(57)【要約】【課題】特定波長の真空紫外光を高出力で放射可能な放電ランプを提供する。【解決手段】放電ガスとしてネオン（Ｎｅ）ガスを放電管内に封入するマイクロ波放電ランプにおいて、微量（ガス濃度Ｎが５％以下）の一酸化炭素（ＣＯ）ガスをＮｅガスに添加し、放電管内に封入する。そして、マイクロ波発振器によるマイクロ波電力の供給によって放電発光させる。放電中、１５６ｎｍ、１６５ｎｍにおいて高強度の輝線スペクトルが得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスとしてネオンガス（Ｎｅ）が封入される放電管内に炭素単体もしくは炭素化合物が入れられており、ネオンガスを主成分とする放電により、真空紫外域の１５６ｎｍ付近において、炭素原子（Ｃ）を起源として輝線発光することを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
１５６ｎｍ付近における輝線発光のスペクトル強度が、真空紫外域において最も大きいことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
真空紫外域の１６５ｎｍ付近において、炭素原子（Ｃ）を起源として輝線発光することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項４】
炭素含有ガスが、ネオンガスとともに放電管内に封入されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項５】
炭素含有ガスが、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、メタン（ＣＨ４）のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ。
【請求項６】
ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス濃度Ｎ（％）が、０＜Ｎ≦５．０の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ。
【請求項７】
ガス濃度Ｎ（％）が、０＜Ｎ≦０．５の範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の放電ランプ。
【請求項８】
ガス濃度Ｎ（％）が、０＜Ｎ≦０．２の範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の放電ランプ。
【請求項９】
固体の炭素が放電管内に混入されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項１０】
炭素膜が放電管内壁に付着していることを特徴とする請求項９に記載の放電ランプ。
【請求項１１】
炭素片が放電管内に混入されていることを特徴とする請求項９に記載の放電ランプ。
【請求項１２】
前記放電ランプが、無電極放電ランプであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項１３】
前記放電ランプが、マイクロ波放電ランプであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項１４】
放電ガスの封入圧力が、１０ｋＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項１５】
放電ランプの製造方法であって、
放電管内にネオンガスと炭素含有ガスの混合ガスを封入し、
混合ガスの封入圧力を１０ｋＰａ以上に定め、
ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス濃度Ｎ（％）を、０＜Ｎ≦５．０の範囲に定めることを特徴とする放電ランプの製造方法。
【請求項１６】
放電ランプの製造方法であって、
内壁に炭素膜を付着させた放電管内にネオンガスを放電ガスとして封入し、
ネオンガスの封入圧力を１０ｋＰａ以上に定めることを特徴とする放電ランプの製造方法。
【請求項１７】
放電ガスとしてネオンガス（Ｎｅ）が封入される放電管内に炭素単体もしくは炭素化合物を入れ、
放電により、炭素原子を起源とする１５６ｎｍ付近の真空紫外光を放射させることを特徴とする放電発光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希ガスを放電管内に封入し、紫外領域の光を放電発光させる放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線は、蛍光灯、フォトリソグラフィーの光源、あるいは殺菌処理、ＵＶ硬化、オゾン生成等様々な各工業分野で幅広く利用されており、紫外線放射ランプとして水銀ランプが一般的に使用されている。放電容器内に水銀と希ガスを封入し、放電管の両端に設けた電極間に電圧を印加することで水銀による放電発光が生じ、波長２５４ｎｍ、１８５ｎｍなどの紫外光が放射される。
【０００３】
水銀ランプでは、周囲の温度変化によって紫外線放射特性が変化しやすく、要求される紫外線の光出力を高精度に安定させることが難しい。また、環境問題の観点からも、有害な水銀を今後も継続的に使用するのは望ましくない。
【０００４】
水銀を使用しない紫外光放電ランプとして、一酸化炭素（ＣＯ）を放電ガスとして封入する放電ランプが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。そこでは、一酸化炭素の放電プラズマによって強い紫外線を放射することを利用し、一酸化炭素を放電ガスとして放電管に封入する。放電中、一酸化炭素分子、一酸化炭素イオンによって紫外域２００ｎｍ〜４００ｎｍから紫外光が得られる。
【０００５】
また、上記放電ランプのように特定波長の輝線スペクトルではなく、真空紫外〜紫外域の連続スペクトルが得られる放電ランプとして、重水素ランプが知られている（例えば特許文献３参照）。重水素ランプでは、重水素または重水素と水素の混合ガスが放電ガスとして放電管内に封入される。
【特許文献１】特開２００４−１１１３０１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５８９２４号公報
【特許文献３】特開２００７−３３５１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載された放電ランプでは、高強度の真空紫外光を得ることはできない。一方、重水素ランプでは、真空紫外域において連続スペクトルの光が放射され、特定波長の真空紫外光を高出力で放射するように構成されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放電ランプは、真空紫外域で特定波長の紫外光を高出力で放射するランプであり、放電ガスとしてネオンガス（Ｎｅ）が封入される放電管内に炭素単体もしくは炭素化合物が入れられている。そして、ネオンガスを主成分とする放電によって、真空紫外域の１５６ｎｍ付近において、炭素原子（の励起）を発光起源として輝線発光することを特徴とする。
【０００８】
ここで、「炭素単体もしくは炭素化合物が入れられる」とは、放電時に炭素原子が放電管内に存在するように、炭素が様々な結合状態、相状態で存在することを表し、炭素原子を含む分子ガス（以下、炭素含有ガスという）をネオンガスに対して混合すること、炭素を含む液状成分を混入すること、あるいは、固体状の炭素を放電管内にあらかじめ付着することなども含まれる。
【０００９】
本発明の放電ランプでは、真空紫外域の１５６ｎｍ付近において、従来の放電ランプでは得られない非常に強い輝線発光スペクトルが得られる。この紫外光は、ネオンガスの放電プラズマ中に炭素原子が励起されることによって生じる。ネオンガスが封入された放電管に炭素を混入することにより、従来の放電ランプでは得られなかった真空紫外域における輝線発光が成し遂げられている。
【００１０】
一態様の放電ランプにおいては、１５６ｎｍ付近での輝線発光は、１５０ｎｍ〜１８００ｎｍの波長範囲、しいては真空紫外域におけるピーク発光となる。すなわち、１５６ｎｍ付近の光が真空紫外域で最も強い。また、１６５ｎｍ付近においても高出力の紫外光が得られる。
【００１１】
ネオンガスのみを放電管に封入しても、真空紫外域で同じような高出力の輝線発光は得られず、また、ネオンガス以外のガスを放電ガスとして封入しても、同様の輝線発光を得ることはできない。本発明の放電ランプは、従来の放電ランプでは実現できなかった真空紫外光の高出力を実現している。
【００１２】
放電ランプは、殺菌、フォトリソグラフィーなど、直接紫外線を利用する光源として構成すればよく、あるいは、真空紫外光によって蛍光体を励起させ、可視光を外部に放射する照明ランプとして構成してもよい。
【００１３】
放電ランプの種類、放電方式は特に限定されないが、炭素が電極に付着するのを防ぐため、放電空間内に電極を配置しない無電極放電ランプであるのがよい。例えば、マイクロ波放電ランプとして構成するのがよい。ネオンガスを主成分とする放電ガスの封入圧力はおよそ常温で１０ｋＰａ以上に設定すればよく、例えば封入圧力を大気圧に定めればよい。
【００１４】
放電管内への炭素混入量を調整するためには、ネオンガスとともに炭素含有ガスを放電管に封入させるのがよい。混入する炭素含有ガスとしては、炭素を含む分子ガスであればよく、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、メタン（ＣＨ４）のいずれかのガス、あるいはこれらの混合ガスであればよい。このような炭素含有ガスをネオンガスに対して添加させた放電ガスにより、炭素原子を起源として真空紫外域における輝線発光が得られる。
【００１５】
炭素の混入程度については、真空紫外光を高出力で放射させるのを妨げない範囲で炭素を混入すればよい。できるだけ高出力の真空紫外光を得るのであれば、微量の炭素含有ガスを放電管内に封入すればよく、ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス濃度Ｎ（％）は、０＜Ｎ≦５．０の範囲にあるのが望ましい。さらに、ガス濃度Ｎ（％）が、０＜Ｎ≦０．５の範囲であればより望ましく、０＜Ｎ≦０．２の範囲にあるのが最も望ましい。
【００１６】
安定して高出力の真空紫外光を得るためには、酸素など炭素原子以外の原子、分子を放電管内に混在させないことが望ましい。したがって、固体の炭素を放電管内にあらかじめ混入し、ネオンガスの放電プラズマ中に炭素原子を励起させるのが望ましい。
【００１７】
炭素原子の励起を放電管内全体で生じやすくするため、炭素膜を放電管内壁にあらかじめ付着させるのが好ましい。あるいは、炭素混入の準備を簡素化するため、炭素片を放電管内にあらかじめ混入させてもよい。炭素の混入量としては、真空紫外光の高出力の妨げにならない範囲に定めればよい。
【００１８】
本発明の放電ランプの製造方法は、放電管内にネオンガスと炭素含有ガスの混合ガスを封入する放電ランプの製造方法であって、混合ガスの封入圧力を１０ｋＰａ以上に定め、ネオンガスに対する炭素含有ガスのガス濃度Ｎ（％）を、０＜Ｎ≦５．０の範囲に定めることを特徴とする。あるいは、固体の炭素を混入させる放電ランプの製造方法としては、放電管内壁に炭素膜を付着させた後にネオンガスを放電ガスとして封入し、ネオンガスの封入圧力を１０ｋＰａ以上に定めることを特徴とする。
【００１９】
本発明の放電発光方法は、放電ガスとしてネオンガス（Ｎｅ）が封入される放電管内に炭素単体もしくは炭素化合物を混入し、放電により、炭素原子を起源とする１５６ｎｍ付近の真空紫外光を放射させることを特徴とする。炭素とネオンガスを含んだ放電管内で放電発光させることにより、殺菌処理など真空紫外光を必要とする処理に利用可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、特定波長の真空紫外光を高出力で放射可能な放電ランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、第１の実施形態であるマイクロ放電ランプの模式的構成図である。
【００２３】
光源装置として構成されるマイクロ波放電ランプ１０は、放電用マイクロ波キャビティ（共振器）２０の中空部に石英製放電管１２を挿入された放電ランプであり、マイクロ波電力を供給することによって放電発光する。放電管１２の開放端部１２Ａはチャンバー１５に収容され、Ｏリング１７によってシーリングされている。
【００２４】
チャンバー１５は、放電管１２の軸方向に延びる管状部１５Ａを有し、管状部１５Ａは、真空ポンプ４０、およびガスタンク４２、４４とガス管路５０を介して連通している。管状部１５Ａの端部には、ＭｇＦ２窓１４を配設した真空フランジ部１９が連結されており、放電発光による光がＭｇＦ２窓１４を通じて放電管外部に射出される。ＭｇＦ２窓１４には、真空紫外分光器（図示せず）、あるいは照射対象物を収容した真空容器（図示せず）が取り付け可能である。
【００２５】
ガスタンク４２、４４には、それぞれ一酸化炭素ガス（ＣＯ）、ネオンガス（Ｎｅ）が封入されており、ガス管路５０には、低圧真空計（圧力計）６２、高圧真空計６４が接続されている。放電管１２へのＮｅ、ＣＯガスの供給は、バルブ５２、５４、５５、５７、５９の開閉によって行われる。
【００２６】
放電管１２内には、ＮｅにＣＯの混合ガスが放電ガスとして封入され、Ｎｅに対するＣＯのガス濃度Ｎ（％）が５％以下となるようにガス供給が調整される。また、放電ガスの封入圧力（Ｐａ）が大気圧とほぼ同じ１００ｋＰａとなるように調整される。
【００２７】
電源部（図示せず）に接続された同軸出力型のマイクロ波発振器２２は、同軸ケーブル２４を介してマイクロ波キャビティ２０にマイクロ波電力を供給する。マイクロ波キャビティ２０では、マイクロ波電力によってマイクロ波電界がキャビティ内に印加される。これにより、放電管１２内の放電ガスがプラズマ状態となり、放電発光する。
【００２８】
放電発光では、Ｎｅによる発光とともに、炭素原子（Ｃ）の励起に起因する特定波長の真空紫外光がＭｇＦ２窓１４を通して外部に放射される。真空紫外光は、基板の表面処理等の光励起プロセスに使用される。
【００２９】
図２は、真空紫外分光器を放電ランプ１０に取り付けることで観測された真空紫外域の発光スペクトルを示した図である。ただし、放電ガスの封入圧力を１００ｋＰａ、ガス濃度Ｎを０．５％、マイクロ波電力を６０Ｗとしている。
【００３０】
図２に示すように、放電ランプ１０を放電発光させると、波長１５６ｎｍ付近で非常に強い輝線スペクトルＳＰ１が得られる。また、１６５ｎｍ付近においても強い輝線スペクトルＳＰ２が得られる。真空紫外域では、波長１５６ｎｍ付近の輝線スペクトルＳＰ１が最も相対的強度が大きく、放電ランプ１０は１５６ｎｍ付近でピーク発光する。波長１６５ｎｍ付近の輝線スペクトルＳＰ２の相対的強度はその次に大きい。
【００３１】
この１５６ｎｍ付近における非常に強いスペクトルは、炭素原子（Ｃ）を起因としている。放電管１２内に封入されたＣＯはＮｅのプラズマ放電中に分解され、炭素原子が生成する。生成した炭素原子はマイクロ波プラズマによって励起され、波長１５６ｎｍ付近で輝線発光する。波長１６５ｎｍ付近の輝線発光についても同じである。
【００３２】
ＣＯの分解によって生成されたＯやＯ２は真空紫外光の障害となるので、混入するＣＯガスの量が少ないほど光出力を高めることができる。図２では、ガス濃度Ｎが０．５％のときの発光スペクトルを示しているが、ガス濃度Ｎをさらに下げることによってより高出力の真空紫外光が得られる。
【００３３】
このように本実施形態では、放電ガスとしてＮｅガスを放電管内に封入するマイクロ波放電ランプ１０において、微量（ガス濃度Ｎが５％以下）のＣＯガスをＮｅガスに添加し、マイクロ波電力の供給によって放電発光させる。このとき、１５６ｎｍ、１６５ｎｍにおいて高強度の輝線スペクトルが得られる。
【００３４】
真空紫外域で安定した高出力のスペクトル光が得られるため、狭帯域で高出力のスペクトル光が要求される露光処理、殺菌処理、ＵＶ硬化処理などに光源装置として使用できる。また、放電管内に封入する放電ガス以外は従来のマイクロ波放電ランプと同じであり、ランプ構造を変更することなく高出力の真空紫外光を得ることができる。
【００３５】
上述したように、混入するＣＯガスのガス濃度Ｎを下げるほど高出力の発光スペクトルが得られることから、ガス濃度Ｎ（％）をできるだけ下げるのがよい。例えばガス濃度Ｎを０．２％以下とするのがよい。しかしながら、放電ランプ１０に使用環境において必要とされる強度以上のスペクトルが得られる範囲でガス濃度Ｎを定めればよい。ガス濃度を５％以下に定めれば十分な出力のスペクトルを得ることができるが、あるいは５％を超えたガス濃度Ｎを設定してもよい。
【００３６】
放電ガスの封入圧力についても、必要な強度のスペクトルが得られる範囲で定めればよく、大気圧以下、あるいは大気圧以上であってもよく、例えば１０ｋＰａ以上であればよい。
【００３７】
本実施形態では、ＣＯガスをＮｅガスに対して微量添加しているが、それ以外の炭素原子を含む分子ガス（ＣＯ２、ＣＨ４などをここでは炭素含有ガスという）を混入してもよく、１５６ｎｍ付近、１６５ｎｍ付近において非常に強い輝線スペクトルが同様に得られる。ＣＯ、ＣＯ２など酸素を含む分子ガスを混入する場合、例えば放電管内壁にＡｌ、Ｔｉなどの膜をあらかじめコーティングするなど、放電中に生成される酸素を吸収するようにゲッタ材を配設するのがよい。
【００３８】
次に、図３を用いて、第２の実施形態であるマイクロ波放電ランプについて説明する。第２の実施形態では、放電管の一端を真空ポンプに接続させず、封止切りされている。
【００３９】
図３は、第２の実施形態であるマイクロ波放電ランプの模式的構成図である。
【００４０】
マイクロ波放電ランプ１００における放電管１２０の一端は封止切りされており、その一端にはＭｇＦ２窓１２４が真空気密用の接着剤（トールシール）によって取り付けられている。石英製放電管１２０の本体部分１２０ＡとＭｇＦ２窓１２４との間には、ＭｇＦ２窓１２４と放電管本体部分１２０Ａの熱膨張率の相違による歪み等を防ぐため、継ぎガラス１２２が設けられている。
【００４１】
放電管１２０の内壁には炭素薄膜が付着しており、放電管１２０を封止切りする前にＣＯ等のガスを混入した上で放電発光することによって炭素薄膜を付着させ、その後に真空引き、封止切りしている。マイクロ波発振器２２からマイクロ波電力が供給されると、マイクロ波電界が加えられ、放電発光する。ネオンガスがプラズマ放電している間、放電管１２０の内壁に付着していた炭素原子が励起され、１５６ｎｍ付近、１６５ｎｍ付近において非常に強い輝線スペクトルが得られる。
【００４２】
第２の実施形態では、炭素薄膜、すなわち固体の炭素が放電管１２０内に混入されているため、を封入したときに生成されるＯやＯ２など他の分子による放電発光の障害がない。その結果、１５６ｎｍ付近、１６５ｎｍ付近における発光スペクトルは、第１の実施形態と同等、もしくはそれ以上の高出力であり、発光効率の優れた放電ランプを得ることができる。
【００４３】
なお、炭素薄膜を付着させる代わりに、炭素片を放電管１２０内にあらかじめ設けるように構成してもよい。また、第１、第２の実施形態では、炭素含有ガス、固体炭素を混入されていたが、油分、有機溶剤、プラスチック片などで炭素原子を含む炭素単体、あるいは炭素化合物を放電管１２内に混入するように構成してもよい。
【００４４】
第１、第２の実施形態のマイクロ波放電ランプでは紫外光を外部に放射するが、放電管１２内壁に蛍光体を付着させ、可視光を外部に放射するように構成してもよい。また、上述したタイプ以外のマイクロ波放電ランプを構成してよく、立体回路素子、導波管などを用いたマイクロ波放電ランプを適用してもよい。
【００４５】
さらに、マイクロ波放電以外の放電方式を適用することも可能であり、高周波放電、交流、直流放電による放電であってもよく、また、マイクロ波放電ランプ以外の無電極型放電ランプ、内部電極型放電ランプなど様々な種類の放電ランプについても適用することができる。
【００４６】
以下では、第１の実施形態におけるマイクロ波放電ランプに応じた実施例に基づいて、スペクトル特性、すなわち真空紫外域での高出力輝線発光を説明する。
【実施例１】
【００４７】
図４は、実施例１におけるマイクロ波放電ランプの発光スペクトルと重水素放電ランプの発光スペクトルを比較した図である。
【００４８】
実施例１のマイクロ波放電ランプは、第１の実施形態と同様のマイクロ波キャビティを使用する構成であり、同軸ケーブルを介して同軸出力型マイクロ波発振器をマイクロ波キャビティ（日本高周波製MC−III）に接続している。また、真空紫外分光器（アクトンリサーチ社製  ＶＭ−５０４）、光電子増倍管（アクトンリサーチ社製Ｄ  Ａ−７８０−ＶＵＶ）を用いて真空紫外光のスペクトルを測定した。
【００４９】
長さ５００ｍｍ、径１５ｍｍであって、石英ガラス製の一端開放型放電管を用意し、放電管の開放端をチャンバー（ゲージポートアダプタ）に接続させるととともに、ＭｇＦ２窓材をチャンバーに同軸結合した真空フランジ部に配設し、真空紫外分光器の入射ポートをＭｇＦ２窓に取り付けた。真空紫外光を精度よく測定するため、真空紫外分光器自体を高真空排気するとともに、真空フランジ部にチューブを取り付けて残留空気を真空排気した。また、ＭｇＦ２窓と真空紫外分光器の入射スリットとの間を高真空排気し、真空紫外分光器の入射ポートをＭｇＦ２窓で真空封止した。
【００５０】
放電ガス封入の手順について図１の符号を参照しながら説明すると、放電管内を真空排気した後、低圧真空計が使用できる状態でバルブ５２を開放し、ＣＯガスを供給した。そして、バルブ５５を調整しながら、低圧真空計の表示が１ｋＰａになるまで放電管内にＣＯガスを封入した。
【００５１】
ガス管路に残ったＣＯガスを除去した後、高圧真空計が使用できる状態でバルブ５４を開放し、Ｎｅガスを供給した。そして、バルブ５５を調整しながら、高圧真空計の表示が１００ｋＰａになるまでＮｅガスを放電管内に封入した。
【００５２】
そして、マイクロ波キャビティに挿入固定された放電管に対し、マイクロ波電力を６０Ｗ、マイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚで放電発光させた。真空紫外分光器の射出ポートに電子増倍管を設置し、光強度を電圧値（ｍＶ）で測定した。
【００５３】
一方、比較例としての重水素ランプについては、浜松ホトニクス製の重水素ランプ（Ｌ１０３６６型）を用意し、重水素ランプの光射出部分に上記真空紫外分光器を接続した。重水素ランプの光出射口と真空紫外分光器の入射ポートの距離は、上記放電ランプの放電発光領域と入射ポートの距離が同じ距離になるように設定されている。そして、同じ電力６０Ｗによって重水素ランプを放電発光させた。
【００５４】
図４（Ａ）では、縦軸の相対的スペクトル強度を、マイクロ波放電ランプのスペクトル強度レベルに合わせて規定している。図４（Ａ）のマイクロ波放電ランプによる発光スペクトルは、図２に示した発光スペクトルに相当する。一方、図４（Ｂ）では、縦軸の相対的スペクトル強度を、重水素ランプのスペクトル強度レベルに合わせて規定している。
【００５５】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）から明らかなように、マイクロ波放電ランプでは１５６ｎｍ付近、１６５ｎｍ付近で約４０倍以上の強いスペクトルが得られることが確認される。このことは、特定波長の真空紫外光を放射する光源装置として非常に有用であることを示している。
【実施例２】
【００５６】
図５は、実施例２のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するＣＯ２ガスの濃度を変えたときの発光スペクトルを示した図である。Ｎｅに対するＣＯ２のガス濃度Ｎを０．２％、０．５％、５％と定め、発光スペクトルを測定した。マイクロ波放電ランプの構成は上記実施例１と同じであり、封入ガス濃度以外の実験条件については、上記実施例１において示した条件と実質的に同じである。
【００５７】
図５に示すように、ＣＯ２のガス濃度Ｎが低いほど、波長１５６ｎｍ、１６５ｎｍのスペクトル強度が大きいことが確認される。ここでは図示していないが、ＣＯ２のガス濃度Ｎが１．０％であるときのスペクトル強度は、ガス濃度０．５％とガス濃度５．０パーセントの間であり、ガス濃度０．７％のスペクトル強度は、ガス濃度０．５％とガス濃度１．０％の間になる。このことは、ＣＯ２ガス以外のでも同じであり、ガス濃度０．２％〜５％の範囲においては、ＣＯ、ＣＨ４等のガス濃度が低いほどスペクトル強度が大きくなる。
【実施例３】
【００５８】
図６は、実施例３のマイクロ波放電ランプにおいて、ネオンに対して添加する炭素含有ガスを変えたときのスペクトル分布を示した図である。ただし、放電開始から所定時刻でのスペクトルを示す。Ｎｅに対するＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４のガス濃度を０．２％とする放電ガスをそれぞれ混入し、放電ガスの封入圧力を１００ｋＰａとした放電ランプのスペクトル分布を測定した。マイクロ波放電ランプの構成および放電条件については、封入する放電ガスの種類、ガス濃度を除いて上記実施例１と実質的に同じである。
【００５９】
図６に示すように、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４いずれのガスにおいても、およそ１５６ｎｍでもっとも強度の大きい輝線スペクトルが得られることが確認される。そして、１６５ｎｍ付近でスペクトル強度が次に大きい輝線発光が得られることが確認される。
【実施例４】
【００６０】
図７は、実施例４のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するガスとしてＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４をそれぞれ封入した３つの放電ランプの１５６ｎｍのスペクトル強度の時間経過を示した図である。図８は、実施例４のマイクロ波放電ランプにおいて、１６５ｎｍのスペクトル強度の時間経過を示した図である。マイクロ波放電ランプの構成、放電条件については、封入する放電ガスの種類、ガス濃度を除いて上記実施例１と実質的に同じである。
【００６１】
Ｎｅに対するガス濃度Ｎを０．２％と定め、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４をそれぞれ混入した放電ランプに対し、１５６ｎｍ、１６５ｎｍのスペクトル強度の時間経過を測定した。放電開始から１２分経過するまでの間、スペクトル強度がある程度変化し、１５〜２０経過後にはスペクトル強度が収束し始め、３０分経過後にはスペクトル強度がほぼ安定する。
【００６２】
図７、図８から明らかなように、放電発光が安定状態になれば、波長１５６ｎｍ、１６５ｎｍ付近の高出力輝線発光がそのまま維持されることが確認される。すなわち、放電ランプとして長時間使用しても、安定した高出力の真空紫外光を得ることが確認される。
【実施例５】
【００６３】
図９は、実施例５のマイクロ波放電ランプにおいて、放電管内壁に炭素薄膜をあらかじめ付着させたマイクロ波放電ランプにおける真空紫外域のスペクトル分布を示した図である。マイクロ波放電ランプの構成、放電条件については、マイクロ波電力が５０Ｗであること、炭素薄膜が放電管内に付着していること、炭素含有ガスとの混合ガスを封入する代わりに純ネオンガスを封入することを除いて、上記実施例１と同じである。
【００６４】
図９から明らかなように、およそ１５６ｎｍ、１６５ｎｍで高出力の輝線スペクトルが得られる。このことは、炭素含有ガスの混入の代わりに、固体として炭素を放電管内に混入することでも、同様のスペクトルが得られることを表している。
【実施例６】
【００６５】
図１０は、実施例６のマイクロ波放電ランプにおいて、ネオンガス以外の希ガスを封入したときの発光スペクトルを示した図である。マイクロ波放電ランプの構成、放電条件については、封入する希ガス以外の放電条件を除いて上記実施例５と実質的に同じである。
【００６６】
図１０に示すように、ネオン以外の希ガス、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）を放電ガスとして使用し、同様の発光スペクトルを得ることはできない。さらにＣＯガスを微量添加しても、純Ｎｅガス封入時と同様の発光スペクトルを得ることができなかった。このことから、Ｎｅと炭素の組み合わせによって、はじめて真空紫外域で非常に強い輝線発光が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１の実施形態であるマイクロ放電ランプの模式的構成図である。
【図２】真空紫外分光器を放電ランプに取り付けることで観測された真空紫外域の発光スペクトルを示した図である。
【図３】第２の実施形態であるマイクロ波放電ランプの模式的構成図である。
【図４】実施例１のマイクロ波放電ランプにおいて、マイクロ波放電ランプの発光スペクトルと重水素放電ランプの発光スペクトルを比較した図である。
【図５】実施例２のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するＣＯ２ガスの濃度を変えたときの発光スペクトルを示した図である。
【図６】実施例３のマイクロ波放電ランプにおいて、ネオンに対して添加する炭素含有ガスを変えたときのスペクトル分布を示した図である。
【図７】実施例４のマイクロ波放電ランプにおいて、混入するガスとしてＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４をそれぞれ封入した３つの放電ランプの１５６ｎｍのスペクトル強度の時間経過を示した図である。
【図８】実施例５のマイクロ波放電ランプにおいて、１６５ｎｍのスペクトル強度の時間経過を示した図である。
【図９】実施例５のマイクロ波放電ランプにおいて、放電管内壁に炭素薄膜を付着させたマイクロ波放電ランプにおける真空紫外域のスペクトル分布を示した図である。
【図１０】実施例６のマイクロ波放電ランプにおいて、Ｎｅ以外の希ガスを封入したときの発光スペクトルを示した図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１００  マイクロ波放電ランプ
１２、１２０  放電管
２０  マイクロ波キャビティ
４０  真空ポンプ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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