JPH03112046A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光化学反応用の光源等に使用される紫外線照
射装置に関する。

（従来の技術） 紫外線光源を用いた光化学反応装置は種々の分野に採用
されており、例えば光ＣＶＤ（Ｃｈｅ＋ｗ１ｃａｌ　　
Ｖ　ａｐｏｒ　　Ｄ　ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法による
Ｓｆ薄膜の合成、レジストの光硬化および光アッシング
あるいは光洗浄等を始めとする半導体製造関連などにお
いて広く普及し、かつその応用分野の伸長も著しい。

これらの分野においては、短波長紫外線を効率よく照射
する光源が望まれており、このため、低圧水銀紫外線放
電灯が好んで用いられている。

この種の低圧水銀紫外線放電灯は、紫外線を透過する石
英ガラスなどからなる発光管の両端に電極を封装すると
ともに、この発光管内に水銀および希ガスを封入し、こ
の水銀主体の蒸気を低圧状態で放電させて水銀の共鳴線
２５４ｎｏ＋を始めとする短波長紫外線領域の光を効率
よく放射するランプとなっている。

ところで、最近においてはこのような光源として用いら
れる紫外線照射装置自身に調光の要求が多くなってきた
。

一般に放電ランプで調光を行おうとする場合はランプ電
流を増減させる方法が採用される。

上記低圧水銀紫外線放電灯においても、ランプ電流を増
減させることにより調光することは不可能ではない。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記低圧水銀紫外線放電灯の場合は電流
密度を数Ａ　／　ｃ−と、比較的大きくしである。

このため、ランプ電流を増やすと、電流密度がさらに増
大し、水銀の励起量が増えて基底状態の水銀原子密度が
低下し、これに伴い励起種である６３Ｐ１の占有密度が
低下する。この結果、紫外線放射効率が大幅に低下し、
したがって充分な調光効果を得ることが困難になる。

しかも、ランプ電流を絞ると立消えや放電が不安定にな
る等の弊害が発生し、逆にランプ電流を増すと上記紫外
線放射効率の大幅な低下を招くことに加えて、電極が過
熱されて発光管の早期黒化を発生する不具合もある。

したがって、低圧水銀紫外線放電灯を用いた紫外線照射
装置において充分な差をもって調光するには、従来技術
では不充分であった。

本発明は上記の問題点を解消すべくなされたもので、紫
外線放射効率の低下や、立消え、黒化等の不具合がなく
て、簡単に調光することができる紫外線照射装置を提供
しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、発光管の一部を冷却装置に接続し、この冷却
装置によって発光管の一部を強制冷却することにより発
光管の最冷却温度を制御し、同一ランプ電圧においてこ
の最冷部の温度が高い場合と低い場合とでそれぞれ異な
る値の紫外線出力を発生させるようにしたことを特徴と
する。

（作用） 本発明者らは、低圧水銀紫外線放電灯において発光管内
径、希ガス圧力、電流密度等の諸条件を変えた場合、同
一のランプ電圧において（但し、ランプ力率は若干変わ
る）２つの異なる紫外線出力が得られることを見い出だ
した。例えば、第４出力がＡ点の場合と、Ｂ点の場合が
ある。したがって、これを利用すればランプ電圧やラン
プ電流を変えることなく調光が可能になる。

そこで、本発明においては、冷却装置を用いて発光管の
最冷却温度を制御したので、最冷却温度を高くしたり、
低くしたりして発光管の内部圧力を異ならせことができ
、これにより紫外線出力をＡ点と、Ｂ点とに使い分ける
ようにすることができる。

（実施例） 以下本発明について、第１図に示す第１の実施例にもと
づき説明する。

図において１は低圧水銀紫外線放電灯であり、この放電
灯１は紫外線透過率の高い石英ガラスからなる放電容器
すなわち発光管２により構成されている。この発光管２
はＵ字形をなしており、この発光管２の両端部にはステ
ム３．３が気密に溶着されている。これらステム３．３
にはそれぞれ陽極４と陰極５が給電線６．７を介して取
り付けられている。

この発光管１には、所定量の水銀またはアマルガムと、
始動用のアルゴンガスが封入されている。

このような低圧水銀紫外線放電灯１は、それぞては、一
方のステム２の陽極４と他方のステム２の陰極５とで放
電する時と、他方のステム２の陽極４と一方のステム２
の陰極５とで放電する時とを交互に繰り返して放電が継
続される。

このような放電は、水銀主体の蒸気が低圧状態で放電す
るもので、これにより水銀の共鳴線２５４ｎｍを始めと
する短波長紫外線領域の光が放射される。

上記放電灯１の端部には冷却装置１ｏが取り付けられて
いる。

冷却装置１０は、例えば上記放電灯１の端部を包囲する
金属製の冷却ブロック１１を備え、この冷却ブロック１
１内には冷却水が流通されるウォ゛−タジャケット１２
を形成しである。

このウォータジャケット１２はパイプ１３を介して可変
速ポンプ１４および熱交換器１５に接続されており、可
変速ポンプ１４および熱交換器１５は冷却水タンク１６
に通じている。

可変速ポンプ１４を運転すると、冷却水タンク１６から
冷却水がバイブ１３を介してウォータジャケット１２に
送られ、ウォータジャケット１２の冷却水は熱交換器１
５から冷却水タンク１６に戻されるようになっている。

このような冷却装置１０は、可変速ポンプ１４を所定流
量で運転すると冷却水がそれに見合った量で上記ウォー
タジャケット１２に流される。このため低圧水銀紫外線
放電灯１の端部が冷却ブロック１１とで熱交換されるか
ら強制冷却される。

そして、可変速ポンプ１４の運転速度を制御して冷却水
の流量を少なくした場合、ウォータジャケット１２の冷
却水流】も少ないので低圧水銀紫外線放電灯１の端部を
強制冷却する性能が低い。

したがって、この場合は低圧水銀紫外線放電灯１の端部
の最冷部温度は比較的高く、点灯中の水銀蒸気圧は相対
的に高い状態で点灯がなされる。

この場合は、第４図の特性でＡ点で示すように、紫外線
出力が大きな点灯がなされる。

また、可変速ポンプ１４の運転速度を制御して冷却水の
流量を多くした場合、ウォータジャケット１２の冷却水
流ユも多くなり、低圧水銀紫外線放電灯１の端部を強制
冷却する性能が高くなるので、この場合は低圧水銀紫外
線放電灯１の端部の最冷部温度を比較的低くし、点灯中
の水銀蒸気圧を低い状態にして点灯がなされる。

このため調光が可能になる。

この場合は、第４図の特性でＢ点で示すように、紫外線
出力が小さい点灯となる そして、上記紫外線出力が大きな場合（Ａ点）と、紫外
線出力が小さい場合（Ｂ点）とは、どちらもランプ電圧
は同じであり、したがってランプ電流の変動がないので
、紫外線放射効率を大幅に低下させることはなく、立消
えや放電の不安定さ、あるいは発光管の早期黒化などが
防止される。

なお、発光管２の内径が２５■、発光長が１０７５０１
瓜、定格人力５００ＷのＵ字形低圧水銀紫外線放電灯で
は、水銀を１００　ａ＋ｇ、アルゴンガスをＱ、３ｔｏ
ｒｒ封入して、最冷部の温度を５０℃にした場合に第４
図のＡ点の紫外線出力が得られ、また最冷部の温度を３
０℃にした場合に第４図のＢ点の紫外線出力が得られ、
これらはいづれもランプ電圧が８０Ｖであった。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち、ランプの構造はＵ字形に限らず、かつ両端に
陽極と陰極をそれぞれ備えて交互点灯するものには制約
されない。

そして、冷却装置にあっても、第２図に示す第２の実施
例のように、モータ２０で変速機２１を介してファン２
２を駆動し、このファン２２により冷媒を冷却して冷却
ブロック２３を冷却するようにしてもよく、また第３図
に示す第３の実施例のように冷却ブロック３０を水道水
配管３１に接続し、流量調整弁３２で流量を制御するこ
とで冷却性能を変更してもよい。

もちろん、高温で点灯させる時は同等冷却せず、低温度
で点灯させる時のみ冷却装置を使用するようにしてもよ
い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、冷却装置を用いて
発光管の最冷部温度を制御し、最冷部温度を高くしたり
、低くしたりして発光管の内部圧力を異ならせことがで
き、これによりランプ電圧を変えることなく紫外線出力
を２通りに使い分けることができる。このため調光が可
能になる。そして、紫外線出力が大きな場合と、紫外線
出力が小さい場合とは、どちらもランプ電圧が同じであ
り、したがってランプ電流の変動がないので、紫外線放
射効率を大幅に低下させることはなく、立消えや放電の
不安定さ、あるいは発光管の早期黒化などが防止される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す紫外線照射装置の
構成図、第２図は本発明の第２の実施例を示す紫外線照
射装置の構成図、第３図は本発明の第３の実施例を示す
紫外線照射装置の構成図、第４図は紫外線出力とランプ
電圧との関係を示す特性図である。 １・・・低圧水銀紫外線放電灯、２・・・発光管、３・
・・ステム、４・・・陽極、５・・・陰極、１０・・・
冷却装置、１１・・・冷却ブロック、１２・・・ウォー
タジャケット、１４・・・可変速ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極を封装するとともに水銀および希ガスを封入した発
   光管を光源とする紫外線照射装置において、 上記発光管の一部を冷却装置に接続し、この冷却装置に
   よって発光管の一部を強制冷却することにより発光管の
   最冷部温度を制御し、同一ランプ電圧においてこの最冷
   部の温度が高い場合と低い場合とでそれぞれ異なる値の
   紫外線出力を発生させるようにしたことを特徴とする紫
   外線照射装置。