはスクリーン電極
６との間に接続されており、それは放電空間６内にマイ
クロ放電を発生させ、該放電がその中にあるエキシマ形
成媒体を励起する。従って、充填物に対応するスペクト
ル成分を持ったエキシマ放射が発生され、且つスクリー
ン電極６を介して本装置から外部へ取りだされる。別の
構成としては、スクリーン電極６の代わりに、「透明」
特性を持った導電層を使用することが可能である。前述
した如く、上述した構成はエキシマ放射を発生するのに
効果的ではあるが、完全には透明ではないスクリーン電
極又は薄膜金属電極の使用により問題が発生する。特に
、該スクリーンは光が結像されるターゲット上にスクリ
ーン構成の影を落し、一方、薄膜電極の場合には、光が
減衰される。更に、高電圧スクリーン電極の温度は、熱
バランス条件に従って変化することが自由であり、その
ことはスペクトル出力に変動を導入することがあること
が理解される。装置を動作させることが可能なパワーの
上限は、ある場合には、冷却によって決定されるので、
電極６の温度を制御することが可能であることが望まし
い。即ち、非常に高いパワーレベルにおいて、装置動作
温度が上昇する。この様な場合に、熱管理を両方の電極
に与えることが可能である場合には、−層高いレベルの
放射を与えるために装置を一層高いパワーレベルで動作
させることが可能である。又、装置のスペクトル出力は
、温度によって僅か影響を受け、且つ時間及び温度によ
って変化することは不利益となる場合がある。 ［００１１］ 第２図を参照すると、本発明の１実施例を示しである。 本発明は、片側セルアーキテクチャ−を使用しており、
両方の電極及び誘電体の一方の側において放電を発生す
る装置としている。図示した如く、部材１０及び１２は
、夫々、アルミナ（Ａ１２０３）本体の断面を示してい
る。これらは、非常に薄く、例えば、約０．０２インチ
（０，０５ｃｍ）であり、且つ本体１０は、その上に導
電性インクでプリントした電極１４及び１６を有してお
り、一方本体１２はその上にプリントした電極１８を有
している。該セル上には、エキシマ形成物質２２を閉じ
込めるための閉じ込め手段２０が設けられており、それ
は射出されるラデイエーション、即ち放射に対して透明
である窓２４を有している。例えば、エキシマ形成充填
物２２が、紫外線（ＵＶ）放射を射出すべく選択される
場合には、窓２４は石英、ＭｇＦ、ＣａＦ、又はその他
のＵＶに対して透明である物質から構成する。誘電体か
らなるグレーズ２１を該電極の上に設けることも可能で
あり、一方熱管理媒体２６を、図示した如くに（即ち、
流動する水）、本装置に適用することも可能である。供
給源２７からのＡＣ電圧を電極１４及び１６（接地電極
とすることが可能）と電極１８（高電圧電極とすること
が可能）の間に印加すると、放電空間２８内に電界が形
成され、従って放射が射出され、該放射は窓２４を介し
て外部へ取りだされる。本装置は、又、極性を逆にした
場合にも動作する（即ち電極１８を接地し且つ電極１４
及び１６を高電圧とした場合）。 ［００１２］ 第２図に示した装置の動作は、第３図を参照してより明
確に説明することが可能である。図示した如く、ベース
電極１４．１６と電極１８との間に電圧を印加すると、
これら２つの電極間に電界が形成される。この電界の一
部は誘電体１２内に存在しているが、その一部は、図示
した如く、放電空間内に延在する。放電空間内の電界強
度が任意の与えられたサイクルでコロナ開始電位に到達
すると、その領域においてプラズマが発生される。プラ
ズマはそのプラズマ空間を介して等電位であるから、該
プラズマ自身は、高電圧パワーを導通する能力を有して
おり、その際に露出電極を実効的に幅広のものとさせる
。従って、該プラズマは、ベース電極の下側にある個所
においては、該誘電体の表面にわたって伝播する。 該プラズマは、ストリーマを形成する傾向を有している
が、ある場合には、磁石を使用して指向性を持たせるこ
とが可能である。電極１８は、理想的には、誘電体１２
０表面近くに位置させ、且つそれが更に誘電体の内部に
位置される場合には、該媒体を励起するために放電空間
内に電界を延在させるために一層大きな電圧が必要であ
る。 ［００１３］ 第２図及び第３図に示した装置は、スクリーン電極、及
び固体で金属の光減衰性電極を有するものではなく、従
って、第１図の構成においては存在していた影及び光減
衰の問題を解消していることが理解される。何故ならば
、本発明の光源装置においては、両方の電極は、放電区
域の同一の側に位置しており、且つエキシマ形成媒体は
、発生される放射に対して真に透明である窓を持った手
段によって、放電区域に閉じ込められるからである。例
えば、射出される光が紫外線である場合、該窓は、公知
の如く、ＵＶに対して実質的に透明の石英から構成する
。 実際に、本発明によれば、両方の電極がエキシマ形成媒
体の同一の側に存在することが必要であるに過ぎず、そ
のことは、両方の電極が誘電体の内部であるが又は誘電
体の表面に当接して設けるか、又は一方の電極を誘電体
の内部で他方の電極をその表面に当接して設けることが
可能であることを意味している。 ［００１４］ 更に、該電極及び誘電体は、従来技術における如く、間
に放電ギャップ無しで一体的なユニットを形成し、従っ
て該ユニットの熱管理は、接地及び高電圧電極の両方を
制御する効果を有している。何故ならば、熱伝導によっ
て固体誘電体を介して熱バランスを達成することが可能
だからである。ベース電極１４．１６及び電極１８は互
いにオフセットされていることに注意すべきである。本
明細書においては、「オフセット」という用語は、両方
が互いに直接的に対向されるものではなく且つ同一の形
状及び寸法のものでない電極のことを意味している。例
えば、平行板コンデンサにおける電極は、オフセットさ
れていない電極の例である。本発明は、オフセットされ
た電極、及びオフセットされていない電極を使用してい
る。 ［００１５］ 第４図を参照すると、本発明の別の実施例が示されてい
る。この実施例においては、共通ベース電極３０を使用
しており、更に、該ベース電極からオフセットされてい
る複数個の電極３２を使用している。更に、エキシマ形
成物質は、射出される放射に対して透明である窓３４を
有する手段によって該誘電体の上方に閉じ込められてい
る。この実施例においては、高電圧電極は、各々、金属
メツシュのユニットから構成されている。メツシュ電極
を使用することにより、電界力間該メツシュ内の空間を
介して通過し放電空間３６内に入ることを可能としてい
る。従って、該電極のエツジのみではなく、該電極の全
表面を使用して放電空間内に初期電界を形成している。 「メツシュ」という用語は、例えば、織り込み型のスク
リーンや、平行ワイヤや、孔を穿設したフォイル等の種
々の構成のものを包含している。メツシュワイヤゲージ
及び間隔寸法は、多少処理条件に依存しており、従って
これらのパラメータが多少変動しても問題となることは
ない。例えば最大１０Ｇａまでのワイヤ寸法及び最大２
インチ間隔までのメツシュを適用条件に依存して十分に
使用可能である。 ［００１６］ 熱管理は、ベース電極３０内に温度制御した流体を循環
させることによって実施することが可能である。例えば
、これは、別体の冷却チャックとするか、又は水を循環
させることが可能なチャンネルを電極内に設けることが
可能である。温度制御効果は、誘電体を介しての伝導に
よって高電圧電極へ伝達され、従って本装置を一定温度
で動作することを可能とする。ベース電極３０は、透明
窓３４を支持するための側壁４０を有するカップ形状の
電極の形状とすることが可能である。この場合、電極／
誘電体近傍にエキシマ形成媒体を閉じ込める手段は、側
壁及び窓を包含することとなる。然し乍ら、農業者に明
らかな如く、多様な特定の閉じ込め手段を使用すること
が可能である。更に、エキシマ形成充填物は、閉じ込め
手段内に、永久的に又は半永久的に存在することが可能
であり、即ち、本装置を密封状態とすることが可能であ
り、又は、その他の実施例においては、エキシマ形成媒
体を動作中に本装置を介して搬送させることも可能であ
る。このタイプの装置を第４図に示してあり、即ち、エ
キシマ形成媒体が質量流量制御器４２によって計量され
且つ導管４４を介して本装置へ供給され、一方該媒体は
導管４６を介して本装置から除去される。 ［００１７］ 本装置から放射を反射により取り出すために、ベース電
極３０と誘電体との間に反射層を配設することが可能で
ある。一方、該ベース電極は、本質的に反射器として作
用する研磨アルミニウム等の金属とすることも可能であ
る。ベース電極からの反射が所望される場合には、誘電
体は透明のものとすべきである。何故ならば、放射は、
該誘電体を介して反射されねばならないからである。別
の可能性は、該誘電体を、電気は導通しないがＵＶを短
い波長まで反射するＢａＯ又はＭｇＯ等の物質から構成
するか、又は該誘電体をこのような物質で注入するか又
はコーティングすると良い。高電圧メツシュ電極は、タ
ングステンやモリブデン等の多様な金属から形成するこ
とが可能であり、且つ矩形の形状とすることが可能であ
る。該誘電体は、ガラス、又は石英、又はその他の適宜
の物質とすることが可能である。第４図に示した如く装
置を構成する簡単な１方法は、メツシュ電極を２個の薄
いガラス及びアルミナ顕微鏡スライドの間に接着させ、
一方その結果得られる組立体を接地電極に接着させるこ
とである。 ［００１８］ 高誘電強度及び高誘電定数を持った誘電物質を選択する
ことが望ましい。高誘電強度は、所要の電圧に耐えるた
めに必要であり、且つ高誘電定数は、固体からの電気力
線をエキシマ媒体内に押し込むことに貢献する。ＢａＯ
及びＴｉＯ２は高誘電定数の誘電体の例であり、且つ、
ＴｉＯ２の場合、最も高い誘電定数はＣ結晶軸に沿って
発生することが判明した。 ［００１９］ 第５図は、第２図に類似した本発明の別の実施例を示し
ている。電極５０及び５２は、誘電体５４内に埋設され
ており、且つ透明な窓５８を有する部材５６はエキシマ
形成物質６０を密封したユニットの放電空間内に閉じ込
めている。第６図は、第４図に類似した実施例を示して
いる。ブロック電極６２及びスクリーン電極６４は誘電
体６６に当接しており、一方窓６８はエキシマ形成物質
７０を放電空間内に密封する手段を有している。第７図
は、円筒形状を有する本発明の実施例を示している。放
電空間は、円筒状シェル透明窓７２と、電極７４及び７
６及び誘電体７８から構成される複合構成体との間に設
けられている。熱管理媒体８０が内部に設けられている
。第８図は、別の円筒型実施例であり、放射は窓８２を
介して該ユニットの内部から外部へ取りだされる。残部
の構成は第７図に類似しており、熱管理は該ユニットの
外部に設けられている。この円筒形状実施例における電
極は、円筒に沿って長さ方向に延在している。 ［００２０］ 第９図は、球状形態の実施例の断面を示している。誘電
体９２及び窓９４は、球状シェルの形状をしており、且
つ放電空間９６からの放射は、球状シェルの形状である
。電極９８．１００は、球の周りにライン又はグリッド
を形成し、且つ熱管理媒体１０１は金属球内を循環する
水とすることが可能である。内側へ放射する球状形態と
することも可能である。前述した平面状、円筒状、及び
球状形状の実施例の全てにおいて、ベース電極は、誘電
体の内側又は外側とすることが可能であり、且つ連続的
又は不連続的なものとすることが可能である。第１０図
は、本発明の更に別の実施例を示しており、この場合、
放射は装置の両側から射出される。不透明又は透明な誘
電体１０２が設けられており、それは電極１０４及び１
０６を有している。放電空間１０８及び１１０が該誘電
体の両側に設けられており、それらは窓１１２及び１１
４によって境界が決められている。放電空間内のエキシ
マガス混合物は、同一のものとすることも、又は異なっ
たものとすることも可能であり、例えば、異なったもの
とする場合には、−層広いスペクトル出力又は複数個の
ピークを得ることが可能である。更に、空間１０８内の
ガスは非エキシマガス又は真空とすることも可能である
。更に別の実施例においては窓の一つが外側上に反射性
コーティングを有することが可能であり、又誘電体バリ
アを窓とすることも可能である。放電条件は、異なった
適用例に対して変化させることが可能である。この点に
関して、放電空間内のガスの圧力は、装置が［００２１
］ 以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
ため八本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。例えば、本発
明を、透明窓を具備するエキシマ形成媒体用の閉じ込め
手段を具備する場合について説明したが、例えば、光伝
送ファイバ等の如く放電空間から光を取り出すには他の
光伝送方法を適用することも可能である。 ［００２２］
以上説明した如く、本発明によれば、発生されるラデイ
エーション、即ち放射をマスクしたり又は影を発生した
りすることがないので、−様な放射を得ることが可能で
ある。更に、電極温度を良好に制御することが可能であ
り、改善され且つ−様な放射特性を得ることが可能であ
る。電極の平行度が要求されることがなく、従って構成
が簡単であり、且つ製造が容易となる。
エーション、即ち放射をマスクしたり又は影を発生した
りすることがないので、−様な放射を得ることが可能で
ある。更に、電極温度を良好に制御することが可能であ
り、改善され且つ−様な放射特性を得ることが可能であ
る。電極の平行度が要求されることがなく、従って構成
が簡単であり、且つ製造が容易となる。
【図１】
従来の構成に基づくコロナ放電放射源の概略図である。
【図２】
本発明の１実施例に基づいて構成されたコロナ放電放射
源セルの概略図である
源セルの概略図である
【図３】
第２図の装置の動作状態を説明する概略図である。
【図４】
本発明の別の実施例に基づいて構成された放射源の概略
図である。
図である。
【図５】
本発明の別の実施例に基づいて構成された放射源の概略
図である。
図である。
【図６】
本発明の別の実施例に基づいて構成された放射源の概略
図である。
図である。
【図７】
形態が円筒形状の本発明の別の実施例に基づいて構成さ
れた放射源の概略図である。
れた放射源の概略図である。
【図８】
形態が円筒形状の本発明の別の実施例に基づいて構成さ
れた放射源の概略図である。
れた放射源の概略図である。
【図９】
形態が球状の本発明の別の実施例に基づいて構成された
放射源の概略図である
放射源の概略図である
【図１０】
装置の両側から放射を外部に射出する本発明の別の実施
例に基づいて構成された放射源の概略図である。
例に基づいて構成された放射源の概略図である。
１０゜
アルミナ本体
１４．１６．１８
電極
閉じ込め手段
エキシマ形成物質
空
ｚＱ％
ＡＣ電圧供給源
放電空間
図面
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
鳥
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０１
Claims (27)
- 【請求項１】コロナ放電光源セルにおいて、誘電体物質
が設けられており、前記誘電体物質内に配設されるか又
はその第１表面に当接する第１電極が設けられており、
前記第１電極から離隔して前記誘電体物質内に配設され
るか又はその第２表面に当接する第２電極が設けられて
おり、前記第１及び第２電極は前記誘電体物質によって
のみ互いに離隔されている一対の電極を具備しており、
前記一対の電極と誘電体とは複合構成体を構成しており
、前記複合構成体に隣接した放電空間内にエキシマ形成
物質を閉じ込める手段が設けられており、前記第１及び
第２電極間にＡＣ電圧を印加することにより前記エキシ
マ形成物質が放電条件へ励起された場合に前記放電空間
から射出される放射を伝送する放射伝送手段が前記放電
空間と光学的に連通して設けられていることを特徴とす
るコロナ放電光源セル。 - 【請求項２】前記放射伝送手段が、前記エキシマ形成物
質を前記放電空間内に閉じ込める手段の一部を有するこ
とを特徴とする請求項１のコロナ放電光源セル。 - 【請求項３】コロナ放電光源セルにおいて、誘電体物質
が設けられており、前記誘電体物質内に配設されるか又
はその第１表面に当接する第１電極が設けられており、
前記第１電極から離隔されて前記誘電体物質内に配設さ
れるか又はその第２表面と当接する第２電極が設けられ
ており、前記第１及び第２電極は前記誘電体物質のみに
よって互いに離隔されている一対の電極を有しており、
前記一対の電極及び誘電体物質は複合構成体を構成して
おり、エキシマ形成物質を前記複合構成体に隣接する放
電空間内に閉じ込める手段が設けられており、前記閉じ
込める手段が、少なくとも、前記第１及び第２電極間に
ＡＣ電圧を印加することにより前記エキシマ形成物質が
放電条件へ励起される場合に射出される放射に対して透
明である部分を具備することを特徴とするコロナ放電光
源セル。 - 【請求項４】前記第１及び第２電極が互いにオフセット
されていることを特徴とする請求項３のコロナ放電光源
セル。 - 【請求項５】互いにオフセットされており且つ間に前記
誘電体物質のみを有する第２対の電極が設けられており
、前記一対及び第２対の電極の内の電極の一方が同一の
電極であることを特徴とする請求項４のコロナ放電光源
セル。 - 【請求項６】前記同一の電極に対して温度制御を付与す
ることを特徴とする請求項５のコロナ放電光源セル。 - 【請求項７】内部に放射反射表面が設けられていること
を特徴とする請求項５のコロナ放電光源セル。 - 【請求項８】前記誘電体物質が誘電体層の形状であり、
且つ前記電極が平面電極であることを特徴とする請求項
４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項９】前記誘電体物質が円筒シェルの形状であり
、且つ前記閉じ込め手段が前記放電空間の外部に位置さ
れた透明円筒シェルを具備することを特徴とする請求項
４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１０】前記誘電体物質が円筒シェルの形状であ
り、且つ前記閉じ込め手段が前記放電空間の内側に位置
されている透明円筒シェルを具備することを特徴とする
請求項４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１１】前記誘電体物質が球状シェルの形状であ
り、且つ前記閉じ込め手段が透明球状シェルを具備する
ことを特徴とする請求項４のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１２】前記誘電体物質が反射性であるか又はそ
の内部に反射性物質を埋設したことを特徴とする請求項
３のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１３】前記誘電体物質が高誘電定数であり且つ
電気力線を強制的に前記エキシマ形成物質内に付与する
手段を具備することを特徴とする請求項３のコロナ放電
光源セル。 - 【請求項１４】前記閉じ込め手段を介して前
記エキシマ形成物質を搬送する手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項１のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１５】前記放電空間が位置されている前記複合
構成体の側部とは反対側において前記複合構成体に隣接
して第２放電空間が設けられており、前記第２放電空間
内に放射放電物質を閉じ込める手段が設けられており、
前記放射放電物質を閉じ込める手段が透明部分を有する
ことを特徴とする請求項３のコロナ放電光源セル。 - 【請求項１６】コロナ放電光源セルにおいて、誘電体物
質が設けられており、互いに離隔されほぼ同一の与えら
れた面において前記誘電体物質内に配設されている第１
及び第２電極が設けられており、前記与えられた面から
離隔された異なった面において前記誘電体物質内に配設
されている第３電極が設けられており、前記第３電極は
前記第１及び第２電極に関してオフセットされており、
前記誘電体物質の放電空間内にエキシマ形成物質を閉じ
込める手段が設けられており、前記閉じ込め手段が、少
なくとも、前記第３電極と前記第１及び第２電極との間
にＡＣ電圧を印加した場合に前記エキシマ形成物質によ
って射出される放射に対して透明な部分を具備している
ことを特徴とするコロナ放電光源セル。 - 【請求項１７】前記第３電極が前記誘電体物質の表面の
近くであり、且つ前記エキシマ形成物質が前記同一の面
に隣接していることを特徴とする請求項１６のコロナ放
電光源セル。 - 【請求項１８】コロナ放電光源セルにおいて、薄い誘電
体物質のユニットが設けられており、前記誘電体物質の
ユニット内に配設した複数個の電極が設けられており、
前記誘電体物質のユニットの第１表面に当接して共通電
極が配設されており、前記共通電極は前記複数個の電極
まで延在すると共に、前記誘電体物質のみによって前記
複数個の電極から離隔されており、前記誘電体物質のユ
ニットの第１表面に隣接した放電空間内にエキシマ形成
物質を収容する手段が設けられており、前記収容手段が
、少なくとも、前記共通電極と前記複数個の電極との間
にＡＣ電圧を印加した場合に前記エキシマ形成物質によ
って射出される放射に対して透明の部分を具備している
ことを特徴とするコロナ放電光源セル。 - 【請求項１９】前記複数個の電極がメッシュ電極を具備
することを特徴とする請求項１８のコロナ放電光源セル
。 - 【請求項２０】前記共通電極の温度制御手段が設けられ
ていることを特徴とする請求項１９のコロナ放電光源セ
ル。 - 【請求項２１】前記共通電極が前記放射を反射する金属
物質から形成されていることを特徴とする請求項２０の
コロナ放電光源セル。 - 【請求項２２】前記共通電極がカップ形状をしており、
且つ前記カップ形状の電極の側壁は放射透過性物質層で
閉塞されて前記収容手段を形成していることを特徴とす
る請求項２０のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２３】前記放射透明部分が石英窓を有すること
を特徴とする請求項２０のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２４】前記収容手段を介して前記エキシマ形成
物質を搬送する手段が設けられていることを特徴とする
請求項２２のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２５】前記共通電極が接地電極であり、且つ前
記複数個の電極が高電圧電極であることを特徴とする請
求項２２のコロナ放電光源セル。 - 【請求項２６】コロナ放電光源装置において、誘電体物
質が設けられており、前記誘電体物質内に配設されるか
又はその第１表面と当接する第１電極が設けられており
、前記第１電極と離隔し前記誘電体物質内に配設される
か又はその第２表面に当接する第２電極が設けられてお
り、前記第１及び第２電極は前記誘電体物質のみによっ
て互いに離隔されている一対の電極を構成しており、前
記誘電体物質に隣接する放電空間内にエキシマ形成物質
を閉じ込める手段が設けられており、前記閉じ込め手段
が、少なくとも、前記エキシマ形成物質が放電条件へ励
起される場合に射出される放射に対して透明な部分を具
備しており、前記第１及び第２電極間に高周波数ＡＣ電
圧を印加する手段が設けられていることを特徴とするコ
ロナ放電光源装置。 - 【請求項２７】コロナ放電光源装置において、薄い誘電
体物質のユニットが設けられており、前記誘電体物質の
ユニット内に複数個の電極が配設されており、前記誘電
体物質のユニットの第１表面に当接して共通電極が配設
されており、前記共通電極は前記複数個の電極まで延在
すると共に、前記誘電体物質のみによって前記複数個の
電極から離隔されており、前記誘電体物質のユニットの
第１表面に隣接してエキシマ形成物質を収容する手段が
設けられており、前記収容手段は、少なくとも、放電条
件下で前記エキシマ形成物質によって射出される放射に
対して透明な部分を具備しており、前記共通電極と前記
複数個の電極との間に高周波数ＡＣ電圧を印加する手段
が設けられていることを特徴とするコロナ放電光源装置
。
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