JPH11304581A - 紫外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １個の紫外線検出器で全波長の紫外線が検出
でき、検出した紫外線ランプの波長も判る。 【解決手段】 開口１１より、２５４ｎｍの紫外線を入
光すると、全波長に感度を有する第１の蛍光体１２で蛍
光変換されて、第１の受光素子１４のみにて受光され
る。開口１１より３００〜４００ｎｍの紫外線が入光す
ると、一部が蛍光変換されて第１の受光素子１４で受光
され、一部の未変換紫外線は、蛍光変換されて受光素子
２４にて受光される。なお、残る未変換紫外線は紫外線
吸収材２５で、可視光は可視光吸収材２６で吸収され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、紫外線の量、有
無等を検出する紫外線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、紫外線を検出する場合、入光す
る紫外線を直接受光素子で受けると、受光素子を劣化さ
せるところから、従来の紫外線検出器は、図１に示すよ
うに、紫外線のみを透過する透光部材１と、この透光部
材１よりも後方に配置され、可視光のみを透過する透光
部材３と、これら２つの透光部材１、３間に配置された
蛍光体２と、透光部材３よりも後方に配置された受光素
子４とから構成されるものがある。

【０００３】また、従来の他の紫外線検出器として、図
２に示すように〔図２の（ａ）は検出部の断面図、図２
の（ｂ）は構成図〕、上方の開口５と、下方の開口６を
有するケース体７に、開口５、６に対面する内部に、蛍
光体８を設けるとともに、この蛍光体８の端面に光ファ
イバ９を配置し、この光ファイバ９の途中に干渉フィル
タ１０を設け、この光ファイバ９及び干渉フィルタ１０
を介して入光する蛍光を受光素子４で受光するものがあ
る。

【０００４】また、従来のさらに他の紫外線検出器とし
て、図３に示すように、一定の波長の紫外線のみを透過
する透光部材１を使用し、透光部材１を透過してきた紫
外線を受光素子４で受光する検出部３０と、コントロー
ラ３７からなるものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】紫外線ランプには、ピ
ーク波長が２５４ｎｍのものと、３００〜４００ｎｍの
ものがある。一方、上記した従来の紫外線検出器では、
ある一定の波長の紫外線を透過する透光部材あるいはあ
る一定の波長の紫外線のみに感度のある蛍光体を使用し
ており、紫外線ランプからの紫外線を検出する場合、紫
外線ランプのピーク波長に合わせて透光部材、蛍光体等
で構成される紫外線検出部を交換する必要がある。この
交換作業は面倒であり、かつ紫外線検出部を複数用意す
る必要があり、紫外線検出器のトータルコストを高価な
ものとするという問題があった。また、紫外線ランプの
波長を使用者が知らない場合、実際に紫外線検出部を紫
外線ランプによって露光しないと、紫外線波長がわから
ないという問題があった。

【０００６】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、１個の紫外線検出器で全波長の紫外線検
出が可能であり、検出処理に使用した紫外線ランプの波
長も判り得る紫外線検出器を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の紫外線検出器
は、紫外線を蛍光に変換する第１と第２の蛍光体と、前
記第１の蛍光体に紫外線を入光する第１の開口部と、前
記第２の蛍光体に紫外線を入光する第２の開口部と、前
記第１の蛍光体の板厚面のいずれかに設置された第１の
受光素子と、前記第２の蛍光体の板厚面のいずれかに設
置された第２の受光素子と、を備えている。

【０００８】この発明の紫外線検出器では、例えば図４
に示すように、紫外線の全波長（２００ｎｍ〜４００ｎ
ｍ）に感度のある第１の蛍光体１２と、その背面に同特
性を持つ第２の蛍光体２２を配置することにより、第１
と第２の蛍光体１２、２４が図５に示す特性を持つこと
から、例えば２４５ｎｍにピークを持つ紫外線は第１の
蛍光体１２で１００％蛍光変換後、受光し、別に３００
〜４００ｎｍにピーク波長を持つ紫外線は、第１の蛍光
体１２で蛍光変換されたものを第１の蛍光体からの出力
として受光し、第１の蛍光体１２で変換しきれなかった
紫外線を第２の蛍光体で蛍光変換し、受光する。

【０００９】また、図５に示すように、蛍光体の厚みｔ
により、紫外線の透過率が変わるので、図６に示すよう
に、厚みの違う２種の蛍光体１２、２２を使用し、それ
ぞれ第１の開口部１１、第２の開口部２１から紫外線を
入光し、それぞれ第１の受光素子１４、第２の受光素子
２４からの受光出力を信号処理部３２で演算して紫外線
を検出できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図７は、この発明の一実施
形態紫外線検出器を示す概略斜視図である。この実施形
態紫外線検出器は、紫外線の全波長に感度のある第１の
蛍光体１２と、その背面にもう１つの第１の蛍光体１２
と同感度領域を持つ第２の蛍光体２２を備え、この第１
と第２の蛍光体１２、２２の板厚面１２ａ、２２ａに、
第１と第２の受光素子１４、２４を配置している。

【００１１】この実施形態紫外線検出器において、２５
４ｎｍにピーク波長を持つ紫外線が入光すると、第１の
蛍光体１２で１００％蛍光変換され、第１の受光素子１
４より検出出力が得られる。また、３００〜４００ｎｍ
の紫外線が入光すると、第１の蛍光体１２で、先ず蛍光
変換されて第１の受光素子１４より出力される。第１の
蛍光体で変換しきれなかった紫外線が第２の蛍光体２に
入り、蛍光変換され、第２の受光素子２４より検出出力
が得られる。したがって、第１の受光素子１４のみの出
力の場合、２５４ｎｍの紫外線であり、第１と第２の受
光素子１４、２４から出力する場合は、３００〜４００
ｎｍの紫外線であり、その加算出力が検出出力となる。

【００１２】図８は、この発明の他の実施形態紫外線検
出器を示す概略斜視図である。この実施形態紫外線検出
器も２つの検出部３０、３１を有するが、検出部３０は
図９に示す紫外線検出器の紫外線吸収材１５、可視光吸
収材１６を省いたものである。図９に示す紫外線検出器
は、平板状直方体状の蛍光体１２を備え、この蛍光体１
２の板厚面１２ａから紫外線及び蛍光の入出射をする点
に特徴を有する。そのため、蛍光体１２の板厚面１２ａ
の左方上方に開口１１を設け、この開口１１を介して、
蛍光体１２に紫外線を入射するとともに、板厚面１２ａ
の右方上部に受光素子１４を設けている。

【００１３】また、蛍光体１２の板厚面１２ａとは反対
側（下側）の板厚面１２ｂに、屈折率が蛍光体１２とほ
ぼ同等の紫外線吸収材１５、さらにこの紫外線吸収材１
５の下面に、可視光吸収材１６を設けている。蛍光体１
２には石英ガラス、紫外線吸収材１５にはシリコン樹
脂、可視光吸収材１６には黒色の拡散面を持つ遮光シー
トなどが使用される。

【００１４】この紫外線検出器では、紫外線（ＵＶ
光）、可視光が開口１１を介して、蛍光体１２に投射さ
れると、紫外線は蛍光体１２内を蛍光を励起しながら伝
搬し、その変換された蛍光が受光素子１４に入り、紫外
線に応じた出力が受光素子１４より得られる。一方、蛍
光に変換されなかった未変換紫外線及び可視光が反対面
の板厚面１２ｂに到達し、紫外線吸収材１５に入ると、
ここで未変換紫外線は紫外線吸収材１５で吸収され、可
視光は可視光吸収材１６によって吸収される。この紫外
線検出器によれば、部品点数を少なくすることができ、
また、紫外線ランプに含まれる可視光をカットすること
ができ、蛍光体の厚みを変えずに、蛍光変換効率を高め
ることができる。

【００１５】図８の実施形態紫外線検出器は、図９に示
す紫外線検出器に使用する蛍光体１２の上部の板厚面１
２ａに開口１１と受光素子１４を備え、板厚面１２ａか
ら紫外線及び蛍光を入出射する検出部３０に加え、この
検出部３０の下方に蛍光体２２の上部の板厚面２２ａに
開口２１と受光素子２４を備え、板厚面２２ａから紫外
線及び蛍光を入出射する検出部３１を重設したものであ
る。

【００１６】この実施形態紫外線検出器によれば、検出
部３０で一方の波長、例えば２５４ｎｍの波長の紫外線
を、検出部３０と検出部３１で他方の波長、例えば３０
０〜４００ｎｍの波長の紫外線を検出できる。この実施
形態紫外線検出器において、例えばピーク波長が２５４
ｎｍの紫外線を開口１１より入光することで、蛍光体１
２で紫外線が蛍光に１００％変換され、受光素子１４よ
り２５４ｎｍの紫外線に応じた出力が導出される。ま
た、３００〜４００ｎｍの紫外線が開口１１より入光す
ると、この紫外線は蛍光体１２で一部蛍光変換され、第
１の受光素子１４より出力されるが、一部は蛍光変換さ
れず、蛍光体１２を通過した未変換紫外線は開口２１よ
り第２の蛍光体２２に入る。ここで、未変換紫外線は蛍
光変換され、出力が受光素子２４より導出される。した
がって、入力光が３００〜４００ｎｍの紫外線の場合
は、第１と第２の受光素子１４、２４の双方から出力さ
れる。

【００１７】この実施形態紫外線検出器によれば、２５
４ｎｍと３００〜４００ｎｍのいずれの種類の紫外線を
入力する場合でも検出でき、かつ第１と第２の検出部の
出力状況により、紫外線の種別も判別することができ
る。図１０は、この発明のさらに他の実施形態紫外線検
出器を示す概略斜視図である。この実施形態紫外線検出
器は、図８に示すものに、検出部３０の蛍光体１２の下
部板厚面１２ｂに、紫外線吸収材１５、可視光吸収材１
６を設け、また検出部３１の蛍光体２２の下部板厚面２
２ｂに紫外線吸収材２５、可視光吸収材２６を設けたも
のである。

【００１８】この実施形態紫外線検出器によれば、図９
の紫外線検出器と同様、受光素子に紫外線反射光が入射
しないため、紫外線ランプに含まれる可視光をカットす
ることができる。図１１は、この発明のさらに他の実施
形態紫外線検出器を示す図である。この実施形態紫外線
検出器は、全波長の紫外線光をそれぞれ２つの厚みの違
う蛍光体１２、２２に入射し、蛍光変換された蛍光をそ
れぞれの受光素子１４、２４で受光する点にある。受光
素子１４、２４は蛍光体１２、２２の６面のいずれに配
置してもよい。

【００１９】この実施形態によれば、図５に示される蛍
光体の特性から、Ｖ₁ 、Ｖ₂ 出力を信号処理部３２で演
算処理することにより、紫外線の波長をさらに細かく判
別することに優れている。図１２は、この発明のさらに
他の実施形態紫外線検出器を示す概略斜視図である。こ
の実施形態紫外線検出器は、受光素子１４、２４と開口
１１、２１の関係を端面入射、端面出射にしたものであ
る。入力紫外線を開口１１と２１の両方からバラレルに
蛍光体１２、２２に入力することにより、入力される紫
外線のピーク波長により受光素子１４、２４から出力さ
れる電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ が相違し、この電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ を信
号処理部３２に取り込むことによって、紫外線量、種別
を検出できる。

【００２０】図１３は、この発明のさらに他の実施形態
紫外線検出器を示す概略斜視図である。この実施形態紫
外線検出器は、図７に示したものに加えて、図６と同
様、紫外線吸収材１５、２５、可視光吸収材１６、２６
を付設したものであり、効果は図６のものと同様であ
る。図１４は、この発明のさらに他の実施形態紫外線検
出器を示す概略斜視図である。この実施形態紫外線検出
器も、蛍光体１２の板厚面１２ａより開口１１を経て、
紫外線及び蛍光の入出射を行うようにしている。このた
め、蛍光体１２の上方の板厚面１２ａの左部に開口１１
を設け、右部に受光素子１４を配置している。また、蛍
光体１２の下方の板厚面１２ｂは紫外線の入射方向に対
し９０度ではなく、適度の傾斜角度を持たせるように、
蛍光体１２をカットしており、この板厚面１２ｂに黒色
の拡散面を持つ遮光シートの如き可視光吸収材１６を設
けている。また、蛍光体２２は、上部の板厚面２２ａが
蛍光体１２の下面のカットに合わせて、同一角度でカッ
トするとともに、板厚面２２ｂの方も同一角度でカット
し、この面に可視光吸収材２６を設けるとともに、傾斜
角により未変換紫外線は蛍光体２２内を複数回反射し、
その過程で蛍光変換されて、受光素子２４に入る。

【００２１】図１５は、この発明のさらに他の実施形態
紫外線検出器を示す概略斜視図である。この実施形態の
特徴は、図１４に示す蛍光体１２、２４の板厚面を角度
を持たせてカットするという特徴を利用し、図１１に示
す如く蛍光体１２、２４を並設し、受光面方向の厚みを
異なるものとした点である。この実施形態によれば、受
光素子１４、２４に、紫外線反射光が入射しないため、
紫外線ランプ２０に含まれる可視光をカットすることが
できる。

【００２２】図１６は、この発明が適用される紫外線検
出器の回路構成を示すブロック図である。検出部３０
は、例えば図３に示す部分に相当し、受光素子１４から
信号が出力される。受光素子１４の出力電流は電流／電
圧変換部３３で電圧信号に変換され、増幅部３４で増幅
されて比較部３５に入力される。比較部３５ではしきい
値と比較して、一定以上の紫外線が検出されたか否かの
信号を出力部３６より出力する。検出部３０、電流／電
圧変換部３３及び増幅部３５はヘッド部を構成し、比較
部３５、出力部３６は、この紫外線検出器が採用される
装置、例えば半導体製造装置内に組み込まれる。

【００２３】図１７は、図８、図１０に示す紫外線検出
器のセンサ部の具体的な構造を示す分解斜視図である。
図１７において、回路基板４２には第１の受光素子１４
と、第２の受光素子２４が実装され、この他、回路基板
４２には、図１６で示す、電流／電圧変換部、増幅部等
が搭載されている。ケース体４４に、第２の蛍光体２
２、開口２１を有する板４３、側方に回路基板４２を並
設した第１の蛍光体１２、及び開口１１を有するカバー
４１を順次格納することによって、図８、図１０に示す
紫外線検出器のセンサ部が完成する。

【００２４】図１８は、紫外線検出器のコントローラ部
３７を示す外観斜視図である。このコントローラ部３７
は、操作パネル３７ａを有し、コード３８によってセン
サ部に、コード３９によって装置に接続される。コント
ローラ３７には、図１６に示す比較部、出力部、その他
の信号処理部が内蔵されている。しかし、場合によって
は、このコントローラ３７の機能は装置（例えば、半導
体製造装置）本体に組み込まれ、装置本体にセンサ部が
接続されるようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、第１の蛍光体で変換
しきれなかった紫外線を第２の蛍光体で変換受光するの
で、紫外線ランプの種類による紫外線検知部の交換が不
要であり、かつ紫外線検出器のシステムコストダウンが
実現できる。又、第２の蛍光体で蛍光変換された光のみ
を受光し、監視することで紫外線の波長が３００ｎｍ以
下であるか以上であるかが判別でき、２５４ｎｍにピー
ク波長を持つ紫外線ランプと３００〜４００ｎｍ以上に
ピーク波長を持つ紫外線ランプの判別ができ、使用者が
紫外線ランプの波長を知らなくても、検知部でチェック
することができる。

【００２６】また、受光面方向の厚みの違う２種類の蛍
光体を使用し、それぞれの蛍光の受光量から後段の信号
処理部により、紫外線の透過率を導き出すことにより、
３００〜４００ｎｍの波長の紫外線において細分化され
た波長をチェックすることができ、目的の紫外線の波長
を細かくチェックすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の紫外線検出器の一例を説明する図であ
る。

【図２】従来の紫外線検出器の他の例を説明する図であ
る。

【図３】従来の紫外線検出器のさらに他の例を説明する
図である。

【図４】この発明の構成を説明するための概略斜視図で
ある。

【図５】蛍光体の紫外線透過特性を示す図である。

【図６】この発明の構成を概略的に説明する図である。

【図７】この発明の一実施形態紫外線検出器を示す概略
斜視図である。

【図８】この発明のさらに他の実施形態紫外線検出器を
示す概略斜視図である。

【図９】同実施形態紫外線検出器に使用する紫外線検出
器の概略断面図である。

【図１０】この発明のさらに他の実施形態紫外線検出器
を示す概略斜視図である。

【図１１】この発明のさらに他の実施形態紫外線検出器
を示す概略斜視図である。

【図１２】この発明のさらに他の実施形態紫外線検出器
を示す概略斜視図である。

【図１３】この発明のさらに他の実施形態紫外線検出器
を示す概略斜視図である。

【図１４】この発明のさらに他の実施形態紫外線検出器
を示す概略斜視図である。

【図１５】この発明のさらに他の実施形態紫外線検出器
を示す概略斜視図である。

【図１６】この発明が適用される紫外線検出器の回路構
成を示すブロック図である。

【図１７】図８、図１０で示した実施形態紫外線検出器
の具体的な構造例を示す分解斜視図である。

【図１８】各実施形態紫外線検出器のセンサ部が接続さ
れるコントローラの外観斜視図である。

【符号の説明】

１１、２１ 開口 １２、２２ 蛍光体 １４、２４ 受光素子 １５、２５ 紫外線吸収材 １６、２６ 可視光吸収材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紫外線を蛍光に変換する第１と第２の蛍光
   体と、 前記第１の蛍光体に紫外線を入光する第１の開口部と、 前記第２の蛍光体に紫外線を入光する第２の開口部と、 前記第１の蛍光体の板厚面のいずれかに設置された第１
   の受光素子と、 前記第２の蛍光体の板厚面のいずれかに設置された第２
   の受光素子と、 を備えたことを特徴とする紫外線検出器。
2. 【請求項２】前記第２の蛍光体を前記第１の開口部が設
   置されている前記第１の蛍光体の反対面に設置したこと
   を特徴とする請求項１記載の紫外線検出器。
3. 【請求項３】前記第１と第２の蛍光体は、紫外線受光面
   に対する厚みが異なるものであることを特徴とする請求
   項１記載の紫外線検出器。
4. 【請求項４】前記第１の受光素子及びもしくは第２の受
   光素子で、全波長の紫外線の量及び有無を検出し、前記
   第２の受光素子で前記第１の蛍光体を通過してきた特定
   の波長の紫外線を検出することを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載の紫外線検出器。
5. 【請求項５】前記第１の受光素子と第２の受光素子の出
   力より受光量を演算し、前記蛍光体の特性より、紫外線
   の種別を特定することを特徴とする請求項１または請求
   項３記載の紫外線検出器。
6. 【請求項６】前記第１の受光素子及びもくしは第２の受
   光素子で、全波長の量及び有無を検出することを特徴と
   する請求項１、請求項３または請求項５記載の紫外線検
   出器。