JP2004170074A - Ultraviolet surface of light source and fluorescent transilluminator using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外面光源とこれを紫外線放射源に用いた蛍光トランスイルミネーターに関する。
【0002】
【従来の技術】
DNA解析のような生化学の分野で用いられるゲル電気泳動法は、核酸やたんぱく質の分析手段としてきわめて有効な手段であるが、これに用いられる電気泳動装置には、例えば特許文献1に記載されているように、紫外線を放射する光源が欠かせない。
【0003】
上記特許文献1にも記載されている通り、ゲル電気泳動装置は、大略、次のような三つの部分から構成されている。その第1は、例えばポリアクリルアミドや寒天などからなる支持体(泳動ゲル)に予め検体の高分子を含ませておき、その泳動ゲルに電解液中で電界を加える構成部分である。この泳動ゲルへの電界の印加によって、検体の高分子が泳動ゲル中を移動するのであるが、高分子の移動量には分子量や形などの違いによって差が生じる。これを利用して、検体の高分子を分離する。
【0004】
二つ目は、上述の分離された検体の高分子を含む泳動ゲルに紫外線を照射する構成部分である。上記第1の構成部分によって分離された高分子の分離状態はそのままでは目では見えないが、例えばエチジウムブロマイドのような核酸に結合する蛍光物質で泳動ゲルを染色し、これに紫外線を照射すると、核酸の部分がオレンジ色に蛍光を発する。これにより、検体の高分子の分離状態を目で見えるようにする。紫外線の放射源には、通常、紫外発光の蛍光ランプが用いられるが、そのような、紫外線放射源としての紫外線ランプユニットとこれからの紫外線を泳動ゲルに照射できるようにした構造体を総称して、蛍光トランスイルミネーターと呼ぶ。
【0005】
第3番目は、目視できるようにした高分子の分離状態を記録し、解析する構成部分である。
【0006】
本発明は、上述の蛍光トランスイルミネーターとして用いて特に有効な、紫外発光の蛍光ランプに関わる発明である。図2に、上記特許文献1の図7及び図8に記載された蛍光トランスイルミネーターの斜視図及び断面図を再掲して示す。図2を参照して、この図に示す蛍光トランスイルミネーターは、箱形の筐体7の中に紫外線ランプ8を内蔵させた構造になっている。筐体7には上面に窓が設けられていて、その窓には紫外透過性のガラス9が嵌め込まれている。この紫外透過性のガラス9は、紫外線は通すものの可視光は遮断するという特殊なフィルター特性をもっている。そして、その紫外透過性ガラス9の上に泳動ゲル10を載置し、紫外線ランプ8からの紫外線を紫外透過性ガラス9を通して泳動ゲル10に照射する。
【0007】
ところで、特許文献1には、蛍光トランスイルミネーターに用いられる紫外線ランプ9についての詳細な記述はなされていないが、蛍光トランスイルミネーターとして用いられる紫外光源には、従来、特許文献2、特許文献3あるいは特許文献4に開示されているようなものが知られている。すなわち、直管形の紫外発光の蛍光ランプを複数本平行に並べて面光源にした、紫外面光源である。特に、特許文献3及び特許文献4に記載の紫外面光源では、これを構成する直管形蛍光ランプの放射紫外線の波長を異ならせておいて、蛍光ランプを切り替えて点灯させることで外部に取り出す放射紫外光の波長を切り替えることができる構造にしている。
【0008】
光源を面光源にするのは、特許文献2にも記載されているように、蛍光トランスイルミネーターとして用いるときは、輝度の均一性が重要であるからである。また、放射光の波長を可変にするのは、以下のような理由による。先にも述べた通り、DNA自体は肉眼では見えないものの、エチジウムブロマイドのようなDNAと結合して蛍光を出す試薬で染色し、これに紫外線を照射することで目に見えるようにすることができる。ところで、紫外線にはその波長によって長波長側からUV−A、UV−B、UV−Cの三種類がある。UV−Aは波長が315〜380nmの領域の紫外線、UV−Bは波長が280〜315nmの領域の紫外線、UV−Cは波長が100〜280nmの領域の紫外線であって、上述の蛍光試薬はUV−Bに対して効率よく発光するという性質を持っている。ところが、観測されるDNAによってはUV−Bでは死滅してしまうものもあるので、その場合には、波長がより長く光エネルギーの小さいUV−Aを使うのが望ましいという事情があるからである。
【0009】
ここで、上に述べた複数の直管形の蛍光ランプを平行に並べた構造の紫外面光源の、一本一本の蛍光ランプには、従来、水銀蒸気を含むガスを放電媒体に用いた、水銀励起の紫外蛍光ランプが主に使われている。例えば、上記特許文献3に記載された波長可変の紫外面光源においては、UV−A発光の蛍光ランプとUV−B発光の蛍光ランプには、ガラス管の内壁に、放電によって水銀蒸気が放射する波長254nmの紫外線に励起されて、UV−AまたはUV−Bを放射する蛍光体を層状に形成した蛍光ランプが使われている。また、UV−C発光の蛍光ランプには、蛍光体を用いず、水銀蒸気からの254nmの紫外線を直接ガラス管を通して取り出す構造の蛍光ランプを用いている。このUV−C発光の紫外蛍光ランプは、いわゆる殺菌ランプとして知られているものである。
【0010】
【特許文献1】
特開平5−215714号公報(段落[0002]〜[0004]、図7及び図8)
【特許文献2】
米国特許第5,347,342号明細書(第1欄第5〜55行及び図3)
【特許文献3】
米国特許第5,387,801号明細書(第2欄第32〜第3欄第7行、図1及び図3)
【特許文献4】
米国特許第5,670,786号明細書(第1欄第5〜53行及び図3)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
これまで述べたように、従来の紫外面光源は、直管形の蛍光ランプを複数本平行に並べた構造で、それぞれの蛍光ランプには水銀励起の紫外蛍光ランプが用いられている。
【0012】
そこで、従来の紫外面光源は、水銀励起の紫外蛍光ランプ自体の性質にまつわる各種の問題と、そのような性質をもつ紫外蛍光ランプを蛍光トランスイルミネーターの構成要素として用いることによって生じる問題とを抱えることになる。第1の問題は、環境に対する負荷が大きいことである。第2の問題は、水銀による管ガラスや電極の劣化が避けられず、蛍光ランプとしての寿命が長くないことである。第3は、点灯直後に管の内部の水銀蒸気圧が安定するまでに長い時間を要し、輝度の立ち上がりが遅いことである。このため、水銀励起の紫外蛍光ランプを用いた蛍光トランスイルミネーターには、輝度が所定の定常状態になるまでの間に観測されるDNAが死滅してしまうことがあるという問題が生じる。更には、水銀は紫外線以外にも可視領域の光も放射するので、その可視光によって、せっかくエチジウムブロマイドなどで染色したDNAがマスクされて見え難くなり、解析の精度が下がってしまう。この現象を避けるには、前述したように、蛍光トランスイルミネーターの筐体7(図2参照)の上面の窓に、フィルターを設けなければならない。図2における紫外透過性ガラス9がそのフィルターの役をなしているわけであるが、このフィルターは紫外線は通すものの可視光は遮断するという特殊な特性をもっていなければならないため非常に高価で、蛍光トランスイルミネーターの価格の80%程度も占めるほどである。
【0013】
水銀励起の紫外蛍光ランプを用いることに起因する上述のいろいろな問題は、水銀蒸気を含まない希ガスのみを放電媒体に用いる、水銀レスの希ガス蛍光ランプによって避けることができる。この希ガス蛍光ランプは、例えば白色発光のものはスキャナーや複写機、あるいはファクシミリ装置のようなOA機器の原稿読取り部の光源に用いられるなど、既に実用化されている蛍光ランプであるが、その代表的なものに、アパーチャー形外部電極構造の希ガス蛍光ランプがある。
【0014】
アパーチャー形、外部電極構造の直管形希ガス蛍光ランプの斜視図を示す図3を参照して、円筒状のガラス管11の外面に、平行な2本の帯状電極14A ,14Bが設けられている。これらが外部電極である。これら2本の外部電極14A,14Bは共に、例えばアルミ箔の細長いテープをガラス管11の長手方向に添わせて貼り付けるなどして形成したもので、上下2本の間隙15A,15Bによって隔てられて絶縁状態にある。
【0015】
ガラス管11の内部には、放電媒体である希ガス12が封入されている。この希ガス12は、例えばキセノンガス或いはこれとネオン、アルゴンなどの他の希ガスとを混合したガスで、水銀蒸気を全く含んでいない。封入圧力は、概ね100〜200Torr程度である。そして、ガラス管11の内壁には、蛍光体の層13が形成されている。蛍光体層13は、外部電極14A,14Bの間の間隙15Aに相当する部分が取り除かれている。
【0016】
このアパーチャー形、外部電極構造の直管形希ガス蛍光ランプにおいて、外部のインバーター16から2つの外部電極14A,14Bの間に例えば30kHz、1500Vというような高周波、高電圧を印加すると、誘電体であるガラス管11を介して管の内部に誘電体バリア放電が生じる。これにより、キセノンが放射する主に172nmの波長の紫外線によって蛍光体13が励起され発光して、その光がアパーチャー(外部電極間の間隙15Aとこれに相当する蛍光体層13が形成されていない部分とからなる、スリット状の光取出し部)を通して外部に取り出される。
【0017】
概略を上に述べたような外部電極構造の直管形希ガス蛍光ランプを用いれば、これを複数本平行に並べて水銀レスの面光源を実現することができるであろう。しかしながら、ただ単に上述の構造の直管形希ガス蛍光ランプを複数本並べただけでは、可視発光の水銀レス面光源を得ることはできても、紫外発光の面光源を得ることはできない。
【0018】
すなわち、外部電極形の蛍光ランプは、電極14A,14Bがガラス管11の外部に設けられていることから、電極間の絶縁が湿度や異物付着などのような外部の環境に影響される。しかも、電極間に高周波、高電圧を印加するので、電極間でリークが生じやすい。そこで、少なくとも電極14Aと電極14Bとの間に絶縁物を設けて、絶縁性を高めなければならない。絶縁構造は、絶縁性の向上効果の点からも取扱い上の安全性の点からも、ガラス管11の全体を絶縁物で覆うようにすることが望ましい。そこで従来、図示しない熱収縮チューブで外部電極の上からガラス管11の全体を覆うようにしている。この絶縁チューブは加工しやすく、また可視領域では光透過率も良いという特徴をもっている反面、UV−Bの紫外光を遮断してしまうという性質を持っている。従って、熱収縮チューブでガラス管11を覆った従来の構造の外部電極形蛍光ランプは、蛍光トランスイルミネーターに用いることはできない。
【0019】
また、製造の観点から言えば、アパーチャー形、外部電極構造の直管形蛍光ランプはその製造の過程で、外部電極14A,14Bにする細長いアルミ箔のテープを丸い管に一つ一つ張り付けなければならないので、加工が大変難しい。ガラス管11の径が小さく細管化されているときは、特に難しい。このアパーチャー形外部電極の製造の困難さを改善するために、2本の平行な導電体の帯をガラス管に螺旋状に巻きつけてゆく製造方法なども考えられているが、この場合は外部電極を透光性の材料で形成しなくてはならず、電極材料の選択の幅が狭まったり、新規な材料を使うことに伴う製造技術上の困難さや、材料の導電率が低く電極の抵抗が高くなってしまうなどの別の問題が生じてくる。
【0020】
そこで、本発明は、紫外発光のものを含む複数の直管形蛍光ランプを複数本並べて面光源とした構造の紫外面光源において、上記直管形の紫外蛍光ランプにアパーチャー形外部電極構造の、水銀レス希ガス紫外蛍光ランプを用いることができるようにすることを目的とする。
【0021】
本発明は、また、上記紫外面光源を構成するアパーチャー形外部電極構造の直管形希ガス蛍光ランプの製造における、特に外部電極の形成を容易にすることを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明の紫外面光源は、アパーチャー形の外部電極構造を有する直管形蛍光ランプを複数本並べて面光源を構成し、前記複数の直管形蛍光ランプには紫外発光の直管形蛍光ランプを含ませた構造の紫外面光源であって、一平面に前記複数の直管形蛍光ランプが一本ずつ嵌め込まれる、断面が円弧状の複数本の平行に並ぶ溝を有し、各々の溝の内壁には溝に嵌め込まれる直管形蛍光ランプの外部電極となる二本の帯状の導電体が形成された構造で、前記複数の直管形蛍光ランプを外部電極のアパーチャー側とは反対の側から保持する絶縁ブロックと、前記絶縁ブロックの溝に嵌め込まれる発光管であって、内部には放電媒体である水銀非含有の希ガスが封止され、内壁には蛍光体の層が形成されて、前記絶縁ブロックの溝の内壁に形成された帯状の導電体と一体的になって前記アパーチャー形の外部電極構造を有する直管形蛍光ランプを構成して、前記内壁に形成された蛍光体の層に応じた波長の光を放射する発光管と、前記絶縁ブロックの一平面に密着して、前記複数の直管形蛍光ランプを外部電極のアパーチャー側から保持する透光ブロックであって、紫外透過性の材料からなり、前記絶縁ブロックの一平面に接する面には、各々の直管形蛍光ランプに密接する、断面が円弧状の複数本の平行に並ぶ溝を有する紫外透過性の透光ブロックと、前記複数本の直管形蛍光ランプを切り替えて点灯させる手段とを含んでなる紫外面光源である。
【0023】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明の一実施例に係る蛍光トランスイルミネーターの斜視図を示す図1(a)及び、分解した状態を断面図で示す図1(b)を参照して、図1に示す蛍光トランスイルミネーターは、中実のブロック状の絶縁体の中にアパーチャ形、外部電極構造の直管形蛍光ランプ1が複数本(この例の場合は、4本)、間を空けて平行に並べて埋め込まれていて、スイッチSWの切替えで点灯するランプを切り替えられる構造になっている(尚、図1(a)においては、図を簡素化して分りやすくするために、蛍光ランプの内壁に形成されている蛍光体の層は省いて示してある)。上記ブロック状の絶縁体は、紙面下側に位置する電極側絶縁ブロック2と、上側に位置する光取出し側絶縁ブロック3の2つの部分とが、蛍光ランプ1を挟んで密着している構造になっている。
【0024】
光取出し側絶縁ブロック3は、紫外透過性をもった材料でできている。この光取出し側絶縁ブロック3は、従来の蛍光イルミネーターにおける紫外透過性ガラス9(図3参照)が、紫外線は通すものの可視領域の光は通さないという特殊な性質をもっているのとは違って、紫外線領域から可視領域まで通す性質をもっている。そのような絶縁材料はガラスであってもよいしプラスチックであってもよいが、特にこれまでの紫外透過性ガラス9(同)のような特殊な光学的性質を要求されるわけではないので、入手が容易で安価である。ガラスであれば、ガラス管11のガラス材料と同じものが使える。プラスチックであれば、メタクリル樹脂材(例えば、三菱レイヨン株式会社製、登録商標:アクリライトや、住友化学工業株式会社製、登録商標:スミペックス)などを使うことができる。一方、電極側絶縁ブロック2は、特には紫外透過性のものである必要はない。むしろ、紫外線による他の部材の劣化などを考慮すると遮光性のものであるほうが好ましいが、勿論、光取出し側絶縁ブロック2と同じ材料でできていてもかまわない。
【0025】
4本の直管形蛍光ランプ1はいずれも、アパーチャー形外部電極構造の水銀レス希ガス蛍光ランプであるが、この種の従来の蛍光ランプとは違って、外部電極4A,4Bはどちらも、ガラス管11に設けられているのではなく、電極側絶縁ブロック2の方に設けられている。そして、ガラス管11の内部には放電媒体として、キセノンガス12が100Torrの圧力で封入されている。尚、放電媒体はキセノンガスだけに限られるわけではなく、これにネオンやアルゴンあるいはクリプトンなどの他の希ガスを混合したガスであってもよい。封入圧力もこの例に限るわけではなく、通常、50〜300Torr程度の圧力が用いられている。
【0026】
ガラス管11の内壁には、紫外発光の蛍光体の層13が形成されている。蛍光体には、発光管(ガラス管11と、その内部に封止された放電媒体の希ガス12と、ガラス管の内壁に形成された蛍光体の層13を総じて、「発光管」と呼ぶ)5ごとによって異なるものが用いられていて、この例の場合には、紙面左側から1番目と3番目の発光管にはUV−B発光の蛍光体の層13Aが形成され、2番目と4番目の発光管にはUV−A発光の蛍光体層13Bが形成されている。本実施例では、UV−B発光の紫外蛍光体に(Ca,Zn)3 (PO4 )2 :Tlを用いている。他にも、Ca3 (PO4 )2 :Tlを用いることもできる。或いは、本発明の譲受人と同一譲受人による特願2001−395356号に記載されているガドリニウム(Gd)付活の紫外発光蛍光体も使用できる。このガドリニウム付活の紫外発光蛍光体には、他にも、上記同一譲受人による特開2001−081460号公報や特開2001−172624号公報に開示されたYF3 :Gd,Pr蛍光体や、YBO3 :Gd,Pr蛍光体あるいはYBx Oy :Gd,Pr蛍光体(x,yは、任意)などがある。UV−A発光の蛍光体には、BaSi2 O5 :Pb蛍光体、(Ba,Sr,Mg)3 Si2 O7 :Pb蛍光体、SrB4 O7 :Eu蛍光体、YPO4 :Ce蛍光体、LaPO4 :Ce蛍光体、(Mg,Ba)Al11O19:Ce蛍光体などを使うことができる。
【0027】
本実施例に係る蛍光トランスイルミネータは、次のようにして製造する。蛍光トランスイルミネータを分解した断面図を示す図1(b)を参照して、先ず、この蛍光トランスイルミネータの構成部材である電極側絶縁ブロック2と、発光管5と、光取出し側絶縁ブロック3とを準備する。発光管5には、従来公知の方法で、ガラス管の内壁に上述した紫外発光の蛍光体の膜13Aまたは13Bを形成し、内部にキセノンガスを100Torrの圧力で封止する。外部電極は形成しない。
【0028】
電極側絶縁ブロック2と光取出し側の絶縁ブロック3とは絶縁材料で作り、特に、光取出し側絶縁ブロック3は、上述した紫外透過性のプラスチックで形成する。そして、2つの絶縁ブロック2,3の向い合う面には、発光管5の外形に合わせた、断面が円弧状の溝を設ける。電極側絶縁ブロック2の溝の壁面には、更に、アパーチャー形外部電極になる帯状の導電体4A,4Bを、各溝ごとに2本ずつ形成する。電極材料には、金属ペースト、金属ワイヤー、金属箔あるいは金属蒸着膜などを用いる。導電体4A,4Bの幅や厚みは、ガラス管11の径や、電極材料や、点灯時の電力などに応じて適当な値にすればよいが、厚みに関しては、導電体4A,4Bとガラス管11の外壁とを必ず密着させるために、100μm以上の厚さにするのが好ましい。外部電極4A,4Bとガラス管11との密着がよくないと、点灯時のエネルギー損失が大きくなるので、電極側絶縁ブロック2の材料に弾力性のあるものを用いるのも良い方法である。
【0029】
そして、電極側絶縁ブロック2の溝に発光管5を嵌め込み、更にその上から光取出し側絶縁ブロック3を被せて、2つの絶縁ブロック2,3を接着する。ねじ止めなどの機械的な方法でも良いが、外気の遮断性などを考慮すると、接着が良いであろう。
【0030】
最後に、各々の外部電極4A,4Bに、点灯用電源である交流インバーターを接続する。このインバーターは、同じ特性をもつ発光管のグループごとに、専用のものを用意する。すなわち、紙面左から1番目と3番目のUV−B発光の蛍光ランプにはインバーター6Aを接続し、2番目と4番目のUV−A発光の蛍光ランプにはインバーター6Bを接続して、SWの切替でUV−BとUV−Aとを切り替えて点灯するようにする。
【0031】
本発明に係る紫外面光源は、放電媒体に水銀蒸気を含まない希ガスのみを用いる。水銀蒸気を含む放電媒体の放射スペクトルには可視領域の成分が含まれるのに対し、放電媒体が希ガスのみの場合には、その放射スペクトルには水銀蒸気に起因する可視領域の成分はない。従って、本発明に係る紫外面光源を蛍光トランスイルミネーターに用いるとき、可視光を遮断するために従来必要であった、紫外線は通すが可視光は遮断するという特殊な特性をもった高価なフィルターは、必要ない。勿論、水銀蒸気を媒体に用いることに伴ういろいろな問題、つまり、環境汚染の危険度が高い、ガラス管や電極の劣化が避けられない或いは、点灯直後に輝度が安定するまでに長時間を要するというような問題も皆無になり、或いは軽減される。
【0032】
本発明に係る紫外面光源においては、外部電極構造の蛍光ランプの電極間の絶縁及び安全性確保に、従来、熱収縮チューブを用いていたのに替えて、蛍光ランプをブロック状のガラス又はプラスチックの中に埋め込んでいる。ガラスやプラスチックには、紫外透過性をもつものがある。そこで、そのような紫外透過性をもつガラス又はプラスチックを選んでこれを光取出し部に用いることにより、従来の熱収縮チューブで蛍光ランプを覆った構造の外部電極形蛍光ランプでは、熱収縮チューブが紫外線を通さないという理由で適用できなかった、蛍光トランスイルミネーターの用途にも適用できるようにしている。
【0033】
そして、蛍光ランプをブロック状の絶縁体の中に埋め込むという構造になっていることから、本発明に係る紫外面光源を蛍光トランスイルミネーターとして用いるとき、泳動ゲル10(図2参照)を光取出し側絶縁ブロック3に直接載置することができる。従って、極論すれば、従来必要であった筐体は不要で、そのぶん、構造が簡素になる。
【0034】
本発明に係る紫外面光源においては、これを構成するアパーチャ形、外部電極構造の直管形蛍光ランプの電極を、発光管5にではなく絶縁ブロック2の方に設けている。これにより、従来の、電極をガラス管に貼り付ける製造方法に比べ外部電極の形成が容易になり、電極の位置ずれや剥がれが少なくなる。
【0035】
本発明に係る紫外面光源を蛍光トランスイルミネーターに用いるとき、UV−B発光の紫外蛍光体には、ガドリニウム(Gd)付活の紫外発光蛍光体を使用すると良いであろう。先にも述べた通り、この領域の紫外蛍光体には、他にも、例えば(Ca,Zn)3 (PO4 )2 :Tl蛍光体や、Ca3 (PO4 )2 :Tl蛍光体を用いることもできるが、ガドリニウム(Gd)付活の紫外発光蛍光体はこれらの蛍光体に比べ発光強度が強く、またスペクトルがシャープであるからである。
【0036】
実施例においては、UV−BとUV−Aとを切り替える構造を例にして説明したが、発光波長の組合せはこの2種類に限られるものではなく、他の波長領域どうしの組合せであってもよい。更には、2種類ではなく、例えばUV−AとUV−BとUV−Cというように、3種類の波長領域で切り替えられるようにしても良いし、白色光などの可視光も加えてより多くの波長を発光できるようにしても良い。また、例えば同じUV−B領域の紫外光であっても、蛍光体の組成を変えて、UV−B領域の中で放射光の波長が異なるようにしても良い。
【0037】
本発明に係る紫外面光源において、これを構成する各々の蛍光ランプは、全てが異なる波長を発光する必要はない。同じ波長を放射するものが複数本あっても構わない。その場合は、同じ波長の光を放射する蛍光ランプどうしを同時に点灯させるようにする。
【0038】
実施例においては電気泳動装置の蛍光トランスイルミネーターに用いる場合を例にして説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、LSIのような半導体装置やコンデンサのような受動電子部品などの製造過程で用いられることの多い、紫外硬化型樹脂の硬化用光源に用いることもできる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、紫外発光のものを含む複数の直管形蛍光ランプを複数本並べて面光源とした構造の紫外面光源において、上記直管形の紫外蛍光ランプにアパーチャー形外部電極構造の、水銀レス希ガス紫外蛍光ランプを用いることができるようにすることができる。
【0040】
本発明は、また、上記紫外面光源を構成するアパーチャー形外部電極構造の直管形希ガス蛍光ランプの製造における、特に外部電極の形成を容易にすること。
【0041】
本発明は、蛍光トランスイルミネーターに用いて、特に顕著な作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る紫外面光源の斜視図及び、分解した状態を断面図で示す図である。
【図2】従来の蛍光トランスイルミネーターの斜視図及び断面図である。
【図3】アパーチャー形、外部電極構造の直管形蛍光ランプの斜視図である。
【符号の説明】
1 蛍光ランプ
2 電極側絶縁ブロック
3 光取出し側絶縁ブロック
4A,4B 外部電極
5 発光管
6A,6B インバーター
12 希ガス
15A,15B 間隙
SW スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultraviolet surface light source and a fluorescent transilluminator using the same as an ultraviolet radiation source.
[0002]
[Prior art]
Gel electrophoresis used in the field of biochemistry such as DNA analysis is an extremely effective means for analyzing nucleic acids and proteins. An electrophoresis apparatus used in this method is described in, for example,
[0003]
As described in
[0004]
The second component is a component for irradiating the electrophoresis gel containing the separated sample macromolecule with ultraviolet rays. Although the separation state of the polymer separated by the first component is invisible as it is, for example, when the electrophoretic gel is stained with a fluorescent substance such as ethidium bromide that binds to a nucleic acid and irradiated with ultraviolet light, The nucleic acid part fluoresces orange. This makes the separation state of the macromolecule of the sample visible. As the ultraviolet radiation source, a fluorescent lamp of ultraviolet emission is usually used, and such an ultraviolet lamp unit as the ultraviolet radiation source and a structure capable of irradiating the electrophoresis gel with ultraviolet rays from now on are collectively referred to. , A fluorescent transilluminator.
[0005]
The third component is a component for recording and analyzing the visualized separation state of the polymer.
[0006]
The present invention relates to an ultraviolet-emitting fluorescent lamp particularly effective as the above-mentioned fluorescent transilluminator. FIG. 2 shows a perspective view and a cross-sectional view of the fluorescent transilluminator described in FIGS. 7 and 8 of
[0007]
By the way,
[0008]
The reason why the light source is a surface light source is that, as described in
[0009]
Here, a gas containing mercury vapor was conventionally used as a discharge medium for each fluorescent lamp of the ultraviolet surface light source having a structure in which a plurality of the straight tube-type fluorescent lamps described above are arranged in parallel. A mercury-excited ultraviolet fluorescent lamp is mainly used. For example, in the variable wavelength ultraviolet surface light source described in
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-5-215714 (paragraphs [0002] to [0004], FIGS. 7 and 8)
[Patent Document 2]
U.S. Pat. No. 5,347,342 (
[Patent Document 3]
U.S. Pat. No. 5,387,801 (
[Patent Document 4]
U.S. Pat. No. 5,670,786 (col. 1, lines 5-53 and FIG. 3)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a conventional ultraviolet surface light source has a structure in which a plurality of straight tube-type fluorescent lamps are arranged in parallel, and a mercury-excited ultraviolet fluorescent lamp is used for each fluorescent lamp.
[0012]
Therefore, the conventional ultraviolet surface light source has various problems related to the properties of the mercury-excited ultraviolet fluorescent lamp itself and a problem caused by using the ultraviolet fluorescent lamp having such properties as a component of the fluorescent transilluminator. Will be. The first problem is that the load on the environment is large. The second problem is that deterioration of the tube glass and electrodes due to mercury is inevitable, and the life of the fluorescent lamp is not long. Thirdly, it takes a long time for the mercury vapor pressure inside the tube to stabilize immediately after lighting, and the luminance rises slowly. For this reason, in the fluorescent transilluminator using the ultraviolet fluorescent lamp excited by mercury, there is a problem that the observed DNA may be killed before the luminance reaches a predetermined steady state. Furthermore, since mercury emits light in the visible region in addition to ultraviolet light, the visible light masks DNA stained with ethidium bromide or the like, making it difficult to see, and the accuracy of analysis is reduced. In order to avoid this phenomenon, as described above, a filter must be provided in a window on the upper surface of the fluorescent transilluminator housing 7 (see FIG. 2). The ultraviolet transmitting glass 9 in FIG. 2 plays the role of the filter, which is very expensive because it has to have a special property of passing ultraviolet rays but blocking visible light. It accounts for about 80% of the price of transilluminators.
[0013]
The above-mentioned various problems caused by using a mercury-excited ultraviolet fluorescent lamp can be avoided by a mercury-less rare gas fluorescent lamp using only a rare gas containing no mercury vapor as a discharge medium. This rare gas fluorescent lamp is a fluorescent lamp that has already been put into practical use, for example, a white light emitting lamp is used as a light source of a document reading section of an OA device such as a scanner, a copying machine, or a facsimile machine. A typical example is a rare gas fluorescent lamp having an aperture type external electrode structure.
[0014]
Referring to FIG. 3 showing a perspective view of a straight tube type rare gas fluorescent lamp having an aperture type and an external electrode structure, two parallel strip electrodes 14A and 14B are provided on the outer surface of a cylindrical glass tube 11. I have. These are the external electrodes. These two external electrodes 14A and 14B are both formed by, for example, attaching an elongated tape of aluminum foil along the longitudinal direction of the glass tube 11, and are separated by two upper and lower gaps 15A and 15B. In an insulated state.
[0015]
A rare gas 12 as a discharge medium is sealed in the glass tube 11. The rare gas 12 is, for example, xenon gas or a gas obtained by mixing the same with another rare gas such as neon or argon, and contains no mercury vapor. The sealing pressure is about 100 to 200 Torr. A
[0016]
In this aperture type, straight tube type rare gas fluorescent lamp having an external electrode structure, when a high frequency and a high voltage such as, for example, 30 kHz and 1500 V are applied from the external inverter 16 between the two external electrodes 14A and 14B, a dielectric substance is generated. Through a certain glass tube 11, a dielectric barrier discharge occurs inside the tube. As a result, the
[0017]
If a straight tube type rare gas fluorescent lamp having an external electrode structure as outlined above is used, a plurality of such lamps may be arranged in parallel to realize a mercury-free surface light source. However, by simply arranging a plurality of straight tube rare gas fluorescent lamps having the above-described structure, a visible light emitting mercury-less surface light source can be obtained, but an ultraviolet light emitting surface light source cannot be obtained.
[0018]
That is, in the fluorescent lamp of the external electrode type, since the electrodes 14A and 14B are provided outside the glass tube 11, the insulation between the electrodes is affected by the external environment such as humidity and adhesion of foreign matter. In addition, since a high frequency and a high voltage are applied between the electrodes, a leak easily occurs between the electrodes. Therefore, an insulator must be provided at least between the electrode 14A and the electrode 14B to improve the insulating property. It is desirable that the insulating structure covers the entire glass tube 11 with an insulator from the viewpoint of the effect of improving the insulating property and the safety in handling. Therefore, conventionally, a heat-shrinkable tube (not shown) covers the entire glass tube 11 from above the external electrode. This insulating tube is easy to process and has good light transmittance in the visible region, but has the property of blocking UV-B ultraviolet light. Therefore, the external electrode type fluorescent lamp having the conventional structure in which the glass tube 11 is covered with the heat shrinkable tube cannot be used for the fluorescent transilluminator.
[0019]
Also, from a manufacturing point of view, in the manufacturing process of the aperture type and the straight tube type fluorescent lamp of the external electrode structure, a tape of an elongated aluminum foil used for the external electrodes 14A and 14B must be attached to a round tube one by one. Processing is very difficult. It is particularly difficult when the diameter of the glass tube 11 is small and narrow. In order to improve the difficulty of manufacturing the aperture type external electrode, a manufacturing method in which two parallel conductor bands are spirally wound around a glass tube has been considered. The electrodes must be made of a translucent material, which limits the choice of electrode materials, the difficulties in manufacturing technology associated with the use of new materials, and the low electrical conductivity of the electrodes Another problem arises, such as the increase in the cost.
[0020]
Therefore, the present invention provides an ultraviolet surface light source having a structure in which a plurality of straight tube-type fluorescent lamps including a plurality of ultraviolet light-emitting lamps are arranged as a surface light source, wherein the straight tube-type ultraviolet fluorescent lamp has an aperture-type external electrode structure. A mercury-free rare gas ultraviolet fluorescent lamp can be used.
[0021]
Another object of the present invention is to facilitate formation of an external electrode, particularly in the manufacture of a straight-tube rare gas fluorescent lamp having an aperture-type external electrode structure constituting the ultraviolet surface light source.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The ultraviolet surface light source of the present invention constitutes a surface light source by arranging a plurality of straight tube fluorescent lamps having an aperture-type external electrode structure, and the plurality of straight tube fluorescent lamps includes an ultraviolet light emitting straight tube fluorescent lamp. An ultraviolet light source having a structure in which the plurality of straight tube fluorescent lamps are fitted one by one on one plane, and having a plurality of parallel grooves having an arc-shaped cross section. The inner wall has a structure in which two strip-shaped conductors serving as external electrodes of a straight tube fluorescent lamp fitted into a groove are formed, and the plurality of straight tube fluorescent lamps are on the side opposite to the aperture side of the external electrode. And an arc tube fitted into a groove of the insulating block, a mercury-free rare gas serving as a discharge medium is sealed therein, and a phosphor layer is formed on an inner wall. A band formed on the inner wall of the groove of the insulating block A straight tube fluorescent lamp having the aperture-type external electrode structure integrated with the conductor of the light emitting tube, which emits light having a wavelength corresponding to the phosphor layer formed on the inner wall; A light-transmitting block that is in close contact with one surface of the insulating block and holds the plurality of straight tube fluorescent lamps from an aperture side of an external electrode, the light-transmitting block being made of an ultraviolet-transmissive material, On the surface in contact with, each of the straight tube fluorescent lamps, an ultraviolet-transmitting light-transmitting block having a plurality of arc-shaped grooves arranged in parallel in cross section, and the plurality of straight tube fluorescent lamps Switching and lighting means.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 (a) showing a perspective view of a fluorescent transilluminator according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) showing a disassembled state in a sectional view, with reference to FIG. A plurality of (four in this example) straight
[0024]
The light extraction
[0025]
Each of the four straight
[0026]
On the inner wall of the glass tube 11, a
[0027]
The fluorescent transilluminator according to the present example is manufactured as follows. Referring to FIG. 1B which shows a cross-sectional view of the fluorescent trans illuminator in an exploded manner, first, an electrode-side
[0028]
The electrode-side
[0029]
Then, the arc tube 5 is fitted into the groove of the electrode-side
[0030]
Finally, an AC inverter, which is a lighting power source, is connected to each of the external electrodes 4A and 4B. A dedicated inverter is prepared for each group of arc tubes having the same characteristics. That is, the inverter 6A is connected to the first and third UV-B emission fluorescent lamps from the left side of the paper, and the inverter 6B is connected to the second and fourth UV-A emission fluorescent lamps from the left. The light is switched by switching between UV-B and UV-A.
[0031]
The ultraviolet surface light source according to the present invention uses only a rare gas containing no mercury vapor in a discharge medium. The emission spectrum of the discharge medium containing mercury vapor contains components in the visible region, whereas when the discharge medium is only a rare gas, the emission spectrum has no components in the visible region due to the mercury vapor. Therefore, when the ultraviolet surface light source according to the present invention is used for a fluorescent transilluminator, an expensive filter having a special property of passing ultraviolet light but blocking visible light, which was conventionally required to block visible light, was used. Is not necessary. Of course, there are various problems associated with the use of mercury vapor as a medium, that is, there is a high risk of environmental pollution, deterioration of the glass tube and electrodes is inevitable, or it takes a long time for the luminance to stabilize immediately after lighting. Such problems are eliminated or alleviated.
[0032]
In the ultraviolet light source according to the present invention, in order to insulate and secure safety between the electrodes of the fluorescent lamp having the external electrode structure, the fluorescent lamp is replaced with a block-shaped glass or plastic instead of using a conventional heat-shrinkable tube. Embedded inside. Some glasses and plastics have ultraviolet transmittance. Therefore, by selecting such glass or plastic having ultraviolet transmittance and using it for the light extraction part, in a conventional external electrode type fluorescent lamp in which the fluorescent lamp is covered with a heat shrinkable tube, the heat shrinkable tube is It can be applied to the use of fluorescent transilluminator, which could not be applied because it does not pass ultraviolet light.
[0033]
Since the fluorescent lamp is embedded in a block-shaped insulator, when the ultraviolet surface light source according to the present invention is used as a fluorescent transilluminator, the electrophoretic gel 10 (see FIG. 2) is extracted. It can be directly mounted on the
[0034]
In the ultraviolet surface light source according to the present invention, the electrodes of the aperture type and the straight tube type fluorescent lamp having the external electrode structure are provided not on the arc tube 5 but on the insulating
[0035]
When the ultraviolet surface light source according to the present invention is used for a fluorescent transilluminator, it is preferable to use a gadolinium (Gd) activated ultraviolet light emitting phosphor as the UV-B light emitting ultraviolet phosphor. As described above, other ultraviolet phosphors in this region include, for example, (Ca, Zn) 3 (PO 4 ) 2 : Tl phosphor and Ca 3 (PO 4 ) 2 : Tl phosphor. Although it can be used, gadolinium (Gd) activated ultraviolet light emitting phosphors have higher emission intensity and a sharper spectrum than these phosphors.
[0036]
In the embodiment, the structure for switching between UV-B and UV-A has been described as an example. However, the combination of the emission wavelengths is not limited to these two types, and may be a combination of other wavelength regions. Good. Furthermore, instead of two types, for example, UV-A, UV-B, and UV-C may be switched in three types of wavelength regions, and more visible light such as white light may be added. May be emitted. Further, for example, even in the case of ultraviolet light in the same UV-B region, the wavelength of emitted light may be different in the UV-B region by changing the composition of the phosphor.
[0037]
In the ultraviolet surface light source according to the present invention, it is not necessary that all the fluorescent lamps constituting the ultraviolet light source emit different wavelengths. There may be more than one emitting the same wavelength. In that case, fluorescent lamps that emit light of the same wavelength are turned on simultaneously.
[0038]
In the embodiments, the case where the present invention is used for a fluorescent transilluminator of an electrophoresis apparatus has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, it can be used as a light source for curing an ultraviolet curable resin, which is often used in a process of manufacturing a semiconductor device such as an LSI or a passive electronic component such as a capacitor.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an ultraviolet surface light source having a structure in which a plurality of straight tube-type fluorescent lamps including those emitting ultraviolet light are arranged as a surface light source, an aperture is provided on the straight tube-type ultraviolet fluorescent lamp. It is possible to use a mercury-less rare gas ultraviolet fluorescent lamp having a shaped external electrode structure.
[0040]
Another object of the present invention is to facilitate formation of an external electrode, particularly in the manufacture of a straight tube-type rare gas fluorescent lamp having an aperture-type external electrode structure constituting the ultraviolet surface light source.
[0041]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a particularly remarkable effect when used for a fluorescent transilluminator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an ultraviolet light source according to an embodiment of the present invention, and a sectional view showing an exploded state.
FIG. 2 is a perspective view and a sectional view of a conventional fluorescent transilluminator.
FIG. 3 is a perspective view of a straight fluorescent lamp having an aperture type and an external electrode structure.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記複数の直管形蛍光ランプを切り替えて点灯させることで放射光の波長を切り替える構造の紫外面光源。Each uses only a mercury-free rare gas as the discharge medium, has an aperture-type external electrode structure, and has a structure in which a plurality of straight tube fluorescent lamps that emit light of a specific wavelength are arranged side by side. In the light source, the plurality of straight tube fluorescent lamps includes a surface light source including one that emits ultraviolet light, and lighting means for switching and lighting the plurality of straight tube fluorescent lamps,
An ultraviolet surface light source having a structure in which the wavelength of emitted light is switched by switching and lighting the plurality of straight tube fluorescent lamps.
いずれの直管形蛍光ランプも、アパーチャー形の外部電極構造で放電媒体には水銀非含有の希ガスのみを用いた構造の蛍光ランプとすると共に、
各々の直管形蛍光ランプのアパーチャー形外部電極は前記絶縁物のブロック側に設け、
前記絶縁物のブロックの光取出し部は紫外透過性の材料で構成したことを特徴とする紫外面光源。In a structure in which a plurality of straight tube fluorescent lamps are embedded in parallel in a block of solid insulator, a surface light source including a straight tube fluorescent lamp of ultraviolet light emission, and the plurality of straight tube fluorescent lamps are switched. Lighting means,
Both straight tube fluorescent lamps have an aperture-type external electrode structure and a fluorescent lamp having a structure using only mercury-free rare gas as a discharge medium,
An aperture type external electrode of each straight tube fluorescent lamp is provided on the block side of the insulator,
An ultraviolet surface light source, wherein the light extraction portion of the insulating block is made of an ultraviolet transmitting material.
一平面に前記複数の直管形蛍光ランプが一本ずつ嵌め込まれる、断面が円弧状の複数本の平行に並ぶ溝を有し、各々の溝の内壁には溝に嵌め込まれる直管形蛍光ランプの外部電極となる二本の帯状の導電体が形成された構造で、前記複数の直管形蛍光ランプを外部電極のアパーチャー側とは反対の側から保持する絶縁ブロックと、
前記絶縁ブロックの溝に嵌め込まれる発光管であって、内部には放電媒体である水銀非含有の希ガスが封止され、内壁には蛍光体の層が形成されて、前記絶縁ブロックの溝の内壁に形成された帯状の導電体と一体的になって前記アパーチャー形の外部電極構造を有する直管形蛍光ランプを構成して、前記内壁に形成された蛍光体の層に応じた波長の光を放射する発光管と、
前記絶縁ブロックの一平面に密着して、前記複数の直管形蛍光ランプを外部電極のアパーチャー側から保持する透光ブロックであって、紫外透過性の材料からなり、前記絶縁ブロックの一平面に接する面には、各々の直管形蛍光ランプに密接する、断面が円弧状の複数本の平行に並ぶ溝を有する紫外透過性の透光ブロックと、
前記複数本の直管形蛍光ランプを切り替えて点灯させる手段とを含んでなる紫外面光源。An ultraviolet surface light source having a structure in which a plurality of straight tube fluorescent lamps having an aperture type external electrode structure are arranged to form a surface light source, and the plurality of straight tube fluorescent lamps include a straight tube fluorescent lamp emitting ultraviolet light. And
A plurality of straight tube-shaped fluorescent lamps, each having a plurality of parallel arc-shaped cross-sections, each of which is fitted in a plane, and a straight tube-type fluorescent lamp fitted into the groove on the inner wall of each groove; An insulating block that holds the plurality of straight tube fluorescent lamps from a side opposite to the aperture side of the external electrodes, with a structure in which two strip-shaped conductors that become external electrodes are formed,
An arc tube fitted into the groove of the insulating block, a mercury-free rare gas serving as a discharge medium is sealed therein, and a phosphor layer is formed on an inner wall of the arc tube. A straight tube fluorescent lamp having the aperture-type external electrode structure is formed integrally with the strip-shaped conductor formed on the inner wall, and the light having a wavelength corresponding to the phosphor layer formed on the inner wall is formed. An arc tube that emits light,
A light-transmitting block that is in close contact with one surface of the insulating block and holds the plurality of straight tube fluorescent lamps from an aperture side of an external electrode, and is made of an ultraviolet-transmissive material. On the contacting surface, an ultraviolet-transmissive light-transmitting block having a plurality of parallel-arranged grooves having an arc-shaped cross section, which is in close contact with each straight tube fluorescent lamp,
Means for switching and lighting the plurality of straight tube fluorescent lamps.
前記紫外線光源に請求項3に記載の紫外面光源を用い、前記泳動ゲルを直接前記紫外面光源の透光ブロックに載置する構造にしたことを特徴とする蛍光トランスイルミネーター。In a fluorescent transilluminator having a structure that incorporates an ultraviolet light source and irradiates the electrophoretic gel with ultraviolet light from the ultraviolet light source,
4. A fluorescent transilluminator, wherein the ultraviolet light source according to claim 3 is used as the ultraviolet light source, and the electrophoresis gel is directly mounted on a transparent block of the ultraviolet light source.
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