专利名称：受激准分子灯装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辐射紫外线以便例如固化树脂或半导体晶片、玻璃衬底灯的表面处理和/或表面清洁的受激准分子灯装置。
背景技术：
在日本未审查专利申请出版物NO.2000-311658中披露一种包括在受激准分子灯装置内的受激准分子灯。
受激准分子灯是无电极的场放电受激准分子灯，它包括其中含有放电气体并具有围绕其外侧缠绕的外部电极的放电容器。具有围绕其外侧缠绕的内部电极的高度电绝缘管大致在其中央插入放电容器内。通过将从1MHZ到100MHZ的高频施加到内部电极上经由电场放电来实现受激准分子灯照明。高度绝缘管具有触发电极和具有沿着管轴线的整个长度延伸的两个分支部分的内部电极。
日本未审查专利申请出版物NO.2000-311658的段落(0013)中披露具有所述构造的受激准分子灯由于两个放电产生的重叠作用而能够快速启动一个放电是在触发电极和外部电极之间形成的放电，另一放电是在外部电极和内部电极之间的放电。
因此，为了通过产生放电而快速启动，该受激准分子灯必须具有与内部电极分开的触发电极。
因此，触发电极应该面向外部电极设置，其中具有容器的放电空间。由于触发电极占据的空间以及避免内部电极和相邻细槽内的触发电极之间无意放电所需的间距，内部电极的尺寸受到限制，并且不能沿着放电容器的整个空间布置，因此使其难以在放电容器内确保足够大的放电区域。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种受激准分子灯装置，该装置具有改进启动性能而不设置所述的触发电极。
本发明的第二目的在于提供一种受激准分子灯装置，在不同条件下，例如如果供应到电极上的电压大小波动时，并特别是如果供应电压减小时，该装置具有稳定的启动性能。
在深入研究之后，本发明的发明人发现所述的问题可以通过提供一种受激准分子灯装置来解决，该装置具有紫外线发射器，发射器将紫外线照射在放电容器内所含的放电气体上，并通过从电源施加电压到电极上，同时该紫外线发射器以紫外线照射放电气体。
为了实现所述目的，本发明进行如下描述。
(1)受激准分子灯包括具有填充放电气体的放电空间以便产生受激准分子光的放电容器，放电容器的一部分对于从放电空间中照射的受激准分子光来说是透明的；具有电极并在放电气体中放电的受激准分子灯；将电压供应到电极上的电源以及布置其中以便将紫外线照射在介电容器中填充的放电气体上的紫外线发射器，其中在紫外线发射器将紫外线照射在放电气体上时，通过将电源施加到电极上来启动受激准分子灯。
(2)本发明可具有一种受激准分子灯，受激准分子灯在放电容器的各自外表面具有一对面对电极。
(3)本发明还包括其中容纳受激准分子灯的灯壳体以及位于灯壳体壁一部分上的紫外线透射窗口，其中紫外线发射器位于灯壳体外部并且紫外线发射器发射的紫外线通过紫外线透射窗口，并照射放电气体。
(4)本发明还具有紫外线透射窗口，该窗口位于受激准分子灯壁的一部分上，其中紫外线发射器发射的紫外线通过紫外线透射窗口，并照射放电气体。
(5)最好是，在本发明中，薄膜层形成在紫外线透射窗口的表面上，该薄膜阻挡200nm以下波长的紫外线并透射200nm以上波长的紫外线。
(6)本发明最好包括用来检测受激准分子灯发射的受激准分子光中所含光波长的光检测装置以及用于按照光检测装置的检测结果来自动断开施加到紫外线发射器上的电压的电压断开装置。
(7)在本发明中，紫外线发射器的数量可以小于受激准分子灯的数量。
采用按照以上(1)或(2)所述的受激准分子灯，当紫外线发射器照射放电气体时，通过将电压施加到受激准分子灯的电极上来启动受激准分子灯。因此，与电压施加到受激准分子灯的电极上以便启动受激准分子灯的情况相比，可以改善启动时间。同样对于稳定启动电压来说，可以改进20％。
本发明的术语“稳定启动电压”指的是按照本发明受激准分子灯开始以100％可能性发射受激准分子光而不将放电气体暴露于来自紫外线发射器的紫外线的施加电压。
按照以上(3)所述的本发明，除了方面(1)或(2)受激准分子灯装置提供的优点之外，本发明减小灯壳体容积并使得紫外线发射器的配置具有更大的设计灵活性，这是由于紫外线发射器放置在壳体外部，壳体具有紫外线透射到封装放电气体的放电容器的放电空间内的紫外线透射窗口。
按照以上(4)所述的本发明，除了方面(1)或(2)受激准分子灯装置提供的优点之外，本发明减小包含受激准分子灯的灯壳体的尺寸，并使得紫外线发射器的配置具有更大设计灵活性，这是由于在受激准分子灯壁的一部分上，受激准分子灯具有紫外线透射到封装放电气体的放电容器的放电空间内的紫外线透射窗口。
按照以上(5)所述的本发明，本发明通过在方面(2)、(3)或(4)所述的受激准分子灯装置中的紫外线透射窗口上形成薄膜来控制透射波长，并通过透射200nm以上波长的光并阻挡200nm以下波长的光来防止真空紫外线透射通过紫外线透射窗口。
例如，氙气基受激准分子灯发射中心波长为172nm的紫外线。只有处理腔室被紫外线照射，这是由于紫外线透射窗口上的薄膜阻挡200nm波长以下的紫外线(此后该光称为“真空紫外线”)。接着，可以避免臭氧产生，如果真空紫外线经由紫外线透射窗口被外部空气中的氧吸收通常会出现这种情况。
按照以上(6)所述的本发明，与其中紫外线发射器恒定照射的受激准分子灯装置相比，本发明提供的方面(1)、(2)、(3)、(4)或(5)所述的受激准分子灯装置中的紫外线发射器的寿命更长，这是由于只在通过使用光检测装置检测的数据来提供自动施加电压关断装置启动该装置时紫外线发射器进行照射。检测装置检测的光是从受激准分子灯发射的受激准分子光的一部分。
按照以上(7)所述的本发明，本发明提供一种具有比受激准分子灯数量更少的紫外线发射器的装置；因此，可以减小紫外线发射器的数量以及启动紫外线发射器的电源的数量。
图1是本发明第一实施例受激准分子灯装置的截面图；图2是用于本发明第一实施例受激准分子灯装置中的受激准分子灯的纵向截面图；图3是表示本发明第一实施例受激准分子灯装置中的受激准分子灯启动概率相对于受激准分子灯的施加电压的特性曲线；图4是按照本发明第二实施例的受激准分子灯装置的截面图；图5是沿着按照本发明第三实施例的受激准分子灯装置纵向轴线的截面图；图6是按照本发明第三实施例的受激准分子灯装置的照明控制器的方框图；图7是照明控制器中功能状态的时间图；图8是按照本发明第四实施例的受激准分子灯装置的截面图；图9是按照本发明第五实施例的受激准分子灯装置的截面图；图10是按照本发明第六实施例的受激准分子灯装置的截面图；图11是按照本发明第七实施例的受激准分子灯装置的截面图；图12是按照本发明第八实施例的受激准分子灯装置的截面图；图13是按照本发明第九实施例的受激准分子灯装置的截面图；图14是按照本发明具有圆柱形形状的受激准分子的截面图；图15是按照本发明具有大致平面形状的受激准分子的截面图；以及图16是按照本发明第十实施例的受激准分子灯装置的截面图。
具体实施例方式
本发明的受激准分子灯装置包括具有其中封装产生受激准分子的放电气体的放电空间的放电容器，放电容器的一部分对于从放电空气发射的受激准分子光来说是透明的；具有在放电气体中产生放电的电极的受激准分子灯；供应电压到电极上的电源；以及将紫外线照射到放电空间内填充的放电气体上的紫外线发射器。在紫外线发射器将紫外线照射在放电气体上时，通过将电压从电源施加到电极上来启动受激准分子灯。
术语“受激准分子灯”这里用来指的是发射高密度受激准分子光的放电灯。对于这种受激准分子灯来说具有许多其它名称，例如主要用于发射高功率受激准分子光特征的“高功率辐射器”、主要用于介电阻挡放电特征的“介电阻挡放电灯”、主要用于放电容器内没有电极(如术语“无电极”所述)以及将高频电压施加到放置在放电容器的每个外部横向表面上的电极上(如术语“场放电”所述)这一事实的“无电极场放电受激准分子灯”。在这些文件中，我们将这些灯总称为“受激准分子灯”。
按照放电状态适当设计将电压供应到受激准分子灯电极上的电源。在典型结构中，选择在几十千赫到几十兆赫的频率下从几千伏到几十千伏的输出电压。
放电气体选自例如氙、氩和氪中的一种稀有气体，或者是所述的稀有气体和氯气的混合气体。
受激准分子光的中心波长取决于放电气体物质。公知的是如果放电含有氙，中心波长是172nm；如果放电气体含有氩，中心波长是126nm；如果放电气体含有氪，中心波长是146nm；如果放电气体含有氩和氯，中心波长是175nm；如果放电气体含有氙和氯，中心波长是308nm；以及如果放电气体含有氪和氯，中心波长是222nm。
对于本发明的放电容器来说可以使用不同的形状，只要该形状制成气密即可。这种形状可以是例如圆柱形形状、双圆柱形形状、大致平面的形状、盒形或类似形状。
形成放电容器的介电材料必须有效地将受激准分子光透射到外部。这种材料的实例是石英玻璃、蓝宝石或氟化镁。
在用于本发明的电极中，考虑到电极位于光透射区域的位置上，因此使用具有使得受激准分子光通过电极的形状的电极，例如网格或螺旋形状电极。
用于本发明的紫外线发射器是发射紫外线的光源。该发射器可以是如下的光源，例如低压汞蒸气灯或背光灯的主要发射紫外线的灯；主要发射紫外线的发光二极管；或者例如卤素灯的主要发射可见光和少量附加紫外线的灯。
第一实施例图1表示按照本发明第一实施例的受激准分子灯装置的截面图。图2表示用于该受激准分子灯装置中的受激准分子灯1的纵向截面图。
受激准分子灯1具有由石英玻璃制成并且其长度是850nm的容器5。在容器5内设置其外直径是23mm并且其厚度是1.2mm的内部管2、其外直径是35mm并且其厚度是1.2mm的外部管3以及位于通过同心布置的内部管2和外部管3形成空间内的气密双圆柱形放电空间4。
用作放电气体的氙封装在放电空间4内，其压力设置成500托。条带状不锈钢内部电极6以圆形形状沿其表面布置在放电容器5内的放电空间外部的内部管2的表面上。由镍基合金形成的网格状外部电极7覆盖放电容器5内的外部管3的外表面。
高频电源8连接到由内部电极6和外部电极7形成的该对电极上，并且高频电源8将用作稳定启动电压的高频电压(频率为2MHz并且电压为7.5KV p-p)施加到内部电极和外部电极7上，并造成受激准分子灯1开始发射具有172nm中心波长的真空紫外线。
受激准分子灯1放置在灯壳体内，灯壳体通过上盖9、左侧壁10、右侧壁11、上部受激准分子光透射窗口12、前壁以及后壁以气密方式形成。前和后壁在附图中未示出。
除了受激准分子光透镜窗口12之外，包括上盖9、左侧壁10、右侧壁11、前壁和后壁的部件可以由不锈钢制成，受激准分子光透射窗口12可以由石英玻璃制成。真空紫外线经由受激准分子光透射窗口12照射位于处理腔室内的未示出的工件。反射镜15和16沿着灯壳体内的受激准分子灯1的纵向围绕其布置，并将受激准分子灯1发射的受激准分子光引导到受激准分子光透射窗口12。
紫外线透射孔17(直径20mm)在面向外部电极7的任何位置上形成在上盖9内，外部电极布置在其纵向上。可以由石英玻璃制成的紫外线透射窗口18以气密方式设置在紫外线透射孔17内。
包括交替的二氧化铪和氧化硅的多层薄膜19形成在紫外线透射窗口18的受激准分子灯侧的表面上。该薄膜19透射200nm以上波长的光，并阻挡等于或小于200nm波长的光。
用作紫外线发射器的低压汞蒸气灯20布置在紫外线透射窗口18之上，如附图所示。高频电压由高频照明电路21施加到低压汞蒸气灯20上，并且低压汞蒸气灯20开始发射具有254nm峰值波长的光。
高频照明电路21经由直流电从交流电中获得高频，并含有反相电路以便由直流电产生高频交流电。灯盖22围绕低压汞蒸气灯20并对其保护。
低压汞蒸气灯20通过紫外线(中心波长为254nm)经由其上形成薄膜19的紫外线透射窗口18照射封装在灯壳体内的受激准分子灯1的放电空间4内的氙气。
在通过或不通过照射低压汞蒸气灯20的情况下，施加稳定启动电压(频率为2MHz，电压为7.5kV p-p)来测量按照第一实施例的受激准分子灯1的启动时间。该测量表示出在照亮低压汞蒸气灯20时，启动时间是大约100微秒，并且在不照亮低压汞蒸气灯20时，启动时间是30000微秒。当低压汞蒸气灯20照亮时，显著改善了启动时间。
图3表示启动概率相对于施加电压的图表，其数据通过将施加电压从5.0kVp-p(低于稳定启动电压(7.5kVp-p))改变到稳定启动电压同时测量驱动概率来获得。在图3中，绘制受激准分子灯1的启动概率。每个启动概率是测量十次的平均值。曲线A表示没有照亮低压汞蒸气灯20的情况下测量的启动概率特性。曲线B表示照亮低压汞蒸气灯20的情况下测量的启动概率特性。
图3中的曲线A表示在没有照亮低压汞蒸气灯20的情况下受激准分子灯1在5.4kVp-p下没有启动，当施加到受激准分子灯1上的电压大于5.4kVp-p时，开始出现启动，随着施加电压增加，启动概率逐渐增加，并且启动概率在施加电压为7.5kVp-p时达到100％。
图3曲线B表示照亮低压汞蒸气灯20情况下受激准分子灯1在5.4kVp-p下没有启动，与没有照亮低压汞蒸气灯20的情况相同，但是与没有照亮低压汞蒸气灯20的情况相比，启动概率的增加更加陡峭。另外，受激准分子灯1的启动概率在施加电压为5.8kVp-p时达到100％，该电压比7.5kVp-p电压小大约23％。
因此，我们可以确认在按照第一实施例的受激准分子灯装置中，在低压汞蒸气灯20照亮的情况下，受激准分子灯1可总是以比传统受激准分子灯的稳定启动电压小20％的施加电压启动。
在传统的受激准分子灯结构中，在施加电压波动的情况下，稳定启动电压趋于设置在相对较高的数值上。如果施加电压出现变化，受激准分子灯1的稳定启动电压可设计成具有较低的数值。因此，可以避免由于稳定启动电压设置相对较高而在传统装置中经常出现的意外放电。
低压汞蒸气灯20位于按照第一实施例的受激准分子灯装置中的壳体外部。这可以更加灵活地选择在该装置中如何布置低压汞蒸气灯20，并且与低压汞蒸气灯20布置在灯壳体外部的情况相比，还使得壳体容积更小。
按照第一实施例，薄膜19阻挡200nm以下波长的光，并透射200nm以上波长的光。因此，由于紫外线透射窗口18阻挡这种真空紫外线的透射，来自受激准分子灯1的真空紫外线不造成臭氧形成。
第二实施例图4表示按照本发明第二实施例的受激准分子灯装置中的受激准分子灯的截面图。
与第一实施例相比，按照第二实施例的受激准分子灯装置中的显著差别在于以下两点首先，受激准分子灯的稳定启动电压变化以便具有2MHz的频率和8.1kVp-p的电压；并且其次，使用卤素灯和用于启动卤素灯的电源电路作为紫外线发射器。其它构造大致与第一实施例相同，所以第一实施例中使用的相同的参考标号用来描述这些元件。
用作紫外线发射器的卤素灯23(功耗100W、额定电压12V)主要反射其波长区域在可见和红外范围内的光，但是光的小部分落入紫外线内的250nm到380nm的波长范围内。例如，与900nm红外线的强度相比，380nm紫外线的强度是大约5％。
卤素灯23具有的缺陷在于与例如低压汞蒸气灯的紫外线灯相比，紫外线的强度较低；但是如下面描述，在受激准分子灯1开始发射之前卤素灯23照亮，并且在受激准分子灯1启动之后，卤素灯23关闭。因此，如果灯反复接通和断开，与紫外线灯相比，卤素灯23具有优点在于接通时间快。
卤素灯23通过灯保持件24支承并固定，灯保持件24固定在上盖9上，使得紫外线透射孔17和紫外线透射窗口18大致布置相同轴线上，并具有其内部球形表面涂覆铝的反射镜25。
该反射镜25的弯曲表面设计成使其具有在卤素灯23的发光部分23a处具有焦点，并在最靠近卤素灯23的受激准分子灯1的放电空间4内部的中央部分4a处具有第二焦点；因此，从卤素灯23发射的紫外线通过反射镜25反射并在受激准分子灯1的放电空间4的卤素灯23一侧聚焦。
用于照亮卤素灯23的电源电路包括电源27(DC电压12V)和开启/闭合开关28，并设计成使得开启/闭合开关28只在启动卤素灯23时闭合(接通)，并使得开启/闭合开关在其它时间开启(断开)。
尽管在启动卤素灯23时发射的紫外线数量很小，如上所述，紫外线通过形成有薄膜19的紫外线穿透窗口18，并照射紫外线会聚到焦点上的受激准分子灯1的放电空间4内的中央部分4a附近的氙气上。
在按照第二实施例的受激准分子灯装置中，在通过或不通过照射卤素灯23的情况下，施加稳定启动电压(频率为2MHz，电压为8.1kVp-p)来测量按照第二实施例的受激准分子灯1的启动时间。该测量表示出在照亮卤素灯23时，启动时间是大约30微秒，并且在不照亮卤素灯23时，启动时间是6960微秒。当通过将氙气暴露于少量的紫外线下来使得卤素灯23照亮时，显著改善了启动时间。
通过在照亮或不照亮卤素灯23的情况下将施加电压从5.0kVp-p(低于稳定启动电压(8.1kVp-p))改变到稳定启动电压来测量驱动概率相对于施加电压的关系。每个启动概率是测量十次的平均值。测量的特性与图3所示照亮卤素灯23并且将少量紫外线照射到氙气上时的第一实施例所述的情况相同。
因此，我们可以确认在按照第二实施例的受激准分子灯装置中，在卤素灯23照亮的情况下，受激准分子灯1可总是以比传统受激准分子灯的稳定启动电压小20％的施加电压启动。
在按照第二实施例的受激准分子灯中，卤素灯23只在启动受激准分子灯1时照亮，并且卤素灯23的寿命将更长。
第三实施例图5表示沿着纵向轴线截取的按照本发明第三实施例的受激准分子灯装置的受激准分子灯的垂直纵向截面图。在图5中，表示出形成图1或4未示出的前壁13和后壁14。
与第二实施例相比，按照第三实施例的受激准分子灯装置的主要区别在于以下内容设置透射从受激准分子灯1发射光中的红外线的红外线透射过滤器30；用作红外线检测器以便检测红外线的硅光电二极管40以及控制受激准分子灯1和卤素灯23接通的照明控制器50。其它构造与第一和第二实施例大致相同，所以第一和第二实施例中的相同参考标号用来描述这些元件。
图6表示照明控制器50的方框图。当灯接通信号61从灯接通信号产生电流60输入以便接通受激准分子灯1和卤素灯23时，照明控制器50中的照明控制电路51产生卤素灯接通信号52，并且将该信号52输出到开启/闭合电路54。当卤素灯接通信号52到达时，开启/闭合电路54闭合(连接)并将12V电压从其中所含的电源59施加到卤素灯23上，并接通卤素灯23。
同时，在使用其中包括的信号延迟线将灯接通信号61输入之后一秒钟，照明控制电路51还输出受激准分子灯接通信号53到高频电源80上，以便接通受激准分子灯1。尽管术语“之后一秒钟”指的是卤素灯23照亮之后一秒钟的时间点，不必须是一秒钟，它是确认卤素灯23照亮所需的时间。
对于红外线透射过滤器30和硅光电二极管40的配置来说，除了灯盖22覆盖卤素灯23以及红外线透射过滤器30的光接收部分安装在孔31内的位置之外，光检测孔31在任何位置上形成在灯壳体的上盖9内，以便确保灯壳体气密，并且硅光电二极管40的光接收部分布置在红外线透射过滤器30之上。
受激准分子灯1主要照射172nm的中心波长的紫外线，如第一实施例所述，但是除了真空紫外线之外，受激准分子灯1还照射器波长在800bm和1000nm之间的少量红外线。
红外线透射过滤器30是光学过滤器，其型号是IR-76(由HOYACORPORATION制造)，从受激准分子灯1接收受激准分子光输出，阻挡760nm以下波长的光，并且透射波长在800nm和1000nm之间的光。硅光电二极管40以型号S1336-44BQ(由Hamamatsu Photonics K.K制造)销售。
通过红外线透射过滤器30的红外线通过硅光电二极管40检测，并且接着输出指示受激准分子灯1是否接通的光电检测信号41。
照明控制器50包括比较器55和产生参考电压56的参考电压发生器57。比较器55具有用于光电检测信号41和参考电压56的输入口以及用于在光电检测信号41高于参考电压56的情况下出现的接通确认信号58的输出口。
参考电压56设置成3V的阈值电压以便判断受激准分子灯1的接通状态。接通确认信号58将出现在光电检测信号41高于实际上为3V的参考电压的情况。
采用接通确认信号58，照明控制电路51指示开启/闭合电路54开启(断开)，并且电源59施加到此点上的12V电压断开，以便将卤素灯23关闭。
图7表示照明控制器50操作的时间表。在此表中，灯接通信号61、卤素灯接通信号52、受激准分子灯接通信号53、光电检测信号41以及接通确认信号58用作具有两种状态(有效(5V)和无效(0V))的逻辑信号。
包含在照明控制电路51中的信号延迟线在图7中的卤素灯接通信号52和受激准分子灯接通信号53的导引边缘之间产生大约一秒针的延迟，但是不产生相对于灯接通信号61的拖尾边缘的任何延迟时间。
如果在灯接通信号61中输出“0”状态，照明控制电路51使得高频电压80的受激准分子灯接通信号53同样是“0”状态，并且接着受激准分子灯1关闭，如图7所示。
如上所述，在按照第三实施例的受激准分子灯装置中，与在受激准分子灯1照亮时卤素灯总是照亮的情况相比，卤素灯23的寿命更加延长。由于按照第三实施例的卤素灯具有在照明控制器50内将施加到卤素灯23上的电压自动断开的机构，按照来自在受激准分子灯1照亮时检测受激准分子灯1照射的光中的紫外线的硅光电二极管40的光电检测信号41，卤素灯23需要在受激准分子灯1的启动阶段照亮。
第四实施例图8表示按照本发明第四实施例的受激准分子灯装置的截面图。与图1所示的第一实施例相比，按照第四实施例的受激准分子灯的区别在于低压汞蒸气灯20位于灯壳体的受激准分子光透射窗口12的外部并面向其一侧；并且因此不需要在第一实施例的上盖9内设置紫外线透射窗口18和紫外线透射孔17。来自低压汞蒸气灯20的紫外线经由灯壳体中的受激准分子光透射窗口12照射到受激准分子灯1的放电空间4内填充的氙气上。
因此，测量并同时照亮低压汞蒸气灯20的按照第四实施例的受激准分子灯1的启动时间和启动概率具有与第一实施例相同的优点。
此实施例的另一优点在于便于将改装的低压汞蒸气灯连接到已经安装在生产线上的受激准分子灯装置上。
第五实施例图9表示按照本发明第五实施例的受激准分子灯装置的截面图。与图1所示的第一实施例相比，按照第五实施例的受激准分子灯装置的区别在于1)低压汞蒸气灯20放置在壳体内；以及2)因此没有设置在第一实施例的上盖9内的紫外线透射孔17和紫外线透射窗口18。低压汞蒸气灯20在灯壳体内发射紫外线，并照射受激准分子灯1的放电空间4内的氙气。
实验表示对于照亮低压汞蒸气灯20时的启动概率和启动时间来说，受激准分子灯1具有与第一实施例的受激准分子灯1相同的优点。
第六实施例图10表示按照本发明第六实施例的受激准分子灯的截面图。与图4所示的第二实施例相比，按照第六实施例的受激准分子灯的主要区别在于从卤素灯23发射的紫外线在纤维入口侧处聚焦并引导到含有多束光纤的光纤束29内。接着，在纤维内透射的紫外线经由纤维束的出口侧照射灯壳体的内部。从卤素灯23发射的紫外线还照射受激准分子灯1的放电空间4内填充的氙气。
实验表示对于照亮卤素灯23时的启动概率和启动时间来说，按照第六实施例的受激准分子灯装置具有与第二实施例相同的优点。
第七实施例图11表示按照本发明第七实施例的受激准分子灯装置的截面图。与图1所示的本发明第一实施例相比，主要区别在于按照第七实施例的受激准分子灯装置具有位于灯壳体内的多个受激准分子灯1a、1b和1c和多个反射镜15a、15b和15c。
在第七实施例中，来自低压汞蒸气灯20的紫外线200经由位于上盖9内的紫外线透射孔17以及位于反射镜15b内的紫外线透射孔150单独照射封装在受激准分子灯1b的放电空间4b内的氙气上。
通过将电压从高频电源8b施加在受激准分子灯1b上并同时由来自低压汞蒸气灯20的紫外线200照射受激准分子灯1b的放电气体，受激准分子灯1b开始以与第一实施例的受激准分子灯1相同的概率照射。
如上所述，在第七实施例中，只有由来自低压汞蒸气灯20的紫外线200照射受激准分子灯1b(而没有受激准分子灯1a和1c)。照射含有来自受激准分子灯1b的紫外线210的光，并且包括紫外线的光210直接或间接照射灯壳体内设置的其它受激准分子灯1a和1c的放电空间4a和4c中含有的氙气。
在这种状态下，当高频电源8a和8c将电压施加到受激准分子灯1a和1c上时，改善了受激准分子灯1a和1c的启动时间，并且即使供应电压波动，受激准分子灯1a和1c也可稳定启动，并且在低压汞蒸气灯20将紫外线200照射到受激准分子灯1b时，改善了受激准分子灯1b的启动概率。
第八实施例第八实施例和第七实施例之间的区别在于灯和灯壳体相结合。在第七实施例中，多个灯1a、1b和1c设置在一个灯壳体内。在第八实施例中，每个灯容纳在其自己的灯壳体内，如图12所示。
图12表示具有面向受激准分子光透射窗口12a和12b的两个灯壳体120a和120b的受激准分子灯装置。在实际上未示出的将要处理的物体插入定位在受激准分子光透射窗口12a和12b之间定位的处理腔室101时，物体的两侧将同时进行处理。
按照本发明第八实施例的受激准分子灯1b的照明机构与第七实施例的灯相同。受激准分子灯1b通过将电压从高频电源8b施加到受激准分子灯1b上同时低压汞蒸气灯20将紫外线200照射到受激准分子灯1b的放电空间4b内来照射光210。
受激准分子灯1b经由灯壳体120b内的受激准分子光透射窗口12b、处理腔室101以及面向受激准分子光透射窗口12b的灯壳体102a内的受激准分子光透射窗口12a将含有紫外线的光210照射在放电空间4a上。
在这种情况下，通过将电压从高频电源8a施加到受激准分子灯1a上，与受激准分子灯1b由来自低压汞蒸气灯20的光200照射的情况类似，受激准分子灯1a快速启动，并且即使施加到电极上的电压波动，受激准分子灯1a也可以可靠地启动。
第九实施例在按照第八实施例的受激准分子灯装置中，给出其中光透射窗口布置成面向多个受激准分子灯1a和1b的实例。但是，在具有多个受激准分子灯的按照第九实施例的受激准分子灯装置中，受激准分子灯透射窗口具有其它类型的配置。图13表示按照第九实施例的受激准分子灯，其中每个受激准分子灯的所有受激准分子光透射窗口沿着相同的平面对准，以便面向相同的方向。
图13所示的受激准分子灯装置是处理实际上未示出的片状物体的受激准分子灯，该物体从形成在处理腔室100内的开口102插入，并通过承载辊承载通过受激准分子光透射窗口12a和12b，以便处理片状物体的一个侧表面，从而进行表面清洁或表面处理。灯壳体120a和120b的两个受激准分子光透射窗口12a和12b布置在相同平面内，以便面向相同的方向。
在按照第九实施例的灯装置中，低压汞蒸气灯20将紫外线200照射到受激准分子灯1b上，接着受激准分子灯1b照射含有紫外线的光210。通过将受激准分子灯1a间接暴露于有处理腔室100内的内壁110反射并到达位于其它灯壳体内的受激准分子的光210下，即使所施加的电压波动，受激准分子灯1a也可快速和稳定地启动。
按照第八和第九实施例，可以获得与第一实施例相同的启动优点，而不需要设置用于每个灯壳体的一个低压汞蒸气灯。
所述的受激准分子灯装置的这些实施例具有其形状是双圆柱形双管的放电空间，并在容器内的放电空间远侧上的放电容器的各自外侧表面上具有高频电源施加其上的一对电极。按照本发明的放电容器的形状可以是圆柱形或类似盒子的大致平面形状，并且电极可以位于放电容器内。
图14表示其形状是作为其形状是非双圆柱形管的放电容器的一种类型的单个圆柱形的放电容器的垂直截面图。
按照图14的放电容器5由石英玻璃制成并填充作为放电气体的氙气。成对电极69a和69b布置在放电容器5的外侧表面上。电极69a和69b是铝带，它紧密地连接到放电容器上，并且高频电压从高频电源8施加到这些电极上。除了条带形状之外，这些电极69a和69b的形状可以是薄膜或者网格形状。对于这些电极的材料来说，它们可以由具有高度耐腐蚀性金属制成，例如不锈钢、蒙乃尔合金(注册商标)或金。
图15表示具有大致平面的形状的受激准分子灯装置的受激准分子灯1的截面图，石英玻璃制成的放电容器5具有相互面对的两个平壁5a和5b以及布置在壁5a和5b的内表面上的电极65a和65b。这些电极65a和65b覆盖由氧化硅制成的介电薄膜67，并且放电容器5填充作为放电气体的氙气。
第十实施例图16表示具有本发明第九实施例的盒形放电容器的受激准分子灯装置的垂直截面图。用于第十实施例的受激准分子灯1具有包括由石英玻璃制成的受激准分子光透射窗口122和陶瓷壳体121的盒形放电容器5。受激准分子灯1还具有布置在放电容器5内的多个电极66c、66d、66e、66f和66g。氙气作为放电气体填充在放电容器5内。
多个电极由涂覆氧化硅制成的介电薄膜68的金属带制成，并分成两个极性组一组包括66c、66e和66g，并且另一组包括66d和66f；并且它们交替进行布置；并且因此它们形成放电空间4d、4e、4f和4g。
在第十实施例中，紫外线发射器20将紫外线200经由形成在构成放电容器5的壳体121内的紫外线透射窗口18照射到放电空间4d、4e、4f和4g上。在这种情况下，高频电源8施加电压到受激准分子灯1内的每组电极上，并接着受激准分子灯1开始照射。
对于布置在放电容器内的电极位置来说，本发明第十实施例不同于第一到第九实施例，但是可以获得与这些实施例相同的先进的启动性能，例如特别是在施加电压很低时在施加电压波动的情况下的稳定启动能力，并且由于没有触发电极，还可以获得足够的放电空间。
对于盖121的材料来说，它可以是例如多个成分玻璃的无机材料或例如铝或不锈钢的金属。
对于放电气体来说，我们在所示实施例中使用发射172nm真空紫外线的氙气作为放电气体；但是，在本发明中，根据所需波长，可以使用本发明简短概述中提到的其它气体用作放电气体。
对于紫外线发射器来说，在所述实施例中使用电压汞蒸气灯和卤素灯，但是例如主要照射紫外线的半导体紫外线发光二极管以及例如背光的紫外线灯的其它光源也可以作为紫外线发射器。
工业实用性本发明提供一种没有触发电极并具有改进启动性能的受激准分子灯装置，并提供一种在不同条件下(例如施加到电极上的电压波动，特别是在供应电压减小的情况下)具有稳定启动性能的受激准分子灯。
权利要求
1.一种受激准分子灯装置包括具有填充放电气体以便产生受激准分子光的放电空气的放电容器，所述放电容器的一部分对于从所述放电空间发射的所述受激准分子光来说是透明的；具有电极并在所述放电空间内的所述放电气体中产生放电的受激准分子灯；施加电压到所述电极上的电源；以及布置在所述受激准分子灯装置内以便将紫外线照射到所述放电容器内填充的所述放电气体上的紫外线发射器；其中在所述紫外线发射器将紫外线照射到所述放电气体上时，通过将电压施加到所述电极上来启动所述受激准分子灯。
2.如权利要求1所述的受激准分子灯装置，其特征在于，所述受激准分子灯在所述放电容器的各自外侧表面上具有一对面对的电极。
3.如权利要求1或2所述的受激准分子灯装置，其特征在于，还包括其中容纳所述受激准分子灯的灯壳体；以及位于所述灯壳体壁一部分上的紫外线透射窗口；其中所述紫外线发射器位于所述灯壳体外部，并且所述紫外线发射器发射的紫外线通过所述紫外线透射窗口并照射所述放电气体。
4.如权利要求1或2所述的受激准分子灯装置，其特征在于，还包括位于所述受激准分子灯壁一部分上的紫外线透射窗口，其中所述紫外线发射器发射的紫外线通过所述紫外线透射窗口并照射所述放电气体。
5.如权利要求3或4所述的受激准分子灯装置，其特征在于，薄膜层形成在所述紫外线透射窗口的表面上，该薄膜阻挡200nm以下波长的紫外线并透射200nm波长以上的紫外线。
6.如权利要求1-5任一项所述的受激准分子灯装置，其特征在于，还包括用于检测所述受激准分子灯发射的受激准分子光中所含光的波长的光检测装置；以及用于按照所述光检测装置的结果自动断开施加到所述紫外线发射器上的电压的电压断开装置。
7.如权利要求1-6任一项所述的受激准分子灯装置，其特征在于，设置至少一个紫外线发射器，并设置至少一个受激准分子灯，并且紫外线发射器的数量小于受激准分子灯的数量。
全文摘要
对于在电压变化的情况下的启动施加和启动稳定性来说，通过沿着放电容器的整个长度布置一对电极，本发明提供一种具有先进启动性能的受激准分子灯装置，而没有任何触发电极。紫外线发射器布置成由紫外线照射放电容器内的放电气体，并且通过暴露于来自紫外线发射器的紫外线启动受激准分子灯。
文档编号H01J65/00GK1713337SQ200510079470
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月23日 优先权日2004年6月23日
发明者木暮靖男 申请人:豪雅冠得股份有限公司