JPH07118300B2 - 高出力紫外放射装置 - Google Patents
高出力紫外放射装置Info
- Publication number
- JPH07118300B2 JPH07118300B2 JP19713386A JP19713386A JPH07118300B2 JP H07118300 B2 JPH07118300 B2 JP H07118300B2 JP 19713386 A JP19713386 A JP 19713386A JP 19713386 A JP19713386 A JP 19713386A JP H07118300 B2 JPH07118300 B2 JP H07118300B2
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- Japan
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- ultraviolet radiation
- temperature
- mercury
- temperature sensor
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- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、紫外放射装置に係り、特に高出力の紫外放射
に好適な放射装置に関する。
に好適な放射装置に関する。
従来の水銀原子による紫外放射装置は、放射波長が水銀
の励起による254nm,185nmが主体であつた。そして、高
出力にともない放射源の最冷点温度が上昇するのに対す
る水銀蒸気圧の最適化の為に、例えば特開昭58-18859号
公報等に記載の如く、水銀をインジウ等のアマルガムの
形で封入していたが、この場合、温度上昇が一定である
という前提であり、使用条件による周囲からの熱影響の
変化に対しては、水銀蒸気圧の最適値からずれる場合が
多く、汎用性に欠ける点があつた。
の励起による254nm,185nmが主体であつた。そして、高
出力にともない放射源の最冷点温度が上昇するのに対す
る水銀蒸気圧の最適化の為に、例えば特開昭58-18859号
公報等に記載の如く、水銀をインジウ等のアマルガムの
形で封入していたが、この場合、温度上昇が一定である
という前提であり、使用条件による周囲からの熱影響の
変化に対しては、水銀蒸気圧の最適値からずれる場合が
多く、汎用性に欠ける点があつた。
さらに、高出力化の為に入力をアツプするような場合に
対する最適水銀蒸気圧の制御に対する手段が講じられて
いなかつた。
対する最適水銀蒸気圧の制御に対する手段が講じられて
いなかつた。
従来方法のアマルガム封入形では、アマルガムの組成比
のバラツキにより、個々の最適水銀蒸気圧を与える温度
にバラツキが生じる。また、高出化のために入力を変え
ていつた場合には、さらに最適な水銀蒸気圧を与える温
度から大幅にずれることが起り、常に効果的に最適水銀
蒸気圧を保持する点についての配慮がなされておらず、
最高の紫外放射が得にくい問題があつた。
のバラツキにより、個々の最適水銀蒸気圧を与える温度
にバラツキが生じる。また、高出化のために入力を変え
ていつた場合には、さらに最適な水銀蒸気圧を与える温
度から大幅にずれることが起り、常に効果的に最適水銀
蒸気圧を保持する点についての配慮がなされておらず、
最高の紫外放射が得にくい問題があつた。
本発明の目的は、低圧水銀放電灯にあつて特に高出力化
を行うことにより、185nm,254nmの出力を向上させる他
に、電流密度を高くすることにより、水銀のイオンによ
る発光194nmの出力を増加させ、エネルギーの高い短波
長成分の254nmに対する185nmと194nmとの成分比を含み3
0％程度まで高める放射源における水銀蒸気圧の効果的
な強制コントロール手段を備えた高出力紫外放射装置を
提供することにある。
を行うことにより、185nm,254nmの出力を向上させる他
に、電流密度を高くすることにより、水銀のイオンによ
る発光194nmの出力を増加させ、エネルギーの高い短波
長成分の254nmに対する185nmと194nmとの成分比を含み3
0％程度まで高める放射源における水銀蒸気圧の効果的
な強制コントロール手段を備えた高出力紫外放射装置を
提供することにある。
185nmの他にこれに近い水銀イオンスペクトルの194nmを
放射するには、放電管に高入力が必要である。一方全紫
外放射を最高に放射するには、水銀蒸気圧を最適値に常
に制御する必要がある。ところが、紫外放射源の用途は
多面に渡り、これを使つた紫外線処理装置は、多種多様
であり、放射源の最冷点の温度は、装置によつても変わ
り、また処理条件の変化によつても変わる。さらに、効
率のよい処理スケジユールの為に、放射源への入力を変
えることも必要となることがある。放射源の最冷点の温
度がこのように、放射源単体以外の装置や処理スケジユ
ール，処理室の温度条件等放射源からみれば外的要因に
よつて常に変化しうる状態にある。最適水銀蒸気圧の温
度範囲を低い方へ、或いは高い方へずらすために、水銀
を他の金属との化合物（通常アマルガム）の形で封入す
ることは知られているが、これとても、ある一定の温度
領域でしか最適化できない為に、放射源自体の自由度
は、結果的に１つしかない。そこで種々検討した結果、
最適水銀蒸気圧となるようにするために、積極的にかつ
効果的に外部からコントロールするに適した放射装置と
することが、最も原理的でかつ精度の高いものであるこ
とが判つた。つまり、特に、放射源への入力を増して、
254nmや185nmの他にイオンスペクトル194nmをも放射し
ようとするには、放電電流を大きくしなければならず、
これによる管端電極部での電力損失が大きくなり、最冷
点である管端部の温度は上昇してしまう。一方、最高の
紫外放射効率を得るためには、水銀の蒸気圧は６×10-3
mmHg前後の低圧に正確に保持しなければならない。
放射するには、放電管に高入力が必要である。一方全紫
外放射を最高に放射するには、水銀蒸気圧を最適値に常
に制御する必要がある。ところが、紫外放射源の用途は
多面に渡り、これを使つた紫外線処理装置は、多種多様
であり、放射源の最冷点の温度は、装置によつても変わ
り、また処理条件の変化によつても変わる。さらに、効
率のよい処理スケジユールの為に、放射源への入力を変
えることも必要となることがある。放射源の最冷点の温
度がこのように、放射源単体以外の装置や処理スケジユ
ール，処理室の温度条件等放射源からみれば外的要因に
よつて常に変化しうる状態にある。最適水銀蒸気圧の温
度範囲を低い方へ、或いは高い方へずらすために、水銀
を他の金属との化合物（通常アマルガム）の形で封入す
ることは知られているが、これとても、ある一定の温度
領域でしか最適化できない為に、放射源自体の自由度
は、結果的に１つしかない。そこで種々検討した結果、
最適水銀蒸気圧となるようにするために、積極的にかつ
効果的に外部からコントロールするに適した放射装置と
することが、最も原理的でかつ精度の高いものであるこ
とが判つた。つまり、特に、放射源への入力を増して、
254nmや185nmの他にイオンスペクトル194nmをも放射し
ようとするには、放電電流を大きくしなければならず、
これによる管端電極部での電力損失が大きくなり、最冷
点である管端部の温度は上昇してしまう。一方、最高の
紫外放射効率を得るためには、水銀の蒸気圧は６×10-3
mmHg前後の低圧に正確に保持しなければならない。
本発明者らは、この為に、封入物は、希ガスの他に水銀
は水銀のみで封入し、水銀の蒸気圧の制御は、外部から
積極的に効果的に行う為に、放射源の最冷点を一ケ所に
集め、温度センサーを配設し、該最冷部を含む管溝部を
熱伝導の良い金属で覆い、これを冷却板に固定し、該冷
却板を水冷，空冷或いは電子冷却（＝ペルチエ効果）等
の手段で冷却し、この冷却動作が、前記温度センサーの
出力と連動することが最も効果的であるという結論に至
つた。
は水銀のみで封入し、水銀の蒸気圧の制御は、外部から
積極的に効果的に行う為に、放射源の最冷点を一ケ所に
集め、温度センサーを配設し、該最冷部を含む管溝部を
熱伝導の良い金属で覆い、これを冷却板に固定し、該冷
却板を水冷，空冷或いは電子冷却（＝ペルチエ効果）等
の手段で冷却し、この冷却動作が、前記温度センサーの
出力と連動することが最も効果的であるという結論に至
つた。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。波長
185nmでの透過率が85％以上の硝子製容器１の両端の、
フイラメイト２をマウントしたステム３を含む太径の管
端部4,4′は同一方向側に集めてあり、該太径の管端部
4,4′のフイラメント２より端側は、金属よりなる矩形
ブロツク５に収納固定されている。それぞれのステムに
は、２本の導入線が気密に埋め込まれており、容器側に
は、それぞれフイラメントがマウントされており、外部
には電力供給線８に接続されている。
185nmでの透過率が85％以上の硝子製容器１の両端の、
フイラメイト２をマウントしたステム３を含む太径の管
端部4,4′は同一方向側に集めてあり、該太径の管端部
4,4′のフイラメント２より端側は、金属よりなる矩形
ブロツク５に収納固定されている。それぞれのステムに
は、２本の導入線が気密に埋め込まれており、容器側に
は、それぞれフイラメントがマウントされており、外部
には電力供給線８に接続されている。
放電容器１内には、予め加熱脱ガスしたのち、水銀の他
に、始動ガスとして、アルゴン又はアルゴンとネオンの
混合ガス等希ガスが一種類又は数種類封入してある。
に、始動ガスとして、アルゴン又はアルゴンとネオンの
混合ガス等希ガスが一種類又は数種類封入してある。
放電容器１の太径の管端部４又は４′のいずれか一方に
は、温度センサー６として熱電対が接着してあり、この
接着部分を含み、管端部4,4′と矩形ブロツクとは、ア
ルミニウム又はジルコニウム等の酸化物を主成分とする
セメント７により接着固定してある。
は、温度センサー６として熱電対が接着してあり、この
接着部分を含み、管端部4,4′と矩形ブロツクとは、ア
ルミニウム又はジルコニウム等の酸化物を主成分とする
セメント７により接着固定してある。
本紫外放射源は、電力供給線８に安定器を接続し、両フ
イラメント間に高電圧を印加して、放電容器内で放電さ
せる。フイラメントには、電子の放射をよくするため
に、通常、バリウム，カルシウ，ストロンチウムの酸化
物が塗着してあるため能率よく電子が放出される。この
電子は、放電電極間に印加された電圧により加速され
て、容器内の水銀原子と衝突し、水銀原子を励起して、
共鳴線185nm,254nmなどのスペクトルを発光するととも
に、放電電流を多くすると水銀原子が電離されて、水銀
イオンによる波長194nmのスペクトルをも発光する。こ
れらのスペクトルは、この波長域での光透過率が85％以
上の容器１の壁を通して外部に放射される。
イラメント間に高電圧を印加して、放電容器内で放電さ
せる。フイラメントには、電子の放射をよくするため
に、通常、バリウム，カルシウ，ストロンチウムの酸化
物が塗着してあるため能率よく電子が放出される。この
電子は、放電電極間に印加された電圧により加速され
て、容器内の水銀原子と衝突し、水銀原子を励起して、
共鳴線185nm,254nmなどのスペクトルを発光するととも
に、放電電流を多くすると水銀原子が電離されて、水銀
イオンによる波長194nmのスペクトルをも発光する。こ
れらのスペクトルは、この波長域での光透過率が85％以
上の容器１の壁を通して外部に放射される。
このうちとくに、185nm,254nmの発光の強さは、容器内
の水銀の密度すなわち蒸気圧によつて左右される。容器
１は閉じられた系であり、封入してある水銀量は余剰で
あるため、水銀の蒸気圧は、容器１の一部の最冷点の温
度で決まる。本発明の構造の放射源では、矩形ブロツク
５内に収納されている太径の管端部4,4′に、その最冷
点がある。
の水銀の密度すなわち蒸気圧によつて左右される。容器
１は閉じられた系であり、封入してある水銀量は余剰で
あるため、水銀の蒸気圧は、容器１の一部の最冷点の温
度で決まる。本発明の構造の放射源では、矩形ブロツク
５内に収納されている太径の管端部4,4′に、その最冷
点がある。
したがつて、本放射源の水銀蒸気圧を制御して紫外線18
5nmや254nmの強度を最高の値に保持するには、前記太径
の管端部４に接着された温度センサー６による出力と連
動させて、外部より、矩形ブロツク５を冷却或いは加熱
することにより、最冷点の温度を最適値に一定にする必
要がある。該矩形ブロツク５は、固定板９に１ケないし
複数個固定されて使用される。固定板９には水を通すパ
イプ12が接着されるが、水を通す穴が開けられるかして
あり、外部より水を供給し、この供給の途中に電動弁10
が取りつけてある。或いは、固定板９には、ペルチエ効
果を利用した電子冷却素15を密着させこれへの電力供給
源11が用意される。
5nmや254nmの強度を最高の値に保持するには、前記太径
の管端部４に接着された温度センサー６による出力と連
動させて、外部より、矩形ブロツク５を冷却或いは加熱
することにより、最冷点の温度を最適値に一定にする必
要がある。該矩形ブロツク５は、固定板９に１ケないし
複数個固定されて使用される。固定板９には水を通すパ
イプ12が接着されるが、水を通す穴が開けられるかして
あり、外部より水を供給し、この供給の途中に電動弁10
が取りつけてある。或いは、固定板９には、ペルチエ効
果を利用した電子冷却素15を密着させこれへの電力供給
源11が用意される。
前述の温度センサー６からの出力をこれら電動弁10と連
動させ水量を調整するか、供給電源11と連動させ電力を
調整することによつて、非常に精度よく、最冷点の温度
を一定に保持することができることを確認した。この場
合の最適温度は40〜45℃である。いずれの温度制御も、
指定温度の±１℃程度に保持が可能であり、常に最大の
紫外線出力を保持することが可能である。
動させ水量を調整するか、供給電源11と連動させ電力を
調整することによつて、非常に精度よく、最冷点の温度
を一定に保持することができることを確認した。この場
合の最適温度は40〜45℃である。いずれの温度制御も、
指定温度の±１℃程度に保持が可能であり、常に最大の
紫外線出力を保持することが可能である。
特に、放電電流を増加し、水銀イオンによる発光波長19
4nmの強度をも増加させようとする場合には、電流の増
加によるフイラメント部での電力の消費（陰極損失大）
が大きく、この熱が管端部の最冷点の温度を上昇させて
しまい、波長185nmや254nmなどの紫外放射の低下をまね
くので、最冷点の温度を最適値に保持し、これらの波長
の放射低下を防ぐのに前述の方法が極めて効果的に働
く。
4nmの強度をも増加させようとする場合には、電流の増
加によるフイラメント部での電力の消費（陰極損失大）
が大きく、この熱が管端部の最冷点の温度を上昇させて
しまい、波長185nmや254nmなどの紫外放射の低下をまね
くので、最冷点の温度を最適値に保持し、これらの波長
の放射低下を防ぐのに前述の方法が極めて効果的に働
く。
たとえば、放電空間の断面積（cm2）当りの電流を5A程
度と多くした場合には、波長194nmの発光は、254nmに対
して約５％程度発光し、近い波長の185nmと合わせる
と、高エネルギー部分の波長の発光が、254nmに対して
約30％となり、紫外放射利用の面で非常に有効となる。
度と多くした場合には、波長194nmの発光は、254nmに対
して約５％程度発光し、近い波長の185nmと合わせる
と、高エネルギー部分の波長の発光が、254nmに対して
約30％となり、紫外放射利用の面で非常に有効となる。
もし、最冷点の温度制御がなされないときには最冷点の
温度は60〜70℃となり254nmの発光強度は、40℃のとき
の50〜60％に低下してしまう。
温度は60〜70℃となり254nmの発光強度は、40℃のとき
の50〜60％に低下してしまう。
第１図は本発明による高出力紫外放射装置の基本構成図
であつて、同図（ａ）は、放射源を説明する概略図、同
図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）は、固定板を水冷す
るときの１例を示す図、同図（ｄ）は、固定板をフイン
により空冷するときの１例を示す図、同図（ｅ）は、固
定板にペルチエ効果の電子冷却素子を利用したときの１
例を示す図である。 １……放電容器、２……フイラメント、３……ステム、
4,4′……太径管端部、５……矩形ブロツク、６……熱
電対、７……セメント、８……電力供給源、９……固定
板、10……電動弁、11……電力供給電源、12……パイ
プ、13……フイン、14……フアン、15……電子冷却素
子。
であつて、同図（ａ）は、放射源を説明する概略図、同
図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）は、固定板を水冷す
るときの１例を示す図、同図（ｄ）は、固定板をフイン
により空冷するときの１例を示す図、同図（ｅ）は、固
定板にペルチエ効果の電子冷却素子を利用したときの１
例を示す図である。 １……放電容器、２……フイラメント、３……ステム、
4,4′……太径管端部、５……矩形ブロツク、６……熱
電対、７……セメント、８……電力供給源、９……固定
板、10……電動弁、11……電力供給電源、12……パイ
プ、13……フイン、14……フアン、15……電子冷却素
子。
Claims (4)
- 【請求項１】紫外放射原子として、水銀原子を使用し、
少なくとも放射波長に185,194,254nmを含み、かつこれ
らを85％以上透過する容器内での放電によつて上記放射
波長を得るものであつて、上記放電容器の両端が一方向
に集められ、上記両端部を熱伝導率の良い金属からなる
矩形のブロツク内に温度センサーとともに収納し、上記
矩形ブロツクを温度制御可能な固定板に保持してなるこ
とを特徴とする高出力紫外放射装置。 - 【請求項２】上記固定板が冷却水を流すための導管と上
記冷却水の流量を制御するための弁とを有し、かつ、上
記弁の動作が上記温度センサーの出力と連動しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高出力紫外
放射装置。 - 【請求項３】上記固定板が冷却フインと上記冷却フイン
に送風するフアンとを有し、上記フアンの動作が上記温
度センサーの出力と連動していることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の高出力紫外放射装置。 - 【請求項４】上記固定板が電子冷却素子を有し、かつ上
記素子の動作が上記温度センサーの出力と連動している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高出力紫
外放射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19713386A JPH07118300B2 (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 高出力紫外放射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19713386A JPH07118300B2 (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 高出力紫外放射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6353853A JPS6353853A (ja) | 1988-03-08 |
| JPH07118300B2 true JPH07118300B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=16369300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19713386A Expired - Lifetime JPH07118300B2 (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 高出力紫外放射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118300B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0218857A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-01-23 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 蛍光ランプ装置 |
| DE10231258A1 (de) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Entladungslampe mit Kühleinrichtung |
| JP5030010B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2012-09-19 | 岩崎電気株式会社 | 紫外線照射装置 |
-
1986
- 1986-08-25 JP JP19713386A patent/JPH07118300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6353853A (ja) | 1988-03-08 |
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