JPS63224193A - Light source device - Google Patents

Light source device

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Publication number
JPS63224193A
JPS63224193A JP5416187A JP5416187A JPS63224193A JP S63224193 A JPS63224193 A JP S63224193A JP 5416187 A JP5416187 A JP 5416187A JP 5416187 A JP5416187 A JP 5416187A JP S63224193 A JPS63224193 A JP S63224193A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cavity resonator
lamp
light source
diagram showing
source device
Prior art date
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Pending
Application number
JP5416187A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
哲郎 小野
健治 関根
村山 精一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5416187A priority Critical patent/JPS63224193A/en
Priority to US07/155,507 priority patent/US4933602A/en
Publication of JPS63224193A publication Critical patent/JPS63224193A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大出力で紫外線を平面に照射できる光源装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a light source device that can irradiate a flat surface with ultraviolet rays with high output.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

マイクロ波を用いた光源装置の例としては米国特許3,
872,349号(Unitad 5tatess P
atent。
Examples of light source devices using microwaves include U.S. Patent 3,
No. 872,349 (Unitad 5tates P
agent.

3.872,349)がある、上記従来例は、マイクロ
波の電源に空胴共振器を接続し、上記空胴共振器の内部
にランプを設置している。上記空胴共振器内には電磁波
の定在波が生じ、上記定在波の山の部分にランプを設置
すると、上記ランプ内に誘導放電を生じ発光する。上記
装置の利点は、上記ランプに電極を必要としないことで
ある。したがって、ランプの構造は極めて単純になる。
In the above-mentioned conventional example, which is available in Japanese Patent No. 3,872,349), a cavity resonator is connected to a microwave power source, and a lamp is installed inside the cavity resonator. A standing wave of electromagnetic waves is generated within the cavity resonator, and when a lamp is installed at the peak of the standing wave, an induced discharge is generated within the lamp and light is emitted. An advantage of the device is that no electrodes are required in the lamp. Therefore, the structure of the lamp becomes extremely simple.

また、電極の消耗や電極からの不純物の放出もなくなる
ので。
It also eliminates electrode wear and the release of impurities from the electrodes.

ランプの寿命も伸び、さらに、ランプ内に封入する物質
に対しても、電極との反応を考える必要がないため、選
択の自由度が大きくなる。
The life of the lamp is extended, and furthermore, there is no need to consider the reaction of the substance sealed in the lamp with the electrodes, which increases the degree of freedom in selection.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術で使用されるランプの形状は、直管状ある
いは球状であるが、平面を一様に照らすことには配慮さ
れていない、一方、現在は半導体製造プロセスなどで、
光源を利用することが多くなっている。このような特殊
利用では、しばしば平面を一様に照射することが要求さ
れる。
The shape of the lamp used in the above-mentioned conventional technology is straight tube or spherical, but it does not take into account uniform illumination of a flat surface.
Light sources are increasingly being used. Such special applications often require uniform illumination of a plane.

本発明の目的は、平面を一様に照射できる光源装置を得
ることにある。
An object of the present invention is to obtain a light source device that can uniformly illuminate a plane.

〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、マイクロ波空胴共振器を平板状に形成し、
上記空胴共振器内にランプを複数個平面状に配置して、
同時に点灯することにより達成できる。
[Means for solving the problem] The above purpose is to form a microwave cavity resonator into a flat plate shape,
A plurality of lamps are arranged in a plane inside the cavity resonator,
This can be achieved by turning on the lights at the same time.

〔作  用〕[For production]

平板状に形成された空胴共振器内では、電磁波による定
在波の山の部分を複数個室てることが可能で、上記山の
部分にランプを配置することにより、平面を照射するの
に適した光源を得ることができる。
Inside the cavity resonator formed in the shape of a flat plate, it is possible to have multiple peaks of standing waves caused by electromagnetic waves, and by placing a lamp in the peaks, it is suitable for illuminating a flat surface. A light source can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明による光源装置の第1実施例を示す構成
図、第2図は上記実施例における空胴共振器の断面図、
第3図は上記実施例における空胴共振器の大きさとラン
プの位置との説明図、第4図は本発明の第2実施例の空
胴共振器を示す図、第5図は本発明の第3実施例の空胴
共振器を示す図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a light source device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a cavity resonator in the above embodiment,
FIG. 3 is an explanatory diagram of the size of the cavity resonator and the position of the lamp in the above embodiment, FIG. 4 is a diagram showing the cavity resonator of the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a diagram showing a cavity resonator of a third embodiment.

第6図は本発明の第4実施例の空胴共振器を示す図、第
7図はランプの温度を制御できる第5実施例の空胴共振
器を示す図、第8図は本発明の第6実施例の空胴共振器
を示す図、第9図はマイクロ波電力の供給方法を示す第
8実施例を示す図、第1O図は本発明の第9実施例を示
す構成図、第11図は本発明の第1O実施例を示す図、
第12図は本発明の第11実施例を示す図で、(a)は
縦方向断面図、(b)は横方向断面図、第13図は本発
明の第12実施例を示す図で、(a)は縦方向断面図、
(b)は横方向断面図、第14@は本発明の第13実施
例の空胴共振器を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a cavity resonator according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing a cavity resonator according to a fifth embodiment capable of controlling the lamp temperature, and FIG. 8 is a diagram showing a cavity resonator according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing a cavity resonator of the sixth embodiment, FIG. 9 is a diagram showing an eighth embodiment showing a method of supplying microwave power, FIG. FIG. 11 is a diagram showing the first embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a diagram showing an eleventh embodiment of the present invention, (a) is a longitudinal sectional view, (b) is a horizontal sectional view, and FIG. 13 is a diagram showing the twelfth embodiment of the present invention. (a) is a longitudinal cross-sectional view,
(b) is a lateral sectional view, and 14th @ is a diagram showing a cavity resonator according to a 13th embodiment of the present invention.

第1図に示す第1実施例では、直方体の空胴共振器1の
下面は網3で形成され、光が取出せるようになっている
。また、上記空胴共振器1内には電力供給口4を設け、
導波管5を介して電源6からマイクロ波電力が供給され
る。第2図は上記空胴共振器1のA−A断面図である。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the lower surface of a rectangular parallelepiped cavity resonator 1 is formed with a mesh 3 so that light can be extracted. Further, a power supply port 4 is provided in the cavity resonator 1,
Microwave power is supplied from a power source 6 via a waveguide 5 . FIG. 2 is a cross-sectional view of the cavity resonator 1 taken along the line AA.

ランプ2は固定具7で保持され、上記ランプ2を着脱す
るために、空胴共振器1の下面を覆う網3はねじ8など
で止められ、取外しが可能である。ランプ交換口は上記
網3の部分に限らず、他の一部が取外し可能であればよ
い、上記空胴共振器1と網3とはともに金属製であり、
加工性の点から真鍮、銅、アルミニウムなどで作るのが
よい、空胴共振器1の内面は電気伝導度をよくシ、かつ
、光の反射板を兼ねて、銀メッキするのが好ましい、ラ
ンプ2は気密封じされたガラス管で、管内にはつぎに示
すような各種気体、金属とその化合物とが封じられてい
る。上記電力供給口4を経て空胴共振器1内に導入され
たマイクロ波により、上記ランプ2内に放電が誘起され
、気体あるいは金属が励起されることによって発光する
。ランプ2内に封入する物質は用途に応じて変り、例え
ば、可視光を利用する場合には、Hg、 Na、 T 
Q、In、 Sc、 Th、Sn、またはこれらのハロ
ゲン化物と数十Torrの希ガスとを封入する。また、
紫外線を利用する場合は、°ランプ2の材質を石英、サ
ファイヤ、CaF21MgF’、、LiFなどの紫外線
の透過率が良いものを用いるが、特に金属不純物が少な
い石英を用いることが加工性などの面から適している。
The lamp 2 is held by a fixture 7, and in order to attach or detach the lamp 2, the net 3 covering the lower surface of the cavity resonator 1 is fastened with screws 8 or the like and can be removed. The lamp exchange port is not limited to the part of the net 3, but only if the other part is removable.The cavity resonator 1 and the net 3 are both made of metal,
The lamp is preferably made of brass, copper, aluminum, etc. from the viewpoint of workability.The inner surface of the cavity resonator 1 has good electrical conductivity and is preferably silver plated to serve as a light reflecting plate. Reference numeral 2 denotes a hermetically sealed glass tube, in which various gases, metals, and their compounds as shown below are sealed. Microwaves introduced into the cavity resonator 1 through the power supply port 4 induce a discharge in the lamp 2, and the gas or metal is excited to emit light. The substance sealed in the lamp 2 varies depending on the purpose. For example, when using visible light, Hg, Na, T
Q, In, Sc, Th, Sn, or their halides and a rare gas of several tens of Torr are sealed. Also,
When using ultraviolet rays, use a material for the lamp 2 that has good UV transmittance, such as quartz, sapphire, CaF21MgF', or LiF, but it is especially recommended to use quartz, which has few metal impurities, in terms of workability and other aspects. Suitable from

封入物としては、Hg、Zn、Cd、Ss、Asまたは
これらのハロゲン化物と、希ガスあるいはI2、H2、
Di(重水素)、Xsなどが適している。ランプ2の長
さは用途や空胴共振器1に応じて変り、直管形の場合に
は管径が0.5〜33程度である。
The inclusions include Hg, Zn, Cd, Ss, As, or their halides, and rare gases or I2, H2,
Di (deuterium), Xs, etc. are suitable. The length of the lamp 2 varies depending on the purpose and the cavity resonator 1, and in the case of a straight tube type, the tube diameter is about 0.5 to 33 mm.

電源6はマイクロ波(波長数■〜数+1の電磁波)を発
生する。上記マイクロ波の電力は用途により異なるが、
数百Wから数kWである。実用的°には周波数2.45
GHz (波長12.24cm)を出すマグネトロンを
使うのが適当である。
The power source 6 generates microwaves (electromagnetic waves with wavelengths from 1 to 1). The power of the microwave mentioned above varies depending on the application, but
The power is from several hundred W to several kW. Frequency 2.45 for practical degrees
It is appropriate to use a magnetron that emits GHz (wavelength 12.24 cm).

第3図は空胴共振器1の大きさとランプ2の位置とを説
明する図である。空胴共振器1が各辺の長さa、b、c
である直方体の場合、上記空胴共振器1内の各辺に立つ
定在波の波数Q、m、nの間には、つぎに示す(1)式
が成立つ。
FIG. 3 is a diagram illustrating the size of the cavity resonator 1 and the position of the lamp 2. The cavity resonator 1 has lengths a, b, and c on each side.
In the case of a rectangular parallelepiped, the following equation (1) holds between the wave numbers Q, m, and n of the standing waves standing on each side in the cavity resonator 1.

(Q/a)”+ (m/b)”+ (n/c)”= (
2/λ0)”  −・・・・−(1)λ。は共振波長で
ある。第3図では破線9が定在波を示している。空胴共
振器1は、ある−辺に複数個の波ができるように設計し
て、上記波の山の部分にランプ2を置くようにする1例
えば、第3図では辺aに4つの波があり、それぞれの波
の山にランプ2を1本づつ置いている。上記山に置くラ
ンプ2の数は1本でなくても、上記山付近に細いランプ
を数本づつ置いてもよい、なお、第1図に示した電力供
給口4は、上記山の中の1つの位置に合わせて設ける。
(Q/a)”+ (m/b)”+ (n/c)”= (
2/λ0)" -...-(1) λ is the resonant wavelength. In Fig. 3, the broken line 9 indicates the standing wave. For example, in Figure 3, there are four waves on side a, and one lamp 2 is placed at the crest of each wave. The number of lamps 2 placed on each pile is not limited to one; several thin lamps may be placed near each pile. Note that the power supply port 4 shown in FIG. , provided at one position in the mountain.

上記のような構成にすることにより、複数本のランプを
同時に点灯でき、平面照射に適した光源装置を得ること
ができる。
With the above configuration, a plurality of lamps can be lit at the same time, and a light source device suitable for flat irradiation can be obtained.

ランプ2の形状は上記第1実施例に示したように直管状
である必要はなく、第4図に示す第2実施例のように球
形のランプ2′を複数個用いてもよい6球の直径は0.
5〜4am程度である。
The shape of the lamp 2 does not have to be a straight tube as shown in the first embodiment, and a plurality of spherical lamps 2' may be used as in the second embodiment shown in FIG. The diameter is 0.
It is about 5 to 4 am.

空胴共振器1の形状は直方体には限らない、第5図に示
す第3実施例は、上記空胴共振器1の形を直方体以外の
形に変えた場合の例を示す、空胴共振器の形が単純でな
い場合は、定在波の立ち方が計算できなくなるが、ラン
プ2や電力供給口4の位置は試行錯誤で決めることがで
きる。
The shape of the cavity resonator 1 is not limited to a rectangular parallelepiped. The third embodiment shown in FIG. If the shape of the vessel is not simple, it will be impossible to calculate how the standing waves will form, but the positions of the lamp 2 and power supply port 4 can be determined by trial and error.

第6図に示す第4実施例は、空胴共振器1にガス流口1
0を設けた例で、図中矢印はガス流を示す。
The fourth embodiment shown in FIG.
In this example, the arrow indicates the gas flow.

ガスを流す目的は2つある。1つはランプ2の冷却であ
る。ランプの発光効率は封入物の蒸気圧に依存する。し
たがって、上記ガス流によりランプ2内の封入物の蒸気
圧を制御し、発光効率を良くすることができる。他の1
つは、空胴共振器1内のガスの置換である。ランプ2か
ら出る紫外線を利用するときは、空気中に含まれる酸素
による紫外線の吸収を防ぐ必要がある。このために、空
胴共振器1内を、窒素あるいは希ガスで満たす必要があ
る。この場合は、空胴共振器1はある程度気密を保つた
めに、空胴共振器1に設けた網3の外側あるいは内側に
、石英板12をパツキン11などを介して取付ける。
There are two purposes for flowing gas. One is cooling the lamp 2. The luminous efficiency of the lamp depends on the vapor pressure of the fill. Therefore, the vapor pressure of the substance enclosed within the lamp 2 can be controlled by the gas flow, and the luminous efficiency can be improved. the other one
One is the replacement of gas within the cavity resonator 1. When using the ultraviolet light emitted from the lamp 2, it is necessary to prevent absorption of the ultraviolet light by oxygen contained in the air. For this purpose, it is necessary to fill the inside of the cavity resonator 1 with nitrogen or rare gas. In this case, in order to maintain airtightness of the cavity resonator 1 to some extent, a quartz plate 12 is attached to the outside or inside of the mesh 3 provided in the cavity resonator 1 via a packing 11 or the like.

つぎにランプの効率について述べる。ランプの効率は温
度により変化し、封入物の種類によって最適な温度が異
なる0例えば、ランプ2に水銀と希ガスとを封入して水
銀輝度254止を利用する場合は、空胴共振器1内の温
度を30〜60℃に保てば効率を最大に維持することが
できる。また、CdやZnを封入した場合は、空胴共振
器1内温度を゛それぞれ200〜300℃、300〜4
00℃に保てば、強い紫外線を得ることができる。空胴
共振器1内の温度が上記最適温度より低くなるときは、
電力を増すか、あるいは外部から加熱手段を設けて加熱
する。また、空胴共振器1内の温度が上記最適温度より
高くなる場合は、つぎに示す実施例のようにする。
Next, let's talk about lamp efficiency. The efficiency of the lamp changes depending on the temperature, and the optimal temperature differs depending on the type of filling material. Maximum efficiency can be maintained by keeping the temperature between 30 and 60°C. In addition, when Cd or Zn is sealed, the temperature inside the cavity resonator 1 is set to 200-300℃ and 300-4℃, respectively.
If kept at 00°C, strong ultraviolet rays can be obtained. When the temperature inside the cavity resonator 1 becomes lower than the above optimum temperature,
Heat it by increasing the power or by providing an external heating means. Further, when the temperature inside the cavity resonator 1 becomes higher than the above-mentioned optimum temperature, the following embodiment is adopted.

第7図に示す第5実施例は、空胴共振器1にマイクロ波
の遮断波長より小さい直径の孔をあけ。
In the fifth embodiment shown in FIG. 7, a hole having a diameter smaller than the cutoff wavelength of the microwave is formed in the cavity resonator 1.

ランプ2に設けた枝管13を上記孔から空胴共振器1の
外部に出したものである。ランプ2内の封入物は、ラン
プ2の最も冷たい部分に集まり、ここの温度で蒸気圧が
決まる。したがって、枝管13の温度を最適値に制御す
れば、高効率を維持することができる。また、金属ある
いはそのハロゲン化物を封入した場合は、これらがラン
プ2の内面に付着して、光の取出しを妨げるという問題
がある。
A branch pipe 13 provided in the lamp 2 is brought out from the cavity resonator 1 through the hole. The fill in the lamp 2 collects in the coldest part of the lamp 2, and the temperature here determines the vapor pressure. Therefore, if the temperature of the branch pipe 13 is controlled to an optimum value, high efficiency can be maintained. Further, when metal or its halide is sealed, there is a problem that these adhere to the inner surface of the lamp 2 and prevent light from being extracted.

ランプ2の一部を空胴共振器1の外に出して、外に出た
部分に封入物を集める方法により上記問題も解決できる
The above-mentioned problem can also be solved by a method in which a part of the lamp 2 is taken out of the cavity resonator 1 and the enclosed material is collected in the outside part.

ランプ2の一部を外に出す場合は、特に枝管13を設け
ずに1例えば、ランプ2が直管形の場合は長さを長くし
て、一端を空胴共振器1の側面に孔をあけて出しても・
よい。
If a part of the lamp 2 is to be taken out, the branch pipe 13 should not be provided.For example, if the lamp 2 is a straight pipe, the length should be made longer, and one end should be made with a hole in the side of the cavity resonator 1. Even if you open it and take it out...
good.

さらに、空胴共振器1内に種類が違うランプをいくつか
入れると、目的に応じて都合がよい波長を同時に照射す
ることができる0例えば、Hgを封入したランプとCd
を封入したランプとを交互に並べると、Hg輝線253
7人とCd輝線2288人との紫外線を同時に照射する
ことができる。上記の場合もそれぞれのランプは最適温
度が違うため、上記のようにランプの一部を空胴共振器
1の外に出し、別個に温度コントロールを行うとよい。
Furthermore, if several different types of lamps are placed inside the cavity resonator 1, it is possible to simultaneously irradiate wavelengths that are convenient for the purpose.For example, a lamp filled with Hg and a lamp filled with Cd
When the Hg-filled lamps are arranged alternately, the Hg bright line 253
It is possible to simultaneously irradiate 7 people with ultraviolet rays and 2,288 Cd emission lines. In the above case as well, since each lamp has a different optimum temperature, it is preferable to take a part of the lamp out of the cavity resonator 1 and control the temperature separately as described above.

つぎに空胴共振器1の大きさについて説明する。Next, the size of the cavity resonator 1 will be explained.

例えば、半導体の製造プロセスなどでは、強い紫外線の
照度を要求されることが多い、照度を上げるためには、
ランプと照射面との距離を極力近づけ為必要がある。こ
のため、空胴共振器1内ではランプ2と網3とをできる
だけ近づけなければならない、これを実現するためには
、空胴共振器1を薄く形成して、奥行方向には定在波が
立たないようにすればよい、(1)式よりbくλ。/2
にすると1辺すには定在波が立つことができなくなる。
For example, in semiconductor manufacturing processes, strong ultraviolet illuminance is often required.In order to increase the illuminance,
It is necessary to keep the distance between the lamp and the irradiation surface as close as possible. For this reason, the lamp 2 and the net 3 must be brought as close together as possible within the cavity resonator 1. To achieve this, the cavity resonator 1 must be made thin so that standing waves are not generated in the depth direction. From equation (1), b x λ should be made so that it does not stand. /2
If this happens, standing waves will not be able to stand on one side.

したがって、b方向にランプ2を動かしてもランプ2の
明るさは変らず、そのため、ランプ2を網3の上に乗せ
ることができる。この状態における第6実施例を第8図
に示す0例えば1周波数2.45GHz (波長λ、=
12.24as)のマグネトロンを電源に使用する場合
は、b<6.12aiに設計すればよい、第8図のよう
にランプ2を網3で直接支えられない場合は、上記ラン
プ2の両端を支持してランプ間にはスペーサなどを置い
て固定すればよい。
Therefore, even if the lamp 2 is moved in the b direction, the brightness of the lamp 2 does not change, and therefore the lamp 2 can be placed on the net 3. The sixth embodiment in this state is shown in FIG. 8. For example, one frequency is 2.45 GHz (wavelength λ, =
When using a magnetron of 12.24as) as a power source, the design should be such that b<6.12ai.If the lamp 2 cannot be directly supported by the net 3 as shown in Fig. 8, both ends of the lamp 2 should be It is sufficient to support the lamps and place a spacer or the like between the lamps to fix the lamps.

また、光の均一性をよりよくするためには、空胴共振器
1に2つ以上の定在波のモードが共存するようにすれば
よい、上記の第7実施例における状態では、2つの定在
波の山と谷とが重なることにより電界が均一になり、ラ
ンプの発光もより一層均−になる0例えば、第3図に示
す直方体の空胴共振器1で、辺aと辺Cとの2辺にm=
oで(Q、n)のモードと(ril、n′)のモードと
を共存させる場合、a、cは(1)式よりとなる0例え
ば、m=1.n=2とm=2、n=1のモードが共存す
るためには、(2)、(3)式よりa = c = J
 5/4 λ。とすればよい、もし電源にマグネトロン
を用い周波数を2.4GHzとすれば、a=c冨13.
73になる。したがって、さらに定在波数が多い複数個
のモードを共存させるには、a≧mλ。、C≧5万λ。
In addition, in order to improve the uniformity of light, two or more standing wave modes may coexist in the cavity resonator 1. As the peaks and troughs of the standing waves overlap, the electric field becomes uniform, and the light emission from the lamp becomes even more uniform.For example, in the rectangular parallelepiped cavity resonator 1 shown in FIG. m= on the two sides of
When the mode of (Q, n) and the mode of (ril, n') coexist at o, a, c become 0 according to equation (1).For example, m=1. In order for n=2, m=2, and n=1 modes to coexist, a = c = J from equations (2) and (3).
5/4 λ. If we use a magnetron as the power source and set the frequency to 2.4 GHz, then a=c to 13.
It will be 73. Therefore, in order to coexist a plurality of modes with a larger number of standing waves, a≧mλ. , C≧50,000λ.

を必要とする。Requires.

さらに均一性をよくするためには、1辺に立つ定在波の
数を2つ以上にする。すなわち、Ω、nのうち小さい方
をMin(Q、n)と書くと、Min(a、n)≧2に
すればよい、(2)、(3)式よりこれを満足するため
には、直方体の2辺は少なくともffλ。以上にすれば
よい0例えば、辺aおよびCにn=2、n=3(m=o
)とn=3゜n=2とを共存させるには、 a = c
 = 「■肩り。
In order to further improve the uniformity, the number of standing waves standing on one side should be two or more. In other words, if the smaller of Ω and n is written as Min(Q, n), it is sufficient to set Min(a, n)≧2. From equations (2) and (3), to satisfy this, The two sides of the rectangular parallelepiped are at least ffλ. For example, n=2, n=3 (m=o
) and n=3゜n=2 to coexist, a = c
= “■Shoulder stiffness.

とすればよい、λ。=12.243の場合にはa=c=
22.1Qmになる。また、m=3、n=4とm=4、
n=3とを共存させるにはa=c=r口Ti’ffλ。
λ. =12.243 then a=c=
It becomes 22.1Qm. Also, m=3, n=4 and m=4,
To coexist with n=3, a=c=r Ti'ffλ.

、λ、=12.240mの場合はa = c =30.
6cmとすればよい0例えば、直径15〜20dlのシ
リコンウェハを照射するのに上記光源装置を用いるとき
は、空胴共振器の大きさは20〜303四方の平板形が
適しているので、上記のモードを用いるのが適当である
, λ, = 12.240m, then a = c = 30.
For example, when using the above light source device to irradiate a silicon wafer with a diameter of 15 to 20 dl, the suitable size of the cavity resonator is a flat plate with a size of 20 to 30 cm. It is appropriate to use this mode.

これらの寸法は、マイクロ波の発振周波数の変動程度の
誤差を含んでいる。
These dimensions include errors equivalent to variations in the microwave oscillation frequency.

つぎにマイクロ波電力の供給方法について説明する。第
9図は空胴共振器1に同軸ケーブル14とプローブ15
とを用いて電力を供給する第8実施例を示す図である。
Next, a method of supplying microwave power will be explained. Figure 9 shows a coaxial cable 14 and a probe 15 connected to the cavity resonator 1.
It is a figure which shows the 8th Example which supplies electric power using.

上記プローブ15は先端が空胴共振器1と接続されるル
ープ形でもよい、同軸ケーブル14を用いると、導波管
と異り空胴共振器1の場所を容易に動かせるという利点
がある。また。
The probe 15 may be of a loop type, the tip of which is connected to the cavity resonator 1.Using the coaxial cable 14 has the advantage that the cavity resonator 1 can be easily moved, unlike a waveguide. Also.

プローブ15の長さは可変になっていると調整がしやす
い、第10図は電源をマグネトロン18と高電圧源16
とに分離した第9実施例を示す図である。マグネトロン
18は小形なので、導波管5を介して空胴共振器1に取
付け、高圧ケーブル17で高電圧源16から電力を供給
するようにすると、空胴共振器1をマグネトロン18と
ともに移動することが容易になる。第11図は切換えス
イッチ19を介し、空胴共振器1の2個所に同軸ケーブ
ル14で電力を供給できる第10実施例を示す図である
。高速で電力供給の場所を交互に切換えると、それぞれ
の場所にしたがって異なる定在波のモードが交互に生じ
るので、光源の均一性をよくすることができる。
Adjustment is easier if the length of the probe 15 is variable. In Figure 10, the power source is a magnetron 18 and a high voltage source 16.
It is a figure which shows the 9th Example separated into. Since the magnetron 18 is small, the cavity resonator 1 can be moved together with the magnetron 18 by attaching it to the cavity resonator 1 via the waveguide 5 and supplying power from the high voltage source 16 via the high voltage cable 17. becomes easier. FIG. 11 is a diagram showing a tenth embodiment in which power can be supplied to two locations of the cavity resonator 1 via a coaxial cable 14 via a changeover switch 19. When the power supply locations are alternately switched at high speed, different standing wave modes are generated alternately according to each location, thereby improving the uniformity of the light source.

つぎにマイクロ波電力の供給口について説明する。ラン
プによる電力の損失が大きいと、電力の供給口から離れ
たところではランプ出力が弱くなる。これを防ぐために
は、電力の供給口を空胴共振器における最も広い面の中
央部に設ければよい。
Next, the microwave power supply port will be explained. If the power loss caused by the lamp is large, the lamp output will be weak at a location far from the power supply port. In order to prevent this, the power supply port may be provided at the center of the widest surface of the cavity resonator.

第12図はその状態を示す第11実施例で、(a)は空
胴共振器1と導波管5を示す長手方向の縦断面図で、(
b)は横断面図である0本実施例では空胴共振器1と導
波管5とに孔20をあけて、上記孔20に絶縁物21を
介してアンテナ22を挿入している。
FIG. 12 shows an eleventh embodiment showing this state, and (a) is a longitudinal cross-sectional view showing the cavity resonator 1 and the waveguide 5;
b) is a cross-sectional view. In this embodiment, a hole 20 is formed in the cavity resonator 1 and the waveguide 5, and an antenna 22 is inserted into the hole 20 via an insulator 21.

上記絶縁物21は、テフロン、シリコンゴム、セラミッ
ク等を用い、アンテナ22は金属でできており、上記絶
縁物21とアンテナ22とはねじ山を有するなどして、
上記アンテナ22が上下すればよい、アンテナ22の位
置は空胴共振器1と導波管5内のそれぞれの電界が最大
になる位置にする0例えば、マイクロ波の周波数2.4
5GHz (波長12.24(!l)で。
The insulator 21 is made of Teflon, silicone rubber, ceramic, etc., the antenna 22 is made of metal, and the insulator 21 and antenna 22 have threads, etc.
The above antenna 22 only needs to move up and down.The antenna 22 should be positioned at a position where the respective electric fields in the cavity resonator 1 and the waveguide 5 are maximum.For example, the microwave frequency is 2.4.
5GHz (at wavelength 12.24(!l).

空胴共振器1の辺をa=103、b =23.201.
 Q =4aaにすると1辺aには電界定在波の山が3
つ、bには1つ出現することになる。この場合には、ア
ンテナ22の位置は辺a、bの長方形の中心にする。ま
た、aより−19,4>にすると1辺aに定在波の山が
3つ、辺すに1つできるモードとその逆のモードとが共
存し、より均一なランプ出力が得られる。この場合辺a
、bの直方体の中心にアンテナ22を立てる。また、a
 = b =35.7amにすると、各辺には定在波の
山が3個、5個とその逆のモードが共存することになり
、この場合にもアンテナ22は直方体における最も広い
面の中心に置く、一般的にアンテナ22の位置は、直方
体の空胴共振器では最短辺すに定在波が出現しないよう
にして、辺aと辺Cとからなる最も広い面の中心と同心
円で、その半径が、1つあるいは共存する・複数のモー
ドの定在波の節(電界がOになる点)の中で、。
The sides of cavity resonator 1 are a=103, b=23.201.
When Q = 4aa, there are 3 peaks of electric field standing waves on one side a.
, one will appear in b. In this case, the antenna 22 is located at the center of the rectangle with sides a and b. Further, when a is set to −19,4>, a mode in which there are three standing wave crests on one side a and one on each side coexists, and the opposite mode coexists, resulting in a more uniform lamp output. In this case side a
, b, and the antenna 22 is erected at the center of the rectangular parallelepiped. Also, a
= b = 35.7 am, there will be three or five crests of standing waves on each side, and the opposite modes will coexist, and in this case as well, the antenna 22 will be located at the center of the widest surface of the rectangular parallelepiped. In general, the antenna 22 is located in a circle concentric with the center of the widest surface consisting of side a and side C, so that standing waves do not appear on the shortest side of a rectangular parallelepiped cavity resonator. Its radius is within the node of a standing wave (the point where the electric field becomes O) of one or multiple coexisting modes.

最も中心に近いものまでの距離になるような円の中に置
けばよい。
Just place it in a circle that is the distance to the one closest to the center.

空胴共振器に対する電界の供給を、上記第11実施例の
ようにアンテナを用いず、第13図に示したように孔2
0で行ってもよい、孔20の位置は導波管5と空胴共振
器1内の磁界の方向がほぼ同じになるような位置で、か
つ辺a、cが形成する長方形の中心に最も近くなるよう
にする0強く結合させる目安としては、孔20における
導波管5と空胴共振器1内のそれぞれの磁界ベクトルが
なす角度を45°以下にする。
The electric field is supplied to the cavity resonator by using the hole 2 as shown in FIG. 13 instead of using the antenna as in the eleventh embodiment.
The position of the hole 20 is such that the directions of the magnetic fields in the waveguide 5 and the cavity resonator 1 are almost the same, and the hole 20 is located at the center of the rectangle formed by sides a and c. As a guideline for strong coupling, the angle between the magnetic field vectors of the waveguide 5 in the hole 20 and the magnetic field vectors in the cavity resonator 1 should be 45° or less.

第14図に示す第12実施例は、空胴共振器1の共振周
波数を調整できるようにした例であって、空胴共振器1
に複数個のねじ孔23を設け、上記ねじ ノ孔23に挿
入した調整ねじ24を介し、空胴共振器1中の調整ねじ
24の長さを変えることによって、共振周波数や定在波
モードを調整することができる。
The twelfth embodiment shown in FIG. 14 is an example in which the resonance frequency of the cavity resonator 1 can be adjusted.
By providing a plurality of screw holes 23 in the cavity resonator 1 and changing the length of the adjustment screw 24 in the cavity resonator 1 through the adjustment screw 24 inserted into the screw hole 23, the resonant frequency and standing wave mode can be adjusted. Can be adjusted.

上記調整ねじ24の長さは、上記のようにねじによらな
くても、長さが任意に調整できればよいことはもちろん
である。
Of course, the length of the adjustment screw 24 does not have to be a screw as described above, as long as it can be adjusted arbitrarily.

また、上記各実施例でランプが始動しにくい場合は、テ
スラコイルをランプ近傍に設けてランプの始動を助ける
ようにすればよい。
Furthermore, if the lamp is difficult to start in each of the above embodiments, a Tesla coil may be provided near the lamp to assist in starting the lamp.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記のように本発明による光源装置は、マイクロ波電源
と、該マイクロ波電源に接続された空胴共振器と、該空
胴共振器内に設けたランプとを備えた光源装置において
、上記空胴共振器の一部を網状に形成し、複数個のラン
プを設けたことにより、無電極のランプを平面状に一様
に光らせることができるので、ランプ構造が単純である
とともに電極による不純物の制限がなく、平面照射に適
した光源装置を得ることができる。
As described above, the light source device according to the present invention includes a microwave power source, a cavity resonator connected to the microwave power source, and a lamp provided in the cavity resonator. By forming a part of the body resonator in a net shape and installing multiple lamps, the electrodeless lamp can emit light uniformly in a plane, so the lamp structure is simple and there is no impurity caused by the electrodes. A light source device suitable for planar irradiation can be obtained without any limitations.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の光源装置の第1実施例を示す構成図、
第2図は上記実施例における空胴共振器の断面図、第3
図は上記実施例における空胴共振器の大きさとランプの
位置との説明図、第4図は本発明の第2実施例の空胴共
振器を示す図、第5図は本発明の第3実施例の空胴共振
器を示す図。 第6図は本発明の第4実施例の空胴共振器を示す図、第
7図はランプの温度を制御できる第5実施例の空胴共振
器を示す図、第8図は本発明の第6実施例の空胴共振器
を示す図、第9図はマイクロ波型力の供給方法を示す第
8実施例を示す図、第1O図は本発明の第9実施例を示
す構成図、第11図は本発明の第10実施例を示す図、
第12図は本発明の第11実施例を示す図で、(a)は
縦方向断面図、(b)は横方向断面図、第13図は本発
明の第12実施例を示す図で、(a)は縦方向断面図、
(b)は横方向断面図、第14図は本発明の第13実施
例の空胴共振器を示す図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the light source device of the present invention;
Figure 2 is a sectional view of the cavity resonator in the above embodiment, and Figure 3 is a cross-sectional view of the cavity resonator in the above embodiment.
The figure is an explanatory diagram of the size of the cavity resonator and the position of the lamp in the above embodiment, FIG. 4 is a diagram showing the cavity resonator of the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a cavity resonator of an example. FIG. 6 is a diagram showing a cavity resonator according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing a cavity resonator according to a fifth embodiment capable of controlling the lamp temperature, and FIG. 8 is a diagram showing a cavity resonator according to a fifth embodiment of the present invention. A diagram showing the cavity resonator of the sixth embodiment, FIG. 9 is a diagram showing the eighth embodiment showing a method of supplying microwave type force, and FIG. 1O is a configuration diagram showing the ninth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing a tenth embodiment of the present invention,
FIG. 12 is a diagram showing an eleventh embodiment of the present invention, (a) is a longitudinal sectional view, (b) is a horizontal sectional view, and FIG. 13 is a diagram showing the twelfth embodiment of the present invention. (a) is a longitudinal cross-sectional view,
(b) is a lateral sectional view, and FIG. 14 is a diagram showing a cavity resonator according to a thirteenth embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、マイクロ波電源と、該マイクロ波電源に接続された
空胴共振器と、該空胴共振器内に設けたランプとを備え
た光源装置において、上記空胴共振器の一部を網状に形
成し、複数個のランプを設けたことを特徴とする光源装
置。 2、上記空胴共振器は、該空胴共振器を形成する直方体
の1辺が、共振周波数λ_0の2分の1より小さいこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載した光源装置
。 3、上記空胴共振器は、該空胴共振器を形成する直方体
の少なくとも2辺が、それぞれ共振周波数λ_0の√(
5/4)λ_0以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載した光源装置。 4、上記空胴共振器は、該空胴共振器を形成する直方体
の少なくとも2辺が、それぞれ共振周波数λ_0の√(
13/4)λ_0以上であり、他の1辺が1/2λ_0
より小さく、かつ上記直方体の最も広い面の1つを網状
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載し
た光源装置。
[Claims] 1. A light source device comprising a microwave power source, a cavity resonator connected to the microwave power source, and a lamp provided in the cavity resonator, wherein the cavity resonator A light source device characterized in that a part of the lamp is formed into a net shape and a plurality of lamps are provided. 2. The light source device according to claim 1, wherein the cavity resonator is characterized in that one side of the rectangular parallelepiped forming the cavity resonator is smaller than half of the resonance frequency λ_0. . 3. The cavity resonator has at least two sides of the rectangular parallelepiped forming the cavity resonator, each having a resonance frequency λ_0 of √(
5/4) The light source device according to claim 1, wherein the light source is λ_0 or more. 4. The cavity resonator has at least two sides of the rectangular parallelepiped forming the cavity resonator, each having a resonance frequency λ_0 of √(
13/4) is greater than or equal to λ_0, and the other side is 1/2λ_0
The light source device according to claim 1, which is smaller and has a net shape on one of the widest surfaces of the rectangular parallelepiped.
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EP1003204A2 (en) * 1990-10-25 2000-05-24 Fusion Lighting, Inc. Lamp having controllable characteristics
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