放電燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在曝光裝置等中使用的放電燈，尤其涉及在電極內(nèi)部封入有導(dǎo)熱體的電極。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于放電燈，隨著高輸出化，公知有在電極內(nèi)部形成的密閉空間中封入有具有冷卻功能的金屬的電極(參照專利文獻(xiàn)I)。在此，在陽(yáng)極內(nèi)部，密封有由銀等導(dǎo)熱率高且熔點(diǎn)較低的金屬構(gòu)成的導(dǎo)熱體。在電極溫度因燈點(diǎn)亮而上升時(shí)，金屬熔融并液化。由此，在內(nèi)部空間內(nèi)產(chǎn)生熱對(duì)流，將電極前端部的熱向相反側(cè)的電極支承棒方向輸送。
[0003]當(dāng)在內(nèi)部空間中封入導(dǎo)熱體時(shí)，該導(dǎo)熱體所占的比例、即體積率會(huì)影響熱傳輸效率和電極強(qiáng)度。在導(dǎo)熱體的比例過(guò)小時(shí)，熱對(duì)流不充分，熱傳輸效率惡化。另一方面，在導(dǎo)熱體的比例過(guò)大時(shí)，密閉空間內(nèi)部的蒸氣壓上升，有可能對(duì)密閉空間的壁過(guò)度施加壓力而導(dǎo)致電極破損。
[0004]因此，確定導(dǎo)熱體與內(nèi)部密閉空間的適當(dāng)?shù)捏w積比，調(diào)整導(dǎo)熱體的封入量(參照專利文獻(xiàn)2)?；蛘?，調(diào)整在密閉空間中延伸的突起部件的體積比(參照專利文獻(xiàn)3)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-15007號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-003594號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-259644號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]在燈點(diǎn)亮?xí)r，導(dǎo)熱體成為液狀，在電極溫度因燈熄滅而下降時(shí)，導(dǎo)熱體熱收縮并凝固。此時(shí)，會(huì)對(duì)內(nèi)部空間的底面、側(cè)壁施加應(yīng)力。并且，在再次點(diǎn)亮燈時(shí)，導(dǎo)熱體熱膨脹并熔融，成為液體。此時(shí)，會(huì)對(duì)內(nèi)部空間側(cè)壁施加應(yīng)力。
[0012]這樣的導(dǎo)熱體在相變時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)電極內(nèi)壁、即電極內(nèi)部空間的側(cè)壁、底面成為負(fù)擔(dān)，有可能因反復(fù)進(jìn)行燈的點(diǎn)亮、熄滅而在電極內(nèi)壁產(chǎn)生龜裂。但是，如果只是簡(jiǎn)單地考慮點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)熱體量，則不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期間的電極強(qiáng)度的維持。
[0013]因此，在切換燈的熄滅/點(diǎn)亮?xí)r，不得不以降低應(yīng)力的方式使導(dǎo)熱體進(jìn)行相變。
[0014]用于解決問題的手段
[0015]本發(fā)明的放電燈的特征在于，具有:放電管；以及配置在所述放電管內(nèi)的一對(duì)電極，至少一個(gè)電極具有導(dǎo)熱體，該導(dǎo)熱體被封入到在電極內(nèi)部形成的密閉空間中，在燈點(diǎn)亮?xí)r，所述導(dǎo)熱體為液體狀態(tài)，在燈熄滅后，所述導(dǎo)熱體凝固并以朝向與電極前端側(cè)相反的電極支承棒側(cè)的方式形成凹部。通過(guò)形成凹部來(lái)降低應(yīng)力。
[0016]例如，導(dǎo)熱體以滿足下式的方式形成凹部。
[0017]1/4 ^ a/b ^ 3/4
[0018]其中，a表示從導(dǎo)熱體凹部端部到凹部底的距離，b表示從導(dǎo)熱體凹部端部到所述密閉空間的底面的距離。
[0019]此外，導(dǎo)熱體以滿足下式的方式形成凹部。
[0020]1/10 彡 e/f 彡 1/4
[0021]其中，e表示所述凹部的體積，f表示所述導(dǎo)熱體的體積。
[0022]凹部的形狀是任意，只要滿足上述式子即可。在該情況下，可以調(diào)整導(dǎo)熱體的凝固收縮率、粘度、熱傳導(dǎo)率中的至少任意一項(xiàng)來(lái)確定所述導(dǎo)熱體的凹部形狀。此外，能夠在至少一個(gè)電極中，在電極表面設(shè)置散熱部。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，能夠得到維持電極強(qiáng)度且冷卻功能優(yōu)異的電極。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是示意性示出作為第I實(shí)施方式的放電燈的平面圖。
[0026]圖2是陽(yáng)極的概略性剖視圖。
[0027]圖3是陽(yáng)極的燈點(diǎn)亮中的概略性剖視圖。
[0028]圖4是凹部高度過(guò)小而不滿足條件式的陽(yáng)極的概略性剖視圖。
[0029]圖5是凹部高度過(guò)大而不滿足條件式的陽(yáng)極的概略性剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面，參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0031]圖1是示意性示出作為第I實(shí)施方式的放電燈的平面圖。
[0032]短弧型放電燈10是能夠應(yīng)用于進(jìn)行圖案形成的曝光裝置(未圖示)的光源等的放電燈，具有透明的石英玻璃制的放電管(發(fā)光管)12。在放電管12中，陰極20和陽(yáng)極30隔開規(guī)定間隔而相對(duì)配置。
[0033]在放電管12的兩側(cè)，石英玻璃制的密封管13A、13B以相對(duì)的方式與放電管12 —體設(shè)置，密封管13A、13B的兩端被燈頭19A、19B封閉。
[0034]放電燈10以陽(yáng)極30為上側(cè)、陰極20為下側(cè)的方式沿著鉛直方向配置。在密封管13AU3B的內(nèi)部，配設(shè)有支承金屬性的陰極20、陽(yáng)極30的導(dǎo)電性的電極支承棒17A、17B，分別經(jīng)由金屬環(huán)(未圖示)、鉬等的金屬箔16A、16B而與導(dǎo)電性的引導(dǎo)棒15A、15B連接。
[0035]密封管13A、13B與設(shè)置在密封管13A、13B內(nèi)的玻璃管(未圖示)熔接，由此，封入有水銀和惰性氣體的放電空間DS被密封。
[0036]引導(dǎo)棒15A、15B與外部的電源部(未圖示)連接，經(jīng)由引導(dǎo)棒15A、15B、金屬箔16AU6B以及電極支承棒17A、17B對(duì)陰極20、陽(yáng)極30之間施加電壓。當(dāng)向放電燈10供給電力時(shí)，在電極間產(chǎn)生電弧放電，放射由水銀產(chǎn)生的明亮光線(紫外光)。
[0037]圖2是陽(yáng)極30的燈熄滅時(shí)的概略性剖視圖。圖3是陽(yáng)極30的燈點(diǎn)亮?xí)r的概略性剖視圖。
[0038]陽(yáng)極30由柱狀主體部32和具有陽(yáng)極前端面34S的圓錐臺(tái)狀前端部34構(gòu)成。主體部32構(gòu)成為與安裝有電極支承棒17B的密閉蓋45接合，除去密閉蓋45后的主體部32和前端部34由相同金屬材料進(jìn)行成型。
[0039]在主體部32中，在內(nèi)部中央以與電極軸線同軸線的方式形成有圓柱狀的密閉空間50。密閉空間50的上限為與密閉蓋45相接的端面45S，下限為電極前端部側(cè)端面50D。密閉空間50的側(cè)面50S的長(zhǎng)度c大于密閉空間50的直徑d。
[0040]在密閉空間50內(nèi)部，封入有導(dǎo)熱體40。導(dǎo)熱體40由熔點(diǎn)低于主體部32、密閉蓋45的金屬(例如銀)構(gòu)成。如圖3所示，在燈點(diǎn)亮中，熔融而成為液體狀態(tài)，利用熱對(duì)流來(lái)抑制前端部34的溫度上升。
[0041]在切換到燈熄滅時(shí)，導(dǎo)熱體40收縮并凝固，成為固體。在陽(yáng)極30的主體部表面32附近，溫度下降快，因此，導(dǎo)熱體40從密閉空間50的側(cè)面50S附近開始凝固。隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)，在進(jìn)行收縮的同時(shí)，導(dǎo)熱體的凝固進(jìn)行到中心部。
[0042]接著，導(dǎo)熱體40最后在密閉空間50的底面50D中央部附近成為固體，最終，導(dǎo)熱體40成為中央部凹陷的凹狀而凝固。在底面50D的中央部附近，由收縮產(chǎn)生的應(yīng)力從多個(gè)方向進(jìn)行作用，因而存在孔70。此外，導(dǎo)熱體40的一部分如后述那樣附著于密閉蓋45的端面 45S。
[0043]這樣的朝向?qū)狍w40的密閉蓋45敞開的凹部形狀起到降低在燈點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)生的應(yīng)力的效果。即，在燈點(diǎn)亮?xí)r，使導(dǎo)熱體40因熱膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力向中心部散逸，由此，能夠降低施加于密閉空間50的底面50D、側(cè)面50S的應(yīng)力。每當(dāng)反復(fù)進(jìn)行點(diǎn)亮/媳滅時(shí)，導(dǎo)熱體40如圖2、3所示那樣，反復(fù)地進(jìn)行凹部形狀的固相化、液化。
[0044]因燈熄滅而附著于密閉蓋45的導(dǎo)熱體由于與凹部形狀的導(dǎo)熱體40分離，所以在切換到點(diǎn)亮?xí)r較早地熔融而流落到凹部表面40J，由此，加快導(dǎo)熱體40的液化。
[0045]此外，在陽(yáng)極30的主體部側(cè)面32S上，以靠近陽(yáng)極前端部34的方式沿著周向形成有具有散