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

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。

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-O | 138.9 | C-H | 413.4 |
C-N | 291.6 | H-Cl | 431.8 |
C-Cl | 328.4 | C-F | 441.0 |
C-C | 347.7 | O-F | 462.8 |
C-O | 351.5 | O=O | 490.4 |
Si-O | 369.0 | H-F | 563.2 |
N-H | 390.8 | C=C | 607.0 |
単位:KJ/mol
波長が短くなればなるほど、エネルギー量は大きくなり、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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