TWI601184B - Double-ended short arc flash - Google Patents

Description

雙端型短弧閃光燈

本發明係關於雙端型短弧閃光燈，尤其，關於一方的封止管部分設為雙重管構造的雙端型短弧閃光燈。

進行閃光點燈的放電燈，係被廣泛使用於以半導體製造工程之閃光退火為首的產業用途，本發明的燈管係尤其使用於使用真空紫外光的曝光工程者。

於前述曝光工程中，被要求使用可對小區域短時間照射高密度的光線，光線的方向性及分布比較少不均，接近平行光的光線。

至今，於同曝光工程中，如日本特開2012-43736號公報(專利文獻1)所示，主要使用真空管形狀的閃光燈。同燈管係主電極間距離相較於進行一般的閃光點燈的燈管比較短，可當成接近點光源的光源。

然而，因為具有真空管構造，需要於單側的端部封住兩主電極及觸發電極(起動用輔助電極)，將對裝置、電源的連接部(套罩)設為圓柱狀的構造時，尤其 外徑尺寸會變大。因此，於具有反射器等的光學系內部使用同燈管時，起因於套罩構造等的遮光區域變大，結果，有來自光學系的光輸出降低的問題。

對於該等問題，在日本特開2012-94362號公報(專利文獻2)中，揭示藉由使用於燈泡的兩側配置封止部之所謂雙密封型構造，縮小前述之遮光區域的技術。

如圖3所示，於雙端型短弧閃光燈中，於發光管1的兩端連設有第1封止管2與第2封止管3。然後，於前述第2封止管3插入封止用玻璃管4，將兩者熔接。

於發光管1內，對向配置有一對的第1主電極(陽極)5與第2主電極(陰極)6。前述陽極5係其芯線7藉由階式接合玻璃等的手段被支持‧封止於第1封止管2並導出至其外方，另一方面，前述陰極6係其芯線8藉由階式接合玻璃等的手段被支持‧封止於前述封止用玻璃管4並導出至其外方。

在發光管1內的陽極5與陰極6之間，配設有一對的起動輔助電極10、11，個別的內部導線12、15與外部導線13、16，於前述第2封止管3與封止用玻璃管4之間的熔接區域中，透過金屬箔14、17而電性連接。

依據此種雙端型短弧閃光燈，藉由於燈泡的兩端部配置封止部，可縮小前述的遮光區域。

然而，在電子從陰極朝向陽極放射之直流型的連續點燈之短弧型燈中，一般來說，承受電子之陽極的溫度會上升比陰極的溫度高。因此，陽極形成為比陰極還 大型。

然而，在圖3所示之雙端型短弧閃光燈中，因為是在極短時間內進行脈衝點燈者，進行點燈試驗時會取得陰極的溫度比陽極的溫度還高之與至今相反的結果。其理由如以下推測。

在雙端型短弧閃光燈中，電子從陰極的前端極狹小的區域放射，故前端部分的電流密度會極端地變高，前端部分明顯溫度上升。

於陰極含有掌理電子放射功能的射極，但是，如上所述，陰極前端部分的溫度過高的話，有射極會在短時間枯竭，燈管無法點燈的問題。

另一方面，陽極承受電子的面積不限定於前端，而是整體承受，因此前端部分的電流密度變低，與一般之連續點燈的燈管不同，在間歇點燈的閃光燈中，因為陽極不是持續承受放射電子，溫度上升也不會太高。

亦即，在閃光燈中陽極受到熱影響較小，陰極比較需要考量到熱影響。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2012-43736號公報

[專利文獻2]日本特開2012-94362號公報

本發明所欲解決的課題，是有鑑於前述先前技術的問題點，提供於玻璃製的發光管的內部，配置由陽極與陰極所成之一對的主電極，與一對的起動輔助電極，於該發光管的兩端具備第1封止管與第2封止管，且於前述第1封止管，封止前述主電極之一方的主電極的芯線並導出至發光管外，於前述第2封止管，熔接被插入其內部的封止用玻璃管，於該封止用玻璃管，封止前述主電極之另一方的主電極的芯線並導出至發光管外所成的雙端型短弧閃光燈中，抑制陰極的極度溫度上升，防止該陰極所含有之射極的早期枯竭，讓陰極長時間適當地作用，發光次數可持續多次的構造。

為了解決前述課題，本發明的雙端型短弧閃光燈，其特徵為於配置於前述封止管內的前述陰極，含有射極，並且該陰極的體積比前述陽極的體積還大。

又，特徵為：前述陰極的最大外徑，係比前述陽極的最大外徑還大。

又，特徵為：前述陰極與前述陽極，係以圓柱狀的本體部，與圓錐狀的前端部所構成。

又，特徵為：前述起動用輔助電極，係前端位於前述陽極與前述陰極之間，連接該起動輔助電極而延伸存在於 前述陰極側的內部導線，於前述陰極的周側面中，膨出變位於前述發光管側。

依據本發明的雙端型短弧閃光燈，藉由將陰極的體積設為比陽極的體積還大，可發揮該陰極的溫度，尤其，其前端部分的溫度不會變過高，含有的射極不會早期枯竭，可長期穩定地點燈的效果。

又，利用將陰極的最大外徑設為比陽極的最大外徑還大，因為將陰極的體積設為比陽極的體積還大，來自陰極前端部分的熱容易傳達至後方側，熱擴散變得活躍，可抑制該溫度上升。

又，因為將起動輔助電極的內部導線，設為於陰極的周側面中，膨出變位於發光管部的形狀，所以，可一邊迴避大型化之陰極的干擾，一邊迴避第2封止部的大徑化，可減少遮光區域。

1‧‧‧發光管

2‧‧‧第1封止管

3‧‧‧第2封止管

4‧‧‧封止用玻璃管

5‧‧‧主電極(陽極)

6‧‧‧主電極(陰極)

7‧‧‧陽極的芯線

8‧‧‧陰極的芯線

10、11‧‧‧起動輔助電極

12、15‧‧‧內部導線

13、16‧‧‧外部導線

14、17‧‧‧金屬箔

12a‧‧‧膨出變形部

15a‧‧‧膨出變形部

[圖1]本發明之雙端型短弧閃光燈的剖面圖。

[圖2]其他實施例的剖面圖。

[圖3]先前之雙端型短弧閃光燈的剖面圖。

圖1係本發明之雙端型短弧閃光燈整體的剖面圖。

如圖1所示，配置於發光管1內之構成一對的主電極之陽極5與陰極6中，陰極6的體積形成為比陽極5的體積還大。

如下所述，記載該具體的一數值例。

陰極6：直徑 6mm體積：100.8mm³

陽極5：直徑 5mm體積：90.4mm³

於該陰極6，作為射極，例如含有氧化釷。

再者，其他構造係與圖3所記載之先前例相同。

然後，在此範例中，起動輔助電極10、11的內部導線12、15係作為延伸存在於陰極6側，被導引至設為雙重管構造的第2封止管3與封止用玻璃管4之間，在其間被封止者進行說明。

然而，起動輔助電極10、11的內部導線12、15不限於延伸存在於陰極6側，作為被導引至相反側的陽極5側者亦可，此時，在第1封止管側中成為與封止用玻璃管的雙重管構造。

又，陽極5及陰極6係分別由圓柱狀的本體部與圓錐狀的前端部所構成。

來自點燈時之陰極的電子放射，係熱電子放射所致者。每一單位面積中可從陰極放射之熱電子的放射量，係其上限值依據陰極的動作溫度及工作函數的大小來訂定，但是，此外，肖特基效果也成為支配該量的要因。

所謂肖特基效果，係藉由作用於陰極表面的電場，來自陰極的熱電子放射所需的能量變化的現象，在如本發明的陰極，設為使前端變尖的形狀時，同前端部會產生電場集中，可使來自陰極前端附近的熱電子放射可能量比其他部分大，結果，從陰極前端產生幾乎所有的熱電子放射，故可使點燈時的放電位置穩定。

又，從陰極到陽極的電弧放電，係一般公知電位梯度產生於最高路徑的周圍。電位梯度係以考量之路徑的兩端電位差除以路徑長度者表示，該量相當於兩端電場值。

以本發明的燈管來考量該現象時，如陰極的說明中所述，前端變尖的電極，係陰極、陽極都於前端附近產生電場集中。所以，兩電極前端間的電場的差比周圍還大，於陽極與陰極前端的周圍形成放電路徑。因為本發明的燈管藉由閃光點燈動作，放電形狀容易不穩定，需要使放電路徑比一般的放電燈還穩定。所以，使陽極前端變尖，設法使放電路徑穩定。

圖2揭示其他實施例，連接於起動輔助電極10、11的內部導線12、15是延伸存在陰極6側者，於其陰極6的周側面中，形成有以膨出於發光管1側之方式變位的膨出變形部12a、15a。然後，其後端往管軸中心側收折。

藉由此構造，內部導線12、15係不會干擾因膨出變形部12a、15a而體積變大的陰極6，又，藉由在被往第2 封止管3導引之處收折，可縮小第2封止管3的直徑。藉此，可縮遮光區域，提升照度。

於該實施例中，起動輔助電極10、11使用高熔點且可耐高熱的鎢，於內部導線12、15，使用在室溫下容易塑性變形之具有優良加工性的鉬，藉此，可使耐久性與加工性兩立。

如以上所說明般，在關於本發明的雙端型短弧閃光燈中，藉由將閃光點燈時容易溫度上升之陰極的體積，設為比陽極的體積還大，可抑制陰極的溫度上升，防止含有之射極的早期枯竭，可維持涵蓋長期之穩定的點燈。

1‧‧‧發光管

2‧‧‧第1封止管

3‧‧‧第2封止管

4‧‧‧封止用玻璃管

5‧‧‧主電極(陽極)

6‧‧‧主電極(陰極)

7‧‧‧陽極的芯線

8‧‧‧陰極的芯線

10、11‧‧‧起動輔助電極

12、15‧‧‧內部導線

13、16‧‧‧外部導線

14、17‧‧‧金屬箔

Claims (2)

1. 一種雙端型短弧閃光燈，係於玻璃製的發光管的內部，配置由陽極與陰極所成之一對的主電極，與一對的起動輔助電極，於該發光管的兩端具備第1封止管與第2封止管；於前述第1封止管，封止前述主電極之一方的主電極的芯線並導出至發光管外；於前述第2封止管，熔接被插入其內部的封止用玻璃管，於該封止用玻璃管，封止前述主電極之另一方的主電極的芯線並導出至發光管外所成的雙端型短弧閃光燈，其特徵為：於前述陰極，含有射極，並且該陰極的體積比前述陽極的體積還大；前述陰極的最大外徑，係比前述陽極的最大外徑還大；前述起動輔助電極，係前端位於前述陽極與前述陰極之間，連接該起動輔助電極而延伸存在於前述陰極側的內部導線，於前述陰極的周側面中，膨出變位於前述發光管側。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之雙端型短弧閃光燈，其中，前述陰極與前述陽極，係以圓柱狀的本體部，與圓錐狀的前端部所構成。