(57)【要約】【課題】  希ガスとフッ素原子を含むガスとが封入されたエキシマランプを、十分に高い照度を長時間の間にわたって維持することのできる長い光出力減衰寿命を有するものとして構成することのできるエキシマランプ装置を提供すること。【解決手段】  このエキシマランプ装置は、金属ロウ材によるロウ付けにより封止構造が形成された放電容器内に、希ガスとフッ素原子を含むガスとが封入されると共に、放電容器の外面の一部に放電用電極が配設されて放電領域が形成され、当該放電領域以外の非放電領域にロウ付け部が位置されてなるエキシマランプを備えてなり、エキシマランプにおける非放電領域を冷却する冷却手段を備えている。冷却手段はヒートシンクにより構成されていることが好ましく、このヒートシンクがエキシマランプの支持部材としての機能を兼ね備えた構成とされていることが更に好ましい。【選択図】  図１
2010205639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ロウ材によるロウ付けにより封止構造が形成された放電容器内に、希ガスとフッ素原子を含むガスとが封入されてなるエキシマランプを備えたエキシマランプ装置であって、
前記エキシマランプは、放電容器の外面の一部に放電用電極が配設されて放電領域が形成され、当該放電領域以外の非放電領域にロウ付け部が位置された構成とされており、
当該非放電領域を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とするエキシマランプ装置。
【請求項２】
前記冷却手段がヒートシンクであることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ装置。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、前記放電容器を支持する支持部材を兼ねていることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ装置。
【請求項４】
前記エキシマランプからの光を反射する反射ミラーがヒートシンクに挟持されて設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエキシマランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電容器の外面に放電用電極を設けたエキシマランプを備えたエキシマランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、希ガスとハロゲンとが発光ガスとして封入されたエキシマランプは、希ガスとハロゲンとの組み合わせに応じて、ハロゲンランプや高圧放電ランプなどでは得がたい波長の単色紫外線を高効率で得ることができることが知られている。
具体的には例えば、発光ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ2 ）を用いた場合には、波長１９３ｎｍ近傍にピークを有する放射特性、クリプトン（Ｋｒ）とフッ素（Ｆ2 ）を用いた場合には、波長２４８ｎｍ近傍にピークを有する放射特性、キセノン（Ｘｅ）とフッ素（Ｆ2 ）を用いた場合には、波長３５１ｎｍ近傍にピークを有する放射特性が得られる。
このように、希ガスとハロゲンが発光ガスとして封入されたエキシマランプは、ハロゲンランプや高圧放電ランプなどのランプと全く異なる放射特性を有することから、例えば表面改質処理や殺菌処理などの用途に広く用いられている。その中でも、波長１９３ｎｍまたは波長２４８ｎｍ近傍にピークを有する放射特性を有する、アルゴンとフッ素とが封入されてなるエキシマランプまたはクリプトンとフッ素とが封入されてなるエキシマランプは、例えば、レジストの特性試験、周辺露光、マスク検査等の幅広い用途への適用が期待されている。
【０００３】
而して、ハロゲンが放電容器内に封入される構成のランプにおいては、放電容器を形成する材料として、石英ガラス等の珪素を含む材料を用いることはできない。この理由は、ハロゲンが石英ガラスと反応してガラス内に取り込まれ、放電空間内のハロゲン量が減少し、時間経過に伴って徐々に光出力が低下するためである。特に、フッ素は、ハロゲンの中でも反応性が著しく高く、石英ガラスと激しく反応するため、フッ素量の低下による光出力の減衰寿命が極端に短くなるという問題がある。
【０００４】
上記問題に鑑みて、放電容器を、珪素を除く金属の酸化物またはフッ化物により構成し、炭素結合骨格の有機材料、具体的にはフッ素系樹脂にＯリングまたはエポキシ樹脂系接着剤よりなる封止材によって封止されてなる構成のエキシマランプが提案されている（特許文献１参照）。
このような構成のエキシマランプによれば、放電用ガスとして封入されるハロゲンの、放電容器に取り込まれる量を少なくすることができて光出力の低下を抑えることができる、とされている。
【０００５】
しかしながら、本願発明者が、放電容器に封入される放電用ガスとして、アルゴン（希ガス）とフッ素（ハロゲン）を選択し、上記構成に基づいてエキシマランプを試作したところ、Ｏリングまたはエポキシ樹脂系接着剤によって放電容器の封止構造を形成する方法では、ランプ製作時の寸法バラツキが大きく、また、製品の歩留りが悪く、最悪の場合には、リークが発生するなどの問題が生ずることが確認された。
【０００６】
一方、フラッシュランプにおいて、例えばサファイアやアルミナなどよりなる発光管に対して金属製の封止部材を金属ロウ材によってロウ付けして接合することにより、封止構造を形成する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
本願発明者は、このような技術を利用して、図６および図７に示す構成のエキシマランプを試作した。
図６に示す試作用のエキシマランプ５０Ａは、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）よりなる直管状の発光管５２の両端部の各々に、例えばニッケル（Ｎｉ）よりなる封止部材５３Ａ，５３Ｂが、例えば銀と銅との合金よりなる金属ロウ材６０によってロウ付けされて封止構造が形成された放電容器５１を備えている。
このエキシマランプ５０Ａにおける発光管５２は、誘電体としての機能と光取り出し窓としての機能を兼ね備えており、発光管５２の外面において互いに対向して設けられた、一対の放電用電極５５，５５間に高電圧が印加されることにより、一対の放電用電極５５，５５が互いに対向する放電領域Ｌ１において放電が誘起される構成とされている。
一方の封止部材５３Ａの一端部は細管状となっており、放電ガスである希ガスとフッ化物とを放電容器５１内に封入した後、細管部５４を切断することにより密閉構造が達成される。
【０００７】
図７に示す試作用のエキシマランプ５０Ｂは、図６に示すエキシマランプ５０Ａにおいて、一端が閉塞された発光管５２Ａにおける開口側端部に、封止部材５３が金属ロウ材によってロウ付けされることにより封止構造が形成された、いわゆる「一端封止型」のものであることの他は、図６に示すエキシマランプ５０Ａと同一の構成を有し、図６に示すエキシマランプ５０Ａと同一の構成部材には、便宜上、同一の符号が付してある。
【０００８】
而して、上記試作用エキシマランプ５０Ａ，５０Ｂの各々によれば、上記のようなランプ製造上の問題は解決することができるものの、このような構成のエキシマランプ５０Ａ，５０Ｂのいずれのものにおいても、一対の放電用電極５５，５５間にパルス高電圧が印加されることにより一対の放電用電極５５，５５が互いに対向する放電領域Ｌ１において放電が誘起されて所望の紫外線（エキシマ光）が得られるが、紫外線の放射強度が短時間で減少してしまい、所期の光出力減衰寿命を得ることができないことが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３１７８１６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３１８６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、希ガスとフッ素原子を含むガスとが封入されたエキシマランプを、十分に高い照度を長時間の間にわたって維持することのできる長い光出力減衰寿命を有するものとして構成することのできるエキシマランプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のエキシマランプ装置は、金属ロウ材によるロウ付けにより封止構造が形成された放電容器内に、希ガスとフッ素原子を含むガスとが封入されてなるエキシマランプを備えたエキシマランプ装置であって、
前記エキシマランプは、放電容器の外面の一部に放電用電極が配設されて放電領域が形成され、当該放電領域以外の非放電領域にロウ付け部が位置された構成とされており、
当該非放電領域を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のエキシマランプ装置においては、前記冷却手段をヒートシンクにより構成することができる。
このような構成のものにおいては、前記ヒートシンクは、前記放電容器を支持する支持部材としての機能を兼ね備えた構成とされていることが好ましい。
さらにまた、前記エキシマランプからの光を反射する反射ミラーがヒートシンクに挟持された構成とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のエキシマランプ装置によれば、ランプ点灯時において、ロウ付け部を含む非放電領域が冷却手段によって冷却されることにより、放電容器内のフッ素の消耗による照度低下を抑制することができて、エキシマランプを十分に高い照度を長時間の間にわたって維持することのできる長い光出力減衰寿命を有するものとして構成することができる。
【００１４】
また、ヒートシンクによる冷却構造が採用されていることにより、故障等による冷却機能の低下の心配がなく、極めて簡単な構造によってエキシマランプを効果的に冷却することができ、しかも、コスト的にも有利に作製することができる。
さらに、エキシマランプが単に適宜のランプ保持部材によって保持される構成のものであれば、非放電領域を比較的低い温度状態に維持するために、エキシマランプの全長に対する非放電領域の占める割合を大きく設定することが必要とされるが、ヒートシンクが少なくともエキシマランプの支持部材としての機能も兼ね備えていることにより、エキシマランプの全長に対する非放電領域の占める割合を小さくすることができるので、十分な光量を得るために必要とされる大きさの放電領域を確保することができる構成のものでありながら、省スペース化を図ることができ、また、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のエキシマランプ装置の一例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が管軸方向外方側から見た端面図である。
【図２】エキシマランプの封止構造を概略的に示す拡大断面図である。
【図３】実験例１におけるエキシマランプの保持構造を示す説明図であって、（ａ）がベース部材に対して正面方向から見た正面図、（ｂ）が管軸方向外方側から見た端面図である。
【図４】比較実験例１におけるエキシマランプの保持構造を示す説明図であって、（ａ）がベース部材に対して正面方向から見た正面図、（ｂ）が管軸方向外方側から見た端面図である。
【図５】本発明のエキシマランプ装置の他の例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が管軸方向外方側から見た端面図である。
【図６】金属ロウ材によって封止構造が形成されてなる試作用のエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）が発光管の管軸に沿った断面を示す断面図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ線（発光管の管軸に垂直な断面）における断面図である。
【図７】金属ロウ材によって封止構造が形成されてなる試作用のエキシマランプの他の例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）が発光管の管軸に沿った断面を示す断面図、（ｂ）が（ａ）におけるＢ−Ｂ線（発光管の管軸に垂直な断面）における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のエキシマランプ装置の一例における構成の概略を示す説明図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が管軸方向外方側から見た端面図であり、図２は、エキシマランプの封止構造を概略的に示す拡大断面図である。
このエキシマランプ装置は、例えば両端が開放された直管状の発光管１２の両端の各々が封止部材１３Ａ，１３Ｂによって封止されてなる放電容器１１を具え、当該放電容器１１内に、希ガスとフッ素原子を含むガスとが封入されると共に、放電容器１１の外面の一部に放電用電極１５Ａ，１５Ｂが配設されてなるエキシマランプ１０を備えている。
【００１７】
発光管１２を形成する材料の具体例としては、例えば、単結晶アルミナであるサファイア、多結晶アルミナ、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、単結晶イットリアなどの金属酸化物や、二フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ），フッ化リチウム（ＬｉＦ），二フッ化カルシウム（ＣａＦ2 ），二フッ化バリウム（ＢａＦ2 ）などのフッ化物を例示することができる。
このような材料により発光管１２が形成されることにより、ランプ点灯時においてフッ素が発光管形成材料と反応して消耗することを防止することができる。
【００１８】
封止部材１３Ａ、１３Ｂは、例えば略半球状の形状を有するものであって、金属ロウ材２０によって発光管の端部にロウ付けされて接合され、これにより、封止構造が形成される。一方の封止部材１３Ａには、放電容器１１の管軸Ｃに沿って管軸方向外方に伸びるガス管１４が金属ロウ材２０によってロウ付けされて設けられている。
封止部材１３Ａ，１３Ｂを構成する材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス（ＳＵＳ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）およびこれらの合金、コバールなどの金属材料や、発光管１２と同一の材料のセラミックス、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分とするサファイア（単結晶アルミナ）などの、例えばフッ素（ハロゲン）との反応性が低いものを例示することができる。
【００１９】
このエキシマランプ１０における封止構造について、封止部材１３Ａが例えばニッケル（Ｎｉ）である場合を例に挙げて具体的に説明すると、図２に示すように、発光管１２の端部における外周面には、例えばメタライズ処理を施すことにより形成した例えばＭｏ−Ｍｎ層（図示せず）上に例えばメッキ処理によりニッケル（Ｎｉ）層２１が形成されており、半球状の封止部材１３Ａが、Ｎｉ層２１が形成された発光管１２の端部領域の一部が内部に挿入されるよう装着された状態において、金属ロウ材２０によってロウ付けされて接合されている。
【００２０】
金属ロウ材２０としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）およびこれらの合金、例えば、銀と銅との合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）などを好適に用いることができる。
【００２１】
このエキシマランプ１０においては、放電容器１１の内部がガス管１４を介して排気されて減圧された後、発光ガスとして、フッ素単体またはフッ化物と希ガスとが封入され、その後、ガス管１４が例えば圧接などによって封止される。
【００２２】
放電容器１１の内部に封入される希ガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ），クリプトン（Ｃｒ）、キセノン（Ｘｅ）などを例示することができ、フッ化物としては、六フッ化硫黄（ＳＦ6 ），四フッ化炭素（ＣＦ4 ），三フッ化窒素（ＮＦ3 ）などを例示することができる。
【００２３】
放電容器１１の外面には、一対の放電用電極（以下、「外部電極」という。）１５Ａ，１５Ｂが互いに電気的に離れた周方向位置、例えば放電容器１１の管軸Ｃを挟んで互いに対向する位置において、管軸方向に沿って延びるよう配置されている。
一方の外部電極１５Ａは、その管軸方向における一方の端部が他方の外部電極１５Ｂと対向しない部分が形成されるよう、他方の外部電極１５Ｂの一端縁より管軸方向外方側に延長されて設けられており、また、他方の外部電極１５Ｂは、その管軸方向における他方の端部が一方の外部電極１５Ａと対向しない部分が形成されるよう、一方の外部電極１５Ａの他端縁より管軸方向外方側に延長されるよう設けられている。従って、一対の外部電極１５Ａ，１５Ｂが互いに対向して配設された領域である放電領域Ｌ１の両側の各々に、非放電領域Ｌ２，Ｌ３が形成されており、発光管１２と封止部材１３Ａ，１３Ｂとのロウ付け部２５が非放電領域Ｌ２，Ｌ３に位置される構成、具体的には、ロウ付け部２５が放電領域Ｌ１に対して管軸方向に十分に離間した位置に形成された構成とされている。
【００２４】
外部電極１５Ａ，１５Ｂは、例えば銅をペースト状にしたものを発光管１２の外面に塗布することにより、あるいは、例えばアルミニウムや金などの板状のものを接着剤などによって発光管１２の外面に接着することにより、形成することができる。
【００２５】
それぞれの外部電極１５Ａ，１５Ｂにおける延長部分には、給電のためのリード１８の一端が例えば半田付けにより電気的に接続されており、リード１８の他端は図示しない電源に接続されている。
【００２６】
而して、上記エキシマランプ装置においては、エキシマランプ１０における非放電領域Ｌ２，Ｌ３を冷却する冷却手段が設けられている。
この実施例における冷却手段は、例えば、互いに固定用ボルト（ランプ固定用）３５によって締結されて固定される半割り構造とされた略直方体形状（ブロック状）のヒートシンク３０により構成されており、エキシマランプ１０における非放電領域Ｌ２，Ｌ３の各々の、放電領域Ｌ１に隣接する部分において、ヒートシンク構成部材３１Ａ，３１Ｂの各々に形成された、エキシマランプ１０の放電容器１１の外周面に接する半円形状の窪み（図示せず）によって、エキシマランプ１０を挟持するよう設けられている。
【００２７】
ヒートシンク３０を構成する材料としては、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ、マコール（登録商標）などの絶縁体（非金属材料）および金属材料のいずれのものであってもよい。
ヒートシンク３０が例えば絶縁体よりなる場合には、外部電極１５Ａ，１５Ｂに接触する状態で設置した場合であっても放電に影響を与えないため、放電領域Ｌ１に隣接して設置することができるという利点がある。
また、ヒートシンク３０が例えば金属材料よりなる場合には、より大きな熱容量、熱伝導性をもつ金属を選択することにより、一層高い冷却効果を得ることができる一方で、高電圧が印加される側の外部電極１５Ａ（１５Ｂ）とヒートシンク３０との間の放電を防止するために、高電圧が印加される側の外部電極１５Ａ（１５Ｂ）から離して設置することが必要とされるため、非放電領域Ｌ２（Ｌ３）を大きく確保することが必要になり、デッドスペースが大きくなるというデメリットがある。
【００２８】
以上において、各々のヒートシンク３０は、例えば固定用ボルト３６によってランプハウス筐体５０に固定されており、発光部からの熱をヒートシンク３０を介してランプハウス筐体５０へと放熱させる機能（冷却機能）に加えて、エキシマランプ１０の支持部材としての機能も兼ね備えている。
【００２９】
また、上記エキシマランプ装置は、エキシマランプ１０の発光部からの放射を効率よく取り出すための反射鏡４０を備えた構成とされている。
この実施例においては、反射鏡４０は、エキシマランプ１０の管軸方向（長さ方向）における両端部がヒートシンク３０によって挟持された状態で、各々のヒートシンク３０に対して例えばミラー固定用ボルト４１によって固定されており、ヒートシンク３０が反射鏡４０の支持部材としての機能も兼ね備えたものとして構成されている。なお、反射鏡４０は、ヒートシンク３０と互いに別個にランプハウス筐体５０に固定されて設けられていてもよい。
【００３０】
上記構成のエキシマランプ装置においては、図示しない電源からのパルス高電圧がリード１８を介して一対の外部電極１５Ａ，１５Ｂ間に印加されることにより、発光管１２を介して外部電極１５Ａ，１５Ｂ間で放電が発生し、これにより、放電容器１１内に封入された、希ガス例えばアルゴン（Ａｒ）およびフッ化物例えば六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）が電離されてアルゴンイオンおよびフッ素イオンが形成され、アルゴン−フッ素からなるエキシマ分子が形成され、これにより、１９３ｎｍの波長近傍の光が放射される。
【００３１】
而して、金属ロウ材２０によるロウ付けによって封止構造が形成された、いわゆる「希ガス−フッ素エキシマランプ」においては、上述したように、紫外線の放射強度が短時間で減少してしまい、所期の光出力減衰寿命を得ることができないものであるところ、エキシマランプ１０点灯時において、発光部からの熱がヒートシンク３０を介してランプハウス筐体５０に放熱されて、発光管１２と封止部材１３Ａ，１３Ｂとのロウ付け部２５を含む非放電領域Ｌ２，Ｌ３が冷却されることにより、上記構成のエキシマランプ装置によれば、後述する実験例の結果から明らかなように、エキシマランプ１０を十分に高い照度を長時間の間にわたって維持することのできる長い光出力減衰寿命を有するものとして構成することができた。
【００３２】
この理由は、次のように考えられる。すなわち、本発明者が鋭意調査検討した結果、金属ロウ材２０によるロウ付けによって封止構造が形成された希ガス−フッ素エキシマランプにおいて光出力が低下する理由は、封止部材１３Ａ，１３Ｂの発光管１２に対するロウ付け時に、金属ロウ材２０が放電容器１１の内部に飛散（ガス状になって蒸発）して、目視により確認することはできないが、ロウ付け部２５以外の箇所、例えば放電容器１１の端部領域における内面に付着し、この付着した金属ロウ材がフッ素と反応することによってフッ素量が経時的に低下するためではないかと推定し、放電容器の端部領域の内面に付着していると想定される部分を含む非放電領域の温度を低く維持することによって当該付着金属ロウ材とフッ素との反応速度（反応性）を小さくすれば、希ガス−フッ素エキシマランプを、十分に高い照度が得られるものでありながら、所期の光出力減衰寿命を有するものとして構成することができるものと考えた。
そして、エキシマランプ１０点灯時において、ロウ付け部２５を含む非放電領域Ｌ２，Ｌ３がヒートシンク３０によって冷却されることにより、上記構成のエキシマランプ１０によれば、ロウ付け部２５近傍の放電容器１１の内面に金属ロウ材が付着している場合であっても、当該付着金属ロウ材とフッ素との反応速度を低下させることができるので、放電容器１１内のフッ素の減少（消耗）による照度低下を抑制することができて、エキシマランプ１０を、例えば、実用に耐えうる照度例えば０．５ｍＷ／ｃｍ2 以上を、１００時間以上の間にわたって維持することのできる長い光出力減衰寿命を有するものとして構成することができる。
【００３３】
また、上記構成のエキシマランプ装置によれば、ヒートシンク３０による冷却構造が採用されていることにより、故障等による冷却機能の低下の心配がなく、極めて簡単な構造によってエキシマランプ１０を効果的に冷却することができ、しかも、コスト的にも有利に作製することができる。
さらに、エキシマランプ１０が単に適宜のランプ保持部材によって保持される構成のものであれば、非放電領域Ｌ２，Ｌ３を比較的低い温度状態に維持するために、エキシマランプ１０の全長に対する非放電領域Ｌ２，Ｌ３の占める割合を大きく設定することが必要とされるが、ヒートシンク３０がエキシマランプ１０の支持部材としての機能も兼ね備えていることにより、エキシマランプ１０の全長に対する非放電領域Ｌ２，Ｌ３の占める割合を小さくすることができるので、十分な光量を得るために必要とされる大きさの放電領域Ｌ１を確保することができる構成のものでありながら、省スペース化を図ることができ、また、エキシマランプ１０を保持固定するための構成部材が不要となることによって部品点数の軽減化を図ることができてコスト的にも有利に作製することができる。
さらにまた、ヒートシンク３０が反射鏡４０の支持部材としての機能も兼ね備えていることにより、一層の省スペース化およびコストダウンを図ることができる。
【００３４】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例を説明する。
【００３５】
＜実験例１＞
図１および図２に示す構成に従って、エキシマランプを作製した。このエキシマランプの具体的な構成は次に示す通りである。
【００３６】
〔エキシマランプの構成〕
発光管（１２）：材質；サファイア、形状；外径φ１０ｍｍ，内径φ８ｍｍ，長さ１２０ｍｍである直管状のもの、
封止部材（１３Ａ，１３Ｂ）：材質；ニッケル、ガス管の材質；ニッケル、ガス管の形状；外径φ１０ｍｍ，内径φ８ｍｍ、
金属ロウ材（２０）：銀と銅との合金、
外部電極（１５Ａ，１５Ｂ）：材質；金，形状；幅（周方向の長さ）が５ｍｍ，長さが１１０ｍｍ、
放電領域（Ｌ１）の大きさ：１１０ｍｍ，非放電領域（Ｌ２，Ｌ３）の大きさ：４５ｍｍ，４５ｍｍ、
発光ガス：アルゴンガス（希ガス）９９．９％および六フッ化硫黄（フッ化物）０．１％，封入圧（全圧）；２５ｋＰａ、
【００３７】
上記において作製したエキシマランプ１０を、図３に示すように、非放電領域Ｌ２，Ｌ３の各々の、放電領域Ｌ１に隣接する部分に、それぞれ、ヒートシンク３０を取り付けた状態において、ヒートシンク３０の取り付け位置より管軸方向外方側の位置（両端部）をベース部材４５に固定されたステンレス製のばね板材よりなるランプ保持部材４６によって保持させた。
ヒートシンク３０は、各々エキシマランプの発光管の外周に接する半円形の窪み（直径１０ｍｍ）が形成された二つのヒートシンク構成部材３１Ａ，３１Ｂが固定用ボルト３６によって締結されてエキシマランプ１０を挟持して保持する半割構造のものであって、材質が窒化アルミニウム、概寸が１０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの略直方体形状であり、熱容量が約１５０Ｊ／Ｋである。
そして、エキシマランプ１０を、ピーク電圧３ｋＶ、点灯周波数５０ｋＨｚのパルス高電圧を外部電極１５Ａ，１５Ｂ間に印加して点灯させることにより、光出力減衰寿命を測定すると共に、封止部材１３Ａ，１３Ｂにおけるロウ付け部２５近傍の温度を熱電対により測定した。ここに、光出力減衰寿命は、エキシマランプ１０から放射される波長１９３ｎｍの光の出力が初期の５０％に低下するまでの点灯時間により定義される。結果を下記表１に示す。
【００３８】
＜比較実験例１＞
上記実験例１において作製したエキシマランプ１０を、図４に示すように、その両端部を、単に、ベース部材４５に固定されたステンレス製のばね板材よりなるランプ保持部材４６によって保持させた状態においてエキシマランプ１０を点灯させたことの他は、上記実験例１と同様の点灯試験を行った。結果を下記表１に示す。
【００３９】
＜実験例２＞
実験例１において作製したエキシマランプにおいて、放電領域の大きさが５０ｍｍ、非放電領域の大きさが７５ｍｍ，７５ｍｍとなるよう外部電極を設けたことの他は、実験例１において作製したエキシマランプと同一の構成を有するエキシマランプを作製し、上記実験例１と同様の点灯試験を行った。結果を下記表１に示す。
【００４０】
＜比較実験例２＞
上記実験例２において作製したエキシマランプを、上記比較実験例１と同様の方法によりエキシマランプを保持させた状態で、実験例１と同様の点灯試験を行った。結果を下記表１に示す。
【００４１】
【表１】
2010205639.tif 000003
【００４２】
表１に示す結果より明らかなように、ランプ点灯時において非放電領域が冷却されることにより、実験例１および実験例２に係るエキシマランプによれば、非放電領域が冷却されない場合よりも、光出力減衰寿命が大幅に伸びることが確認された。この理由は、放電容器（発光管）がサファイアにより構成されていることから、放電容器内に封入されたフッ素は、主に、金属製の封止部材および金属ロウ材と反応することによってその量が経時的に減少して照度低下が生ずるものと考えられるので、ロウ付け時において金属ロウ材が蒸発して発光管の内面に付着していると思われる領域を含む、ロウ付け部が位置される非放電領域を冷却して当該領域の温度を低下させることによりフッ素との反応速度を小さくすることができ、これにより、フッ素の減少を抑制することができて十分に長い光出力減衰寿命を得ることができたものと考えられる。
一方、比較実験例１および比較実験例２に係るエキシマランプの各々が、実験例１および実験例に係るエキシマランプより光出力減衰寿命が短くなる理由としては、放電容器内に封入されたフッ素が、金属製封止部材、ロウ付け部および非放電領域の内面に付着していると思われる金属ロウ材と反応することによりその量が減少してしまったためであると考えられる。
また、実験例１に係るエキシマランプにおいては、波長１９３ｎｍのＡｒ−Ｆエキシマ光の照度は、約１ｍＷ／ｃｍ2 であり、十分に高い照度を得ることができるものであることが確認された。
さらにまた、実験例２に係るエキシマランプによれば、実験例１に係るエキシマランプよりも長い光出力減衰寿命を得ることができることが確認され、例えば、必要とされる光照射エリアが狭い場合などにおいては、構成上、非放電領域を大きく採ることが可能となるので、有利であると考えられる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、エキシマランプ（放電容器）の構成は上記実施例のものに限定されるものはなく、図５に示すように、一端が閉塞された発光管１２Ａにおける開口側端部に、封止部材１３が金属ロウ材によってロウ付けされることにより封止構造が形成された、いわゆる「一端封止型」のものであってもよい。図５においては、図１に示すエキシマランプ装置と同一の構成部材には、便宜上、同一の符号が付してある。
このエキシマランプ装置を構成するエキシマランプ１０においては、放電容器１１の外面における、互いに電気的に離れた周方向位置、例えば放電容器１１の管軸Ｃを挟んで互いに対向する位置において、発光管１２Ａにおける閉塞された側の一端部から放電容器１１の管軸方向に沿って延びるよう配置されており、一方の外部電極１５Ａは、その管軸方向における他方の端部が他方の外部電極１５Ｂと対向しない部分が形成されるよう、他方の外部電極１５Ｂの他端縁より管軸方向外方側に延長されて設けられている。
従って、一対の外部電極１５Ａ，１５Ｂが互いに対向する放電領域Ｌ１の一側のみに、ロウ付け部２５を含む非放電領域Ｌ４が形成された構成とされている。
そして、このエキシマランプ１０における非放電領域Ｌ４の、放電領域Ｌ１に隣接する部分において、例えば、半割り構造とされた略直方体形状（ブロック状）のヒートシンク３０よりなる冷却手段が、ヒートシンク構成部材３１Ａ，３１Ｂの各々に形成された、エキシマランプ１０の放電容器１１の外周面に接する半円形状の窪みによって、エキシマランプ１０を挟持するよう設けられ、互いに固定用ボルト３６によって締結されて固定されている。
以上のような構成のエキシマランプ装置においても、上記実験例１と同様の点灯試験を行ったところ、図１に示す構成のものと実質的に同様の効果、すなわち、放電容器１１内のフッ素の消耗による照度低下を抑制することができて、エキシマランプ１０を十分に高い照度を長時間の間にわたって維持することのできる長い光出力減衰寿命を有するものとして構成することができることが確認された。
【００４４】
また、本発明においては、ロウ付け部を含む非放電領域を冷却するための方法として、強制空冷や水冷などの方法を利用することができ、また、強制空冷または水冷による冷却手段とヒートシンクによる冷却手段とを併用することができるが、強制空冷または水冷による冷却手段は、別途そのための機構が必要であり、ランプ装置が複雑化、大型化してしまうため、ヒートシンクなどの冷却手段による冷却方法が好ましい。
さらにまた、外部電極の外面が絶縁体によって被覆された構成とすることができ、このような構成によれば、外部電極間において沿面放電が生ずることを確実に防止することができるので、例えば外部電極に対する印加可能電圧を高くすることができて十分に高い照度を得ることができると共に優れた始動安定性を得ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  エキシマランプ
１１  放電容器
１２，１２Ａ  発光管
１３Ａ，１３Ｂ  封止部材
１４  ガス管
１５Ａ，１５Ｂ  放電用電極（外部電極）
１８  リード
２０  金属ロウ材
２１  ニッケル（Ｎｉ）層
２５  ロウ付け部
３０  ヒートシンク
３１Ａ，３１Ｂヒートシンク構成部材
３５  固定用ボルト（ランプ固定用）
３６  固定用ボルト
４０  反射鏡
４１  ミラー固定用ボルト
４５  ベース部材
４６  ランプ保持部材
５０  ランプハウス筐体
５０Ａ，５０Ｂ  エキシマランプ
５１  放電容器
５２，５２Ａ  発光管
５３Ａ，５３Ｂ  封止部材
５４  細管部
５５  放電用電極
６０  金属ロウ材
Ｃ  管軸
Ｌ１  放電領域
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  非放電領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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