JPH04141939A - 低圧放電灯 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、紫外線光化学反応用の光源等に使用される低
圧放電灯に関する。

（従来の技術） 紫外線光源を用いた光化学反応装置は種々の分野に採用
されており、例えば光ＣＶ　Ｄ　（ＣｈｅｍｉｃａｌＶ
ａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によるＳｉ薄膜の
合成、レジストの光硬化および光アッシングあるいは光
洗浄等を始めとする半導体製造関連などにおいて広く普
及し、かつその応用分野の伸長も著しい。

これらの分野においては、短波長紫外線を効率よく照射
する光源が望まれており、このため、低圧水銀紫外線放
電灯が多用されている。

低圧水銀紫外線放電灯は、紫外線を透過する石英ガラス
などからなる発光管の両端に電極を封装しするとともに
、この発光管内に水銀および希ガスを封入して、この水
銀主体の蒸気を低圧状態で放電させて水銀の共鳴線２５
４ｎ鵬を始めとする短波長紫外線領域の光を効率よく放
射するようになっている。

ところが、最近において益々低圧水銀紫外線放電灯の出
力向上が要求されるようになり、超高出力タイプのラン
プが実用化されつつある。

超高出力タイプのランプは、発光管の両端部にそれぞれ
陽極と陰極を互いに別個に設け、一端側の陽極と他端側
の陰極との間、および一端側の離極と他端側の陽極との
間で、交互に放電させるようにしである。

このようにそれぞれ陽極と陰極を互いに別個に設けると
、陰極は小形にして放熱を小さくし、逆に陽極は大形に
して放熱を大きくし、これら電極の損失を低減できるた
め、発光効率を向上させることができる。

ところで、従来における陽極および陰極は、第３図に図
示する構造をなしていた。

すなわち、紫外線透過率の優れた石英ガラスからなる発
光管１の両端部には、ステム２が封止され、内部が気密
に保たれている。

また、このステム２にはそれぞれ円板形状をなした陽極
３とコイルフィラメントからなる陰極４が封装され、陰
極４は各々リード線５と接続している。

このように、陰極間に円板形状をなした陽極を配設する
のは、陰極に突入する高速電子から陰極を保護しようと
するためである。

尚、この発光管１内には、所定量の水銀またはアマルガ
ムと、始動用のアルゴンガス等が封入されている。

このような低圧水銀紫外線放電灯は、交流電源に接続さ
れ、一端側の陽極３と他端側の陰極４との間に半波電流
を流してこれらの間で放電させ、次に一端側の陰極４と
他端側の陽極３との間に逆半波電流を流してこれらの間
で放電させ、このように交互に放電を繰り返して点灯を
継続する。

このような放電により、水銀主体の蒸気が低圧状態で励
起され、この結果水銀の共鳴線２５４ｎｍを始めとする
短波長紫外線領域の光を放射する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような放電灯にあっては、出力向上のみ
ならず、光反応を一定にするために、照射される光強度
の急激な変化を最小にすることが求められている。

この光強度の変化は、封入された水銀の蒸気圧の変化に
大きく依存することが知られているが、従来のこの種の
放電灯は、この水銀の蒸気圧を適正に制御するために、
水銀が凝固する放電灯の最冷部温度を一定にするような
水冷装置や空冷装置等の温度制御装置を、最冷部となる
発光管の端部に付加していた。

しかしながら、封入された水銀の凝固状態を観察したと
ころ、発光管の最冷部に水銀が集中して凝固するとは限
らず、そのため、最冷部の温度制御を適正に行っても、
急激な凝固水銀の蒸発が生じる場合があり、光強度の急
激な変化を防止することはできなかった。

本発明はこのような事情に基づきなされたもので、急激
な凝固水銀の蒸発に起因する光強度の急激な変化を低減
できる低圧放電灯を提供しようとするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の低圧放電灯は、発光
管の両端部に一対の陰極を封装すると共に、この一対の
陰極間に一対の中空状の陽極を配設して、一端側の陽極
と他端側の陰極との間、および一端側の陰極と他端側の
陽極との間で、交互に放電させるようにした低圧放電灯
であって、陽極の周囲が遮蔽されていることを特徴とす
るものである。

（作用） 本発明においては、発光管の両端部に封装された一対の
陰極間に配設された中空状の陽極の周囲が遮蔽されてい
るため、発光管の端部に凝固した水銀が急激に蒸発しよ
うとも、放電空間の水銀蒸気圧の急激な変化が抑制でき
、したがって、光強度の急激な変化を低減できる低圧放
電灯を提供できる。

（実施例） 以下、本発明について、第１図および第２図に示す一実
施例にもとづき説明する。

本実施例では、第３図に示す従来の構造と同一部品は、
同一番号を用いて説明を省略する。

本実施例の場合、発光管１の両端部に配置された陽極３
．３は、円筒形またはコイル形等の中空状に形成されて
おり、この円筒形またはコイル形の陽極３．３に夫々陰
極４が、フィラメント軸をバルブ軸と直交されて収容さ
れており、換言すれば、陰極４は、陽極３の前端部より
も放電空間側に突出することがないように周囲をコイル
形の陽極３で囲まれており、この陽極３の前面開口部（
中空部）を通じて放電空間に臨んでいる。

すなわち一対の陰極４．４間に一対の中空状の陽極３．
３が配設されているものである。

そして、上記コイル形陽極３は、陰極４に接続された一
方のリード線５に接続されているものである。

この発光管１内には、所定量の水銀またはアマルガムと
、始動用のアルゴンガス等が封入されている。

さらに、コイル形陽極３には、この陽極３と発光管１の
管壁との間の間隙を遮蔽する例えばモリブデン等の耐熱
性金属からなる中空円形状の閉塞部材６が溶接されてい
る。

この低圧放電灯は、交流電源に接続され、一端側の陽極
３と他端側の陰極４との間に半波電流を流してこれらの
間で放電させ、次に一端側の陰極４と他端側の陽極３と
の間に逆半波電流を流してこれらの間で放電させ、この
ように交互に放電を繰り返して点灯を継続する。

このような放電により、水銀主体の蒸気が低圧状態で励
起され、この結果水銀の共鳴線２５４ｎｍを始めとする
短波長紫外線領域の光を放射するものである。

上記のように、陽極３と発光管１の管壁との間の間隙を
遮蔽する閉塞部材６を備えたものは、発光管の端部に凝
固した水銀が急速に蒸発しても、その水銀蒸気の発光空
間側への移動が、閉塞部材によって阻止されるため、急
激な光強度の変化を生じさせることがなく、その光強度
の変化率は極めて小さくなる。

さらに上記実施例の構成によれば、陰極４から放出され
る電子はこれを囲った陽極３の前面開口部から放電空間
、つまり他端側の陽極に向かって飛び出すので、電子が
発光管バルブの端部の管壁に衝突するのが防止される。

このため、水銀イオンが管壁に吸引されるのが防止され
、管壁の早期黒化が防止できると共に、機械的強度の低
下も防止できる。

また、点灯中に陰極物質やこの陰極に塗布されたエミッ
タが飛散する場合があるが、陰極４の周囲を陽極３で囲
っであるため、これら飛散物質が発光管１の管壁に付着
することが阻止できる。

さらに陰極４は、陽極３で囲われているから、その保温
効果が向上し、このため、陰極の温度上昇が促進される
ので、加熱電流が低減されるという利点もある。

尚、線径１．５鳳ｌのタングステンワイヤにより先端部
を巻戻した外径１６＋ａｍ、中空部の孔径１０酊のソレ
ノイド形状の陽極を、バルブ端部から１５０關の位置に
第１図と同様に内径２５關の発光管内に封装した低圧放
電灯について、バルブ端部から１２０■ｍの発光管端部
を、空冷ヒートパイプにより強制冷却されたアルミブロ
ックを付設して、その紫外線強度の変動率を実験したと
ころ、厚さ２ｍ＋ｉのモリブデンからなる上記閉塞部材
を陽極周囲に取着した本実施例のものは、その変動率が
２％以下であったのに対し、閉塞部材を除き同一条件の
従来の低圧放電灯の変動率は、最低でも５％であり、本
実施例のものは光強度の変動が著しく低減されているこ
とが確認された。

尚、上記実施例においては、陰極の周囲が陽極によって
囲まれているものについて説明しているが、本発明はこ
れに限られるものではなく、少なくとも陰極が陽極の前
端部よりも放電空間側に突出することがないよう配設さ
れたものであれば良い。

また、上記実施例においては、陽極が陰極によって支持
されているものを図示しているが、例えば発光管の管壁
に係止された閉塞部材によって、陽極を支持しても良い
。

［発明の効果コ 本発明においては、発光管の両端部に封装された一対の
陰極間に配設された中空状の陽極の周囲が遮蔽されてい
るため、発光管の端部に凝固した水銀が急激に蒸発しよ
うとも、放電空間の水銀蒸気圧の急激な変化が抑制でき
、したがって、光強度の急激な変化を低減できる低圧放
電灯を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例を示し、第１
図は、低圧放電灯の端部を示す構成図、第２図は低圧放
電灯の全体を示す概略図、第３図は、従来の低圧放電灯
を示す構成図である。 １・・・・・・発光管　　　　　２・・・・・・ステム
３・・・・・・陽極 ４・・・・・・隘極 ５・・・・・・リード線 ６・・・・・・閉塞部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光管の両端部に一対の陰極を封装すると共に、前記一
   対の陰極間に一対の中空状の陽極を配設して、一端側の
   陽極と他端側の陰極との間、および一端側の陰極と他端
   側の陽極との間で、交互に放電させるようにした低圧放
   電灯であって、前記陽極の周囲が遮蔽されていることを
   特徴とする低圧放電灯。