JP2740738B2 - ガス放電管 - Google Patents

ガス放電管

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JP2740738B2
JP2740738B2 JP6118638A JP11863894A JP2740738B2 JP 2740738 B2 JP2740738 B2 JP 2740738B2 JP 6118638 A JP6118638 A JP 6118638A JP 11863894 A JP11863894 A JP 11863894A JP 2740738 B2 JP2740738 B2 JP 2740738B2
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    • H01J1/88Mounting, supporting, spacing, or insulating of electrodes or of electrode assemblies
    • H01J1/90Insulation between electrodes or supports within the vacuum space
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    • H01J61/10Shields, screens, or guides for influencing the discharge

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、分光光度計や液体クロ
マトグラフィー等の紫外線光源等として用いられるガス
放電管に関する。

【0002】

【従来の技術】ガス放電管は、管内に封入されたガスの
アーク放電の陽光柱発光を利用する放電光源である。ガ
ス放電管の代表的な例として、重水素が封入され重水素
放電により紫外光を発する重水素放電管がよく知られて
いる。この重水素放電管はその主な用途が分光光度計等
に用いる紫外用連続スペクトル光源であるため、長時間
の連続点灯において0.01%、0.001%といった
微妙な出力変動が問題になる等、多くの場合厳しい特性
が要求される。

【0003】図11は従来の重水素放電管の斜視図であ
る。この重水素放電管は、管側部より光を取り出すサイ
ドオン式であり、アーク放電が発生し光を取り出す発光
部71をガラス製外周器72内に有し、重水素ガス(図
示せず)が外周器72内に数トール程度封入されてい
る。この発光部71は金属製の放電遮蔽箱84の内部に
構成され、ステム73にマウントされ、リード線74を
通して外部電源と接続される。

【0004】図12は発光部71の構造及び動作を表す
横断面図である。熱電子を放出する熱陰極81、熱電子
を受容する陽極82及び両極間に発生するアーク放電を
収斂する収束電極83は、リード線以外とは接しない形
態(フローティング形態)で金属製放電遮蔽箱84の内
部に収められている。

【0005】次に、動作を説明すると、熱陰極81は放
電前10〜60秒間10W前後の電力が供給され予熱さ
れる。熱陰極81が十分加熱されアーク放電の準備が整
えば、陽極82と熱陰極81の間に350〜500Vの
トリガ電圧が印加されてアーク放電が開始する。このと
きの熱電子の流路は、収束電極83による収斂及び放電
遮蔽箱84による遮蔽効果によって、図中の経路85
(破線に挟まれた部分で図示される)ただ一つに限定さ
れる。即ち、熱陰極81より放出された熱電子は収束電
極83により収斂された経路85を通り陽極82に受容
される。アーク放電によるアークボール86は収束電極
83の前部空間であって陽極82と反対側の空間に生
じ、このアーク放電により生ずる陽光柱発光から取り出
される光は、およそ矢印87の方向、即ち陽極82の前
方方向に発せられる。

【0006】この光路を妨害しないようにするため、熱
陰極81は投光方向の横側の放電遮蔽箱84内に配置さ
れる。放電開始後、図示の重水素放電管全体はアーク放
電により発熱し、熱陰極81もこの熱を受ける。従って
熱陰極81の過加熱を防ぐため、放電開始後に熱陰極8
1に供給される電力は1〜2Wに下げられる。放電によ
る発熱量は非常に大きく、放電管全体を冷却水で冷却す
る水冷式の重水素放電管も存在する。

【0007】これらの従来技術とは別に、ガス放電管の
一つの例として、その容器がセラミクスから成るものも
知られている(特開平4−255662)。ここでは、
陽極側から紫外光を取り出す様式の重水素放電管が開示
されている。

【0008】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、従来のガ
ス放電管では、陽極及び収束電極はそれぞれフローティ
ング形態で金属製放電遮蔽箱内に包含され、両極間の絶
縁状態は陽極と収束電極との間に空間をとることにより
維持される。このため、長時間の発光を行うと、陽極は
熱電子の受容により発熱し、収束電極にも発光時に発生
する熱が集中するため、陽極及び収束電極自身はかなり
の高温になる。この時の陽極及び収束電極の温度は10
00℃を越える場合もあり、電極自身は残留応力により
変形することもある。フローティングで設置された陽極
及び収束電極が高温下で変形すれば、収束電極と陽極の
間の熱電子の流路が変形する。これによりアーク放電の
状態を不安定にするため放電管の発光の安定性を損ね、
放電管の寿命を短縮する原因にもなっていた。

【0009】そこで本発明は、長時間連続発光における
動作の安定性を向上でき、かつ寿命の長いガス放電管を
提供することを目的とする。

【0010】

【課題を解決するための手段】本発明によるガス放電管
は、その内部に熱電子を放出する熱陰極と、熱陰極から
放出された熱電子を受容する陽極と、熱陰極から放出さ
れた熱電子の進行する経路を収斂する収束開口を有する
収束電極と、収束開口より内径の大きな貫通穴を内部に
有し、貫通穴の一方の開口端に接触して陽極が設置さ
れ、他方の開口端に接触して収束電極が設置された電気
絶縁性の材料から成る放電遮蔽板とを備え、放電遮蔽板
の貫通穴は、熱陰極から放出され陽極に受容される熱電
子が収束電極から陽極へと通過する放電路を成すことを
特徴とする。

【0011】本発明によるガス放電管は、陽極を挟んで
放電遮蔽板の反対側に設置された電気絶縁性の材料から
成る支持板を更に備えていてもよい。また本発明による
ガス放電管は、その放電遮蔽板及び支持板がセラミクス
から成ることを特徴としていてもよい。

【0012】また本発明によるガス放電管は、放電遮蔽
板が有する貫通穴の内部表面には、貫通穴の貫通方向と
ほぼ直交する方向を深さの方向とし貫通方向のまわりを
周回する刻みが形成されていることを特徴としていても
よい。

【0013】

【作用】陽極と収束電極はセラミクス等の絶縁性材料か
ら成る放電遮蔽板の両側に接触して設置されるため、長
時間連続発光による高温下においても、それら両電極が
設置された位置は精度よく保持され、かつ両極間の電気
絶縁性は維持される。従って、電極間の短絡及び放電路
の長さの変動は防止される。また、放電遮蔽板と支持板
とによって陽極を挟むようにすれば、放電遮蔽構造を絶
縁性の材料のみで形成できる。

【0014】また、貫通穴の内部表面に貫通方向と交差
する方向の刻みを形成しておけば、この内部には、ガス
放電管の発光中の熱電子により陽極及び収束電極からス
パッタされた電極材料の堆積が生じにくく、収束電極−
陽極間の短絡が防止される。

【0015】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一
の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0016】実施例1 本実施例の放電管は、サイドオン型の重水素放電管であ
る。図1は本実施例の重水素放電管全体の斜視図、図
2、3はその発光部の分解斜視図、図4は発光部の横断
面図である。

【0017】図1に示す通り、ガラス製の外周器1の内
部には発光部組立体2が収容され、外周器1の底部はガ
ラス製のステム3により気密に封止されている。発光部
組立体2の下部からは4本のリードピン4a〜4dが延
び、ステム3を貫通して外部に露出している。発光部組
立体2は、共にアルミナ製の放電遮蔽板21及び支持板
22を貼り合わせた遮蔽箱構造と、放電遮蔽板21の前
面に取り付けられた金属製の前面カバー23とを有して
おり、その詳細な構成は図2及び図3に示される。

【0018】図2及び図3に示す通り、断面形状が凸型
の支持板22の後部には縦方向に貫通穴221が形成さ
れ、ここにリードピン4aが挿入されてステム3に保持
されている。支持板22の前面には下方に向かって縦に
伸びる凹型溝222が形成され、ここにステム3から伸
びるリードピン4bが没入され、これらによって支持板
22はステム3に固定される。リードピン4bには四角
形平板の陽極24が前方に向かって固定され、支持板2
2の前面に形成された2個の凸部223と接することで
保持される。

【0019】図2に示す通り、放電遮蔽板21は支持板
22に比べて薄型かつ幅広の凸型断面構造をなし、中央
部の陽極24と対応する位置には貫通穴210が形成さ
れる。放電遮蔽板21の凸部の側方には縦方向に貫通穴
が形成されここにL字型に折り曲げた電極棒211が挿
通されている。そして、放電遮蔽板21を支持板22に
貼り合わせた状態で、電極棒211の下端とL字型に折
り曲げられたリードピン4cの先端とが溶接される。電
極棒211の側方に伸びた先端部には、熱陰極25の上
側電極棒251が溶接され、下側電極棒252は、放電
遮蔽板21と支持板22を貼り合わせた状態において、
L字型に折り曲げられたリードピン4dの先端に溶接さ
れる。

【0020】図2に示すように、金属製の収束電極26
は、中間部に放電遮蔽板21の貫通穴210と同軸上に
収束開口261を形成したL字型の金属板を、上部で後
方に、熱陰極25方向の側部で前方に、それぞれ折り曲
げて構成され、側部に熱陰極25を臨むための長方形状
縦長の開口262が形成されている。そして、放電遮蔽
板21、支持板22及び収束電極26にはそれぞれ対応
する位置に4個づつの貫通穴が形成されている。従っ
て、放電遮蔽板21、支持板22及び収束電極26を貼
り合わせた状態において、U字状に折り曲げた2本の金
属製のピン271、272を差込むことでこれらをステ
ム3に固定できる。

【0021】図1、2に示すように、金属製の前面カバ
ー23は4段に折り曲げた断面U字型をなし、中央部に
投光用の開口窓231が形成されている。そして両端部
には2個づつの凸部232が形成されており、これが放
電遮蔽板21の前面端部に形成された4個の貫通開口2
13と対応している。従って、この凸部232を貫通開
口213に差込むことで前面カバー23は放電遮蔽板2
1に固定され、この状態で収束電極26の前方端部は前
面カバー23の内面に接触し、熱陰極25が配置される
空間と発光空間とが分離される。

【0022】図2及び図4によれば、本実施例における
収束電極26は中央部に放電遮蔽板21の貫通穴210
と同軸上に収束開口261を有しているが、ここには開
口径を制限するための開口制限板28が溶接で固定され
ている。尚、開口制限板28は、収束開口261の周囲
で陽極24の方向に屈曲され、従って放電遮蔽板21の
厚さよりも陽極24と開口制限板28の開口の距離の方
が小さくなっている。

【0023】このように組み立てられた発光部2内にお
ける各電極の配置は、図4に示す通りである。陽極24
は放電遮蔽板21及び支持板22に挟まれて固定され、
収束電極26に溶接された開口制限板28は、放電遮蔽
板21の貫通穴210を介して陽極24と向合う配置
で、放電遮蔽板21に固定される。熱陰極25は、放電
遮蔽板21、前部カバー23並びに収束電極26の長方
形開口262を有する面により包囲された空間内であっ
て、長方形開口262を通して開口制限板28を臨む位
置に配置される。

【0024】次に、図4を参照して本実施例の重水素放
電管の動作について説明する。熱陰極25が十分に加熱
された後、陽極24と陰極25との間に350〜500
Vのトリガ電圧が印加され放電が開始する。このときの
熱電子の流路は、収束電極26の開口制限板28による
収斂並びに放電遮蔽板21及び支持板22による遮蔽効
果によって、経路291(破線に挟まれた部分で図示さ
れる)ただ一つに限定される。即ち、熱陰極25から放
出された熱電子(図示せず)は収束電極26の長方形開
口262から開口制限板28を通過し、放電遮蔽板21
の貫通穴210を通り陽極24へと至る。アーク放電に
よるアークボール292は開口制限板28の前部空間で
あって陽極24とは反対側の空間に発生する。そしてア
ークボール292から取り出される光は、前面カバー2
3の開口窓231を通っておよそ矢印293の方向に発
せられる。

【0025】以上説明したように、本実施例の重水素放
電管の発光部2において、陽極24は共にセラミクス製
の放電遮蔽板21及び支持板22に挟まれて固定され、
開口制限板28を有する収束電極26は放電遮蔽板21
に固定される。この構造により、長時間の連続発光によ
る高温下においても両電極の位置は精度よく保持され
る。従って本実施例の重水素放電管は、長時間に亘り連
続的に安定した動作を実現する。

【0026】尚、放電遮蔽板21及び支持板22を構成
する材料として、高い熱伝導率を有する酸化ベリリウム
や窒化アルミニウム等いわゆる熱伝導セラミクスを用い
ることもできる。この場合、放電遮蔽板21及び支持板
22は、自己発熱により高温となる陽極24に対しての
ヒートシンクとして作用し、発光部2内に蓄積される熱
の外部への放熱が促進される。従って、重水素放電管の
動作の安定性を更に高めることが可能となる。

【0027】実施例2 本実施例の放電管は、管頂部より光を取り出すヘッドオ
ン型重水素放電管である。図5は本実施例の重水素放電
管全体の斜視図であり、図6は全体の縦断面図であり、
図7は発光部の縦端面図である。尚、図7は図6の切断
面に対して水平方向に90度回転した端面を表し、リー
ドピン等は省略して図示してある。

【0028】図5及び図6によれば、本実施例の重水素
放電管は、ガラス製の外周器31の内部に発光部組立体
32を有する。発光部32は、共にアルミナ製の放電遮
蔽板321及び支持板322から成る遮蔽箱構造と、前
部カバー323とを有する。発光部32の下部には6本
のリードピン331a〜fが伸び、外周器31の底部3
11を貫通して外部へ露出する。外周器31の底部31
1にはまた、外周器31内の排気及びガス封入のための
チップ管332が取り付けられ外部へと伸び、このチッ
プ管332により外周器31は封止されている。

【0029】図6及び図7を参照して、発光部32の構
造及び発光部32内に包含される電極の配置を説明す
る。上部が開放した円筒形の支持板322の内部表面上
のほぼ中心に配置された平坦な陽極34は、支持板32
2の上面と接する。支持板322の上に固定される放電
遮蔽板321も、支持板322と同じ外径を有する上部
が開放した円筒形であるが、その中央に円筒形の凸部を
下方に向かって持つ形状であり、この凸部の中央に貫通
穴324を有する。放電遮蔽板321は、その貫通穴3
24の下側端部が陽極34の上面と接して支持板322
と同軸上で固定され、陽極34は放電遮蔽板321と支
持板322とに挟まれて固定される。前部カバー323
もまた、放電遮蔽板321及び支持板322と同じ外径
を持ち同軸上に固定されている。

【0030】図6及び図7によれば、本実施例における
収束電極35は、貫通穴324より内径の小さな開口を
有する略円形の開口制限板351及び長方形平板の放電
整流板352を有する。開口制限板351及び放電整流
板352は、熱陰極36より発せられた熱電子が陽極3
4へと至る経路を、放電遮蔽板321及び支持板322
より成る遮蔽箱構造と共に制限する。開口制限板351
は、放電遮蔽板321の貫通穴324を介して陽極34
と向合う配置で、放電遮蔽板321の貫通穴324開口
上に固定される。放電整流板352は、開口制限板35
1の端部に溶接されて放電遮蔽板321に固定される。
尚、開口制限板351は貫通穴324周囲で陽極34の
方向に屈曲され、従って貫通穴324の長さよりも陽極
34と開口制限板351の開口の距離の方が小さくなっ
ている。

【0031】図6及び図7によれば、電極棒362を有
する熱陰極36は放電整流板352に対して開口制限板
351とは反対側の位置で放電整流板352の頂点より
も上方に配置される。放電遮蔽板321にはリードピン
331a、331bが貫通され、その先端に熱陰極36
の電極棒362を溶接して、熱陰極36は放電遮蔽板3
21上に固定される。

【0032】尚、6本のリードピン331a〜fのう
ち、2本のリードピン331a、bは上記のように熱陰
極36への電力供給用、リードピン331cは開口制限
板351へのバイアス供給用、リードピンeは陽極34
へのバイアス供給用である。そして、これら6本のリー
ドピン331a〜fは絶縁性のパイプ399をそれぞれ
貫通し、これらパイプ399によりにより放電遮蔽板3
21及び支持板322が外周器31内に支持されてい
る。

【0033】本実施例においても実施例1と同様に、熱
陰極36〜開口制限板351〜陽極34の経路を通る熱
電子の流路が形成される。この熱電子の流れ即ちアーク
放電により発生する光は、開口制限板351の上方で発
生し、前部カバー323の開口窓325を通り外周器3
1の上面方向へと発せられる。

【0034】実施例3 本実施例では、スパッタされた電極材料が放電遮蔽板の
貫通穴に堆積することにより生ずる陽極−収束電極間の
短絡を防止する目的で、その貫通穴の内部表面に刻み
(スリット)が形成された放電遮蔽板を備えるサイドオ
ン型重水素放電管を例示する。本実施例の重水素放電管
の発光部は、後述するスリットの存在を除けば、図4で
示される実施例1の重水素放電管の発光部2と全く同じ
構造を有する。図8は本実施例の重水素放電管の発光部
51の断面図である。尚、図8においては以下の説明に
必要な要素のみ符号を付し、その他の要素については図
4に示されるものと同じであり説明が重複するため符号
を省略した。

【0035】図8によれば、放電管の発光中に熱陰極6
1から放出された熱電子が、共にモリブデン製である陽
極62及び収束電極の開口制限板63に入射し、スパッ
タされたモリブデンは貫通穴の内部表面65上に徐々に
堆積される。この電極材料としてはモリブデンの他にこ
れと同様の高融点金属であるタングステンが使用でき
る。しかし、発光中の発熱が非常に大きいため、高融点
金属であっても上記のスパッタは避けられない。本実施
例では、放電遮蔽板66の貫通穴の内部表面65に、貫
通穴の貫通方向と直交する方向の深さを持つスリット6
7が、貫通穴の貫通方向の周りを周回して形成されてい
る。このスリット67の内部は、電極材料により堆積被
覆されにくい。従って、本発明の重水素放電管において
放電遮蔽板の貫通穴への電極材料の被覆による電極間短
絡は防止される。

【0036】本実施例においては、そのスリットの形状
を変えることにより、スリット内部への電極材料の堆積
を更に生じにくくすることが可能である。ここでは、本
実施例の特徴であるスリットに対し、その断面形状を変
えた2つの変形例を例示する。ここに示す2つの変形例
においてそのスリットの形状以外の要素及び構造は、図
4及び図8に示された重水素放電管のものと全く同じで
ある。尚、以下の図9及び図10においても、図8と同
様に以下の説明に必要な要素のみ符号を付し、その他の
要素については図4に示されるものと同じであり説明が
重複するため符号を省略した。

【0037】本実施例の第一の変形例である重水素放電
管の発光部511の断面が、図9に示される。図9によ
れば、放電遮蔽板661の貫通穴内部表面651上に
は、断面がテーパー形のスリット671が、貫通穴の貫
通方向の周りを周回して形成されている。

【0038】また本実施例の第二の変形例である重水素
放電管の発光部512の断面が図10に示される。図1
0に示されるように、放電遮蔽板662の貫通穴内部表
面652には、スリット内部に更にスリットを入れた断
面形状を有する、貫通穴の貫通方向の周りを周回するス
リット672が形成されている。

【0039】先に示した発光部51を有する重水素放電
管のスリット67に比べ、発光部511を有する重水素
放電管のスリット671及び発光部512のスリット6
72は電極材料により被覆されにくい。従って、本実施
例の変形例では陽極と収束電極間の短絡が更に防止され
る。

【0040】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
るガス放電管はその発光部の構造において、陽極及び収
束電極を放電遮蔽板の貫通穴の両側の開口のそれぞれに
接触して配置するため、高温下においてもそれら両電極
が設置された位置は精度よく保持され、かつ両極間の電
気絶縁性は維持される。よって、長時間の連続発光時の
高温下における電極間の短絡及び放電路の長さの変動は
防止される。従って、長時間の連続発光においても動作
の安定性が向上した、寿命の長いガス放電管を提供する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係る実施例1の重水素放電管の斜視図
である。

【図2】本発明に係る実施例1の重水素放電管の発光部
の分解した状態における斜視図である。

【図3】本発明に係る実施例1の重水素放電管の発光部
における陽極及び支持板の分解した状態における斜視図
である。

【図4】本発明に係る実施例1の重水素放電管の発光部
の横断面図である。

【図5】本発明に係る実施例2の重水素放電管の斜視図
である。

【図6】本発明に係る実施例2の重水素放電管の縦断面
図である。

【図7】本発明に係る実施例2の重水素放電管の発光部
の縦端面図である。

【図8】本発明に係る実施例3の重水素放電管の発光部
の横断面図である。

【図9】本発明に係る実施例3の第一の変形例である重
水素放電管の発光部の横断面図である。

【図10】本発明に係る実施例3の第二の変形例である
重水素放電管の発光部の横断面図である。

【図11】従来技術による重水素放電管の斜視図であ
る。

【図12】従来技術による重水素放電管の発光部の横断
面図である。

【符号の説明】

1…外周器、2…発光部、3…ステム、4a〜d…リー
ドピン、21…放電遮蔽板、22…支持板、23…前面
カバー、24…陽極、25…熱陰極、26…収束電極、
28…開口制限板、31…外周器、32…発光部、34
…陽極、35…収束電極、36…熱陰極、51…発光
部、61…熱陰極、62…陽極、63…開口制限板、6
5…貫通穴の内部表面、66…放電遮蔽板、67…スリ
ット、71…発光部、72…外周器、73…ステム、7
4…リード線、81…熱陰極、82…陽極、83…収束
電極、84…放電遮蔽箱、85…放電経路、86…アー
クボール、87…矢印、210…貫通穴、211…電極
棒、213…貫通開口、221…貫通穴、222…凹型
溝、223…凸部、231…開口窓、232…凸部、2
51…上側電極棒、252…下側電極棒、261…収束
開口、262…長方形開口、271、272…ピン、2
91…放電経路、292…アークボール、293…矢
印、311…外周器底部、321…放電遮蔽板、322
…支持板、323…前部カバー、324…貫通穴、32
5…開口窓、331a〜f…リードピン、332…チッ
プ管、351…開口制限板、352…放電整流板、36
2…電極棒、399…絶縁性パイプ、511、512…
発光部、651、652…貫通穴の内部表面、661、
662…放電遮蔽板、671、672…スリット。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−2976(JP,A) 特開 平5−159749(JP,A) 特開 平4−255662(JP,A) 実開 平4−5048(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アーク放電を発生し陽光柱発光により光
    を取り出すガス放電管であって、その内部に、 熱電子を放出する熱陰極と、 前記熱陰極から放出された熱電子を受容する陽極と、 前記熱陰極から放出された熱電子の進行する経路を収斂
    する収束開口を有する収束電極と、 前記収束開口より内径の大きな貫通穴を内部に有し、前
    記貫通穴の一方の開口端に接触して前記陽極が設置さ
    れ、他方の開口端に接触して前記収束電極が設置された
    電気絶縁性の材料から成る放電遮蔽板と、を備え、 前記放電遮蔽板の前記貫通穴は、前記熱陰極から放出さ
    れ前記陽極に受容される熱電子が前記収束電極から前記
    陽極へと通過する放電路を成すことを特徴とするガス放
    電管。
  2. 【請求項2】 前記陽極を挟んで前記放電遮蔽板の反対
    側に設置された電気絶縁性の材料から成る支持板を更に
    備える、請求項1記載のガス放電管。
  3. 【請求項3】 前記放電遮蔽板及び前記支持板がセラミ
    クスから成る、請求項1又は2に記載のガス放電管。
  4. 【請求項4】 前記放電遮蔽板が有する前記貫通穴の内
    部表面には、前記貫通穴の貫通方向とほぼ直交する方向
    を深さの方向とし前記貫通方向のまわりを周回する刻み
    が形成されている、請求項1、2又は3のいずれかに記
    載のガス放電管。
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