JPS62290098A - マイクロ波放電光源装置 - Google Patents
マイクロ波放電光源装置Info
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- JPS62290098A JPS62290098A JP10137187A JP10137187A JPS62290098A JP S62290098 A JPS62290098 A JP S62290098A JP 10137187 A JP10137187 A JP 10137187A JP 10137187 A JP10137187 A JP 10137187A JP S62290098 A JPS62290098 A JP S62290098A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
この発明はマイクロ波放電光源装置、とくにその高性能
化に関するものである。
化に関するものである。
従来、この種の装置として、第２図に示すものがあった
。第２図は１例えば実開昭５７−１６７５９７号公報に
記載される従来のマイクロ波放電光源装置の構成図であ
る。図において、（１１はマイクロ波発振器としてのマ
グネトロン、（２）はマグネトロンアンテナ、１３１１
１″ｔ、導波管、（４１Ｆｉ空胴壁、（５）は金属メツ
シュ板、（６）は空胴壁（４）と金属メツシュ板（５）
とで構成されたマイクロ波空胴、（７）は中に希ガス、
水銀、ハロゲン、鉄等の添加金属が封入されている無電
極放電灯、（８）はマイクロ波空胴（６）内にマイクロ
波を給電するための給電口、（９）は空胴壁の一部に設
けられたパイプｆｌ［１に先端全挿入し光を電送するオ
プティカルファイバー、ａυは光信号を電気信号に変換
する光電変換器、０２はこの光電変換器ａυの出力を受
けてスイッチＨを制御するスイッチ制御器である。ａ騰
は電源、０４）はダイオードＤ１．Ｄ２およびコンデン
サＣ１，ｃ２． Ｃ３により構成される倍電圧整流回路
、Ｑっはフィラメント巻Ｂｉ、ｏｎは電源０に接続され
るトランスで（１７１）はトランスａηの一次巻線、
（１７２）はトランスＱηの二次巻線である。
。第２図は１例えば実開昭５７−１６７５９７号公報に
記載される従来のマイクロ波放電光源装置の構成図であ
る。図において、（１１はマイクロ波発振器としてのマ
グネトロン、（２）はマグネトロンアンテナ、１３１１
１″ｔ、導波管、（４１Ｆｉ空胴壁、（５）は金属メツ
シュ板、（６）は空胴壁（４）と金属メツシュ板（５）
とで構成されたマイクロ波空胴、（７）は中に希ガス、
水銀、ハロゲン、鉄等の添加金属が封入されている無電
極放電灯、（８）はマイクロ波空胴（６）内にマイクロ
波を給電するための給電口、（９）は空胴壁の一部に設
けられたパイプｆｌ［１に先端全挿入し光を電送するオ
プティカルファイバー、ａυは光信号を電気信号に変換
する光電変換器、０２はこの光電変換器ａυの出力を受
けてスイッチＨを制御するスイッチ制御器である。ａ騰
は電源、０４）はダイオードＤ１．Ｄ２およびコンデン
サＣ１，ｃ２． Ｃ３により構成される倍電圧整流回路
、Ｑっはフィラメント巻Ｂｉ、ｏｎは電源０に接続され
るトランスで（１７１）はトランスａηの一次巻線、
（１７２）はトランスＱηの二次巻線である。
次に装置の動作を説明する。マグネトロンｆｉ＋で発生
されたマイクロ波はマグネトロンアンテナ（２）を通じ
て導波管（３）中に放射され、導波管（３）を伝搬し、
給電口（８）からマイクロ波空胴（６１に給電されてマ
イクロ波空胴（６）中にマイクロ波電磁界を作る。
されたマイクロ波はマグネトロンアンテナ（２）を通じ
て導波管（３）中に放射され、導波管（３）を伝搬し、
給電口（８）からマイクロ波空胴（６１に給電されてマ
イクロ波空胴（６）中にマイクロ波電磁界を作る。
このマイクロ波電磁界により無電極放電灯（７）中の希
ガスが放電開始し、無電極放電灯（７）の管壁が熱せら
れるに従って封入されている水銀や他の金属が蒸発、ガ
ス化して放電は金属ガスの放電が主となってプラズマが
発生し、金属の種類に応じたスペクトルで発光する。こ
の光を、マイクロ波空胴（６）の−面を構成し、マイク
ロ波は透過させないが。
ガスが放電開始し、無電極放電灯（７）の管壁が熱せら
れるに従って封入されている水銀や他の金属が蒸発、ガ
ス化して放電は金属ガスの放電が主となってプラズマが
発生し、金属の種類に応じたスペクトルで発光する。こ
の光を、マイクロ波空胴（６）の−面を構成し、マイク
ロ波は透過させないが。
光は透過する金属メツシュ板（５）を通してマイクロ波
空胴外に取り出す。一方、マグネトロン＋１１への電力
は、商用電源０国からトランスＱ７）の−次巻線（１７
１）に電圧が印加され、二次巻線（１７２）に交流の高
圧が発生する。この高圧がダイオードＤ１とコンデンサ
Ｃ１の直列体とダイオードＤ２とコンデンサＣ２の直列
体との逆並列接続による全波倍電圧整流回路により整流
され高圧の脈流を発生する。ここで、コンデンサＣには
スイッチ００を介してコンデンサＣ３が並列に接続され
ている。スイッチ＋ｌ［９は電源投入時は閉路されてお
り、スイッチ制御器ａ３によりスイッチαｅの開閉が制
御される。
空胴外に取り出す。一方、マグネトロン＋１１への電力
は、商用電源０国からトランスＱ７）の−次巻線（１７
１）に電圧が印加され、二次巻線（１７２）に交流の高
圧が発生する。この高圧がダイオードＤ１とコンデンサ
Ｃ１の直列体とダイオードＤ２とコンデンサＣ２の直列
体との逆並列接続による全波倍電圧整流回路により整流
され高圧の脈流を発生する。ここで、コンデンサＣには
スイッチ００を介してコンデンサＣ３が並列に接続され
ている。スイッチ＋ｌ［９は電源投入時は閉路されてお
り、スイッチ制御器ａ３によりスイッチαｅの開閉が制
御される。
スイッチ制御器ａ２は、空胴壁（４）の一部にマイクロ
波を空胴（６）の外部に漏洩させないように設けられた
パイプＯｎに先端を挿入し、無電極放電灯１１；からの
光を先端で受光するオプティカルファイバー（９）によ
り伝送された光を１例えばフォトダイオードのような光
電変換器ｉ１＋１で変換された電気信号を入力とし、光
強度が設定値以上になった時にスイッチＨ’に開路する
ようスイッチａｅヲ制７１１４１する。このように動作
することにより、電源投入から光強度が設定値に達する
まではマグネトロン（１）への人力電力は大きく９発生
されるマイクロ波電力も太きいから無電極放電灯（７）
の発光立上がりが速い。スイッチＯｅが開路されコンデ
ンサＣ３が切離された後はマグネトロンＩｌ＋は所定の
電力で動作し、無電極放電灯（７）も所定の光出力を出
す。
波を空胴（６）の外部に漏洩させないように設けられた
パイプＯｎに先端を挿入し、無電極放電灯１１；からの
光を先端で受光するオプティカルファイバー（９）によ
り伝送された光を１例えばフォトダイオードのような光
電変換器ｉ１＋１で変換された電気信号を入力とし、光
強度が設定値以上になった時にスイッチＨ’に開路する
ようスイッチａｅヲ制７１１４１する。このように動作
することにより、電源投入から光強度が設定値に達する
まではマグネトロン（１）への人力電力は大きく９発生
されるマイクロ波電力も太きいから無電極放電灯（７）
の発光立上がりが速い。スイッチＯｅが開路されコンデ
ンサＣ３が切離された後はマグネトロンＩｌ＋は所定の
電力で動作し、無電極放電灯（７）も所定の光出力を出
す。
従来のマイクロ波放電光源装置は以上のように構成され
ており、マイクロ波強度の時間変化は第３図のようにな
る。（但し、スイッチ（ＩＩが開路され、コンデンサＣ
５が切離された後のマイクロ波強度）即ち、商用電源の
交流周期ｉＴとすると。
ており、マイクロ波強度の時間変化は第３図のようにな
る。（但し、スイッチ（ＩＩが開路され、コンデンサＣ
５が切離された後のマイクロ波強度）即ち、商用電源の
交流周期ｉＴとすると。
′ｒ／２の周期でマイクロ波強度が０からピーク値の範
囲で変化し、デユーティがはゾ１００チのパルスマイク
ロ波が発生される。
囲で変化し、デユーティがはゾ１００チのパルスマイク
ロ波が発生される。
商用電源の周波数を（ｉＱＨｚとすれば、パルスマイク
ロ波の周期′ｒ／２は約９ ｍｓとなる。一方。
ロ波の周期′ｒ／２は約９ ｍｓとなる。一方。
このマイクロ波にエリ放電が生じるが、放電により発生
するプラズマの密度や偏度といった諸）（ラメータＬｔ
ｊ、ｍｓのオーダで放電追従するため、従来の装置で発
生されるマイクロ波により生ずる。プラズマの諸パラメ
ータははゾマイクロ波強度の変化に応じて変化すること
になる。従って、このプラズマの発光もマイクロ波強度
に応じて変化するため、ちらつくことになる。さらにプ
ラズマの諸パラメータが変化するため、全時間にわたっ
て発光の効率の最適なプラズマパラメータにすることが
できないから、平均の発光効率は最適値より低くなる。
するプラズマの密度や偏度といった諸）（ラメータＬｔ
ｊ、ｍｓのオーダで放電追従するため、従来の装置で発
生されるマイクロ波により生ずる。プラズマの諸パラメ
ータははゾマイクロ波強度の変化に応じて変化すること
になる。従って、このプラズマの発光もマイクロ波強度
に応じて変化するため、ちらつくことになる。さらにプ
ラズマの諸パラメータが変化するため、全時間にわたっ
て発光の効率の最適なプラズマパラメータにすることが
できないから、平均の発光効率は最適値より低くなる。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、プラズマパラメータの変調が少なく、また、
全時間にわたってプラズマパラメ ′−タを最
適化して発光効率を上げることが可能なマイクロ波放電
光源装置を得ることを目的とする。
たもので、プラズマパラメータの変調が少なく、また、
全時間にわたってプラズマパラメ ′−タを最
適化して発光効率を上げることが可能なマイクロ波放電
光源装置を得ることを目的とする。
この発明に係るマイクロ波放電光源装置は、マイクロ波
発振器の電源部を、直流を交流に変換するインバータ回
路、このインバータ回路が出力する交流を昇圧する昇圧
トランス、及びこの昇圧トランスが出力する交流高電圧
を整流し、マイクロ波発振器に出力する高圧整流回路で
構成したものである。
発振器の電源部を、直流を交流に変換するインバータ回
路、このインバータ回路が出力する交流を昇圧する昇圧
トランス、及びこの昇圧トランスが出力する交流高電圧
を整流し、マイクロ波発振器に出力する高圧整流回路で
構成したものである。
この発明のマイクロ波放電光源装置においては。
マイクロ波発振器の電源部として、高周波のインバータ
回路を用いており、マイクロ波強度の変化周期が速いた
めプラズマの諸パラメータがこの変化に追従できす、一
定となりちらつきが生じない。
回路を用いており、マイクロ波強度の変化周期が速いた
めプラズマの諸パラメータがこの変化に追従できす、一
定となりちらつきが生じない。
丑た。パルスデューティ等によりプラズマパラメータが
最適化でき１発光効率を上げることが可能となる。
最適化でき１発光効率を上げることが可能となる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例によるマイクロ波放電光源装置
の電源を示すブロック構成図である。図において（至）
はインバータ回路であり、インバータ回路翰は整流・平
滑回ｉ％１ （２ｏｏ） 、 ）ランジスタブリッジ回
１＆（２０２）、ベースドライブ回路（２０３）により
構成される。整流・平滑回路（２０１）は商用電源１１
３′ｆｒ：整流し直流にする。トランジスタブリッジ回
路（２０２）はこの直流をペースドライブ回路（２０３
）の信号によりスイッチングし１例えば数十ＫＨｚの交
流に変換する。この時、ペースドライブ回＃Ｊ（２０３
）は例えば光電変換器ａｌｌの出力に応じてトランジス
タブリッジ回路（２０２）のスイッチング周波数、ある
いはトランジスタのＯＮ時間に制御して交流の波形を変
化させる。すなわち、電源投入時より光強度が設定値に
達するまでは高電力で、設定値に達した後は光強度がそ
の値を保つよう電力を低減するように制御する。
図はこの発明の一実施例によるマイクロ波放電光源装置
の電源を示すブロック構成図である。図において（至）
はインバータ回路であり、インバータ回路翰は整流・平
滑回ｉ％１ （２ｏｏ） 、 ）ランジスタブリッジ回
１＆（２０２）、ベースドライブ回路（２０３）により
構成される。整流・平滑回路（２０１）は商用電源１１
３′ｆｒ：整流し直流にする。トランジスタブリッジ回
路（２０２）はこの直流をペースドライブ回路（２０３
）の信号によりスイッチングし１例えば数十ＫＨｚの交
流に変換する。この時、ペースドライブ回＃Ｊ（２０３
）は例えば光電変換器ａｌｌの出力に応じてトランジス
タブリッジ回路（２０２）のスイッチング周波数、ある
いはトランジスタのＯＮ時間に制御して交流の波形を変
化させる。すなわち、電源投入時より光強度が設定値に
達するまでは高電力で、設定値に達した後は光強度がそ
の値を保つよう電力を低減するように制御する。
このようにしてインバータ回路翰より出力する交流は昇
圧トランスａ７）で昇圧され、この交流高電圧を従来と
同様の高圧整流回路θ→で整流し、マイクロ波発振器＋
１１に出力する。
圧トランスａ７）で昇圧され、この交流高電圧を従来と
同様の高圧整流回路θ→で整流し、マイクロ波発振器＋
１１に出力する。
このような構成のマイクロ波放電光源装置は。
インバータ回Ｍを用いているので２例えば数十ＫＨｚの
インバータ周波数を用いればマイクロ波強度の変化周期
は数十ｕｓにすることができ、プラズマの諸パラメータ
はこの速いマイクロ波強度の変化に追従せず、はシ一定
となりちらつきが生じない。
インバータ周波数を用いればマイクロ波強度の変化周期
は数十ｕｓにすることができ、プラズマの諸パラメータ
はこの速いマイクロ波強度の変化に追従せず、はシ一定
となりちらつきが生じない。
また、パルスデューティを変化させ、マイクロ波の平均
電力を一定にして、マイクロ波強度のピーク値を変化さ
せることも可能であり、交流波形を制御してプラズマパ
ラメータを最適化して発光効率を上げることも可能とな
る。
電力を一定にして、マイクロ波強度のピーク値を変化さ
せることも可能であり、交流波形を制御してプラズマパ
ラメータを最適化して発光効率を上げることも可能とな
る。
また、上記実施例のように光電変換器［１１＋の出力に
応じて波形を変化させ、電力を制御すれば、調光がスム
ーズにでき、しかも発光立上がり時間が短い装置が得ら
れる。
応じて波形を変化させ、電力を制御すれば、調光がスム
ーズにでき、しかも発光立上がり時間が短い装置が得ら
れる。
さらに、インバータ回路を用いることにより。
昇圧トランスも軽級化することができる。
なお、上記実施例では、電源部を商用電源とし。
インバータ回路翰内に交流を直流にする整流・平滑回路
（２０１）を設けたが、電源０が直流であれば。
（２０１）を設けたが、電源０が直流であれば。
この回路（２０１）は必要ないことは旨うまでもない。
以上のように、この発明によればマイクロ波放電光源装
置のマイクロ波発振器の電源部を、直流を交流に変換す
るインバータ回路、このインバータ回路が出力する交流
を昇圧する昇圧トランス及びこの昇圧トランスが出力す
る交流高電圧を整流し、上記マイクロ波発振器に出力す
る高圧整流回路で構成したので、ちらつきが少なく、ま
た発光効率の高い装置が得られる効果がある。さらにま
た、トランス電縫が軽くなる効果がある。
置のマイクロ波発振器の電源部を、直流を交流に変換す
るインバータ回路、このインバータ回路が出力する交流
を昇圧する昇圧トランス及びこの昇圧トランスが出力す
る交流高電圧を整流し、上記マイクロ波発振器に出力す
る高圧整流回路で構成したので、ちらつきが少なく、ま
た発光効率の高い装置が得られる効果がある。さらにま
た、トランス電縫が軽くなる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるマイクロ波放電光源
装置の電源部を示すブロック構成図、第２図は従来のマ
イクロ波放電光源装置を示す構成図、及び第３図は従来
のマイクロ波放電光源装置におけるマイクロ波強度の時
間変化を示す波形図である。 （１）・・・マイクロ波発振器、（７）・・・無電極放
電灯、ｏ３１・・・電源、（＋４）・・・高圧整流回路
、ａη・・・昇圧トランス。 翰・・・インバータ回路、 （２０２）・・・トランジ
スタブリッジ回路、 （２０３）・・・ベース・ドライ
ブ回路なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
装置の電源部を示すブロック構成図、第２図は従来のマ
イクロ波放電光源装置を示す構成図、及び第３図は従来
のマイクロ波放電光源装置におけるマイクロ波強度の時
間変化を示す波形図である。 （１）・・・マイクロ波発振器、（７）・・・無電極放
電灯、ｏ３１・・・電源、（＋４）・・・高圧整流回路
、ａη・・・昇圧トランス。 翰・・・インバータ回路、 （２０２）・・・トランジ
スタブリッジ回路、 （２０３）・・・ベース・ドライ
ブ回路なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）マイクロ波発振器より発生されるマイクロ波で、
無電極放電灯を放電し、発光させるものにおいて、直流
を交流に変換するインバータ回路、このインバータ回路
が出力する交流を昇圧する昇圧トランス、及びこの昇圧
トランスが出力する交流高電圧を整流し、上記マイクロ
波発振器に出力する高圧整流回路を備えたことを特徴と
するマイクロ波放電光源装置。 - （２）インバータ回路は直流を交流に変換するブリッジ
回路、及びこのブリッジ回路が出力する交流の波形を制
御するベースドライブ回路よりなる特許請求の範囲第１
項記載のマイクロ波放電光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10137187A JPS62290098A (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | マイクロ波放電光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10137187A JPS62290098A (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | マイクロ波放電光源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290098A true JPS62290098A (ja) | 1987-12-16 |
Family
ID=14298956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10137187A Pending JPS62290098A (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | マイクロ波放電光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62290098A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989001234A1 (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power supply for microwave discharge light source |
Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5257702A (en) * | 1975-11-07 | 1977-05-12 | Hitachi Ltd | Magnetron for electronic range |
| JPS53129362A (en) * | 1977-04-18 | 1978-11-11 | Tabuchi Denki Kk | Magnetron driving method |
| JPS5469001A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Power supply unit for magnetron |
| JPS5746495A (en) * | 1980-09-01 | 1982-03-16 | Canon Kk | Dimming device |
| JPS5755091A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-01 | Mitsubishi Electric Corp | Power source for microwave discharge light source |
| JPS57163949A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Magnetron driving circuit |
| JPS5857286A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-05 | 株式会社東芝 | マグネトロンの電源回路 |
-
1987
- 1987-04-24 JP JP10137187A patent/JPS62290098A/ja active Pending
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