JPH09210771A

JPH09210771A - 紫外光検出器

Info

Publication number: JPH09210771A
Application number: JP3416796A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Wakahata; 康彦若畑; Hiromitsu Matsuno; 博光松野; Fumitoshi Takemoto; 史敏竹元; Ryushi Igarashi; 龍志五十嵐; Tatsumi Hiramoto; 立躬平本
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JP3304742B2

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体バリア放電ランプなどから放射される
紫外光を測定するために、紫外光照射による劣化が少な
くてかつ、小型である紫外光検出器を提供することであ
る。【解決手段】紫外光を蛍光体によって蛍光に変換し、該
蛍光を検知する紫外光検出器において、該蛍光体が空気
に接しているように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紫外光検出器に関す
る。特に、誘電体バリア放電ランプから放射される紫外
光の検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紫外光の検出器には、波長１８５
ｎｍを選択的に透過させる狭帯域干渉フィルタを紫外領
域にのみ応答があるＣｓ−Ｔｅ光電管と組み合わせたも
の、あるいは、この狭帯域干渉フィルタをシリコンフォ
トダイオードと組み合わせたものがある。このような検
出器は、例えば、１９８８年発行の照明学会誌、第７２
巻第７６号の２９頁〜３３頁に記載される。

【０００３】一方、紫外光を放射するランプとして、誘
電体バリア放電ランプが注目されている。この誘電体バ
リア放電ランプは、例えば、特開平１ー１４４５６０号
に記載されるが、そこには、放電容器にエキシマ分子を
作るガスを充填し、誘電体バリア放電（別名オゾナイザ
放電あるいは無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハ
ンドブック」平成１年６月再販７刷発行第２６３ページ
参照）によって、このエキシマ分子を作り、そして紫外
光を放射するものである。ランプは全体が概略円筒状
で、その一部は誘電体バリア放電の誘電体であるととも
に透光性でもある。また、誘電体の少なくとも一部に
は、網状の電極が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、狭帯域干渉フ
ィルタは誘電体の薄膜よりなるが、この薄膜は紫外光に
よって著しく劣化するもので、また、指向性が大きいた
め余弦特性からの外れが著しく大きいという問題もあ
る。この現象は、紫外光の中でも、特に、波長１８０ｎ
ｍ以下の光によって顕著に発生する。また、Ｃｓ−Ｔｅ
光電管は、個々の特性のバラツキが大きく、かつ、狭帯
域干渉フィルターと同様に紫外光による劣化が大きい。
このように従来の紫外光検出器は、種々の問題を有して
いた。そこで、この発明が解決しようとする課題は、従
来の紫外光検出器が有する問題を解決すること、すなわ
ち、紫外光による劣化が少なく、入射角特性に優れる紫
外光検出器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、紫外光を蛍
光体によって蛍光に変換し、この蛍光を検知する検出器
において当該蛍光体が空気に接していることを特徴とす
る。そして、この蛍光体が燐酸塩蛍光体であることを特
徴として、そして、さらには、この燐酸塩蛍光体がＬａ
ＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、あるいは（ＳｒＣａＢａ）₅（Ｐ
Ｏ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕであることを特徴とする。また、か
かる蛍光体は、紫外光を透過しないで蛍光を透過する支
持部材に塗布されて、この蛍光体が検出する紫外光の導
入窓材と支持部材に挟まれていることを特徴とする。さ
らに、当該支持部材と光導入部材を金属部材でかしめて
一体にしたことを特徴とする。さらに、希ガスエキシ
マ、希ガスハロゲンエキシマからの紫外光、および、紫
外エキシマ光を検出することを特徴とする。

【０００６】

【作用】一般に、蛍光体は蛍光ランプ、プラズマディス
プレイ、ブラウン管などに使われるが、この場合に蛍光
体がさらされる雰囲気は、蛍光ランプの場合は希ガスと
水銀の蒸気中であり、プラズマディスプレイの場合は希
ガス中であり、ブラウン管の場合は真空中である。つま
り、特定のガスの中、あるいは、真空中で蛍光体は使わ
れることが多く空気中で使われることは少ない。しか
し、本発明者らは、空気中にさらされた蛍光体に対して
波長１７２ｎｍ程度の紫外光を照射しても蛍光体の劣化
は小さいことを見い出した。具体的には、１０００時間
程度の紫外光の照射であれば蛍光体はほとんど劣化しな
いことを確認した。

【０００７】つまり、蛍光体が空気に接していても長時
間安定に使用できる検出器が得られるとともに、また、
蛍光体を特定のガス中、あるいは真空中に保持する複雑
な構造が不要になり、より簡単な検出器を得ることがで
きる。

【０００８】そして、空気に接している蛍光体であって
も、そこに照射された紫外光を蛍光に変換し、この蛍光
を光電変換素子によって電気信号に変換することで紫外
光を検出することができる。ここで、紫外光とは、波長
２００〜４００ｎｍ程度の紫外光のみでなく、波長２０
０ｎｍ以下のいわゆる真空紫外光も含む。

【０００９】さらに請求項２の発明においては、蛍光体
を燐酸塩蛍光体としたことにより、より劣化の少ない信
頼性の高い検出器が得られる。

【００１０】さらに請求項３の発明においては、燐酸塩
蛍光体をＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、（ＳｒＣａＢａ）₅
（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕとしたことにより、特別に劣化
の少ない、信頼性の高い検出器が得られる。

【００１１】さらに請求項４の発明においては、紫外光
を透過しないで、かつ蛍光を透過する支持部材に蛍光体
を塗布し、該蛍光体を支持部材と光導入窓にはさんで設
けることで、長時間安定した劣化の少ない検出器が得ら
れる。なぜなら、光電変換素子には、紫外光が入射しな
いので、該光電変換素子は劣化しないからであり、ま
た、光導入窓材は、直接蛍光体に触れることによる、該
蛍光体の破損を防止するので、長時間使用しても安定し
ているからである。

【００１２】さらに請求項５の発明においては、支持部
材と光導入窓材を金属部材でかしめて、一体化したの
で、該蛍光体は確実に保持され、紫外光から蛍光への変
換部分は小型で単純な構造となり、より信頼性の高い検
出器が得られる。また、一体化したことにより、紫外光
から蛍光への変換部分のみを簡単に交換できるという利
点が生じる。さらに熱膨張係数の大きく異なる材料も、
金属部材でかしめるという方法であれば、一体化が可能
であるので、いかなる材料も、蛍光体支持部材あるいは
光導入窓材として使用できる。

【００１３】さらに請求項６の発明においては、検出器
を希ガスエキシマあるいは希ガスハロゲンエキシマから
放出される紫外光、及び紫外エキシマ光の検出器とした
ので、より劣化の少ない信頼性の高い検出器が得られ
る。

【００１４】

【実施例】本発明にかかる紫外光の検出器を図１に示
す。蛍光体収納容器１は、光電変換素子２とともにアパ
ーチャ３１が設けられた外箱３に収納される。アパーチ
ャ３１は、例えば、直径４ｍｍであり、外箱３は、例え
ば、直径４０ｍｍ、高さ２０ｍｍのアルミニウムよりな
る。

【００１５】蛍光体収納容器１は、蛍光体１０が光導入
窓材１１と蛍光体支持部材１２の間に金属かしめ部材１
３によって挟まれて構成される。ここで、光導入窓材１
１は、例えば、外径１５ｍｍ、肉厚０．９ｍｍの合成石
英ガラスよりなり、蛍光体支持部材１２は、例えば、外
径１５ｍｍ、肉厚０．７ｍｍのソーダライムガラスより
なる。蛍光体１０は、ＬａＰＯ₄、Ｃｅ、Ｔｂ等よりな
り、酢酸ブチルにバインダーとしてニトロセルロースを
溶かした溶液に、前記蛍光体を分散させて泥状体を製作
する。これをスクリーン印刷によって蛍光体支持部材１
２の中心に塗布する。この後に約４４０℃程度で焼成す
る。蛍光体１０が塗布される領域は、例えば、直径９ｍ
ｍ、厚さ０．０１５ｍｍである。金属かしめ部材１３
は、例えば、厚さ０．１５ｍｍのニッケルよりなり、光
導入窓材１１と蛍光体支持部材１２の外周部を圧着す
る。光電変換素子２は、例えば、シリコンフォトダイオ
ードよりなり、光電変換素子６にはケーブル２１が接続
される。

【００１６】ここで、蛍光体１０は、前記した材料以外
に（ＳｒＣａＢａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕを使うこ
とができる。この（ＳｒＣａＢａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃ
ｌ：Ｅｕを使うことで青色発光をすることができる。こ
の青色は、昼光は青色成分が少ないので、昼光の影響が
少なくなり、一般照明用の可視光等の影響を低減し、照
明用ランプを点灯した状態でも測定できる点で使い勝手
のよい検出器となる。

【００１７】さらに、蛍光体支持部材１２と光電変換素
子２の間に、色ガラスフィルターを設けることができ
る。この場合に、蛍光体の発する蛍光のみ、すなわち、
ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂであれば緑色光のみ透過するも
の、また、（ＳｒＣａＢａ）₅（ＰＯ₄）₃ Ｃｌ：Ｅ
ｕであれば青色光のみを透過する色ガラスフィルターを
設けることにより、昼光の影響がより一層少なくなり、
一般照明用の可視光の影響をほとんど無視でき、照明用
ランプを点灯した状態でも測定できる検出器が得られ
る。

【００１８】図２は、空気中にさらされた蛍光体に対し
て、波長１７２ｎｍの紫外光を１０００時間にわたり照
射して、そのときの当該蛍光体の劣化状況を調べた実験
結果を表す。同図（ａ）は蛍光体として燐酸塩蛍光体で
あるＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂを使ったもので、同図
（ｂ）は蛍光体として燐酸塩蛍光体である（ＳｒＣａＢ
ａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕを使ったものである。図
より、いずれの蛍光体であっても、１０００時間経過後
の相対蛍光強度は点灯初期の９０％以上を維持してお
り、このことは蛍光体が劣化していないことを証明して
いるといえる。

【００１９】さらに、光導入窓材１１をフッ化マグネシ
ウムにすることができる。この場合に、合成石英ガラス
では透過できない、例えば、アルゴンエキシマの１２６
ｎｍ光、あるいはクリプトンエキシマの１４６ｎｍ光な
ども検出することができる。

【００２０】ここで、キセノンエキシマは波長１７２ｎ
ｍに、クリプトンエキシマは波長１４６ｎｍに、アルゴ
ンエキシマは波長１２６ｎｍにそれぞれエキシマ光を放
出する。また、希ガスハロゲンエキシマ光は、希ガスと
ハロゲンガスの混合ガス中の放電によって生成される
が、真空紫外領域に主に発光を有するものと紫外領域に
主に発光を有するものがある。そして、紫外領域に主に
発光する希ガスハロゲンエキシマランプも真空紫外領域
に光を放出することを発見した。例えば、キセノン塩素
エキシマ光である波長３０８ｎｍのエキシマ光を得るに
は、キセノンと塩素の混合ガスを使用するが、この時、
図３に示したようにキセノンエキシマ光である波長１７
２ｎｍも発光することがわかった。したがって、従来の
検出器では、このエキシマ光によって該狭帯域干渉フィ
ルタは劣化する。すなわち、希ガスエキシマあるいは希
ガスハロゲンエキシマから放出されたエキシマ光を該狭
帯域干渉フィルタに照射すると、該狭帯域干渉フィルタ
は必ず劣化する。

【００２１】このような検出器により以下の利点を生じ
た。第１に、蛍光体を空気にふれる状態で使用したので
劣化が少なく、長時間安定に使用することができる。第
２に、蛍光体を燐酸塩蛍光体としたので、より劣化を少
なくすることができる。第３に、燐酸塩蛍光体をＬａＰ
Ｏ₄：Ｃｅ，Ｔｂからなる蛍光体としたので、特別に劣
化の少ないものにできる。

【００２２】第４に、真空紫外光を透過しないで、か
つ、蛍光を透過する蛍光体支持部材に蛍光体を塗布した
ので、光電変換素子の劣化も少なくすることができる。
また、光導入窓材を設けたことにより、蛍光体の破損を
防止することができた。第５に、光導入窓材と蛍光体支
持部材を金属部材でかしめて一体化したことにより、小
型で簡単な構造の信頼性の高い検出器が得られた。第６
に、検出器を希ガスエキシマあるいは希ガスハロゲンエ
キシマから放出される真空紫外光、及び、紫外エキシマ
光の検出器としたことにより、劣化が少ない長時間安定
に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紫外エキシマ光検出器の実施例の説明
図である。

【図２】蛍光体を空気中において、波長１７２ｎｍの真
空紫外光を照射したときの、蛍光強度の劣化特性を示す
図である。

【図３】本発明の紫外エキシマ光検出器の原理を説明す
るための、キセノンと塩素の混合ガスを使用した誘電体
バリア放電ランプ（エキシマランプ）の分光分布の説明
図である。

【符号の説明】

１蛍光体収納容器２光電変換素子３外箱１０蛍光体１１光導入窓材１２蛍光体支持部材１３金属かしめ部材２１ケーブル３１アパーチャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者五十嵐龍志兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者平本立躬兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外光を蛍光体によって蛍光に変換し、こ
の蛍光を検知する紫外光検出器において、前記蛍光体は空気に接しているように構成されることを
特徴とする紫外光検出器。
【請求項２】前記蛍光体が燐酸塩蛍光体であることを特
徴とする請求項１に記載の紫外光検出器。
【請求項３】前記燐酸塩蛍光体が、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，
Ｔｂ、あるいは（ＳｒＣａＢａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：
Ｅｕであることを特徴とする請求項２に記載の紫外光検
出器。
【請求項４】前記蛍光体は、紫外光を透過しないで蛍光
を透過する支持部材に塗布されて、かつ、前記支持部材
と光導入窓に挟まれていることを特徴とする請求項１に
記載の紫外光検出器。
【請求項５】前記支持部材と前記光導入窓を金属部材で
かしめていることを特徴とする請求項１に記載の紫外光
検出器。
【請求項６】前記検出器は、希ガスエキシマあるいは希
ガスハロゲンエキシマから放出される紫外光及び紫外エ
キシマ光の検出器であることを特徴とする請求項１に記
載の紫外光検出器。