JPS60218755A - 光源用放電管 - Google Patents
光源用放電管Info
- Publication number
- JPS60218755A JPS60218755A JP7447484A JP7447484A JPS60218755A JP S60218755 A JPS60218755 A JP S60218755A JP 7447484 A JP7447484 A JP 7447484A JP 7447484 A JP7447484 A JP 7447484A JP S60218755 A JPS60218755 A JP S60218755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- discharge tube
- light source
- porous
- melting point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
- H01J61/06—Main electrodes
- H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
- H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
Landscapes
- Discharge Lamp (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は光源用放電管、特に水銀と稀ガスとが放電発光
に寄与する放電管であって、特に改良された陰極をもつ
光源用放電管に関する。
に寄与する放電管であって、特に改良された陰極をもつ
光源用放電管に関する。
この放電管は、例えば超LSI製造時の遠紫外露光源に
好適に利用できる。
好適に利用できる。
(従来技術)
まず従来の水銀稀ガス放電管の問題を図面を参照して簡
単に説明する。
単に説明する。
・ 第1図は光源用放電管の一般的な構成を示す図であ
る。
る。
回転楕円体状の石英製の、発光管11の長径方向の、両
端に、電極導入管12a、12bが設けられている。こ
の枝管12a、12b内に、モリブデン箔13a、13
bを介して外部に外部リード14a、14bおよび内部
に陽極15、陰極16が封入されている。
端に、電極導入管12a、12bが設けられている。こ
の枝管12a、12b内に、モリブデン箔13a、13
bを介して外部に外部リード14a、14bおよび内部
に陽極15、陰極16が封入されている。
石英製の発光管11に排気用の管が接続されており、排
気管は排気後通量の水銀と稀ガスを封入して17の示す
ように封じ切られる。
気管は排気後通量の水銀と稀ガスを封入して17の示す
ように封じ切られる。
、 陰極側には反射膜18が設けられている。そして、
水銀蒸気圧を高めるための白金保温用反射膜が表面に塗
布されている。
水銀蒸気圧を高めるための白金保温用反射膜が表面に塗
布されている。
光源用放電管用の陰極16として、通常2型口%以下の
酸化トリウムを含有したトリエテノドタングステン材料
が用いられている。
酸化トリウムを含有したトリエテノドタングステン材料
が用いられている。
陽極15と陰極16との間に20〜30KVの電圧を印
加すればランプは放電を開始する。
加すればランプは放電を開始する。
続いて放電電流を一定に制御すると陽極15と陰極16
の間には安定な放電が発生し発光する。
の間には安定な放電が発生し発光する。
このとき陰極16は放電によって生じる正イオンの衝突
によって加熱され動作中の陰極先端部は、規定のアーク
放電を維持するに必要な電流密度が得られる温度まで上
昇する。
によって加熱され動作中の陰極先端部は、規定のアーク
放電を維持するに必要な電流密度が得られる温度まで上
昇する。
従来から、水銀稀ガス放電管の欠点として点灯時間の経
過とともにアークの「ゆらぎ」が大きくなり、超LSI
露光用光源等精密な点光源として用いる場合不都合であ
ると言う問題が指摘されている。
過とともにアークの「ゆらぎ」が大きくなり、超LSI
露光用光源等精密な点光源として用いる場合不都合であ
ると言う問題が指摘されている。
これは、通常アーク不安定と呼ばれており、以下のよう
な原因によると考えられている。
な原因によると考えられている。
第2図は陰極の端部を拡大して示した図であって、同図
(A)は使用開始時の陰極の形状、同図(B)は使用後
相当時間経過後の形状を示している。
(A)は使用開始時の陰極の形状、同図(B)は使用後
相当時間経過後の形状を示している。
陰極16の先端16aは第2図(A)のように当初は尖
っている。
っている。
光源用放電管でアーク放電を長時間、継続させると、使
用前または初期においては、尖っていた陰極16の先端
16aは長い間、高温にさらされるために第2図(B)
に示すように、溶融蒸発し球面状に変形させられる。
用前または初期においては、尖っていた陰極16の先端
16aは長い間、高温にさらされるために第2図(B)
に示すように、溶融蒸発し球面状に変形させられる。
また、頂部の結晶組織も変化し2、斜線を付して示すよ
うにタンゲスチンの単結晶が成長して16b。
うにタンゲスチンの単結晶が成長して16b。
16cに示すように粗大化する。
このような状態が形成されると、先端部への電子放射物
質の拡散が阻害され、電子の供給が不十分となる。その
結果、アーク発生点が単結晶16b。
質の拡散が阻害され、電子の供給が不十分となる。その
結果、アーク発生点が単結晶16b。
16c領域の後部、例えば点pもしくはqの示す゛位置
に後退すると共にpt qの示す単結晶領域の後部に沿
って不安定に動きまわる。
に後退すると共にpt qの示す単結晶領域の後部に沿
って不安定に動きまわる。
このようなアーク発生点が移動するのは好ましくないか
ら2.酸化トリウムの含有量を増やずなどの対策が検討
されているが十分な成果がIMられていない。
ら2.酸化トリウムの含有量を増やずなどの対策が検討
されているが十分な成果がIMられていない。
(発明の目的)
本発明の目的はアーク発生点の移動が発生しにくい改良
された光源用放電管を提供することにある。
された光源用放電管を提供することにある。
(発明の構成および作用)
前記目的を達成するた□めに、本発明による光源用放電
管は、陰極と陽極を水銀と稀ガスの雰囲気中に封入して
アーク放電を行わせる光源用放電管において、尖頭をも
つ多孔質の高融点金属基体に易電子放射物質を含浸させ
た陰極先端部を導電路を形成する金属棒の一端に固定し
て陰極を形成して構成されている。
管は、陰極と陽極を水銀と稀ガスの雰囲気中に封入して
アーク放電を行わせる光源用放電管において、尖頭をも
つ多孔質の高融点金属基体に易電子放射物質を含浸させ
た陰極先端部を導電路を形成する金属棒の一端に固定し
て陰極を形成して構成されている。
前記構成によれば、易電子放射物質が基体の孔を通って
陰極の先端に容易に達するので、前述した陰極輝点の位
置の変動は少なくなる。
陰極の先端に容易に達するので、前述した陰極輝点の位
置の変動は少なくなる。
易電子放射物質が蒸発して、管球の内壁に付着し不透明
にする可能性があるが、実験の結果問題にならないこと
が確認できた。
にする可能性があるが、実験の結果問題にならないこと
が確認できた。
(実施例の説明)
以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。
。
本発明による光源用放電管の実施例の外形は第1図に示
したものと変わらない。
したものと変わらない。
、前記発光管11の最大外径を20mmとして、陽極1
5として直径3.0 m mのタングステン棒を用゛い
る。
5として直径3.0 m mのタングステン棒を用゛い
る。
第3図にこの実施例の陰極を取り出して示しである。
直径2.4 m mの導電路を形成するタングステン棒
20の先端に、直径2.・Omm、長さ2.0 m m
で易電子放射物質であるアルミン酸アルカリ土類を含浸
した多孔質タングステン陰極先端部21を取り付ける。
20の先端に、直径2.・Omm、長さ2.0 m m
で易電子放射物質であるアルミン酸アルカリ土類を含浸
した多孔質タングステン陰極先端部21を取り付ける。
この多孔質の高融点金属基体は平均粒径が2μ〜8μの
タングステン粉末をプレス成形加工し、真空中または水
素雰囲気中で焼成したものであり、空孔率は10〜35
%の範囲を用いた理由は1゜−%以下では、含浸剤の充
填量が少なく、また、存在する空孔の連結が完全でなく
なり、このため含浸剤の供給が十分行われないので、電
子放射特性が不十分でアークが不安定になる可rjF性
があるからである。
タングステン粉末をプレス成形加工し、真空中または水
素雰囲気中で焼成したものであり、空孔率は10〜35
%の範囲を用いた理由は1゜−%以下では、含浸剤の充
填量が少なく、また、存在する空孔の連結が完全でなく
なり、このため含浸剤の供給が十分行われないので、電
子放射特性が不十分でアークが不安定になる可rjF性
があるからである。
35%以上では逆に含浸剤は十分充填されるが、空孔が
多いために含浸剤の蒸発が極端に大きくなり、寿命を短
くする可能性があることによる。
多いために含浸剤の蒸発が極端に大きくなり、寿命を短
くする可能性があることによる。
この多孔質タングステン基体に、電子放射物質として、
少なくともアルミン酸バリウムを含5゛アルミン酸アル
カリ土類からなる易電子放射物質を含浸させることによ
り陰極先端部21が形成される。
少なくともアルミン酸バリウムを含5゛アルミン酸アル
カリ土類からなる易電子放射物質を含浸させることによ
り陰極先端部21が形成される。
この実施例では、
BaO:CaO:A1203が4:1:lのものを含浸
させた。
させた。
陰極先端部21と金属棒2oは高融点蝋付けまたは圧入
等により固定する。
等により固定する。
陰極先端部21を前記のように構成したのは次の理由に
よる。
よる。
■陰極先端部21を多孔質状にすると、従来の電極で発
生した前記好ましくない結晶の成長を妨げることができ
る。
生した前記好ましくない結晶の成長を妨げることができ
る。
■この陰極の仕事函数は約1.5〜1.8eVで、トリ
エテソドタングステンの約2.6 e Vと比較すると
十分低い。
エテソドタングステンの約2.6 e Vと比較すると
十分低い。
このため陰極動作温度をトリエテソドタングステンの場
合の約1900 ”Cがら約1000 ’Cと十分下げ
ることができる。
合の約1900 ”Cがら約1000 ’Cと十分下げ
ることができる。
このため陰極先端の単結晶の粗大化が起こりにくい。
■基体が多孔質状となっているために、電子放射−物質
の供給が円滑に行われ、陰極輝点の移動を抑制できる。
の供給が円滑に行われ、陰極輝点の移動を抑制できる。
次に本発明による第1図に示す放電管の実施例と従来の
放電管の特性を比較する。
放電管の特性を比較する。
実施例放電管は、バルブ内容積1cc当たりの封入水銀
量を8mg/cc(25℃)とした。
量を8mg/cc(25℃)とした。
またキセノンガス圧は5気圧(25℃)とした。
陽極15と陰極16の先端間の距離は2.5mmである
。
。
前記構造の放電管を動作電圧20V、動作電流12.5
A、放電管消費電力250Wで動作させる。
A、放電管消費電力250Wで動作させる。
比較の対象である従来形の放電管は外形寸法、電極の形
状、間隔、封入ガス圧等の条件は全く同じにし、陰極だ
けを従来の材質(2重量% The2を含むタングステ
ン電極)とし、同じ動作条件で動作させ、光束維持率と
安定度についての比較をした。
状、間隔、封入ガス圧等の条件は全く同じにし、陰極だ
けを従来の材質(2重量% The2を含むタングステ
ン電極)とし、同じ動作条件で動作させ、光束維持率と
安定度についての比較をした。
第4図に光束維持率の経時的変化を対比して示しである
。
。
光束維持率とは使用開始時の光束を100として経時的
な光束の変化を示すものである。
な光束の変化を示すものである。
第4図は実施例の方が従来管よりも、光束維持率かわず
かではあるが小さいことを示している。
かではあるが小さいことを示している。
しかしながら、この種の光源用放電管としては、後述す
るアーク安定度Sの方が重要であり、この程度の差は問
題にならない。
るアーク安定度Sの方が重要であり、この程度の差は問
題にならない。
本発明は、光束維持率は許容できる範囲に維持し ゛て
良好なアーク安定度Sを得ようとするものである。
良好なアーク安定度Sを得ようとするものである。
発明の詳細な説明の末尾に別表1として前記実施例と従
来管のアーク安定度Sを比較して示しである。
来管のアーク安定度Sを比較して示しである。
アーク安定度Sは以下のとおり定義される。
アーク安定度Sはアークを投影し、細いスリットをアー
ク投影像の中心部に入れ、スリットを通過する光強度の
ゆらぎを測定する。
ク投影像の中心部に入れ、スリットを通過する光強度の
ゆらぎを測定する。
S(%) = ((Imax−1min) /Imax
)X100(%) ここでI maxは最大光強度、I minは最小光強
度である。
)X100(%) ここでI maxは最大光強度、I minは最小光強
度である。
別表1から明らかなように、実施例では1000時間点
灯後においても、アーク安定性は初期値とほとんど変化
が見られない。
灯後においても、アーク安定性は初期値とほとんど変化
が見られない。
(変形例)
以上多孔性物質の高融点金属の基体にタングテンを用い
た例について詳細に説明した。
た例について詳細に説明した。
同様な範囲の粒径の素材を用い空孔率を同様にれば、M
O,Re、7aを素材にしても略同様結果が得られるこ
とを確認することができた。
O,Re、7aを素材にしても略同様結果が得られるこ
とを確認することができた。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明によれば、多孔の高融点金
属の基体に易電子放射物質を含浸さた陰極先端部を導電
路を形成する金属棒の一端固定して陰極を形成しである
から、陰極先端部によりゆらぎが少なく充分な寿命を持
つ光源用電管を提供することができる。・ 別表1 安定度S ス す な
属の基体に易電子放射物質を含浸さた陰極先端部を導電
路を形成する金属棒の一端固定して陰極を形成しである
から、陰極先端部によりゆらぎが少なく充分な寿命を持
つ光源用電管を提供することができる。・ 別表1 安定度S ス す な
質 第1図は従来の光源用放電管の典型的な構成例せ
を示す図であって中央部を破断して示しである。 に 第2図は従来の光源用放電管の陰極に原因するゆの
らぎの原因を説明するための陰極先端部の拡大図であ
って、同図(A)は当初の状態、同図(B)は相当時間
経過後の状態を示している。 第3図は本発明により光源用放電管の陰極の実施例を示
す拡大図である。 放 第4図は従来管と実施例の光束維持率を比較して示
したグラフである。 11・・・石英製発光管 12a、12b・・・電極導入枝管 13a、13b・・・モリブデン箔 14a、14b・・・引出し線 15・・・陽極 16・・・陰極 17・・・排気管跡 18・・・反射面 20・・・導電路を兼ねる金属棒 21・・・陰極先端部 特許出願人 浜松ホトニクス株式会社 代理人 弁理士 井 ノ ロ 連 片 1 図 才2 図 ;+ 4 図 手続補正書 昭f口59年 5月15日 日訓59年特 許 願第74474号 2、発明の名称 □h層 3、補正をする者 4、代 理 人
を示す図であって中央部を破断して示しである。 に 第2図は従来の光源用放電管の陰極に原因するゆの
らぎの原因を説明するための陰極先端部の拡大図であ
って、同図(A)は当初の状態、同図(B)は相当時間
経過後の状態を示している。 第3図は本発明により光源用放電管の陰極の実施例を示
す拡大図である。 放 第4図は従来管と実施例の光束維持率を比較して示
したグラフである。 11・・・石英製発光管 12a、12b・・・電極導入枝管 13a、13b・・・モリブデン箔 14a、14b・・・引出し線 15・・・陽極 16・・・陰極 17・・・排気管跡 18・・・反射面 20・・・導電路を兼ねる金属棒 21・・・陰極先端部 特許出願人 浜松ホトニクス株式会社 代理人 弁理士 井 ノ ロ 連 片 1 図 才2 図 ;+ 4 図 手続補正書 昭f口59年 5月15日 日訓59年特 許 願第74474号 2、発明の名称 □h層 3、補正をする者 4、代 理 人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 +11 陰極と陽極を水銀と稀ガスの雰囲気中に封入し
てアーク放電を行わせる光源用放電管において、尖頭を
もつ多孔質の高融点金属基体に易電子放射物質を含浸さ
せた陰極先端部を導電路を形成する金属棒の一端に固定
して陰極を形成して構成したことを特徴とする光源用放
電管。 (2)前記多孔質の高融点金属基体は平均粒径が2μ〜
8μの高い融点金属粉末をプレス成形後、真空中または
水素雰囲気中で焼成した10〜35%の空孔率を有する
多孔質タングステン包体である特許請求の範囲第1項記
載の光源用放電管。 (3)前記易電子放射物質は、少なくともアルミン酸バ
リウムを含むアルミン酸アルカリ土類から゛なる電子放
射物質である特許請求の範囲第1項記載の光源用放電管
。 (4) 前記ガス雰囲気に含まれる稀ガスは、水銀とキ
セノンガスとの混合種ガスである特許請求の範囲第1項
記載の光源用放電管。 (5)前記多孔質の高融点金属の基体を支持する金属棒
は、タングステン、モリブデン、タンタル。 レニウムの高融点金属である特許請求の範囲第1項記載
の光源用放電管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7447484A JPS60218755A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 光源用放電管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7447484A JPS60218755A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 光源用放電管 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60218755A true JPS60218755A (ja) | 1985-11-01 |
JPH0213420B2 JPH0213420B2 (ja) | 1990-04-04 |
Family
ID=13548289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7447484A Granted JPS60218755A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 光源用放電管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60218755A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH05258715A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 放電ランプ用陰極 |
EP0756312A2 (de) * | 1995-07-26 | 1997-01-29 | Gesellschaft Für Wolfram-Industrie Mbh | Elektrode mit Kühlkörper |
WO2006122634A2 (de) * | 2005-05-13 | 2006-11-23 | Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co. Kg | Lampe und verfahren zur herstellung derselben |
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JPS49119481A (ja) * | 1973-03-16 | 1974-11-14 | ||
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JPS55121260A (en) * | 1979-03-08 | 1980-09-18 | Gen Electric | Cathode |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7447484A patent/JPS60218755A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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Cited By (11)
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WO2006122634A2 (de) * | 2005-05-13 | 2006-11-23 | Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co. Kg | Lampe und verfahren zur herstellung derselben |
WO2006122634A3 (de) * | 2005-05-13 | 2009-06-11 | Perkinelmer Optoelectronics | Lampe und verfahren zur herstellung derselben |
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WO2012121009A1 (ja) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型放電ランプ |
JP2012190627A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Ushio Inc | ショートアーク型放電ランプ |
DE112012000696B4 (de) * | 2011-03-10 | 2014-12-04 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Kurzbogenentladungslampe mit Kathode aus Hauptteil und Emitterteil mit unterschiedlichen Porositäten oder Kristallgrößen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0213420B2 (ja) | 1990-04-04 |
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