(57)【要約】【課題】紫外線を集光するためのレンズを使用しないで、狭い領域に高照度でエキシマ光照射を可能にするエキシマランプを提供すること。【解決手段】誘電体からなる放電容器が椀状部と窓部とからなり、椀状部外周面に一方の電極を有し、椀状部を貫通し放電容器内に突出した他方の電極を有し、放電容器内にはエキシマ光生成ガスが封入され、両電極間に高周波電圧を印加することでエキシマ光を窓部から放射するエキシマランプとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなる放電容器が椀状部と該椀状部の前面を覆う窓部とからなり、該放電容器内にはエキシマ光生成ガスが封入され、該椀状部外周面に一方の電極を有し、該椀状部を貫通し該放電容器内に突出した他方の電極を有し、両電極間に高周波電圧を印加することでエキシマ光を該窓部から放射することを特徴とするエキシマランプ。
【請求項２】
前記他方の電極が前記放電容器の椀状部内面に沿って放射状に伸びる枝部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
【請求項３】
前記一方の電極が反射部材を兼ねていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエキシマランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、沿面放電を利用したエキシマランプに関する。特に、高照射密度が得られるよう、集光機能をともなったエキシマランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
エキシマランプから放射される紫外線を用いた光プロセスは、ドライ洗浄の一つとして工業的にも利用されている。そして最近では、細胞組織検体への光照射というようなバイオ関連用途など、狭い領域に照射する照射源への利用も考えられるようになってきている。
【０００３】
狭い領域にエキシマ光を照射するエキシマランプとして、光取り出し方向を管軸方向の一方向に制限したエキシマランプがある。たとえば、特許第３０４３５６５に記載される。従来のエキシマランプ10の管軸方向の断面図を図４に示すが、合成石英ガラスなどの誘電体から成るランプで、図のようにエキシマ発光ガスが封入された放電空間15を挟んで放電容器１１面上に外電極１３、外電極１４を対向配置し、該外部電極１３，１４間に不図示の高周波電源から高周波電圧を印加することで、放電容器１１内に放電が発生し、窓部１２方向に向かう光成分が放電空間１５内を通り、窓部１２からエキシマ光が放射される。
【０００４】
この光取り出し方向を管軸方向の一方向に制限したエキシマランプは狭い領域にエキシマ光を照射するのに優れているが、しかしながら、ランプの窓部からはエキシマ光は発散して窓部位置での照度以上の高照度は得られない。
【０００５】
もちろん図４に示したエキシマランプにおいても、特開平０６−３３８３０１号公報にあるように、ランプの窓部の前面に集光レンズを用いれば高照度を得ることは可能であろうが、エキシマ光のような短波長用の集光レンズは非常に高価なため、実用的ではない。また、エキシマ光を放射する放電ランプを用いた紫外線放射装置において、紫外線を集光できるレンズが非常に高価なため、高照度密度の照射は困難である。
【特許文献１】特許第３０４３５６５号公報
【特許文献２】特開平０６−３３８３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、紫外線を集光するためのレンズを使用しないで、簡便に狭い領域に高照度でエキシマ光照射を可能にするエキシマランプを、沿面放電を利用して実現したエキシマランプで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、誘電体からなる放電容器が椀状部と該椀状部の前面を覆う窓部とからなり、該放電容器内にはエキシマ光生成ガスが封入され、該椀状部外周面に一方の電極を有し、該椀状部を貫通し該放電容器内に突出した他方の電極を有し、両電極間に高周波電圧を印加することでエキシマ光を該窓部から放射することを特徴とするエキシマランプとするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記他方の電極が放電容器の椀状部内面に沿って放射状に伸びる枝部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプとするものである。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記一方の電極が反射部材を兼ねていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエキシマランプとするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、誘電体からなる放電容器が椀状部と窓部とからなり、椀状部外周面に一方の電極を有し、椀状部を貫通し放電容器内に突出した他方の電極を有し、放電容器内にはエキシマ光生成ガスが封入され、両電極間に高周波電圧を印加することで、椀状部の内面上での沿面放電によるエキシマ光が内面の法線方向に積算されて光量がランプの中心軸延伸上で増加する効果により窓部から発散することなく、窓部から離れたところにおいてもランプの中心軸延伸上で高照度が得られる。
【００１１】
また、内電極が放電容器の椀状部内面に沿って放射状に伸びる枝部を備えることで、誘電体からなる放電容器内面に沿面放電が形成されることになり，放電が椀状部内面に沿って生成される。そして、外電極が反射部材を兼ねることで放電からのエキシマ光がよりランプの中心軸延伸上で増加することとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の典型的な実施形態を示す図である。エキシマランプ１には、誘電体からなる窓部４に、誘電体からなる曲面を有する椀状部３が備えられ、内電極６と椀状部３はグレーテッドシール（段継ぎシール）で封着されることにより放電空間７が生成されている。放電空間７には例えばキセノンガス等のエキシマ生成ガスが充填されている。椀状部３の外表面には外電極５が配設されている。内電極６と外電極５の間に高周波電圧を印加すると、放電空間７内の内電極６から、外電極５が配設された椀状部３内表面に沿って沿面放電である放電Ｄ１が形成される。放電Ｄ１から放射されるエキシマ光は、椀状部３の内面上での放電が法線方向に積算されて光量がランプの中心軸延伸上で増加する効果により窓部４から発散することなく、窓部４から離れたところにおいても高照度が得られる。椀状部３の形状を調整することにより、窓部４からの発散性・集光性を制御し照射方向を制御することも可能となる。なお、椀状部３の形状は例えば回転楕円面の一部を構成する面の形状がある。
【００１３】
そして、図１の外電極５を印刷法や蒸着法などで形成することで反射部材を兼ねることができ、エキシマ光の発散性を抑制することとなる。
【００１４】
また、図２のように、内電極６が放電容器２の椀状部３内面に沿って放射状に伸びる枝部６ａを備えることも、放電容器内面に沿った沿面放電を生成することができ効果的である。枝部の電極部は印刷法や蒸着法などで形成する。なお、図２では放電状態の図示を省略してある。
【００１５】
本発明の沿面放電が窓部前方で積算されて光量が増加する原理は以下のとおりである。
図５に示すように放電容器２の誘電体を挟んで外電極５と内電極(不図示)の間に例えば５０ｋＨｚの高周波電圧を印加すると、放電は放電容器２内面に沿うように生じる。その放電Ｄ3の各要素（矢印で表記）からの光は，その強度の放射方向分布を考えると，各要素からは一般的によく知られているようにＣｏｓθで規定される。すなわち図７に示すように，放電容器２内面に沿って生成された放電Ｄ３からは，放電容器２の中心軸延長線上に向かって積算されて光量が増加するようになる。
【実施例】
【００１６】
図１を使って本実施例の具体例を説明する。窓部４はφ２5ｍｍの合成石英製円板である。椀状部３を形成する曲面を有する誘電体も合成石英製であり、窓部４と一体成型されている。椀状部３中央にはφ１ｍｍ強の穴２０が設けられ、外径φ１ｍｍパイプからなるタングステン製の内電極６が挿入され、封着されている。パイプ状の内電極６を通してランプは真空排気され、エキシマ生成ガスとしてキセノンガス７０ｋＰａが封入されたのち、パイプ状の内電極６は融着され、放電容器２内は気密に保たれる。椀状部３外表面にはアルミニウム箔からなる外電極５が貼り付けられ、電極としての機能と反射部材としての機能を併せ持つ。内電極６と外電極５の間に８０ｋHzの３ｋＶの高周波電圧を印加する。図示するような放電Ｄ１が形成される。
【００１７】
本発明の効果を示す実験について図６、図７で説明する。
図６（ａ）に本願の椀状部を有するエキシマランプと比較例として図６（ｂ）に底部が平面のエキシマランプを概略断面で示した。エキシマ光を放射する窓部４の幅は２．５ｃｍである。内電極（不図示）と外電極５の間に８０ｋHzの３ｋＶの高周波電圧を印加し、窓部４の前方２．５ｃｍの位置での１７２ｎｍを中心波長とするエキシマ光の照度を測定すると、図７のようになる。図７は縦軸がランプ中央からの位置であり、横軸はエキシマ光の照度を示し、実線が本発明のエキシマランプ、点線が比較例のエキシマランプである。図６（ｂ）の本発明のエキシマランプの構成の方が、図６（ａ）の比較例の構成のエキシマランプに比べて管軸延長線上にエキシマ光が積算されて光量が増加していることが分かる。
【００１８】
椀状部３の誘電体は合成石英などのガラスに限定されることはなく、アルミナや窒化アルミなどのセラミックスなどでも良い。図３にその具体例を示す。アルミニウムからなる窪みを有するブロック体３０を用いる。このブロック体３０の窪み内面にアルミナ等のセラミックスを溶射などで塗りつけ、さらに内電極６を接着した構造をする。さらに窪み前面には窓部４として、合成石英からなる円板がフリット４０で接着されている。内電極６とブロック体３０に高周波電圧を印加することにより、放電容器内面のセラミックス面上には放電Ｄ３が形成される。また放電容器は椀状であることから、図１に示したのと同様に高照度のエキシマ光が窓前方に積算されて光量が増加し照射される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を具体的に示すエキシマランプの一例を示す。
【図２】内電極の配置の変形例を示す。
【図３】本発明を具体的に示すエキシマランプの一例を示す。
【図４】従来のエキシマランプの一例を示す。
【図５】本発明の集光原理を説明する図を示す。
【図６】本発明の効果を示す実験のランプの概略図を示す。
【図７】本発明のエキシマランプの集光の様子を示す。
【符号の説明】
【００２０】
１  エキシマランプ
２  放電容器
３  椀状部
４  窓部
５  外電極
６  内電極
６ａ  枝部
７  放電空間
１０  従来のエキシマランプ
１１  放電容器
１２  窓部
１３  外電極
１４  外電極
１５  放電空間
２０  穴
３０  ブロック体
４０  フリット
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  放電
【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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