JPH07263161A - マイクロ波励起光源装置 - Google Patents
マイクロ波励起光源装置Info
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- JPH07263161A JPH07263161A JP7980794A JP7980794A JPH07263161A JP H07263161 A JPH07263161 A JP H07263161A JP 7980794 A JP7980794 A JP 7980794A JP 7980794 A JP7980794 A JP 7980794A JP H07263161 A JPH07263161 A JP H07263161A
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- JP
- Japan
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- lamp
- microwave
- rectangular waveguide
- power source
- connecting portion
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- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 直線的または平面的に均一な照射に好適なマ
イクロ波励起光源装置を得る。 【構成】 マイクロ波電源１２と、マイクロ波電源１２
から出力されたマイクロ波を導入する矩形導波管１３
と、矩形導波管１３に導入されたマイクロ波により誘導
放電を生じ発光する無電極ランプ１６とを具備したマイ
クロ波励起光源装置において、無電極ランプ１６をラン
プ室１４に収納し、ランプ室１４は、直方体状を呈した
１つの面を開口した電力供給口と、網状に形成した面と
が設けられると共に、マイクロ波の進行波のみを伝搬さ
せるように、１つの面と対向する面全体を開口したマイ
クロ波導波路の終端部にダミーロード１５が設けられ、
無電極ランプ１６は、電力供給口と平行な位置に沿って
配設されたことを特徴とする。
イクロ波励起光源装置を得る。 【構成】 マイクロ波電源１２と、マイクロ波電源１２
から出力されたマイクロ波を導入する矩形導波管１３
と、矩形導波管１３に導入されたマイクロ波により誘導
放電を生じ発光する無電極ランプ１６とを具備したマイ
クロ波励起光源装置において、無電極ランプ１６をラン
プ室１４に収納し、ランプ室１４は、直方体状を呈した
１つの面を開口した電力供給口と、網状に形成した面と
が設けられると共に、マイクロ波の進行波のみを伝搬さ
せるように、１つの面と対向する面全体を開口したマイ
クロ波導波路の終端部にダミーロード１５が設けられ、
無電極ランプ１６は、電力供給口と平行な位置に沿って
配設されたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波により誘導
放電を生じ発光する無電極ランプを用いた光源装置で、
直線的または平面的に均一な照射に好適な光源装置に関
するものである。このような光源装置は、例えば半導体
製造プロセスで半導体ウエハー上に塗布されたレジスト
をオゾンと紫外線を用いて分解除去するのに使われる。
放電を生じ発光する無電極ランプを用いた光源装置で、
直線的または平面的に均一な照射に好適な光源装置に関
するものである。このような光源装置は、例えば半導体
製造プロセスで半導体ウエハー上に塗布されたレジスト
をオゾンと紫外線を用いて分解除去するのに使われる。
【０００２】
【従来の技術】複数個の無電極ランプを空胴共振器内に
設けて、平面的に均一照射を行うマイクロ波励起光源装
置が、特開昭６３−２２４１９３号公報に開示されてい
る。
設けて、平面的に均一照射を行うマイクロ波励起光源装
置が、特開昭６３−２２４１９３号公報に開示されてい
る。
【０００３】図６は従来のマイクロ波励起光源装置を示
す概略構成図である。図示するように、例えば偏平な直
方体の空胴共振器１内に直管状または球状の無電極ラン
プ２を複数個平面状に配置しており、この空胴共振器の
下面は金網３で形成され、光が取り出せるようになって
いる。
す概略構成図である。図示するように、例えば偏平な直
方体の空胴共振器１内に直管状または球状の無電極ラン
プ２を複数個平面状に配置しており、この空胴共振器の
下面は金網３で形成され、光が取り出せるようになって
いる。
【０００４】上記空胴共振器１には電力供給口４を設
け、導波管５を介してマイクロ波電源６からマイクロ波
電力が供給されることによって、空胴共振器内に電磁波
の定在波が生じるので、この定在波の山の部分に上記用
途のランプ２を配置して、紫外線を平面的に照射させ
る。
け、導波管５を介してマイクロ波電源６からマイクロ波
電力が供給されることによって、空胴共振器内に電磁波
の定在波が生じるので、この定在波の山の部分に上記用
途のランプ２を配置して、紫外線を平面的に照射させ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で使用さ
れている空胴共振器１は、マイクロ波の波長に共振する
ように空胴共振器のサイズを決定しているが、放電が開
始すると、共振周波数が変化するために、共振器に共振
周波数調整用ネジまたはスタブを設け、試行錯誤的に共
振位置を再設定しなければならないという作業上の繁雑
さがあった。
れている空胴共振器１は、マイクロ波の波長に共振する
ように空胴共振器のサイズを決定しているが、放電が開
始すると、共振周波数が変化するために、共振器に共振
周波数調整用ネジまたはスタブを設け、試行錯誤的に共
振位置を再設定しなければならないという作業上の繁雑
さがあった。
【０００６】さらに、空胴共振器１内では電磁波による
定在波の山谷が２次元的に存在するために、例えば一方
向に立つ複数の定在波の山の部分に沿って上記ランプを
配置した場合、他方向に立つ定在波によって、直管状ラ
ンプでは長手方向に、また球状ランプでは直線配置方向
に発光ムラが生じるという問題がある。そこで、この発
光ムラを無くし、平面内の光の均一性をより良くするた
めに、空胴共振器内に２つ以上の定在波のモードを共存
させる試みがなされているが、空胴共振器の少なくとも
２辺の長さを同時に大きくする方向に変化させなくては
ならず、コストアップという問題が生じる。しかも、空
胴共振器の側壁付近においては、この方法を用いても電
界強度はなだらかに弱まり、その結果、発光強度分布の
均一性は低下する。
定在波の山谷が２次元的に存在するために、例えば一方
向に立つ複数の定在波の山の部分に沿って上記ランプを
配置した場合、他方向に立つ定在波によって、直管状ラ
ンプでは長手方向に、また球状ランプでは直線配置方向
に発光ムラが生じるという問題がある。そこで、この発
光ムラを無くし、平面内の光の均一性をより良くするた
めに、空胴共振器内に２つ以上の定在波のモードを共存
させる試みがなされているが、空胴共振器の少なくとも
２辺の長さを同時に大きくする方向に変化させなくては
ならず、コストアップという問題が生じる。しかも、空
胴共振器の側壁付近においては、この方法を用いても電
界強度はなだらかに弱まり、その結果、発光強度分布の
均一性は低下する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１におい
ては、マイクロ波電源と、マイクロ波電源から出力され
たマイクロ波を導入する矩形導波管と、矩形導波管に導
入されたマイクロ波により誘導放電を生じ発光する無電
極ランプとを具備したマイクロ波励起光源装置を対象と
し、無電極ランプをランプ室に収納し、ランプ室は、直
方体状を呈した１つの面を開口した電力供給口と、網状
に形成した面とが設けられると共に、マイクロ波の進行
波のみを伝搬させるように、１つの面と対向する面全体
を開口したマイクロ波導波路の終端部にダミーロードが
設けられ、無電極ランプは、電力供給口と平行な位置に
沿って配設されたことを特徴とする。
ては、マイクロ波電源と、マイクロ波電源から出力され
たマイクロ波を導入する矩形導波管と、矩形導波管に導
入されたマイクロ波により誘導放電を生じ発光する無電
極ランプとを具備したマイクロ波励起光源装置を対象と
し、無電極ランプをランプ室に収納し、ランプ室は、直
方体状を呈した１つの面を開口した電力供給口と、網状
に形成した面とが設けられると共に、マイクロ波の進行
波のみを伝搬させるように、１つの面と対向する面全体
を開口したマイクロ波導波路の終端部にダミーロードが
設けられ、無電極ランプは、電力供給口と平行な位置に
沿って配設されたことを特徴とする。
【０００８】また請求項２においては、特に、ランプ室
と矩形導波管との間にテーパー導波管が設けられて、マ
イクロ波電源と矩形導波管とテーパー導波管とランプ室
とが電気的に接続され、テーパー導波管は、電源側接続
部とランプ側接続部とを有し、電源側接続部が矩形導波
管と整合するように形成され、電源側接続部の短辺の長
さをランプ側接続部の短辺と同じにすると共に、ランプ
側接続部が電源側接続部より大きくなるようにＨ面がラ
ンプ室方向に末広がり状に形成され、電力供給口は、ラ
ンプ側接続部と整合するように１つの面全体を開口した
ことを特徴とする。
と矩形導波管との間にテーパー導波管が設けられて、マ
イクロ波電源と矩形導波管とテーパー導波管とランプ室
とが電気的に接続され、テーパー導波管は、電源側接続
部とランプ側接続部とを有し、電源側接続部が矩形導波
管と整合するように形成され、電源側接続部の短辺の長
さをランプ側接続部の短辺と同じにすると共に、ランプ
側接続部が電源側接続部より大きくなるようにＨ面がラ
ンプ室方向に末広がり状に形成され、電力供給口は、ラ
ンプ側接続部と整合するように１つの面全体を開口した
ことを特徴とする。
【０００９】さらに請求項３においては、特に、ランプ
室と矩形導波管との間に、基本モードから基本モードと
高次モードとからなるＴＥ波へ変換する多重モード変換
器が設けられて、マイクロ波電源と矩形導波管と多重モ
ード変換器とランプ室とが電気的に接続され、多重モー
ド変換器は、両Ｈ面に形成された不連続な直角部を境に
して電源側矩形導波管部とランプ側矩形導波管部とから
なり、電源側矩形導波管部が矩形導波管と整合するよう
に形成され、電源側矩形導波管部の中心軸とランプ側矩
形導波管部の中心軸とを一致させると共に、ランプ側矩
形導波管部の長辺の長さをマイクロ波の自由空間波長λ
0 の３／２λ0 以上とし、かつランプ側矩形導波管部の
短辺の長さを電源側矩形導波管部の短辺と同じ１／２λ
0 以下とし、電力供給口は、ランプ側矩形導波管部と整
合するように１つの面全体を開口したことを特徴とす
る。
室と矩形導波管との間に、基本モードから基本モードと
高次モードとからなるＴＥ波へ変換する多重モード変換
器が設けられて、マイクロ波電源と矩形導波管と多重モ
ード変換器とランプ室とが電気的に接続され、多重モー
ド変換器は、両Ｈ面に形成された不連続な直角部を境に
して電源側矩形導波管部とランプ側矩形導波管部とから
なり、電源側矩形導波管部が矩形導波管と整合するよう
に形成され、電源側矩形導波管部の中心軸とランプ側矩
形導波管部の中心軸とを一致させると共に、ランプ側矩
形導波管部の長辺の長さをマイクロ波の自由空間波長λ
0 の３／２λ0 以上とし、かつランプ側矩形導波管部の
短辺の長さを電源側矩形導波管部の短辺と同じ１／２λ
0 以下とし、電力供給口は、ランプ側矩形導波管部と整
合するように１つの面全体を開口したことを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】本発明においては、ランプ室内にはマイクロ波
の進行波のみが伝搬しているので、定在波が生じること
がない。したがって、ランプ室の側壁付近を除いてマイ
クロ波の実効的な電界はランプ室内で均一となり、帯状
光源となるランプ１本当たりの発光ムラを低減できるも
のである。しかも、定在波の山谷を考慮することなく複
数個のランプを配置できるので、ランプ間隔を任意に狭
めることで、平面的に均一性の高い光源とすることがで
きる。
の進行波のみが伝搬しているので、定在波が生じること
がない。したがって、ランプ室の側壁付近を除いてマイ
クロ波の実効的な電界はランプ室内で均一となり、帯状
光源となるランプ１本当たりの発光ムラを低減できるも
のである。しかも、定在波の山谷を考慮することなく複
数個のランプを配置できるので、ランプ間隔を任意に狭
めることで、平面的に均一性の高い光源とすることがで
きる。
【００１１】
＜実施例１＞図１は本発明に係るマイクロ波励起光源装
置の第１の実施例を示す概略構成図である。図示するよ
うに、テーパー導波管１０がマイクロ波電源１２に接続
された矩形導波管１３とランプ室１４との間に設けられ
ており、このランプ室１４には、ダミーロード１５が設
けられ、さらに無電極ランプ１６が収納されている。こ
のランプ室に矩形導波管及びテーパー導波管を介してマ
イクロ波電源からマイクロ波電力が供給されるように、
マイクロ波電源，矩形導波管，テーパー導波管及びラン
プ室がそれぞれ電気的に接続されている。なお、ランプ
室は、導波管と同じ材料で製作されている。
置の第１の実施例を示す概略構成図である。図示するよ
うに、テーパー導波管１０がマイクロ波電源１２に接続
された矩形導波管１３とランプ室１４との間に設けられ
ており、このランプ室１４には、ダミーロード１５が設
けられ、さらに無電極ランプ１６が収納されている。こ
のランプ室に矩形導波管及びテーパー導波管を介してマ
イクロ波電源からマイクロ波電力が供給されるように、
マイクロ波電源，矩形導波管，テーパー導波管及びラン
プ室がそれぞれ電気的に接続されている。なお、ランプ
室は、導波管と同じ材料で製作されている。
【００１２】テーパー導波管１０は、矩形導波管１３と
接続される側の電源側接続部１０ａの短辺が、ランプ室
１４と接続される側のランプ側接続部１０ｂの短辺と同
じ長さ、すなわちＥ面（長辺側）同士が平行に形成さ
れ、またランプ側接続部が電源側接続部より大きくなる
ように、Ｈ面（短辺側）がランプ室１４方向に末広がり
状に形成されている。
接続される側の電源側接続部１０ａの短辺が、ランプ室
１４と接続される側のランプ側接続部１０ｂの短辺と同
じ長さ、すなわちＥ面（長辺側）同士が平行に形成さ
れ、またランプ側接続部が電源側接続部より大きくなる
ように、Ｈ面（短辺側）がランプ室１４方向に末広がり
状に形成されている。
【００１３】ランプ室１４は、偏平な直方体状を呈して
おり、テーパー導波管１０のランプ側接続部１０ｂと整
合するように、テーパー導波管側の面全体を開口した電
力供給口１４Ａが設けられ、また電力供給口１４Ａと対
向する面全体が開口されたマイクロ波導波路の終端部１
４Ｂにダミーロード１５を設けることによって、マイク
ロ波導波路を無反射終端させる。さらに下面が金網１４
Ｎで形成され、この下面から光が取り出せるようになっ
ている。なお、上記以外の面は閉鎖されている。
おり、テーパー導波管１０のランプ側接続部１０ｂと整
合するように、テーパー導波管側の面全体を開口した電
力供給口１４Ａが設けられ、また電力供給口１４Ａと対
向する面全体が開口されたマイクロ波導波路の終端部１
４Ｂにダミーロード１５を設けることによって、マイク
ロ波導波路を無反射終端させる。さらに下面が金網１４
Ｎで形成され、この下面から光が取り出せるようになっ
ている。なお、上記以外の面は閉鎖されている。
【００１４】上記ランプ室１４内では、図２に示すよう
な電界分布を示しており、テーパー導波管１０を介して
電力供給口１４Ａに導入されるマイクロ波はＴＥ10モー
ドであるので、その電界はランプ室中央部が高く側壁へ
行くにつれてなだらかに減少する正弦波形となる。した
がって、直管状の無電極ランプ１６を上記正弦波形の方
向、すなわち電力供給口１４Ａと平行な位置に沿って配
置すると、側壁方向の電界の減少による影響はプラズマ
の拡散により補われ、帯状光源となるランプの１本当た
りの発光強度分布は均一になる。
な電界分布を示しており、テーパー導波管１０を介して
電力供給口１４Ａに導入されるマイクロ波はＴＥ10モー
ドであるので、その電界はランプ室中央部が高く側壁へ
行くにつれてなだらかに減少する正弦波形となる。した
がって、直管状の無電極ランプ１６を上記正弦波形の方
向、すなわち電力供給口１４Ａと平行な位置に沿って配
置すると、側壁方向の電界の減少による影響はプラズマ
の拡散により補われ、帯状光源となるランプの１本当た
りの発光強度分布は均一になる。
【００１５】また上記ランプ室１４内では、図１に示す
ように、ランプ室内に複数個のランプ１６，１６…を平
面的に配設する場合は、マイクロ波電力がランプ１６，
１６…により吸収されるが、吸収されずに通過したマイ
クロ波電力をダミーロード１５に完全に吸収させること
によって、ランプ室へ反射されることのないようにす
る。したがって、上記ランプ室内には、電力供給口１４
Ａを経て導入されるマイクロ波の進行波のみが存在する
ために、マイクロ波の定在波は生じない。このように複
数個のランプを配設する場合、定在波の山谷を考慮する
ことなく配置できるので、ランプ相互の間隔も必要に応
じて狭めることができ、発光分布の平面的均一性が改善
される。
ように、ランプ室内に複数個のランプ１６，１６…を平
面的に配設する場合は、マイクロ波電力がランプ１６，
１６…により吸収されるが、吸収されずに通過したマイ
クロ波電力をダミーロード１５に完全に吸収させること
によって、ランプ室へ反射されることのないようにす
る。したがって、上記ランプ室内には、電力供給口１４
Ａを経て導入されるマイクロ波の進行波のみが存在する
ために、マイクロ波の定在波は生じない。このように複
数個のランプを配設する場合、定在波の山谷を考慮する
ことなく配置できるので、ランプ相互の間隔も必要に応
じて狭めることができ、発光分布の平面的均一性が改善
される。
【００１６】ダミーロード１５は、その内部が図示しな
い抵抗体で構成されており、マイクロ波電力を減衰させ
ている。この抵抗体はマイクロ波電力の吸収により温度
上昇するので、導入口１５ａ及び排出口１５ｂを設け、
冷却水を導入口から供給し、排出口より排水する。
い抵抗体で構成されており、マイクロ波電力を減衰させ
ている。この抵抗体はマイクロ波電力の吸収により温度
上昇するので、導入口１５ａ及び排出口１５ｂを設け、
冷却水を導入口から供給し、排出口より排水する。
【００１７】無電極ランプ１６は、用途に応じて変わ
り、例えば紫外線光源とする場合、その材質として石英
などの紫外線透過物質を用い、また封入する物質として
Ｎｅ，Ａｒなどの希ガスと小量のＨｇ，Ｃｄ，Ｚｎなど
の各種金属またはこれらのハロゲン化物などがある。さ
らに、ランプの発光強度を最適化するために、ランプの
一端または両端をランプ室１４の側壁に設けた小孔より
外部に出し、その部分を封入金属の最適蒸気圧に対応す
る温度に保つように温度制御すれば良い。例えばＨｇを
小量封入し、１８５nm及び２５４nmの波長の紫外光を利
用する場合は、４０〜７０℃に保つように水等の液体で
冷却する。この場合、マイクロ波が外に漏洩するのを防
ぐために、図示していないが、外部に露出したランプ部
を金属しゃへい箱で覆う必要がある。
り、例えば紫外線光源とする場合、その材質として石英
などの紫外線透過物質を用い、また封入する物質として
Ｎｅ，Ａｒなどの希ガスと小量のＨｇ，Ｃｄ，Ｚｎなど
の各種金属またはこれらのハロゲン化物などがある。さ
らに、ランプの発光強度を最適化するために、ランプの
一端または両端をランプ室１４の側壁に設けた小孔より
外部に出し、その部分を封入金属の最適蒸気圧に対応す
る温度に保つように温度制御すれば良い。例えばＨｇを
小量封入し、１８５nm及び２５４nmの波長の紫外光を利
用する場合は、４０〜７０℃に保つように水等の液体で
冷却する。この場合、マイクロ波が外に漏洩するのを防
ぐために、図示していないが、外部に露出したランプ部
を金属しゃへい箱で覆う必要がある。
【００１８】＜実施例２＞図３は本発明に係るマイクロ
波励起光源装置の第２の実施例を示す概略構成図であ
る。図示するように、多重モード変換器１１がマイクロ
波電源１２に接続された矩形導波管１３とランプ室１４
との間に設けられており、このランプ室１４には、ダミ
ーロード１５が設けられ、さらに無電極ランプ１６が収
納されている。このランプ室に矩形導波管及び多重モー
ド変換器を介してマイクロ波電源からマイクロ波電力が
供給されるように、マイクロ波電源，矩形導波管，多重
モード変換器及びランプ室がそれぞれ電気的に接続され
ている。なお、多重モード変換器及びランプ室は、導波
管と同じ材料で製作されている。
波励起光源装置の第２の実施例を示す概略構成図であ
る。図示するように、多重モード変換器１１がマイクロ
波電源１２に接続された矩形導波管１３とランプ室１４
との間に設けられており、このランプ室１４には、ダミ
ーロード１５が設けられ、さらに無電極ランプ１６が収
納されている。このランプ室に矩形導波管及び多重モー
ド変換器を介してマイクロ波電源からマイクロ波電力が
供給されるように、マイクロ波電源，矩形導波管，多重
モード変換器及びランプ室がそれぞれ電気的に接続され
ている。なお、多重モード変換器及びランプ室は、導波
管と同じ材料で製作されている。
【００１９】多重モード変換器１１は、図４に示すよう
に、Ｅ面（長辺側）同士が平行で、しかも両Ｈ面（短辺
側）に直角部を設けた不連続形状の矩形導波管であっ
て、直角部を境にして長辺ａ′及び短辺ｂ′の電源側矩
形導波管部１１Ａと長辺ａ及び短辺ｂのランプ側矩形導
波管部１１Ｂとからなる。この電源側矩形導波管部及び
ランプ側矩形導波管部には、それぞれ電源側接続部１１
ａとランプ側接続部１１ｂとを有しており、ランプ側接
続部が電源側接続部より広くなっている。
に、Ｅ面（長辺側）同士が平行で、しかも両Ｈ面（短辺
側）に直角部を設けた不連続形状の矩形導波管であっ
て、直角部を境にして長辺ａ′及び短辺ｂ′の電源側矩
形導波管部１１Ａと長辺ａ及び短辺ｂのランプ側矩形導
波管部１１Ｂとからなる。この電源側矩形導波管部及び
ランプ側矩形導波管部には、それぞれ電源側接続部１１
ａとランプ側接続部１１ｂとを有しており、ランプ側接
続部が電源側接続部より広くなっている。
【００２０】電源側接続部１１ａは、マイクロ波電源１
２に接続された矩形導波管１３と整合するように形成さ
れており、例えば周波数２．４５GHz （マイクロ波の自
由空間波長λ0 ＝１２．２４cm）のマグネトロンをマイ
クロ波電源に使用する場合、電源側矩形導波管部１１Ａ
のサイズを、ＪＩＳ規格番号ＷＲＪ−２と同様の１０．
９cm×５．５cmとすることよって、矩形導波管を通して
電源側接続部に入射されるＴＥ10モードのマイクロ波
は、電源側矩形導波管部からランプ側矩形導波管部１１
Ｂへと伝搬する際、基本モードであるＴＥ10モードと高
次モードとからなるＴＥ波へ変換される。
２に接続された矩形導波管１３と整合するように形成さ
れており、例えば周波数２．４５GHz （マイクロ波の自
由空間波長λ0 ＝１２．２４cm）のマグネトロンをマイ
クロ波電源に使用する場合、電源側矩形導波管部１１Ａ
のサイズを、ＪＩＳ規格番号ＷＲＪ−２と同様の１０．
９cm×５．５cmとすることよって、矩形導波管を通して
電源側接続部に入射されるＴＥ10モードのマイクロ波
は、電源側矩形導波管部からランプ側矩形導波管部１１
Ｂへと伝搬する際、基本モードであるＴＥ10モードと高
次モードとからなるＴＥ波へ変換される。
【００２１】多重モード変換器１１内を伝搬するＴＥmn
モードのＴＥ波の管内波長λg には、次に示す（１）式
が成り立つ。
モードのＴＥ波の管内波長λg には、次に示す（１）式
が成り立つ。
【００２２】 （１／λg)2 =(１／λ0 ）2 −［（ｍ／２ａ）2 ＋（ｎ／２ｂ）2 ］…（１）
【００２３】したがって、電源側矩形導波管部１１Ａの
短辺ｂ′及びランプ側矩形導波管部１１Ｂの短辺ｂを、
共にマイクロ波の自由空間波長λ0 の１／２λ0 以下の
５．５cmに保ち、さらに上記（１）式にｍ＝３，ｎ＝０
を代入して、（１／λ0 ）2−（３／２ａ）2 ＞０から
求められたランプ側矩形導波管部の長辺ａを、マイクロ
波の自由空間波長λ0 の（λ0 ／２）・３（ｍ＝３）以
上とし、しかも図４に示すように、電源側矩形導波管部
の中心軸とランプ側矩形導波管部の中心軸とを一致させ
ることによって、短辺ｂに垂直方向の電界成分を立たせ
ることなく、電源側矩形導波管部にＴＥm0（m=1,3,5
…）モードのマイクロ波を伝搬させることができる。
短辺ｂ′及びランプ側矩形導波管部１１Ｂの短辺ｂを、
共にマイクロ波の自由空間波長λ0 の１／２λ0 以下の
５．５cmに保ち、さらに上記（１）式にｍ＝３，ｎ＝０
を代入して、（１／λ0 ）2−（３／２ａ）2 ＞０から
求められたランプ側矩形導波管部の長辺ａを、マイクロ
波の自由空間波長λ0 の（λ0 ／２）・３（ｍ＝３）以
上とし、しかも図４に示すように、電源側矩形導波管部
の中心軸とランプ側矩形導波管部の中心軸とを一致させ
ることによって、短辺ｂに垂直方向の電界成分を立たせ
ることなく、電源側矩形導波管部にＴＥm0（m=1,3,5
…）モードのマイクロ波を伝搬させることができる。
【００２４】上記ランプ側矩形導波管部１１Ｂの長辺ａ
を、例えばｍ＝５として、（λ0 ／２）・５（ｍ＝５）
＞ａと設計した場合、多重モード変換器１０によりＴＥ
10とＴＥ30との２個のモードの波を同時にランプ室１４
へと伝搬させることが可能になる。この場合、２つのモ
ードが合成された波によるランプ側矩形導波管部１１Ｂ
内の電界分布は、図５の実線で示されるように、均一性
が高くなる。ここで、ＴＥm0モードのうち、m が偶数次
の波が生じないのは、多重モード変換器の構造が左右対
称となっているためである。
を、例えばｍ＝５として、（λ0 ／２）・５（ｍ＝５）
＞ａと設計した場合、多重モード変換器１０によりＴＥ
10とＴＥ30との２個のモードの波を同時にランプ室１４
へと伝搬させることが可能になる。この場合、２つのモ
ードが合成された波によるランプ側矩形導波管部１１Ｂ
内の電界分布は、図５の実線で示されるように、均一性
が高くなる。ここで、ＴＥm0モードのうち、m が偶数次
の波が生じないのは、多重モード変換器の構造が左右対
称となっているためである。
【００２５】ランプ室１４は、実施例１と全く同じであ
り、多重モード変換器１１のランプ側接続部１１ｂと整
合するように、電力供給口１４Ａが設けられるので、こ
のランプ室内の電界分布も図５の実線で示されるように
なる。また、マイクロ波導波路の終端部１４Ｂにダミー
ロード１５が設けられ、さらに下面が金網１４Ｎで形成
されている。
り、多重モード変換器１１のランプ側接続部１１ｂと整
合するように、電力供給口１４Ａが設けられるので、こ
のランプ室内の電界分布も図５の実線で示されるように
なる。また、マイクロ波導波路の終端部１４Ｂにダミー
ロード１５が設けられ、さらに下面が金網１４Ｎで形成
されている。
【００２６】以上の実施例において、多重モード変換器
１１のランプ側矩形導波管部の長辺ａを、マイクロ波の
自由空間波長の１／２の奇数次倍で広げることによっ
て、より高次のＴＥ波を伝搬させることができる。ま
た、無電極ランプ１６としての直管ランプを、Ｕ字状ラ
ンプ、球状ランプにしても良く、また偏平に形成したラ
ンプにより広い面積を照射できる。さらに、マイクロ波
は、連続的にパワーを投入しても良いし、パルス状に投
入（パルス放電）させても良い。また、マイクロ波電力
をランプ室１４へ効率良く供給するために、適宜に矩形
導波管１３とテーパー導波管１０または矩形導波管１３
と多重モード変換器１１との間に可動スタブ式の整合器
を設けても良く、また大電力を供給する場合には、Ｅ−
Ｈチューナーを設けても良い。
１１のランプ側矩形導波管部の長辺ａを、マイクロ波の
自由空間波長の１／２の奇数次倍で広げることによっ
て、より高次のＴＥ波を伝搬させることができる。ま
た、無電極ランプ１６としての直管ランプを、Ｕ字状ラ
ンプ、球状ランプにしても良く、また偏平に形成したラ
ンプにより広い面積を照射できる。さらに、マイクロ波
は、連続的にパワーを投入しても良いし、パルス状に投
入（パルス放電）させても良い。また、マイクロ波電力
をランプ室１４へ効率良く供給するために、適宜に矩形
導波管１３とテーパー導波管１０または矩形導波管１３
と多重モード変換器１１との間に可動スタブ式の整合器
を設けても良く、また大電力を供給する場合には、Ｅ−
Ｈチューナーを設けても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、調整作業を全く行うことなく、また装置の寸法を大
きくさせることによるコストアップさせることなく、直
管状ランプでは長手方向、また球状ランプでは直線配置
方向の分布を有する帯状光源を、定在波の立つ位置に拘
束されて配設することなく、任意の間隔で配設すること
によって、上記ランプの長手方向または上記ランプの直
線配置方向と直角方向の発光強度分布を格段に均一化す
ることができるので、均一性に優れた平面照射が可能で
ある。
ば、調整作業を全く行うことなく、また装置の寸法を大
きくさせることによるコストアップさせることなく、直
管状ランプでは長手方向、また球状ランプでは直線配置
方向の分布を有する帯状光源を、定在波の立つ位置に拘
束されて配設することなく、任意の間隔で配設すること
によって、上記ランプの長手方向または上記ランプの直
線配置方向と直角方向の発光強度分布を格段に均一化す
ることができるので、均一性に優れた平面照射が可能で
ある。
【００２８】また請求項２の発明によれば、上記帯状光
源の発光強度分布の均一範囲を拡大させることができる
ので、さらに均一性に優れた平面照射が可能である。
源の発光強度分布の均一範囲を拡大させることができる
ので、さらに均一性に優れた平面照射が可能である。
【００２９】さらに請求項３の発明によれば、上記帯状
光源の発光強度分布の均一範囲をより以上に拡大させる
ことができるので、非常に均一性に優れた平面照射が可
能である。
光源の発光強度分布の均一範囲をより以上に拡大させる
ことができるので、非常に均一性に優れた平面照射が可
能である。
【図１】本発明に係るマイクロ波励起光源装置の第１の
実施例を示す概略構成図である。
実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるランプ室内の電
界分布を示す図である。
界分布を示す図である。
【図３】本発明に係るマイクロ波励起光源装置の第２の
実施例を示す概略構成図である。
実施例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第２の実施例に示した多重モード変換
器の概略構成図である。
器の概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるランプ室内の電
界分布を示す図である。
界分布を示す図である。
【図６】従来のマイクロ波励起光源装置を示す概略構成
図である。
図である。
１０ テーパー導波管 １１ 多重モード変換器 １１Ａ 電源側矩形導波管部 １１Ｂ ランプ側矩形導波管部 １２ マイクロ波電源 １３ 矩形導波管 １４ ランプ室 １５ ダミーロード １６ 無電極ランプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤村 智 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 金子 英司 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 青山 隆浩 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内
Claims (3)
- 【請求項１】 マイクロ波電源と、前記マイクロ波電源
から出力されたマイクロ波を導入する矩形導波管と、前
記矩形導波管に導入されたマイクロ波により誘導放電を
生じ発光する無電極ランプとを具備したマイクロ波励起
光源装置において、 前記無電極ランプをランプ室に収納し、前記ランプ室
は、直方体状を呈した１つの面を開口した電力供給口
と、網状に形成した面とが設けられると共に、マイクロ
波の進行波のみを伝搬させるように、前記１つの面と対
向する面全体を開口したマイクロ波導波路の終端部にダ
ミーロードが設けられ、 前記無電極ランプは、前記電力供給口と平行な位置に沿
って配設されたマイクロ波励起光源装置。 - 【請求項２】 前記ランプ室と前記矩形導波管との間に
テーパー導波管が設けられて、前記マイクロ波電源と矩
形導波管とテーパー導波管とランプ室とが電気的に接続
され、 前記テーパー導波管は、電源側接続部とランプ側接続部
とを有し、前記電源側接続部が矩形導波管と整合するよ
うに形成され、前記電源側接続部の短辺の長さを前記ラ
ンプ側接続部の短辺と同じにすると共に、前記ランプ側
接続部が電源側接続部より大きくなるようにＨ面が前記
ランプ室方向に末広がり状に形成され、 前記電力供給口は、前記ランプ側接続部と整合するよう
に前記１つの面全体を開口した請求項１に記載のマイク
ロ波励起光源装置。 - 【請求項３】前記ランプ室と前記矩形導波管との間に、
基本モードから基本モードと高次モードとからなるＴＥ
波へ変換する多重モード変換器が設けられて、前記マイ
クロ波電源と矩形導波管と多重モード変換器とランプ室
とが電気的に接続され、 前記多重モード変換器は、両Ｈ面に形成された不連続な
直角部を境にして電源側矩形導波管部とランプ側矩形導
波管部とからなり、前記電源側矩形導波管部が前記矩形
導波管と整合するように形成され、前記電源側矩形導波
管部の中心軸とランプ側矩形導波管部の中心軸とを一致
させると共に、前記ランプ側矩形導波管部の長辺の長さ
をマイクロ波の自由空間波長λ0 の３／２λ0 以上と
し、かつ前記ランプ側矩形導波管部の短辺の長さを前記
電源側矩形導波管部の短辺と同じ１／２λ0 以下とし、 前記電力供給口は、前記ランプ側矩形導波管部と整合す
るように前記１つの面全体を開口した請求項１に記載の
マイクロ波励起光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7980794A JPH07263161A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | マイクロ波励起光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7980794A JPH07263161A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | マイクロ波励起光源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263161A true JPH07263161A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=13700492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7980794A Pending JPH07263161A (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | マイクロ波励起光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263161A (ja) |
-
1994
- 1994-03-25 JP JP7980794A patent/JPH07263161A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041208 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041214 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050214 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050920 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |