專利名稱：短弧型放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及短弧型放電燈，尤其涉及適用于半導體或液晶制造領(lǐng)域等的曝光用光 源或放映機的背光用光源的短弧型放電燈。
背景技術(shù)：
短弧型放電燈由于在發(fā)光管內(nèi)相對配置的一對電極的前端距離較短而接近于點 光源，因此通過與光學系統(tǒng)組合來用作曝光裝置用光源或放映機的背光用光源。專利文獻1中公開了現(xiàn)有技術(shù)的短弧型放電燈。根據(jù)該文獻，已指出由于氙短弧 燈中作為發(fā)光氣體的氙氣、水銀蒸氣短弧燈中作為緩沖氣體的氙氣、氪氣及氬氣所造成的 準分子發(fā)光會引起在石英玻璃制的放電容器的內(nèi)表面產(chǎn)生白濁的問題。此外，根據(jù)該文獻， 作為上述問題的對策，記載有規(guī)定從該放電容器的紫外線放射發(fā)散度最大的部分的內(nèi)表 面起200 μ m的范圍的平均OH基濃度為7. 8X IOm個/m3以上，并且由內(nèi)表面起深度20 μ m 的范圍的平均OH基濃度為1.5X10Mf/m3以上、1. 2X IOai個/m3以下。但是，如上所示地在發(fā)光管含有OH基，其在發(fā)光空間內(nèi)作為H2O進行擴散，在發(fā)光 管內(nèi)擴散的H2O通過來自弧光的熱而被熱分解為氧與氫。根據(jù)發(fā)明人等精心研究的結(jié)果， 發(fā)現(xiàn)如上所示在發(fā)光管內(nèi)生成的氫會使照度的穩(wěn)定度降低。照度穩(wěn)定度的降低由于弧光晃 動，使對于光學系統(tǒng)的光的入射量或入射角度分布產(chǎn)生變化?；蝿拥闹芷诟鶕?jù)光學系統(tǒng)不 同而不同，但是會發(fā)生照度變動大致在數(shù)毫秒至數(shù)秒之間變大的所謂閃爍。該照度穩(wěn)定度 的降低在畫像投影裝置中會成為畫面閃爍而造成問題，在曝光裝置則會引起曝光不均的問 題。此外，在專利文獻2中公開了將用來吸收被放出至發(fā)光管內(nèi)的氫的集氫器配置在 發(fā)光管內(nèi)。圖10(a)是表示該文獻所記載的放電燈的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖10(b)是表示圖 10(a)所示的放電燈所具備的集氫器的剖面構(gòu)造的圖。圖10(a)所示的放電燈具備燈泡101、電極102、103、封固部104、金屬箔105。106 為集氫器、107為石英棒、108為石英筒。集氫器106如圖10(b)所示，圓筒狀的由釔構(gòu)成的 集氫器材料109被密封在由鉭等金屬構(gòu)成的有底圓筒110與蓋部111形成的金屬外皮112 的內(nèi)部。通過使有底圓筒110的凸緣部IlOA與蓋部111進行電阻焊接，而將金屬外皮112 的內(nèi)部予以密封。集氫器106如圖10(a)所示，收納有集氫器106的石英筒108被固定在燈 泡101，通過將設(shè)在石英筒108的石英棒107的另一端焊接在燈泡101而固定在燈泡101。 燈泡101內(nèi)的氫通過鉭等具有氫透過性的有底圓筒110而侵入至內(nèi)部，被集氫器材料109 所吸附。集氫器材料109被密封在由有底圓筒110及蓋部111構(gòu)成的金屬外皮112的內(nèi)部， 因此防止集氫器材料109與發(fā)光空間內(nèi)的其它物質(zhì)發(fā)生反應，可高效地吸附氫。但是，該放電燈是將集氫器106安裝于燈泡101的構(gòu)造，因此會有集氫器106與作 為燈泡101的構(gòu)成成分的氧化硅發(fā)生反應的情況。由此會有燈泡101失透明而導致照度降 低、或引起燈泡101破裂的危險。此外，在專利文獻3中公開了一種將雜質(zhì)氣體吸附構(gòu)件通過焊接等而接合于電極的短弧放電燈。圖ll(a)、(b)分別是記載于該文獻的陰極前端部的主要部位正面剖視圖及 俯視圖，電極201在除了圓錐狀部分202以外的平行部分形成有具有直徑小于直徑d的細 徑部203。細徑部203與線圈204之間的空處配設(shè)有由鋯箔構(gòu)成的筒狀吸氣器205，利用焊 接等適當?shù)慕雍戏绞奖还潭ㄔ诩殢讲?03。專利文獻1日本專利第觀91997號專利文獻2日本特公昭57-21835號專利文獻3日本專利3380615號本案發(fā)明人等針對在將集氫器配設(shè)在發(fā)光管內(nèi)時將圖10所示的集氫器材料109 的金屬外皮112，如專利文獻3所示，焊接在電極而予以固定的方法加以研究。雖然要承認 該方法針對上述燈泡的失透明及破裂是有效的，但是當將金屬外皮焊接于電極時，可以預 測出在焊接中會在金屬外皮中空出孔而使集氫器材料露出于發(fā)光管內(nèi)，集氫器材料與被封 入在發(fā)光管內(nèi)的水銀等發(fā)光物質(zhì)發(fā)生反應，會使集氫器材料的氫吸收功能降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題點，目的在于提供一種短弧型放電燈，其在發(fā)光管內(nèi)的電極 中具有將吸收氫的集氫器予以密閉并且透過氫的中空容器，使所述集氫器以不固定在電極 的方式予以配備。本發(fā)明為了解決上述課題，技術(shù)方案1記載的發(fā)明是一種短弧型放電燈，在發(fā)光 管內(nèi)，由主體部及與該主體部連續(xù)設(shè)置的軸部構(gòu)成的一對電極彼此相對配置，設(shè)有在透過 氫的中空容器內(nèi)封入吸收氫的吸氣劑材料而成的集氫器，該短弧型放電燈的特征為在所 述軸部安裝有載置所述集氫器的殼體。技術(shù)方案2所記載的發(fā)明是在技術(shù)方案1的短弧型放電燈中，所述殼體具有用來 使氫氣在該殼體內(nèi)流通的開口。技術(shù)方案3所記載的發(fā)明是在技術(shù)方案1的短弧型放電燈中，所述殼體形成為線 圈狀。技術(shù)方案4所記載的發(fā)明是在技術(shù)方案1至3中任一項的短弧型放電燈中，所述 中空容器形成為大致C字狀，卷繞安裝在所述軸部。技術(shù)方案5所記載的發(fā)明是在技術(shù)方案4的短弧型放電燈中，當將所述軸部的直 徑設(shè)為D2 (mm)、所述大致C字狀的中空容器的內(nèi)徑設(shè)為Dl(mm)時，滿足下述數(shù)式(1)的關(guān) 系數(shù)式(1)D1_D2> 0. 005(mm)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的短弧型放電燈，在電極的軸部附設(shè)用來載置集氫器的殼體，該集氫 器由將吸收氫的吸氣劑材料予以密閉并且透過氫的中空容器構(gòu)成，配置在該殼體內(nèi)的集氫 器未被固定在電極的軸部。因此，防止密閉在中空容器內(nèi)的吸氣劑材料露出于發(fā)光管內(nèi)，而 防止吸氣劑材料與封入在發(fā)光管內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)發(fā)生反應，因此在放電燈點燈時放出至發(fā)光 管內(nèi)的氫會被吸氣劑材料切實地吸收，而可防止放電燈的照度穩(wěn)定度降低。


圖1是表示第1實施方式的表示了發(fā)光管內(nèi)部的一部分的短弧型放電燈1的構(gòu)成 的透視圖。圖2是公開了固定在圖1所示的陰極13的軸部13B周圍的在內(nèi)部載置有中空容 器16的殼體15的一部分的透視圖。圖3是表示將吸附氫的吸氣劑材料17予以密閉并且由使氫透過的金屬構(gòu)成的直 管狀中空容器18的構(gòu)成的透視圖、由A-A觀看的剖視圖、及由B-B觀看的剖視圖。圖4是表示在圖1所示的陰極13的軸部1 周圍，安裝有載置由將吸氣劑材料17 予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器的殼體15的構(gòu)成的剖視圖。圖5是表示將中空容器16的內(nèi)徑Dl與軸部13B的直徑D2彼此不同的7種短弧 型放電燈中的(D1-D2)與照度變動率(照度穩(wěn)定度)的關(guān)系進行實驗后的結(jié)果的表。圖6涉及第2實施方式，是在圖1所示的陰極13的軸部1 周圍，取代殼體15，而 安裝有載置由將吸氣劑材料17予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器23的殼 體19的構(gòu)成的剖視圖。圖7涉及第3實施方式，是在圖1所示的陰極13的軸部1 周圍，取代殼體15，而 安裝有載置由將吸氣劑材料17予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器23的殼 體20的構(gòu)成的剖視圖。圖8涉及第4實施方式，是在圖1所示的陰極13的軸部1 周圍，取代殼體15，而 安裝有載置由將吸氣劑材料17予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器23的殼 體21的構(gòu)成的透視圖、及公開殼體22的一部分的透視圖。圖9涉及第5實施方式，是在圖1所示的陰極13的軸部13B周圍，安裝有載置由多 個直管狀中空容器18構(gòu)成的集氫器^的殼體15的構(gòu)成，是公開殼體15的一部分的透視圖。圖10是表示引用文獻2中記載的放電燈的概略構(gòu)成及放電燈所具備的集氫器的 剖面構(gòu)造的圖。圖11是專利文獻3記載的陰極前端部的主要部位正面剖視圖及俯視圖。
具體實施例方式使用圖1 圖5，說明本發(fā)明的第1實施方式。圖1是表示本實施方式的公開發(fā)光管內(nèi)部的一部分的短弧型放電燈1的構(gòu)成的透 視圖。如該圖所示，短弧型放電燈1具有發(fā)光管11以及在其兩端連續(xù)的封固管部12A與 12B。在發(fā)光管11的內(nèi)部，陰極13的主體部13A與陽極14的主體部14A彼此相向配置，并 且在放電空間S封入有發(fā)光物質(zhì)。至少封入水銀作為發(fā)光物質(zhì)，封入氙、氬、氪的至少1種 作為緩沖氣體。此外，也可以封入氙、氬、氪的至少1種以上作為發(fā)光物質(zhì)。陰極13由軸部 13B及比其直徑大的主體部13A構(gòu)成。在軸部13B，在殼體15內(nèi)載置有集氫器，該集氫器在 透過氫的中空容器內(nèi)密閉有吸收氫的吸氣劑材料而成。此外，陽極14由軸部14B及比其直 徑大的主體部14A構(gòu)成。圖2是表示將被固定在圖1所示的陰極13的軸部1 周圍、在內(nèi)部載置有集氫器 23的殼體15的一部分切開的構(gòu)成的透視圖。
如該圖所示，在殼體15內(nèi)，例如由具有大致C字形狀的中空容器16構(gòu)成的集氫器 23被載置于未圖示的軸部1 周圍。其中，安裝殼體15的部位是電極部(主體部與軸部) 即可，并不限定于陰極側(cè)的軸部。圖3 (a)是表示將吸附氫的吸氣劑材料17予以密閉并且由使氫透過的金屬構(gòu)成的 直管狀中空容器18的構(gòu)成的透視圖，圖3(b)是由圖3(a)的A-A觀看的剖視圖，圖3(c)是 由圖3(a)的B-B觀看的剖視圖。如上述各圖所示，兩端的封固部18A、18B通過將構(gòu)成中空容器18的直管部18C的 兩端進行壓接加工，或通過進行熔敷或焊接，而氣密地密閉。由此，將中空容器18內(nèi)的吸氣 劑材料17與放電空間隔離，防止與放電空間內(nèi)的氣體直接接觸，并且使吸氣劑材料17不會 漏泄至中空容器18的外部。其中，中空容器18并不一定必須在其兩端形成封固部，也可形 成為例如使用有底筒狀的構(gòu)件而僅將一端側(cè)密封的構(gòu)造。圖2所示的具有大致C字形狀的中空容器16通過將圖3(b)所示的中空容器18 的兩端朝紙面的上側(cè)或下側(cè)進行彎曲加工而形成為C字形狀。圖4是表示在圖1所示陰極13的軸部1 周圍，安裝有載置有由將吸氣劑材料17 予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器23的殼體15的構(gòu)成的剖視圖。如該圖所示，殼體15是形成有用來以上下插入電極軸部13B的開口 151A、151B的 圓筒狀容器，由例如鎢、鉬、鉭等材料構(gòu)成。在殼體15使由卷繞安裝在軸部1 的線圈狀線 材構(gòu)成的一對防落構(gòu)件19A、19B以上下夾持殼體15的方式配置，而被固定在軸部13B。殼 體15上方側(cè)的開口 151A的直徑大于軸部1 的直徑，通過開口 151A而被放出至發(fā)光管11 內(nèi)的氫氣會被引導至殼體15內(nèi)。由中空容器16構(gòu)成的集氫器23未被焊接在軸部13B，而 在卷繞安裝在軸部13B周圍的狀態(tài)下被載置于殼體15內(nèi)，通過殼體15的底板152防止落 下。此外，如圖4所示，由釔等吸收氫的材料構(gòu)成的吸氣劑材料17被密封在由鉭等使 氫透過的金屬構(gòu)成的大致C字狀的中空容器16內(nèi)。中空容器16由使氫透過但難以與水銀 發(fā)生反應的金屬構(gòu)成，例如由鉭或鈮構(gòu)成。鉭及鈮可以為單體，也可以為與其它物質(zhì)的化合 物。由上述物質(zhì)構(gòu)成的中空容器16高效地使氫透過，并且防止吸氣劑材料17與尤其是水 銀等放電介質(zhì)發(fā)生反應，而且可去除發(fā)生在發(fā)光管11內(nèi)的氫等雜質(zhì)氣體。吸氣劑材料17 為例如釔或鋯。釔或鋯等物質(zhì)的氫吸收力優(yōu)良。釔及鋯可以為單體，也可以為與其它物質(zhì) 的化合物。接著，如果針對軸部I3B的直徑與形成為大致C字狀的中空容器16的內(nèi)徑的關(guān) 系加以說明，則將軸部13B的直徑設(shè)為D2 (mm)，將大致C字狀的中空容器16的內(nèi)徑設(shè)為 DKmm)時，滿足以下數(shù)式(1)的關(guān)系。數(shù)式(1)D1-D2 > 0. 005 (mm)亦即，在軸部13B的直徑D2與中空容器16的內(nèi)徑Dl滿足上述數(shù)式(1)的關(guān)系的 情況下，在軸部13B與中空容器16之間介有間隙。因此，通過該間隙，在短弧型放電燈1點 燈時，軸部13B呈高溫化的情況下，阻礙熱由軸部1 流入至中空容器16。結(jié)果，抑制吸氣 劑材料17的高溫化，不會損傷吸氣劑材料17的氫吸收功能。圖5是表示制作中空容器16的內(nèi)徑Dl與軸部13B的直徑D2彼此不同的7種短 弧型放電燈，將(D1-D2)與照度變動率(照度穩(wěn)定度)的關(guān)系進行實驗后的結(jié)果的表。
在此，實驗所使用的短弧型放電燈具有以下規(guī)格。發(fā)光管內(nèi)容積為lX10_3m3、氙 封入量為8X 104Pa、水銀封入量為35mg/CC、電極間距離為1 X 10_2m、陰極側(cè)軸部外徑為約 8mm ο此外，實驗所使用的集氫器23的相關(guān)規(guī)格如下所示。由內(nèi)含將由作為氫吸附物質(zhì) 的釔構(gòu)成的吸氣劑材料17密封的大致C形狀的鉭中空容器16的殼體15構(gòu)成，作為吸氣劑 材料17的釔的量為l.Og，鉭中空容器16的尺寸為壁厚0. 15mm，大致C形狀的鉭中空容器 16的內(nèi)徑為約8mm，外徑為13. 5mm,高度為12mm，殼體15的尺寸為內(nèi)徑14mm、外徑16mm、內(nèi) 高度14mm、外高度16mm，材質(zhì)通過Φ1的純鎢而形成為蓋形狀。如該表所示，中空容器16的內(nèi)徑Dl為Φ 7. 950 Φ 8. 305mm，軸部13Β的直徑D2 的直徑為Φ 7. 945 Φ 8. 050mm。此外，通過實驗計算出的照度變動率(照度穩(wěn)定度)的計算方法如下所示。首先， 將短弧型放電燈安裝于曝光裝置，在其光罩(屏蔽)面設(shè)置照度計，接著在點燈至短弧型放 電燈的照度穩(wěn)定為止之后，測定出一定時間(例如在1秒鐘內(nèi)測定100點)期間的照度。 將測定出的照度的最大值與最小值的差除以平均值，再乘上100，由此計算出照度變動率)。如該表的實驗結(jié)果所示，可知當中空容器16的內(nèi)徑Dl大于軸部1 的直徑D2時， 即使該差值為0. 005，也可以將變動率抑制為較低。亦即，這是由于不緊密接觸，吸氣劑材料 17的溫度下降，氫吸收量增加。另外，中空容器16的內(nèi)徑Dl小于軸部13B的直徑D2時的 差值設(shè)為0. 050以下。這是由于在D1-D2為負的情形下，通過中空容器16所具有的彈性而 被安裝在軸部。而若D1-D2的值大于0.050，則超過彈性的界限，軸部1 無法放入中空容 器16。通過本實施方式的短弧型放電燈，由構(gòu)成發(fā)光管11的發(fā)光管構(gòu)成構(gòu)件被放出至 發(fā)光管內(nèi)的氫會流入至殼體15內(nèi)，透過集氫器23的中空容器16，通過被密封在中空容器 16內(nèi)的吸氣劑材料17而被吸收，因此可防止照度穩(wěn)定度的降低。而且，集氫器23并不是 中空容器16焊接在軸部13B，而被載置于殼體15內(nèi)，因此不會使吸氣劑材料17露出于發(fā) 光管內(nèi)，而不會發(fā)生發(fā)光管11失透明、破裂等問題，可以在軸部13B周圍附設(shè)將吸氣劑材料 17予以密閉的中空容器16。使用圖1及圖6，說明本發(fā)明的第2實施方式。圖6是表示在圖1所示的陰極13的軸部13B周圍，取代殼體15，而安裝有載置由 將吸氣劑材料17予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器23的殼體20的構(gòu)成的 剖視圖。如圖6所示，殼體20在上壁部201A、下壁部201B上分別形成有開口 202A、202B， 下壁部201B的開口 202B的開口端焊接在軸部13B，由此被固定在軸部13B。設(shè)在上壁部 201A的開口 202A的直徑形成為比軸部13B的直徑大，以使放出到發(fā)光管11內(nèi)的氫可以通 過。由密閉有吸氣劑材料17的中空容器16構(gòu)成的集氫器23未被焊接在軸部13B，在卷繞 安裝在軸部13B周圍的狀態(tài)下載置于殼體20內(nèi)。放出至發(fā)光管11內(nèi)的氫氣通過殼體20 的上壁部201A的開口 202A而被引導至殼體20內(nèi)，透過中空容器16而被吸氣劑材料17吸 收。使用圖1及圖7，說明本發(fā)明的第3實施方式。
圖7是表示在圖1所示的陰極13的軸部13B周圍，取代殼體15，而安裝有載置由 將吸氣劑材料17予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器23的殼體21的構(gòu)成的 剖視圖。如圖7所示，通過分別設(shè)在上壁部211A、下壁部211B的開口 212A、212B的開口端 被焊接在軸部13B，殼體21被固定在軸部13B。在下壁部211B形成有用來將放出至發(fā)光管 11內(nèi)的氫氣引導至殼體21內(nèi)的環(huán)狀的開口 213。由密閉有吸氣劑材料17的中空容器16 構(gòu)成的集氫器23未被焊接在軸部13B，而在卷繞安裝在軸部1 周圍的狀態(tài)下載置于殼體 21內(nèi)。放出至發(fā)光管11內(nèi)的氫氣通過殼體21的下壁部211B的開口 213而被引導至殼體 21內(nèi)，透過中空容器16，被吸氣劑材料17吸收。使用圖1及圖8，說明本發(fā)明的第4實施方式。圖8 (a)是表示在圖1所示的陰極13的軸部1 周圍，取代殼體15，安裝有載置由 將吸氣劑材料17予以密閉并且透過氫的中空容器16構(gòu)成的集氫器23的殼體22的構(gòu)成的 透視圖，圖8(b)公開殼體22的一部分的透視圖。如圖8 (a)、(b)所示，殼體22以包圍軸部13B的方式將線材彼此稠密卷繞，由此形 成為線圈狀，通過將上端部221A及下端部221B焊接在軸部1 而被固定在軸部13B。在該 殼體22的內(nèi)部，由密閉有吸氣劑材料17的中空容器16構(gòu)成的集氫器23在卷繞安裝在軸 部13B周圍的狀態(tài)下進行載置。被放出至發(fā)光管11內(nèi)的氫氣通過構(gòu)成殼體22的線材的間 隙而被引導至殼體22內(nèi)，透過中空容器16，而被吸氣劑材料17吸收。使用圖1及圖9，說明本發(fā)明的第5實施方式。圖9是在圖1所示的陰極13的軸部13B周圍，各中空容器與圖3所示相同地，安 裝有載置由多個直管狀中空容器16(1). . . 16 (η)構(gòu)成的集氫器23的殼體15的結(jié)構(gòu)，公開 殼體15的一部分的透視圖。如圖9所示，在圖4所示的殼體15內(nèi)，在軸部13Β的周圍載置有由多個直管狀中 空容器16(1)... 16 (η)構(gòu)成的集氫器23。放出至發(fā)光管11內(nèi)的氫氣通過殼體15的開口 151Α而被引導至殼體15內(nèi)，透過中空容器16(1)... 16 (η)，被各中空容器內(nèi)的吸氣劑材料 17吸收。其中，殼體并不限定于圖4所示的形狀的殼體，也可使用圖6 圖8所示的殼體。
權(quán)利要求
1.一種短弧型放電燈，在發(fā)光管內(nèi)，由主體部及與其連續(xù)設(shè)置的軸部所構(gòu)成的一對電 極彼此相對配置，設(shè)有在透過氫的中空容器內(nèi)封入吸收氫的吸氣劑材料而成的集氫器，該 短弧型放電燈的特征在于，在所述軸部安裝有載置所述集氫器的殼體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其中， 所述殼體具有用來使氫氣在該殼體內(nèi)流通的開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其中， 所述殼體形成為線圈狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的短弧型放電燈，其中， 所述中空容器形成為大致C字狀，卷繞安裝在所述軸部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的短弧型放電燈，其中，當將所述軸部的直徑設(shè)為D2 (mm)、所述大致C字狀的中空容器的內(nèi)徑設(shè)為Dl (mm)時， 滿足下述數(shù)式(1)的關(guān)系數(shù)式(1) D1-D2 > 0. 005 (mm)。
全文摘要
提供一種短弧型放電燈，其在發(fā)光管內(nèi)具有將吸收氫的集氫器密閉并且透過氫的中空容器，所述中空容器不固定在發(fā)光管及電極。在該短弧型放電燈中，在發(fā)光管(11)內(nèi)，由主體部(13A、14A)及與該主體部連續(xù)設(shè)置的軸部(13B、14B)所構(gòu)成的一對電極(13、14)彼此相對配置，設(shè)有在透過氫的中空容器內(nèi)封入吸收氫的吸氣劑材料而成的集氫器，該短弧型放電燈的特征為在所述軸部(13B)安裝有載置所述集氫器的殼體(15)。
文檔編號H01J61/26GK102074450SQ20101053984
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者宗豐, 松島竹夫 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社