JPH06338301A - Dielectric barrier discharge lamp and processing method using same - Google Patents

Dielectric barrier discharge lamp and processing method using same

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JPH06338301A
JPH06338301A JP5146689A JP14668993A JPH06338301A JP H06338301 A JPH06338301 A JP H06338301A JP 5146689 A JP5146689 A JP 5146689A JP 14668993 A JP14668993 A JP 14668993A JP H06338301 A JPH06338301 A JP H06338301A
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Japan
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dielectric barrier
discharge
barrier discharge
light
window member
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JP5146689A
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Japanese (ja)
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Hiromitsu Matsuno
博光 松野
Ryushi Igarashi
龍志 五十嵐
Tatsumi Hiramoto
立躬 平本
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a lamp having a high radiance by providing a condenser lens near a light deriving window member. CONSTITUTION:Flat dielectrics 2, 3 and a side plate 6 are provided, and a light deriving window member 1 is provided in parallel with a discharge passage, and a condensing cylindrical lens 10 is provided near the member 1. This discharge container is filled with the discharge gas for forming excimer molecule with the dielectric barrier discharge, and voltage is applied to electrodes 4, 5 by an alternating current power source 22. Microplasmas 20a-20d are thereby generated stably to generate excimer molecules, and the excimer light is radiated. The light radiated from the plasma 20a-20d passes the member 1, and is collected by the condenser lens 10. Consequently, the radiated light having a high radiance can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光化学反応用
の紫外線光源として使用される放電ランプの一種で、誘
電体バリヤ放電によってエキシマ分子を形成し、該エキ
シマ分子から放射される光を利用するいわゆる誘電体バ
リヤ放電ランプの改良と、該誘電体バリヤ放電ランプを
使用した処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is, for example, a kind of discharge lamp used as an ultraviolet light source for photochemical reaction, which forms excimer molecules by dielectric barrier discharge and utilizes the light emitted from the excimer molecules. To a so-called dielectric barrier discharge lamp and a processing method using the dielectric barrier discharge lamp.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平2─7353号があり、そこ
には、放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガスを
充填し、誘電体バリヤ放電(別名オゾナイザ放電あるい
は無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハンドブッ
ク」平成1年6月再版7刷発行第263ページ参照)に
よってエキシマ分子を形成せしめ、該エキシマ分子から
放射される光を取り出す放射器、すなわち誘電体バリヤ
放電ランプについて記載されている。また、該誘電体バ
リヤ放電の放電路に平行して設けられた光取りだし窓部
材を有する誘電体バリヤ放電ランプ装置について、米国
特許第2943225号に記載されている。上記のよう
な誘電体バリヤ放電ランプは、従来の低圧水銀ランプや
高圧アーク放電ランプには無い種々の特長を有している
ため有用である。特に、放電路に平行して光取りだし窓
部材を設けた誘電体バリヤ放電ランプは、光取りだし窓
部材に垂直な方向の放電空間寸法を大きくすることによ
って、放射輝度を増大させることが出来るという特長も
有している。しかし、上記のような誘電体バリヤ放電ラ
ンプであっても、放射輝度が必ずしも十分ではないとい
う問題があった。
2. Description of the Related Art As a technique related to the present invention, there is, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2-7353, in which a discharge vessel is filled with a discharge gas for forming excimer molecules, and a dielectric is used. Barrier discharge (also known as ozonizer discharge or silent discharge. See the revised edition “Discharge Handbook” published by The Institute of Electrical Engineers of Japan, June 2001, Reprint 7th edition, page 263) forms excimer molecules, and the light emitted from the excimer molecules is extracted. A radiator, or dielectric barrier discharge lamp, is described. Further, US Pat. No. 2,943,225 describes a dielectric barrier discharge lamp device having a light extraction window member provided in parallel with the discharge path of the dielectric barrier discharge. The dielectric barrier discharge lamp as described above is useful because it has various features that conventional low-pressure mercury lamps and high-pressure arc discharge lamps do not have. In particular, the dielectric barrier discharge lamp provided with the light extraction window member in parallel with the discharge path can increase the radiance by increasing the size of the discharge space in the direction perpendicular to the light extraction window member. I also have. However, even the above dielectric barrier discharge lamp has a problem that the radiance is not always sufficient.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、放射
輝度の高い誘電体バリヤ放電ランプを提供することであ
り、さらに、該誘電体バリヤ放電ランプを使用した処理
方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dielectric barrier discharge lamp with high radiance, and further to provide a treatment method using the dielectric barrier discharge lamp. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、放
電容器に誘電体バリヤ放電によってエキシマ分子を形成
する放電用ガスが充填され、該放電容器の一部は該誘電
体バリヤ放電の誘電体を兼ねており、該誘電体バリヤ放
電の放電路に平行して設けられた光取りだし窓部材を有
する誘電体バリヤ放電ランプにおいて、該光取りだし窓
部材に直近して集光レンズを設ける事によって達成でき
る。もしくは、該集光レンズの一部が該光取りだし窓部
材を兼ねるように構成することにより、上記本発明の目
的はより一層達成出来る。また、該光取りだし窓部材に
直近し、該放電路に平行な放電容器の管壁に光反射膜を
設けた構成にすることによって、上記本発明の目的はよ
り一層達成できる。さらに、該光取りだし窓部材の放電
路に平行な長さHが該誘電体バリヤ放電の放電路長Lを
越えるように構成することによって上記本発明の目的は
より一層達成出来る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the present invention to fill a discharge vessel with a discharge gas that forms excimer molecules by a dielectric barrier discharge, and a part of the discharge vessel is a dielectric barrier discharge dielectric. In a dielectric barrier discharge lamp that also serves as a body and has a light extraction window member provided in parallel with the discharge path of the dielectric barrier discharge, by providing a condenser lens in the immediate vicinity of the light extraction window member. Can be achieved. Alternatively, the object of the present invention can be further achieved by configuring a part of the condenser lens so as to also serve as the light extraction window member. Further, the object of the present invention can be further achieved by providing a light reflecting film on the tube wall of the discharge vessel which is in the vicinity of the light extraction window member and is parallel to the discharge path. Further, the object of the present invention can be further achieved by configuring the length H parallel to the discharge path of the light extraction window member to exceed the discharge path length L of the dielectric barrier discharge.

【0005】[0005]

【作用】誘電体バリヤ放電は、該「放電ハンドブック」
に記載されているように、プラズマの直径が非常に小さ
く、かつ、放電の持続時間が非常に短い微小な放電プラ
ズマ(以後これをマイクロプラズマと記す)の多数の集
まりである。我々は、少なくとも放電容器に誘電体バリ
ヤ放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充
填され、該放電容器の一部は該誘電体バリヤ放電の誘電
体を兼ねている誘電体バリヤ放電ランプにおいては、マ
イクロプラズマが非常に細いこと、および該エキシマ光
の放電空間における吸収が小さいことから、放電空間で
発生したエキシマ光は長い放電空間を吸収されること無
く進行することが出来、従って、該誘電体バリヤ放電の
放電路に平行して光取りだし窓部材を設け、さらに、該
光取りだし窓部材に直近して集光レンズを設けることに
より、光学的に深い範囲のエキシマ光を効率よく集光す
ることが出来、高い放射輝度が得られることを実験的に
発見した。なお、上記した集光レンズによる高輝度化
は、誘電体バリヤ放電によってエキシマ分子を生成し、
エキシマ光を利用する誘電体バリヤ放電ランプにおいて
のみ可能であり、均一な放電プラズマを利用し、原子の
スペクトル線を利用する従来のグロー放電ランプ、例え
ば低圧水銀ランプ、の場合には、放射光の吸収のために
集光レンズによる高輝度化の効果は著しく少ない。
[Function] Dielectric barrier discharge is described in the "Discharge Handbook"
As described in (1), it is a large collection of minute discharge plasmas (hereinafter referred to as microplasma) having a very small plasma diameter and a very short discharge duration. We have proposed a dielectric barrier discharge lamp in which at least the discharge container is filled with a discharge gas that forms excimer molecules by dielectric barrier discharge, and a part of the discharge container also serves as a dielectric of the dielectric barrier discharge. Since the microplasma is very thin and the absorption of the excimer light in the discharge space is small, the excimer light generated in the discharge space can proceed without being absorbed in the long discharge space. By providing a light extraction window member in parallel with the discharge path of the body barrier discharge, and by further providing a condenser lens in the immediate vicinity of the light extraction window member, excimer light in an optically deep range is efficiently condensed. We have experimentally discovered that high radiance can be obtained. In addition, the above-mentioned high brightness by the condenser lens, excimer molecules are generated by dielectric barrier discharge,
Only possible in a dielectric barrier discharge lamp that utilizes excimer light, which utilizes a uniform discharge plasma and in the case of a conventional glow discharge lamp that utilizes the spectral lines of the atoms, such as a low pressure mercury lamp, of the emitted light. Due to the absorption, the effect of increasing the brightness by the condenser lens is extremely small.

【0006】以下、本発明の概略を示す側面断面図であ
る図1、正面図である図2および部分側面断面図である
図3を使用して作用を説明する。すなわち、平板状の誘
電体2,3、側板6、8a,8b、放電路に平行して設
けられた光取りだし窓部材1からなる放電容器に、誘電
体バリヤ放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガ
スを充填し、交流電源22によって電極4,5に電圧を
印加すると、マイクロプラズマ20a,20b,20
c,20dが安定に発生し、エキシマ分子が生成され、
エキシマ光が放射される。マイクロプラズマが非常に細
いこと、および該エキシマ光の放電空間における吸収が
小さいことから、該エキシマ光は放電空間の長い距離を
吸収されること無く進行することが出来るので、放電路
に平行して集光用の円柱レンズ10を設ける事により、
光取りだし窓部材1に比較的近いマイクロプラズマ21
aからの放射光はもちろん、光取り出し窓部材1から離
れた位置にあるマイクロプラズマ21dからの放射光を
も集光する事が出来、従って高輝度の誘電体バリヤ放電
ランプが得られる。さらに、光取り出し窓部材1を取り
外し、集光用の円柱レンズ10を取り付け、光取り出し
窓部材と集光レンズを兼用させると、光取りだし窓部材
1による光の吸収が無くなるのでさらに高輝度が得られ
る。
The operation will be described below with reference to FIG. 1 which is a side sectional view showing an outline of the present invention, FIG. 2 which is a front view and FIG. 3 which is a partial side sectional view. That is, for discharge for forming excimer molecules by a dielectric barrier discharge in a discharge vessel composed of flat plate-shaped dielectrics 2, 3, side plates 6, 8a, 8b and a light extraction window member 1 provided in parallel with a discharge path. When gas is filled and a voltage is applied to the electrodes 4 and 5 by the AC power source 22, the microplasma 20a, 20b, 20
c and 20d are stably generated, excimer molecules are generated,
Excimer light is emitted. Since the microplasma is very thin and the absorption of the excimer light in the discharge space is small, the excimer light can travel without being absorbed over a long distance in the discharge space, and therefore, the excimer light is parallel to the discharge path. By providing the cylindrical lens 10 for condensing,
Microplasma 21 relatively close to the light extraction window member 1
It is possible to collect not only the radiated light from a but also the radiated light from the microplasma 21d located away from the light extraction window member 1, and thus a high-intensity dielectric barrier discharge lamp can be obtained. Furthermore, if the light extraction window member 1 is removed, the cylindrical lens 10 for condensing is attached, and the light extraction window member and the condensing lens are also used, the light extraction window member 1 does not absorb the light, so that higher brightness can be obtained. To be

【0007】該エキシマ光の放電空間における吸収が小
さいことから、放電空間で発生したエキシマ光は、側板
8a,8bまで到達しやすく、従って、側板8a,8b
に吸収されたり、外部に漏洩することによって損失とな
り、発光効率を低下させる。この結果、誘電体バリヤ放
電ランプが光取り出し窓部材に沿って長い場合には光取
り出し窓部材1の側板8a,8bに近接した部分から放
射される光は、中央部からの放射光よりもかなり小さく
なる。即ち、光取り出し窓部材1から放出される光の放
電路に直角な方向の空間分布は、不均一になる。なお、
側板6は発光効率には影響するが、放射光の空間分布に
対してはほとんど影響しない。該光取りだし窓部材に直
近し、該放電路に平行な放電容器の管壁に光反射膜を設
け、さらに、該光取りだし窓部材に直近して集光レンズ
を設けると、該管壁における光の損失が減少し、光取り
出し窓部材1の側板8a,8bに近接した部分における
放射輝度の減少が少なくなり、その結果、放射輝度の空
間的な均一性が良好で、光の取り出し効率が高い、すな
わち発光効率が十分である誘電体バリヤ放電ランプが得
られる。
Since the excimer light has a small absorption in the discharge space, the excimer light generated in the discharge space easily reaches the side plates 8a and 8b, and therefore the side plates 8a and 8b.
The light is absorbed by or is leaked to the outside to cause a loss, which lowers the luminous efficiency. As a result, when the dielectric barrier discharge lamp is long along the light extraction window member, the light emitted from the portions of the light extraction window member 1 in the vicinity of the side plates 8a and 8b is considerably larger than the light emitted from the central portion. Get smaller. That is, the spatial distribution of the light emitted from the light extraction window member 1 in the direction perpendicular to the discharge path becomes non-uniform. In addition,
The side plate 6 influences the luminous efficiency, but hardly influences the spatial distribution of the emitted light. When a light reflecting film is provided on the tube wall of the discharge vessel which is in the immediate vicinity of the light extraction window member and is parallel to the discharge path, and a condenser lens is provided in the immediate vicinity of the light extraction window member, light on the tube wall is provided. Loss is reduced and the radiance is reduced less in the portions of the light extraction window member 1 near the side plates 8a and 8b. As a result, the spatial uniformity of the radiance is good and the light extraction efficiency is high. That is, a dielectric barrier discharge lamp having a sufficient luminous efficiency can be obtained.

【0008】図1に示したように、交流電源22によっ
て電極4,5に電圧を印加すると、安定に発生するマイ
クロプラズマ20a,20b,20c,20dの他に、
光取り出し窓部材1の表面に沿って沿面放電プラズマ7
が不規則に発生する。このために、光出力が不安定にな
る。さらに、光取り出し窓部材1から得られる放射輝度
に対しては、マイクロプラズマ20a,20b,20
c,20dの陽光柱の他に、誘電体2,3の表面に発生
している沿面放電状プラズマ21a,21b,21c,
21dからの放射光が大きく寄与しており、従って、該
光取りだし窓部材の放電路に平行な長さが該誘電体バリ
ヤ放電の放電路長よりも小さくなると、発光効率が極端
に低下する事が判明した。特に、光取り出し窓部材1に
直近して集光レンズを設けて集光する場合には、該光取
りだし窓部材の放電路に平行な長さが該誘電体バリヤ放
電の放電路長よりも小さくなることによる発光効率の低
下は、より大きい。
As shown in FIG. 1, when a voltage is applied to the electrodes 4 and 5 by the AC power source 22, in addition to the microplasmas 20a, 20b, 20c and 20d which are stably generated,
A creeping discharge plasma 7 is formed along the surface of the light extraction window member 1.
Occurs irregularly. Therefore, the light output becomes unstable. Further, for the radiance obtained from the light extraction window member 1, the microplasma 20a, 20b, 20
In addition to the positive columns of c and 20d, the surface discharge plasmas 21a, 21b, 21c, which are generated on the surfaces of the dielectrics 2 and 3,
The emitted light from 21d greatly contributes, and therefore, when the length of the light extraction window member parallel to the discharge path is shorter than the discharge path length of the dielectric barrier discharge, the luminous efficiency is extremely reduced. There was found. In particular, when a condenser lens is provided in the immediate vicinity of the light extraction window member 1 to collect light, the length parallel to the discharge path of the light extraction window member is smaller than the discharge path length of the dielectric barrier discharge. As a result, the decrease in luminous efficiency is greater.

【0009】図3に示したように、該誘電体バリヤ放電
の放電路に平行して設けられた光取りだし窓部材1を有
する誘電体バリヤ放電ランプにおいて、該光取りだし窓
部材1の放電路に平行な長さHが該誘電体バリヤ放電の
放電路長Lを越えるように構成すると、窪み23が形成
され、その結果、沿面放電の放電路長が長くなり、か
つ、窪み23を形成する管壁部分には誘電体バリヤ放電
ランプからの放射光が照射されにくいので、沿面放電7
が発生しにくくなり、その結果、時間的な安定性の良好
な光出力を得ることが出来る。さらに、該光取りだし窓
部材1の放電路に平行な長さHが該誘電体バリヤ放電の
放電路長Lを越えるように構成することにより、誘電体
2,3の表面に発生している沿面放電状プラズマ21
a,21b,21c,21dからの放射光が効率よく集
光レンズに入射するため、高輝度、高効率が得られる。
HをLで割った値を1.2以上にすると、光放射の安定
化および輝度、効率改善の効果はよりいっそう発揮され
る。
As shown in FIG. 3, in a dielectric barrier discharge lamp having a light extraction window member 1 provided in parallel with the discharge path of the dielectric barrier discharge, the discharge path of the light extraction window member 1 is If the parallel length H exceeds the discharge path length L of the dielectric barrier discharge, the recess 23 is formed, and as a result, the discharge path length of the creeping discharge becomes long and the tube forming the recess 23 is formed. It is difficult to irradiate the wall with radiation from the dielectric barrier discharge lamp.
Is less likely to occur, and as a result, an optical output with good temporal stability can be obtained. Further, the length H parallel to the discharge path of the light extraction window member 1 is configured to exceed the discharge path length L of the dielectric barrier discharge, so that the creeping surface generated on the surfaces of the dielectrics 2 and 3 is formed. Discharge plasma 21
Light emitted from a, 21b, 21c, and 21d efficiently enters the condenser lens, so that high brightness and high efficiency can be obtained.
When the value obtained by dividing H by L is 1.2 or more, the effects of stabilizing light emission, improving brightness, and improving efficiency are further exhibited.

【0010】本発明の該誘電体バリヤ放電ランプを使用
すると、本発明の該誘電体バリヤ放電ランプは高輝度の
線状の照射面を形成できるので、線状の被処理物を該線
状の照射面に一致させて配置することにより、線状物の
処理を高速で、高効率で行うことが出来る。ここで言う
処理は、光を利用した洗浄、エッチング、表面改質、塗
料の硬化および消毒殺菌などである。
When the dielectric barrier discharge lamp of the present invention is used, the dielectric barrier discharge lamp of the present invention can form a linearly illuminated surface of high brightness, so that a linear object to be treated can be treated as a linear object. By arranging them so as to match the irradiation surface, it is possible to process the linear objects at high speed and with high efficiency. The processing mentioned here includes cleaning using light, etching, surface modification, curing of paint, disinfection and sterilization.

【0011】光を利用して処理を行う場合、光の利用効
率などから、被処理物と光源を出来るだけ接近させるこ
とが望ましい。平板状の被処理物の表面を処理する場
合、平板状の発光面を有するような大きな発光面の光源
を使用すると、被処理物の表面と光源との距離を光源の
発光表面全体に渡って一定に保つことは一般的に困難で
あり、すなわち、平面と平面間の距離を一定にすること
は一般に困難であり、従って、被処理物の表面における
照射量が不均一になり、均一な処理が不可能である。本
発明の該誘電体バリヤ放電ランプの光取り出し窓部材あ
るいは集光レンズは幅の狭い帯状をしており、高輝度の
線状の照射面を形成できるので、本発明の該誘電体バリ
ヤ放電ランプを使用した場合には、平面と直線間の距離
を一定に保てばよく、被処理物の表面の線状の部分を均
一に照射することが出来る。本発明の該誘電体バリヤ放
電ランプを使用し、平板状の被処理物あるいは該誘電体
バリヤ放電ランプを窓部材の巾方向に相対的に移動させ
ることにより、平板状の被処理物の表面を均一に処理で
きる。特に、被処理物がフィルム状で広い面積に渡って
平らな平面を保つのが困難な場合には、本発明の誘電体
バリヤ放電ランプの使用が一層有利になる。
When processing is carried out using light, it is desirable to bring the object to be processed and the light source as close as possible in view of the efficiency of light utilization. When treating the surface of a flat object to be treated, if a light source with a large light emitting surface such as a flat light emitting surface is used, the distance between the surface of the object to be treated and the light source is spread over the entire light emitting surface of the light source. It is generally difficult to keep constant, that is, it is generally difficult to keep the distance between planes constant, so that the irradiation dose on the surface of the object to be treated becomes non-uniform, and uniform treatment is performed. Is impossible. Since the light extraction window member or the condenser lens of the dielectric barrier discharge lamp of the present invention has a narrow band shape and can form a high-luminance linear irradiation surface, the dielectric barrier discharge lamp of the present invention can be formed. When using, the distance between the plane and the straight line may be kept constant, and the linear portion on the surface of the object to be processed can be uniformly irradiated. By using the dielectric barrier discharge lamp of the present invention and moving the flat object to be processed or the dielectric barrier discharge lamp relatively in the width direction of the window member, the surface of the flat object to be processed is changed. Can be processed uniformly. The use of the dielectric barrier discharge lamp of the present invention becomes more advantageous especially when the object to be treated is a film and it is difficult to maintain a flat surface over a large area.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の第1の実施例である平板型誘電体バ
リヤ放電ランプの概略図を、図1の側面断面図と図2の
正面図に示す。長辺300mm、短辺80mmの長方形
合成石英ガラス板2枚を誘電体2,3とし、該誘電体
2,3の内側の表面間の距離を8mmにして対向させ、
周辺部に光取り出し窓部材1と側板8a,8b,6をも
うけて放電容器を形成した。光取り出し窓部材1は、誘
電体2,3の一つの長辺部に設けられ、放電路に平行な
長さHを、該誘電体バリヤ放電の放電路長L、すなわ
ち、誘電体2,3の内表面間の距離8mmと同一の8m
mとした。側板8a,8bおよび6の外側に、アルミニ
ウムからなる光反射膜9a,9b,9cを蒸着によって
設けた。シリコン樹脂系の接着剤を使用して、集光用円
筒レンズ10を光取りだし窓部材1に直近して設置し
た。なお、接着は、光取りだし窓部材の端部においての
み行った。放電用ガスとして放電空間11にキセノンを
300Torr封入し、電源22によって光反射板を兼
ねたアルミニウムからなる電極4,5に電圧を印加した
結果、誘電体バリヤ放電が発生し、キセノンのエキシマ
分子から放射された172nmとその付近の紫外線が集
光用円筒レンズ10によって集光され、線状の光放射面
を有する高輝度の誘電体バリヤ放電ランプが得られた。
また、側板8a,8bに反射膜9a,9bを設けること
により、光出力の空間的な均一性と、発光効率が改善さ
れた誘電体バリヤ放電ランプが得られた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A schematic view of a flat plate type dielectric barrier discharge lamp which is a first embodiment of the present invention is shown in a side sectional view of FIG. 1 and a front view of FIG. Two rectangular synthetic quartz glass plates having a long side of 300 mm and a short side of 80 mm are used as dielectrics 2 and 3, and the distance between the inner surfaces of the dielectrics 2 and 3 is set to 8 mm, and they are opposed to each other.
The light extraction window member 1 and the side plates 8a, 8b, 6 were provided in the peripheral portion to form a discharge vessel. The light extraction window member 1 is provided on one long side of the dielectrics 2 and 3 and has a length H parallel to the discharge path as a discharge path length L of the dielectric barrier discharge, that is, the dielectrics 2 and 3. 8m, which is the same as the distance between inner surfaces of 8mm
m. Light reflecting films 9a, 9b, 9c made of aluminum were provided on the outside of the side plates 8a, 8b and 6 by vapor deposition. The light-collecting cylindrical lens 10 was placed in the immediate vicinity of the window member 1 using a silicone resin adhesive. The adhesion was performed only at the end of the light extraction window member. As a discharge gas, xenon was filled in the discharge space 11 at 300 Torr, and a voltage was applied to the electrodes 4 and 5 made of aluminum which also served as a light reflection plate by the power source 22. As a result, a dielectric barrier discharge was generated and xenon excimer molecules were discharged. The emitted 172 nm and ultraviolet rays in the vicinity thereof were condensed by the condensing cylindrical lens 10, and a high-intensity dielectric barrier discharge lamp having a linear light emitting surface was obtained.
Further, by providing the side plates 8a and 8b with the reflection films 9a and 9b, a dielectric barrier discharge lamp having improved spatial uniformity of light output and improved luminous efficiency was obtained.

【0013】本発明の第2の実施例は、第1の実施例で
ある平板状誘電体バリヤ放電ランプにおいて、光取り出
し窓部材1の放電路に平行な長さHを、該誘電体バリヤ
放電の放電路長Lの8mmよりも大きな10mmとした
ものである。この実施例においては、光出力の空間的な
均一性に加えて、窓部材の近傍の沿面放電の抑制によっ
て光出力の安定化が達成でき、かつ、光の取り出し効率
が改善された結果により、より高輝度化が達成できた。
In the second embodiment of the present invention, in the flat plate dielectric barrier discharge lamp of the first embodiment, the length H parallel to the discharge path of the light extraction window member 1 is defined as the dielectric barrier discharge. 10 mm, which is larger than the discharge path length L of 8 mm. In this embodiment, in addition to the spatial uniformity of the light output, stabilization of the light output can be achieved by suppressing the creeping discharge in the vicinity of the window member, and the result that the light extraction efficiency is improved, Higher brightness was achieved.

【0014】本発明の第3の実施例は、第1の実施例で
ある平板状誘電体バリヤ放電ランプにおいて、光取り出
し窓部材1を取り除き、代わりに合成石英ガラスから成
る集光用円筒レンズ10を放電容器に溶着によって取り
付け、光取り出し窓部材と集光用レンズを兼用させた構
成を特徴とする。上記構成により、より高輝度で、か
つ、小型の誘電体バリヤ放電ランプを得ることが出来
た。
In the third embodiment of the present invention, in the flat plate dielectric barrier discharge lamp of the first embodiment, the light extraction window member 1 is removed and, instead, a converging cylindrical lens 10 made of synthetic quartz glass is used. Is attached to the discharge vessel by welding, and the light extraction window member and the condenser lens are also used. With the above configuration, it was possible to obtain a smaller-sized dielectric barrier discharge lamp with higher brightness.

【0015】本発明の第4の実施例である円弧状誘電体
バリヤ放電ランプの正面図を図4に示す。外径70mm
および外径40mmの石英ガラス管を縦割りにした誘電
体41,42と、光取り出し窓部材43、側板44a,
44bおよび図示していないが側板6をもうけて放電容
器を形成した。図示していないが、光取り出し窓部材4
3に直近して沿って、円弧状の円柱状集光レンズが設け
られている。また、側板44a,44bの内表面には、
MgF2 とLaF3 を交互に25層積層して172nm
の紫外線を反射する多層誘電体反射膜45a,45bが
設けられている。さらに、誘電体41,42の内表面に
も、図示していないが同様の多層誘電体反射膜が設けら
れている。放電用ガスとして放電空間11にキセノンを
400Torr封入し、誘電体41,42の外表面に設
けられた電極4,5に交流電圧を印加すると、安定な誘
電体バリヤ放電が発生し、キセノンのエキシマ分子から
放射された172nmとその付近の紫外線が円弧状の円
柱状集光レンズで集光され、高輝度で、空間的な均一性
が良好で、高効率の円弧状の線状をした光放射面を有す
る誘電体バリヤ放電ランプが得られた。側板44a,4
4bに設けた光反射膜45a,45bを電気絶縁物とす
ることにより、側板上で沿面放電が発生しにくくなると
いう利点が生じた。
A front view of an arc-shaped dielectric barrier discharge lamp according to the fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. Outer diameter 70mm
And a dielectric material 41, 42 in which a quartz glass tube having an outer diameter of 40 mm is vertically divided, a light extraction window member 43, a side plate 44a,
44b and a side plate 6 (not shown) were provided to form a discharge vessel. Although not shown, the light extraction window member 4
An arcuate columnar condensing lens is provided along the nearest direction. Also, on the inner surfaces of the side plates 44a and 44b,
25 layers of MgF 2 and LaF 3 are alternately laminated to form 172 nm
Are provided with multilayer dielectric reflection films 45a and 45b. Further, although not shown, similar multilayer dielectric reflection films are provided on the inner surfaces of the dielectrics 41 and 42. When 400 torr of xenon is sealed in the discharge space 11 as a discharge gas and an AC voltage is applied to the electrodes 4 and 5 provided on the outer surfaces of the dielectrics 41 and 42, a stable dielectric barrier discharge is generated and the excimer of xenon is generated. The 172 nm ultraviolet light emitted from the molecule and ultraviolet rays in the vicinity thereof are condensed by an arc-shaped cylindrical condenser lens, and have high brightness, good spatial uniformity, and highly efficient arc-shaped linear light emission. A dielectric barrier discharge lamp having a face was obtained. Side plates 44a, 4
By using the light reflection films 45a and 45b provided on the side plate 4b as electrical insulators, there is an advantage that creeping discharge is less likely to occur on the side plate.

【0016】本発明の第5の実施例は本発明の誘電体バ
リヤ放電ランプを使用した洗浄方法で、概略図を図5に
示す。実施例2に示した平板状の誘電体バリヤ放電ラン
プと同一の誘電体バリヤ放電ランプ51の集光レンズ1
0と平行して、被洗浄物である光ファイバー50が酸素
を含む雰囲気中に設置されている。52は光反射板であ
る。誘電体バリヤ放電ランプ51の集光レンズ10によ
って、光ファイバー50の表面に波長172nmとその
付近の紫外線が集中して照射される。その結果、光ファ
イバー50の表面付近で活性な酸素原子が生成され、通
常の機構によって光ファイバー50の表面が洗浄され
る。本発明の誘電体バリヤ放電ランプの放射面が直線状
であること、高輝度の紫外線が得られることから、高い
光利用率で、高速で洗浄を行うことが出来る。
The fifth embodiment of the present invention is a cleaning method using the dielectric barrier discharge lamp of the present invention, and a schematic view is shown in FIG. Condensing lens 1 of the same dielectric barrier discharge lamp 51 as the flat dielectric barrier discharge lamp shown in the second embodiment.
In parallel with 0, the optical fiber 50 as the object to be cleaned is installed in an atmosphere containing oxygen. 52 is a light reflection plate. The condenser lens 10 of the dielectric barrier discharge lamp 51 concentrates and irradiates the surface of the optical fiber 50 with ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm and its vicinity. As a result, active oxygen atoms are generated near the surface of the optical fiber 50, and the surface of the optical fiber 50 is cleaned by a normal mechanism. Since the radiation surface of the dielectric barrier discharge lamp of the present invention is linear and high-intensity ultraviolet rays can be obtained, cleaning can be performed at high speed with high light utilization rate.

【0017】本発明の第6の実施例は、第5の実施例に
おける誘電体バリヤ放電の放電用ガスをキセノンと塩素
の混合ガスにし、光ファイバー50の表面に光硬化性の
樹脂をコーティングし、該光硬化性の樹脂の硬化を行う
ものである。キセノンと塩素からなるエキシマ分子から
放射された302nmとその付近の紫外線が、光ファイ
バー50の表面の光硬化性樹脂に高輝度で照射され、光
硬化性樹脂は効率よく硬化される。第5,6の実施例に
おいては一個の誘電体バリヤ放電ランプを使用したが、
複数個の誘電体バリヤ放電ランプを使用して異なった方
向から紫外線を照射することにより、円周方向の均一性
が改善され、かつ、高速で処理することが出来る。
In the sixth embodiment of the present invention, the discharge gas for the dielectric barrier discharge in the fifth embodiment is a mixed gas of xenon and chlorine, and the surface of the optical fiber 50 is coated with a photocurable resin. The photocurable resin is cured. The photocurable resin on the surface of the optical fiber 50 is irradiated with high brightness at 302 nm and ultraviolet rays in the vicinity thereof emitted from the excimer molecule composed of xenon and chlorine, and the photocurable resin is efficiently cured. Although one dielectric barrier discharge lamp was used in the fifth and sixth embodiments,
By irradiating ultraviolet rays from different directions using a plurality of dielectric barrier discharge lamps, the uniformity in the circumferential direction is improved and the processing can be performed at high speed.

【0018】本発明の第7の実施例である表面改質方法
の概略図を図6に示す。実施例3に示した平板状の誘電
体バリヤ放電ランプと同一の誘電体バリヤ放電ランプ6
1の集光レンズ10と平行して、ローラ62が設けられ
ており、被表面改質物であるポリエチレンフィルム63
が酸素を含む雰囲気中に設置されている。誘電体バリヤ
放電ランプ61の集光レンズ10によって、ローラ62
に密着しているポリエチレンフィルム63の表面に波長
172nmとその付近の紫外線が集中して照射される。
その結果、ポリエチレンフィルムの表面が通常の機構に
よって改質される。本発明の誘電体バリヤ放電ランプの
放射面が直線状であることからポリエチレンフィルムの
表面と誘電体バリヤ放電ランプとの距離を一定にしやす
いこと、高輝度の紫外線が得られることから、均一に、
かつ、高速で表面改質を行うことが出来る。
FIG. 6 shows a schematic view of the surface modification method of the seventh embodiment of the present invention. The same dielectric barrier discharge lamp 6 as the flat dielectric barrier discharge lamp shown in the third embodiment.
A roller 62 is provided in parallel with the condenser lens 10 of No. 1 and has a polyethylene film 63 as a surface-modified product.
Is installed in an atmosphere containing oxygen. By the condenser lens 10 of the dielectric barrier discharge lamp 61, the roller 62
The wavelength of 172 nm and ultraviolet rays in the vicinity thereof are concentrated and applied to the surface of the polyethylene film 63 that is in close contact with the.
As a result, the surface of the polyethylene film is modified by the usual mechanism. Since the radiation surface of the dielectric barrier discharge lamp of the present invention is linear, it is easy to keep the distance between the surface of the polyethylene film and the dielectric barrier discharge lamp constant, and since high-intensity ultraviolet rays can be obtained, uniformly,
In addition, the surface can be modified at high speed.

【0019】[0019]

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、高輝
度で、光出力の空間的分布が均一で、高効率で、かつ、
光出力が安定である誘電体バリヤ放電ランプを提供でき
る。さらに、本発明の誘電体バリヤ放電ランプを使用す
ることにより、平板状、フィルム状および線状の被処理
物を、均一で高速に処理することが可能になる。
As described above, according to the present invention, the brightness is high, the spatial distribution of the light output is uniform, the efficiency is high, and
A dielectric barrier discharge lamp having a stable light output can be provided. Furthermore, by using the dielectric barrier discharge lamp of the present invention, it becomes possible to uniformly and rapidly process flat, film and linear objects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの実施例の説
明図であって、側面から示す。
FIG. 1 is an illustration of an embodiment of a dielectric barrier discharge lamp of the present invention, shown from the side.

【図2】図1のランプを正面から示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing the lamp of FIG. 1 from the front.

【図3】窓部材の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a window member.

【図4】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの他の実施例
の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of another embodiment of the dielectric barrier discharge lamp of the present invention.

【図5】本発明の誘電体バリヤ放電ランプを使用した洗
浄方法の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view of a cleaning method using the dielectric barrier discharge lamp of the present invention.

【図6】本発明の誘電体バリヤ放電ランプを使用した表
面改質方法の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a surface modification method using the dielectric barrier discharge lamp of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 窓部材 2,3 誘電体 4,5 電極 6,8a,8b 側板 9a,9b,9c 反射膜 10 集光レンズ 11 放電空間 22 電源 50 光ファイバー 63 ポリエチレンフィルム 1 Window Member 2,3 Dielectric 4,5 Electrode 6,8a, 8b Side Plate 9a, 9b, 9c Reflective Film 10 Condensing Lens 11 Discharge Space 22 Power Supply 50 Optical Fiber 63 Polyethylene Film

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電容器に誘電体バリヤ放電によってエ
キシマ分子を形成する放電用ガスが充填され、該放電容
器の一部は該誘電体バリヤ放電の誘電体を兼ねており、
該誘電体バリヤ放電の放電路に平行して設けられた光取
りだし窓部材を有する誘電体バリヤ放電ランプにおい
て、該光取りだし窓部材に直近して集光レンズを設けた
事を特徴とする誘電体バリヤ放電ランプ。
1. A discharge vessel is filled with a discharge gas that forms excimer molecules by a dielectric barrier discharge, and a part of the discharge vessel also serves as a dielectric of the dielectric barrier discharge.
A dielectric barrier discharge lamp having a light extraction window member provided in parallel with a discharge path of the dielectric barrier discharge, wherein a condenser lens is provided in the immediate vicinity of the light extraction window member. Barrier discharge lamp.
【請求項2】 放電容器に誘電体バリヤ放電によってエ
キシマ分子を形成する放電用ガスが充填され、該放電容
器の一部は該誘電体バリヤ放電の誘電体を兼ねており、
該誘電体バリヤ放電の放電路に平行して設けられた光取
りだし窓部材を有する誘電体バリヤ放電ランプにおい
て、該光取りだし窓部材が集光レンズを兼任してなるこ
とを特徴とする誘電体バリヤ放電ランプ。
2. A discharge vessel is filled with a discharge gas for forming excimer molecules by a dielectric barrier discharge, and a part of the discharge vessel also serves as a dielectric of the dielectric barrier discharge.
In a dielectric barrier discharge lamp having a light extraction window member provided in parallel with a discharge path of the dielectric barrier discharge, the light extraction window member also serves as a condenser lens. Discharge lamp.
【請求項3】 該光取りだし窓部材に直近し、該放電路
に平行な放電容器の管壁に光反射膜を設けた事を特徴と
する請求項1もしくは2に記載の誘電体バリヤ放電ラン
プ。
3. A dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein a light reflecting film is provided on the tube wall of the discharge vessel which is in the direct vicinity of the light extraction window member and is parallel to the discharge path. .
【請求項4】 該光取りだし窓部材の放電路に平行な長
さHが誘電体バリヤ放電の放電路長Lを越えるように構
成したことを特長とする請求項1から3に記載の誘電体
バリヤ放電ランプ。
4. The dielectric according to claim 1, wherein the length H parallel to the discharge path of the light extraction window member exceeds the discharge path length L of the dielectric barrier discharge. Barrier discharge lamp.
【請求項5】 請求項1から4に記載の誘電体バリヤ放
電ランプを使用したことを特徴とする線状物の処理方
法。
5. A method for treating a linear object, which comprises using the dielectric barrier discharge lamp according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 請求項1から4に記載の誘電体バリヤ放
電ランプを使用したことを特徴とする平板状物の処理方
法。
6. A method of treating a flat article, which uses the dielectric barrier discharge lamp according to any one of claims 1 to 4.
【請求項7】 請求項1から4に記載の誘電体バリヤ放
電ランプを使用したことを特徴とするフィルム状物の処
理方法。
7. A method for treating a film-like material, wherein the dielectric barrier discharge lamp according to claim 1 is used.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009206050A (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Ushio Inc Discharge lamp, and light emitting device
JP2010003437A (en) * 2008-06-18 2010-01-07 Ushio Inc Excimer lamp
JP2010027268A (en) * 2008-07-16 2010-02-04 Ushio Inc Excimer lamp

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