JPS63250095A - マイクロ波放電光源装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロ波エネルギーにより無電極、放電ラン
プを点灯させるマイクロ波放電光源装置に関し、特に高
出力化したマイクロ波放電光源装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

第７図、第８図１ま例えば特公昭５７−４．４２２８号
公報に示された従来のマイクロ波放電光源装置の構成図
である。図（とおいて、（１）は非共振マイクロ波空胴
、（６）は負荷（ランプ）　、ｆｌ、）および（１０１
）はマイクロ波発生手段、（３）および（１０３）はマ
イクロ波結合手段、（５）および（１０５）はカップリ
ングスロッ１．．．（４２１はメツシュスクリーンであ
る。ことて負荷（６）は細長い無電極の放電ランプ、（
１）および（１０１）はマグネトロン、（３）および（
１０３１は導波管が使用されておす、（５）および（＋
０５）のカップリングスロッＪ・はマイクロ波空胴班の
長手方向中心軸に対する対線に対して方位的にずれてお
り、またマイクロ波空胴（４）の端壁（４６）、（１４
６）から距郊を異ｌどして設けられている。このような
構成の従来のマイクロ波放電光源装置（ま長手方向に延
在する非共振空胴に手方向に沿って配設された細長い無
電極放電ランプを効率よく、またマイクロ波の定在波に
よるプラズマの局部的プラズマの集中を避けるよう考慮
されたマイクロ波放電光源装置であり、この動作はマグ
ネトロン（１）、（１０］１により発生されたマイクロ
波エネルギーはそれぞれ導波管（３）、（１０３）を介
してカップリンゲスロツＩ−（５１、（１０５）をそれ
ぞれ通してマイクロ波空胴班内に導かれ、細長い無電極
放電ランプ（６）に結合されて放電発光するものである
。このとき、一方のマグネトロン（１）により発生した
マイクロ波は導波管（３）、カップリングスロット（５
）を介（７て導入されたマイクロ波エネルギーはカップ
リングスロット（５）側から他端に向って徐々に無電極
放電ランプ（６）に吸収され、プラズマに変換され、さ
らには光などに変換される。したがって、一つのカップ
リングスロットからのマイクロ波エネルギーの導入では
無電極放電ランプの長手方向に沿って発光のムラを生じ
る。その欠点を除去するため、もう−万端よりカップリ
ングスロッｌ−（１０５）を介１ノでマイク０波エネル
ギーを導入し、発光ムラを軽減するようにしている。ま
た、両マグネトロン間のマイクロ波的に結合を避けるた
めに、およびマイクロ波の定在波の発生を防止するため
にカップリングスロットの配設の位置や方位を変えて設
けるとともにマグネトロンの発振周波数が少々ずれてい
るものを２個使用している。

このような従来のマグネトロン２個を使用したマイクロ
波放電光源装置においては、長手方向に延在する非共振
のマイク０波空胴、細長い無電極放電ランプをもって実
現される。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 ｌζ１ しかしながら、このような従来のものにおいては、例え
ばマイクロ波共振空胴内に配設した無電極ランプを点灯
させるマイクロ波放電光源装置ではマイクロ波共振空胴
を励振する電磁界モードが決まっているので、単純に２
つ以上のマグネトロンより発振されたマイクロ波を２つ
の給電口から給電したのでは実現できない。まり、一つ
のマグネトロン−っ給電Ｊ：リマイクロ波共振空胴内の
無電極放電ランプを構成出力で点灯すると電磁モードに
したがって生じる電磁界強度の分布の違いによりランプ
に発光ムラを生し、またランプ壁の温度が一様にならず
ムラを生しランプ寿命を短くするなどの欠点がある。

また、高出力のマグネトロンは高価であり、例えば家庭
用電子レンジなどに使われる低出力の安価なマグネトロ
ンを複数個が使用できれば安価なマイクロ波放電光源装
置を押供（７得る。

この発明は、上記従来の欠点を除去し、無電極放電ラン
プが配設された１ぢ弓イク「Ｉ波共振空胴を２個以上の
マグネトロンで動作させ、高出力化を図ったマイクロ波
放電光源装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のマイクロ波放電光源装置において、マイクロ
波共振空胴、このマイクロ波共振空胴内に配設された無
電極ランプを含み、」二記空胴ば少なくとも２つ以上の
給電口（カップリングスロッ）・）を有し、かつ」１記
それぞれの給電口から給電されたマイクロ波によって形
成される」二部空胴内にマイクロ波電磁界がそれぞれ９
０゜の位相差をもつよう、上記給電口を配設したもので
ある。

Ｃ作用〕 この発明によるマイクロ波放電光源装置によると、２個
以上のそれぞれの給電口から給電されたマイクロ波のマ
イクロ波空胴内に形成されるマイクロ波電磁界が位相差
９０°になる位置に配設したことが、それぞれの給電口
から給電されたマイクロ波がそれぞれ他の給電口の位置
において、その給電口を介しての結合を疎にするように
動作し、それぞれの給電口からの給電されたマイクロ波
は他の給電口からのマイクロ波に対して独立した系とな
り、相互の給電口間の干渉をなくし、２つ以上の給電口
からの同時給電を可能にする。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すマイクロ波放電光源
装置の主要構成を示す図で、給電口、導波管およびマイ
クロ波発生器ずなわちマグネＩ・ロンをそれぞれ２個を
用いた例を示す。同図中（１）および（１０１）はマイ
クロ波を発生ずるマイクロ波発生器であるマグネトロン
、（２）および（１０２）はマグネトロンアンテナであ
り、（３）および（１０３）はマグネＩ・ロンアンテナ
（２）、（１０２１より放射されたマイクロ波を伝送す
る導波管であり、班は内部に無電極放電ランプ（６）が
配設された立方体のマイクロ波共振空胴で、光透過する
がマイクロ波を反射する金属性メツシー（４２）、（４
３）、（４４）、（４５）と給電口（５）、（１０５）
を有する面（４１）、（１４，１）て囲まれている空胴
である。無電極放電ランプは支持棒部（６１）をもち、
その先端は給電口面（４１）を貫通して止め具（６２）
で固定支持される。また、給電口（４１）、（１４］１
は導波管（３）、（１０３１にそれぞれ接続されている
。（７〕）、（３７１）はマグネトロンを冷却するファ
ンで、（７）はランプを冷却するファンである。ＱＯ）
は箱体である。

このように構成されたこの発明によるマイクロ波放電光
源装置を動作させると、マグネ１−ロン（１）から発振
されたマイクロ波はマグネｌ−ロンアンテナ（２）より
導波管（３）に伝相（され給電口（５）よりマイクロ波
共振空胴（４）内へ導かれる。また、マグネトロン（１
０１）より発振されたマイクロ波も同様に給電口（１０
５）を介してマイクロ波空胴班内に同時に導かれる。こ
のようにして導かれたマイクロ波によって無電極放電ラ
ンプは放電、発光し、光は金属メツシュ（４２）、（４
３）、（４４）、（４５）を通して外部へ放出される。

しかし、マグネ１−ロン（Ｈ、（１０１）より発振され
たマイクロ波は１つのマイクロ波共振空胴班に導かれろ
ため、給電口の配設位置および導波管の接続のし方を特
定しないと互いに干渉し合い、マグネトロン（１）より
発振されたマイクロ波がマグネトロン（１０Ｈ側がへ伝
搬されて、またマグネトロン（１０Ｊ）より発振された
マイクロ波はマグネト四ン（１）側に伝　されてマグネ
トロンを過熱破損させる原因となる。この発明によれば
、例えばマイクロ波共振空胴班が共振モードＴＥ＋ｏ＋
て励振される共振空胴であれば、互いの給電口を第１図
の（５］、　（１０５１のように一つの辺（１０Ｇ）を
共有しｔ：２つの面で共有辺（１０６）に平行な長辺を
もつ給電口が設けられ、導波管はマイクロ波工学でいう
Ｅ面が共有辺（１０６）と平行になろ」：う配設される
。このようにすると、給電口（５）から給電されてマイ
クロ波共振空胴班内に生しる電磁界と給電口（１０５１
から給電されて生しる電磁界とが互いに９０°の位相を
もち、互いに干渉しなくなり、無電極放電ランプにマイ
クロ波を供給できる。

また、給電口の長辺は必ずしも正確に共有辺と平行でな
くともよい。さらに、例えば給電口（１０５）ば給電口
の長辺を共有辺（＋０６１とはほぼ直角になるように配
設しても、マイクロ波共振空胴班内に生じるマイクロ波
電磁界の位相差をほぼ９０“にする乙とができ、２つの
給電口から給電できる。この実施例において、無電極ラ
ンプを点灯させると給電口（５）より給電されたマイク
ロ波によってランプの（ａｌ、（ａ”）近傍の電界強が
強くなるので（ａ）、（ａ′）近傍の発光が強く、その
近傍のランプ壁が他の部分より高くなる給電口（１０５
１より給電されたマイクロ波によってＴｂ）、（ｂ′）
近傍の発光が強く、ランプ壁の温度も他の部分に比へて
なるが一つの給電口より給電した場合に比へて、発光ム
ラおよびランプ壁温度の局部的過熱が分散され一様に近
づく。

第３図、第４図は、この発明のもう一つの実施例を示す
もので、（２４２）は」二面を金属メツシュで蓋をした
円筒形の金属メツシュで構成され、底面は給電口面（４
１）で２つの給電口（５）、（１０５）が長辺に互いに
ほぼ直行するように配設された円筒形のマイクロ波共振
空胴を示す。このように構成すると、マイクロ波共振空
胴（２４２）が共振モードＴＥ＋ｏ□で励振されると内
部の電磁界は互いに第３図のように９０°の位相差をも
ち、２゛　っのマグネトロンが干渉しなくなり、無電極
ランプにマイクロ波を供給できる。また、発光ムララン
プ過熱箇所も方形共振空胴のときと同様に４つに分散し
て、一様な分布に近づく。

以上の実施例の説明は、マグネトロン２個のものについ
て述へたが、３個以上の場合にも適用できる。例えば、
立方体の共振空胴に３個の給電口、３個の導波管、３個
のマグネトロンを用いた場合は第５図に示すように一綾
を共有する３つそれぞれ面に給電口を、その長辺方向か
一辺を共有する面の給電口３者互いにほぼ直交するよう
に配設し、３つの導波管も３考方いに直交するように配
設ずれば実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、一つのマイクロ波共振
空胴内に配設された無電極ランプを２つ以上の給電口、
およびこの給電口に対応して接続される導波管をマイク
ロ波共振空胴内に形成されるマイクロ波電磁界がそれぞ
れ９０’の位相差をもつように配設し、このマイクロ波
電磁界中で無電極ランプを点灯するように１７なので、
無電極ランプの発光ムラおよびランプ壁の局所的過熱を
防止でき、さらにランプの高出力化が実現される。一方
、このランプ高出力化に伴うマイクロ波発生器を特殊な
ものとすることなく、通常の家庭用電子レンジなどに使
用されているマグネトロンを使用する乙とが可能となり
、安価なマイクロ波放電光源装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるマイクロ波放電光源装置の一実
施例を示す図で、立方体のマイクロ波共振空胴を有する
ものの例を示す。第２図（よ第１図の立方体共振空胴の
電磁界モードを示す。 第３図および第４図はもう一つの実施例の主要部を示す
図で、第３図は平面図、第４図は正面図を示す。第５図
は第４図の円筒形共振空胴内の電界モードを示す。第６
図は本発明によるマイクロ波放電光源装置の立方体の共
振空胴に３個の給電口および導波管の配置を示す図であ
る。 第７図は従来の２つの給電口および導波管、マグネトロ
ンを使用したマイクロ波放電光源装置の例を示し、第８
図はその全形を示す斜視図である。 図において、（１）、（１０１）はマグネトロン、（２
）、（２０２１はマグネ）・ロンアンテナ、（３）、（
１０３）は導波管、（９）はマイクロ波共振空胴、（４
１）、（１４１）は給電口面、（５）、（１０５）は給
電口、（６）は無電極放電ランプ、（７）はランプ冷却
ファン、（７１）、（１７］）はマグネトロン冷却ファ
ンである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波を発生するマイクロ波発生器、このマ
   イクロ波発生器より発生されたマイクロ波を伝送する導
   波管、この導波管に給電口を介して接続されたマイクロ
   波共振空胴、このマイクロ波共振空胴内に配設された無
   電極放電ランプとを備えたマイクロ波放電光源装置にお
   いて、上記マイクロ波共振空胴は少なくとも２つの給電
   口および各々の給電口を介して接続された導波管とを有
   し、それぞれの給電口から給電されたマイクロ波によっ
   て上記マイクロ波共振空胴内に形成されるマイクロ波電
   磁界がそれぞれ９０°の位相差をもつよう上記それぞれ
   の給電口および導波管を配設したことを特徴とするマイ
   クロ波放電光源装置。
2. （２）上記マイクロ波共振空胴を立方体とし、一辺を共
   有する二面の給電口面各々の他面が透光性金属メッシュ
   とで構成され給電口の長辺が上記共有面と平行となるよ
   う給電口を配設し、さらに各々の給電口に対し、導波管
   のＨ面を上記共有一辺と平行になるよう上記導波管を接
   続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマ
   イクロ波放電光源装置。
3. （３）上記マイクロ波共振空胴を立方体とし、一辺を共
   有する２つの給電口面と他面が透光性金属メッシュとで
   構成され、一方の給電口をその給電口の長辺が共有一辺
   と平行となるよう配設し、さらにこの給電口に対して導
   波管のＨ面を上記共有一辺と平行になるよう配設すると
   ともに、もう一方の給電口をその給電口の長辺が共有一
   辺と直交するように配設し、導波管のＨ面を上記共有一
   辺と直交するように導波管を配設したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波放電光源装置。
4. （４）上記マイクロ波共振空胴を円筒形とし、底面を塞
   ぐ給電口面と上面および側面を透光性金属メッシュで構
   成され、上記給電口面には２つの長方形の給電口を有し
   、互いに長辺方向が直交するよう配設し、さらに導波管
   のＨ面が上記給電口の長辺方向と平行になるようそれぞ
   れの導波管を配設したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のマイクロ波放電光源装置。