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Excimer UV system

エキシマ真空除電イオナイザー

[en]真空中の静電気をエキシマ光除電

表面改質を目的として真空チャンバー内にエキシマUV光源による波長172nmのUVを照射して実験していたところ、ある日、静電気による基板の吸着問題が無くなることに気が付きました。静電気が無くなる原因を調べてみると光電効果が起きているようです。光電効果とは物質中の電子に紫外線より短い波長の光を当てると光のエネルギーにより電子が飛び出し、また、気体の原子や分子がイオン化するため帯電した物質表面の電荷がイオンによって中和される現象を光電効果といいます。私たちはこの現象を帯電プレートモニターを真空チャンバー内に設置し驚異の除電性能を確認しました。その時の動画を弊社 Youtubeチャンネルに 紹介します。こうしてExcimer VUV Ionizerは誕生しました。ほとんど世の中に知られていないので皆様のお役に立ちましたら光栄です。

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エキシマ308nm照度測定

[en]308nmエキシマランプXeCl

エキシマUVランプは管内に封じる希ガスの種類で出てくる波長が異なります。例えばキセノンXeを封じると波長172nm、キセノン塩素XeClを封じると波長308nmを発します。波長308nmのエキシマUVランプは近年、世界的に医療用皮膚治療の用途で普及しています。弊社の308Excimer lampは研究用として大学病院や工業用検査用光源など向けに受注生産しております。特殊なランプなので少量生産では製造コストが高く普及していませんが製造メーカーは世界的にも少ないので存在価値はあると思い続けています。

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エキシマ真空照射光源フランジ接続

[en]真空チャンバー用エキシマ光源

真空チャンバー内に紫外線を照射したいと思ったら紫外線光源を真空チャンバーの中に設置するか、もしくは真空チャンバーの外から紫外線光が透る石英ガラス窓を透してチャンバー内に照射する2つの方法があります。弊社はコンタミや成膜デポによる光源の照度低下対策に優れ、コンパクトかつメンテナンスやコスト性に優れる紫外線が透るガラス窓を介して照射する方式を採用しています。この方式は既存の真空チャンバーに一般的なICFやJIS規格フランジで接続可能です。

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エキシマUVの波長 172nm

[en]エキシマUVランプの用途

わたしたちの生活の中で紫外線というとシミ、ソバカス、皮膚がんなどあまり良いイメージはありませんが産業分野では多くの恩恵を与えてくれる光です。具体的には紫外線で油などを分解する洗浄用途、ダイオキシンやトリクロロエチレンなど有害な有機化合物を無毒化する分解用途、微生物や細菌、ウィルスなどを不活性化させることを殺菌用途(滅菌ではありません。)、材料や製品の表面の分子結合を切って反応しやすくさせたり、表面の特性を変える表面改質用途などで利用されています。弊社の紫外線光源は実用的な紫外線ランプの中で世界的にも最も短い波長172nmを出すキセノンエキシマUV光源を採用しています。処理時間の短縮、低温処理、水銀を使用しないランプなど優れた特性で産業や医療に貢献しています。

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Excimer UV 172nm

[en]UV法とプラズマ法の違い ユーティリティ編

親和性や濡れ性、清浄度の向上などに用いられるドライ表面処理方法は光による化学反応のUV光処理法とプラズマによる物理的に表面を削るプラズマ法があります。両者は一長一短がありますがユーティリティについて紹介いたします。プラズマ法と一概に言っても真空プラズマや大気圧プラズマ、低温プラズマなどいろいろありますが紫外線法と決定的に違うのはAir, O2, N2, Ar, 高価なHeなどのプラズマプロセスにガスの供給、排気が必要な点です。UV光処理法は処理ガス供給が不要なので装置はシンプルかつコンパクトになりイニシャルとランニングコストで貢献します。

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エキシマUV光処理のプロセス原理

[en]UV法とプラズマ法の違い プロセス編

親和性や濡れ性、清浄度の向上などに用いられるプラズマ表面処理とUV表面処理は目的は同じなのですが処理結果に明確な違いがあります。プラズマ表面処理はプラズマ化した分子がサンプル表面を叩く物理的なプロセスです。プラズマ処理後は軽石の表面のような粗面になります。表面を一皮むくイメージなので有機物はもとより無機物も削れます。それに対してUV表面処理は光による化学反応のみなので無機物は取れませんが サンプルへのダメージを与えることがありません。波長が短いUVは表面からの反応なので氷が溶けるようになめらかに反応していきます。プラズマ処理とUV処理は親和性向上として同じような結果になりますが実際は大きな違いがあります。

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エキシマ積算光量

[en]エキシマUVランプと照度

UV洗浄改質は光のエネルギーに基づく光化学プロセスです。プロセスの要因として幾つかのパラメーターがありますが基本は照度(mW/cm2) x 時間(sec)に基づく総エネルギー(mJ/cm2)です。つまり強い照度で短い時間のプロセスと弱い照度で長い時間のプロセスは同じエネルギー量になります。従って、早いスループットが要求される工場などでは強い照度のエキシマUVランプが求められます。照度が高いエキシマUVランプはランプ寿命が短くなることからランプ交換の費用がかさみます。また、照度を出すために電力も消費しそれに伴う熱も出るのでランプシステムは水冷構造が必要となり装置構造の複雑化かつコストもスペースも増大します。 したがって全ての用途で高照度のエキシマランプを必要とする理由はないのです。 株式会社エキシマの装置はランプ照度を抑えながら豊富な経験に基づく最適なシステム条件の確立により高性能なプロセスを実現しています。従来からのメーカー主導のビジネスモデルを脱しユーザーの立場に立ったランニングコストと性能を追求した画期的な製品を提供しています。

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エキシマプロセス温度

[en]エキシマ光処理の温度

UV洗浄改質光処理に使われる紫外線ランプは点灯させると温度は上昇します。UV洗浄改質で従来より使用される波長185,254nmのオゾンを発生させる「低圧水銀ランプ」は名前の通りランプ管内に封入された少量の水銀を熱で蒸気させて電極のアーク放電により紫外線を発光させるランプです。したがってランプの温度が高温になる事は必須です。これに対して「エキシマUVランプ」はランプ管内には希ガスのみで電極も水銀もありません。希ガスの特性で瞬時に最大照度が発生します。水銀が無いので紫外線を発するためにランプを高温にする必要はありません。UVランプが低温だと照射対象物の温度が上がらないのでフィルムなど熱の影響を受けやすい製品へのダメージが無い、また、照射対象物が冷却のための時間が不要なのでのでUV処理後すぐに取り出して短時間で処理できる。株式会社エキシマのランプは冷却のための構造が不要な為、装置が低コストかつコンパクトにできる。など多くのメリットがあります。 株式会社エキシマの社内データより各種UV洗浄改質紫外線ランプの温度データをご紹介します。 本データで使用する弊社のエキシマランプは初期照度20mW/cm2以上の標準ランプです。他社製の高照度のエキシマランプは温度が高温になるため、冷却が必須であり本データにはあてはまりません。。

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水銀不使用

[en]UVランプと水俣国際条約

我が国は2016年2月2日国際条約「水銀に関する水俣条約」の締結しました。この条約は、水銀及び水銀化合物の人為的排出から人の健康及び環境を保護することを目的としており、採掘から流通、使用、廃棄に至る水銀のライフサイクルにわたる適正な管理と排出の削減を定めるものです。従来よりUV洗浄、改質、殺菌等で一般的に使用されてきた低圧水銀ランプは名前の通り水銀を用いており、「水銀に関する水俣条約」で2021年から水銀ランプ製品は基本的に製造と輸出入が禁止されることに なります。水銀を使用しないUVランプ代替製品としてUV-LEDやエキシマUVランプなどがございます。これから新しく導入する技術や設備を検討する際にユーザーは知っておいたほうがよい最新動向です。

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