(57)【要約】【課題】点火用の電極と電源を使用せず、低電圧で点灯し、発光面全域での紫外線量の均一性に優れ、調光範囲が広いエキシマ・ランプの点灯装置を提供する。【解決手段】出力周波数を自動調整でき、出力トランス９を最終出力段に装備した電源４に、エキシマ・ランプ７を接続し、出力トランスのインダクタンスＬ0とエキシマ・ランプのキャパシタンスＣ0とで共振回路を構成し、共振作用により点火電圧と連続点灯電圧を得て点灯すると、キャパシタンスＣ0はプラズマの成長と共に増加する特性を持つ。この特性に連動して共振周波数が低下するので、電源４の出力周波数を共振周波数に概略一致させるように自動調整し、インダクタンスＬ0とキャパシタンスＣ0との共振周波数が、エキシマ・ランプが持つ特性であるイオン・プラズマ振動周波数に概略一致するように、インダクタンスＬ0を決定し、点火電圧と連続点灯電圧を低下させる。【選択図】図４
2005158413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力周波数を自動調整できる機能を有し、空芯型出力トランスを最終出力段に装備した高周波電源に、
エキシマ・ランプ内に充填された放電用ガスに放電現象を誘起させるための、一対の放電電極対が装着されたエキシマ・ランプの放電電極対を接続し、
空芯型出力トランスの出力インダクタンスと、エキシマ・ランプに装着された放電電極対間のキャパシタンスとで共振回路を構成し、
該共振回路の共振作用により概略正弦波の高周波高電圧を発生させる事により、
エキシマ・ランプ内の放電領域の不特定の部位において、
連続点灯のきっかけとなる点灯開始用火花放電を生じさせるための点火（トリガ）電圧と、これに続く結果として、
エキシマ・ランプ内の放電領域全体が一様にグロー状放電による発光で満たされた状態となる連続点灯電圧を得て点灯する時、
消灯時から点火（トリガ）を経て、エキシマ・ランプ内の放電領域全体が一様にグロー状放電による発光で満たされた状態となる連続点灯までに至る途中の過程において、
エキシマ・ランプの放電電極対間のキャパシタンスは、エキシマ・ランプ内のグロー状放電による発光を伴うプラズマの成長と共に、概ね増加しながら推移するという特性を持つことに連動して、空芯型出力トランスの出力インダクタンスとエキシマ・ランプの放電電極対間のキャパシタンスとの共振周波数も概ね低下しながら推移するので、
前記高周波電源の出力周波数を、概ね低下しながら推移する共振周波数に、概略一致させるように自動調整する事と、前記空芯型出力トランスの出力インダクタンスと前記エキシマ・ランプに装着された放電電極対間のキャパシタンスとの共振周波数が、前記エキシマ・ランプに充填されている放電用ガスが持つ特性であるところのイオン・プラズマ振動周波数に概略一致するように、前記空芯型出力トランスの出力インダクタンスを製作し、
点火（トリガ）電圧と連続点灯電圧を低下させたことを特徴とするエキシマ・ランプの点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エキシマ・ランプの特性に適合させた高周波電源により、エキシマ・ランプを確実に点灯し、グロー状放電の発光により多くのエキシマ分子を形成させ、これらの分子から絶え間なく放射される紫外線を利用するエキシマ・ランプの点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連した技術として、「理工学における効果（エフェクト）の事典」昭和４７年５月２０日第１版１刷発行、発行所  東京電機大学出版局の１０.１［６］項  放電・プラズマ（非特許文献１）に関する効果の中の残留効果によると、放電開始電圧の周波数を直流からおよそ１［ＧＨＺ］まで変化させた時の放電開始電圧の変化をみると、１［ＭＨＺ］近辺と０.１［ＧＨＺ］近辺で放電開始電圧の低下が見られる。
この現象の根拠として、１［ＭＨＺ］近辺ではイオン・トラップ、０.１［ＧＨＺ］近辺では電子トラップという現象が記載されている。
これは放電空間に生じている一部のイオンや電子が放電電極に捕らえられることなく、加えられている外部電界により放電空間で振動しながら滞留している状態であるとしている。
尚、この放電管の放電電極対は、両極共に放電空間内に配置されている。
１［ＭＨＺ］近辺では多くのイオンが放電空間に捕捉されその空間電荷作用に伴うγ効果により二次電子作用が増し、負電位となっている金属電極からの二次電子の放出を促進し、放電開始をし易くしている、と記載されている。
【０００３】
しかし、放電電極対が、両極共に絶縁体等で遮蔽されているようなエキシマ・ランプにおいて、γ効果が得られない場合であっても、エキシマ・ランプ内の放電領域の不特定の部位において、連続点灯のきっかけとなる点灯開始用火花放電を生じさせるための点火（トリガ）電圧と、これに続く結果として、エキシマ・ランプ内の放電領域全体が一様にグロー状放電による発光で満たされた状態となる連続点灯電圧を得て点灯する時、点火（トリガ）電圧と連続点灯電圧の低下が見られることに関しての記載はない。
又、この冊子では、エキシマ・ランプ内の放電領域の不特定の部位において、連続点灯のきっかけとなる点灯開始用火花放電を生じさせるための点火（トリガ）電圧と、これに続く結果として、エキシマ・ランプ内の放電領域全体が一様にグロー状放電による発光で満たされた状態となる連続点灯電圧を得て点灯する時、点火（トリガ）電圧と連続点灯電圧を最も低くする事ができる周波数が、放電用ガスの種類やそのイオン密度によって決まるイオン・プラズマ振動周波数に概略一致する、という事に関しても言及していないし、イオン・プラズマ振動周波数なる語句や表現もない。
【０００４】
本発明に関連した技術として、「インターユニバーシティ  プラズマ・エレクトロニクス」平成１２年８月２５日、第１版第１刷発行、発行所  株式会社オーム社の３章（３）［２］プラズマ振動（非特許文献２）によると、電子プラズマ周波数やイオン・プラズマ周波数の記載がある。
これは放電空間に存在するプラズマは何らかのきっかけで、その中に正または負の空間電荷が局所的に現れると、そのプラズマは固有振動を始めるということを運動方程式より求めている。このきっかけが電子に起因するものであれば電子プラズマ振動が、イオンに起因するものであればイオン・プラズマ振動が生じる。そして、その周波数はそのプラズマのイオン密度と、電子の場合は電子の質量、イオンの場合はイオンの質量によって決まる固有の集団振動であるとされている。
【０００５】
しかし、この冊子ではプラズマ理論を解説する中で、一つの現象としてプラズマ振動というものがある事と、このプラズマ自身を利用した多くの応用例が記載されているが、このプラズマ振動が、エキシマ・ランプ等の放電空間において多くのエキシマ分子を形成させる事に関しての記載はない。
又、プラズマの生成に関して、放電ガスに対して外部エネルギーとして印加する高周波高電圧の周波数をイオン・プラズマ振動周波数に合わせると、エキシマ・ランプ内の放電領域の不特定の部位において、連続点灯のきっかけとなる点灯開始用火花放電を生じさせるための点火（トリガ）電圧と、これに続く結果として、エキシマ・ランプ内の放電領域全体が一様にグロー状放電による発光で満たされた状態となる連続点灯電圧を得て点灯する時、点火（トリガ）電圧と連続点灯電圧を最も低くする事が出来る事や、プラズマを効率よく生成できること等に関しても記載されていない。
【０００６】
本発明に関連した技術として、「最新の高周波応用」昭和２４年１月１日発行  発行所  株式会社ＣＱ出版社  第７編２．ａ．気相反応、オゾンの生成（非特許文献３）によると、オゾン管に５０［ＨＺ］の周期の放電が起っている時、３〜５［ＫＨＺ］の周期で幾多の非常に細い放電が観測され、又、１〜１.７［ＭＨＺ］の減衰振動も観測されている。オゾン管内の反応はこの減衰振動電流に比例している。ということが記載されている。
【０００７】
しかし、この記事の中で、３〜５［ＫＨＺ］の周期で幾多の非常に細い放電が観測され、とあるが、これが今日いわれている微小放電またはマイクロ・ディスチャージと思われる。
更に、１〜１.７［ＭＨＺ］の減衰振動はイオン・プラズマ振動周波数による減衰振動と考えられる。
オゾン管内の反応はマイクロ・ディスチャージそのものの強さより、その中に含まれるイオン・プラズマ振動の強さに比例することが考えられる。
この時点では、このイオン・プラズマ振動の概念が考えられていなかったことと、この周波数での実験や試みは技術的な問題で行われていなかったと考えられる。
【０００８】
本発明に関連した技術として、例えば、特許第３０５９３４８号公報（特許文献１）誘電体バリア放電装置があり、そこには、１０ＫＨＺ〜２００ＫＨＺ、２ＫＶ〜１０ＫＶｒｍｓの交流電圧の印加により、その半サイクル毎に放電開始と放電停止を繰り返している、との記載がある。
又、具体例として、厚さ１ｍｍの石英板２枚の間隙Ｙを４ｍｍとし、これを放電空間Ｇとして、キセノン・ガスが約４０，０００Ｐａ（２５℃基準）の圧力で満たされた電極面積２００ｃｍ2の誘電体バリア放電ランプを、周波数約１００ＫＨｚ、印加電圧約４ＫＶｒｍｓにおいて点灯した、という記載もある。
しかし、ここでは印加電圧の波形に関する具体的な表記はないが、文中において、放電時に大電流パルス、瞬間的な大電流パルスのバースト等と記載されていることから判断すると、印加電圧の波形は方形波に近いものと考えられる。又、ＬＣ直列共振回路を接続する例も記載されているが、このときの波形は、方形波の波形の立上がりと立下り部分において、ＬＣ直列共振回路による減衰振動波形が重畳されたものと考えられる。この減衰振動の重畳により、更にバースト状の高い電圧を得ているようである。
【０００９】
放電電圧がガスの圧力Ｐと電極間の距離Ｄの積に比例するということを前提にして、前記具体例と、前記具体例に近い本発明の実験例とを比較して、本発明の実験例における放電電圧が概ね低いことを以下に示す。
本発明の実験例では、外側の直径が約２５ｍｍφ、長さが１２００ｍｍ、肉厚が約１.２ｍｍ、の石英製外側管と、外側の直径が約１２ｍｍφ、長さが１２００ｍｍ、肉厚が約１ｍｍ、の石英製内側管を同軸に配置すると、その間隙は５.３ｍｍである。
その両端を気密に封じて放電空間とし、キセノン・ガスを約３００Ｔｏｒｒ（≒４０，０００Ｐａ）（２５℃基準）の圧力で満たし、外側管の外周に、長さが１０００ｍｍの金属製の網電極を概略密着して巻きつけ、これを外部放電電極とし、内側管の内側に、概略密着するように長さが１０００ｍｍの金属製の網電極を挿入し、これを内部放電電極としたとき、外部放電電極の電極面積は約７８５ｃｍ2、内部放電電極の電極面積は約３１４ｃｍ2となる。
以上のような、エキシマ・ランプを、本発明による高周波電源で点灯する場合、出力周波数を約２ＭＨｚにすると、点火（トリガ）電圧は概略正弦波で約２.１ＫＶｒｍｓ（約６ＫＶｐ−ｐ）が得られ、火花放電による点火（トリガ）が行われる。
点火直後に周波数を約１.８ＭＨｚに下げると、最大の紫外線量での連続点灯となり、印加電圧は概略正弦波で約１ＫＶｒｍｓ（約２.８ＫＶｐ−ｐ）となる。
ガスの圧力Ｐは同一の圧力になっており、電極間の距離Ｄは４ｍｍに対して、本発明では５.３ｍｍと約１.３倍になっているにもかかわらず、本発明による放電電圧は概ね低くなっている。
【００１０】
又、特許第３０５９３４８号公報（特許文献２）誘電体バリア放電装置によると、電圧の極性が変化した瞬間に放電が生じ、その放電時のみに放電プラズマが生じていることが記載されている。
この放電プラズマは一般的に微小放電またはマイクロ・ディスチャージと呼ばれており多くの欠点を有している。
第一に、エキシマ・ランプの点灯中は、常時２ＫＶ〜１０ＫＶｒｍｓの電圧が１０ＫＨＺ〜２００ＫＨＺの周波数で加えられている。
高電圧になるほど回路が周辺の湿度や塵等の影響を受けやすくなり、回路の長期的な安定性維持が難しく、これがエキシマ・ランプの点灯性能に悪い影響を与え、点灯しない時がある。
又、放電が生じたときは短時間の間に大きな電流が流れる大電流パルス波形であるために、それが発生する電磁波の不要輻射は広帯域の周波数に及びその遮蔽対策が難しい。
更に、エキシマ・ランプを構成する放電容器のガラスに対しても高電圧のストレスを連続して与えることになり、その寿命に悪い影響を与えることになる。
【００１１】
第二に、マイクロ・ディスチャージが生じた瞬間に、その部分のみが強力な紫外線を放射しており、同時刻に隣接する領域でマイクロ・ディスチャージが生じていない所と放電停止期間中は紫外線を全く放射していない。
このため紫外線量を多く得ようとするときは、単位面積、単位時間あたりのマイクロ・ディスチャージ量を多くしなければならないが、これには電荷を、放電容器の内側壁面に壁電荷として十分に付着させるための蓄積時間が必要となり、原理的な限界がある。
【００１２】
第三に、放電が継続して行われるとき、放電後、次の放電が行われるまでには電荷の蓄積時間を必要とする。
この蓄積時間が放電の休止時間となる。点灯周波数が低いため、この休止時間が長いので放電容器の平均した温度上昇は低いが、マイクロ・ディスチャージ部分の温度は非常に高い。
エキシマ・ランプを構成する放電容器のガラスには放電毎に局部的に膨張収縮が与えられ、その結晶化を早めてその寿命に悪い影響を与えると考えられる。
特に加速されたイオンの全てが、エキシマ・ランプを構成する放電容器のガラスに衝突する。
その衝突エネルギーがエキシマ・ランプを構成する放電容器のガラスに与えられ、その寿命に対しては更に悪い影響を与えると考えられる。
【００１３】
第四に、マイクロ・ディスチャージが発生し易い場所は、放電電極間の距離の近いところであり、距離の遠いところでは発生しにくい特性がある。
エキシマ・ランプを構成する放電容器のガラス寸法精度は悪く、電極の周辺空間（放電容器外）での不要放電をなくすためには、放電電極をエキシマ・ランプに完全に密着させ、放電容器外での電界集中を極力少なくして使用せざるをえない状況において、放電電極間距離はガラスの寸法精度に頼らざるを得ない結果となる。
このような状況下では、マイクロ・ディスチャージの密度分布を均一にすることは困難である。
結果として、発光面全域での紫外線量の均一性をよくすることが難しくなる。
【００１４】
第五に、マイクロ・ディスチャージの密度分布が均一であるとしても、これは常に放電位置を変える特性を持っているため、発光面の、ある微小面積領域においては時間軸での紫外線量のゆらぎから免れることはできない。
これはＰＤＰパネル等の蛍光体検査等で、蛍光体にエキシマ・ランプの２２２ｎｍの紫外線を照射し、その蛍光体を発光させて、その塗布状態を検査するとき、ＣＣＤカメラ等でその塗布状態の映像を取り込み、画像処理するには、明るさのゆらぎが生じ不適当である。
【００１５】
第六に、紫外線量を調整する方法に関しては、連続点灯時の紫外線量を１００％としたとき、これを時間軸における単位時間内で、点灯と消灯の時間を変えて調整するデューティ調整により、単位時間内の平均量を変えることにより紫外線量の調整を行っている。
このため、紫外線量を少なくしても、常に２ＫＶ〜１０ＫＶｒｍｓの電圧を印加し、ピーク値１００％の高エネルギー密度の紫外線を照射していることになる。
高エネルギー密度の紫外線を敬遠する用途においては使用できない。
又、紫外線量を更に少なくするときには消灯時間が長くなり紫外線が明滅してしまい、被照射対象物が高速で移動するような用途では設定した積算紫外線量を得にくい。
もちろん、前記第五項の用途に関しても同様である。
少ない紫外線量を連続して照射しなければならない用途においては、この方法は使えない。
【００１６】
第七に、点灯周波数が１０ＫＨＺ〜２００ＫＨＺであるため、比透磁率の高い磁性体のコアを使用することで、出力トランスは小型化できる。
しかし、電子部品の中でコアはその形状と寸法等に関して標準規格品の種類が少なく、設計上から算出した形状と寸法のものを探し出す事はほとんどできず、特別注文品になることが多い。
特に、大型のコアは確実に特別注文品となるので、大型ランプ用の出力トランスを製作するためには製作期間が長くなり、価格が高価になる。
管理上一番面倒な代物である。
これを使用することが、点灯電源の出力電力容量を変更するときに問題となる。
出力トランスはその出力電力容量に応じてその都度、半ばカット・アンド・トライで設計製作をしなければならない。
当然、前段の増幅器もその影響を受けて設計変更等が生じる。
図面や書類、それに部品管理や製造管理面等で煩雑になり、その管理費用は製品価格に上乗せされるため経済性に劣る。
【００１７】
本発明に関連した技術として、特開２０００−１３３２０９号公報（特許文献３）無電極電界放電エキシマ・ランプ装置がある。
そこには点灯用の高周波電源の他に、連続点灯のきっかけとなる点灯開始用の火花放電を生じさせるためのトリガ（点火）用電極とトリガ（点火）用電源を有しており、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲で電界放電させる、と記載されている。
約５ｍｍの放電空間にＸｅガスを約６００Ｔｏｒｒ封入し、２.６５ＭＨｚの固定周波数で、概略正弦波電圧を印加して、エキシマ・ランプを一様な放電（霧状の放電）で点灯させているが、周波数固定の高周波電源とエキシマ・ランプの間にマッチング回路を挿入しエキシマ・ランプからの反射波をなくすようにマッチング回路を調整し高効率の電源を得ている、としている。
【００１８】
更に、前記特開２０００−１３３２０９号公報（特許文献３）無電極電界放電エキシマ・ランプ装置  に関連して、第１５回光源物性とその応用研究会資料  ２０００年１２月４日  社団法人照明学会  社団法人応用物理学会  ＬＳ−００−４３  ＡＲ−００−６  ＰＥ−００−１  無電極電界放電によるエキシマ・ランプ（非特許文献４）の掲載資料の中でπ型マッチング回路や昇圧型マッチング回路によりＳＷＲを１.５以下になるようにマッチング回路を調整する、と詳細に記述されている。
【００１９】
しかし、この方式が本発明と大きく異なる点は、この方式では周波数を固定し、電源とエキシマ・ランプの間にマッチング回路を挿入して、両者のインピーダンス整合を行う方式のものである。
周波数を可変する方式のものではない。
又、周波数を可変しての紫外線量の調整に関しては記載されていない。
点灯用電極の他に、トリガ（点火）用電極を設けなければならず、電極構造が難しくなる、と同時に、回路構成も複雑になり、装置の信頼性や経済性にも問題がある。
【特許文献１】特許第３０５９３４８号公報
【特許文献２】特許第３０５９３４８号公報
【特許文献３】特開２０００−１３３２０９号公報
【非特許文献１】「理工学における効果（エフェクト）の事典」昭和４７年５月２０日第１版１刷発行、発行所  東京電機大学出版局の１０．１［６］項  放電・プラズマ
【非特許文献２】「インターユニバーシティ  プラズマ・エレクトロニクス」平成１２年８月２５日、第１版第１刷発行、発行所  株式会社オーム社の３章（３）［２］プラズマ振動
【非特許文献３】「最新の高周波応用」昭和２４年１月１日発行  発行所  株式会社ＣＱ出版社  第７編２．ａ．気相反応、オゾンの生成
【非特許文献４】第１５回光源物性とその応用研究会資料  ２０００年１２月４日  社団法人照明学会  社団法人応用物理学会  ＬＳ−００−４３  ＡＲ−００−６  ＰＥ−００−１  無電極電界放電によるエキシマ・ランプ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
点火（トリガ）用電極と点火（トリガ）用電源なしで、エキシマ・ランプを低電圧で確実に点灯でき、エキシマ・ランプの発光面全域における紫外線量の均一性に優れた、紫外線量の調整範囲が広い、エキシマ・ランプの点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
出力周波数を自動調整できる機能を有する事と、空芯型出力トランスを最終出力段に装備した高周波電源に、エキシマ・ランプ内に充填された放電用ガスに放電現象を誘起させるための、一対の放電電極対が装着されたエキシマ・ランプの放電電極対を接続し、空芯型出力トランスの出力インダクタンスと、エキシマ・ランプに装着された放電電極対間のキャパシタンスとで共振回路を構成し、その共振作用により概略正弦波の高周波高電圧を発生させる事により、エキシマ・ランプ内の放電領域の不特定の部位において、連続点灯のきっかけとなる点灯開始用火花放電を生じさせるための点火（トリガ）電圧と、これに続く結果として、エキシマ・ランプ内の放電領域全体が一様にグロー状放電による発光で満たされた状態となる連続点灯電圧を得て点灯する時、消灯時から点火（トリガ）を経て、エキシマ・ランプ内の放電領域全体が一様にグロー状放電による発光で満たされた状態となる連続点灯までに至る途中の過程において、エキシマ・ランプの放電電極対間のキャパシタンスは、エキシマ・ランプ内のグロー状放電による発光を伴うプラズマの成長と共に、概ね増加しながら推移するという特性を持つこと（本発明者は、この特性を発見した）に連動して、空芯型出力トランスの出力インダクタンスとエキシマ・ランプの放電電極対間のキャパシタンスとの共振周波数は概ね低下しながら推移するので、高周波電源の出力周波数を、概ね低下しながら推移する共振周波数に、概略一致させるように自動調整する事と、空芯型出力トランスの出力インダクタンスとエキシマ・ランプに装着された放電電極対間のキャパシタンスとの共振周波数が、エキシマ・ランプに充填されている放電用ガスが持つ特性であるところのイオン・プラズマ振動周波数に概略一致するように、空芯型出力トランスの出力インダクタンスを製作し、点火（トリガ）電圧と連続点灯電圧を低下させた事を特徴とするエキシマ・ランプの点灯装置である。
【発明の効果】
【００２２】
ガス圧が約４５０Ｔｏｒｒ、放電距離が約５ｍｍのとき、点火（トリガ）電圧は約７〜８ＫＶｐ−ｐとなり、比較的に低い電圧で確実に点灯できる。
点火（トリガ）時、最大紫外線量での点灯時それに最小紫外線量の点灯時においても共振特性を利用しているため、印加電圧は全て概略正弦波であり、比較的に電圧も少ないので、エキシマ・ランプと点灯装置からの基本波とその電磁的な不要輻射であるスプリアスに関しては少ない。
１７２ｎｍの紫外線量はランプの管面において約１００ｍＷ／ｃｍ2であり非常に高い。点灯装置の入力電力対紫外線量の効率は約１０％であり、高効率である。
放電電圧が低いこと、グロー状の放電であること、イオン・トラップされているのでイオンがエキシマ・ランプを構成するガラスに衝突する量が少ないこと等でランプの表面温度も低くいので、エキシマ・ランプの寿命が長くなる。
エキシマ・ランプを構成するガラスの寸法精度が若干悪いときや、放電電極の寸法やエキシマ・ランプへの取り付け精度が若干悪くても、グロー状の放電がエキシマ・ランプ内に充満する形態であるから、エキシマ・ランプの発光面全域での紫外線量の均一性が優れている。
放電形態がグロー状であり、詳細に観察すると霧がゆっくりと流れているような状態であるから点灯周波数による明滅は行われておらず、時間的に途切れのない連続発光である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１に、エキシマ・ランプの模式構造図を示す。
放電用ガスを充填した石英ガラス製の箱型放電容器１に、一方の放電電極２と他の一方の放電電極３で、その放電容器１を上下から挟むように、又、水平方向にずれることなく対向配置して、放電電極２と放電電極３を放電容器１に概略密着して取り付け、これをエキシマ・ランプとする。
石英ガラスの厚みはＴ１、放電用ガスの厚みはＴ２、放電電極２と放電電極３の面積はＳとする。
【００２４】
図２に、図１のエキシマ・ランプが、電気的にはキャパシタンスの直列等価回路で表せる概略図を示す。
平行平板電極の間に石英ガラス、放電用ガス、石英ガラスの順に誘電体が三層構造になっているキャパシタンスである。
ＣBaは図１の放電電極２と概略密着する石英ガラスによるキャパシタンスで、
ＣBa≒ε0εS1Ｓ／Ｔ１となる。
ＣBbは図１の放電電極（３）と概略密着する石英ガラスによるキャパシタンスで、
ＣBb≒ε0εS1Ｓ／Ｔ１となる。
ＣGは図１の上下２枚の石英ガラスで挟まれている放電用ガスによるキャパシタンスで、
ＣG≒ε0εS2Ｓ／Ｔ２となる。
ここで、ε0＝８.８５４×１０-12［Ｆ／ｍ］、εs1＝３.４〜４.５、εs２≒１であり、等価回路はＣBa、ＣG、ＣBbの順に直列接続された回路構成となる。
【００２５】
図３に、図２における直列等価回路のキャパシタンスが合成キャパシタンスで表せる概略図を示す。
合成キャパシタンスＣ０は、
Ｃ0＝１／（１／ＣBa＋１／ＣBb＋１／ＣG）となる。
【００２６】
図４に、エキシマ・ランプの点灯装置の簡略図を示す。
エキシマ・ランプの点灯装置は、出力周波数を自動調整できる高周波電源４の出力端子５と６に、図１と同様のキャパシタンスＣ0のエキシマ・ランプ７を接続した構成である。
高周波電源４は、出力周波数を自動調整できる電力増幅部８に、出力インダクタンスＬ0の出力トランス９を接続したものである。
出力周波数を自動調整できる電力増幅部８は、エキシマ・ランプ７を点灯、消灯するためのＯＮ−ＯＦＦスイッチ１０と、発信器１１と、発信器１１の発振周波数を自動制御する制御部１２と、発信器１１の出力を増幅する電力増幅器１３で構成される。
【００２７】
エキシマ・ランプ７に充填されている放電用ガスのイオン・プラズマ振動周波数ｆiは、ｆi＝（ｅ2ｎ0／ε0ｍi）1/2／２π［Ｈｚ］で求められる。
ここで、
電子の電荷ｅ＝１.６０２×１０-19［Ｃ］で、
真空の誘電率ε0＝８.８５４×１０-12［Ｆ／ｍ］である。
イオンの質量ｍiは陽子の質量ｍpとエキシマ・ランプに封入されている放電用ガスの原子量Ｍを乗じたものであるから、
イオンの質量ｍi＝ｍp×Ｍ＝１.６７３×１０-12×Ｍ［Ｋｇ］となり、
これ等を代入すると、
ｆi＝０.２０９６（ｎ０／Ｍ）1/2［Ｈｚ］となる。
更に、低温プラズマであるグロー放電のイオン密度ｎ0は概略１０14〜１０18［ｍ-3］であるからイオン密度：ｎ0≒１０16［ｍ-3］と仮定すると、
ｆi＝２０.９６×Ｍ-1/2［ＭＨｚ］となる。
【００２８】
出力トランス９の出力インダクタンスをＬ0とすると、Ｌ0はエキシマ・ランプ７のキャパシタンスＣ0と並列に接続された共振回路を構成する。
このとき、キャパシタンスＣ0はそのエキシマ・ランプ７の構造によりあらかじめ決まった値となっている。
エキシマ・ランプ７内の放電用ガスを、そのガスが持つ固有のイオン・プラズマ振動周波数ｆiと、概略同一周波数の外部電界で共鳴振動させるために、この共振回路の共振周波数ｆ0をイオン・プラズマ振動周波数ｆiに概略一致させるようにする。
ω0Ｌ0＝１／ω0Ｃ0、ω0＝２πｆ0の共振条件より、
Ｌ0＝１／ω02Ｃ0＝１／（２πｆ0）2Ｃ0となるから、
ここで、ｆ0≒ｆiとして、
Ｌ0＝１／（２πｆi）2Ｃ0で求める。
【００２９】
図５に、エキシマ・ランプ７に充填されている放電用ガスの絶縁破壊電圧ＶBの周波数特性図を示す。
ここで、イオン・プラズマ振動周波数ｆiにおいて絶縁破壊電圧ＶBが最も低下しＶBiとなる。
この理由は、放電容器内の偶存電子が、放電容器の外部電極に印加された高周波高電圧の電界を受けて、電界の方向が変わる毎に、放電容器内を瞬時に移動し、常に陽極側の壁に張り付き壁電荷になる。陽極側の壁は石英ガラスであり、壁電荷をほとんど吸収しないので、電子はほとんどその数を減らさない。
更に、偶存電子が放電空間を何度も往復するに間に、放電用ガスを電離させて、電離電子を増殖させる。この電離電子も偶存電子と同様に振舞う。
【００３０】
このようにして、電離電子と放電用ガスの陽イオンは増殖するが、陽イオンはその質量が大きいために電子のように、瞬時には壁電荷にならない。たまたま、陰極付近でできた陽イオンは壁電荷になるが、放電空間の中間付近でできたものは陰極付近に接近はするが、壁電荷になる前に電極の極性がかわってしまうために、いつまでも、放電空間に留まって陽イオンによる空間電荷群を形成する。この現象がイオン・トラップである。
陽イオンによる空間電荷群が陰極に接近したとき、空間電荷群と陰極間の電界は強められ、その電界内に、存在する電離していない放電用ガスを電離しやすくする。
このときの外部電界の周波数を、この放電用ガスのイオン・プラズマ振動周波数ｆiに概略一致させると空間電荷群と陰極間の電界強度は最大になり、放電用ガスの絶縁破壊電圧ＶBが最も低下しＶBiになると考えられる。
外部電界の周波数がイオン・プラズマ振動周波数ｆiより低くなるに従い、陽イオンによる壁電荷が徐々に増えて、陽イオンによる空間電荷群の密度が減り、空間電荷群と陰極間の電界強度も徐々に弱くなる。
【００３１】
ｆiLになると、陽イオンのほとんどが陰極の壁電荷となるため空間電荷はなくなり、その効果が得られず、直流電界による絶縁破壊電圧ＶBDCとほぼ同等になる。
外部電界の周波数がイオン・プラズマ振動周波数ｆiより高くなるに従い、陽イオンは陰極側に移動する距離が少なくなる。壁電荷が徐々に減って、陽イオンによる空間電荷群の密度が減る量は少なくなるが、空間電荷群と陰極間の平均距離が広がり、電界強度も徐々に弱くなる。
ｆiHになると、陽イオンのほとんどがその場所から移動できず、陰極付近の電界強度をほとんど強められず、直流電界による絶縁破壊電圧ＶBDCとほぼ同等になる。
ちなみに、ｆiH以上の周波数において、ｆiの約１００倍の周波数においては電子プラズマ振動により、再度、絶縁破壊電圧ＶBは低下する。
更に、周波数が高くなると、絶縁破壊電圧ＶBは上昇しＶBDC以上の値になる。これは、偶存電子が十分な加速エネルギーを得られなくなるためである。
【００３２】
エキシマ・ランプの消灯時の静特性を図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示す。
図６（Ａ）に、エキシマ・ランプの消灯時における静特性を説明するための簡略回路を示す。
ここでは、周波数が調整できる高周波電源１４の出力はスイッチ１５が切られているので、その電力は出力トランス１６には印加されていない。よって、一方の放電電極１７と他の一方の放電電極１８が取付けられたエキシマ・ランプ１９は消灯している。当然、放電管内にはプラズマは存在しない。
【００３３】
図６（Ｂ）に、図６（Ａ）の共振周波数に関係する部分の等価回路を示す。
ここで、Ｌ0は図６（Ａ）に示す出力トランス１６の出力インダクタンスである。
Ｒ0は図６（Ａ）に示す出力トランス１６のコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ＣBaは放電電極１７と概略密着する石英ガラスの誘電体によるキャパシタンスである。
ＣBbは放電電極１８と概略密着する石英ガラスの誘電体によるキャパシタンスである。
ＣGは石英ガラスの誘電体で挟まれている放電用ガスの誘電体によるキャパシタンスである。
【００３４】
図６（Ｃ）に、図６（Ｂ）を合成キャパシタンスで表した等価回路を示す。
ここで、Ｌ0は図６（Ａ）に示す出力トランス１６の出力インダクタンスである。
Ｒ0は図６（Ａ）に示す出力トランス１６のコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
Ｃ0は図６（Ｂ）のＣBaとＣBbそれにＣGを直列接続したときの合成キャパシタンスであり、
Ｃ0＝１／（１／ＣBa＋１／ＣBb＋１／ＣG）である。
【００３５】
図６（Ｂ）と図６（Ｃ）において、石英ガラス製放電容器の表面に密着している放電電極１７と放電電極１８の間には、エキシマ・ランプ１９の石英ガラス製放電容器の表面抵抗が漏洩抵抗として接続されているのであるが、この漏洩抵抗は非常に大きな値なので、これを無限大の値として、ここでは記載しない。
又、出力トランス１６におけるコイルの巻線間には漂遊キャパシタンスが存在し、エキシマ・ランプのキャパシタンスＣ0に対して無視できない値となることがあるが、ここでは混乱を避けるために無視し記載しない。
【００３６】
図６（Ｄ）に、図６（Ａ）の周波数特性図を示す。
ここで、一点鎖線で示す特性図は図５のエキシマ・ランプに充填されている放電用ガスの絶縁破壊電圧ＶBの周波数特性である。
実線で示す特性図は図６（Ｃ）のエキシマ・ランプ消灯時の等価回路の共振特性である。
点線で示す特性図は後述する図７（Ｄ）のエキシマ・ランプ連続点灯時における等価回路の共振特性である。
一点鎖線で示す特性図に関係する記号を以下に示す。
ＶBDCは直流電圧の印加による放電ガスの絶縁破壊電圧である。
ＶBiはイオン・プラズマ振動周波数ｆiにおいてＶBDCより最も低下した時の放電ガスの絶縁破壊電圧である。
実線で示す特性図に関係する記号を以下に示す。
ｆ0はｆiに概略一致させるようにＬ0を製作したときの共振特性の中心周波数である。
この共振周波数ｆ0≒ｆiであり、
ｆ0＝１／２π（Ｌ0Ｃ0）1/2≒ｆiとなる。
【００３７】
この共振回路の良さを示すＱ0は次式のようになる。
判りやすくするために、出力トランスの１次側回路の影響は無視すると、
Ｑ0＝２πｆ0Ｌ0／Ｒ0となる。
ここで、Ｒ0はＬ0のコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
Ｒ0≪２πｆ0Ｌ0の関係があるので、Ｑ0は大きな値となり、特性図はｆ0で共振電圧が最大値となる鋭く尖った高い曲線である。
その急峻さは、その高さが最大値の約７０％であるときの周波数の幅をｆW0とするとＱ0＝ｆ0／ｆW0となる。（ここで、ｆW0は図中には記載しない。後述するｆ0Wと混同に注意。）
ＶT0はこの共振回路にｆ0の周波数を印加したときに得られる共振電圧である。
ｆ0Lはこのエキシマ・ランプを点火（トリガ）できる電圧が得られる最低の周波数である。
ｆ0Hはこのエキシマ・ランプを点火（トリガ）できる電圧が得られる最高の周波数である。
ｆ0H−ｆ0L＝ｆ0Wはこのエキシマ・ランプを点火（トリガ）できる電圧が得られる周波数範囲である。
【００３８】
図６（Ａ）のスイッチ１５を投入し、例えば、高周波電源１４の周波数をｆ0Lより低い周波数のＡ点よりｆ0に向って高くしてゆくと共振電圧は急激に大きくなり、ｆ0LのＢ点に達したとき共振電圧はほぼＶBiと等しくなる。
この瞬間、放電ガスの絶縁破壊が生じてエキシマ・ランプ内において１〜数箇所で火花放電による点火（トリガ）が行われる。点火（トリガ）が行われた位置にはプラズマの小集団が残る。これはグロー状放電の発光を伴う。このプラズマの小集団は電界エネルギーを得ながら比較的に遅い速度で拡散拡大し、エキシマ・ランプ内に充満する。このとき、エキシマ・ランプ両端の電圧がＢ点のＶBiからＣ点のＶCへ移動する。その移動速度は、プラズマの拡散拡大速度に比例する。
同様に、スイッチ１５を投入し、例えば、高周波電源１４の周波数をｆ0Hより高い周波数のＤ点よりｆ0に向って低くしてゆくときも共振電圧が急激に大きくなり、ｆ0HのＥ点に達したとき共振電圧がＶBiと等しくなる。
【００３９】
この瞬間、放電ガスの絶縁破壊が生じてエキシマ・ランプ内において１〜数箇所で火花放電による点火（トリガ）が行われる。点火（トリガ）が行われた位置にはプラズマの小集団が残る。これがグロー状放電の発光を伴う。このプラズマの小集団は電界エネルギーを得ながら比較的に遅い速度で拡散拡大し、エキシマ・ランプ内に充満する。このとき、エキシマ・ランプ両端の電圧がＥ点のＶBiからＦ点のＶFへ移動する。その移動速度は、プラズマの拡散拡大速度に比例する。
ここで点火により１〜数箇所で生じる火花放電は誘電体バリア放電と概略同じ形態の火花であるが、誘電体バリア放電のように多くのマイクロ・ディスチャージは生じない。
ここで注意する点は、高周波電源の出力電力容量が十分にないとプラズマの小集団はエキシマ・ランプ内に拡散拡大する途中で停止し、一部においてプラズマを生じない所ができる。又、出力電力容量が不足すると、プラズマの小集団は縮小消滅に至り、エキシマ・ランプは消灯する。
【００４０】
エキシマ・ランプの連続点灯時の静特性を図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示す。
図７（Ａ）に、エキシマ・ランプの連続点灯時における静特性を説明するための簡略回路を示す。
ここでは、周波数が調整できる高周波電源１４の出力はスイッチ１５が投入されているので、その電力は出力トランス１６に印加されている。よって、一方の放電電極１７と他の一方の放電電極１８が取付けられたエキシマ・ランプ１９は点灯していて、プラズマ２０が生じている。
ここで、プラズマ２０と放電電極１７に概略密着する石英ガラスとの間にはシース２１と呼ばれるプラズマを形成できない領域が生じる。
同じく、プラズマ２０と放電電極１８に概略密着する石英ガラスとの間にもシース２２が生じる。
【００４１】
このシース２１とシース２２は、電気的に中性であるプラズマ２０がその中性を保てなくなる領域であり、その領域では電離電子、イオン化原子、励起原子それに多くの基底状態の原子、更にはイオン化原子や励起原子が基底状態の原子と結合した２原子体のダイマーや３原子体のトリマー等のエネルギー準位の変動に関わる分離結合等の挙動が活発であり、それ等がエネルギー準位を上げたり、下げたりする時にそのエネルギーの差に相当する電磁波である光を吸収したり、放出したりする。
このシース領域と、放電電極に挟まれていない放電空間領域を除き、エキシマ・ランプ内にはプラズマ２０が均等に充満して存在している。ランプ内のプラズマ２０は放電電極間の距離に若干のバラツキがあっても概略均一に分布する特性があるので、発光面全域における紫外線量の均一性が保たれる。
概略、このプラズマ２０には、電離していない電気的に中性な放電用ガスの他に、電離電子と陽イオン化した放電用ガスが等量で混在していると考えられる。
そして、このプラズマ２０は電気的には良導体であるため、放電電極１７と放電電極１８の放電距離方向において、プラズマ２０の厚み分だけ、等価的に放電距離を近づける働きをする。
【００４２】
その結果として、プラズマ２０は、エキシマ・ランプの等価キャパシタンスを大きくするという特性を持つ事を見出した。
出力トランス１６の出力インダクタンスＬ0は変化しないので、エキシマ・ランプの等価キャパシタンスが大きくなるということは、この時の共振回路の共振周波数ｆnは消灯時の共振周波数ｆ0よりも低くなる、という共振特性の変化として現れる。
【００４３】
図７（Ｂ）に、図７（Ａ）の共振周波数に関係する部分の等価回路を示す。
ここで、Ｌ0は図７（Ａ）に示す出力トランス１６の出力インダクタンスである。
Ｒ0nは図７（Ａ）に示す出力トランス１６のコイル巻線の、周波数ｆnにおける表皮効果を加味した抵抗。コイル巻線には高周波特性の良い線材を使用していることと、ｆnとｆ0の周波数の差は少ないので、各々の周波数において、その表皮効果を加味した抵抗値の差はほとんどないに等しいので、以後Ｒ0n≒Ｒ0とする。
ＣBaは放電電極１７と概略密着する石英ガラスの誘電体によるキャパシタンスである。
ＣBbは放電電極１８と概略密着する石英ガラスの誘電体によるキャパシタンスである。
ＣSaはシース２１のキャパシタンスである。
ＣSbはシース２２のキャパシタンスである。
ＲPnはランプ内の変位電流に反比例する負荷抵抗である。
この変位電流はこの共振回路を流れる伝導電流と同じ値である。
【００４４】
図７（Ｃ）に、図７（Ｂ）を合成キャパシタンスで表した等価回路を示す。
ここで、Ｌ0は図７（Ａ）に示す出力トランス１６の出力インダクタンスである。
Ｒ0は図７（Ａ）に示す出力トランス１６のコイル巻線の周波数ｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
Ｒ0≒Ｒ0nである。
ＣSnは図７（Ｂ）のＣBaとＣBbとＣSaそれにＣSbを直列接続したときの合成キャパシタンスであり、
ＣSn＝１／（１／ＣBa＋１／ＣBb＋１／ＣSa＋１／ＣSb）である。
プラズマ２０は電気的には良導体であるため、等価的に放電電極１７と放電電極１８を近づける働きをするから、
ＣSn＞Ｃ0となる。
ＲPnはプラズマ２０内の変位電流に反比例する抵抗である。
【００４５】
図７（Ｄ）に、図７（Ａ）の周波数特性図を示す。
ここで、一点鎖線で示す特性図は図６（Ｄ）のエキシマ・ランプが消灯しているときの放電用ガスの絶縁破壊電圧ＶBの周波数特性である。
実線で示す特性図は図７（Ｃ）のエキシマ・ランプ連続点灯時の等価回路の共振特性である。
点線で示す特性図は図６（Ｄ）のエキシマ・ランプ消灯時の等価回路の共振特性である。
一点鎖線で示す特性図に関係する記号を以下に示す。
ＶBDCは直流電圧の印加による放電ガスの絶縁破壊電圧である。
ＶBiはイオン・プラズマ振動周波数ｆiにおいてＶBDCより低下した放電ガスの絶縁破壊電圧である。
実線で示す特性図に関係する記号を以下に示す。
ｆnはＬ0にＲ0が直列接続されたものと、ＣSnに負荷抵抗ＲPnが直列接続されたものとの共振特性の中心周波数であり、ｆn＝１／２π（Ｌ0ＣSn）1/2である。
ＣSn＞Ｃ0であり、
ｆn＜ｆ0である。
【００４６】
この共振回路の良さを示す負荷Ｑnは次式のようになる。
判りやすくするために、出力トランスの１次側回路の影響は無視する。
負荷Ｑn＝（Ｒ0＋ＲPn）／２πｆnＬ0である。
ｆnはｆ0より若干小さくなってはいるが、負荷抵抗ＲPnの影響が強く負荷ＱnはＱ0より小さな値となる。
負荷Ｑn＜Ｑ0である。
特性図はｆnで最大値Ｖnとなる緩く膨らんだ低い山型の曲線である。
その急峻さは、その高さが最大値の７０％であるときの周波数の幅をｆWｎとするとＱn＝ｆn／ｆWｎとなる。（ここで、ｆWｎは図中には記載しない。）
【００４７】
エキシマ・ランプの連続点灯時の紫外線量は、図７（Ｄ）の実線で示す特性図の縦軸の点灯電圧に概略比例する。
Ｖnの点灯電圧のときに、１００％の紫外線量とすると、ＶC又は、ＶFの電圧ではＶnの約４０％の紫外線量が得られる。
目的の紫外線量がこの程度でよければ、このｆ0Lやｆ0Hの周波数で連続点灯すれば目的は果たせるが、多くの場合、この値では紫外線量が不足する。
そこで、点火（トリガ）後、自動的に紫外線量を１００％にする方法として、点火（トリガ）後、自動的に周波数をｆnに変化させればＶnの電圧が得られ、目的の１００％の紫外線量が出せる。
又、８０％の紫外線量が必要であれば、Ｖnの電圧の８０％の電圧になるような周波数にすればよい。
最小の紫外線量は約４０％であり、これ以下にすると、放電距離のバラツキが現れて、放電距離の長いところでプラズマが消滅し始める。放電容器の寸法精度や、放電電極と放電容器の密着精度をよくすれば、最小の紫外線量は４０％以下にすることも可能である。
【００４８】
エキシマ・ランプの連続点灯時の周波数調整領域は、図７（Ｄ）の実線で示す共振特性曲線において、ｆnで最大の光量が得られる。
周波数の調整領域は、このｆnを境にして周波数が高い方での調整領域と、反対に、周波数が低い方での調整領域が考えられる。周波数が高い方で調整すると、共振回路のインピーダンスは誘導性の影響が強くなる。周波数が低い方で調整すると、共振回路のインピーダンスは容量性の影響が強くなる。
ここで、容量性のインピーダンスは周波数が直流に近づくにつれて急激に無限大のインピーダンスに近づくという特性があるので、安定した紫外線量の調整が行いにくい。
一方、誘導性のインピーダンスは周波数が大きくなるにつれ、比例してインピーダンスが大きくなるという変化率一定の特性があるので、安定した紫外線量の調整が行える。
以上の理由で、紫外線量の調整領域はｆnを境にして周波数が高い方での調整がよい。
【００４９】
点火（トリガ）後、自動的に、目的の紫外線量が得られる周波数に自動調整する方法は次のようにして行うことができる。
図６（Ａ）の高周波電源１４は下記のような機能を有している。
高周波電源１４は点火（トリガ）するために必要なタイマーを装備している。
この点火（トリガ）用タイマーは、エキシマ・ランプを点灯するためにスイッチ１５を投入したときのみ、ある短時間の間だけ動作する。
この点火（トリガ）用タイマーが動作している間、高周波電源１４は点火（トリガ）電圧が得られる周波数を出力する。
図６（Ｄ）において、放電用ガスの絶縁破壊電圧以上の点火（トリガ）電圧が得られる周波数はｆ0Lからｆ0Hの範囲内であるから、あらかじめｆ0Lからｆ0Hの範囲内のある値に設定しておく。
この例では、点火（トリガ）電圧が得られる周波数は、あらかじめｆ0Lに設定したと、仮定する。
【００５０】
あらかじめ、点火（トリガ）電圧が得られる周波数をｆ0Lに設定した高周波電源１４において、エキシマ・ランプを点灯するためにスイッチ１５を投入すると、点火（トリガ）用タイマーが動作を開始し、エキシマ・ランプには、周波数ｆ0Lに対応するＶBiの電圧が印加される。
ＶBiの電圧が印加されると、エキシマ・ランプは時間的にただちに点火（トリガ）による火花放電を生じるのではなく、点火（トリガ）電圧の印加直後から点火（トリガ）による火花放電が生じるまでには、ある時間を必要とする。
エキシマ・ランプの放電空間内における偶存電子をきっかけにして点火（トリガ）が行われているので、その時間にはバラツキがあり不確定である。この不確定の時間内においては点火（トリガ）電圧が印加され続ける。
又、この不確定の時間はエキシマ・ランプを点灯するためにスイッチ１５を投入する度に、その都度変化する。
点火（トリガ）までの時間は、点火（トリガ）電圧が得られる周波数範囲ｆ0Lからｆ0Hにおける印加電圧範囲ＶT0からＶBiの大きさに概略反比例する傾向がある。
点火（トリガ）電圧の印加から、火花放電が生じるまでの時間が不確定になるので、点火（トリガ）用タイマーの設定時間は、このバラツキの最大値を包含できる値で、尚且つ、点火（トリガ）に続く連続点灯に支障がでないような最小値に設定する。
以上のような設定により、点火（トリガ）は点火（トリガ）用タイマーの設定時間内で行われる。
【００５１】
点火（トリガ）直後に図６（Ｄ）のＢ点からＣ点に移動するのであるが、その移動速度はエキシマ・ランプ内のプラズマの成長速度に比例する。
その理由は、プラズマの成長と共にエキシマ・ランプのキャパシタンスが大きくなり、高周波電源の出力トランスのインダクタンスとの共振周波数が周波数の低い方へ推移するためである。
エキシマ・ランプの動作点が図６（Ｄ）のＣ点に移ってからも、点火（トリガ）用タイマーの設定時間は必ず余り、動作を継続している。
この余った時間の間は、図６（Ｄ）のＣ点の電圧ＶCで連続点灯を続ける。
目的とする紫外線量がこの値でよければ、点火（トリガ）用タイマーの設定時間終了後の連続点灯時においても、引続きｆ0Lの周波数を出力し続ければ目的を果たせる。
【００５２】
しかし、連続点灯時における目的の紫外線量は、ＶCの電圧で得られる紫外線量以外である事が多い。
そのような場合には、点火（トリガ）用タイマーの設定時間終了後の連続点灯時には、その目的とする紫外線量が得られる電圧が出力される周波数に、自動的に変化させればよい。
例えば、連続点灯時に１００％の紫外線量を得ようとするときは、連続点灯時の周波数をｆnに設定しておけば、自動的にＶnの電圧が得られ、目的が果たされる。
【００５３】
特に、連続点灯時に１００％の紫外線量を得ようとするとき、周波数の変化方法において、若干の注意を要する。
出力電力容量が大きい高周波電源を使用して、点火（トリガ）後に１００％の紫外線量を得ようとするとき、周波数を変化させる速度が速すぎると、グロー状放電のプラズマが維持できず、大電流によるプラズマ・ピンチ効果を生じプラズマが収束してしまう。この放電形態は火花放電状で、太く、明るいストリーマが数多く発生する。このような放電状態になると紫外線量は一気に低下し、エキシマ・ランプを流れる電流も増大してしまい、効率の低下、発光面全域で紫外線量の不均一が生じる。
【００５４】
エキシマ・ランプ負荷に対して、出力電力容量が最適な高周波電源を使用して、最適な速度で周波数変化させ１００％の紫外線量を出すと、プラズマ・ピンチ効果は生じない。このときの放電形態は濃霧がエキシマ・ランプ内を渦巻くような状況のグロー状放電のプラズマを生じ、安定して十分な紫外線量が得られる。
【００５５】
更に特筆する現象は、放電容器のガラス厚や寸法、放電用ガスの圧力それに高周波電源等が最適化されると、最適なプラズマ・ピンチ効果が生じる。このときのプラズマは直径２〜３ｍｍの明るい球形状になり密集して生じる。この状態の光量は濃霧がエキシマ・ランプ内を渦巻くような状況のグロー状放電のプラズマより、さらに多くの紫外線量が得られるという特徴がある。但し、このプラズマは何らかのきっかけにより、太く、明るいストリーマに進展することがあるので安定化に注意を要する。
【００５６】
「エキシマ・ランプの消灯時から連続点灯時への動特性」
エキシマ・ランプの動特性を判り易くする都合上、図６（Ａ）に示したエキシマ・ランプの放電電極１７と放電電極１８の各々を、等しくｎ個の微小区間に区切り、その微小区間を、図８（Ａ）に示すような等価微小電極対（１）〜（ｎ）に置き換え、以下のような静特性の遷移順序に従って、総合的な動特性を説明する。
【００５７】
図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、消灯時における静特性を示す。
図８（Ａ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、消灯時における静特性を説明するための簡略回路を示す。
このエキシマ・ランプは図６（Ａ）に示したエキシマ・ランプの放電電極対を等しくｎ個の微小区間に区切り、その各々を微小電極対（１）〜（ｎ）として表記したものである。
ここでは、高周波電源の出力はスイッチが切られているので、その電力は出力トランスには印加されていない。よって、エキシマ・ランプは消灯している。当然、放電管内にはプラズマは存在しない。
【００５８】
図８（Ｂ）に、図８（Ａ）の共振周波数に関係する部分の等価回路を示す。
ここで、Ｌ0は図８（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図８（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ΔＣ1、ΔＣ2、ΔＣ3、・・・ΔＣnは微小電極対（１）〜（ｎ）の個々のキャパシタンスで、その値は全て同じでΔＣとする。
これらは図６（Ｂ）と同様に微小電極対に挟まれた石英ガラスと放電用ガスの誘電体によるキャパシタンスである。
【００５９】
図８（Ｃ）に、図８（Ｂ）を合成キャパシタンスで表した等価回路を示す。
ここで、Ｌ0は図８（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図８（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
Ｃ0はΔＣ1、ΔＣ2、ΔＣ3、・・・ΔＣnが並列接続されている総合キャパシタンスで、
Ｃ0＝ΔＣ1＋ΔＣ2＋ΔＣ3＋・・・＋ΔＣn＝ｎ×ΔＣである。
【００６０】
図８（Ｄ）に、図８（Ａ）の周波数特性図を示す。
ωＬ＝１／ωＣの共振条件より、
Ｌ＝１／（２πｆ）2Ｃとなる。
ここで共振周波数ｆはイオン・プラズマ振動周波数ｆiとし、キャパシタンスＣはエキシマ・ランプのキャパシタンスＣ0にすると、出力トランスの出力インダクタンスＬ0は、
Ｌ0≒１／（２πｆi）2Ｃ0のように製作する。
このように製作されたＬ0とエキシマ・ランプのキャパシタンスＣ0による共振周波数をｆ0とすると、
ｆ0＝１／２π（Ｌ0Ｃ0）1/2≒ｆiである。
この式は、出力トランスのＬ0とエキシマ・ランプのキャパシタンスＣ0による共振周波数ｆ0が、エキシマ・ランプに封入されている放電用ガスのイオン・プラズマ振動周波数ｆiに概略一致している、ということである。
【００６１】
この共振回路の良さを示すＱ0は次式のようになる。
判りやすくするために、出力トランスの１次側回路の影響は無視すると、
Ｑ0＝２πｆ0Ｌ0／Ｒ0である。
ここで、Ｒ0はＬ0のコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
Ｒ0≪２πｆ0Ｌ0の関係があるので、Ｑ0は大きな値となり、特性図はｆ0で共振電圧が最大値ＶT0となる鋭く尖った曲線である。
その急峻さは、その高さが最大値ＶT0の約７０％であるときの周波数の幅をｆW0とするとＱ0＝ｆ0／ｆW0となる。（ここで、ｆW0は図中には記載しない。）
【００６２】
図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、点火（トリガ）時における静特性を示す。
図９（Ａ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、点火（トリガ）時における静特性を説明するための簡略回路を示す。
図９（Ａ）は、スイッチが投入され、図８（Ｄ）のｆ0における電圧ＶT0が印加されて、火花放電が生じた瞬間を示した模式図を示す。
点火（トリガ）電圧が印加されると、エキシマ・ランプ内の偶存電子が高電圧の電界により瞬時に加速されて高速度のエネルギーを得て放電用ガスを電離し始める。不確定な時間を経過し、電離電子や陽イオンの密度がある値に達すると、火花放電を生じる。
この火花放電は誘電体バリア放電と概略同じ火花の形態であるが、誘電体バリア放電のように多くのマイクロ・ディスチャージは生じない。１〜数箇所の微小電極対において火花放電が生じる。
この図では、仮に、微小電極対（１）の１箇所において火花放電が生じたことにしてある。
【００６３】
図９（Ｂ）に、図９（Ａ）の共振周波数に関係する部分の等価回路を示す。
その火花放電により、その微小電極対（１）に挟まれる放電空間が短絡されたときの等価回路を示す。
この火花放電により、図８（Ｂ）におけるΔＣ1は図９（Ｂ）のΔＣTとΔＲTの等価回路に置き換わる。
Ｌ0は図９（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図９（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ΔＣTは微小電極対（１）の面積に接触している石英ガラスを誘電体とするキャパシタンスである。
放電空間は火花放電で短絡されるため、そのキャパシタンスはなくなっている。
ΔＣT＞ΔＣ1の関係となる。
ΔＣ2、ΔＣ3、・・・ΔＣｎは変化しない。
ΔＲTは火花放電の電流値に反比例して生じる抵抗値である。
【００６４】
図９（Ｃ）に、図９（Ｂ）を合成キャパシタンスで表した等価回路を示す。
Ｌ0は図９（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図９（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ＣTは微小電極対（２）〜（ｎ）の面積に接触している石英ガラスと放電ガスを誘電体とするキャパシタンスΔＣ2、ΔＣ3、・・・ΔＣnの総合キャパシタンスである。
ＣT＝ΔＣ2＋ΔＣ3＋・・・＋ΔＣn＝（ｎ−１）×ΔＣである。
ΔＣTは微小電極対（１）の面積に接触している石英ガラスを誘電体とするキャパシタンスである。
放電空間は火花放電で短絡されるため、そのキャパシタンスはなくなっている。
ΔＣT＞ΔＣ１である。
ΔＲTは火花放電の電流値に反比例して生じる抵抗で、これはＬ0とＣTで構成される共振回路に対して結合キャパシタンスとして働くΔＣTを介しての負荷抵抗となる。
【００６５】
図９（Ｄ）に、図９（Ａ）の周波数特性図を示す。
ｆTは共振周波数で、
ｆT≒１／２π｛Ｌ0（ＣT＋ΔＣT）｝1/2である。
ＶTは周波数ｆTのときの共振電圧である。
負荷抵抗ΔＲTが接続された共振回路の良さを示す負荷ＱTは次式のようになる。
負荷ＱT＝ＲT／２πｆTＬ０である。
ｆT＜ｆ0の関係になるが、その差は若干の値であり、ｆT≒ｆ0となる。
負荷ＱT＜Ｑ0となり若干負荷ＱTが小さくなる。
【００６６】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、点火（トリガ）直後のプラズマ残留時における静特性を示す。
【００６７】
図１０（Ａ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、点火（トリガ）直後のプラズマ残留時における静特性を説明するための簡略回路を示す。
図１０（Ａ）は、火花放電が生じた経路の跡に残留した電子と陽イオンが収束し、概略球形状の小さなグロー状放電の発光を伴うプラズマの小集団が取り残された瞬間を示した模式図である。
プラズマの小集団と一方の微小電極（１）に概略密着する石英ガラスとの間にはシースと呼ばれるプラズマを形成できない領域を生じる。
同じく、そのプラズマの小集団は他の一方の微小電極（１）に概略密着する石英ガラスとの間にもシースを生じる。
このプラズマの小集団は微小電極対（１）から加えられる電圧エネルギーの強さによって、その密度と大きさを変える。高周波電源の出力電力容量が小さくて、そのプラズマの小集団を維持できる電力が得られなければ、プラズマの小集団は拡散して消滅する。高周波電源の出力電力容量が十分であれば、そのプラズマの小集団を維持できる。ピンチ効果によりプラズマの小集団は集団を維持しようとするが、ここでは微小電極対（１）の間に生じたプラズマの小集団は図中矢印で示すように、隣接する微小電極対（２）に加えられている電圧エネルギーのある方向へと拡散する挙動を示す。
【００６８】
図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）の共振周波数に関係する部分の等価回路を示す。
その微小電極対（１）に挟まれた放電空間にシースを介して小さなグロー状放電の発光を伴うプラズマの小集団が残留した瞬間の等価回路を示す。
火花放電からプラズマの小集団への変化により、図９（Ｂ）におけるΔＣTとΔＲTは図１０（Ｂ）のΔＣS1とΔＲP1の等価回路に置き換わる。
Ｌ0は図１０（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図１０（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ΔＣS1は微小電極対（１）の面積に接触している石英ガラスを誘電体とするキャパシタンスとそれに直列に接続されるシース部のキャパシタンスの合成キャパシタンスである。
ΔＣS1＜ΔＣTの関係となる。
ΔＣ2、ΔＣ3、・・・ΔＣnは変化しない。
ΔＲP1はΔＣS1を介してプラズマの小集団内を流れる変位電流の電流値に反比例して生じるプラズマの小集団の抵抗値である。
【００６９】
図１０（Ｃ）に、図１０（Ｂ）を合成キャパシタンスで表した等価回路を示す。
Ｌ0は図１０（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図１０（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
Ｃ1は図９（Ｃ）のＣTと同じで、微小電極対（２）〜（ｎ）の面積に接触している石英ガラスと放電ガスを誘電体とするキャパシタンスΔＣ2、ΔＣ3、・・・ΔＣnの総合キャパシタンスである。
Ｃ1＝ＣT＝ΔＣ2＋ΔＣ3＋・・・＋ΔＣn＝（ｎ−１）×ΔＣである。
ＣS1＝ΔＣS1＝１×ΔＣSである。
ＣS1＜ΔＣTの関係となる。
ＲP1＝ΔＲP1である。
ＲP1はＬ0とＣ1で構成される共振回路に対して結合キャパシタンスとして働くＣS1を介しての負荷抵抗となる。
【００７０】
図１０（Ｄ）に、図１０（Ａ）の周波数特性図を示す。
ｆ1は共振周波数で、
ｆ1≒１／２π｛Ｌ0（Ｃ1＋ＣS1）｝1/2である。
Ｖ1は周波数ｆ1のときの共振電圧である。
負荷抵抗ＲP1が接続された共振回路の良さを示す負荷Ｑ1は次式のようになる。
負荷Ｑ1＝ＲP1／２πｆ1Ｌ0である。
ｆ1＞ｆTの関係になるが、その差は若干の値であり、ｆ1≒ｆTとなる。
グロー状放電するプラズマの小集団に流れる少ない電流に関係するＲP1より、火花放電による大きな電流に関係するΔＲTの方が小さな値となる。
ＲP1＞ΔＲTとなり、共振回路の負荷ＲP1はΔRTのときより軽くなる。
負荷Ｑ1＞負荷ＱTとなり、若干負荷Ｑ1が大きくなる。
【００７１】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、プラズマの成長過程における静特性を示す。
図１１（Ａ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、プラズマの成長過程における静特性を説明するための簡略回路を示す。
図１１（Ａ）は、微小電極対（１）の間に取り残された少量のグロー状放電の発光を伴うプラズマの小集団が、微小電極対（２）の電界エネルギーを得て拡散拡大し、成長した様子を示す模式図である。
成長したプラズマと一方の微小電極（１）と（２）に概略密着する石英ガラスとの間にはシースと呼ばれるプラズマを形成できない領域を生じる。
同じく、その成長したプラズマは他の一方の微小電極（１）と（２）に概略密着する石英ガラスとの間にもシースを生じる。
しかし、ここでは微小電極対（１）と（２）の間に生じた成長したプラズマは図中矢印で示すように、続いて隣接する微小電極対（３）に加えられている電圧エネルギーのある方向へと、更に拡散する挙動を示す。
【００７２】
図１１（Ｂ）に、図１１（Ａ）の共振周波数に関係する部分の等価回路を示す。
図１１（Ｂ）は、微小電極対（１）の間に取り残された少量のグロー状放電の発光を伴うプラズマの小集団が、微小電極対（２）の電界エネルギーを得て拡散拡大し、成長したときの等価回路を示す。
プラズマの小集団から成長したプラズマへの変化により、図１０（Ｂ）におけるΔＣ2は図１１（Ｂ）のΔＣS2とΔＲP２の等価回路に置き換わる。
Ｌ0は図１１（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図１１（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ΔＣS1とΔＣS2は微小電極対（１）と（２）の面積に各々接触している石英ガラスを誘電体とするキャパシタンスとそれに直列に接続されるシース部のキャパシタンスの合成キャパシタンスである。
ΔＣS2＝ΔＣS1の関係となる。
ΔＣ3、・・・ΔＣnは変化しない。
ΔＲP1はΔＣS1を介して、ΔＲP２はΔＣS2を介してプラズマ内を流れる変位電流の電流値に反比例して生じるプラズマの抵抗値である。
【００７３】
図１１（Ｃ）に、図１１（Ｂ）を合成キャパシタンスで表した等価回路を示す。
Ｌ0は図１１（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図１１（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
Ｃ2は微小電極対（３）〜（ｎ）の面積に接触している石英ガラスと放電ガスを誘電体とするキャパシタンスΔＣ3、・・・ΔＣnの総合キャパシタンスである。
Ｃ2＝ΔＣ3＋・・・＋ΔＣn＝（ｎ−２）×ΔＣである。
ΔＣS1＝ΔＣS2＝ΔＣSである。
ＣS2＝ΔＣS1＋ΔＣS2＝２×ΔＣSである。
ＣS2＞ＣS1の関係となる。
ＲP２＝１／｛（１／ΔＲP1）＋（１／ΔＲP2）｝である。
ここで、ΔＲP1＝ΔＲP２である。
ＲP２はＬ0とＣ2で構成される共振回路に対して結合キャパシタンスとして働くＣS2を介しての負荷抵抗となる。
【００７４】
図１１（Ｄ）に、図１１（Ａ）の周波数特性図を示す。
ｆ2は共振周波数で、
ｆ2≒１／２π｛Ｌ0（Ｃ2＋ＣS2）｝1/2である。
Ｖ2は周波数ｆ2のときの共振電圧である。
負荷抵抗ＲP2が接続された共振回路の良さを示す負荷Ｑ2は次式のようになる。
負荷Ｑ2＝ＲP2／２πｆ2Ｌ0である。
ｆ2<ｆ1の関係になるが、その差は若干の値であり、ｆ2≒ｆ1となる。
ＲP2＜ＲP1であり、共振回路の負荷抵抗ＲP2はＲP1のときより重くなる。
負荷Ｑ2＜負荷Ｑ1となり、若干負荷Ｑ2が小さくなる。
【００７５】
同様にして、プラズマは微小電極対（３）、（４）、・・・（ｎ）へと拡散拡大してゆく。
その過程で共振周波数はｆ2＞ｆ3＞ｆ4＞・・・＞ｆnと低下してゆく。
又、共振回路の良さを示す負荷Ｑは負荷Ｑ2＞負荷Ｑ3＞負荷Ｑ4＞・・・＞負荷Ｑnと小さくなり、その特性も鋭く尖った高い曲線から緩く膨らんだ低い山型の曲線へと推移する。
【００７６】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、連続点灯時における静特性を示す。
図１２（Ａ）に、エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、連続点灯時における静特性を説明するための簡略回路を示す。
図１２（Ａ）は、微小電極対（１）〜（ｎ）の間にグロー状放電の発光を伴うプラズマが充満した様子を示す模式図である。
充満したプラズマと一方の微小電極（１）〜（ｎ）に概略密着する石英ガラスとの間にはシースと呼ばれるプラズマを形成できない領域を生じる。
同じく、その充満したプラズマは他の一方の微小電極（１）〜（ｎ）に概略密着する石英ガラスとの間にもシースを生じる。
【００７７】
図１２（Ｂ）に、図１２（Ａ）の共振周波数に関係する部分の等価回路を示す。
図１２（Ｂ）は、微小電極対（１）〜（ｎ）の間にグロー状放電の発光を伴うプラズマが充満したときの等価回路を示す。
プラズマの充満により、図１１（Ｂ）におけるΔＣ3〜ΔＣnは図１２（Ｂ）のΔＣS3とΔＲP3〜ΔＣSnとΔＲPnの等価回路に置き換わる。
Ｌ0は図１２（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図１２（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ΔＣS〜ΔＣSnは微小電極対（１）〜（ｎ）の面積に各々接触している石英ガラスを誘電体とするキャパシタンスとそれに直列に接続されるシース部のキャパシタンスの合成キャパシタンスである。
ΔＲP1〜ΔＲPnはΔＣS1〜ΔＣSnを介してプラズマ内を流れる変位電流の電流値に反比例して生じるプラズマの抵抗値である。
ΔＣS1＝ΔＣS2＝・・・＝ΔＣSnの関係となる。
【００７８】
図１２（Ｃ）に、図１２（Ｂ）を合成キャパシタンスで表した等価回路を示す。
Ｌ0は図１２（Ａ）に示す出力トランスの出力インダクタンスである。
Ｒ0は図１２（Ａ）に示す出力トランスのコイル巻線のｆ0における表皮効果を加味した抵抗である。
ＣSn＝ΔＣS1＋ΔＣS2＋・・・＋ΔＣSn＝ｎ×ΔＣSである。
ＲPn＝１／｛（１／ΔＲP1）＋（１／ΔＲP2）＋・・・＋（１／ΔＲPn）｝である。
ここで、ΔＲP1＝ΔＲP2＝・・・＝ΔＲPnである。
Ｌ0とＣSnで構成される共振回路に対してＲ0とＲPnが直列に接続される。
【００７９】
図１２（Ｄ）に、図１２（Ａ）の周波数特性図を示す。
ｆnは共振周波数で、
ｆn≒１／２π（Ｌ0×ＣSn）1/2である。
Ｖnは周波数ｆnのときの共振電圧である。
Ｌ0とＣSnで構成される共振回路に対してＲ0と負荷抵抗ＲPnが直列に接続されたときの負荷Ｑnは次式のようになる。
負荷Ｑn＝（Ｒ0＋ＲPn）／２πｆnＬ0である。
ここで、エキシマ・ランプ内のプラズマはこれ以上に拡散できないためにキャパシタンスは一定値となり、共振周波数もｆnで安定する。負荷Ｑnも変化しない。
この特性曲線のｆnからそれより高い周波数範囲で、周波数を調整することにより、エキシマ・ランプの紫外線量の調整が可能となる。周波数の上限はｆ0より少し高い周波数まで使用できる。そのとき、紫外線量は最大値の約４０％である。
このとき、厳密には、共振周波数ｆnと負荷Ｑnはプラズマの濃度変化に比例して変化していると考えられるが、実用上では、その変化は認められない。
【００８０】
図１３に、エキシマ・ランプの消費電力容量に応じて、高周波電源の出力電力容量を加減し最適化する方法の概略図を示す。
図１３は、出力周波数を自動調整できる大電力容量の高周波電源２３の出力端子２４と２５に、大型エキシマ・ランプ２６を接続した構成である。
大電力容量の高周波電源２３は、出力周波数を自動調整できる大電力容量の電力増幅部２７に、＜１＞〜＜ｎ＞で示すＮ個（Ｎユニット）の１次コイルを巻付けた出力トランス２８を接続したものである。
出力周波数を自動調整できる大電力容量の電力増幅部２７は、大型エキシマ・ランプ２６を点灯、消灯するためのＯＮ−ＯＦＦスイッチ２９と、発信器３０と、発信器３０の発振周波数を制御する制御部３１と、発信器３０の出力を増幅する［１］〜［Ｎ］で示すＮ台（Ｎユニット）の電力増幅器３２で構成される。
［１］〜［Ｎ］で示すＮ台（Ｎユニット）の電力増幅器３２は全て同じ回路構成のものである。１台の出力電力容量をＰ［Ｗ］とすると、総合出力電力容量ＰN＝Ｎ×Ｐ［Ｗ］となる。
又、出力トランス２８は空芯ボビンに２次コイルを先に単層ソレノイド巻きし、この２次コイルの上層に絶縁シートを巻きつけ、更に、この絶縁シートの上層に１次コイルを巻きつける構造のものである。
１次コイルの巻数は１〜２回であり、＜１＞〜＜ｎ＞で示す１次コイルどうしを隣接してＮ個（Ｎユニット）巻きつけるようにする。
［１］〜［Ｎ］で示すＮ台（Ｎユニット）の電力増幅器３２の各々の出力を、この＜１＞〜＜ｎ＞で示すＮ個（Ｎユニット）の１次コイルに接続し、［１］〜［Ｎ］で示すＮ台（Ｎユニット）の電力増幅器３２の出力電力を、＜１＞〜＜ｎ＞で示すＮ個（Ｎユニット）の１次コイルに伝達し、最終的に１個の２次コイルに全電力を集合させるものである。
【００８１】
このような方式にすると、エキシマ・ランプの消費電力容量に応じて、高周波電源の出力電力容量を加減し最適化することができる。
エキシマ・ランプの大きさが変わり、その消費電力容量が変わった時に、電力増幅器３２と出力トランス２８の１次コイルのＮ数（Ｎユニット数）を決めるだけでよいから、高周波電源の出力電力容量を変更する際に、新たに、高周波電源の設計を、始めから行わなくてもよくなり設計工数の低減が行え、製品納期の短縮化ができる。
使用する部品の種類は少ない数で標準化できるために在庫経費が減り、管理も容易になり、製造管理費用の低減化が図れる。
【００８２】
図１４に、ある消費電力容量のエキシマ・ランプに対して、高周波電源の出力電力容量を最適化するための特性図を示す。
エキシマ・ランプは放電管であり、その基本的な放電電圧の特性は、放電用ガスの圧力と放電ギャップで決まる概略定電圧特性になっている。
図１４の横軸は高周波電源が出力する周波数、縦軸は高周波電源の出力トランスとエキシマ・ランプの共振回路で生じる共振電圧で、この電圧は紫外線量に概略比例する。
【００８３】
パラメータのＮユニット、Ｎ−１ユニット、Ｎ＋１ユニットは、高周波電源の出力電力容量を加減したときのものである。
Ｎユニットの特性曲線はエキシマ・ランプに対して最適な出力電力容量の高周波電源で連続点灯している状態で、高周波電源の発振周波数を変化させて、紫外線量を制御したものである。
Ｎ−１ユニットの特性曲線はエキシマ・ランプに対して出力電力容量不足の高周波電源で連続点灯している状態で、高周波電源の発振周波数を変化させて、紫外線量を制御したものである。
Ｎ＋１ユニットの特性曲線はエキシマ・ランプに対して出力電力容量過剰の高周波電源で連続点灯している状態で、高周波電源の発振周波数を変化させて、紫外線量を制御したものである。
【００８４】
Ｎユニットの特性曲線において、周波数ｆnでは、共振特性曲線の最大値はａ点となり、エキシマ・ランプに印加される電圧はＶnである。この時、最大の紫外線量が得られ、このときを１００％とする。
目視観測による点灯状態は、エキシマ・ランプ内全体が均一なグロー放電状であり、それに加えて濃霧がランプ内において速い速度で渦巻いているような状態である。プラズマ・ピンチ効果が生じる直前の状態である。
周波数ｆNでは、共振特性曲線のｂ点となり、エキシマ・ランプに印加される電圧はＶである。この時、最小の紫外線量が得られ、このとき最大紫外線量の約４０％が得られる。
目視観測による点灯状態は、エキシマ・ランプ内全体がグロー状放電で均一に発光している。霧状の放電は見られない。
周波数調整範囲ｆadjNは紫外線量を周波数で調整する範囲である。
エキシマ・ランプ電圧範囲ＶadjNはエキシマ・ランプ全体が均一に発光し、紫外線量を調整できる範囲である。
ちなみに、ｆnから周波数を順次下げてゆくと、ａ点からｃ点までの範囲では急激に紫外線量が減衰し、ｃ点を越えると一気に消灯する。
又、ｆNから周波数に順次上げてゆくと、ｂ点より周波数が高くなるに従い、電極のバラツキ等により、放電距離が離れている位置において消灯し始めるが、放電距離が近い位置においてはかなり高い周波数まで弱いグロー状放電の発光を維持する。
【００８５】
Ｎ−１ユニットの特性曲線において、周波数ｆnでは、共振特性曲線の最大値はｄ点となり、エキシマ・ランプに印加される電圧はＶnaである。この時、この特性曲線において、最大の紫外線量が得られるが、Ｎユニットのときの１００％を基準にすると、１ユニット分の電力容量が減じた分に応じて紫外線量は低下する。
目視観測による点灯状態は、エキシマ・ランプ内全体が均一なグロー放電状であり、それに加えて薄い霧がエキシマ・ランプ内においてゆっくりと渦巻いているような状態である。プラズマ・ピンチ効果が生じる大分手前の状態である。
周波数ｆN-1では、共振特性曲線のｅ点となり、エキシマ・ランプに印加される電圧はＶである。
【００８６】
この時、最小の紫外線量が得られ、このときＮユニットの最大紫外線量に対して約４０％が得られる。
目視観測による点灯状態は、エキシマ・ランプ内全体がグロー状放電で均一に発光している。霧状の放電は見られない。
周波数調整範囲ｆadjN-1は紫外線量を周波数で調整する範囲である。
エキシマ・ランプ電圧範囲ＶadjN-1はエキシマ・ランプ全体が均一に発光し、紫外線を調整できる範囲である。
ちなみに、ｆnから周波数を順次下げてゆくと、ｄ点からｆ点の範囲では急激に紫外線量が減衰し、ｆ点を越えると一気に消灯する。
又、ｆN-1から周波数を順次上げてゆくと、ｅ点より周波数が高くなるに従い、電極のバラツキ等により、放電距離が離れている位置において消灯し始めるが、放電距離が近い位置においてはかなり高い周波数まで弱いグロー状放電の発光を維持する。
【００８７】
Ｎ＋１ユニットの特性曲線において、周波数ｆnでは、共振特性曲線の最大値ｇ点となり、そのときの電圧がＶnbになるように思われるが、エキシマ・ランプは放電管であり、その基本的な放電電圧の特性は、ガスの圧力と放電ギャップで決まる定電圧特性になっている。
ここでは、その定電圧特性が現れてａ点に抑えられ、エキシマ・ランプに印加される電圧はＶnになる。
エキシマ・ランプに投入される電圧がＶnb−Ｖnに相当する分だけ過剰になり、その余剰電圧により大きな電流が流れる。この電流によりプラズマ・ピンチ効果を生み濃霧状のプラズマを収束させ、火花放電状で、太く、明るいストリーマを数多く発生させてしまう。ストリーマの数は余剰電圧量に概略比例する。このストリーマ数に比例して、更にＶnは若干低下する。
このような放電状態になると紫外線量は、若干量低下した電圧Ｖnには比例せずに大分低下する。
エキシマ・ランプを流れる電流も増大してしまい、効率の低下、発光面全域で紫外線量の不均一が生じる。
【００８８】
最大の紫外線量が得られる周波数はｆn′であり、共振特性曲線のｇ′点である。エキシマ・ランプに印加される電圧はＶnであり、ここがエキシマ・ランプの定電圧特性と共振電圧が一致するところである。
この特性曲線において、ｇ′点付近において最大の紫外線量が得られる。Ｎユニットのときの１００％を基準にすると、同等の紫外線量が得られるが、１ユニット分の電力容量が増している分だけ、紫外線出力対入力電力比の効率が低下している。
【００８９】
更に、何等かの理由により、周波数がｆn′より若干低下したようなとき、エキシマ・ランプに余剰電圧が印加されることによる余剰電流が注入されて、前記したようなプラズマ・ピンチ効果が生じてしまう。ストリーマが不特定の場所で一箇所でも生じると、これがきっかけとなり、エキシマ・ランプ全体に伝染拡大してしまう。
余剰電圧が微量であれば、伝染拡大はランプ全体に波及せずに途中で拡散を停止する。周波数の変動以外の理由でもこのようなプラズマ・ピンチ効果によるストリーマの発生やその伝染が生じることがある。
【００９０】
周波数ｆN+1では、共振特性曲線のｈ点となり、エキシマ・ランプに印加される電圧はＶである。
この時、最小の紫外線量が得られ、このときＮユニットの最大紫外線量の約４０％が得られる。
目視観測による点灯状態は、エキシマ・ランプ内全体がグロー状放電で均一に発光している。霧状の放電は見られない。
周波数調整範囲ｆadjN+1は紫外線量を周波数で調整する範囲である。
エキシマ・ランプ電圧範囲はＶadjN+1にならずＶadjNに抑えられる。
ＶadjNはエキシマ・ランプ全体が均一に発光し、紫外線を調整できる範囲である。
ちなみに、ｆn′から周波数を順次下げてゆくと、ｇ′からａ点の範囲では太く、明るいストリーマが生じ、その数が増大する。急激に紫外線量が減衰し、エキシマ・ランプ電流が増大する。ａ点を過ぎてｉ点の範囲でも太く、明るいストリーマはなくならず、その数は減少する。ｉ点を越えｊ点の範囲では急激に紫外線量が減衰し、ｊ点を越えると一気に消灯する。
又、ｆN+1から周波数を順次上げてゆくと、ｈ点より周波数が高くなるに従い、電極のバラツキ等により、放電距離が離れている位置において消灯し始めるが、放電距離が近い位置においてはかなり高い周波数まで弱い発光を維持する。
【００９１】
エキシマ・ランプの構造は多種多様であり、その個々の特性は実際に点灯してみなければ分からない点が多い。
このような中で、ある消費電力容量のエキシマ・ランプをＮユニットの高周波電源で点灯した時にはその容量が不足し、同じく、Ｎ＋１ユニットの高周波電源で点灯した時にはその容量が多過ぎるようなときには、Ｎユニットの高周波電源の出力トランスに印加されている電源電圧を若干大きな電圧に調整すると、このエキシマ・ランプを最高の効率で点灯できる。
又、Ｎ＋１ユニットの高周波電源の出力トランスに印加されている電源電圧を若干少ない電圧に調整しても、このエキシマ・ランプを効率良く点灯できる。
【００９２】
（発明の実施の形態）
図１５，図１６に、エキシマ・ランプの点灯装置における基本回路構成図を示す。
エキシマ・ランプの点灯装置は、出力周波数を自動調整できる高周波電源『１』の出力端子『２』と『３』に、エキシマ・ランプ『４』を接続した構成である。
出力周波数を自動調整できる高周波電源『１』は、エキシマ・ランプ『４』を点灯、消灯するためのＯＮ−ＯＦＦスイッチ『５』と、ロジックＩＣを用いた論理制御部『６』と、演算増幅器とアナログ・スイッチを用いた直流アナログ電圧制御部『７』と、演算増幅器とロジックＩＣを用いた電圧制御発信部『８』と、ロジックＩＣとトランジスターとパワーＭＯＳ−ＦＥＴを用いた電力増幅器『９』と、出力トランス『１０』と、デカップリング・コンデンサ『１１』と、直流電源部『１２』で構成する。
【００９３】
スイッチ『５』は、エキシマ・ランプの点灯と消灯を行うためのＯＮ−ＯＦＦスイッチである。
ノーマル・オープン接点ＮＯとノーマル・クローズ接点ＮＣそれにコモン端子ＣＯＭを有するオルターネート型トグル・スイッチである。
ノーマル・オープン接点ＮＯとノーマル・クローズ接点ＮＣは論理制御部『６』のフリップ・フロップ『１３』の／ＳＥＴ入力と／ＲＥＳＥＴ入力に各々接続する。
【００９４】
論理制御部『６』において、フリップ・フロップ『１３』の／ＳＥＴ入力と／ＲＥＳＥＴ入力は各々プル・アップ抵抗Ｒ１とＲ２で制御用＋５Ｖの直流電源Ｖ１に接続する。
フリップ・フロップ『１３』はスイッチ『５』をＯＮ−ＯＦＦするときに接点の振動で発生するチャタリングをなくすためのＳＥＴ−ＲＥＳＥＴ型フリップ・フロップとして使用する。
エキシマ・ランプを点灯するためにスイッチ『５』を“ＯＮ”すると、フリップ・フロップ『１３』のＱ出力にはチャタリングのない論理“１”が出力される。
フリップ・フロップ『１３』のＱと／Ｑ出力は、Ｒ３とＣ１の時定数回路と、２入力ＡＮＤゲート『１４』とインバータ『１６』で構成するところの、タイマー回路『１５』と、後述する電力増幅器『９』の動作を可能にするイネーブル入力端子Ｅに接続する。
２入力ＡＮＤゲート『１４』の出力と、その出力を論理反転するインバータ『１６』の出力は直流アナログ電圧制御部『７』に接続する。
２入力ＡＮＤゲート『１４』の出力は、点火（トリガ）電圧が得られる周波数を出力するためのタイマーによるタイミング信号Ｔ0で、スイッチ『５』を“ＯＮ”してから約０.１秒間論理“１”を出力する。
インバータ『１６』の出力は連続点灯電圧が得られるタイミング信号Ｔで、スイッチ『５』を“ＯＮ”してから、タイマー信号を約０.１秒間論理“０”を出力した後、論理“１”に切り替わり、その後スイッチ『５』が“ＯＦＦ”されるまで論理“１”を出力し続ける。
タイマーによるタイミング信号Ｔ0とタイミング信号Ｔにより点火（トリガ）電圧と連続点灯電圧を自動的に切り替える。
【００９５】
直流アナログ電圧制御部『７』には可変抵抗ＲＶ１と演算増幅器『１７』で構成される、エキシマ・ランプを点火（トリガ）するための周波数を得るための定電圧源と、可変抵抗ＲＶ２と演算増幅器『１８』で構成される、エキシマ・ランプを連続点灯するための周波数を得るための定電圧源がある。
可変抵抗ＲＶ１と可変抵抗ＲＶ２で発生させる電圧の代わりに、ディジタル／アナログ変換器を使用して、外部よりディジタル信号で遠隔制御してもよい。
演算増幅器『１７』で構成される定電圧源の出力はアナログ・スイッチ『１９』に入力し、タイミング信号Ｔ0の論理“１”でＯＮする。
演算増幅器『１８』で構成される定電圧源の出力はアナログ・スイッチ『２０』に入力し、タイミング信号Ｔの論理“１”でＯＮする。
アナログ・スイッチ『１９』と『２０』の出力は階段状に変化する電圧信号である。
直流電圧掃引部『２１』は、この階段状に変化する電圧信号を連続的に変化させる。
ここでは、簡易的に、Ｒ４とＣ２で構成する積分回路としている。
直流電圧掃引部『２１』の出力電圧ＶVCOは電圧制御発信部『８』の入力に接続する。
【００９６】
電圧制御発信部『８』は、インピーダンス変換する演算増幅器『２２』と、抵抗Ｒ５とキャパシタンスＣ３で構成される積分回路と、キャパシタンスＣ３に積分される電圧値を、基準電圧値と比較し、積分電圧が基準電圧値を越えたとき論理出力を切り替える電圧比較器『２３』（ここでは、Ｃ−ＭＯＳロジックＩＣのバッファ・ゲート『２３』を使用。この基準電圧値は印加している電源電圧の約１／２）と、キャパシタンスＣ３に積分された電圧を短時間で０［Ｖ］にするリセット・スイッチ『２４』（ここでは、Ｃ−ＭＯＳロジックＩＣのトライ・ステート・バッファ『２４』を使用）で構成された電圧制御発信器がある。
キャパシタンスＣ３に積分された電圧値が電源電圧の約１／２になったとき、バッファ・ゲート『２３』の出力は論理“１”になる。その切り替わった論理“１”出力により、リセット・スイッチ『２４』を“ＯＮ”してキャパシタンスＣ３に積分された電圧を０［Ｖ］にする。
以後、キャパシタンスＣ３は再び抵抗Ｒ５を介して電流を積分しはじめる。この繰り返しにより発信を継続する。
この電圧制御発信器は入力される電圧ＶVCOに概略比例した周波数を論理レベルで出力する。ここではＶVCO＝＋４.５［Ｖ］で約９［ＭＨｚ］、ＶVCO＝＋２.６［Ｖ］で約２［ＭＨｚ］である。
この周波数はエキシマ・ランプを駆動する周波数の２倍であるが、この出力は論理“１”と論理“０”の時間比であるところのデューティが正確に１対１でないので、これを１対１にするために、この出力をロジックＩＣの１／２分周器『２５』の入力に接続する。
【００９７】
１／２分周器『２５』は論理Ｑと、その反転論理／Ｑの出力を有する相補出力型１／２分周器である。この出力周波数はＶVCO＝＋４.５［Ｖ］で約４.５［ＭＨｚ］、ＶVCO＝＋２.６［Ｖ］で約１［ＭＨｚ］である。
論理Ｑの出力に、Ｒ６ａとＣ４ａの時定数回路と、２入力ＡＮＤゲート２６ａで構成する、立ち上がりエッジ遅延回路を接続する。
反転論理／Ｑの出力に、Ｒ６ｂとＣ４ｂの時定数回路と、２入力ＡＮＤゲート２６ｂで構成する、立ち上がりエッジ遅延回路を接続する。
ここで、Ｒ６ａ＝Ｒ６ｂ、Ｃ４ａ＝Ｃ４ｂにする。
この目的は、出力トランスを高速でプッシュ・プル駆動するとき、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ３２ａ、３３ａが“ＯＮ”から“ＯＦＦ”へ切り替わると同時にパワーＭＯＳ−ＦＥＴ３２ｂ、３３ｂが“ＯＦＦ”から“ＯＮ”へ切り替わるが、この切り替わりの瞬間に同時に“ＯＮ”してしまうというクロス・オーバが生じてしまう、勿論、次の半周期でパワーＭＯＳ−ＦＥＴの“ＯＮ”／“ＯＦＦ”が逆になる時にも、クロス・オーバが生じてしまうが、このクロス・オーバを少なくし、損失電力を少なくするためのものである。
論理Ｑ側の２入力ＡＮＤゲート２６ａの出力と、反転論理／Ｑ側の２入力ＡＮＤゲート２６ｂの出力は電力増幅器『９』のＱと／Ｑ入力に接続する。
【００９８】
電力増幅器『９』において、２入力ＡＮＤゲート２７ａと２７ｂの他の一方の入力はイネーブル入力端子Ｅであり、Ｒ７でＧＮＤにプル・ダウンされており、論理制御部『６』のフリップ・フロップ『１３』のＱ出力に接続されている。
エキシマ・ランプを点灯するためにスイッチ『５』を“ＯＮ”すると、電力増幅器『９』がイネーブルとなり、論理Ｑと反転論理／Ｑの周波数信号が、ノンインバーティング・バッファ２８ａと２８ｂに入力される。
ノンインバーティング・バッファ２８ａと２８ｂは、パワーＭＯＳ−ＦＥＴのゲート容量の電荷をより高速に放電する目的で、論理“０”時の吸い込み電流を大きくするためである。
Ｒ８ａ、トランジスター２９ａ、Ｒ９ａで構成される回路は、制御用＋５Ｖの直流電源Ｖ１で動作している論理Ｑ側の電圧レベルを、制御用＋１２Ｖの直流電源Ｖ２の電圧レベルに変換するレベル変換回路である。
Ｒ８ｂ、トランジスター２９ｂ、Ｒ９ｂで構成される回路は、制御用＋５Ｖの直流電源Ｖ１で動作している反転論理／Ｑ側の電圧レベルを、制御用＋１２Ｖの直流電源Ｖ２の電圧レベルに変換するレベル変換回路である。
この目的はパワーＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電圧をより高速に立ち上げ、そのスピードを速めるためである。
トランジスター３０ａと３１ａはコンプリメンタリー型のエミッター・フォロワーでパワーＭＯＳ−ＦＥＴのゲート容量の電荷をより高速に充放電する目的のものである。
トランジスター３０ｂと３１ｂはコンプリメンタリー型のエミッター・フォロワーでパワーＭＯＳ−ＦＥＴのゲート容量の電荷をより高速に充放電する目的のものである。
【００９９】
一方のコンプリメンタリー型のエミッター・フォロワーの出力はゲート抵抗Ｒ１０ａとＲ１１ａを介して２個のパワーＭＯＳ−ＦＥＴ３２ａ、３３ａのゲートに接続する。
他の一方のコンプリメンタリー型のエミッター・フォロワーの出力はゲート抵抗Ｒ１０ｂとＲ１１ｂを介して２個のパワーＭＯＳ−ＦＥＴ３２ｂ、３３ｂのゲートに接続する。
ここで、２個のパワーＭＯＳ−ＦＥＴは並列に接続する。
パワーＭＯＳ−ＦＥＴのソースはＧＮＤへ接続する。
パワーＭＯＳ−ＦＥＴ３２ａ、３３ａのドレインは出力トランス『１０』の１次コイルのプッシュ側巻き線３４に接続する。
パワーＭＯＳ−ＦＥＴ３２ｂ、３３ｂのドレインは出力トランス『１０』の１次コイルのプル側巻き線３５に接続する。
出力トランス『１０』の１次コイルのコモン端子３６は電源のリップルを除去するデカップリング・コンデンサ『１１』のプラス極性端子に接続する。
デカップリング・コンデンサ『１１』のマイナス極性端子はパワーＭＯＳ−ＦＥＴのソースのＧＮＤへ接続する。
デカップリング・コンデンサ『１１』のプラス極性端子に電力用＋１２Ｖの直流電源Ｖ３のプラス極性電圧に接続する。
デカップリング・コンデンサ『１１』のマイナス極性端子に電力用＋１２Ｖの直流電源Ｖ３の０Ｖ電圧を接続する。
【０１００】
ここで、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ３２ａ、３３ａと３２ｂ、３３ｂは入力されている周波数で交互に“ＯＮ”と“ＯＦＦ”を繰り返し、出力トランス『１０』の１次コイルをプッシュ・プル駆動する。
パワーＭＯＳ−ＦＥＴが各々“ＯＦＦ”するときに、各々のドレインに、
Ｖ＝Ｌ（ｄＩ／ｄｔ）により約１００Ｖのフライバック電圧を発生する。
このフライバック電圧は空芯出力トランス『１０』の１次対２次巻線の巻数比により昇圧される。
【０１０１】
昇圧された２次電圧は出力トランス『１０』の出力インダクタンスＬ０と、これに接続されているエキシマ・ランプ『４』のキャパシタンスで構成される共振回路に印加されて、概略正弦波の高電圧に変換される。
【０１０２】
直流電源部『１２』は、ロジック制御用の直流電源Ｖ１が＋５Ｖ、演算増幅器とレベル変換用の直流電源Ｖ２が＋１２Ｖ、電力供給用の直流電源Ｖ３が＋１２Ｖ、のもので構成する。
【０１０３】
以上のように構成されている点灯装置において、エキシマ・ランプ『４』を点灯／消灯するための概略動作は以下のようになる。
あらかじめ、スイッチ『５』は“ＯＦＦ”しておく。
点灯装置を交流の主電源に接続すると、制御用の直流電源Ｖ１、レベル変換用の直流電源Ｖ２、電力供給用の直流電源Ｖ３が動作を開始し、各々、直流電圧を発生し、全ての電子回路が動作を開始する。
論理制御部『６』では、電力増幅器『９』の動作を可能にするイネーブル信号Ｅと、点火（トリガ）のためのタイミング信号Ｔ0と、連続点灯のためのタイミング信号Ｔを発生させる機能を持っている。
ここで、タイミング信号Ｔは論理“１”で出力されており、電圧制御発信部『８』は連続点灯のための周波数で発信している。しかし、この信号は電力増幅器『９』のイネーブル信号Ｅが論理“１”にならないと高周波電源『１』からは出力されないので、エキシマ・ランプ『４』は消灯している。
【０１０４】
スイッチ『５』を“ＯＮ”すると、イネーブル信号Ｅが論理“１”で出力されて電力増幅器『９』の動作を可能にする、と同時にタイマーが動作を開始し、タイミング信号Ｔ0が論理“１”になり、点火（トリガ）電圧を発生させる動作に入る。
タイマーが動作中に、点火（トリガ）のための火花放電がエキシマ・ランプ『４』内で生じる。
タイマーの設定時間が終了すると、このタイミング信号Ｔ0は論理“０”に戻る。
タイミング信号Ｔ0が論理“０”に戻ると、同時にタイミング信号Ｔが論理“１”になり、エキシマ・ランプ『４』を連続点灯動作に導く。
以後、スイッチ『５』を“ＯＦＦ”するまで、エキシマ・ランプ『４』は点灯し続ける。
スイッチ『５』を“ＯＦＦ”すると、イネーブル信号Ｅがなくなり、電力増幅器『９』の動作を止め、エキシマ・ランプ『４』を消灯させる。
この時、タイミング信号Ｔは論理“１”のままであり、電圧制御発信部『８』は連続点灯の周波数を発信し続けているが、電力増幅器『９』の動作が止められているので、エキシマ・ランプ『４』を連続点灯させる電圧は出力されていない。
【０１０５】
直流アナログ電圧制御部『７』ではタイミング信号Ｔ0が論理“１”でアナログ・スイッチ『１９』を“ＯＮ”させる。
可変抵抗ＲＶ１と演算増幅器『１７』で構成される、ランプを点火（トリガ）するための周波数を得るための定電圧源の電圧を導通させる。
タイミング信号Ｔ0が論理“０”になると、その電圧を非導通にさせる。
エキシマ・ランプを点火（トリガ）するための周波数は可変抵抗ＲＶ１で希望する周波数に設定できる。
ここでは、放電用ガスのイオン・プラズマ振動周波数に概略設定する。
タイミング信号Ｔが論理“１”でアナログ・スイッチ『２０』を“ＯＮ”させる。
可変抵抗ＲＶ２と演算増幅器『１８』で構成される、エキシマ・ランプを連続点灯するための周波数を得るための定電圧源の電圧を導通させる。
タイミング信号Ｔが論理“０”になると、その電圧を非導通にさせる。
タイミング信号Ｔはタイミング信号Ｔ0が論理“１”の時のみ、論理“０”である。
エキシマ・ランプを連続点灯するための周波数は可変抵抗ＲＶ２で希望する周波数に設定できる。
【０１０６】
ここでは、希望する紫外線量が得られる周波数に概略設定する。この周波数は概略、放電用ガスのイオン・プラズマ振動周波数の領域に入っている。
可変抵抗ＲＶ１と可変抵抗ＲＶ２の設定例１としては、点火（トリガ）電圧が得られる周波数＞１００％の紫外線量が得られる連続点灯の周波数であり、可変抵抗ＲＶ１の設定電圧値＞可変抵抗ＲＶ２の設定電圧値にする。
可変抵抗ＲＶ１と可変抵抗ＲＶ２の設定例２としては、点火（トリガ）電圧が得られる周波数＜４０％の紫外線量が得られる連続点灯の周波数であり、可変抵抗ＲＶ１の設定電圧値＜可変抵抗ＲＶ２の設定電圧値にする。
アナログ・スイッチ『１９』と『２０』の出力は時間軸において階段状に変化する電圧信号であるため、直流電圧掃引部『２１』は、この階段状に変化する電圧信号を連続変化させる機能を持っている。
【０１０７】
特に、点火（トリガ）時の周波数から、１００％の紫外線量が得られる連続点灯の周波数に、階段状に変化させると火花放電になりやすいので、この直流電圧掃引部『２１』において、ある程度の時間をかけて、ゆっくりと１００％の紫外線量が得られる周波数に掃引すると、火花放電にならずに１００％の紫外線量が得られる。
ここでは、簡易的に、Ｒ４とＣ２で構成する積分回路としているので、その積分曲線に倣って周波数が掃引されるような電圧が出力される。
直流電圧掃引部『２１』の出力電圧ＶVCOは電圧制御発信部『８』の入力に接続する。
【０１０８】
電圧制御発信部『８』は、直流電圧掃引部『２１』の出力電圧ＶVCOを受信して、この電圧に概略比例したロジック信号レベルの周波数に変換する機能がある。
ロジック信号レベルの周波数出力は、相補出力型であり、論理Ｑと、その反転論理／Ｑの２つの出力が有る。
論理Ｑとその反転論理／Ｑは、各々が論理“０”から論理“１”に切り替わる瞬間を若干遅延させている。Ｑと／Ｑの論理が切り替わる瞬間、互いの信号の重なりであるクロス・オーバを無くすような信号に加工してある。
論理Ｑ側の出力と、反転論理／Ｑ側の出力は電力増幅器『９』のＱと／Ｑ入力に接続する。
この出力周波数はＶVCO＝＋４.５［Ｖ］で約４.５［ＭＨｚ］、ＶVCO＝＋２.６［Ｖ］で約１［ＭＨｚ］である。
【０１０９】
各種放電用ガスのイオン・プラズマ振動周波数は、イオン密度ｎ0≒１０16［ｍ-3］と仮定して計算すると、
Ｈｅ＝１０.４８［ＭＨｚ］、Ｎｅ＝４.６６［ＭＨｚ］、Ａｒ＝３.３１［ＭＨｚ］、Ｋｒ＝２.２９［ＭＨｚ］、Ｘｅ＝１.８３［ＭＨｚ］、Ｒｎ＝１.４［ＭＨｚ］となる。
【０１１０】
電力増幅器『９』において、スィッチ『５』が“ＯＦＦ”されていても、論理Ｑと反転論理／Ｑの周波数信号が入力されているが、この信号はスイッチ『５』が“ＯＮ”されて、イネーブル信号Ｅが論理“１”にならない限り、電力増幅器『９』は動作を開始できない。
スイッチ『５』が“ＯＮ”されて、イネーブル信号Ｅが論理“１”になると、＋５［Ｖ］レベルの論理Ｑと反転論理／Ｑの周波数信号は＋１２［Ｖ］レベルの論理Ｑと反転論理／Ｑの周波数信号にレベル変換される。これはパワーＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電圧を高速で立ち上げ、パワーＭＯＳ−ＦＥＴを高速で“ＯＮ”させるためである。
又、コンプリメンタリー型のエミッター・フォロワー回路はパワーＭＯＳ−ＦＥＴのゲート容量の電荷をより高速に充放電し、その“ＯＮ”“ＯＦＦ”速度を高速にする目的のものである。
論理Ｑと反転論理／ＱのパワーＭＯＳ−ＦＥＴは入力されている周波数で交互に“ＯＮ”“ＯＦＦ”を繰り返す。
【０１１１】
パワーＭＯＳ−ＦＥＴが“ＯＮ”した時は、直流電源Ｖ３の電圧Ｅ［Ｖ］、出力トランスの１次コイルのインダクタンスをＬ［Ｈ］とすると、ｔ［Ｓｅｃ］は論理Ｑの周波数の逆数の１／２の時間であるから、パワーＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン電流Ｉ［Ａ］は、
Ｉ＝（Ｅ／Ｌ）ｔ［Ａ］であり、
時間ｔ［Ｓｅｃ］に比例して単調増加する電流となる。
【０１１２】
パワーＭＯＳ−ＦＥＴが“ＯＦＦ”した時は、１次コイルのインダクタンスをＬ［Ｈ］、パワーＭＯＳ−ＦＥＴが“ＯＦＦ”する時間をｄｔ［Ｓｅｃ］とし、そのｄｔ［Ｓｅｃ］の時間内に変化する電流量をｄＩ［Ａ］とすると、パワーＭＯＳ−ＦＥＴのドレインに発生するフライバック電圧Ｖ［Ｖ］は、
Ｖ＝Ｌ（ｄＩ／ｄｔ）［Ｖ］である。
ここで、ｄＩ＝Ｉであるから、前式を代入して、
Ｖ＝Ｌ（ｄＩ／ｄｔ）＝Ｌ｛（Ｅ／Ｌ）ｔ／ｄｔ｝＝Ｅｔ／ｄｔとなる。
この式より、パワーＭＯＳ−ＦＥＴが“ＯＦＦ”する時間ｄｔを少なくすれば、より大きなフライバック電圧Ｖが得られることが判る。
【０１１３】
このフライバック電圧は空芯出力トランス『１０』の１次対２次巻線の巻数比により昇圧される。
昇圧された２次電圧は出力トランス『１０』の出力インダクタンスＬ0と、これに接続されているエキシマ・ランプ『４』のキャパシタンスで構成される共振回路に印加されて、概略正弦波の高電圧に変換さる。
【０１１４】
スイッチ『５』を“ＯＮ”すると、点火（トリガ）のためのタイミング信号Ｔ0を発生し、このタイミング信号Ｔ0期間中に、点火（トリガ）周波数による共振電圧でエキシマ・ランプ『４』を点火（トリガ）する。
タイミング信号Ｔ0の直後にタイミング信号Ｔに自動的に切り替え、点火（トリガ）周波数から目的の紫外線量が得られる連続点灯の周波数に掃引してその周波数による共振電圧を得て点灯し続ける。
スイッチ『５』を“ＯＦＦ”すると、エキシマ・ランプ『４』は消灯する。
【０１１５】
図１７に、大型のエキシマ・ランプの管軸方向の断面図を示す。
その構造と寸法は、石英製で長さが１２５０ｍｍ、外側の直径が約３０ｍｍφ、肉厚が約１.２ｍｍの外側管アと、その外側管アと同軸に配置した石英製で長さが１２５０ｍｍ、外側の直径が約１８ｍｍφ、肉厚が約１.２ｍｍの内側管イを、その各々の両端で気密に封じて竹輪形状にした放電容器ウに放電用ガスとしてＸｅガスを約４５０Ｔｏｒｒの圧力で充填し、外側管アの外周に金属製で長さが１２００ｍｍの網電極エを概略密着して巻きつけ一方の放電電極端子オとし、内側管イの内側に概略密着するように金属製で長さが１２００ｍｍの網電極カを挿入し、これを他の一方の放電電極端子キとしたものである。
エキシマ・ランプの長さは放電領域で１２００ｍｍである。
【０１１６】
図１７に示す、大型のエキシマ・ランプのキャパシタンスは、同心円筒電極間のキャパシタンスとして計算により求めることもできるが、キャパシタンス測定器で実測する方が、正確であるからこの値を用いる。
外側管外周の網電極はステンレス製で太さ約０.１ｍｍφの極細線を、一辺が約１ｍｍの正方形の網目に編んだものである。
内側管内周の網電極はアルミニュウム製のエキスパンド・メタルで網目の形状は菱形で、その対角線の寸法は４ｍｍ×２ｍｍ、円筒状に加工し、アルマイト処理したものである。
測定周波数が２［ＭＨＺ］のとき、
Ｃ0≒１４０［ｐＦ］である。
【０１１７】
図１８、図１９に、図１７に示すような大型のエキシマ・ランプを点灯する場合において、電力増幅器『９』を［Ｎｏ．１］〜［Ｎｏ．１４］の１４ユニットと、出力トランス『１０』の１次コイルをＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の１４ユニットにしたものを使用した大電力型点灯装置の回路構成図を示す。
図１８、図１９は、出力周波数を自動調整できる大電力型高周波電源『１』の出力端子『２』と『３』に、大型のエキシマ・ランプ『４』を接続した構成である。
出力周波数を自動調整できる大電力型高周波電源『１』は、大型のエキシマ・ランプ『４』を点灯、消灯するためのＯＮ−ＯＦＦスイッチ『５』と、ロジックＩＣを用いた論理制御部『６』と、演算増幅器とアナログ・スイッチを用いた直流アナログ電圧制御部『７』と、演算増幅器とロジックＩＣを用いた電圧制御発信部『８』と、ロジックＩＣとトランジスターとパワーＭＯＳ−ＦＥＴを用いた電力増幅器『９』を［Ｎｏ．１］〜［Ｎｏ．１４］の１４台使用し、これらの入力回路を並列接続し、それらの出力を、１次コイルがＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の１４回路ある出力トランス『１０』と、１４個のデカップリング・コンデンサ１１-1〜１１-14と電力容量が大きな直流電源部『１２』で構成する。
【０１１８】
大型のエキシマ・ランプ『４』を点灯、消灯するためのＯＮ−ＯＦＦスイッチ『５』と、ロジックＩＣを用いた論理制御部『６』は図１５のものと全く同一品である。
【０１１９】
演算増幅器とアナログ・スイッチを用いた直流アナログ電圧制御部『７』は図１５のものと全く同一品である。
【０１２０】
演算増幅器とロジックＩＣを用いた電圧制御発信部『８』は図１５のものと全く同一品であるが、エキシマ・ランプを点火（トリガ）するための周波数：ｆ0≒１.８［ＭＨｚ］であり、エキシマ・ランプを連続点灯するための周波数：ｆn≒１.６［ＭＨｚ］である。
【０１２１】
ロジックＩＣとトランジスターとパワーＭＯＳ−ＦＥＴを用いた電力増幅器『９』を［Ｎｏ．１］〜［Ｎｏ．１４］の１４台使用し、これらの入力回路を並列接続し、１４台の電力増幅器『９』の各々の出力を、１次コイルがＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の１４回路ある出力トランス『１０』の各々の１次コイルに１：１で接続する。
【０１２２】
１４個のデカップリング・コンデンサ１１-1〜１１-14も各々の電力増幅器『９』と１次コイルの間に接続する。
【０１２３】
電力容量が大きな直流電源部『１２』は、ロジック制御用の直流電源Ｖ１は＋５Ｖ、約３Ａ、演算増幅器とレベル変換用の直流電源Ｖ２は＋１２Ｖ、約５Ａ、電力供給用の直流電源Ｖ３は＋１２Ｖ、約１５０Ａ、の容量のもので構成する。
【０１２４】
図２０に、図１８、図１９の点灯装置における出力トランスの構造図を示す。
円筒型空芯ボビンａはセラミック製等の耐熱性のある絶縁材料を用い、外径が約１９ｍｍφで、長さが約１７０ｍｍ、肉厚が約１ｍｍの寸法のものとする。
円筒型空芯ボビンには最初に２次コイルｂを単層ソレノイド巻きにする。
電線の種類は０.１ｍｍφの銅線にポリイミド絶縁した絶縁電線を約２０本束ねたリッツ線を用いる。巻始めの端子ｃより、巻線のピッチは約１ｍｍで１２０回巻き、巻終わりの端子ｄで終える。
【０１２５】
２次コイルの端子の無い部分に、２次コイルの高電圧が１次コイルに放電短絡しないように、肉厚が約０.３ｍｍのシリコンゴム製のシートｅを２回巻付ける。
そのシートの上層に１次コイルｆを巻付ける。１次コイルの電線の種類は約０.１ｍｍφの銅線にポリイミド絶縁した絶縁電線を約６０本束ねたリッツ線ｇを用いる。
絶縁を強化するためにシリコンゴム系の熱収縮チューブｈを、このリッツ線に被せ収縮し１次コイル用電線とする。
１次コイルの巻き方はバイファイラ巻きにする。
長さが約５０ｃｍの２本の１次コイル用電線を平行に束ねて約２５ｃｍの中央部分をボビンに押付け、電線の両端を閉じるようにして１回巻付ける。
一方の電線の時計回り方向の端と、もう一方の電線の反時計回り方向の端を１本にまとめてコモン端子ｉとする。
【０１２６】
残った２本の電線の一方がプッシュ側の端子ｊで、他方がプル側の端子ｋとなる。
この１次コイルを１４回路分、隣同士密着させて巻付ける。
２次コイルｂに対する１次コイルｆの巻付け位置は２次コイルｂの中央付近がよいが、１次２次間の短絡防止のため若干２次コイルｂの巻終わりの端子ｄ寄りにする。
このように１次コイルｆを後から巻付ける構造にすると、エキシマ・ランプへの供給電力を増強するときには、更に同じ構造の１次コイルを後から追加で巻付けることが容易に行える。
エキシマ・ランプへの供給電力を減らすときには、既に巻付けてある１次コイルを取外せばよい。
【０１２７】
キセノン・ガスのイオン・プラズマ振動周波数は、低温プラズマであるグロー放電のイオン密度ｎ0は１０14〜１０18であるからイオン密度ｎ0≒１０16［ｍ-3］と仮定する。
原子量をＭとするとイオン・プラズマ振動周波数は
ｆ＝２０.９６×Ｍ-1/2［ＭＨｚ］
であらわせる。
ここで、エキシマ・ランプに封入されているキセノン・ガスの原子量はＭ＝１３１.３であるから、キセノン・ガスのイオン・プラズマ振動周波数はｆ＝１.８３［ＭＨｚ］となり、この近辺のある周波数範囲において、放電電圧の低下と最大の紫外線量が得られる周波数がある。
【０１２８】
この実験で使用したエキシマ・ランプの点灯装置において、点火（トリガ）電圧とその印加時間の実験値は、点火（トリガ）するための周波数：ｆ0≒１.８［ＭＨｚ］近傍において、約８［ＫＶｐ−ｐ］が出力される周波数では数μＳｅｃ〜数百μＳｅｃであり、約７［ＫＶｐ−ｐ］が出力される周波数では数ｍＳｅｃ〜数百ｍＳｅｃである。
電圧が高いほど点火（トリガ）時間は短くなる。
【０１２９】
この実験で使用したエキシマ・ランプの点灯装置において、エキシマ・ランプのキャパシタンス変化量を計算すると、
点火（トリガ）時の共振周波数：ｆ0＝１／２π（Ｌ0Ｃ0）1/2＝１.８［ＭＨｚ］であり、
最大紫外線量のときの共振周波数：ｆn＝１／２π（Ｌ0×ＣSn）1/2＝１.６［ＭＨｚ］であるから、
ＣSn／Ｃ0＝ｆ02／ｆn2＝１.２７となる。
エキシマ・ランプのキャパシタンス変化は、点灯後に約１０％の周波数低下を生じる。
これは点灯後のキャパシタンスがプラズマの発生によって、点灯前のキャパシタンスに対して約１.２７倍増加したことになる。
【０１３０】
紫外線量の調整範囲は、実験値によると、周波数が約１.６［ＭＨｚ］のとき、連続点灯電圧は約４［ＫＶｐ−ｐ］で紫外線量は約１００ｍＷ／ｃｍ2であり、周波数が約２.０［ＭＨｚ］のとき、連続点灯電圧は約２［ＫＶｐ−ｐ］で紫外線量は約４０ｍＷ／ｃｍ2である。この値はエキシマ・ランプ表面で測定した時のものである。
【０１３１】
この実験で使用したエキシマ・ランプの点灯装置において、最大紫外線量のときの伝導電流Ｉｃとその共振周波数ｆnを測定した。
その測定値からエキシマ・ランプ内のイオン密度ｎ0［ｍ-3］を概略計算で推測してみた。
測定値は、エキシマ・ランプの電極に接続されている電線に流れる伝導電流がＩｃ＝２.５４［Ａｒｍｓ］の概略正弦波であり、その共振周波数がｆn＝１.６［ＭＨｚ］であった。
印加電圧と伝導電流の位相関係は、印加電圧に対して伝導電流が概略７０度〜８０度進んでいた。
【０１３２】
一般的に、キャパシタンスに流れる電流は電圧に対して位相は９０度進むが、この実験では、伝導電流が概略７０度〜８０度進んでおり、９０度の進相を基準にしたとき２０度〜１０度遅れている。この理由はプラズマ抵抗によるものが支配的である。
ここでは、電子の挙動を判りやすく説明するために、伝導電流は印加電圧に対して９０度進んでいることで説明する。
伝導電流Ｉｃは電流に垂直な断面をある時間Ｔ［Ｓｅｃ］に通過する電気量Ｑ［Ｃ］であり、
Ｉｃ＝Ｑ／Ｔ［Ｃ／Ｓｅｃ］である。
ここで、Ｔ＝１［Ｓｅｃ］とすると、測定値より、Ｑ＝Ｉｃ＝２.５４［Ｃ／Ｓｅｃ］となる。
伝導電流の電荷は電子であるから、電子群が流れる電線の垂直な断面を通過する電子の数をＮｅ［個／Ｓｅｃ］とすると、電子の電荷量ｅ＝１.６０２×１０-19［Ｃ］であるから、仮に直流電流であった場合、電子群は電線の垂直な断面を一方向に通過してゆく。
そして、そのときの電子の数Ｎｅは、
Ｎｅ＝Ｑ／ｅ＝２.５４／１.６０２×１０-19＝１.５９×１０19［個／Ｓｅｃ］である。
【０１３３】
しかし本例において、伝導電流Ｉｃは周波数がｆn＝１.６［ＭＨｚ］の概略正弦波の交流であるから、伝導電流の主体である電子群はｆn［サイクル／Ｓｅｃ］で往復している。
この周波数１サイクル分において伝導電流に寄与する電子の数ｎｅ1は、
ｎｅ1＝Ｎｅ／ｆn＝１.５９×１０19／１.６×１０6＝０.９９４×１０13［個／サイクル］である。
そして、その１サイクル分での電子群の動作は、最初の半サイクルで正の方向に１回流れるとすると、それらの流れ去った電子群は、次の半サイクルでは逆方向の負の方向に流れ元の位置に戻ってくる。
この電子群は伝導電流Ｉｃに対して２倍の効用を果たしている。
よって、本例における伝導電流Ｉｃの電子の数ｎｅ2は、
ｎｅ2＝ｎｅ1／２＝０.９９４×１０13／２＝０.４９７×１０13［個／半サイクル］である。
【０１３４】
更に、電流の連続性より、エキシマ・ランプの放電空間内においては伝導電流Ｉｃに等しい変位電流Ｉｄが生じており、その変位電流の主体のほとんどは放電空間内の電離電子である。印加電圧に対して、電離電子の流れが９０度遅れていることに着目して考えると、電極間の印加電圧が０［Ｖ］になった瞬間には、それまでの期間に正極性であった電極が接している放電容器の内側ガラス壁には電離電子が最大の密度で壁電荷として付着している。
そして、その電極に印加されている電圧が徐々に負極性になるに従いその壁電荷は放電容器の内側ガラス壁から剥れてゆき、放電空間に戻ってゆく。負極性の最大値になったとき、その壁電荷は全て放電空間に戻り、壁電荷は無くなる。この瞬間、壁電荷の移動がないので変位電流Ｉｄ＝ｄｑ／ｄｔ＝０である。当然、伝導電流Ｉｃ＝０である。
その電極に印加されている電圧が負の最大値から減じてゆくとき、他の一方の電極の印加電圧は正の最大値からその電圧を減じてゆくが、このとき、この電極には放電空間内から電離電子が壁電荷として徐々に張付いてゆく。
このことからすると、半サイクル中の、更に半サイクルの期間において、電離電子が生じていることになり、その平均値の２1/2倍が最大値となるので、放電空間内で生じている電離電子の数ｎｅは、
ｎｅ＝（２1/2／２）×ｎｅ2＝０.４９７×１０13／２1/2＝０.３５１×１０13［個／（１／４サイクル）］である。
【０１３５】
この実験で使用したエキシマ・ランプの寸法は、外側管の外径が約３０ｍｍφ、管の肉厚が約１.２ｍｍであるから、その内径は２７.６ｍｍφである。
外側管の内側半径ｒｏｉ＝１３.８×１０-3［ｍ］。
内側管の外径が約１８ｍｍφであるから、
内側管の外側半径ｒｉｏ＝９×１０-3［ｍ］である。
放電電極が取付けられた長さであるところの有効発光長ｌ＝１.２［ｍ］である。
エキシマ・ランプの放電空間の体積ｖは、
ｖ＝π（ｒｏｉ2−ｒｉｏ2）×ｌ＝４１２×１０-6［ｍ3］である。
単位体積あたりのイオン密度ｎ0［個／ｍ3］は、電離電子の数ｎｅ＝０.３５１×１０13［個／（１／４サイクル）］であり、イオンの数も同数となるから、
ｎ0＝ｎｅ／ｖ＝０.８５２×１０16［個／（１／４サイクル）ｍ3］となり、
イオン・プラズマ振動周波数を計算する際に仮定したイオン密度ｎ0＝１０16［ｍ-3］とほぼ一致する結果が得られた。
【０１３６】
但し、このイオン密度はプラズマ中の電離電子が全て壁電荷になってしまった場合であり、一部の電離電子がプラズマ中に残留する場合はその分だけイオン密度は大きくなる。
ちなみに、２０℃のキセノン・ガスを４５０［Ｔｏｒｒ］の圧力にすると、その原子密度ｎｘは次のようになる。
ｎｘ＝９.６６×１０24×４５０／２９３＝１.４８×１０25［個／ｍ3］となり、電離していない原子の数は非常に多い、このことからすると電離電子が全て壁電荷になってしまった瞬間では放電空間には少量のキセノン・イオンと多くの電離していない原子や励起キセノン、ダイマーそれにトリマー等が残留していると推測できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】エキシマ・ランプの模式構造図である。
【図２】図１のエキシマ・ランプが、電気的にはキャパシタンスの直列等価回路で表せる概略図である。
【図３】図２における直列等価回路のキャパシタンスが合成キャパシタンスで表せる概略図である。
【図４】エキシマ・ランプの点灯装置の簡略図である。
【図５】エキシマ・ランプに充填されている放電用ガスの絶縁破壊電圧ＶBの周波数特性図である。
【図６】エキシマ・ランプの消灯時の静特性を示す図である。
【図７】エキシマ・ランプの連続点灯時の静特性を示す図である。
【図８】エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、消灯時における静特性を示す図である。
【図９】エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、点火（トリガ）時における静特性を示す図である。
【図１０】エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、点火（トリガ）直後のプラズマ残留時における静特性を示す図である。
【図１１】エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、プラズマの成長過程における静特性を示す図である。
【図１２】エキシマ・ランプの放電電極対を等価微小電極対に置き換えた時の、連続点灯時における静特性を示す図である。
【図１３】エキシマ・ランプの電力容量に応じて、高周波電源の出力電力容量を加減し最適化する方法の概略図である。
【図１４】ある消費電力容量のエキシマ・ランプに対して、高周波電源の出力電力容量を最適化するための特性図を示す。
【図１５】エキシマ・ランプの点灯装置における基本回路構成図の一部である。
【図１６】図１５に示した基本回路構成図の残りの一部である。
【図１７】大型のエキシマ・ランプの管軸方向の断面図である。
【図１８】大型のエキシマ・ランプを点灯する場合における、電力増幅部を１４ユニットと、出力トランスの１次コイルを１４ユニットにしたものを使用した大電力型点灯装置の回路構成図の一部である。
【図１９】図１８に示した回路構成図の残りの一部である。
【図２０】図１８、図１９の点灯装置における出力トランスの構造図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１…箱型放電容器、２，３…放電電極、４…高周波電源、５，６…出力端子、７…エキシマ・ランプ、８…電力増幅部、９…出力トランス、１０…ＯＮ−ＯＦＦスイッチ、１１…発信器、１２…制御部、１３…電力増幅器、１４…高周波電源、１５…スイッチ、１６…出力トランス、１７，１８…放電電極、１９…エキシマ・ランプ、２０…プラズマ、２１，２２…シース、２３…高周波電源、２４，２５…出力端子、２６…大型エキシマ・ランプ、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ…２入力ＡＮＤゲート、２７…電力増幅部、２８…出力トランス、２８ａ，２８ｂ…ノンインバーティング・バッファ、２９…ＯＮ−ＯＦＦスイッチ、２９ａ，２９ｂ…トランジスター、３０…発信器、３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ…トランジスター、３１…制御部、３２…電力増幅器、３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ…パワーＭＯＳ−ＦＥＴ、３４，３５…１次側巻き線、３６…コモン端子、『１』…高周波電源、『２』，『３』…出力端子、『４』…エキシマ・ランプ、『５』…ＯＮ−ＯＦＦスイッチ、『６』…論理制御部、『７』…直流アナログ電圧制御部、『８』…電圧制御発信部、『９』…電力増幅器、『１０』…出力トランス、『１１』…デカップリング・コンデンサ、『１２』直流電源部、『１３』…フリップ・フロップ、『１４』…２入力ＡＮＤゲート、『１５』…タイマー回路、『１６』…インバータ、『１７』，『１８』…演算増幅器、『１９』，『２０』…アナログ・スイッチ、『２１』…直流電圧掃引部、『２２』…演算増幅器、『２３』…電圧比較器、『２４』…リセット・スイッチ、『２５』…分周器。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2005158413.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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