KR20100115704A - 쇼트 아크형 방전 램프 - Google Patents

Abstract

발광관 내에, 수소 투과성의 밀폐 중공 용기와 상기 중공 용기의 내부에 수소를 흡착하는 게터재를 봉입하여 이루어지는 수소 게터를 구비한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 중공 용기가 용이하게 전극 축에 부착되는 구조를 제안하는 것으로서, 수소 게터를 구성하는 중공 용기의, 전극 축에 대향하는 내측면에 물결형상의 오목부를 형성하고, 이를 링형상, 혹은 코일형상으로 만곡시켜 전극 축의 주위에 부착하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

쇼트 아크형 방전 램프{SHORT ARC TYPED DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 반도체나 액정 등의 제조 공정에 있어서의 노광용 광원이나, 영사기의 광원 등에 적용되는 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이며, 특히, 발광관 내에 수소 게터를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이다.

상기 노광용 광원으로는, 발광관 내에 수은을 봉입한 쇼트 아크형 방전 램프가 이용되고 있다. 상기 쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관 내의 한 쌍의 전극의 선단 거리(아크 갭)가 짧아서 점 광원에 가까우므로, 광학계와 조합하여 집광 효율이 높아 노광 용도로서 적합하기 때문이다. 또한, 크세논을 봉입한 쇼트 아크형 방전 램프는, 영사기 등의 화상 투영 장치에 있어서 가시광 광원으로서 이용되고 있다.

이러한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서는, 점등 시에 발광관에 포함되는 OH기가 상기 발광관 내에 H₂0로서 확산되는 것이 알려져 있다. 이 발광관 내에 확산된 H₂0은, 아크로부터의 열에 의해 산소와 수소로 분해되고, 이 수소가 조도 안정도에 악영향을 미친다. 이 조도 안정도는 아크가 요동함으로써 광학계로의 광의 입사량이나 입사 각도 분포가 변화함으로써 발생하고, 상기 조도 안정도의 저하는, 노광 장치에 있어서는 노광 편차라는 문제를 일으키고, 화상 투영 장치에 있어서는 화상의 깜빡거림이라는 문제를 일으키게 된다.

그런데 한편, 방전 램프에 있어서, 발광관 내에 방출되는 수소 가스를 흡착하기 위해서 수소 게터를 설치하는 것이 알려져 있고, 상기 수소 게터로서, 수소 투과성의 재료로 이루어지는 밀폐 중공 용기 내에 수소를 흡착하는 게터재를 봉입하여 이루어지는 것이 알려져 있다. 이러한 수소 게터의 예로서, 일본국 특허공개소 50－80683호 공보가 있다.

도 8에 그 구조가 나타나 있다. 도 8(a)에 있어서, 방전 램프(10)의 발광관(11)의 내부에 한 쌍의 전극(12, 13)이 대향 배치되어 있고, 발광관 내에는, 수소 게터(14)가 발광관 내벽에 용착에 의해 부착되어 있다. 상기 수소 게터(14)는, 도 8(b)에 나타내는 바와같이, 탄탈 등의 금속으로 이루어지는 수소 투과성의 밀폐 중공 용기(15)와, 그 내부에 봉입된 수소 가스를 흡착하는 이트륨 등의 게터재(16)로 이루어진다.

발광관(11) 내의 수소 가스는, 수소 투과성의 중공 용기(15)를 투과하여 그 내부에 침입하고, 내부의 게터재(16)에 의해 흡착된다. 이 기술에 의하면, 내부의 게터재(16)는 중공 용기(15) 내에 밀봉되어 있으므로, 발광 공간 내의 다른 물질과 반응하지 않고, 중공 용기(15)를 투과해 온 수소만을 흡착할 수 있다는 효과를 가진다.

그러나, 이 종래 기술에 있어서는, 수소 게터(14)는 발광관(11)의 내벽에 부착되는 구조이므로, 상기 수소 게터(14)가 발광관(11)의 구성 성분인 실리카와 반응해 버려, 이것이 조도 저하를 초래하고, 마침내는 발광관의 파열을 일으킬 우려가 있다는 문제가 있다.

<특허문헌1>일본국특허공개소50－80683호공보

본 발명이 해결하려는 과제는, 수소 투과성의 중공 용기 내에 수소를 흡착하는 게터재를 봉입하여 이루어지는 수소 게터를 발광관 내에 설치한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 수소 게터를 전극 축에 부착함으로써, 수소 게터가 발광관과 반응하는 것을 방지하면서 발광관 내의 수소를 흡착할 수 있고, 또한, 전극 축으로의 부착을 용이하게 한 쇼트 아크형 방전 램프를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기 수소 게터가 전극 축에 감기도록 설치되고, 상기 수소 게터를 구성하는 중공 용기에 있어서의 상기 전극 축에 대향하는 내측면에 물결형상의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그런데, 본 발명자 등은 먼저, 상기 종래 기술의 결점을 해소하기 위하여, 수소 투과성의 중공 용기와 이 내부에 수소를 흡착하는 게터재로 이루어지는 수소 게터를 전극 축의 주위에 감도록 부착하는 구조를 제안하고 있다. 일본국 특원 2009－048066호가 그것이다.

도 5 및 도 6에 그 구조를 나타낸다. 도 5에 있어서, 쇼트 아크형 방전 램프(1)의 발광관(10) 내에는, 한 쌍의 전극(2, 3)이 대향 배치되어 있다. 상기 전극(2, 3)은, 각각 전극 본체(2A, 3A)와 전극 축(2B, 3B)으로 이루어진다. 한쪽의 전극, 도시의 예에서는, 음극(2)의 전극 축(2B)에 수소 게터(4)가 감기도록 부착되어 있다. 도 5에 도시하는 수소 게터(4)는 단면 원형의 중공 용기인데, 도 6에 도시하는 것과 같은 단면 각형상의 중공 용기여도 된다.

도 7에 도시하는 바와같이, 상기 수소 게터(4)는, 수소 투과성의 가늘고 긴 중공 용기(5)와 그 내부에 봉입된 수소를 흡착하는 게터재(6)로 이루어진다. 또한, 중공 용기(5)는 그 양 끝 실링부(5a, 5b)에 의해 밀폐상태로 실링되어 있다. 그리고, 이 직관형상의 수소 게터(4)를 만곡시켜 링형상, 혹은 코일형상으로 휨 가공하고, 이를 전극(2)의 전극 축(2B)에 감도록 부착하는 것이다.

이 구조에 의하면 수소 게터를 전극 축에 부착하는 것이므로, 상기 종래 기술의 문제점인 수소 게터와 발광관의 반응을 방지함과 더불어, 발광관 내로 방출되는 수소 가스를 효과적으로 흡착할 수 있다는 효과를 발휘한다.

그러나, 본 발명은, 상기 선원의 수소 게터의 전극 축으로의 부착에 관한 개량에 관한 것이고, 상기 수소 게터의 휨 가공 작업을 한층 용이하게 하여, 가공 시에 중공 용기가 찌그러지거나 파손되지 않는 구조를 제공하기 위한 것으로서, 상술의 구성을 가지는 것이다.

수소 게터를 전극 축에 감도록 부착하기 위해서는, 직관형상의 중공 용기를 링형상, 혹은 코일형상으로 형성하는 휨 가공이 필요한데, 본 발명에 있어서는, 수소 게터의 중공 용기에 있어서의 상기 전극 축에 대향하는 내표면에 물결형상의 오목부가 형성되어 있으므로, 상기 휨 가공 시에 중공 용기가 국부적으로 꺽여져 찌그러지거나, 균열이 생기지 않아, 원활한 휨 가공 작업을 할 수 있다는 효과를 발휘한다.

즉, 직관형상의 중공 용기의 일면에 물결형상의 오목부를 형성하면, 중공 용기는 필연적으로 만곡되고, 최종적으로는 찌그러지거나 균열이 생기지 않고, 링형상, 혹은 코일형상으로 성형되는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 관한 쇼트 아크형 방전 램프의 수소 게터의 설명도,
도 2는 다른 실시예의 설명도,
도 3은 또 다른 실시예의 설명도,
도 4는 본 발명의 수소 게터의 휨 가공 설명도,
도 5는 선행 출원에 관한 설명도,
도 6은 선행 출원의 다른 실시예,
도 7은 선행 출원에 관한 직관형상의 수소 게터,
도 8은 종래 기술의 설명도이다.

도 1은 본 발명에 관한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서의 수소 게터를 나타내고, 도 1(a)는 그 사시도, 도 1(b)는 그 상면도이다. 도면에 도시하는 바와같이, 수소 게터(4)는, 탄탈 등의 금속으로 이루어지는 수소 투과성의 밀폐 중공 용기(5)와, 그 내부에 봉입된 수소 가스를 흡착하는 이트륨 등의 게터재(6)로 이루어지고, 상기 중공 용기(5)는 단면 원형 형상이며, 전체가 링형상으로 성형되어 있다. 이 예에서는 그 양 끝(5a, 5b)은 약간의 간극을 남기는 정도로 떨어진 형상으로 성형되어 있다.

그리고, 이 중공 용기(5)에 있어서의 전극 축(2B)에 대향하는 표면, 즉, 내측면에는 물결형상의 오목부(8)가 형성되어 있고, 전극 축(2B)에 감기도록 이 면을 내측으로 하여 전체가 만곡 형성되어 있다.

도 2는 다른 실시예를 나타내고, 도 2(a)는 사시도, 도 2(b)는 그 상면도이다.

상기 수소 게터(4)는, 전극 축의 주위를 한둘레 이상으로 감도록, 중공 용기(5)의 양 끝(5a, 5b)이 서로 겹치도록 코일형상으로 성형해도 된다. 이 경우, 코일형상의 겹침 정도는, 도시와 같이, 양 끝(5a, 5b)이 겹치는 정도여도 되고, 나아가, 전극 축의 주위를 한둘레 이상에 걸쳐 감고, 몇겹이 겹치는 코일형상이어도 된다.

또한, 수소 게터(4)의 중공 용기(5)의 단면 형상은 원형에 한정되지 않고 임의의 단면 형상을 채용할 수 있고, 도 3에는, 그 단면 형상이 각형(角形)인 것을 나타낸다.

상기 중공 용기(5)의 내측면의 물결형상의 오목부(8)는 다양한 방법으로 형성할 수 있는데, 도 4에 그 일예를 나타낸다.

도 4(a)에 도시하는 바와같이, 지그(11)의 원형상의 내부 공간(12) 내에, 외주로 볼록 형상의 톱니(14)를 가지는 휠(13)이 회전 가능하게 설치되어 있고, 직관형상의 수소 게터(4)는 상기 지그(11)의 개구(15)에 삽입된다.

도 4(b)에 도시하는 바와같이, 수소 게터(4)는 회전하는 휠(13)의 톱니(14)와 서로 맞물리도록 넣어지고, 이 톱니(14)에 의해 내표면에 물결형상의 오목부(8)가 형성되면서, 내부 공간(12)의 벽면을 따르도록 하여 전체가 만곡되어 간다.

그리고, 도 4(c)에 도시하는 바와같이, 최종적으로는 전체가 링형상으로 만곡하고, 내표면에 물결형상의 오목부(8)가 형성된 수소 게터(4)가 성형된다.

성형된 수소 게터(4)는, 지면에 수직 방향으로 빼내진다.

또한, 도 2에 도시하는 것과 같은 코일형상으로 성형할 때는, 지그(11)의 내부 공간(12) 내에서 수소 게터(4)가 지면에 수직 방향으로 조금씩 어긋나도록 이송되고, 단부가 겹치도록 만곡 성형되는 것이다.

물론, 수소 게터(4)의 성형은 이 성형 방법에 한정되지 않고, 다양한 성형 방법이 취해지는 것은 말할 것도 없다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에 관한 쇼트 아크형 방전 램프는, 밀폐 중공 용기와, 이에 봉입된 게터재로 이루어지는 수소 게터의 내측면에 물결형상의 오목부를 형성하고 있으므로, 이를 전극 축에 부착하도록 만곡 형상으로 휨 가공할 시에, 중공 용기가 변형되어 찌그러지거나, 혹은 균열이 생기지 않고, 내부의 게터재가 새어나오거나, 혹은 발광관 내의 가스가 직접 중공 용기 내에 침입하지 않는다.

1 : 쇼트 아크형 방전 램프 2, 3 : 전극
2a, 2b : 전극 축 4 : 수소 게터
5 : 중공 용기 6 : 게터재
8 : 물결형상의 오목부

Claims (4)

1. 전극 본체와 이에 연결 설치되는 전극 축으로 이루어지는 한 쌍의 전극이 발광 관 내에 대향 배치되고, 상기 발광관 내에는, 수소 투과성 재료로 이루어지는 밀폐 중공 용기 내에 수소를 흡착하는 게터재를 봉입하여 이루어지는 수소 게터가 설치되어 있는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서,
   상기 수소 게터를 구성하는 중공 용기에 있어서의 상기 전극 축에 대향하는 내측면에 물결형상의 오목부가 형성되어 있고, 상기 수소 게터를 상기 전극 축에 감도록 부착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수소 게터의 중공 용기는 단면 원형인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 수소 게터의 중공 용기는 단면 각형(角形)인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 수소 게터는 전극 축의 주위를 한 둘레 이상에 걸쳐 감겨 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.

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