(57)【要約】【課題】紫外線の測定範囲が広くなり、長時間接合部が変化することがなく、また長期間正確にエキシマランプや低圧水銀ランプや低圧水銀ランプ等の紫外線量を測定することができる紫外線センサおよび紫外線照度計を提供することを課題とする。【解決手段】内部を不活性ガス雰囲気としてなる金属キャップ１内に、紫外線受光素子を気密配置してある。また同金属キャップ内に金属基板２を配置し、同金属基板に短波長紫外線に感度を有するダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３を接着搭載し、さらに同金属キャップの受光窓に短波長紫外線を透過するサファイア板４を接着配置して構成してある。そして金属キャップと金属基板の接合、金属基板とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子の接着、同金属キャップとサファイア板の接着に有機材料を用いてないで構成してある。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を不活性ガス雰囲気としてなる金属キヤップ内に、紫外線受光素子を気密配置してなる紫外線センサにおいて、
前記、金属キヤップ内に金属基板を配置し、また同金属基板に短波長紫外線にのみ感度を有するダイヤモンド薄膜光導電型受光素子を接着搭載し、また金属キヤップの受光窓に短波長紫外線を透過するサファイア板を接着配置し、金属キヤップと金属基板の接合、金属基板とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子の接着、金属キヤップとサファイア板の接着に、有機材料を用いてないことを特徴とする紫外線センサ。
【請求項２】
金属キヤップと金属基板の接合は、抵抗溶接法または金−錫合金の金属接合を用いて構成したことを特徴とする請求項１記載の紫外線センサ。
【請求項３】
金属基板とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子の接着は、金−シリコン合金若しくは金−ゲルマニウム合金による金属接合としたことを特徴とする請求項１および請求項２記載の紫外線センサ。
【請求項４】
金属キヤップとサファイア板の接着は、モリブデン−マンガン合金の金属のハーメチックシール、または低融点ガラスによる接合を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の紫外線センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４紫外線センサを搭載して構成したことを特徴とする紫外線照度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマランプや低圧水銀ランプ等の紫外線量を測定するための紫外線センサおよび紫外線照度計の改良に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、エキシマレーザーのＡｒＦ（１９３ｎｍ）やＦ２（１５７ｎｍ）、真空紫外域発光の水銀ランプ（１８５ｎｍ）やキセノンエキシマランプ（１７２ｎｍ）等の強力な短波長紫外線が工業的に利用され始めている。これに伴い強力な短波長紫外線量を、多湿やガスの発生するような過酷な環境の下において、精度良く且つ長時間連続して安定に測定する紫外線センサが要求されている。
【０００３】
従来、短波長紫外線の強度測定のセンサには、特定波長のみに感度をもつ光電管検出器や窒化ガリウム光起電力型受光素子、シリコンホトダイオード（シリコン光起電力型受光素子）等の汎用性の検出器に特定波長のみを透過するフィルターまたは紫外線を可視光に変換する蛍光板を組合せたものが使用されていた。
【０００４】
また紫外線センサは、例えば受光窓に石英ガラスを支持してなる筒状の金属キャップの内底部に、基板を配置し、同基板に受光素子を配置し、石英ガラス、金属キャップ、基板、受光素子の接合にエポキシ樹脂を用いたものが実施されている。
また例えば、特開平１１−２４８５３１号においては、紫外線透過性のガラス窓と金属キャップは気密融着により接合し、基板と受光素子は耐熱性接着剤で接合し、基板と金属キャップは機械的溶接により接合することが実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、強い紫外線のもとでは、石英ガラスでも紫外線の透過率の減少は無視できない。また石英ガラスを用いると１６０ｎｍ以下の紫外線は透過せず、受光感度範囲１２０ｎｍ〜２２５ｎｍのダイヤモンドセンサを用いても１５７ｎｍＦ２レーザや１４６ｎｍクリプトンエキシマランプの紫外線は測定できないのが現状である。
また金属と直接気密融着可能な紫外線透過性ガラスを用いると、２３０ｎｍ以下の紫外線は透過せず、さらに測定範囲が限定される。
【０００６】
さらに従来、石英ガラスと金属キャップの接合する際に、膨張係数の差を緩和するために、例えば有機系接着剤が一般に使用されるが、有機系接着剤を用いると、有機物が紫外線や熱により劣化し、さらに有機ガスが発生するため、受光素子の作動が不安定となる欠点がある。
【０００７】
本発明は上記の諸点に鑑み発明したもので、紫外線の測定範囲は広くなり、長時間接合部が変化することがなく、また長期間正確にエキシマランプや低圧水銀ランプ等の紫外線量の測定が可能な紫外線センサおよび紫外線照度計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために次の構成としてある。
請求項１は、内部を不活性ガス雰囲気としてなる金属キヤップ内に、紫外線受光素子を気密配置してなる紫外線センサに関する。
同金属キヤップ内に金属基板を配置し、また同金属基板に短波長紫外線にのみ感度を有するダイヤモンド薄膜光導電型受光素子を接着搭載し、また金属キヤップの受光窓に短波長紫外線を透過するサファイア板を接着配置して構成してある。
そして、金属キヤップと金属基板の接合、金属基板とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子の接着、金属キヤップとサファイア板の接着には、有機材料を用いないで構成してある。
【０００９】
請求項２に記載の紫外線センサは、金属キヤップと金属基板の接合は、抵抗溶接法または金−錫合金の金属接合を用いて構成してある。
【００１０】
請求項３に記載の紫外線センサは、金属基板とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子の接着は、金−シリコン合金若しくは金−ゲルマニウム合金による金属接合で構成してある。
【００１１】
請求項４に記載の紫外線センサは、金属キヤップとサファイア板の接着は、モリブデン−マンガン合金の金属のハーメチックシール、または低融点ガラスにより接合してある。
【００１２】
請求項５に記載の紫外線照度計は、請求項１乃至請求項４紫外線センサを搭載して構成してある。
【００１３】
請求項１乃至請求項４紫外線センサによると、紫外線の測定範囲は広くなり、長時間接合部が安定して紫外線を測定することができ、また同紫外線センサを搭載した紫外線照度計によると、長期間正確にエキシマランプや低圧水銀ランプ等の紫外線量を測定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図１乃至図３について説明する。図１および図２は本発明の紫外線センサの実施例図であって、図１は正面図、図２は断面図である。図１と図２において、１は耐紫外線の金属キヤップであって、例えば鉄合金で筒状または箱状に構成してある。２は金属キヤップ１の底部に気密配置してなる金属基板であって、例えば鉄合金で円形または角状に形成してある。３は金属基板２の上面に接着搭載してなるダイヤモンド薄膜光導電型受光素子である。ダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３は短波長紫外線に感度を有して構成してある。短波長紫外線は、略１２０ｎｍ〜２２５ｎｍである。４は金属キヤップ１の受光窓に気密配置してなるサファイア板であって、短波長紫外線を透過する。短波長紫外線は、略１４０ｎｍ〜２２５ｎｍである。ここにサファイア板でなく、石英ガラスを使用すると、短波長紫外線の照射で透過率が低下する。また金属キヤップ１と、上面にダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３を接着搭載してなる金属基板２で構成される内部空間は、不活性ガス雰囲気として構成してある。不活性ガスとしては、例えば窒素ガス若しくはアルゴンガスを用いて構成してある。
【００１５】
また金属キヤップ１と金属基板２の接合、金属基板２とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３の接着、金属キヤップ１とサファイア板４の接着には、有機材料を用いないで構成してある。
【００１６】
また上記した金属キヤップ１と金属基板２の接合は、抵抗溶接法または金−錫合金の金属接合を用いて構成してある。
この接合によると、低圧水銀ランプで５００時間の照射を行った後、再度多湿の条件下で低圧水銀ランプの紫外線強度を測定したところ、指示値は照射前と差はなく且つ安定性していた。
なお、ここで半導体の接着に広く用いられているエポキシ樹脂接着剤を用いて、同様条件で実験すると、指示値は大きくなる場合と小さくなる場合があり不安定であることが確認された。
【００１７】
また上記した金属基板２とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３の接着は、金−シリコン合金若しくは金−ゲルマニウム合金による金属接合で構成してある。
この接合によると、低圧水銀ランプで５００時間の照射を行った後、再度多湿の条件下で低圧水銀ランプの紫外線強度を測定したところ、金属キヤップ１と金属基板２のケースと同じく指示値は照射前と差はなく且つ安定性していた。
なお、金属基板２とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３の接着において、半導体の接着に広く用いられているエポキシ樹脂接着剤を用いて、同様条件で実験すると、指示値は大きくなる場合と小さくなる場合があり不安定であることが確認された。
【００１８】
金属キヤップ１とサファイア板４の接着は、モリブデン−マンガン合金の金属のハーメチックシール、または低融点ガラスによる接合を用いて構成してある。
この接合によると、低圧水銀ランプで５００時間の照射を行った後、再度多湿の条件下で低圧水銀ランプの紫外線強度を測定したところ、金属キヤップ１と金属基板２のケース、金属基板２とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３のケースと同じく指示値は照射前と差はなく且つ安定性していた。
またここで、モリブデン−マンガン合金の金属のハーメチックシールに代えて低融点ガラスによる接合を用いても、同様に指示値は照射前と差はなく且つ安定性していた。
なお、ここで半導体の接着に広く用いられているエポキシ樹脂接着剤を用いて、同様条件で実験すると、指示値は大きくなる場合と小さくなる場合があり不安定であることが確認された。
【００１９】
５はダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３から信号を得るための一対のリード端子であって、金属基板２を貫通して構成してある。６はリード線であって、ダイヤモンド薄膜光導電型受光素子３とリード端子５を接続して構成してある。
【００２０】
また上記したように、ダイヤモンド薄膜光導電型受光素子を密封容器に収納し、その内部を不活性ガス雰囲気とすると、ダイヤモンド薄膜光導電型受光素子が湿気、ガス、塵埃に触れることがないので、測定雰囲気に影響されることなく長時間紫外線量を測定することができる。また金属キヤップ１の受光窓にはサファイア板を密接配置して構成してあるので、略１４０ｎｍ〜２２５ｎｍの範囲の短波長紫外線を正確に透過する。
【００２１】
次に本発明に係る紫外線センサの実験例について説明する。
先ず、上記した構成の金属キヤップ１の受光窓に、石英ガラスを用いて、キセノンエキシマランプを点灯すると、３６０時間の点灯で紫外線の透過率は２０％低下する。これに対して金属キヤップ１の受光窓にサファイア板を用いて、同様にキセノンエキシマランプを点灯すると、３６０時間の点灯で紫外線の透過率の変化はないことが確認された。
【００２２】
次に上記した紫外線センサを搭載した紫外線照度計を図３について説明する。図３において、１０は請求項１乃至請求項４に記載の紫外線センサを搭載してなる紫外線照度計受光部、１１は紫外線照度計本体、１２は紫外線照度計受光部１０と紫外線照度計本体１１を接続してなる接続ケーブル、１３は表示であって、例えばデジタル表示される。１４は紫外線照度計本体１１の構成壁に形成してなる電源スイッチ、１５は外部出力端子である。
図３に示す紫外線照度計によると、受光部が気密構造であるため、受光素子が湿気、ガス、粉塵に触れることがなく、指示値が安定しており、また受光部に短波長紫外線を透過するサファイアを用いているので、紫外線による透過率の低下が少なく、さらに金属キヤップと金属基板の接合、金属基板とダイヤモンド薄膜光導電型受光素子の接着、金属キヤップとサファイア板の接着には、有機材料を用いてないので長時間接合部が変化することがなく、また長期間正確にエキシマランプや低圧水銀ランプ等の紫外線量を測定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項４記載の紫外線センサは、紫外線の測定範囲が広くなり、また紫外線よる透過率の低下が少なく、さらに有機材料を用いてないので、紫外線センサ内が劣化分解することがなく、長時間接合部が変化することがなく安定して測定することができる特別な効果がある。
【００２４】
請求項５に記載の紫外線照度計は、広い範囲の紫外線を測定することができ、また紫外線よる透過率の低下が少なく、長期間正確にエキシマランプや低圧水銀ランプ等の紫外線量を測定することができる特別な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る紫外線センサの正面図。
【図２】図１の紫外線センサの断面図。
【図３】本発明に係る紫外線照度計の正面図。
【符号の説明】
１　金属キヤップ
２　金属基板
３　ダイヤモンド薄膜光導電型受光素子
４　サファイア板
５　リード端子
６　リード線
１０　紫外線照度計受光部
１１　紫外線照度計本体
１２　接続ケーブル
１３　表示部
１４　電源スイッチ
１５　外部出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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