(57)【要約】本発明のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管は、高純度の合成石英ガラスからなり、波長１５０〜２５０ｎｍの真空紫外光を放出するエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管において、該合成石英ガラス管の寸法が長さ１０００ｍｍ以上、外径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下で表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が１．４ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下好ましくは０．３ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが１．５ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下であることを特徴とするものである。本発明のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管を用いれば、高性能で均一に発光することのできるエキシマＵＶランプを得ることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
高純度の合成石英ガラスからなり、波長１５０〜２５０ｎｍの真空紫外光を放出するエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管において、該合成石英ガラス管の寸法が長さ１０００ｍｍ以上、外径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下で表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が１．４ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが１．５ｍｍ以下であることを特徴とするエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項２】
外径の最大値と最小値の差が０．７ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．３ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項３】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が５ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１または２のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項４】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が３ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１または２のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項５】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が１ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１または２のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項６】
肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下の合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長１７２ｎｍにおける分光透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかのエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項７】
前記分光透過率が８３％以上であることを特徴とする請求項６のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項８】
合成石英ガラス管中のＯＨ基濃度が１０ｗｔｐｐｍ以上４００ｗｔｐｐｍ以下、Ｃｌ元素濃度が３０ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかのエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項９】
合成石英ガラス管中のＣｌ元素濃度が５ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかのエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
【請求項１０】
波長１５０〜２５０ｎｍの真空紫外光を放出するエキシマＵＶランプ用であって、寸法が長さ１０００ｍｍ以上、外径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下で表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が１．４ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが１．５ｍｍ以下であるエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管を製造るエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法であって、肉厚の変動率が１．８％以下、表面粗さが１８μｍ以下の石英ガラス原管である円筒状石英ガラスシリンダーを、無接触加熱延伸方法により、所定の径と肉厚になるように、管の中の内圧および管引き速度を、設定値からの変動が各々±５％以内になるように維持しつつ管引きを行って、エキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管を製造することを特徴とするエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１１】
外径の最大値と最小値の差が０．７ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．３ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが０．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１０のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１２】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が５ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１０または１１のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１３】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が３ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１０または１１のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１４】
Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が１ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１０または１１のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１５】
肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下の合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長１７２ｎｍにおける分光透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかのエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１６】
前記分光透過率が８３％以上であることを特徴とする請求項１５のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１７】
合成石英ガラス管中のＯＨ基濃度が１０ｗｔｐｐｍ以上４００ｗｔｐｐｍ以下、Ｃｌ元素濃度が３０ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかのエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【請求項１８】
合成石英ガラス管中のＣｌ元素濃度が５ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかのエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、波長１５０〜２５０ｎｍの真空紫外光を放出するエキシマＵＶランプの光透過性部分を構成する合成石英ガラス管に関する。
【背景技術】  ＬＣＤ基板の大型化に伴って基板の洗浄装置も大型化し、これに搭載されるエキシマＵＶランプの寸法においても長尺化が進められている。エキシマＵＶランプを構成する合成石英ガラス管には放電特性や発光効率の面から寸法精度の高さが求められるが、かかる長尺の石英ガラス管においては、長尺のランプ全長にわたって放電特性や発光効率が均一となることが必要であるために、寸法精度に対する要求がさらに厳しくなってきている。
特開平７−２１５７３１には紫外線ランプ用高純度シリカガラスおよびその製造方法が開示されているが、今日のエキシマＵＶランプに求められているような長尺で寸法精度の高い石英ガラス管を製造するために必要な条件が明らかではなく、直径３０ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ２００ｍｍの合成石英ガラス管を作製したに留まっている。
【発明の開示】
そこで、本発明は、今日のエキシマＵＶランプに求められているような長尺で寸法精度の高い石英ガラス管、およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明の発明者らは、ＵＶランプの向上を図るべく、石英ガラス管内の不純物について鋭意研究していたところ、不純物としてのＶを発見し、またこのＶの濃度が所定値を超えると、紫外線を吸収し紫外線吸収端を長波長側にシフトさせ透過率の低下を招くため好ましくないことを知見した。
本発明の他の目的は、エキシマＵＶランプ装置の性能を向上させるため不純物濃度を極力押さえたエキシマＵＶランプ装置用合成石英ガラス管を提供することにある。
以上の目的は、下記１．〜８．のいずれかの構成により達成される。
１．高純度の合成石英ガラスからなり、波長１５０〜２５０ｎｍの真空紫外光を放出するエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管において、該合成石英ガラス管の寸法が長さ１０００ｍｍ以上、外径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下で表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が１．４ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下好ましくは０．３ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが１．５ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下であることを特徴とするエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
２．Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が５ｗｔｐｐｂ未満、好ましくは上記の全ての元素の各濃度が３ｗｔｐｐｂ未満、より好ましくは上記の全ての元素の各濃度が１ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする上記１．記載のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
３．肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下の合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長１７２ｎｍにおける分光透過率が８０％以上好ましくは８３％以上であることを特徴とする上記１．または２．記載のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
４．合成石英ガラス管中のＯＨ基濃度が１０ｗｔｐｐｍ以上４００ｗｔｐｐｍ以下、Ｃｌ元素濃度が３０ｗｔｐｐｍ以下好ましくは５ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする上記１．〜３．のいずれかに記載のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管。
５．波長１５０〜２５０ｎｍの真空紫外光を放出するエキシマＵＶランプ用であって、寸法が長さ１０００ｍｍ以上、外径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下で表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が１．４ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下好ましくは０．３ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが１．５ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下であるエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管を製造するエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法であって、肉厚の変動率が１．８％以下、表面粗さが１８μｍ以下の石英ガラスシリンダーを、円筒型電気加熱炉を使った無接触加熱延伸方法により、所定の径と肉厚になるように、管の中の内圧および管引き速度を、設定値からの変動が各々±５％以内になるように維持しつつ管引きを行って、エキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管を製造することを特徴とするエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
６．Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が５ｗｔｐｐｂ未満、好ましくは上記の全ての元素の各濃度が３ｗｔｐｐｂ未満であるのがよく、より好ましくは上記の全ての元素の各濃度が１ｗｔｐｐｂ未満であることを特徴とする上記５．記載のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
７．合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長１７２ｎｍにおける分光透過率が８０％以上好ましくは８３％以上であることを特徴とする上記５．または６．記載のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
８．合成石英ガラス管中のＯＨ基濃度が１０ｗｔｐｐｍ以上４００ｗｔｐｐｍ以下、Ｃｌ元素濃度が３０ｗｔｐｐｍ以下好ましくは５ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする上記５．〜７．のいずれかに記載のエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法。
なお、特開平０７−１０９１３６号においては、石英ガラス管およびその製造方法が開示されているが、該石英ガラス管は光ファイバの線引き用のものであって、外径が５０〜３００ｍｍφ、厚さ１０ｍｍ以上と大型のものであり、本発明のエキシマＵＶランプ装置用合成石英ガラス管とは技術分野がまったく異なるものである。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施例により得られたエキシマＵＶランプの概略及びそれに用いられる合成石英ガラス管の性能試験を説明するための図である。
図２は、本発明の実施例によるエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施の形態によるエキシマＵＶランプ用合成石英ガラス管は、波長１５０〜２５０ｎｍの真空紫外光を放出するエキシマＵＶランプ用のものであって、高純度の合成石英ガラスからなり、該合成石英ガラス管の寸法が長さ１０００ｍｍ以上、外径１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下である。
本合成石英ガラス管の寸法長さが上記未満であると、洗浄装置の大型化に対応できないからである。なお、現在のところその長さの上限値は、５０００ｍｍ程度である。
肉厚が上記未満であると、ランプ管としての強度が不足するおそれがあり、それをこえると、十分な光透過性が得られなくなる。
エキシマＵＶランプ用の合成石英ガラス管には、表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が１．４ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下、肉厚の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下好ましくは０．３ｍｍ以下、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが１．５ｍｍ以下好ましくは０．７ｍｍ以下である合成石英ガラス管が好適である。幅０．５ｍｍ以上あるいは長さ１５０ｍｍ以上のキズがあると、エキシマＵＶ光が散乱したり、あるいはランプそのものが破損するおそれがある。また外径の最大値と最小値の差が１．４ｍｍよりも大きくなるとエキシマＵＶランプを構成したときに内部電極間の距離にばらつきが出ることから放電が均等に行われなくなる。０．００１ｍｍよりも小さくするには歩留まりが低下し、コストの面から望まれない。同様に、肉厚の最大値と最小値の差が０．５ｍｍよりも大きくなったり、長さ１０００ｍｍあたりの曲がりが１．５ｍｍを超えたりするようなものについても、二重管構造を有するエキシマＵＶランプを構成したときに外管の外側と内管の内側各々につけられた電極間の放電特性の悪化のおそれがある。いずれも０．００１ｍｍよりも小さくするには歩留まりが低下するためコストの面から好ましくない。
さらに該合成石英ガラス管はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖの各元素濃度が５ｗｔｐｐｂ未満、好ましくは上記の全ての元素の各濃度が３ｗｔｐｐｂ未満であるのがよく、より好ましくは上記の全ての元素の各濃度が１ｗｔｐｐｂ未満であるのがよい。Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａなどのアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素は工場の建材等に含まれるが、これらが前記範囲以上であると石英ガラスの再結晶化が促進されクリストバライトを生成しやすくなり白色失透が起こる。またＴｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗなどの遷移金属元素は合成石英ガラスを製造する装置に使用される耐熱合金等に含まれることが多いがこれらの濃度が前記範囲を超えると紫外線を吸収し紫外線吸収端を長波長側にシフトさせ透過率の低下を招くため好ましくない。またＶについても、所定の濃度を超えると紫外線を吸収し紫外線吸収端を長波長側にシフトさせ透過率の低下を招くため好ましくない。しかしいずれの元素も濃度が０．０１ｗｔｐｐｂ未満になるようにするにはすべての製造工程でクリーンルーム並みの清浄な製造環境が必要となりコストが高くなるため望ましくない。なお、不純物であるＶは、本発明の際に、本発明の発明者らによって初めて発見されたものである。
さらに肉厚０．８ｍｍ以上２．８ｍｍ以下の該合成石英ガラス管は内表面から外表面への初期の波長１７２ｎｍにおける分光透過率が８０％以上好ましくは８３％以上、ＯＨ基濃度が１０ｗｔｐｐｍ以上４００ｗｔｐｐｍ以下好ましくは１９０ｗｔｐｐｍ以上３２０ｗｔｐｐｍ以下、Ｃｌ元素濃度が３０ｗｔｐｐｍ以下好ましくは５ｗｔｐｐｍ以下であることが望ましい。波長１７２ｎｍにおける内表面から外表面への分光透過率が８０％未満になるとエキシマＵＶランプを構成したときに紫外線光量の不足により被洗浄物への洗浄効果が低下する。
またＯＨ基は石英ガラス網目構造において構造の終端部になるが、このＯＨ基が石英ガラス中に適量含まれていると網目構造内の内部歪みが緩和され、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合角が安定値に近づきＳｉ−Ｏの平均結合エネルギーが上昇すると言われている。ところが、ＯＨ基は高濃度に含まれると紫外域の透過率を低下させることになる。そこで本発明の合成石英ガラス管ではＯＨ基濃度を１０ｗｔｐｐｍ以上４００ｗｔｐｐｍ以下の範囲とする。
またＣｌ元素により形成するＳｉ−Ｃｌは２１０〜２２０ｎｍの吸収帯、いわゆるＥ’センターの前駆体となるがＣｌ元素濃度が３０ｗｔｐｐｍ以下好ましくは５ｗｔｐｐｍ以下であれば透過率の低下はほとんど問題にならない。０．０１ｗｔｐｐｍ未満である必要はない。
本発明の実施の形態により、本発明のエキシマＵＶランプ用の長尺の合成石英ガラス管を製造するには、円柱状石英ガラスインゴットを切削・研磨して得られた原管である円筒状石英ガラスシリンダーの肉厚の変動幅を１．８％以下、表面粗さを１８μｍ以下程度にし、さらに無接触加熱延伸方法によって、所定の径と肉厚となるように管の内圧と管引き速度を正しく一定に保ちながら製造する。原管である円筒状石英ガラスシリンダーの肉厚の変動幅が１．８％以下でなければ、合成石英ガラス管を製造したときに外径の最大値と最小値の差および肉厚の最大値と最小値の差および曲がりが本発明の範囲に入らず、表面粗さ１８μｍ以下でなければたとえ無接触加熱延伸方法で管引きを行ったとしても表面に幅０．５ｍｍ以上あるいは長さ１５０ｍｍ以上のキズが残るおそれがある。
尚、原管である円筒状石英ガラスシリンダーの肉厚の変動率とは次式で定義される。
変動率（％）＝（最大肉厚−最小肉厚）／｛（最大肉厚＋最小肉厚）／２｝×１００
すなわち、気相軸付法（ＶＡＤ法）あるいは外付法（ＯＶＤ法）等で作られた円柱状石英ガラスインゴットをダイヤモンド砥粒を備えた円筒研削装置で所定の寸法に正確に研削し、次いで酸化セリウム研磨装置で研磨し非接触レーザー式測定機で寸法合わせを行い、外径の円中心を正確に求めてこの外径の円中心に合わせて超精密ホーニング装置で開孔し、フッ酸によるエッチング処理、純水による水洗、及び乾燥を行うと外周円と内周円の中心が一致した円筒状石英ガラスシリンダーを得ることができる。
次に円筒型電気加熱炉を使った無接触加熱延伸方法によって、上記円筒状石英ガラスシリンダーの寸法、厚さ、加熱時のガラス粘度、延伸比などから求まる所定の管内圧と管引き速度を各々設定値の±５％正確に保持しながら加熱加工処理を行う。尚、このときの管内圧は２気圧から１０分の１気圧の範囲で設定され、管引き速度は１ｍ／分〜６０ｍ／分の範囲で設定される。また、このときの高温加熱処理により機械研削時の研削面の粗さ、キズ等も解消されるため、エキシマＵＶランプ用途に好適な寸法精度が高く平滑な表面を持つ長尺石英ガラス管を製造することができる。
管内圧と管引き速度を各々設定値の±５％正確に保持するには、管内圧については、精密圧力コントローラを用いて制御を行い、管引き速度については、高精度回転モータを用いた制御を行えばよい。
［寸法の測定］
外径は、所定の長さの石英ガラス管に対し、５０ｍｍ間隔毎に非接触レーザー式測定器で測定してその円周上での外径の最大値と最小値との差を求める。肉厚は、所定の長さの石英ガラス管に対し、５０ｍｍ間隔毎に非接触レーザー式測定器で測定してその円周上での肉厚の最大値と最小値との差を求める。また、曲がりとは管の両端からそれぞれ５０ｍｍの箇所を支点として所定の長さの石英ガラス管を回転させ、非接触レーザー式測定器で管中央部における変位の最大値と最小値を求めてその差を２分の１にした値とする。長さ１０００ｍｍあたりの曲がりとは、支点間の曲がりの値を該合成石英ガラス管の１０００ｍｍあたりの数値に比例換算した数値とする。
［表面のキズ］
散乱光の下で目視観察し、キズが発見された場合にこの大きさを測定する。
［不純物元素分析］
ＩＣＰ発光分光分析法による。
［透過率測定］
真空紫外分光光度計による測定法。
［ＯＨ基濃度］
Ｄ．Ｍ．ＤＯＤＤ  ａｎｄ  Ｄ．Ｂ．ＦＲＡＳＥＲ，Ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＯＨ  ｉｎ  ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃａ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３７（１９６６）ｐ．３９１１文献記載の赤外分光光度計による測定法。
［Ｃｌ元素濃度］
ＨＦ水溶液により分解後、ＡｇＮＯ３添加による比濁法による測定法。
【実施例１】▲１▼回転するターゲット上に気化した四塩化珪素を酸水素中で火炎加水分解してシリカスートを堆積させる外付法（ＯＶＤ法）により作製した大型多孔質スート体を真空雰囲気下１６００℃で透明ガラス化して円柱状石英ガラスインゴットを製造した。この円柱状石英ガラスインゴットの両端を切断し、その外周をダイヤモンド砥粒を備えた円筒研削装置で所定の寸法に正確に研削し、次いで酸化セリウム研磨装置で研磨し非接触レーザー式測定機で寸法合わせを行い、外径の円中心を求めた。この外径の円中心に合わせて超精密ホーニング装置で開孔し、フッ酸によるエッチング処理、純水による水洗、及び乾燥を行って長さ３０００ｍｍ、外径２００ｍｍ、内径５０ｍｍの石英ガラスシリンダーを得た。この石英ガラスシリンダーの肉厚の変動率は１．６％、表面粗さは１７μｍであった。
上記石英ガラスシリンダーを、図２に示す如くカーボン製円筒型発熱体を有する縦型抵抗加熱炉内にセットし、円筒状ヒーターの温度を２２００℃に設定し、管の下端部をダミー管によって封止して上端部より管内に窒素ガスを導入し、圧力コントローラによって管内の窒素ガス圧を正確に保持しつつ、延伸ロールにより一定の管引き速度で外径３５ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管に延伸した。この延伸中における管の中の内圧および管引き速度の設定値からの変動は、それぞれ、±３％、±２％であった。
得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が０．３ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．１ｍｍ、曲がりが０．６ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは０．４３ｍｍであった。また、表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズは見られなかった。
得られた合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲２▼▲１▼と同様の方法によって外径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が０．４ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．１ｍｍ、曲がりが０．６ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは０．４３ｍｍであった。また、表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズは見られなかった。
該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲３▼得られた▲１▼の合成石英ガラス管を外側管、また▲２▼の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図１に示す全長１４００ｍｍのエキシマＵＶランプを作製した。このランプを図１記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて１００時間後のランプ表面での波長１７２ｎｍの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向にＡ）８０ｍｍ、Ｂ）ランプ中央、Ｃ）１３２０ｍｍの位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、Ｂ）の位置における強度を１００としたときの相対強度で表すと表２のように測定位置によってほぼ同一の均一な強度となった。
【実施例２】▲１▼回転するターゲット上に気化した四塩化珪素を酸水素中で火炎加水分解してシリカスートを堆積させる気相軸付法（ＶＡＤ法）により多孔質スート体を作製した以外は実施例１と同様の方法によって外径３５ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。なお、製造途中での石英ガラスシリンダーの肉厚の変動率は１．７％、表面粗さは１７μｍであった。
得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が０．７ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．３ｍｍ、曲がりが１．１ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは０．７９ｍｍであった。また、表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズは見られなかった。
得られた合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲２▼▲１▼と同様の方法によって外径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が０．７ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．２５ｍｍ、曲がりが１．１ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは０．７９ｍｍであった。また、表面に幅０．５ｍｍ以上または長さ１５０ｍｍ以上のキズは見られなかった。
該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲３▼得られた▲１▼の合成石英ガラス管を外側管、また▲２▼の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図１に示す全長１４００ｍｍのエキシマＵＶランプを作製した。このランプを図１記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて１００時間後のランプ表面での波長１７２ｎｍの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向にＡ）８０ｍｍ、Ｂ）ランプ中央、Ｃ）１３２０ｍｍの位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例１のＢ）の位置における強度を１００としたときの相対強度で表すと表２のように実施例１と同様に測定位置によってほぼ同一の均一な強度となった。
［比較例１］
▲１▼円柱状石英ガラスインゴットの外径の円中心を合わせることなくホーニング装置で開孔した以外は実施例１と同様にして外径３５ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。なお、製造途中での石英ガラスシリンダーの肉厚の変動率は５．２％、表面粗さは３２μｍであった。
得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が１．７ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．４ｍｍ、曲がりが３．３ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは２．２９ｍｍであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲２▼▲１▼と同様の方法によって外径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が１．８ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．３５ｍｍ、曲がりが３．２ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは２．２９ｍｍであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲３▼得られた▲１▼の合成石英ガラス管を外側管、また▲２▼の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図１に示すような全長１４００ｍｍのエキシマＵＶランプを作製した。このランプを図１記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて１００時間後のランプ表面での波長１７２ｎｍの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向にＡ）８０ｍｍ、Ｂ）ランプ中央、Ｃ）１３２０ｍｍの位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例１のＢ）の位置における強度を１００としたときの相対強度で表すと表２のように測定位置によって値が大きく変化した結果となった。
［比較例２］
▲１▼合成石英ガラスシリンダー内の窒素ガス圧を制御することなく、また管引き速度を一定に保持することなく管引きした以外は実施例１と同様の方法によって外径３５ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。この延伸中における管の中の内圧および管引き速度の設定値からの変動はそれぞれ、±７％および±６％であった。得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が１．９ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．３５ｍｍ、曲がりが３．２ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは２．２９ｍｍであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲２▼▲１▼と同様の方法によって外径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が１．８ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．４ｍｍ、曲がりが３．１ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは２．２９ｍｍであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲３▼得られた▲１▼の合成石英ガラス管を外側管、また▲２▼の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図１に示すような全長１４００ｍｍのエキシマＵＶランプを作製した。このランプを図１記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて１００時間後のランプ表面での波長１７２ｎｍの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向にＡ）８０ｍｍ、Ｂ）ランプ中央、Ｃ）１３２０ｍｍの位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例１のＢ）の位置における強度を１００としたときの相対強度で表すと表２のように測定位置によって値が大きく変化し、強度が不均一となった。
［比較例３］
▲１▼合成石英ガラスシリンダーを管引きする際に、無接触加熱延伸方法を用いる代わりに縦型抵抗加熱炉内で当該合成石英ガラスシリンダーにグラファイト製ガイドを直接接触させる接触式加熱加工法を用いて管引きした以外は実施例１と同様の方法によって外径３５ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。
得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が０．７ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．４ｍｍ、曲がりが１．７ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは１．２１ｍｍであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
▲２▼▲１▼と同様の方法によって外径１２ｍｍ、肉厚１ｍｍの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ１５００ｍｍに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ、肉厚の最大値と最小値の差が０．３５ｍｍ、曲がりが１．５ｍｍであった。すなわち長さ１０００ｍｍあたりの曲がりは１．０７ｍｍであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長１７２ｎｍの透過率、ＯＨ基濃度、Ｃｌ元素濃度はそれぞれ表１に示す通りであった。
この比較例において不純物濃度が増大したのは、合成石英ガラスシリンダーを管引きする際に、無接触加熱延伸方法を用いる代わりに縦型抵抗加熱炉内で当該合成石英ガラスシリンダーにグラファイト製ガイドを直接接触させる接触式加熱加工法を用いて管引きした結果であると考えられる。
▲３▼得られた▲１▼の合成石英ガラス管を外側管、また▲２▼の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図１に示すような全長１４００ｍｍのエキシマＵＶランプを作製した。このランプを図１記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて１００時間後のランプ表面での波長１７２ｎｍの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向にＡ）８０ｍｍ、Ｂ）ランプ中央、Ｃ）１３２０ｍｍの位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例１のＢ）の位置における強度を１００としたときの相対強度で表すと表２のように実施例１に比較して大幅に強度の低い値となった。
以上から本発明の効果が明らかである。
【産業上の利用可能性】  本発明の合成石英ガラス管は長尺でありながら寸法精度も高いため、これを用いて二重管構造を有するエキシマＵＶランプを構成した場合には、ランプ全長にわたって均一な発光特性を持つ長尺のエキシマＵＶランプを製造することができる。
【表１】
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【表２】
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【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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