JPH10233193A - 電子ビーム励起エキシマランプ - Google Patents

電子ビーム励起エキシマランプ

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JPH10233193A
JPH10233193A JP3190097A JP3190097A JPH10233193A JP H10233193 A JPH10233193 A JP H10233193A JP 3190097 A JP3190097 A JP 3190097A JP 3190097 A JP3190097 A JP 3190097A JP H10233193 A JPH10233193 A JP H10233193A
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JP
Japan
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electron beam
rare gas
light
pulse
electron
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Application number
JP3190097A
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English (en)
Inventor
Nobuo Adachi
伸雄 安達
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Orc Manufacturing Co Ltd
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Orc Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁雑音電波の影響を少なくする構成の誘電体
バリア放電ランプの構成では、誘電体バリア放電ランプ
の全体の構成が大きくなり取り扱いが不便であった。ま
た、その作業中にエキシマ光を被照射物に照射して測定
器側と同期をとるなどの作業が極めて困難であった。 【解決手段】放電容器2と、この放電容器内に隣接して
設けた真空領域4および希ガス封入領域6と、前記真空
領域に設けた電子ビームを発生する電子ビーム発生手段
3と、この電子ビーム発生手段により発生した電子を通
過させる前記真空領域の一端に設けた電子用窓部5と、
前記希ガス封入領域の一端に設けた光用窓部7とを備え
た電子ビーム励起エキシマランプとして構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、真空紫外線を利
用し、塗料の硬化、プラスチックなどの部材の表面洗
浄、除電、殺菌を行い、さらに、分光測定用、光化学反
応用あるいはスペクトルスコピー計測用などの真空紫外
線光源に係り、特に、電子ビームによって希ガスを励起
させエキシマ分子を形成し、そのエキシマ分子から放射
される光を利用する電子ビーム励起エキシマランプに関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、真空紫外線光源として、誘電体
バリア放電を利用してエキシマ分子を形成し、そのエキ
シマ分子から放射される光を取り出す誘導体バリア放電
ランプ装置が種々提案されている。
【0003】従来の誘電体バリア放電ランプ装置は、例
えば、特開平7−169444号に記載されているよう
に、誘電体バリア放電によってエキシマを形成するガス
が充填された放電容器と、そのガスを放電用ガスとした
誘電体バリア放電を行うための電極と、その誘電体バリ
ア放電によって発生した紫外線エキシマ光を取り出す窓
部材を有する誘電体バリア放電ランプと、その誘電体バ
リア放電ランプを収納するためのランプハウスと、商用
周波数を高周波に変換する周波数コンバータおよび、昇
圧トランスからなるその誘電体バリア放電を行うための
電源装置とから構成され、前記昇圧トランスを前記誘電
体バリア放電ランプの直近に設置するか、あるいはその
ランプハウス内に設置するように構成している。
【0004】そのため、昇圧トランスと誘電体バリア放
電ランプを結ぶ高電圧給電ケーブルが短くて済み、その
高電圧給電ケーブルの電気絶縁が容易になり、かつ、そ
の高電圧給電ケーブルを電磁的にシールドすることが容
易になるため、発生される電磁雑音電波の放射が少な
く、かつ安全性の高い誘電体バリア放電ランプとして使
用することができるものである。
【0005】また、従来の他の構成の誘電体バリア放電
ランプとして、図4で示すようなものも提案されてい
る。すなわち、誘電体バリア放電ランプ50は、有底円
筒形の放電容器51と、この放電容器51の外周と内周
に設けた金属電極52、53と、前記放電容器51内に
充満させた誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形
成する放電用ガス55と、前記放電容器51の一端に設
けた光の取り出し窓56と、前記両金属電極52、53
に電圧をかける電源装置54などから構成されている。
【0006】そして、前記放電用ガス55は、キセノン
とクリプトンの混合ガスであり、その割合が、キセノン
/クリプトンが原子比で0.01から0.1の範囲に規
定されている。この誘電体バリア放電ランプは、いわゆ
るヘッドオン型で、前記光取り出し窓56側からエキシ
マ光を照射するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の誘電体
バリア放電ランプの構成では、次のような問題点が存在
していた。
【0008】 電磁雑音電波の影響を少なくする構成
の誘電体バリア放電ランプの構成では、誘電体バリア放
電ランプの全体の構成が大きくなり、それぞれの作業を
行う場合に扱いにくく不都合であった。また、ヘッドオ
ン型の誘電体バリア放電ランプの構成であっても、測定
する分野によっては、さらにその構成を小さくすること
が望まれていた。
【0009】 誘電体バリア放電ランプは、可視光の
放射が著しく少なく、その誘電体バリア放電ランプが発
光しているかどうか作業者の目で判断することが極めて
困難であり、その作業中にエキシマ光を被照射物に照射
して測定器側と同期をとるなどの作業が極めて困難であ
った。
【0010】この発明は、前述の問題点を解決すべく創
案されたもので、小型で作業性に優れ、作業中にランプ
が発光していることが確認できると共に、外部信号と同
期をとるなどの作業が容易にでき、さらに、容易に発光
スペクトルの強度を変化でき、かつ、照射光の幅を自在
に変更することが可能な電子ビーム励起エキシマランプ
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、この発明は、放電容器と、この放電容器内に隣接し
て設けた真空領域および希ガス封入領域と、前記真空領
域に設けた電子ビームを発生する電子ビーム発生手段
と、この電子ビーム発生手段により発生した電子を通過
させる前記真空領域の一端に設けた電子用窓部と、前記
希ガス封入領域の一端に設けた光用窓部とを備えた電子
ビーム励起エキシマランプとして構成した。
【0012】また、前記電子ビーム発生手段は、電源装
置から送られてくるパルスにより、その発生させる電子
ビームをパルス的に駆動し、任意のタイミングで発光さ
せる構成とすることや、前記放電容器の周縁には、その
発生した電子ビームの方向を偏向する偏向手段を設る構
成としても構わない。
【0013】さらに、前記電子ビーム発生手段は、複数
を並設し、面発光させる構成とすることや、前記希ガス
封入領域には、その内部に封入した希ガスの種類を置換
する置換手段を接続する構成とすると都合が良い。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
図面に基づいて説明する。図1は電子ビーム励起エキシ
マランプの全体を示す原理図、図2は第2の形態の電子
ビーム励起エキシマランプの全体を示す原理図、図3は
電子ビーム励起エキシマランプの応用例の原理を示す斜
視図である。
【0015】図1で示すように、電子ビーム励起エキシ
マランプ1は、放電容器2と、この放電容器2の内部を
二分して構成した真空領域4と希ガス封入領域6と、前
記真空領域4内に設けた電子ビーム発生手段としての電
子銃3と、この電子銃3から発生された電子を通過させ
る電子用窓部5と、前記希ガス封入領域6の一端に設け
た光用窓部7と、前記電子銃に高圧パルスを与える電源
装置10などから構成されている。
【0016】前記電源装置10は、パルスジェネレータ
10aや、フライバックトランス10bなどから構成さ
れている。そして、前記放電容器2の後部側に接続した
接続部(電極)10cに任意のパルスが与えられると、
そのパルスによって前記した電子銃3が作動し、電子ビ
ームを発生する構成としている。
【0017】前記放電容器2は、例えば、石英ガラス管
などの誘電体から構成され、前記真空領域4と、希ガス
封入領域6とを、仕切板8により仕切って構成されてい
る。そして、前記真空領域4は、後部側壁2bと電極封
止部分2aおよび仕切板8で囲繞されて構成されてい
る。前記仕切板8の中央位置には、前記電子銃3から発
生された電子が通過できる貫通孔8aが形成され、その
貫通孔8aに、前記電子銃3で発生した電子が通過する
ことのできる電子用窓部5が設けられている。さらに、
前記希ガス封入領域6は、前記仕切板8と、前部側壁2
cおよび光窓用板9により囲繞されて構成されている。
そして、前記光窓用板9の中央位置には、貫通孔9aが
形成され、その貫通孔9aには、光用窓部7が設けられ
ている。
【0018】前記電子用窓部5は、電子銃3で発生した
電子を通過できる部材、例えば、SiN4 (ちっ化ケイ
素)や、SiC(炭化ケイ素)や、Ti(チタン)など
の部材で形成されている。なお、この電子用窓部5は、
電子銃3で発生させた電子を適正に通過させ、その通過
した電子で後述する希ガスを励起させることができる部
材であれば他のものでも構わない。また、前記光窓用板
9の中心側に設けた光用窓部7は、MgF2 (フッ化マ
グネシウム)や、CaF2 (フッ化カルシウム)などの
部材により構成されると都合が良い。
【0019】また、前記希ガス封入領域6には、エキシ
マ発光のできる希ガスとして、例えば、He(ヘリウ
ム)、Ne(ネオン),Ar(アルゴン)、Kr(クリ
プトン)、Xe(キセノン)、ArF(フッ化アルゴ
ン),KrF(フッ化クリプトン)、XeCl(塩化キ
セノン)、XeF(フッ化キセノン)、および前記した
希ガスの混合ガスなどが封入されている。
【0020】したがって、電子銃3から発生した電子が
真空領域4で加速されてその電子用窓部5を通過する
と、その電子が希ガスを励起させエキシマ発光が発生
し、前記光用窓部7から真空紫外線エキシマ光が取り出
される。
【0021】なお、真空紫外線エキシマ光は、電源装置
10のパルスの発信により任意の時間で取り出すことが
可能となるため、真空紫外線エキシマ光を照射して測定
する側の測定器と同期が確実にとれ、外部信号と同期が
容易にとることが可能となる。
【0022】また、図1で示すように、前記希ガスが封
入されている位置には、外部からその希ガスを置換でき
る置換手段15が接続可能に構成されると都合が良い。
すなわち、前記置換手段15は、各希ガスを密閉した希
ガスボンベ15aと、これら希ガスボンベ15aを接続
する接続パイプ15bおよび各バルブ15cと、前記接
続パイプ15bの所定位置に前記バルブ15cを介して
接続した真空ポンプ15eと、前記接続パイプ15bに
接続した圧力計15dなどから構成されている。そし
て、前記接続パイプ15bの先端側を前記希ガス封入領
域6に接続する構成としている。前記した置換手段15
により希ガスの種類を交換することで、真空紫外線エキ
シマ光の単色光の選択が容易にできる。
【0023】つぎに、この発明の第2の実施の態様を図
2に基づいて説明する。図2で示すように、電子ビーム
励起エキシマランプ21は、放電容器22と、この放電
容器22の内部を二分して構成した真空領域24と希ガ
ス封入領域26と、前記真空領域24内に設けた電子ビ
ーム発生手段としての電子銃23と、この電子銃23か
ら発生された電子を通過させる電子用窓部25と、前記
希ガス封入領域26の一端に設けた光用窓部27と、前
記希ガス封入領域26の外周に設けた偏向装置36と、
前記電子銃に高圧パルスを与える電源装置30などから
構成されている。
【0024】前記放電容器22内は、真空領域24と希
ガス封入領域26が、仕切板38および、その仕切板3
8の中央側に形成した貫通孔38aに設けた電子用窓部
35により仕切られる構成としている。そして、前記希
ガス封入領域26は、前記電子用窓部35を通過して来
た電子の方向を上下左右に移動させる空間的広さを備え
ており、内部にはエキシマ発光のできる希ガスとして、
例えば、He(ヘリウム)、Ne(ネオン),Ar(ア
ルゴン)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)、A
rF(フッ化アルゴン),KrF(フッ化クリプト
ン)、XeCl(塩化キセノン)、XeF(フッ化キセ
ノン)、および前記した希ガスの混合ガスなどが封入さ
れている。
【0025】また、前記希ガス封入領域26は、前記仕
切板38に対面する位置を光窓用板29として形成し、
側壁22aの一端を前記支持板28に支持させて形成し
ている。前記光窓用板29には、貫通孔29aが形成さ
れ、その貫通孔29aに光用窓部27が設けられ、前記
電子用窓28を通過した電子により励起する真空紫外線
エキシマ光を通過させ構成としている。
【0026】前記偏向装置36は、前記希ガス封入領域
26の側壁22aの基端側に偏向コイル36aが設けら
れており、この偏向コイル36aに電流を流すことで磁
界を発生させ、その磁界により、電子を上下左右に偏向
させる構成としている。
【0027】なお、前記電源装置30は、パルスジェネ
レータ30a、フライバックトランス30bなどから構
成されており、高圧パルスを前記した電子銃33に供給
することで電子銃33から電子を発生させている。
【0028】したがって、電源装置30によりパルスが
供給され、電子銃23から発生した電子が真空領域24
で加速されてその電子用窓部25を通過すると、その電
子が偏向装置36により振り回されて広げられ、希ガス
を励起させるため、光用窓部37から面発光する真空紫
外線エキシマ光が取り出される。
【0029】なお、真空紫外線エキシマ光は、電源装置
のパルスの発信により任意の時間で取り出すことが可能
となるため、真空紫外線エキシマ光を照射して測定する
側の測定器と同期が確実にとることが可能となる。
【0030】また、図2で示すように、前記希ガスが封
入されている位置には、外部からその希ガスを置換でき
る置換手段25が接続可能に構成されていると都合が良
い。すなわち、前記置換手段25は、各希ガスを密閉し
た希ガスボンベ25aと、接続パイプ25bおよび各バ
ルブ25cと、真空ポンプ25eと、圧力計25dなど
から構成されている。そして、前記接続パイプ12の先
端側を前記希ガス封入領域26の側壁22c側に接続す
る構成としている。
【0031】なお、上記した構成の電子ビーム励起エキ
シマランプは、図3で示すように、希ガス封入領域46
に、電子銃23を有する真空領域24の部分を複数並設
させ、前記希ガス封入領域46の周縁に偏向装置36を
設け、前記希ガス封入領域46の大きさに合わせて設け
た仕切板48と、光用窓部49を備え、前記仕切り板4
8の所定位置に電子が通過できる貫通孔48aを形成す
ると共に、その貫通孔48に電子用窓部(図2参照)を
設ける構成としても良い。このように、複数の電子銃2
3により発生する電子ビームを偏向装置36で振り回す
ことで、取り出す真空紫外線エキシマ光をさらに大きな
面発光として取り出すことが可能となる。
【0032】また、図3の構成の電子ビーム励起エキシ
マランプも図2で示すような希ガスの置換装置25を設
ける構成とすることで、エキシマ発光させる紫外線波長
の大きさを変換することができる。
【0033】
【発明の効果】この発明は上記したように構成している
ため、以下の優れた効果を奏する。 電子ビーム励起エキシマランプは、そのエキシマ発
光を、パルスにより発生する電子ビームにより行うため
小型に形成でき、設置位置に簡単に取り付けられるなど
作業性に優れている。また、電子ビームを発生させる電
源側にパルスを使用することにより、測定する側の装置
との同期が簡単に取ることが可能となり、測定作業が容
易となる。
【0034】 電子ビーム励起エキシマランプは、電
子ビーム発生手段から発生した電子ビームを偏向装置に
より自在に偏向させることで、面発光の真空紫外線エキ
シマ光を照射させることが可能となる。また、電子ビー
ム発生手段を複数並設することでも、さらに大きな面発
光の真空紫外線エキシマ光を照射させることが可能とな
る。
【0035】 電子ビーム励起エキシマランプは、封
入した希ガスを置換手段により取り替える構成とするこ
とで、所望の単色光を選択的に使用することができ、作
業の状況に対応して真空紫外線エキシマ光を使用するこ
とが可能となる。
【0036】 電子ビーム励起エキシマランプは、電
子ビーム発生手段にパルスを供給することで、発生する
電子が希ガスを励起させて真空紫外線エキシマ光を照射
できるため、その真空紫外線エキシマ光の半値全幅が1
0nm〜20nm前後になるために、立ち上がり立ち下
がりが急峻な波形となり、照射される被照射物あるいは
測定する試料への余分な放射スペクトルによる悪影響を
与えることが解消される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電子ビーム励起エキシマランプの構
成を示す原理図である。
【図2】この発明の電子ビーム励起エキシマランプの第
2の実施態様の構成を示す原理図である。
【図3】この発明の電子ビーム励起エキシマランプの応
用例の構成を示す一部断面にした斜視図である。
【図4】従来の誘電体バリア放電ランプの構成を示す原
理図である。
【符号の説明】
1 電子ビーム励起エキシマランプ 2 放電容器 2a 電極封止部分 2b 後部側壁 2c 前部側壁 3 電子銃(電子ビーム発生手段) 4 真空領域 5 電子用窓部 6 希ガス封入領域 7 光用窓部 8 仕切板 9 光窓用板 10 電源装置 10a パルスジェネレータ 10b フライバックトランス 10c 電極 15 置換手段 15a 希ガスボンベ 15b 接続パイプ 15c バルブ 15d 圧力計 15e 真空ポンプ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】放電容器と、この放電容器内に隣接して設
    けた真空領域および希ガス封入領域と、前記真空領域に
    設けた電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、こ
    の電子ビーム発生手段により発生した電子を通過させる
    前記真空領域の一端に設けた電子用窓部と、前記希ガス
    封入領域の一端に設けた光用窓部とを備えたことを特徴
    とする電子ビーム励起エキシマランプ。
  2. 【請求項2】前記電子ビーム発生手段は、電源装置から
    送られてくるパルスにより、その発生させる電子ビーム
    をパルス的に駆動し、任意のタイミングで発光させる請
    求項1に記載の電子ビーム励起エキシマランプ。
  3. 【請求項3】前記放電容器の周縁には、その発生した電
    子ビームの方向を偏向する偏向手段を設けた請求項1に
    記載の電子ビーム励起エキシマランプ。
  4. 【請求項4】前記電子ビーム発生手段は、複数を並設
    し、面発光させる請求項1、2または3に記載の電子ビ
    ーム励起エキシマランプ。
  5. 【請求項5】前記希ガス封入領域には、その内部に封入
    した希ガスの種類を置換する置換手段を接続する請求項
    1、2、3または4に記載の電子ビーム励起エキシマラ
    ンプ。
JP3190097A 1997-02-17 1997-02-17 電子ビーム励起エキシマランプ Pending JPH10233193A (ja)

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Cited By (3)

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