特許 7296736 レーザ維持プラズマランプ用の機械的密封管及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-15

(45)【発行日】2023-06-23

(54)【発明の名称】レーザ維持プラズマランプ用の機械的密封管及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 65/04 20060101AFI20230616BHJP

   H01J 61/36 20060101ALI20230616BHJP

【ＦＩ】

H01J65/04 Z

H01J61/36 Z

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019010954

(22)【出願日】2019-01-25

(65)【公開番号】P2019164994

(43)【公開日】2019-09-26

【審査請求日】2022-01-17

(31)【優先権主張番号】15/880,754

(32)【優先日】2018-01-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514156116

【氏名又は名称】エクセリタス テクノロジーズ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ブロンディア，ルディ

(72)【発明者】

【氏名】ダウティ，ダグラス エー．

(72)【発明者】

【氏名】キス，ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ロバーツ，ロイ ディー．

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３３６１６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５０９０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１８６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２３３２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ６５／０４

Ｈ０１Ｊ ６１／３０－４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入口端及び出口端を有するチャンバ管（３１０）、
前記チャンバ管（３１０）の前記入口端に設けられた入口サファイア窓（３４０）、
前記チャンバ管（３１０）の前記入口端及び前記入口サファイア窓に対して密封するように構成された第１金属密封リング（３２０）、
前記チャンバ管（３１０）の前記出口端に設けられた出口サファイア窓（３４２）、及び
前記チャンバ管（３１０）の前記出口端及び前記出口サファイア窓に対して密封するように構成された第２金属密封リング（３２２）
を有するとともに、前記チャンバ管（３１０）、前記入口サファイア窓（３４０）、前記第１金属密封リング（３２０）、前記出口サファイア窓（３４２）及び前記第２金属密封リング（３２２）によって囲まれ、イオン化可能材料を収容するように構成される、機械的加圧密封チャンバアセンブリ（３３０）と、
前記入口サファイア窓及び前記出口サファイア窓の少なくとも一部に架かり締結するように構成された、前記機械的加圧密封チャンバアセンブリ（３３０）の外部にある機械締結構造（３５０、３５５）と、
を備える、
レーザ維持プラズマランプ（３００）。

【請求項2】

前記機械締結構造（３５０、３５５）は、前記チャンバ管（３１０）の外側表面に適合する内側表面を有するスリーブを備える、請求項１に記載のランプ。

【請求項3】

前記スリーブは、
前記チャンバ管（３１０）の前記入口端に設けられた第１スリーブ部（３５０）と、
前記チャンバ管（３１０）の前記出口端に設けられた第２スリーブ部（３５５）と、
をさらに有する、請求項２に記載のランプ。

【請求項4】

前記機械的加圧密封チャンバアセンブリ（３３０）は、円筒形状である、請求項１に記載のランプ。

【請求項5】

前記チャンバ管（３１０）は、サファイアによって構成される、請求項１に記載のランプ。

【請求項6】

前記第１金属密封リング（３２０）及び／又は前記第２金属密封リング（３２２）は、Ｃ字形状を有する、請求項１に記載のランプ。

【請求項7】

少なくとも、前記チャンバ管（３１０）の一部、及び／又は、前記第１金属密封リング（３２０）及び／又は第２金属密封リング（３２２）に接するように構成された前記入口サファイア窓（３４０）及び前記出口サファイア窓（３４２）の一部は、軟質金属によってメッキされている、請求項１に記載のランプ。

【請求項8】

前記第１金属密封リング（３２０）及び／又は前記第２金属密封リング（３２２）は、軟質金属によってコーティングされている、請求項１に記載のランプ。

【請求項9】

レーザ維持プラズマランプを製造する方法であって、
第１スリーブ部及び第２スリーブ部を備えるスリーブアセンブリ内に、チャンバ管、第１チャンバ窓、第１チャンバ密封、第２チャンバ窓、及び第２チャンバ密封を有するチャンバアセンブリを配置するステップと、
前記スリーブアセンブリ及び前記チャンバアセンブリをツーリングチャンバ内のジグ内に固定するステップと、
前記ツーリングチャンバを密封するステップと、
前記ツーリングチャンバを加圧イオン化可能媒体によって充填するステップと、
前記ジグに対して、前記第１チャンバ窓、前記第１チャンバ密封、前記チャンバ管、前記第２チャンバ密封、及び前記第２チャンバ窓を圧縮し、前記チャンバアセンブリを密封するステップと、
前記ツーリングチャンバを空にするステップと、
を含む、方法。

【請求項10】

前記第１チャンバ窓及び前記第２チャンバ窓は、溶接及び／又はロウ付けによって前記チャンバ管に連結されていない、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１チャンバ窓及び／又は前記第２チャンバ窓は、精密仕上げ、研削、及び研磨されている、請求項９又は１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第１スリーブ部及び第２スリーブ部を一体に溶接するステップ、を更に含む、請求項９～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記溶接することは、ＴＩＧ溶接である、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記第１スリーブ部及び第２スリーブ部を一体にロウ付けするステップ、を更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

開放入口端及び閉鎖出口端を有するチャンバ管と、
前記チャンバ管の開放端に設けられたサファイア窓と、
前記チャンバ管の開放端及び前記サファイア窓に対して密封するように構成された金属密封リングと、
を有するとともに、前記チャンバ管、前記サファイア窓及び前記金属密封リングによって囲まれ、イオン化可能材料を収容するように構成される、機械的加圧密封チャンバアセンブリと、
前記サファイア窓及び前記チャンバ管の前記閉鎖出口端の少なくとも一部に架かり締結するように構成された、前記機械的加圧密封チャンバアセンブリの外部にある機械締結構造と、
を備える、
レーザ維持プラズマランプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置に関し、より具体的には、高輝度アークランプに関する。

【背景技術】

【0002】

高輝度アークランプは、高輝度の光を発する装置である。ランプは、一般的に、例えばガラスバルブ等のガス収容チャンバとともに、チャンバ内のガス（イオン化可能媒体）を励起するために用いられるアノード及びカソードを含む。アノードとカソードとの間に放電が生じ、光源の動作中、イオン化ガスによって放出される光を維持するための励起（例えばイオン化）ガスへ電力が供給される。

【0003】

図１は、従来技術による低ワット型放物線形キセノンランプ１００の立体図及び断面図を示す。ランプは、一般的に、金属及びセラミックによって構成される。充填ガスであるキセノン（Ｘｅ）は、不活性かつ不毒性である。ランプサブアセンブリは、アセンブリを厳しい寸法公差に制約する固定具において、高温ロウ付けによって構成され得る。図２は、ロウ付け後のこれらのランプサブアセンブリ及び固定具の一部を示す。

【0004】

従来技術のランプ１００において、カソード、アノード、及び反射体という３つの主要なサブアセンブリが存在する。カソードアセンブリ３ａは、ランプカソード３ｂ、カソード３ｂを窓フランジに保持する複数の支柱３ｃ、窓３ｄ、及びゲッタ３ｅを含む。ランプカソード３ｂは、例えばトリエーテッドタングステンから作られた、小さなペン密封型の部品である。動作中、カソード３ｂは、ランプアークギャップを横断して移動しアノード３ｇに衝突する電子を放出する。電子は、カソード３ｂから熱電子放出されるので、カソード先端部は、機能するために高温かつ低電子放出を維持しなければならない。

【0005】

カソード支柱３ｃは、カソード３ｂを定位置に確実に保持し、カソード３ｂへ電流を導通する。ランプ窓３ｄは、研削及び研磨された単結晶サファイア（ＡｌＯ２）であってもよい。サファイアは、窓３ｄの熱膨張がフランジ３ｃのフランジ熱膨張に一致することを可能にし、それによって、広い動作温度範囲にわたり気密密封が維持される。サファイアの熱伝導性によってランプのフランジ３ｃへ熱が輸送され、熱が均等に分散するので、窓３ｄの割れが防がれる。ゲッタ３ｅは、カソード３ｂを取り巻き、支柱に載置される。ゲッタ３ｅは、動作中にランプ内に発生する汚染ガスを吸収し、汚染物質がカソード３ｂを汚染すること及び反射体３ｋ及び窓３ｄに不要物を運ぶことを防ぐことによって、ランプ寿命を引き延ばす。アノードアセンブリ３ｆは、アノード３ｇ、基部３ｈ、及び造管３ｉから成る。アノード３ｇは、一般的に、純タングステンで構成され、カソード３ｂよりも大幅に鈍い形状である。この形状は主に、アークがその陽極の電気的接続点で広がるという放電物理学の結果である。アークは、典型的にやや円錐形状であり、円錐の頂点がカソード３ｂに接し、円錐の基部がアノード３ｇに触れている。アノード３ｇはカソード３ｂよりも大きく、より多くの熱を伝導する。ランプ内の伝導排熱の約８０％はアノード３ｇを通って外へ伝導され、２０％はカソード３ｂを通って伝導される。アノードは、一般的に、ランプ熱シンクへの低熱抵抗経路を有するように構成されるので、ランプ基部３ｈは比較的大きい。基部３ｈは、ランプアノード３ｇから熱負荷を伝導するために鉄又は他の熱伝導性材料で構成される。造管３ｉは、ランプ１００を空にして、キセノンガスで充填するためのポートである。充填後、造管３ｉは密封され、例えば油圧工具を用いて締め付け又は冷間圧接されるので、ランプ１００は、密封されると同時に充填及び処理ステーションから切り離される。反射体アセンブリ３ｊは、反射体３ｋ及び２つのスリーブ３ｌから成る。反射体３ｋは、反射体に反射面をもたらすために高温材料で上塗りされたほぼ純粋な多結晶アルミナ体であってよい。反射体３ｋはその後、スリーブ３１に封着され、反射コーティングは、上塗りされた内側表面に塗布される。

【0006】

動作中、アノード及びカソードは、アノードとカソードとの間にあるイオン化ガスにもたらされた放電により、非常に高温になる。例えば、点火キセノンプラズマは、１５，０００Ｃ以上で燃焼してもよく、タングステンアノード／カソードは、約３６００Ｃ度以上で融解し得る。アノード及び／又はカソードは、粒子を摩耗し、放出し得る。そのような粒子は、ランプの動作を損ない、アノード及び／又はカソードの劣化を招き得る。

【0007】

従来のロウ付け方法によって構成された既存のレーザ維持プラズマランプの場合、これらのロウ付け境界面は、製品寿命にわたるエンベロープ及び密封の一貫性のために、摂氏３００度付近まで冷却されなくてはならない。上記冷却により、ランプの動作温度は、そのようなランプのエンベロープ内のガス乱れを最小限にするために理想的なものではない。より高いランプエンベロープ温度での動作は、ガス乱れを大幅に小さくし、より高いプラズマ安定性、及び直接の結果として開口部にわたるより高い輝度をもたらすことが示されている。同様に、いくつかの既存のレーザ維持プラズマランプは、高い内部動作圧を得るための水銀強化充填ガスに対応できない材料で形成される。したがって、上述した欠点の１又は複数に対処する必要がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態は、レーザ維持プラズマランプ用の機械的密封管及びその製造方法を提供するものである。簡単に言うと、本発明は、イオン化可能材料を収容するように構成された密封機械的加圧密封チャンバアセンブリを有するレーザ維持プラズマランプに関する。チャンバアセンブリは、チャンバ管と、入口サファイア窓と、チャンバ管入口端と、入口サファイア窓に対して密封するように構成された第１金属密封リングと、出口サファイア窓と、チャンバ管出口端及び出口サファイア窓に対して密封するように構成された第２金属密封リングとによって囲まれている。チャンバアセンブリの外部にある機械締結構造は、入口サファイア窓及び出口サファイア窓の少なくとも一部に架かり締結するように構成される。入口サファイア窓及び出口サファイア窓は、溶接及び／又はロウ付けによってチャンバ管に連結されていない。

【0009】

本発明の他のシステム、方法、及び特徴は、以下の図面及び詳細な説明を検閲することによって当業者に明らかになる。そのような追加のシステム、方法、及び特徴は、本説明に含まれ、本発明の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されるものである。

【0010】

添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を成すものである。図面内の構成要素は必ずしも一定の縮尺ではなく、本発明の原理を明確に示すために強調が設けられる。図面は、本発明の実施形態を例示し、説明とともに、本発明の原理を説明するために役立つものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】従来技術の高輝度ランプの模式図の分解図である。

【図2】図１の従来技術の高輝度ランプの模式図の断面図である。

【図3A】密封高輝度ランプの第１実施形態の模式的な部分側面図である。

【図3B】図３Ａのランプの模式的な斜視図である。

【図4A】図３Ａのランプのチャンバを詳しく示す模式的な局部図である。

【図4B】図４Ａのチャンバの模式的な部分分解図である。

【図4C】図４Ａのチャンバの模式的な分解斜視図である。

【図5】図３Ａのランプの秘封部分の模式的な部分側面図である。

【図6】図３Ａの密封可能な加圧レーザ維持プラズマランプを製造するために用いられる加圧ツーリングチャンバの模式図である。

【図7】密封可能な加圧レーザ維持プラズマランプを形成するための方法の典型的な実施形態のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の定義は、本明細書に開示される実施形態の特徴に適用される用語を解釈するために役立つものであり、本開示における要素を定義することしか意図されない。

【0013】

本開示において、レンズは、光学素子を通過する光の方向／形状を変化させる光学素子を指す。これに対して、鏡又は反射体は、鏡又は反射体から反射された光の方向／形状を変化させる。

【0014】

本開示において、直接経路は、例えば鏡によって反射されたものではない光ビーム又は光ビームの一部の経路を指す。レンズ又は平坦窓を通過する光ビームは、直接光であると考えられる。

【0015】

本開示において、「ほぼ」は「非常に近い」こと、又は通常の製作公差の範囲内であることを意味する。例えば、ほぼ平坦な窓は、設計によって平坦であることが意図されるが、制作による変動に基づいて完全な平坦とは異なることがある。

【0016】

以下、本発明の実施形態が詳しく参照され、それらの例は、添付図面に示される。可能である限り、同じ又は同様の部品を示すために図面及び説明において同じ参照番号が使用される。

【0017】

レーザ維持プラズマランプは、点火されてプラズマを形成し、入口窓を介してチャンバ（又はエンベロープ）内に入るレーザ光によって維持される、イオン化可能媒体（希ガス混合物）を収容する加圧チャンバを含む。背景技術に記載したように、プラズマによって生じる高輝度光は、例えば出口窓又は導波管を介してチャンバから放出される。プラズマランプチャンバは、従来のロウ付け方法によって構成され、ランプ寿命にわたるエンベロープ及び密封の一貫性のために、ランプの動作温度は、ロウ付け境界面を摂氏３００度付近又はそれより低く維持するように上限を定められなくてはならない。しかし、そのような動作温度は、チャンバ内のガス乱れを最小限にするために理想的ではない。また、ロウ付け材料は、特定のイオン化可能媒体に対応できないことがある。サファイア窓がサファイア管に溶接されるエンベロープは、製造することが困難かつ高費用であった（ＵＳ９，２３０，７７１号Ｂ２を参照）。

【0018】

第１典型的な実施形態は、サファイアチャンバ（又は「エンベロープ」）を有する加圧レーザ維持プラズマランプ３００に関する。図３Ａは、レーザ維持プラズマランプ３００の第１典型的な実施形態の断面図を示し、図３Ｂは、レーザ維持プラズマランプ３００の斜視図を示す。ランプ３００は、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに詳細に示されるサファイア管３１０を含む。第１実施形態において、サファイア管３１０は、略円筒形状であり、内壁３１１及び外壁３１２を有する。サファイア管３１０の各端部に蓋をする、精密加工、研削、及び研磨がされた２つの略平面状サファイア窓３４０、３４２、すなわち入口サファイア窓３４０及び出口サファイア窓３４２が存在する。サファイア管３１０の各端部は、円筒形の外壁３１２の高さが円筒形の内壁３１１の高さよりも大きく、外壁３１２がサファイア管３１０の両端において内壁の上に張り出すような差込み部３１５を含む。輪状表面を有する外壁３１２の第１端部における平坦部３１６は、入口サファイア窓３４０の内側表面３４１に面するが、直接触しなくてもよい。同様に、輪状表面を有する外壁３１２の第２端部における平坦部３１６は、出口サファイア窓３４２の内側表面３４３に面するが、直接触しなくてもよい。差込み部３１５は、サファイア管３１０の第１端部において入口金属密封リング３２０を収容し、サファイア管３１０の第２端部において出口金属密封リング３２２を収容するための輪状空隙体積を提供する。

【0019】

入口金属密封リング３２０は、サファイア管３１０の平坦部３１６及び入口サファイア窓３４０の内側表面３４１の両方に接し、それらの間を密封してもよい。同様に、出口金属密封リング３２２は、サファイア管３１０の平坦部３１６及び出口サファイア窓３４２の内側表面３４３の両方に接し、それらの間を密封してもよい。好ましくは、サファイア管３１０は、入口サファイア窓３４０又は出口サファイア窓３４２のいずれかに直接接するのではなく、金属密封リング３２０、３２２は、出口及び入口方向の両方における窓３４０、３４２及び／又はサファイア管３１０の熱膨張のためのバッファとして機能する非常に小さい空隙を設ける。

【0020】

差込み部３１５は、Ｌ字型断面を有するものとして図示されるが、例えば湾曲断面等他の構成も可能である。差込み断面形状は、好ましくは、金属メカニカル密封リング３２０、３２２に圧力をかけ、サファイア窓３４０、３４２とサファイア管３１０との間で金属メカニカル密封リング３２０、３２２を保持するように形成される。

【0021】

サファイア窓３４０、３４２をサファイア管３１０にロウ付けするのではなく、金属メカニカル密封リング３２０、３２２が、管３１０と窓３４０、３４２との間を密封するために管３１０の各端部に設けられている。金属密封リング３２０、３２２は、サファイア窓３４０、３４２及びサファイア管３１０に緊密に押し当てられ、例えばキセノン及び／又はクリプトン等のイオン化可能媒体及び（点火時の）プラズマをチャンバ３３０内に包含するための密封を提供するように構成される。金属密封リング３２０、３２２は、考えられる様々な構成の中でも特にＣ字形状、Ｏ字形状、Ｖ字形状、又はＷ字形状であってもよく、好ましくは、３００系ステンレス鋼、Ｘ７５０合金又は７１８合金等によって形成される。

【0022】

金属密封リング３２０、３２２は、約４０ミクロンの圧縮率を有してもよい。金属密封リング３２０、３２２は、軟質メッキされることが好ましく、軽微な漏れでも長期に亘ってキャビティ３３０を減圧する可能性がある。改善された密封性を確実にするために、金属密封リング３２０、３２２とサファイア管３１０との接合箇所は、任意選択的に、例えば金、銀、又は（好ましくは）軟質ニッケルによって軟質コーティングされてもよい。密封構成自体は、最大１３００Ｆの温度で最大５０，０００ｐｓｉ、又はそれ以上を対応できるように構成される。

【0023】

サファイア管３１０と窓３４０、３４２の接合面及び／又は金属密封リング３２０、３２２の金属表面の一部は、メカニカル密封からのイオン化可能材料の漏洩を抑制するために、例えば金、銀、又はニッケル等の軟質金属によってメッキされてもよい。サファイア管３１０は、イオン化可能材料を充填及び／又は放出するための１又は複数の密封可能な入口（不図示）を有してもよい。

【0024】

チャンバアセンブリ３３０は、入口サファイア窓３４０の入口端及び出口窓３４２の出口端に圧力をかけるクランプとしての機能を果たす外部構造によって、機械的一体化に保持され得る。この締圧は、入口サファイア窓３４０とサファイア管３１０との間の入口金属密封リング３２０による密封、及び出口サファイア窓３４２とサファイア管３１０との間の出口金属密封リング３２２による密封を少なくとも部分的に維持するために用いられ得る。

【0025】

第１実施形態において、機械的締結は、溶接された２ピーススリーブ構造３５０、３５５によって実行される。図５に示すように、第１スリーブ部３５０及び第２スリーブ部３５５で形成された、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接金属スリーブ及びフランジ付きコンテナアセンブリは、加圧メッキチャンバ３３０アセンブリを一体として保持する。スリーブ３５０、３５５に適した金属は、例えばアンバー、インコネル、又は（好ましくは）コバール等、ランプ用途の動作温度範囲に亘るサファイア熱膨張係数に適合するように選択され得る。他の材料は、例えば温度及び伸び率にわたる膨張係数の変化を操作するために、適用することが可能である。いくつかの実施形態において、膨張係数が温度に亘り線形ではない場合にサファイア熱膨張係数に適合するために、例えばコバール、アンバー、インコネル、及び他の様々な鉄等、様々な金属の組み合わせがスリーブ３５０、３５５のために用いられ得る。

【0026】

第１スリーブ部３５０及び第２スリーブ部３５５は、略円筒形状であってもよく、第１スリーブ部３５０及び第２スリーブ部３５５の少なくとも内側部分は、チャンバアセンブリ３３０の外壁３１２に一致する。

【0027】

第１スリーブ部３５０は、入口サファイア窓３４０に当接するように構成された第１内側に突出した環状リップ部３５１を含んでもよい。同様に、第２スリーブ部３５５は、出口窓３４２に当接するように構成された第２内側に突出した環状リップ部３５６を含んでもよい。第１スリーブ部３５０が第２スリーブ部３５５に溶接されると、第１内側に突出した環状リップ部３５１は入口サファイア窓３４０に圧力をかけ、同様に第２内側に突出した環状リップ部３５６は出口窓３４２に圧力をかけ、それによってチャンバアセンブリ３３０を一体として保持する。

【0028】

第１スリーブ部３５０は、チャンバアセンブリ３３０を取り囲む溶接継手３７０（図３Ａ）において第２スリーブ部３５５と嵌合するように構成される。第１実施形態において、第１スリーブ部３５０は、張り出して環状凹部３６０を形成するように構成された突出フランジ３６１を含む。環状凹部３６０は、嵌合部３６２を受け入れるように構成される。

【0029】

第１実施形態において、第１スリーブ部３５０及び第２スリーブ部３５５は、環状凹部３６０内部の上で突出フランジ３６１及び嵌合部３６２に架かる溶接継手３７０において接合されるが、他の接合構成であってもよい。

【0030】

図３～５は、入口サファイア窓３４０に隣接した第１スリーブ部３５０及び出口窓３４２に隣接した第２スリーブ部３５５を示すが、代替実施形態において、第１スリーブ部３５０は出口窓３４２に隣接するように構成され、第２スリーブ部３５５は入口サファイア窓３４０に隣接するように構成され得る。

【0031】

代替実施形態において、例えば、チャンバ３３０内の動作圧力が最大３５００ｐｓｉであり、３００Ｃ～約９００Ｃの温度で動作するランプに関して、コバール又はアンバーがサファイアの代わりに管材料として用いられ得る。窓３４０、３４２は、例えば８ｍｍ～１００ｍｍの径を有してもよい。異なる実施形態において、窓３４０、３４２は、所望の波長を透過及び／又は反射するようにコーティングされ得る。窓３４０、３４２は、入口レーザ光及び／又は出口高輝度光を造形するための入口及び／又は出口レンズの形式であってもよい。

【0032】

一般的に、ランプ３００は、例えばサファイア管３１０を貫通する電極等、従来の点火電極を含まなくてもよい。代わりにランプ３００は、入口レーザのエネルギによって点火されてもよい。代替実施形態において、例えばＫｒ－８５及び／又は内部受動トリエーテッドタングステン電極リング等の活性電荷キャリアが、点火（イオン化可能媒体のイオン化）を容易にするためにチャンバ３３０内に収容されてもよい。

【0033】

図６に示すように、組立て及び密封プロセスは自動化されてよく、希ガス（Ｘｅ、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ）のアトモスフィアを有する密封加圧ツーリングチャンバ６００内で実行され得る。可動棒６３０は、窓３４０、３４２及び金属密封リング３２０、３２２を、窓３４０、３４２及び管３１０によって形成された加圧チャンバ３３０内に押し込むために用いられる。最終ＴＩＧ溶接シーリングステップは、大気下で実行され得る。

【0034】

第１実施形態は、管３１０、２つのサファイア窓３４０、３４２、及び２つの金属密封リング３２０、３２２を有するチャンバアセンブリ３３０を含むが、第２実施形態（不図示）において、チャンバアセンブリは、１つの開放端及び閉鎖端を有し、開放端が第１実施形態と同様に窓及び金属密封リングで密封された管を有してもよい。チャンバ管が溶接されず、溶接外部構造／クランプによって一体として保持される他の代替実施形態も可能である。

【0035】

図７は、密封可能加圧レーザ維持プラズマランプ３００を形成するための方法の典型的な実施形態のフローチャート７００を示す。留意すべき点として、フローチャートにおける任意のプロセス説明又はブロックは、プロセスにおける特定の論理機能を実装するための１又は複数の命令を含むモジュール、セグメント、コードの一部、又はステップを表すものとして理解すべきであり、本発明に関する当業者によって理解されるように、含まれる機能性に依存して、実質的に同時又は逆の順序を含む、図示又は説明したものとは異なる順序で機能が実行され得る代替の実装は、本発明の範囲内に含まれる。

【0036】

ブロック７１０に示すように、ランプ３００のための部品（例えば、スリーブ３５０、３５５、及び管３１０、金属密封リング３２０、３２２、及び窓３４０、３４２を含むチャンバアセンブリ３３０）は、例えば大気圧において、加圧ツーリングチャンバ６００内のジグ６１０の内側に配置される。ここで、チャンバアセンブリ３３０の部品は、スリーブ３５０、３５５によって機械的に定位置に保持されるが、チャンバアセンブリ３３０は機能的に密封されていない。

【0037】

ブロック７２０に示すように、加圧ツーリングチャンバ６００は密封されている。ブロック７３０に示すように、加圧ツーリングチャンバ６００は、ランプ３００のチャンバ３３０を充填するために用いられるイオン化可能媒体で充填される。加圧ツーリングチャンバ６００は、その後、例えば２５０～２０００ｐｓｉに加圧される。ブロック７４０に示すように、加圧ツーリングチャンバ６００内の可動棒６３０は、窓３４０、３４２及び金属密封リング３２０、３２２をサファイア管３１０とともに押し込むことで、チャンバアセンブリ３３０の密封を形成するように設けられている。例えば、棒は、ランプ３００をジグ６１０に対して圧縮してもよい。

【0038】

チャンバアセンブリ３３０の密封が実現されると、ブロック７５０に示すように、ツーリングチャンバは空にされる。例えば、可動棒６３０が金属密封リング３２０、３２２にサファイア窓３４０、３４２の両方を押し付け、密封が係合しているとこれがわずかに曲がり、密封の係合が測定され得る。充填ガス（イオン化可能媒体）は、今後の充填処理のために回収され得る。

【0039】

ブロック７６０に示すように、金属スリーブ部３５０、３５５は、例えばＴＩＧ溶接によって一体に溶接される。可動棒６３０は、ＴＩＧ溶接の後に外され、ＴＩＧ溶接スリーブ３５０、３５５が、窓３４０、３４２を拘束する機能を引き継ぐ。ＴＩＧ溶接は、スリーブ３５０、３５５の周囲を切れ目なく３６０度取り囲まなくてもよい。例えば、９０％の部分又は他の適切な構成が、加圧ツーリングチャンバ６００の設計に対してスリーブ３５０、３５５の一貫性を維持するために十分であり得る。ＴＩＧ溶接金属スリーブ３５０、３５５は、窓３４０、３４２及びサファイア管３１０をすべての圧力に対して保持するためのクランプとして機能し、チャンバアセンブリ３３０の内部充填ガス圧によってスリーブ３５０、３５５に対して外側へ押された窓３４０、３４２は、製品寿命に亘り完全に収容される。

【0040】

代替実施形態において、大気圧下で金属スリーブ３５０、３５５を一体にＴＩＧ溶接するのではなく、金属スリーブ３５０、３５５は、例えば金属スリーブ３５０、３５５の少なくとも１つに埋め込まれた無線周波（ＲＦ）コイルによって、ツーリングチャンバが空にされる前にロウ付けされ得る。ＲＦコイルを流れる電流が金属スリーブを加熱し、金属スリーブ３５０、３５５よりも低い融解点を有する非鉄合金を用いたロウ付けを可能にする。

【0041】

上述の方法は、サファイア窓及び管に関して説明されたが、この方法は、サファイア窓及び／又はサファイア管シーリングに限定されるものではない。例えば、この方法は、任意の高温化学不活性管へのサファイア窓（又は他の材料の窓）のシーリングに適用され得る。この方法は、密封及び加圧環境を生成し、その結果生じる構造がプラズマ温度及びプラズマ放射に耐性を持つようにするために利用され得る。

【0042】

また、上述した実施形態は、黒体色温度、関連するスペクトル及び放射輝度に直接影響を与える金属蒸気による動作圧力を高めるために、メタルハライド、水銀、及び他の固体のランプチャンバへの導入容易性を有利にもたらす。

【0043】

当業者には明らかであるように、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、本発明の構造に対する様々な変更例及び変形例が作られてもよい。上記の観点から、本発明は、本発明の変更例及び変形例が以下の特許請求の範囲及びその均等物の範囲に収まる場合、これを包含することが意図される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】