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高輝度放電ランプ用管球材料の 熱処理および点灯による構造変化

高輝度放電ランプ用管球材料の 熱処理および点灯による構造変化. 分子科学講座　　田中宏志. ・紫外線 ・熱 ・薬品. シリカガラス. ほぼ 100 ％　 SiO ₂ からなる非晶質材料. 特性. ・光をよく通す ( 真空紫外～近赤外） ・耐久性に優れている. シリカガラスの種類. ・溶融石英ガラス. ・金属不純物の有無 ・ OH 基の有無 ・光学的均質性. 製法. ・電気溶融法 ・プラズマ溶融法 ・酸水素火炎溶融法. ・合成シリカガラス. 製法. ・直接法 ・スート法 ・プラズマ法 ・ゾル - ゲル法. 用途により使い分け.

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高輝度放電ランプ用管球材料の 熱処理および点灯による構造変化

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  1. 高輝度放電ランプ用管球材料の熱処理および点灯による構造変化高輝度放電ランプ用管球材料の熱処理および点灯による構造変化 分子科学講座　　田中宏志

  2. ・紫外線 ・熱 ・薬品 シリカガラス ほぼ100％　SiO₂からなる非晶質材料 特性 ・光をよく通す (真空紫外～近赤外） ・耐久性に優れている

  3. シリカガラスの種類 ・溶融石英ガラス ・金属不純物の有無 ・OH基の有無 ・光学的均質性 製法 ・電気溶融法 ・プラズマ溶融法 ・酸水素火炎溶融法 ・合成シリカガラス 製法 ・直接法 ・スート法 ・プラズマ法 ・ゾル-ゲル法 用途により使い分け

  4. OH基と仮想温度 ・OH基 ・仮想温度，TF ・Si-OH基の形でシリカガラス中に存在 ・熱処理などによりOH基が増減する。 ・仮想温度とはガラスの構造が凍結したと考えられる温度 ・長時間高温で加熱後、急冷したガラスを測定することにより， 　構造の仮想温度依存性を求められる ← 本研究では，代用特性(赤外吸収ピーク位置)から測定

  5. HID (高輝度放電）ランプ High Intensity Discharge Lamp 特徴 ・ランプ１灯あたりの光束が大きい ・電球やハロゲン電球に比べ発光効率に優れる 用途　プロジェクター 　　　　リソグラフィー 　　　　自動車

  6. MeasuredArea Hydrogen-Oxygen Flame f27 mm f34 mm MeasuredArea f80 mm f90 mm ランプ管球 ショートアーク水銀ランプ（リソグラフィー用）

  7. 研究の背景 HIDランプの使用が増加 　管球使用にともなう構造変化の知見がない 熱処理に伴うデータをとる

  8. 測定方法 サンプル 　・厚さ約0.5mm 　・幅1.5mm～3.6mm 測定器　 　・日本分光製FT/IR-600Plus 　　フーリエ変換赤外分光光度計 +IRT-30型赤外顕微鏡 　　 アパーチャー30μm□ 測定項目　 　・OH濃度 　・仮想温度

  9. 測定機器の写真

  10. OH濃度の測定方法 A ・OH濃度の計算 t : サンプルの厚み Ａ : ピーク位置高さ 3400～3800cm-1付近の赤外吸収スペクトル

  11. 仮想温度の測定方法 　：仮想温度 ν：ピーク位置の波数 2220～2300cm-1付近の赤外吸収スペクトル ・仮想温度の計算 参考文献 A. Agarwal, K. M. Davis, and M. Tomozawa, J. Non-Cryst. Solids, 185, 191 (1985)

  12. 実験の種類 １. HIDランプ用管球の熱処理 ２. HIDランプの点灯による 構造変化 ３. HIDランプに封入したシリカ ガラスの構造変化

  13. １. HIDランプ用管球の熱処理 ・熱処理条件

  14. １.OH濃度の測定結果 （単位：ppm） nd：測定限界以下　　no：測定なし

  15. １.仮想温度の測定結果

  16. ２.HIDランプの点灯 使用サンプル 点灯時間の違うHIDランプ (小型1cm）

  17. ２.OH濃度の測定結果

  18. ２.仮想温度の測定結果

  19. ３ .HIDランプに封入したシリカガラス ・使用したランプ管球 ・サンプル ショートアーク水銀ランプ（10cm） 片面を酸水素火炎処理

  20. ３.OH濃度の測定結果

  21. ３．仮想温度の測定結果

  22. まとめ ・HIDランプの熱処理による構造変化 ・HIDランプの点灯による構造変化 ・OH基の除去には限界がある ・長い間点灯すると内側にOH基が入り込む ・シリカガラスの種類によって構造変化の様子が違う 今後の課題 ・構造変化に対する点灯時間依存性の把握

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