ヨウ化キセノンを用いた紫外線光源の開発

碘化氙紫外光源的开发

基本信息

批准号：
06F06382
负责人：
神野雅文
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

平成20年度は、ヨウ化キセノンランプの駆動波形の最適化と、放電過程およびXeI^*エキシマの生成過程の実験的解析、および殺菌応用に向けた検証を行った。まず立ち上がりおよび立ち下がり時間の短い(50-150ns)高電圧パルスを出力する回路を作成し、ランプを駆動することで、5-15%の発光効率を達成することができた。次にICCDカメラを用いて放電進展過程を観測することで、本ランプの駆動方式であるバリア放電の典型的な放電形態であるフィラメント状の放電について、可視光像は直径サブミリメートルのフィラメント形状であるが、紫外光はフィラメントを中心に1cm以上の範囲に広がって発光していること、かつ可視光や近赤外光と異なり、電圧パルス立ち下がり後の減衰が遅い(〜1μs)ことが分かった。この事実は、寿命の長いキセノン準安定原子が紫外発光に寄与していることを示唆する。近赤外レーザを用いた吸収分光により、キセノン準安定原子密度を直接測定したところ、その時間変化がXeI^*の発光波形と一致した。XeI^*エキシマが紫外線を放射し、基底状態に遷移する時定数は十分短い(15ns)ので、キセノン準安定原子がXeI^*エキシマを生成していることが分かり、キセノン準安定原子がヨウ素原子と衝突し、Harpoon reactionによりXeI^*エキシマを生成する過程が支配的であると思われる。最後に枯草菌に本ランプの紫外線を照射することにより、市販の低圧水銀ランプと比較して、同じ殺菌効果を得るための紫外線照射エネルギーが1/2から2/3で済むという結果が得られた。これは、XeI^*の253nmの紫外線に加えて、I原子の200nm付近の紫外線が同時に照射されることが効いているためだと思われる。

2008财年，我们优化了碘化氙灯的驱动波形，对放电过程和XeI^*准分子的生成过程进行了实验分析，并验证了其在灭菌方面的应用。首先，我们创建了一个输出具有短上升和下降时间（50-150 ns）的高压脉冲的电路，通过驱动灯，我们能够实现5-15%的发光效率。接下来，通过使用ICCD相机观察放电进展过程，我们发现丝状放电的可见光图像是这种灯的驱动方法的势垒放电的典型放电形式，其直径为丝状。然而，人们发现，紫外光在灯丝周围1厘米或以上的范围内发射，与可见光和近红外光不同，电压脉冲下降后的衰减为慢（~1 μs）。这一事实表明，长寿命的氙亚稳态原子有助于紫外线发射。当使用近红外激光通过吸收光谱直接测量氙亚稳态原子密度时，其时间变化与XeI^*的发射波形相匹配。由于XeI^*准分子发射紫外光并跃迁到基态的时间常数足够短（15 ns），因此可以看出，氙亚稳原子生成了XeI^*准分子，氙亚稳原子为看来主要的过程是由于 Harpoon 反应而与 XeI^* 准分子发生碰撞。最后，通过用该灯的紫外线照射枯草芽孢杆菌，结果是，与市售的低压汞灯相比，达到相同杀菌效果所需的紫外线照射能量为Ta的1/2至2/3。。这似乎是由于除了来自XeI^*的253nm紫外线之外，还同时照射了来自I原子的200nm左右的紫外线。