JP2002050318A - 外部電極型放電ランプ - Google Patents

外部電極型放電ランプ

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JP2002050318A
JP2002050318A JP2000238253A JP2000238253A JP2002050318A JP 2002050318 A JP2002050318 A JP 2002050318A JP 2000238253 A JP2000238253 A JP 2000238253A JP 2000238253 A JP2000238253 A JP 2000238253A JP 2002050318 A JP2002050318 A JP 2002050318A
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Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 トリチウムの封入なしで暗黒始動性を向
上させたヘリウムあるいはアルカリ金属を封入した磁気
計用の外部電極型放電ランプを提供すること。 【解決手段】 ヘリウムまたはアルカリ金属を封入した
概略円筒状のガラス製放電容器外表面に、金属板からな
り該放電容器中央部と両端部近傍に間隔を空けて該放電
容器周方向に一つの中央高圧電極と二つの端部低圧電極
からなる三つの外部電極を配設し、該中央高圧電極と該
端部低圧電極間にに高周波電圧を印加することによっ
て、各外部電極間に挟まれた二つの発光領域より、光を
該放電容器外部に放出する外部電極型放電ランプであっ
て、非磁性の導電性物質が、該中央高圧電極配設部に対
応する該放電容器内表面部分と、前記三つの外部電極の
非配設部に対応する該放電容器内表面部分とにまたがっ
て、前記二つの発光領域内においてランプ軸方向に左右
対称に同一配置となるように具備され、かつ該導電性物
質は外部電極の給電部とは反対側の該放電容器内表面に
具備されていることを特徴とする外部電極型放電ランプ
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、外部電極型放電
ランプに関する。特に磁気計の光源として使用する外部
電極型ヘリウムランプあるいはアルカリ金属が封入され
た外部電極型放電ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許3,206,671号及び米国
特許3,350,632号には、ヘリウムが封入された
放電ランプと、同じくヘリウムを封入したガスセルによ
って動作する磁気計が開示されている。この磁気計は数
十〜数百MHzの高周波によってヘリウムランプを点灯
させ、ランプの光を円偏光させてヘリウムガスセルの内
部を透過させて、磁界の変化に連動してヘリウムのスペ
クトル線が分離する、いわゆるゼーマン(Zeeman)効
果によって生じるヘリウムスペクトルの変化を感知する
ことを利用するシステムが用いられている。
【0003】このシステムの内部においてヘリウムラン
プは、外光が侵入しない、完全に密閉された暗黒条件と
なる容器内で用いられる、さらに磁気計を動作させる環
境は−50℃の極寒地帯でも使用されることがある。こ
の条件では、放電のきっかけとなるランプ内部の初期電
子の数が極端に減少するため、ランプは始動しにくい状
態になり、著しい始動遅れを生じたり、放電を開始しな
くなるという不具合を生じる。
【0004】ランプの暗黒不点灯を回避するために、ラ
ンプ内部にヘリウムだけでなく、放射性物質であるトリ
チウムを微量封入することがなされている。トリチウム
は水素の同位元素でランプ点灯中は発光せず放電に影響
は与えないが、原子核内部の中性子の一個が陽子に代わ
りヘリウムになる際にベータ線を放出する。従って、ヘ
リウムランプの他の特性に影響を与えること無く、ラン
プ内部でベータ線によって始動に必要な電子を作り出
し、始動性を大幅に改善させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トリチ
ウムは常温で気体の放射性物質のため管理が非常に難し
くランプへの封入設備が複雑になる。そして安全対策が
面倒である。また国内においてはその取り扱いが非常に
厳しく規制されている。よって、ランプのコストを考え
ると、日本国内でのトリチウムを封入したランプの製作
は事実上不可能に近い。
【0006】外光が期待出来ない状態(暗黒下)での始
動遅れを解決する従来技術として、例えば特開平10−
188910号がある。この技術は、ガラス管内表面に
蛍光体が塗布された外部電極型蛍光ランプの暗黒始動特
性を改善するために、導電性物質を低圧側電極が配設さ
れた領域に対応するガラス管内表面領域と、いずれの電
極も配設されていない領域に対応するガラス管内表面領
域とにまたがって取り付け、電源の高周波、高電圧パル
スによって、低圧側電極に対応するガラス管内表面の導
電性物質の一部を負極とする電界集中が起こり、導電性
物質表面より電子が放出されやすい状態になり、該導電
性物質がない場合に比べ暗黒始動性が大幅に向上すると
いうものである。
【0007】この発明は、ガラス管内表面に蛍光体が塗
布された外部電極型蛍光ランプに限定したものであっ
て、その導電性物質をランプ軸方向に対になった外部電
極にまたがる様にガラス管内部で径方向に塗布し、また
取り付ける位置としてはランプの長手方向のいずれかの
位置に取り付ければよいとしている。
【0008】しかし、ヘリウムあるいはアルカリ金属を
封入した磁気計用の放電ランプにおいては、ランプの光
取りの出し方が中央高圧電極とその両側にある端部低圧
電極間の二つの領域であり、外部電極型蛍光ランプが管
軸に沿った1箇所のアパーチャ部であるのとは異なるた
め、導電性物質の取り付け方や、取り付け位置、導電性
物質の特性において、従来の外部電極型蛍光ランプとは
異なる新たな技術が必要となる。
【0009】よって、本発明の目的は、トリチウムの封
入なしで暗黒始動性を向上させたヘリウムあるいはアル
カリ金属を封入した磁気計用の外部電極型放電ランプを
提供することにある。
【0010】
【課題を解決する手段】上記課題を解決するために本発
明は、ヘリウムまたはアルカリ金属を封入した概略円筒
状のガラス製放電容器外表面に、金属板からなり該放電
容器中央部と両端部近傍に間隔を空けて該放電容器周方
向に一つの中央高圧電極と二つの端部低圧電極からなる
三つの外部電極を配設し、該中央高圧電極と該端部低圧
電極間に高周波電圧を印加することによって、各外部電
極間に挟まれた二つの発光領域より、光を該放電容器外
部に放出する外部電極型放電ランプであって、非磁性の
導電性物質が、該中央高圧電極配設部に対応する該放電
容器内表面部分と、前記三つの外部電極の配設されてい
ない非配設部に対応する該放電容器内表面部分とにまた
がって、前記二つの発光領域内においてランプ軸方向に
左右対称に同一配置となるように具備され、かつ該導電
性物質は外部電極の給電部とは反対側の該放電容器内表
面に具備されていることを特徴とする外部電極型放電ラ
ンプとするものである。また、前記導電性物質は線形状
であることが望ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明ランプの実施の形態
を示す図である。図1(a)は、本発明のランプ10の
全体図であり、図1(b)は図1(a)におけるA−
A’断面図である。円筒状の放電容器1の外表面には、
中央高圧電極2、端部低圧電極3、3'が放電容器1の
周方向にそれぞれ間隔を空けて配設され、中央高圧電極
2には始動時には周波数50kHz、ピーク電圧100
0Vの高電圧が印加され、始動後には50MHzの高周
波電圧が印加される。ガラス管1の内部にはヘリウムガ
ス等が封入されるとともに、放電容器1の内表面には導
電性物質4も配置される。
【0012】導電性物質4は放電容器1の内部に存在す
るが図1においては便宜上実線で示してある。このよう
に、放電容器1の内表面に導電性物質4を存在させるこ
とで、本発明のランプにおいて始動性を改善できる理由
は、中央高圧電極2に電圧が印加されると、中央高圧電
極2から放電容器1を介して導電性物質4を通電して、
さらに放電容器1を介して端部低圧電極3または3'へ
通じる沿面放電が生じ、ランプ内部で初期電子となる電
子の生成がなされ、始動遅れを起こすことなくランプの
主放電が開始すると考えられる。
【0013】さらに、図2は本発明のランプ10の使用
時における配置図である。図1(a)で示したように、
該ランプ10は高周波電源(図2中のRF)に接続され
た中央高圧電極2と接地された2つの端部低圧電極3、
3’の間に二つの発光領域S1、S2を持つ。これは立
体的な探査が可能な高精度の磁気計を製作する場合にお
いては、X,Y,Zの各軸方向に対応するようにヘリウ
ムガスセル6、6’を配置し、それぞれの磁気探査の精
度を上げるために、各軸のガスセルを二組づつ使用する
ため、該ランプ10の発光領域は二つあるものである。
この一つの軸に対して配置する二つのガスセル6、6’
に、干渉フィルタ11、11’と円偏光素子12、1
2’を通過して、それぞれ逆方向に円偏光された光を透
過させて、光磁気共鳴信号の論理積を光検出器7、7’
で変換される出力信号電圧でとることによって、磁気計
の精度を上げている。
【0014】従って、該ランプの二つの発光領域におけ
るヘリウムあるいはアルカリ金属の発光スペクトル、発
光強度は同じであることが好ましい。もし、二つの発光
領域の発光強度が異なる場合には、ガスセルの磁気感度
にも差が生じることとなる。この場合、ランプの発光領
域の強度を電源によって調整することは不可能であるた
め、二つのガスセルの磁気感度は、ガスセルの入力電力
によってキャリブレーリョンする必要がある。その場合
には、感度の低い発光領域側のガスセルにキャリブレー
ションするために、磁気計の感度が低下してしまう。
【0015】図2はX方向に配置されたガスセル6、
6’と本発明のランプ10の位置関係を示している。ま
た、図3はY方向、Z方向に配置されたガスセル6、6
と本発明ランプの20の位置関係を示している。図2の
ランプ10と図3のランプ20とは互いに平行平面上で
90度ずらして配置されている。ガスセル6、6’とラ
ンプ10、20の間にはランプ10、20からの光をガ
スセル6、6’に取り込むレンズ5、5’干渉フィルタ
11、11’円偏光素子12、12’が配置されてお
り、ガスセル6、6’を透過した光は光検出器7、7’
に照射され電圧信号に変換される。
【0016】本発明の導電性物質4は、中央高圧電極2
が配置された部分に対応する放電容器1内表面と、二つ
の発光領域S1、S2の内いずれか一方の放電容器1内
表面に塗布すれば暗黒始動性に対しては十分な効果があ
る。しかし、導電性物質4を塗布した発光領域S1、S
2側は、5〜10%発光強度が低下するために、一方の
発光領域にのみ導電性物質4を塗布した場合には二つの
発光領域S1、S2で発光強度に差を生じてしまう。し
がたって、導電性物質4は二つの発光領域S1、S2で
同一形状に、中央高圧電極2を中心としてランプ軸方向
に左右対称に取り付けなければならない。
【0017】さらに、本発明において、導電性物質4は
ランプ径方向に対しても取り付け位置を考慮しなければ
ならない。図1(b)は図1(a)におけるA−A’断
面図である。同図(a)の導電性物質4が配置された部
分は、外部電極の給電部8と、円形断面のランプの中心
に対して180度反対側に配置されなければならない。
これは、図3に示すようにランプからの光をガスセル6
に透過させる際に、導電性物質4がガスセル6に対して
光を遮らないように設定するためのものであり、形状は
細い線状にランプ軸方向に配置しなければならない。
【0018】さらに、この発明における導電性物質は、
その材質が限定される。ランプ10、20は、ガスセル
6、6’と非常に近い位置に配置される。ガスセル6、
6’にはガスセル内部で発光するヘリウムスペクトルに
ゼーマン効果によるスペクトル線の分裂を生じさせるた
めの交流磁界が印加されるため、導電性物質4がニッケ
ル等の磁性体の場合には、導電性物質4が磁化し、ラン
プ10、20の放電に影響を与える。
【0019】このため、本来感知すべき磁界の変化を感
知することができなくなり、磁気計としては動作出来な
いことが分かった。本発明において使用する導電性物質
4は、銀ペーストやカーボンペースト等の導電性塗料
が、非磁性で塗布性もよく使いやすいものである。ま
た、市販されている巾1mm程度の銅テープやアルミニ
ウムテープを導電性物質としてランプ内部に貼り付けて
も十分使用可能であった。
【0020】
【実施例】図1に示した本発明にかかる外部電極型放電
ランプについて具体的な実施例を詳細に説明する。放電
容器1はガラス製で全体形状が管状で、その内部には所
定の真空排気がされた後、ヘリウムガスが充填され、両
端を閉塞して内部が密封状態となっている。放電容器1
はヘリウムの透過が少ないアルミノ珪酸ガラスであり長
さ80mm、外径φ6.4mmである。電極3,3'
は、パイプ状のものでガラス管1の軸方向に沿ってその
外表面に設けられる。この電極は、例えば、厚さ0.3
mmの銅板を板金加工することによってできており、シ
リコンの接着材によって放電容器に固定されている。
【0021】導電性物質4は、例えば、銀ペーストが巾
1mm×長さ54mm程度の大きさで放電容器1の内表
面に配置される。図においては、放電容器1の内表面下
部に線状に配置される。線状に配置することで放電容器
の発光領域を広く確保できる。導電性物質4の材料は銀
ペーストである。
【0022】ここで、導電性物質4は、放電容器1の内
表面であって、中央高圧電極2が配設された領域に対応
する放電容器1内表面領域と、いずれの電極も配設され
ていない領域に対応する放電容器1内表面領域とにまた
がって位置する。また、導電性物質4はアースされた他
方の端部低圧電極3,3’の配設されている領域に対応
する放電容器1内表面に配置されても差し支えない。
【0023】次に、上記の、ヘリウムを放電容器1に封
入した外部電極型放電ランプの始動特性を示す実験を説
明する。図4はその実験結果を示すもので、横軸は中央
高圧電極2と端部低圧電極3,3間に電圧を印加してか
らランプが点灯するまでの時間を表し、縦軸は横軸で示
す時間に対する始動確率を表す。
【0024】本発明品との比較例として、導電性物質4
を具備していないランプと、導電性物質を具備せずにト
リチウムを封入したランプを各1本点灯を、外光のない
環境で10秒間隔にて100回ずつ点灯させ、各々何秒
で始動したかを測定した。
【0025】図4中、横軸は始動までの時間、縦軸は始
動確率であり、例えば「ある始動時間までに何%の確率
でランプが始動する」ということがプロットより導かれ
る線から読み取れ、短い始動時間までに100%始動す
るほど、始動性が良いと判断する。本発明品のランプは
線(A)で示されるが、すべて5ms以内に始動してい
る。しかし、導電性物質4を具備していない、線(B)
に示すランプにおいては、5msではほぼ0〜5%しか
ランプは点灯せず、100msで漸く70%の点灯を示
している。
【0026】また、線(C)で示したトリチウムを封入
したランプにおいても、5msではほぼ0〜15%しか
ランプは点灯せず、40msで70%の点灯を示してい
る。このように本発明ランプがいかに始動性に優れてい
るかが明白である。なお、放電容器1に封入するガスは
ヘリウム以外にカリウム、ナトリウム、セシウム等のア
ルカリ金属蒸気でもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の外部電極
型放電ランプは、常に良好な始動特性をもつことができ
るため、磁気計に搭載して使用し、外光が期待できない
暗黒状態に長時間放置した場合でも、トリチウムの封入
をせずに簡易な構造で、ランプを問題なく始動点灯させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明ランプの実施の形態を示す図である。
【図2】 本発明ランプの使用時の配置を示す図であ
る。
【図3】 本発明ランプの使用時の配置を示す図であ
る。
【図4】 始動特性の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1 放電容器 2 中央高圧電極 3、3’ 端部低圧電極 4 導電性物質 5、5’ レンズ 6、6’ ガスセル 7、7’ 光検出器 8 給電部 9、9’ 給電部 10 ランプ 11、11’ 干渉フィルタ 12、12’ 円偏光素子 20 ランプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘリウムまたはアルカリ金属を封入した概
    略円筒状のガラス製放電容器外表面に、金属板からなり
    該放電容器中央部と両端部近傍に間隔を空けて該放電容
    器周方向に一つの中央高圧電極と二つの端部低圧電極か
    らなる三つの外部電極を配設し、該中央高圧電極と該端
    部低圧電極間に高周波電圧を印加することによって、各
    外部電極間に挟まれた二つの発光領域より、光を該放電
    容器外部に放出する外部電極型放電ランプであって、非
    磁性の導電性物質が、該中央高圧電極配設部に対応する
    該放電容器内表面部分と、前記三つの外部電極の配設さ
    れていない非配設部に対応する該放電容器内表面部分と
    にまたがって、前記二つの発光領域内においてランプ軸
    方向に左右対称に同一配置となるように具備され、かつ
    該導電性物質は外部電極の給電部とは反対側の該放電容
    器内表面に具備されていることを特徴とする外部電極型
    放電ランプ。
  2. 【請求項2】 前記導電性物質が線形状であることを特
    徴とする請求項1に記載の外部電極型放電ランプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008135194A (ja) * 2006-11-27 2008-06-12 Ushio Inc 光源装置

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