UVランプの波長について | UVオゾン洗浄改質装置

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UVランプの波長について

一般に紫外線洗浄・表面改質照射装置といわれる場合では、184.9nm、253.7nmの短波長を主波長として、効率よく放射する低圧水銀ランプが使用されています。光のエネルギーと運動量の塊は、フォトンとG.N.ルイスにより命名され、光子,光量子ともよばれます。紫外線の各波長には、波長が短ければ短いほど、高いエネルギーを持っており、184.9nm、253.7nmの波長では多くの有機物の結合を切断することが可能です。

低圧水銀ランプの分光エネルギー分布

低圧水銀ランプの分光エネルギー分布図

ランプの波長と光エネルギーとの関係式は、下記の式であらわされます。

ランプの波長と光エネルギーと関係式

この式より、低圧水銀ランプの主波長184.9nm、253.7nmのそれぞれの持つエネルギーを求めますと、下記の通りになります。

184.9 nm の波長で、647KJ/mol(6.7eV)
253.7 nm の波長で、472KJ/mol(4.9eV)

代表的な分子の結合エネルギーは下表の通りで、低圧水銀ランプの持つ光エネルギーで分子鎖を切断する事が出来、同時に発生するオゾンの効果も合わせ、洗浄・表面改質の効果が期待できます。

結合分子結合エネルギー結合分子結合エネルギー
O-O138.9C-H413.4
C-N291.6H-Cl431.8
C-Cl328.4C-F441.0
C-C347.7O-F462.8
C-O351.5O=O490.4
Si-O369.0H-F563.2
N-H390.8C=C607.0

単位:KJ/mol

波長が短くなればなるほど、エネルギー量はおおくなり、表面改質効果を上げることは出来ますが、光の届く距離や装置価格など制約条件が増えてきます。

例えばエキシマ洗浄表面改質装置(主波長172nm)では、分子結合エネルギーの高い高分子材料の表面改質を行うことが可能です。

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