JP3564988B2

JP3564988B2 - Light source device

Info

Publication number: JP3564988B2
Application number: JP00274698A
Authority: JP
Inventors: 昌士岡本; 隆朝比奈
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2018-01-09
Also published as: JPH11204087A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体バリア放電ランプを具えた光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属、ガラス、その他の材料よりなる被処理体に波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を照射することにより、当該真空紫外線およびこれにより生成されるオゾンの作用によって被処理体を処理する技術、例えば被処理体の表面に付着した有機汚染物質を除去する洗浄処理技術や、被処理体の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成処理技術が開発され、実用化されるに至っている。
【０００３】
このような紫外線処理を行うためのランプとしては、従来、水銀の共鳴線である波長１８５ｎｍの真空紫外線を放出する低圧水銀ランプが使用されていたが、最近においては、一部が誘電体により構成された放電容器内に、適宜のエキシマ発光用ガスが充填され、当該放電容器内において誘電体バリア放電（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月再版７刷発行第２６３頁参照。）を発生させることにより、エキシマが生成されてエキシマ光が放出される誘電体バリア放電ランプが開発されている。
例えば、特開平１−１４４５６０号公報には、少なくとも一部が誘電体である石英ガラスにより構成された中空円筒状の放電容器内にエキシマ発光用ガスが充填されてなる誘電体バリア放電ランプが記載されている。
【０００４】
この誘電体バリア放電ランプにおいては、エキシマ発光用ガスとして例えばキセノンガスを用いることにより、キセノンエキシマによるエキシマ光である波長１７２ｎｍにピークを有する真空紫外線が放出され、また、エキシマ発光用ガスとして例えばアルゴンと塩素ガスとの混合ガスを用いることにより、アルゴン−塩素エキシマによるエキシマ光である波長１７５ｎｍにピークを有する真空紫外線が放出されることが知られている。
【０００５】
然るに、このような誘電体バリア放電ランプは、空気中で点灯されると、誘電体バリア放電ランプからの真空紫外線により、或いは誘電体バリア放電ランプの電極に生ずるコロナ放電により、当該誘電体バリア放電ランプの周辺における空気中の酸素が反応してオゾンが生成されるため、長時間使用した場合には、生成したオゾンによって電極が腐蝕する、という問題がある。
また、誘電体バリア放電ランプからの真空紫外線は、空気中の酸素によって吸収されるので、被処理体に高い効率で真空紫外線を照射することができない、という問題がある。
このような理由から、誘電体バリア放電ランプを使用するに際しては、誘電体バリア放電ランプを、エキシマ光を取り出すための窓部材を有するランプハウス内に収納配置することにより、光源装置を構成し、この光源装置のランプハウス内に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを導入すると共に、当該ランプハウス内のガスを排出することにより、ランプハウス内に存在する酸素などの濃度を低くすることが行われている。
【０００６】
しかしながら、上記の光源装置においては、以下のような問題がある。
（１）誘電体バリア放電ランプの放電容器を構成する材料としては、真空紫外線に対して透過性を有するもの、具体的には、二酸化珪素の純度が高い、いわゆる合成石英ガラスが用いられる。
然るに、このような合成石英ガラスにおいては、その温度が上昇するに連れて真空紫外線の透過率が低下するため、誘電体バリア放電ランプを点灯させてから放電容器の温度が安定するまでの間は、点灯時間の経過に連れて誘電体バリア放電ランプから放射される真空紫外線の光量が低下する。
【０００７】
（２）図４は、ランプハウス内への窒素ガスの導入時間と、当該ランプハウス内の酸素濃度との関係を示す図であり、図５は、ランプハウス内への窒素ガスの導入時間と、ランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量との関係を示す図である。
図４に示すように、ランプハウス内の酸素濃度は、窒素ガスの導入を開始してから１５分間で５００ｐｐｍ程度となるが、その後においては徐々に低下するので、酸素濃度を安定化させるためには、窒素ガスの導入を開始してから相当に長い時間を要する。そして、図５に示すように、ランプハウス内に窒素ガスの導入を開始してから酸素濃度が一定の値となるまでの間は、窒素ガスの導入時間の経過に連れて、すなわちランプハウス内の酸素濃度が減少するに連れてランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量が上昇する。
【０００８】
以上のような理由により、誘電体バリア放電ランプを具えた従来の光源装置においては、作動を開始してからランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量が安定化するまでに、相当に長い時間が必要であった。
【０００９】
このような問題を解決するため、ランプハウス内に、誘電体バリア放電ランプからの真空紫外線の光量を検出する光センサを配置し、この光センサによって検出される紫外線の光量が一定の値となるよう、誘電体バリア放電ランプへの投入電力をフィードバック制御する手段が考えられる。
しかしながら、単にランプハウス内に光センサを配置するだけでは、ランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量を短い時間で安定化させることができないことが判明した。その理由は、以下のように推測される。
【００１０】
図６は、ランプハウス内の酸素濃度と、ランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量との関係を示す図である。この図に示すように、ランプハウス内の酸素濃度が４５０ｐｐｍ以下のときには、当該酸素濃度の値に関わらず、窓部材から放射される真空紫外線の光量が安定する。すなわち、ランプハウス内の酸素濃度が４５０ｐｐｍ以下であれば、当該ランプハウス内の酸素による真空紫外線の吸収は無視することができる程度に小さいと考えられる。
一方、ランプハウス内の酸素濃度が４５０ｐｐｍを超えるときには、当該酸素濃度が低下するに従って窓部材から放射される真空紫外線の光量が急激に上昇する。すなわち、ランプハウス内の酸素濃度が４５０ｐｐｍを超えると、当該ランプハウス内の酸素による真空紫外線の吸収を無視することができなくなると考えられる。そのため、ランプハウス内における光センサが配置される個所によっては、当該光センサによって検出される真空紫外線の光量と、窓部材から放射される真空紫外線の光量との間に大きな差が生じ、その結果、ランプハウス内の酸素濃度が４５０ｐｐｍ以下となるまで、窓部材から放射される真空紫外線の光量を安定化させることができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、窓部材を有するランプハウス内に、紫外線を放射する誘電体バリア放電ランプが収納されてなる光源装置において、ランプハウスの窓部材から放射される紫外線の光量を短い時間で安定化させることのできる光源装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光源装置は、誘電体バリア放電により放電容器内にエキシマが生成されて紫外線が放出される誘電体バリア放電ランプと、
この誘電体バリア放電ランプを収納し、当該誘電体バリア放電ランプからの紫外線を取り出す窓部材を有し、不活性ガスのガス導入孔およびガス排出孔が形成されたランプハウスと、
このランプハウスに形成された光導入孔を介して前記誘電体バリア放電ランプに臨むよう配置され、当該誘電体バリア放電ランプからの紫外線の光量を検出する光センサとを具えてなり、
前記光センサによって検出される紫外線の光量が一定の値となるよう、前記誘電体バリア放電ランプへの投入電力がフィードバック制御される光源装置であって、
前記光導入孔内にも不活性ガスが充満されるとともに、
前記誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から前記光センサの受光部までの距離が、当該誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から前記窓部材の内面までの距離に実質的に等しいことを特徴とする。
【００１３】
本発明の光源装置においては、誘電体バリア放電ランプの放電容器内に、エキシマ発光用ガスとしてキセノンガスが封入されている場合には、この誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から光センサの受光部までの距離と、当該誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から窓部材の内面までの距離との差が１６ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
【作用】
上記の光源装置においては、光センサによって、誘電体バリア放電ランプから放射された紫外線の光量が検出され、この光量が一定の値となるよう、誘電体バリア放電ランプへの投入電力がフィードバック制御される。而して、誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から前記光センサの受光部までの距離は、当該誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から前記窓部材の内面までの距離に実質的に等しいため、ランプハウス内の酸素濃度の値に関わらず、光センサによって検出される紫外線の光量は、窓部材から放射される紫外線の光量と実質的に等しい値となり、その結果、ランプハウスの窓部材から放射される紫外線の光量を短い時間で安定化させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光源装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の光源装置の一例における構成を示す説明用断面図である。この光源装置においては、全体が矩形の箱型のランプハウス２０内に、それぞれ真空紫外線を放射する４つの誘電体バリア放電ランプ１０が収納されている。
【００１６】
誘電体バリア放電ランプ１０においては、図２にも示すように、中空円筒状の放電容器１１が設けられている。この放電容器１１は、誘電体よりなる円筒状の一方の壁部１２と、この一方の壁材１２内にその筒軸に沿って配置された、当該一方の壁材１２の内径より小さい外径を有する誘電体よりなる他方の壁材１３とを有し、一方の壁材１２および他方の壁材１３の各々の両端部が封止壁部１４によって接合されて構成されており、一方の壁材１２と他方の壁材１３との間に円筒状の放電空間Ｓが形成されている。この放電容器１１内には、エキシマ発光用ガスが封入されている。
【００１７】
放電容器１１における一方の壁材１２には、その外面１５に密接して、例えば金網などの導電性材料よりなる紫外線透過性の一方の電極１６が設けられ、放電容器１１における他方の壁材１３には、その内周面である外面１７を覆うようアルミニウムよりなる膜状の他方の電極１８が設けられている。
【００１８】
また、図示の例では、放電容器１１を構成する一方の壁材１２の一端側には、周方向に沿って内方に突出する変形部１９が形成されており、これにより、この変形部１９と一端側の封止壁部１４との間に、放電空間Ｓに連通するゲッタ収容室Ｋが形成され、このゲッタ収容室Ｋ内に例えばバリウム合金よりなるゲッタＧが収容されている。このゲッタＧは例えば高周波加熱され、これにより、ゲッタ収容室Ｋの内壁面にバリウムよりなる薄膜が形成される。
【００１９】
放電容器１１における一方の壁材１２および他方の壁材１３を構成する誘電体材料としては、放電容器１１内において放出されるエキシマ光に対して透過性を有するもの、例えば合成石英ガラスを用いることができる。
放電容器１１内に封入されるエキシマ発光用ガスとしては、波長２００ｎｍ以下のエキシマ光を放出するエキシマが生成されるもの、例えばキセノンガス、アルゴンと塩素との混合ガスなどを用いることができる。
【００２０】
ランプハウス２０においては、矩形の筒型の枠材２１が設けられており、この枠材２１には、その下側の開口２２を気密に塞ぐよう、誘電体バリア放電ランプ１０からの真空紫外線を外部に取り出すための窓部材２５が設けられ、当該枠材２１の上側の開口２３を塞ぐよう、アルミニウムよりなる冷却ブロック３０が設けられている。窓部材２５を構成する材料としては、誘電体バリア放電ランプ１０からの真空紫外線に対して透過性を有するもの、例えば合成石英ガラスを用いることができる。
また、枠材２１の一側面には、ランプハウス２０内に不活性ガスを導入するためのガス導入孔２６が形成されており、枠材２１の他側面には、ランプハウス２０内のガスを排出するガス排出孔２７が形成されている。
【００２１】
ランプハウス２０内における冷却ブロック３０の下面には、それぞれ誘電体バリア放電ランプ１０の外径より大きい径を有する断面が半円形の４つの溝３１が、互いに離間して並ぶよう形成されており、これらの溝３１の各々に沿って誘電体バリア放電ランプ１０が配置されている。３２は、冷却ブロック３０を貫通するよう形成された、冷却用流体を流通するための冷却用流体流通路である。
【００２２】
ランプハウス２０の冷却ブロック３０には、誘電体バリア放電ランプ１０からの真空紫外線の光量を検出する光センサ４０が設けられている。具体的に説明すると、冷却ブロック３０の上面には、溝３１の直上の位置に、光センサ４０を受容する凹所３３が形成され、この凹所３３の底部には、溝３１に通ずる光導入孔３４が形成されており、光センサ４０は、冷却ブロック３０の凹所３３内に、受光部４１が光導入孔３４を介して誘電体バリア放電ランプ１０に臨むよう配置されている。また、冷却ブロック３０には、光導入孔３４から当該冷却ブロック３０の下面に通ずる側孔３５が形成されている。
そして、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１が、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面からランプハウス２０の窓部材２５の内面までの距離Ｄ２に実質的に等しいものとされる。
【００２３】
上記の光源装置においては、ランプハウス２０のガス導入孔２６から窒素ガスなどの不活性ガスが導入されると共に、ガス排出孔２７からランプハウス２０内のガスが排出されることにより、ランプハウス２０内が不活性ガスで充満した状態とされる。このとき、冷却ブロック３０の光導入孔３４内にも、当該冷却ブロック３０の溝３１と誘電体バリア放電ランプ１０との間の間隙および側孔３５を介して、不活性ガスが充満される。
そして、誘電体バリア放電ランプ１０においては、一方の電極１６と他方の電極１８との間に電圧が印加されることによって、放電容器１１内の放電空間Ｓにおいて誘電体バリア放電が発生し、これにより、エキシマ発光用ガスを構成する元素によるエキシマが生成され、このエキシマによるエキシマ光が一方の壁材１２を介して一方の電極１６の網目から放射され、このエキシマ光は、ランプハウス２０の窓部材２５を介して、当該窓部材２５の直下に配置された被処理体に照射される。
一方、光センサ４０においては、その受光部４１に、誘電体バリア放電ランプ１０からの真空紫外線が冷却ブロック３０の光導入孔３４を介して照射されることにより、当該真空紫外線の光量が検出される。そして、光センサ４０によって検出される光量が一定の値となるよう、誘電体バリア放電ランプ１０に投入される電力がフィードバック制御される。
【００２４】
本発明の光源装置の仕様の一例を挙げると、以下のとおりである。
誘電体バリア放電ランプ１０：
放電容器１１；有効長７００ｍｍ，
一方の壁部１２；合成石英ガラス製，外径２６．５ｍｍ，肉厚１ｍｍ，
他方の壁部１３；合成石英ガラス製，外径１６ｍｍ，肉厚１ｍｍ，
一方の電極１６；ステンレス金網製，
他方の電極１８；アルミニウム製，
エキシマ発光用ガス；キセノン（放射紫外線のピーク波長１７２ｎｍ），
定格電力；１８００Ｗ（ランプ本数１３本），
ランプハウス２０：
寸法；１０００ｍｍ×９２０ｍｍ×１００ｍｍ，
窓部材２５；合成石英ガラス製，厚み５．５ｍｍ，
誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１；２７ｍｍ，
誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から窓部材２５の内面までの距離Ｄ２；２７ｍｍ
【００２５】
上記の仕様の光源装置Ａを用い、ランプハウス２０内に窒素ガスを４０リットル／ｍｉｎの流量で導入しながら、誘電体バリア放電ランプ１０を点灯させ、ランプハウス２０の窓部材２５から放射される真空紫外線の光量を経時的に測定した。
また、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１が５２ｍｍであること以外は光源装置Ａと同様の仕様の光源装置Ｂを用い、ランプハウス２０内に窒素ガスを４０リットル／ｍｉｎの流量で導入しながら、誘電体バリア放電ランプ１０を点灯させ、ランプハウス２０の窓部材２５から放射される真空紫外線の光量を経時的に測定した。
以上の結果を図３に示す。なお、図３において、横軸はランプハウス２０内への窒素ガスの導入を開始してからの時間を示し、縦軸はランプハウス２０の窓部材２５から放射される真空紫外線の光量（窒素ガスの導入を開始してから１００時間経過後の値を１００としたときの相対値）を示す。また、記号●で示したプロットは、光源装置Ａ（誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１が２７ｍｍのもの）による測定結果を示し、記号□で示したプロットは、光源装置Ｂ（誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１が５２ｍｍのもの）による測定結果を示す。
【００２６】
図３から明らかなように、本発明に係る光源装置Ａにおいては、窒素ガスの導入を開始してから１５分間で、ランプハウス２０の窓部材２５から放射される真空紫外線の光量が安定化することが確認された。これに対し、光源装置Ｂにおいては、ランプハウス２０の窓部材から放射される真空紫外線の光量が安定化するまでに、窒素ガスの導入を開始してから１時間程度の時間が必要であった。
【００２７】
上記のような光源装置によれば、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１が、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から窓部材２５の内面までの距離Ｄ２に実質的に等しいため、ランプハウス２０内の酸素濃度の値に関わらず、光センサ４０によって検出される真空紫外線の光量は、窓部材２５から放射される真空紫外線の光量と実質的に等しい値となる。従って、光センサ４０によって検出される真空紫外線の光量が一定の値となるよう、誘電体バリア放電ランプ１０への投入電力がフィードバック制御されることにより、ランプハウス２０の窓部材２５から放射される真空紫外線の光量を短い時間で安定化させることができる。
【００２８】
本発明の光源装置においては、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１内に、エキシマ発光用ガスとしてキセノンガスが封入されている場合、すなわち誘電体バリア放電ランプ１０が波長１７２ｎｍにピークを有する真空紫外線を放射するものである場合には、この誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１と、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から窓部材２５の内面までの距離Ｄ２との差が１６ｍｍ以下であることが好ましい。以下、その理由を説明する。
【００２９】
一般に、光吸収媒質に対する光の透過率Ｔは、吸収係数をｃ、透過距離をｘとしたとき、下記の式（１）で表される。
【００３０】
【数１】
式（１）Ｔ＝ｅｘｐ（−ｃ・ｘ）
【００３１】
そして、前述の光源装置Ｂにおけるランプハウス２０の窓部材２５から放射される真空紫外線の光量の測定結果（図３参照）を解析すると、真空紫外線の光量の最大値は１１６（窒素ガスの導入を開始してから１５分間経過したときの値）であり、１６％の誤差が生じており、このときのランプハウス２０内の酸素濃度は約５００ｐｐｍである（図４参照）。そして、この１６％の誤差は、光センサ４０によって検出された実際の光量の値が１００であるが、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１（５２ｍｍ）と、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から窓部材２５の内面までの距離Ｄ２（２７ｍｍ）との差、すなわち真空紫外線の透過距離の差によって生じたものと考えられる。従って、窒素ガスの導入を開始してから１５分間経過した時点におけるランプハウス２０内の気体の吸収係数ｃは、上記式（１）より、以下の通りである。
【００３２】
【数２】
１００／１１６＝ｅｘｐ｛−ｃ・（５２−２７）｝
ｃ＝０．００５９
【００３３】
そして、窒素ガスの導入を開始してから１５分間経過した時点、すなわちランプハウス２０内の酸素濃度が約５００ｐｐｍであるときに、窓部材２５から放射される真空紫外線の光量と、光センサ４０によって検出される真空紫外線の光量との最大誤差を、実用的な誤差範囲である１０％以下に制御するためには、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１と、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から窓部材２５の内面までの距離Ｄ２との差Ｘを、下記の算式より、最大で１６ｍｍとすればよい。
【００３４】
【数３】
１００／１１０＝ｅｘｐ（−０．００５９・Ｘ）
Ｘ≒１６
【００３５】
従って、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１内に、エキシマ発光用ガスとしてキセノンガスが封入されている場合には、この誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から光センサ４０の受光部４１までの距離Ｄ１と、誘電体バリア放電ランプ１０の放電容器１１の外表面から窓部材２５の内面までの距離Ｄ２との差が１６ｍｍ以下とすることにより、ランプハウス２０の窓部材２５から放射される真空紫外線の光量を短い時間例えば窒素ガスの導入を開始してから１５分間以内で安定化させることができる。
なお、前記吸収係数ｃの値については、知られている酸素の紫外線の吸収係数と合わない。その理由は、ランプハウス２０内には、窒素および酸素以外のガス、例えばオゾンや水蒸気などが存在しており、これらのガスの紫外線の吸収係数が、酸素の紫外線の吸収係数より極めて大きいからであると考えられる。
また、図４について、窒素ガスの導入を開始してからの経過時間に対する酸素濃度の低下の速度は、ランプハウス２０の内容積と窒素ガスの流量とから予想される酸素濃度の低下の速度より低い。その理由は、ランプハウス２０内の表面や、組立部品の接合面間に吸着、収蔵された酸素の放出に時間を要するためであると考えられる。このような現象は、水蒸気に関しても同様に生じていると考えられる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の光源装置によれば、誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から光センサの受光部までの距離が、当該誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面からランプハウスの窓部材の内面までの距離に実質的に等しいため、ランプハウス内の酸素濃度の値に関わらず、光センサによって検出される紫外線の光量は、窓部材から放射される紫外線の光量と実質的に等しい値となる。従って、光センサによって検出される紫外線の光量が一定の値となるよう、誘電体バリア放電ランプへの投入電力がフィードバック制御されることにより、ランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量を短い時間で安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光源装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【図２】本発明に用いられる誘電体バリア放電ランプの一例における構成を示す説明用断面図である。
【図３】本発明の光源装置において、ランプハウス内への窒素ガスの導入時間と、ランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量との関係を示す図である。
【図４】ランプハウス内への窒素ガスの導入時間と、当該ランプハウス内の酸素濃度との関係を示す図である。
【図５】従来の光源装置において、ランプハウス内への窒素ガスの導入時間と、ランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量との関係を示す図である。
【図６】従来の光源装置において、ランプハウス内の酸素濃度と、ランプハウスの窓部材から放射される真空紫外線の光量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０誘電体バリア放電ランプ
１１放電容器
１２一方の壁部
１３他方の壁部
１４封止壁部
１５一方の壁部の外面
１６一方の電極
１７他方の壁部の外面
１８他方の電極
１９変形部
２０ランプハウス
２１枠材
２２，２３開口
２５窓部材
２６ガス導入孔
２７ガス排出孔
３０冷却ブロック
３１溝
３２冷却用流体流通路
３３凹所
３４光導入孔
３５側孔
４０光センサ
４１受光部
Ｇゲッタ
Ｋゲッタ収容室
Ｓ放電空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device provided with a dielectric barrier discharge lamp.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a technique of processing a processing target by irradiating a processing target made of metal, glass, or another material with vacuum ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less by the action of the vacuum ultraviolet rays and ozone generated thereby, for example, a processing target. Cleaning treatment techniques for removing organic contaminants attached to the surface of the treatment object and oxide film formation treatment techniques for forming an oxide film on the surface of the treatment object have been developed and have been put to practical use.
[0003]
Conventionally, a low-pressure mercury lamp that emits vacuum ultraviolet light having a wavelength of 185 nm, which is a resonance line of mercury, has been used as a lamp for performing such an ultraviolet ray treatment. The discharge vessel thus filled is filled with an appropriate excimer emission gas, and a dielectric barrier discharge (also known as "ozonizer discharge" or "silent discharge" is performed in the discharge vessel. A dielectric barrier discharge lamp has been developed in which an excimer is generated and excimer light is emitted by generating a reprint in June, 7th issue, page 263.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-144560 discloses a dielectric barrier discharge lamp in which a gas for excimer emission is filled in a hollow cylindrical discharge vessel at least partly made of quartz glass which is a dielectric. Have been.
[0004]
In this dielectric barrier discharge lamp, by using, for example, xenon gas as an excimer emission gas, vacuum ultraviolet rays having a peak at a wavelength of 172 nm, which is excimer light by xenon excimer, are emitted. It has been known that by using a mixed gas of chlorine and chlorine gas, vacuum ultraviolet rays having a peak at a wavelength of 175 nm, which is excimer light by argon-chlorine excimer, are emitted.
[0005]
However, when the dielectric barrier discharge lamp is lit in the air, the dielectric barrier discharge lamp emits ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp or corona discharge generated at the electrode of the dielectric barrier discharge lamp. Since oxygen in the air around the lamp reacts to generate ozone, there is a problem that the electrode is corroded by the generated ozone when used for a long time.
In addition, since the vacuum ultraviolet rays from the dielectric barrier discharge lamp are absorbed by oxygen in the air, there is a problem that the object to be processed cannot be irradiated with the vacuum ultraviolet rays with high efficiency.
For this reason, when using the dielectric barrier discharge lamp, the light source device is configured by housing the dielectric barrier discharge lamp in a lamp house having a window member for extracting excimer light, Introducing an inert gas such as nitrogen gas into the lamp house of the light source device and discharging the gas in the lamp house reduce the concentration of oxygen and the like present in the lamp house. ing.
[0006]
However, the above light source device has the following problems.
(1) As a material constituting the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp, a material having transparency to vacuum ultraviolet rays, specifically, so-called synthetic quartz glass having a high purity of silicon dioxide is used.
However, in such a synthetic quartz glass, since the transmittance of vacuum ultraviolet rays decreases as the temperature increases, the period from when the dielectric barrier discharge lamp is turned on until the temperature of the discharge vessel becomes stable is reduced. As the lighting time elapses, the amount of vacuum ultraviolet rays emitted from the dielectric barrier discharge lamp decreases.
[0007]
(2) FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the introduction time of nitrogen gas into the lamp house and the oxygen concentration in the lamp house. FIG. 5 is a diagram showing the introduction time of nitrogen gas into the lamp house. FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the amount of vacuum ultraviolet rays emitted from a window member of a lamp house.
As shown in FIG. 4, the oxygen concentration in the lamp house becomes about 500 ppm in 15 minutes after the introduction of the nitrogen gas is started, but thereafter gradually decreases. Requires a considerably long time after the introduction of nitrogen gas is started. Then, as shown in FIG. 5, from the start of the introduction of the nitrogen gas into the lamp house to the time when the oxygen concentration becomes a constant value, as the introduction time of the nitrogen gas elapses, that is, in the lamp house, As the oxygen concentration decreases, the amount of vacuum ultraviolet rays emitted from the window member of the lamp house increases.
[0008]
For the reasons described above, in the conventional light source device having the dielectric barrier discharge lamp, a considerable amount of time is required from the start of operation until the amount of vacuum ultraviolet rays radiated from the window member of the lamp house is stabilized. It took a long time.
[0009]
In order to solve such a problem, an optical sensor for detecting the amount of vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp is disposed in the lamp house, and the amount of ultraviolet light detected by this optical sensor becomes a constant value. As described above, means for feedback-controlling the power supplied to the dielectric barrier discharge lamp is conceivable.
However, it has been found that simply arranging the optical sensor in the lamp house cannot stabilize the amount of vacuum ultraviolet rays emitted from the window member of the lamp house in a short time. The reason is presumed as follows.
[0010]
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the oxygen concentration in the lamp house and the amount of vacuum ultraviolet light emitted from the window member of the lamp house. As shown in this figure, when the oxygen concentration in the lamp house is 450 ppm or less, the amount of vacuum ultraviolet rays radiated from the window member is stable regardless of the value of the oxygen concentration. That is, if the oxygen concentration in the lamp house is 450 ppm or less, it is considered that the absorption of vacuum ultraviolet rays by the oxygen in the lamp house is small enough to be ignored.
On the other hand, when the oxygen concentration in the lamp house exceeds 450 ppm, as the oxygen concentration decreases, the amount of vacuum ultraviolet rays emitted from the window member sharply increases. That is, when the oxygen concentration in the lamp house exceeds 450 ppm, it is considered that absorption of vacuum ultraviolet rays by oxygen in the lamp house cannot be ignored. Therefore, depending on the location of the optical sensor in the lamp house, a large difference occurs between the amount of vacuum ultraviolet light detected by the optical sensor and the amount of vacuum ultraviolet light radiated from the window member. Until the oxygen concentration in the lamp house becomes 450 ppm or less, the amount of vacuum ultraviolet rays emitted from the window member cannot be stabilized.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a light source device in which a dielectric barrier discharge lamp that emits ultraviolet light is housed in a lamp house having a window member. An object of the present invention is to provide a light source device that can stabilize the amount of ultraviolet light emitted from a window member of a lamp house in a short time.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The light source device of the present invention is a dielectric barrier discharge lamp in which excimer is generated in the discharge vessel by dielectric barrier discharge and ultraviolet rays are emitted,
The dielectric barrier discharge lamp was housed, have a window member for taking out the ultraviolet radiation from the dielectric barrier discharge lamp, a lamp house gas inlet and gas outlet of the inert gas is formed,
An optical sensor arranged to face the dielectric barrier discharge lamp through a light introduction hole formed in the lamp house , and detecting an amount of ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp;
A light source device in which power supplied to the dielectric barrier discharge lamp is feedback-controlled such that the amount of ultraviolet light detected by the optical sensor has a constant value,
The light introduction hole is also filled with an inert gas,
The distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the light receiving portion of the optical sensor is substantially equal to the distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the inner surface of the window member. It is characterized by the following.
[0013]
In the light source device of the present invention, when xenon gas is enclosed as a gas for excimer emission in the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp, the light sensor is applied from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp. And the distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the inner surface of the window member is preferably 16 mm or less.
[0014]
[Action]
In the light source device described above, the light sensor detects the amount of ultraviolet light radiated from the dielectric barrier discharge lamp, and feedback-controls the power supplied to the dielectric barrier discharge lamp so that the amount of light becomes a constant value. You. Thus, the distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the light receiving portion of the optical sensor is substantially equal to the distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the inner surface of the window member. Irrespective of the value of the oxygen concentration in the lamp house, the amount of ultraviolet light detected by the optical sensor is substantially equal to the amount of ultraviolet light emitted from the window member. The amount of ultraviolet light emitted from the window member can be stabilized in a short time.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the light source device of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an example of the light source device of the present invention. In this light source device, four dielectric barrier discharge lamps 10 each emitting vacuum ultraviolet rays are housed in a rectangular box-shaped lamp house 20 as a whole.
[0016]
In the dielectric barrier discharge lamp 10, as shown in FIG. 2, a hollow cylindrical discharge vessel 11 is provided. The discharge vessel 11 has a cylindrical one wall portion 12 made of a dielectric and an outer diameter smaller than the inner diameter of the one wall material 12 arranged in the one wall material 12 along the cylinder axis. And the other wall material 13 made of a dielectric material having the following structure. Both ends of each of the one wall material 12 and the other wall material 13 are joined by a sealing wall portion 14, and one wall material is formed. A cylindrical discharge space S is formed between the material 12 and the other wall material 13. The discharge vessel 11 is filled with an excimer emission gas.
[0017]
The one wall member 12 of the discharge vessel 11 is provided with one ultraviolet-permeable electrode 16 made of a conductive material such as a wire mesh in close contact with the outer surface 15 thereof. Is provided with a film-shaped other electrode 18 made of aluminum so as to cover an outer surface 17 which is an inner peripheral surface thereof.
[0018]
Further, in the illustrated example, a deformed portion 19 that protrudes inward along the circumferential direction is formed on one end side of one wall material 12 that constitutes the discharge vessel 11, and thereby, the deformed portion 19 is formed. A getter accommodating chamber K communicating with the discharge space S is formed between the getter accommodating chamber K and a getter G made of, for example, a barium alloy. The getter G is heated by, for example, high frequency, so that a thin film made of barium is formed on the inner wall surface of the getter storage chamber K.
[0019]
As the dielectric material constituting the one wall member 12 and the other wall member 13 in the discharge vessel 11, a material having transparency to excimer light emitted in the discharge vessel 11, for example, synthetic quartz glass is used. Can be.
As the gas for excimer emission sealed in the discharge vessel 11, a gas that generates excimer that emits excimer light having a wavelength of 200 nm or less, for example, a xenon gas or a mixed gas of argon and chlorine can be used.
[0020]
In the lamp house 20, a rectangular cylindrical frame member 21 is provided, and the frame member 21 receives vacuum ultraviolet rays from the dielectric barrier discharge lamp 10 so as to hermetically close the lower opening 22 thereof. A window member 25 for taking out to the outside is provided, and a cooling block 30 made of aluminum is provided so as to close the upper opening 23 of the frame member 21. As a material for forming the window member 25, a material having transparency to vacuum ultraviolet rays from the dielectric barrier discharge lamp 10, for example, synthetic quartz glass can be used.
A gas introduction hole 26 for introducing an inert gas into the lamp house 20 is formed on one side surface of the frame member 21, and a gas inside the lamp house 20 is formed on the other side surface of the frame member 21. A gas discharge hole 27 for discharging is formed.
[0021]
On a lower surface of the cooling block 30 in the lamp house 20, four semicircular grooves 31 each having a diameter larger than the outer diameter of the dielectric barrier discharge lamp 10 are formed so as to be spaced apart from each other. A dielectric barrier discharge lamp 10 is arranged along each of these grooves 31. Reference numeral 32 denotes a cooling fluid flow passage formed to penetrate the cooling block 30 and flow the cooling fluid.
[0022]
The cooling block 30 of the lamp house 20 is provided with an optical sensor 40 for detecting the amount of vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp 10. More specifically, a concave portion 33 for receiving the optical sensor 40 is formed on the upper surface of the cooling block 30 at a position directly above the groove 31, and a light guide passing through the groove 31 is formed at the bottom of the concave portion 33. A hole 34 is formed, and the optical sensor 40 is arranged in the recess 33 of the cooling block 30 so that the light receiving portion 41 faces the dielectric barrier discharge lamp 10 through the light introducing hole 34. The cooling block 30 has a side hole 35 that extends from the light introducing hole 34 to the lower surface of the cooling block 30.
The distance D1 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving portion 41 of the optical sensor 40 is determined by the distance between the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 and the window member 25 of the lamp house 20. Is substantially equal to the distance D2 to the inner surface of
[0023]
In the above light source device, an inert gas such as nitrogen gas is introduced from the gas introduction hole 26 of the lamp house 20, and the gas in the lamp house 20 is discharged from the gas discharge hole 27, so that the lamp house 20 is discharged. The inside is filled with an inert gas. At this time, the inert gas is also filled in the light introducing hole 34 of the cooling block 30 via the gap between the groove 31 of the cooling block 30 and the dielectric barrier discharge lamp 10 and the side hole 35.
In the dielectric barrier discharge lamp 10, when a voltage is applied between one electrode 16 and the other electrode 18, a dielectric barrier discharge occurs in a discharge space S in the discharge vessel 11, and As a result, an excimer due to the elements constituting the excimer emission gas is generated, and excimer light due to the excimer is emitted from the mesh of one electrode 16 via one wall member 12, and the excimer light is transmitted to the window of the lamp house 20 The object to be processed, which is disposed immediately below the window member 25, is irradiated via the member 25.
On the other hand, in the optical sensor 40, the light amount of the vacuum ultraviolet light is detected by irradiating the light receiving portion 41 with the vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp 10 through the light introduction hole 34 of the cooling block 30. You. Then, the power supplied to the dielectric barrier discharge lamp 10 is feedback-controlled so that the light amount detected by the optical sensor 40 becomes a constant value.
[0024]
An example of the specifications of the light source device of the present invention is as follows.
Dielectric barrier discharge lamp 10:
Discharge vessel 11; effective length 700 mm,
One wall part 12; made of synthetic quartz glass, outer diameter 26.5 mm, wall thickness 1 mm,
The other wall portion 13 is made of synthetic quartz glass, outer diameter 16 mm, wall thickness 1 mm,
One electrode 16; made of stainless steel wire mesh,
The other electrode 18; made of aluminum,
Excimer emission gas; Xenon (Peak wavelength of emitted ultraviolet rays 172 nm),
Rated power; 1800W (13 lamps),
Lamp House 20:
Dimensions: 1000mm × 920mm × 100mm,
Window member 25; made of synthetic quartz glass, 5.5 mm in thickness,
Distance D1 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving portion 41 of the optical sensor 40;
Distance D2 from the outer surface of discharge vessel 11 of dielectric barrier discharge lamp 10 to the inner surface of window member 25; 27 mm
[0025]
Using the light source device A having the above specification, the dielectric barrier discharge lamp 10 is turned on while introducing nitrogen gas into the lamp house 20 at a flow rate of 40 liter / min, and emitted from the window member 25 of the lamp house 20. The amount of vacuum ultraviolet light was measured over time.
Further, a light source device B having the same specifications as the light source device A except that the distance D1 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving portion 41 of the optical sensor 40 is 52 mm is used. The dielectric barrier discharge lamp 10 was turned on while introducing nitrogen gas into the 20 at a flow rate of 40 liter / min, and the amount of vacuum ultraviolet rays emitted from the window member 25 of the lamp house 20 was measured over time.
The results are shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the time after the introduction of the nitrogen gas into the lamp house 20, and the vertical axis indicates the amount of vacuum ultraviolet light (nitrogen gas) emitted from the window member 25 of the lamp house 20. (Relative value when the value after 100 hours has elapsed since the introduction of the compound was started is defined as 100). The plot indicated by the symbol ● shows the measurement results obtained by the light source device A (when the distance D1 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving unit 41 of the optical sensor 40 is 27 mm). The plot indicated by the symbol □ indicates a measurement result obtained by the light source device B (the distance D1 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving portion 41 of the optical sensor 40 is 52 mm).
[0026]
As is clear from FIG. 3, in the light source device A according to the present invention, the amount of vacuum ultraviolet rays radiated from the window member 25 of the lamp house 20 is stabilized in 15 minutes after the introduction of the nitrogen gas is started. It was confirmed that. On the other hand, in the light source device B, it took about one hour from the start of the introduction of the nitrogen gas until the amount of the vacuum ultraviolet rays emitted from the window member of the lamp house 20 was stabilized. .
[0027]
According to the light source device described above, the distance D1 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving portion 41 of the optical sensor 40 is equal to the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10. Is substantially equal to the distance D2 from the window member 25 to the inner surface of the window member 25. Therefore, the amount of vacuum ultraviolet light detected by the optical sensor 40 is emitted from the window member 25 regardless of the value of the oxygen concentration in the lamp house 20. The value is substantially equal to the amount of vacuum ultraviolet light. Therefore, the power supplied to the dielectric barrier discharge lamp 10 is feedback-controlled so that the amount of vacuum ultraviolet light detected by the optical sensor 40 becomes a constant value, so that the power is radiated from the window member 25 of the lamp house 20. The amount of vacuum ultraviolet light can be stabilized in a short time.
[0028]
In the light source device of the present invention, when the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 is filled with xenon gas as an excimer emission gas, that is, a vacuum having a peak at a wavelength of 172 nm in the dielectric barrier discharge lamp 10. In the case of emitting ultraviolet rays, the distance D1 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving portion 41 of the optical sensor 40 and the distance D1 of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 The difference from the distance D2 from the outer surface to the inner surface of the window member 25 is preferably 16 mm or less. Hereinafter, the reason will be described.
[0029]
In general, the transmittance T of light to a light absorbing medium is represented by the following equation (1), where c is an absorption coefficient and x is a transmission distance.
[0030]
(Equation 1)
Formula (1) T = exp (−c · x)
[0031]
When the measurement result of the amount of vacuum ultraviolet light emitted from the window member 25 of the lamp house 20 in the light source device B (see FIG. 3) is analyzed, the maximum value of the amount of vacuum ultraviolet light is 116 (introducing nitrogen gas). (A value when 15 minutes have passed since the start), and an error of 16% has occurred. At this time, the oxygen concentration in the lamp house 20 is about 500 ppm (see FIG. 4). The 16% error is that the value of the actual light amount detected by the optical sensor 40 is 100, but the error from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the light receiving portion 41 of the optical sensor 40. The difference between the distance D1 (52 mm) and the distance D2 (27 mm) from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the inner surface of the window member 25, that is, the difference caused by the difference in the vacuum ultraviolet ray transmission distance. Conceivable. Accordingly, the absorption coefficient c of the gas in the lamp house 20 at the point of time when 15 minutes have elapsed since the introduction of the nitrogen gas has started is as follows from the above equation (1).
[0032]
(Equation 2)
100/116 = exp {-c. (52-27)}
c = 0.0059
[0033]
Then, when 15 minutes have elapsed since the introduction of the nitrogen gas was started, that is, when the oxygen concentration in the lamp house 20 was about 500 ppm, the amount of vacuum ultraviolet light radiated from the window member 25 and the light sensor 40 In order to control the maximum error from the detected amount of vacuum ultraviolet light to 10% or less, which is a practical error range, the light receiving portion of the optical sensor 40 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 The difference X between the distance D1 to 41 and the distance D2 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the inner surface of the window member 25 may be set to a maximum of 16 mm from the following formula.
[0034]
(Equation 3)
100/110 = exp (-0.0059 · X)
X $ 16
[0035]
Therefore, when the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 is filled with xenon gas as an excimer emission gas, the light sensor 40 of the dielectric barrier discharge lamp 10 By setting the difference between the distance D1 to the light receiving portion 41 and the distance D2 from the outer surface of the discharge vessel 11 of the dielectric barrier discharge lamp 10 to the inner surface of the window member 25 to 16 mm or less, the window member 25 of the lamp house 20 can be formed. Can be stabilized within a short period of time, for example, within 15 minutes after the introduction of nitrogen gas is started.
The value of the absorption coefficient c does not match the known absorption coefficient of oxygen for ultraviolet rays. The reason is that gases other than nitrogen and oxygen, for example, ozone and water vapor, are present in the lamp house 20, and the absorption coefficient of ultraviolet rays of these gases is much larger than that of oxygen. It is believed that there is.
In FIG. 4, the rate of decrease of the oxygen concentration with respect to the elapsed time from the start of the introduction of the nitrogen gas is lower than the rate of decrease of the oxygen concentration expected from the inner volume of the lamp house 20 and the flow rate of the nitrogen gas. Low. It is considered that the reason is that it takes time to release the adsorbed and stored oxygen between the surfaces in the lamp house 20 and the joint surfaces of the assembled components. It is considered that such a phenomenon also occurs for water vapor.
[0036]
【The invention's effect】
According to the light source device of the present invention, the distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the light receiving portion of the optical sensor is changed from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the window member of the lamp house. Because it is substantially equal to the distance to the inner surface, regardless of the value of the oxygen concentration in the lamp house, the amount of ultraviolet light detected by the optical sensor is substantially equal to the amount of ultraviolet light emitted from the window member. Become. Therefore, the power supplied to the dielectric barrier discharge lamp is feedback-controlled so that the amount of ultraviolet light detected by the optical sensor becomes a constant value, thereby reducing the amount of vacuum ultraviolet light radiated from the window member of the lamp house. It can be stabilized in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view schematically showing a configuration of an example of a light source device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing a configuration of an example of a dielectric barrier discharge lamp used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the introduction time of nitrogen gas into a lamp house and the amount of vacuum ultraviolet light emitted from a window member of the lamp house in the light source device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a time for introducing nitrogen gas into a lamp house and an oxygen concentration in the lamp house.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the introduction time of nitrogen gas into a lamp house and the amount of vacuum ultraviolet light radiated from a window member of the lamp house in a conventional light source device.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the oxygen concentration in a lamp house and the amount of vacuum ultraviolet light radiated from a window member of the lamp house in a conventional light source device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dielectric barrier discharge lamp 11 Discharge vessel 12 One wall 13 The other wall 14 Sealing wall 15 Outer surface 16 of one wall 16 One electrode 17 Outer surface 18 of the other wall 18 The other electrode 19 Deformation part 20 Lamp house 21 Frame members 22, 23 Openings 25 Window members 26 Gas introduction holes 27 Gas discharge holes 30 Cooling blocks 31 Grooves 32 Cooling fluid flow passages 33 Recesses 34 Light introduction holes 35 Side holes 40 Optical sensors 41 Light receiving units G Getter K Getter storage room S Discharge space

Claims

誘電体バリア放電により放電容器内にエキシマが生成されて紫外線が放出される誘電体バリア放電ランプと、
この誘電体バリア放電ランプを収納し、当該誘電体バリア放電ランプからの紫外線を取り出す窓部材を有し、不活性ガスのガス導入孔およびガス排出孔が形成されたランプハウスと、
このランプハウスに形成された光導入孔を介して前記誘電体バリア放電ランプに臨むよう配置され、当該誘電体バリア放電ランプからの紫外線の光量を検出する光センサとを具えてなり、
前記光センサによって検出される紫外線の光量が一定の値となるよう、前記誘電体バリア放電ランプへの投入電力がフィードバック制御される光源装置であって、
前記光導入孔内にも不活性ガスが充満されるとともに、
前記誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から光センサの受光部までの距離が、当該誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から前記窓部材の内面までの距離に実質的に等しいことを特徴とする光源装置。A dielectric barrier discharge lamp in which excimer is generated in the discharge vessel by the dielectric barrier discharge and ultraviolet rays are emitted;
The dielectric barrier discharge lamp was housed, have a window member for taking out the ultraviolet radiation from the dielectric barrier discharge lamp, a lamp house gas inlet and gas outlet of the inert gas is formed,
An optical sensor arranged to face the dielectric barrier discharge lamp through a light introduction hole formed in the lamp house , and detecting an amount of ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp;
A light source device in which power supplied to the dielectric barrier discharge lamp is feedback-controlled so that the amount of ultraviolet light detected by the optical sensor has a constant value,
The light introduction hole is also filled with an inert gas,
The distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the light receiving portion of the optical sensor is substantially equal to the distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the inner surface of the window member. A light source device characterized by the above-mentioned.

誘電体バリア放電ランプの放電容器内には、エキシマ発光用ガスとしてキセノンガスが封入されており、この誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から光センサの受光部までの距離と、当該誘電体バリア放電ランプの放電容器の外表面から窓部材の内面までの距離との差が１６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。Xenon gas is sealed in the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp as a gas for excimer emission, and the distance from the outer surface of the discharge vessel of the dielectric barrier discharge lamp to the light receiving portion of the optical sensor and the dielectric The light source device according to claim 1, wherein a difference between a distance from an outer surface of the discharge vessel of the body barrier discharge lamp to an inner surface of the window member is 16 mm or less.