專利名稱：受激準(zhǔn)分子燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及受激準(zhǔn)分子燈，特別是，涉及使紫外線吸收物質(zhì)擴(kuò)散到石英玻璃中來防止由紫外線引起的劣化的受激準(zhǔn)分子燈。
背景技術(shù)：
在以往的受激準(zhǔn)分子燈中，從燈發(fā)出的短波長的紫外線使石英玻璃制的放電容器劣化。因此，燈的長壽命化是困難的。受激準(zhǔn)分子燈的壽命與電極等的部件的消耗不太有關(guān)系，而與由燈放電產(chǎn)生的紫外線使石英玻璃制的放電容器劣化有很深關(guān)系。即，由于短波長的紫外線照射到放電容器上，因而石英玻璃的脆化加深，放電容器提前產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致不亮燈，使燈壽命耗盡。
提出了各種防止放電容器因紫外線而劣化的方法。有一種方法是，通過使用在整體上大致均勻地配合了紫外線吸收物質(zhì)的石英玻璃作成放電容器的一部分，防止由短波長的紫外線引起的劣化。并且，還有一種方法是，簡單地對石英玻璃表面實施涂敷來遮斷紫外線。還有一種方法是，在受激準(zhǔn)分子燈的接合部使用第3材料，遮擋玻璃中的反射光。摻有CeO2或TiO2來吸收紫外線的方法、無臭氧石英的制法、圓管無臭氧燈泡是眾所周知的。以下，列舉與此關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)的若干例子。
專利文獻(xiàn)1所公開的“電介質(zhì)阻擋(barrier)放電燈”是發(fā)光效率高、隨著亮燈時間的經(jīng)過，光輸出不下降、壽命特性充分的電介質(zhì)阻擋放電燈。如圖5(a)所示，在放電容器內(nèi)填充通過電介質(zhì)阻擋放電而形成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體。具有取出從通過電介質(zhì)阻擋放電所產(chǎn)生的受激準(zhǔn)分子所放射出的光的窗。在放電容器或者與電介質(zhì)阻擋放電空間接觸的表面的至少一部分上設(shè)置電介質(zhì)薄膜。電介質(zhì)薄膜是厚度為50nm至1000nm的薄膜。而且，電介質(zhì)薄膜采用從ZnS、TiO2、CeO2、Ta2O5、ZrO2、SiO2、Y2O3、PbF2、MgO、Al2O3、CeF3、LaF3、BaF2、CaF2、MgF2、LiF以及NaF中所選擇的至少一種。
專利文獻(xiàn)2所公開的“電介質(zhì)阻擋放電燈”是可防止從內(nèi)側(cè)管和外側(cè)管的接合部分產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致不亮燈的長壽命的電介質(zhì)阻擋放電燈。如圖5(b)所示，形成將外側(cè)管和內(nèi)側(cè)管同軸配置的雙重管結(jié)構(gòu)。在該外側(cè)管的外表面設(shè)置有一個電極。在內(nèi)側(cè)管的內(nèi)表面設(shè)置有另一電極。在該外側(cè)管和內(nèi)側(cè)管之間，在放電空間內(nèi)填充有通過電介質(zhì)阻擋放電而形成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體。具有在與內(nèi)側(cè)管和外側(cè)管的接合部分對應(yīng)的放電空間內(nèi)產(chǎn)生的真空紫外光的直射防止單元。該直射防止單元可使用例如氧化鈦膜、鋇等的金屬薄膜、或者外側(cè)管和內(nèi)側(cè)管的褶皺來實現(xiàn)。
專利文獻(xiàn)3所公開的“電介質(zhì)阻擋放電燈”是不會發(fā)生因紫外線歪斜蓄積而使放電氣體從形成于放電容器內(nèi)的尖端部泄漏、以及不會發(fā)生放電容器自身破裂的電介質(zhì)阻擋放電燈。如圖5(c)所示，在由石英玻璃構(gòu)成的放電容器的內(nèi)部填充有通過電介質(zhì)阻擋放電而形成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體。在該放電容器的至少一部分中形成有光透過性部分。對該放電容器的端部中的容器外表面進(jìn)行消光加工或者高折射涂敷。
專利文獻(xiàn)4所公開的“電介質(zhì)阻擋放電燈裝置”是防止燈的放電容器產(chǎn)生裂紋、使燈長壽命化的電介質(zhì)阻擋放電燈裝置。如圖5(d)所示，電介質(zhì)阻擋放電燈具有冷卻單元。在由石英玻璃構(gòu)成的放電容器的內(nèi)部填充有通過電介質(zhì)阻擋放電生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體而形成放電空間。在該放電容器的至少一部分上形成有光出射窗。在除了光出射窗以外的放電容器外表面上具有用于使燈具冷卻的冷卻單元。在放電容器內(nèi)，與由冷卻單元所冷卻的部位對應(yīng)地，在放電空間側(cè)表面上形成有紫外線反射膜或紫外線吸收膜。
專利文獻(xiàn)5所公開的“受激準(zhǔn)分子燈”是防止受激準(zhǔn)分子燈的雙重管燈泡接合部因紫外線而變脆的受激準(zhǔn)分子燈。如圖5(e)所示，在受激準(zhǔn)分子燈的有效發(fā)光部與接合部之間的內(nèi)管和外管的管體上設(shè)置阻止紫外線的遮光部。遮光部是使吸收或散射紫外線的遮光材料分散的不透明石英玻璃或者瓦科爾耐熱玻璃(Vycor glass)。抑制由光纖效果引起的紫外線在接合部的集中，防止接合部中的微小裂紋的產(chǎn)生。并且，在雙重管燈泡的有效發(fā)光部以外的外表面上涂布粘接材料等的硬化劑，使機(jī)械強度提高，抑制微小裂紋的擴(kuò)展。
專利文獻(xiàn)6所公開的“細(xì)長放電容器”是電介質(zhì)阻擋放電燈用的由熔融石英構(gòu)成的細(xì)長放電容器。是抗紫外線性優(yōu)良、低成本且壽命長的電介質(zhì)阻擋放電燈用的放電容器。如圖5(f)所示，保護(hù)裝置由至少一個自支撐構(gòu)件構(gòu)成，該自支撐構(gòu)件至少由吸收紫外線的一部分的材料構(gòu)成。使自支撐構(gòu)件與內(nèi)側(cè)管的外側(cè)表面接合。從外側(cè)管的內(nèi)側(cè)表面隔開間隔來配置?；蛘?，與外側(cè)管的內(nèi)側(cè)表面接合、并從內(nèi)側(cè)管的外側(cè)表面隔開間隔來配置。
專利文獻(xiàn)1日本特許3189481號公報專利文獻(xiàn)2日本特許3252676號公報專利文獻(xiàn)3日本特許3630042號公報專利文獻(xiàn)4日本特許3580233號公報專利文獻(xiàn)5日本特開2002-352774號公報專利文獻(xiàn)6日本特開2003-297296號公報然而，在受激準(zhǔn)分子燈的以往的紫外線對策技術(shù)中，具有以下問題。配合了紫外線吸收物質(zhì)的石英玻璃的膨脹系數(shù)和軟化溫度與放電容器的主要部分的石英玻璃不同，放電容器的加工變得困難。并且，在對石英玻璃的表面實施涂敷的方法中，有可能卷入雜質(zhì)，并且在燈點亮?xí)r涂敷膜剝落，雜質(zhì)和剝落的涂敷膜對放電產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述以往的問題，采用簡單方法有效地防止受激準(zhǔn)分子燈的石英玻璃制放電容器產(chǎn)生裂紋，延長受激準(zhǔn)分子燈的壽命。
為了解決上述課題，在本發(fā)明中，提出了一種受激準(zhǔn)分子燈，配備有將石英玻璃的內(nèi)管呈同軸狀插入到石英玻璃的外管內(nèi)來構(gòu)成、并具有光出射窗的放電容器，使內(nèi)管和外管之間成為填充有通過高頻輝光放電而生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體的放電空間，在該受激準(zhǔn)分子燈的內(nèi)管的放電空間側(cè)形成有被高濃度地擴(kuò)散了紫外線吸收物質(zhì)的紫外線吸收部，使紫外線吸收物質(zhì)成為Ti、Ce以及Zr中的任意1種以上的物質(zhì)。
通過上述結(jié)構(gòu)，可防止紫外線侵入受激準(zhǔn)分子燈的放電容器，不使放電容器產(chǎn)生裂紋，可使受激準(zhǔn)分子燈長壽命化。


圖1是示出垂直于本發(fā)明的實施例中的受激準(zhǔn)分子燈的軸的剖面圖、以及內(nèi)側(cè)管的紫外線吸收物質(zhì)的濃度分布的圖。
圖2是示出使紫外線吸收物質(zhì)擴(kuò)散到本發(fā)明的實施例中的受激準(zhǔn)分子燈的內(nèi)側(cè)管中的過程的圖。
圖3是示出本發(fā)明的實施例中的受激準(zhǔn)分子燈的透過率的曲線圖。
圖4是示出本發(fā)明的實施例中的受激準(zhǔn)分子燈的壽命的圖。
圖5是示出以往的受激準(zhǔn)分子燈的結(jié)構(gòu)的概念圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1～圖4對用于實施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例本發(fā)明的實施例是一種受激準(zhǔn)分子燈，該受激準(zhǔn)分子燈將形成有擴(kuò)散了Ti等的紫外線吸收物質(zhì)的紫外線吸收部的石英玻璃制內(nèi)管呈同軸狀插入到石英玻璃制外管內(nèi)，在內(nèi)管和外管之間的放電空間內(nèi)填充有通過高頻輝光放電而生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體。
圖1是垂直于本發(fā)明的實施例中的受激準(zhǔn)分子燈的軸的剖面圖、以及內(nèi)側(cè)管的紫外線吸收物質(zhì)的濃度分布的圖。圖2是示出紫外線吸收物質(zhì)的擴(kuò)散過程的圖。圖3是示出受激準(zhǔn)分子燈的透過率的曲線圖。圖4是示出受激準(zhǔn)分子燈的壽命的圖。在圖1和圖2中，內(nèi)管1是石英玻璃制的小半徑的圓筒。外管2是石英玻璃制的大半徑的圓筒。放電空間3是填充有通過高頻輝光放電而生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體的內(nèi)管與外管之間的空間。內(nèi)管內(nèi)側(cè)4是內(nèi)管的內(nèi)側(cè)。紫外線吸收物質(zhì)5是Ti、Ce以及Zr中的任意1種以上的物質(zhì)。溶劑6是使紫外線吸收物質(zhì)分散而成為懸濁液的溶劑。
對上述構(gòu)成的本發(fā)明的實施例中的受激準(zhǔn)分子燈的制造方法和功能進(jìn)行說明。首先，參照圖1，對受激準(zhǔn)分子燈的功能概要進(jìn)行說明。如圖1(a)所示，把石英玻璃的內(nèi)管1呈同軸狀插入到石英玻璃的外管2內(nèi)，構(gòu)成放電容器。放電容器設(shè)置有光出射窗。在內(nèi)管1和外管2之間填充通過高頻輝光放電生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體，形成放電空間。如圖1(b)所示，在內(nèi)管1的放電空間側(cè)形成被高濃度地擴(kuò)散了紫外線吸收物質(zhì)的紫外線吸收部。紫外線吸收物質(zhì)由Ti、Ce以及Zr中的任意1種以上的物質(zhì)構(gòu)成。由于這些物質(zhì)能通過熱擴(kuò)散等容易地擴(kuò)散到石英玻璃中，因而可在石英玻璃的內(nèi)管1的放電空間側(cè)形成使紫外線吸收物質(zhì)以高濃度分布的狀態(tài)。這樣，可防止紫外線入射到內(nèi)管1，不會產(chǎn)生紫外線歪斜，可防止產(chǎn)生裂紋。
下面，參照圖2對紫外線吸收物質(zhì)向內(nèi)管的擴(kuò)散過程進(jìn)行說明。在圖2(a)所示的內(nèi)管1內(nèi)形成電極之前，如圖2(b)所示，在內(nèi)管1的外側(cè)圓筒面上涂布含有紫外線吸收物質(zhì)的溶劑6。如圖2(c)所示，使溶劑6干燥，形成紫外線吸收物質(zhì)的膜。之后，如圖2(d)所示，以大于等于900℃且小于等于內(nèi)管1的軟化點的溫度進(jìn)行熱處理，使紫外線吸收物質(zhì)從內(nèi)管1的外側(cè)圓筒面擴(kuò)散到石英玻璃內(nèi)。如圖2(e)所示，進(jìn)行氟酸清洗，以去除紫外線吸收物質(zhì)的膜。這樣，在內(nèi)管1的放電空間側(cè)形成被高濃度地擴(kuò)散了紫外線吸收物質(zhì)的紫外線吸收部。
下面，參照圖3，將紫外線吸收物質(zhì)擴(kuò)散后的石英玻璃的透過率與以往的受激準(zhǔn)分子燈的透過率相比較來進(jìn)行說明。在紫外線吸收物質(zhì)擴(kuò)散后，波長200nm的紫外線的透過率約為一半。波長300nm的紫外線的透過率約為80％。這樣，由于越是短波長的紫外線就越容易被吸收，因而可有效地防止由紫外線引起的石英玻璃的劣化。
下面，參照圖4，將紫外線吸收物質(zhì)擴(kuò)散后的受激準(zhǔn)分子燈的壽命與以往的受激準(zhǔn)分子燈的壽命相比較來進(jìn)行說明。以往的受激準(zhǔn)分子燈的壽命約為1000小時，相比之下，紫外線吸收物質(zhì)擴(kuò)散后的受激準(zhǔn)分子燈的壽命約為3500小時。通過使紫外線吸收物質(zhì)擴(kuò)散，防止由紫外線引起的內(nèi)管的劣化，使得受激準(zhǔn)分子燈的壽命顯著延長。
如上所述，在本發(fā)明的實施例中，由于受激準(zhǔn)分子燈構(gòu)成為將形成有擴(kuò)散了Ti等的紫外線吸收物質(zhì)的紫外線吸收部的石英玻璃制內(nèi)管呈同軸狀插入到石英玻璃制外管內(nèi)，在內(nèi)管和外管之間的放電空間內(nèi)填充有通過高頻輝光放電生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體，因而放電容器不會產(chǎn)生裂紋，受激準(zhǔn)分子燈的壽命延長。
本發(fā)明的受激準(zhǔn)分子燈最適合用作紫外線曝光裝置、光化學(xué)反應(yīng)裝置、臭氧發(fā)生裝置用的長壽命紫外線光源。
權(quán)利要求
1.一種受激準(zhǔn)分子燈，配備有將石英玻璃的內(nèi)管呈同軸狀插入到石英玻璃的外管內(nèi)來構(gòu)成、并具有光出射窗的放電容器，使前述內(nèi)管和前述外管之間成為填充有通過高頻輝光放電而生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體的放電空間，其特征在于，在前述內(nèi)管的放電空間側(cè)形成有被高濃度地擴(kuò)散了紫外線吸收物質(zhì)的紫外線吸收部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受激準(zhǔn)分子燈，其特征在于，前述紫外線吸收物質(zhì)由Ti、Ce以及Zr中的任意1種以上的物質(zhì)構(gòu)成。
3.一種受激準(zhǔn)分子燈的制法，該受激準(zhǔn)分子燈將形成有電極的石英玻璃的內(nèi)管呈同軸狀插入到石英玻璃的外管內(nèi)來構(gòu)成放電容器，在前述放電容器的一部分上形成光出射窗，在前述內(nèi)管和前述外管之間填充通過高頻輝光放電而生成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體并將其密封來形成放電空間，該方法的特征在于，在前述內(nèi)管上形成電極之前，在前述內(nèi)管的外側(cè)圓筒面上涂布含有紫外線吸收物質(zhì)的溶劑，使溶劑干燥來形成紫外線吸收物質(zhì)的膜，之后以大于等于900℃且小于等于前述內(nèi)管的軟化點的溫度進(jìn)行熱處理，使前述紫外線吸收物質(zhì)從前述內(nèi)管的外側(cè)圓筒面擴(kuò)散到石英玻璃內(nèi)，進(jìn)行氟酸洗凈來去除前述紫外線吸收物質(zhì)的膜，從而在前述內(nèi)管的放電空間側(cè)形成被高濃度地擴(kuò)散了前述紫外線吸收物質(zhì)的紫外線吸收部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的受激準(zhǔn)分子燈的制法，其特征在于，前述紫外線吸收物質(zhì)由Ti、Ce以及Zr中的任意1種以上的物質(zhì)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種受激準(zhǔn)分子燈，能夠防止受激準(zhǔn)分子燈的石英玻璃制放電容器產(chǎn)生由紫外線劣化引起的裂紋，延長燈具壽命。在受激準(zhǔn)分子燈的石英玻璃制的內(nèi)管(1)的外側(cè)圓筒面上涂布含有紫外線吸收物質(zhì)的溶劑。使溶劑干燥來形成紫外線吸收物質(zhì)的膜，之后以大于等于900℃且小于等于內(nèi)管的軟化點的溫度進(jìn)行熱處理，使紫外線吸收物質(zhì)從內(nèi)管的外側(cè)圓筒面擴(kuò)散到石英玻璃內(nèi)。進(jìn)行氟酸清洗來去除紫外線吸收物質(zhì)的膜。擴(kuò)散物質(zhì)是Ti、Ce以及Zr中的任意1種以上的物質(zhì)。擴(kuò)散濃度在接近放電空間的側(cè)變濃。可防止紫外線入射到內(nèi)管(1)中，可延長燈具壽命。
文檔編號H01J65/00GK1913097SQ20061011544
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者荒井宣洋, 片岡智史, 萩原光德, 小松敏幸 申請人:株式會社Orc制作所