厂内曝光用灯源介绍[1].ppt

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1、廠內曝光用燈源介紹一、一般光源介紹二、紫外線放射機構三、目前曝光用之UV燈管四、水銀弧光燈之製作五、UV燈管選購一、一般光源介紹光源可分為下列三種：(1)燃燒的火光，利用可燃物質之燃燒以產生光者。(2)太陽光，此為不必付出代價即可得之自然光。(3)電光a.白熾電燈，利用電流通過真空電燈泡中之碳絲或鎢絲而產生的熱光。b.放電燈1.電弧燈，如碳極弧燈及汞蒸汽弧燈。2.輝光燈，如氣放電燈。3.螢光燈(如日光燈)二、紫外線放射機構以水銀弧光燈(mercuryarclamp)為例，當電流通過一個內部充滿惰性氣體和金屬蒸汽的玻璃封管時，就會產生弧光。簡單的原理為封管

2、內游離電子經電場加速後本身具有足夠能量，可將被其碰撞的惰性氣體(氖)使其發生離子化反應。碰撞後，帶正電之氖離子往相反電極方向走，再碰到電子時發生互相結合，而成中性。因其碰撞及正負結合的能量，使產生一種激發態之氖原子。這種激發態之氖原子壽命較長，可再將激發能轉移給封內同時存在的金屬蒸汽(汞)，使其亦被激發。此種激發態汞再以放出光能的方式將能量釋出，以回到安定狀態。其表示式如下：Ne(氖)+e-(加速電子)--->Ne++2e-Ne++e---->Ne*(*電子激發態)Ne*+Hg--->Ne+Hg*Ne*+Hg--->Hg+光三、目前曝光用之UV燈管目前

3、廠內曝光用之UV燈管皆為弧光放電(Arcdischarge)燈管，所謂弧光放電是指，當放電電壓高到某一值，而放電電流又未受到限流電阻限制時，所發生的電型態。其主要特點是放電電流密度很大，而管壓降低很低，一般輝光放電(glowdischarge)的電流強度是幾毫安，而弧光放電電流強度是幾十安培到幾百安培。有兩種類型的弧光放電：熱陰極弧光放電和冷陰極弧光放電。1.熱陰極弧光放電：靠高溫使陰極電子發射來維持放電。放電電極一般用熔點很高的材料，如石墨、鎢等作成。此型之熱電極在點燈過程中會損耗，壽命低，目前廠內採用此型。2.冷陰極弧光放電：靠陰極表面附近強大的電場

4、引起陰極材料的電子發射。放電電極由熔點很低的材料，如銅作成。此型電極在點燈時無損耗，壽命長。對於放電燈而言，依弧光尺寸大小尚可區分為：1.Point：例如，super-highpressuremercuryarclamp和Xenonshortarclamp2.Medium：例如，shortaremetalhalidelamp。3.Long：例如，highpressuremercruyarclamp、lowpressuremercuryarclamp和Xenonlongarclamp等等。根據近軸理論得知，弧光長度(arclength)影響光之平行性，弧光

5、短可視為點光源，此亦可得到較佳之平行光。對於使用石英當真空管而言，依真空管之材質亦可分成：有臭氧石英及無臭氧(ozonefree)石英兩種。無臭氧石英，係在石英燈管中加入適當的添加劑，來濾除會造成臭氧產生的波長遠200nm以下之光會吸收氧氣而產生臭氧)。無臭氧燈比臭氧燈之硬化能力減少10%~30%。弧光燈是主要的紫外線光源，其中又以水銀弧光燈和金屬鹵素燈為主：(一)水銀弧光燈(mercuryarclamp)依使用時水銀之蒸汽壓不同而區分為低壓(lowpressure)、高壓(highpressure)和超高壓水銀燈(superhighpressure)a

6、.低壓水銀弧光燈(lowpressuremercuryarclamp)操作溫度為室溫，水銀蒸汽壓約為1~10Pa，所以發出之光為線狀光譜(不連續)，紫外光以254nm和180nm波長為主。一般所用的日光燈(螢光燈)亦是由低壓水銀燈一種，其發光波長是由管壁上所塗佈的螢光體所決定。b.高壓水銀弧光燈(highpressuremercuryarclamp)正常運作時，水銀蒸汽壓約在1~10atm，其所使用之石英管可容許180nm~紅外線的光穿透，亦可承受劇烈的溫度變化踢度；從內部放電57270C、外壁的8000C到電極的3000C。石英在17000C的高溫下仍

7、呈透明狀，但在水銀燈操作下，當管壁超過1000時，逐漸造成表面灰白現象，影響透光性。c.超高壓水銀弧光燈(superhighpressuremercuryarclamp)運作時水銀蒸汽壓約在30~100atm，與低、高壓不同的是，超高壓水銀燈弧光短(shortarc)，是一種點光源。因此，容易利用光學鏡片達到特殊的效果，如平行聚光，可得到平行且強度均勻的照射效果;所以在需要高解析度的場合，如平行曝光機(1350)，就使用此類水銀燈。(二)金屬鹵素燈(metalhalidelamp)金屬鹵素燈之結構與高壓水銀燈非常相似，只是在發光管內除了水銀之外還封入鹵化

8、物，金屬鹵素燈之光譜較為連續性，200nm~450nm範圍之發光效率高，且長波長