JP4006005B2 - ガス放電管 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、分光器やクロマトグラフィの光源などとして利用するためのガス放電管に関するものである。
背景技術
従来のこのような分野の技術として、特開平６−３１０１０１号公報がある。この公報に記載されたガス（重水素）放電管は、陽極と陰極との放電路上に２枚の金属隔壁を配置させ、各金属隔壁に小穴を形成させ、この小穴によって放電路を狭窄させている。その結果、放電路上の小穴によって高輝度の光を得ることが可能となる。また、金属隔壁を３枚以上にすると更に高い輝度が得られ、小穴を小さくすればする程、高輝度な光が得られる。
発明の開示
しかしながら、前述した従来のガス放電管には、次のような課題が存在している。すなわち、各金属隔壁には電圧が印加されておらず、各金属隔壁の小穴は、放電路を単に狭窄するために利用されている。従って、確かに放電路を狭窄することで輝度をアップさせることができるが、この公報にも記載されているように、小穴を小さくすればする程、放電始動電圧を著しく高くしなければならず、小穴の直径や金属隔壁の枚数が著しい制限を受けることになる。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にした（アーク放電を開始させるのが容易である）ガス放電管を提供することを目的とする。
本発明に係るガス放電管は、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて光を放出させるガス放電管において、陽極部と陰極部との間の放電路の途中に配置され、放電路を狭窄する第１の開口をもった第１の放電路制限部と、第１の放電路制限部と陽極部との間の放電路の途中に配置されると共に、放電路を狭窄し且つ径が等しく光軸方向に延在する直状部と、直状部の陽極部側の端部から第１の開口に向かうに従って径が大きくなるように光軸方向に延在する拡開部とからなる第２の開口をもった第２の放電路制限部とを備えたことを特徴とする。
このガス放電管においては、高輝度な光を作り出す場合、単に放電路狭窄用の放電路制限部を複数段設置すればよいという訳ではなく、放電路制限部を多くすることによって、ランプ始動時の放電が起き難くなり、また、開口を小さくすることによっても、ランプ始動時の放電は起き難くなる。更に、ランプの始動性を高めるには、陰極部と陽極部との間に著しく大きな電位差を発生させる必要があり、その結果として、ランプの寿命が短くなることが実験で確かめられている。そこで、本発明のガス放電管では、高輝度な光を得るために、第１の開口と第２の開口との協働によって放電路の狭窄が図られる。更に、放電路を狭窄させてもランプの始動性を良好に保つために、第２の放電路制限部に外部から所定の電圧を印加する。これにより、第１の開口を通過するような積極的な始動放電が作り出される。更に、第２の開口は、光軸方向に延在する直状部と、この直状部の端部から第１の開口に向けて延在する拡開部とで形成され、拡開部は、ランプの始動性を向上させると共にアークボールを形成する機能を有し、直状部は、プラズマ密度を向上させる機能を有する。これにより、第２の放電路制限部において、始動時の放電が通過し易くなり、その結果として、陰極部と陽極部との間の放電が素早く開始され、点灯後におけるアークボールの適切な形成に寄与する。
また、光軸方向において、第２の放電路制限部の直状部の長さを、拡開部の長さより長くすると好適である。直状部が長ければ長い程、プラズマ密度を高めることができ、拡開部が長ければ長い程、アークボールの安定した形成を可能にする。このことを配慮した上で、直状部の長さを拡開部の長さより長くすることは、直状部で作り出されるプラズマの密度を高めつつ、拡開部で適切なアークボールを作り出すことを可能にする。
また、光軸方向における拡開部の長さは、直状部の直径以上であると好適である。このような構成を採用した場合、第２の開口に安定したアークボールを作り出すことができる。
また、第１の放電路制限部の第１の開口は、陰極部側の口径が陽極部側の口径よりも大きくなるように光軸方向に延在する拡開部を有すると好適である。このような構成を採用した場合、第１の開口に放電が収斂し易くなり、アークボールをこの部分に確実に発生させることができる。
また、第１の放電路制限部と第２の放電路制限部との間に電気絶縁部を配置させると好適である。このような構成を採用した場合、第１の放電路制限部と第２の放電路制限部とをそれぞれ異なる電位にすることができ、始動性を良好にする。
また、第２の放電路制限部と陽極部との間の放電路の途中に配置されて、放電路を狭窄する第３の開口をもった第３の放電路制限部を更に備えると好適である。これは、各放電路制限部の各開口の協働によって、更なる輝度のアップを図るようにしたものである。
また、第３の開口は、放電路を狭窄し且つ径が等しく光軸方向に延在する直状部と、直状部の陽極部側の端部から第２の開口に向かうに従って径が大きくなるように光軸方向に延在する拡開部とからなると好適である。この拡開部は、ランプの始動性を向上させると共にアークボールを形成する機能を有し、直状部は、プラズマ密度を向上させる機能を有する。
また、光軸方向において、第３の放電路制限部の直状部の長さを、第３の放電路制限部の拡開部の長さより長くすると好適である。これは、第３の開口において、直状部で作り出されるプラズマの密度を高めつつ、拡開部で適切なアークボールを作り出すことを可能にする。
また、光軸方向における第３の放電路制限部の拡開部の長さは、第３の放電路制限部の直状部の直径以上であると好適である。このような構成を採用した場合、第３の開口に安定したアークボールを作り出すことができる。
また、第２の放電路制限部と第３の放電路制限部との間に電気絶縁部を配置させると好適である。このような構成を採用した場合、第２の放電路制限部と第３の放電路制限部とをそれぞれ異なる電位にすることができ、始動性を良好にする。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しつつ本発明に係るガス放電管の好適な実施形態について詳細に説明する。
［実施形態１］
図１及び図２に示すように、ガス放電管１は、ヘッドオン型の重水素ランプである。この放電管１は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密封容器２を有し、この密封容器２は、円筒状の側管３の一側を封止する光出射窓４と、側管３の他側を封止するステム５とからなる。そして、この密封容器２内には発光部組立体６が収容されている。
この発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の第１の支持部７を有している。この第１の支持部７には、光軸Ｙに対し垂直方向に延在する陽極板（陽極部）８から延びる２本のリード部（図示せず）が当接されている。そして、各リード部は、ステム５に立設させて光軸Ｙ方向に延在する陽極用第１のステムピン（図示せず）の先端部分に電気的に接続させている。これにより、腸極板８には、第１のステムピンを介在させて所定の電圧が印加される。
更に、発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の第２の支持部１０を有している。この第２の支持部１０は、第１の支持部７の上に重ねるようにして載置され、第１の支持部７と同径に形成されている。また、この第２の支持部１０の中央には円形の開口部９が形成され、この開口部９内に円形の陽極板８が配置されている。そして、開口部９内において、陽極板８は、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第２の放電路制限部１１に対向する。
また、第２の放電路制限部１１にはフランジ部１１ａが設けられ、第２の放電路制限部１１を導電板１５の装填口１５ａ（図３Ｂ参照）内に差し込んだ状態で、このフランジ部１１ａは導電板１５に溶接される。そして、この導電板１５は、第２の支持部１０の上面に当接させた状態で、リベット１６により第２の支持部１０に固定される。また、導電板１５は、ステム５に立設させた放電路制限部用ステムピン（第２のステムピン）９ｂの先端部分に電気的に接続されている。
図３Ｂに示すように、第２の放電路制限部１１の中央には、光軸Ｙ方向に延在する第２の開口１２が設けられ、この第２の開口１２は、放電路を狭窄させるための直径０．５ｍｍの直状部１３を有している。更に、この第２の開口１２は、直状部１３の端部から後述の第１の開口２０に向けて延在する拡開部１４を有している。すなわち、この拡開部１４は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓４から陽極板８に向けて縮径させている。
拡開部１４の長さＭは、直状部１３の長さＬ以下にする。これにより、第２の開口１２で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部１４から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。また、直状部１３の長さＬ２は、第１の放電路制限部１８の直状部２２の長さＬ１よりも長くする。これにより、第２の放電路制限部１１におけるプラズマ密度を高め高輝度化させることができる。特に、直状部１３の長さＬ２を１．０ｍｍよりも長くするのが好適である。これにより、陽極側における直状部１３の径の拡大を防止し、ガス放電管１を長寿命化させることができる。具体的に、開口角度６０度程度の拡開部１４の長さＭ２を０．５ｍｍとし、第１の放電路制限部１８の直状部２２の長さＬ１を０．５ｍｍとした場合、直状部１３の長さＬ２は０．５ｍｍよりも長いこと、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部１４の長さＭ２を、直状部１３の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第２の開口１２で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部１３の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部１４の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度にするのが好ましい。
更に、発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の第３の支持部（電気絶縁部）１７を有している。この第３の支持部１７は第２の支持部１０の上に重ねるようにして載置され、第２の支持部１０と同径に形成されている。また、この第３の支持部１７の中央には円形の開口部１７ａが形成され、この開口部１７ａ内において、第２の放電路制限部１１に対向する第１の放電路制限部１８は、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる。
この第１の放電路制限部１８にはフランジ部１８ａが設けられ、第１の放電路制限部１８を導電板１９の装填口１９ａ（図３Ａ参照）内に差し込んだ状態で、このフランジ部１８ａは導電板１９に溶接される。そして、導電板１９は、第３の支持部１７の上面に当接させた状態が維持される。さらに、この導電板１９の周縁部は、ステム５に立設させた放電路制限部用ステムピン（第３のステムピン）９ｃに溶接されている。
図３Ａに示すように、このような第１の放電路制限部１８には、放電路を狭窄するための第１の開口２０が形成され、この第１の開口２０は、第２の開口１２と同一の光軸Ｙ上に位置する。この第１の開口２０は、直状部２２と、光軸Ｙ方向に延在して安定なアークボールを作り出すためのロート状の部分２１とを有する。このロート状の部分２１は光出射窓４から陽極板８に向けて縮径されている。ロート状の部分２１の陽極側の口径、すなわち直状部２２の口径Ｄ１は、第２の放電路制限部１１の拡開部１４の光出射窓４側の口径Ｄ２以上であるのが好ましい。これにより、拡開部１４に形成される高密度発光領域の光を第１の放電路制限部１８に遮られることなく光出射窓４から取り出すことができる。具体的には、この第１の開口２０は、光出射窓４側では直径３．２ｍｍ程度に形成され、陽極板８側では、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に形成されている。また、始動性を良好にするために、光軸Ｙ方向において、直状部２２の長さＬ１を、第２の放電路制限部１１の直状部１３の長さＬ２より短くすると都合が良い。例えば、直状部２２の長さＬ１は、第２の放電路制限部１１の直状部１３の長さＬ２より短い０．５ｍｍ程度に形成されている。
さらに、発光部組立体６には、光出射窓４側で光路から外れた位置に陰極２３が配置され、この陰極２３はステム５に立設させた陰極用の第４のステムピン（図示せず）に電気的に接続させている。この陰極２３はキャップ状のフロントカバー２４に収容され、フロントカバー２４は、第３のステムピン９ｃに溶接固定されている。またフロントカバー２４には、光出射窓４に対面する位置に円形の光透過口２５が形成されている。
さらに、フロントカバー２４内において、陰極２３と第１の放電路制限部１８との間には、光路から外れた位置に放電整流板２６が設けられている。この放電整流板２６の電子放出窓２８は、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成され、導電板１９に溶接により固定されている。このようにフロントカバー２４と放電整流板２６とで陰極２３を包囲し、陰極２３から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓４に付着させないようにしている。
次に、前述したガス放電管１の動作について簡単に説明する。
放電前の２０秒程度の間に外部電源から第４のステムピン（図示せず）を介して１０Ｗ前後の電力を陰極２３に供給して、陰極２３を予熱する。その後、陰極２３と陽極板８との間に１６０Ｖ程度の電位差が生じるように電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。
その準備が整った後、外部電源から第１のステムピン（図示せず）及び第２のステムピン９ｂを介して、陽極板８と第２の放電路制限部１１との間に３５０Ｖ程度の電位差が生じるようにトリガ電圧を印加する。すると陰極２３と第２の放電路制限部１１との間に放電が発生し、陰極２３と陽極板８との間に順次放電が発生する。このような始動放電が発生すると、陰極２３と陽極板８との間でアーク放電が維持され、放電路を狭窄した第１の開口２０と第２の開口１２内でそれぞれアークボールが発生する。
［実施形態２］
ここでの説明は、第１の実施形態と実質的に異なるものに留め、第１の実施形態と同一又は同等な構成部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
図４及び図５に示すように、ガス放電管２７は、ヘッドオン型の重水素ランプである。このガス放電管２７において、第２の放電路制限部１１と陽極板８との間の放電路の途中には、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第３の放電路制限部２９が配置され、この第３の放電路制限部２９のフランジ部２９ａは導電板２８に溶接される。
さらに、第３の放電路制限部２９の中央には、光軸Ｙ方向に延在する第３の開口３０が設けられ、この第３の開口３０は、放電路を狭窄させるための直径０．５ｍｍの直状部３１を有している。更に、この第３の開口３０は、直状部３１の端部から第２の開口１２に向けて延在する拡開部３２を有している。すなわち、この拡開部３２は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓４から陽極板８に向けて縮径されている。
また、第３の放電路制限部２９は、第２の放電路制限部１１と同一のものが利用される。すなわち、第３の開口３０の形状は第２の開口１２の形状と同一であり、拡開部３２の長さＭ２は、直状部３１の長さＬ２以下になっている。（図３Ｂ参照）。これにより、第３の開口３０で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部３２から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。
具体的に、開口角度６０度程度の拡開部３２の長さＭ２を０．５ｍｍとした場合、直状部３１の長さＬ２は０．５ｍｍ以上、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部３２の長さＭ２を、直状部３１の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第３の開口３０で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部３１の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部３２の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度が好ましい。
更に、導電板１５と導電板２８との間は、リング状の電気絶縁性のセラミックスからなるスペーサ（電気絶縁部）３３を介在させて電気的絶縁を図っている。また、スペーサ３３の中央には円形の開口部３３ａが形成され、スペーサ３３と第２の支持部１０とで導電板２８が挟み込まれる。そして、導電板２８は、スペーサ３３と第２の支持部１０を貫通するリベット３４により、第２の支持部１０上に固定される。また、導電板１５もリベット３４によって、スペーサ３３上に固定される。
更に、第２の放電路制限部１１に電圧を印加するために、導電板１５は、ステム５に立設させた第２のステムピン９ｂの先端に電気的に接続されている。これに対し、第３の放電路制限部２９に電圧を印加するために、導電板２８はステム５に立設させた第５のステムピン９ｅの先端に電気的に接続されている。このように、第２の放電路制限部１１と第３の放電路制限部２９とをスペーサ３３を介して電気的に絶縁させることで、第２の放電路制限部１１と第３の放電路制限部２９とをそれぞれ異なった電位にすることができ、第２の放電路制限部１１から第３の放電路制限部２９へ電子を積極的に移動させることができる。
次に、前述したガス放電管２７の動作について簡単に説明する。
放電前の２０秒程度の間に外部電源から第４のステムピン（図示せず）を介して１０Ｗ前後の電力を陰極２３に供給して、陰極２３を予熱させる。その後、陰極２３と陽極板８との間に１６０Ｖ程度の電位差が生じるように電圧を印加して、アークの準備を整える。
その準備が整った後、外部電源から第１のステムピン（図示せず）、第２のステムピン９ｂ及び第５のステムピン９ｅを介して、陽極板８と第２の放電路制限部１１との間に３５０Ｖ程度の電位差が生じるようにトリガ電圧を印加する。すると陰極２３と第２の放電路制限部１１との間に放電が発生し、陰極２３と第３の放電路制限部２９、陰極２３と陽極板８との間に順次放電が発生する。このような始動放電が発生すると、陰極２３と陽極板８との間でアーク放電が維持され、放電路を狭窄した第１の開口２０と第２の開口１２と第３の開口３０内でそれぞれアークボールが発生する。
［実施形態３］
図６及び図７に示すように、ガス放電管３５はサイドオン型の重水素ランプである。この放電管３５は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密閉容器３６を有している。この密閉容器３６は、一端を封止した円筒状の側管３７と、この側管３７の端側を封止するステム３８からなり、側管３７の一部が光出射窓３９として利用されている。そして、この密閉容器内３６には発光部組立体４０が収容されている。
この発光部組立体４０は、電気絶縁性のセラミックスからなる第１の支持部４１と、電気絶縁性のセラミックスからなる第２の支持部４２とを有し、第１の支持部４１と第２の支持部４２との協働により、前面に凹部Ｐが形成されている。そして、この凹部Ｐ内に陽極板４３を収容させている。この陽極板４３の背面には、ステム３８に立設させて管軸Ｘ方向に延在する陽極用の第１のステムピン４４ａの先端部分に電気的に接続されている。
更に、発光部組立体４０は、電気絶縁性のセラミックスからなる第３の支持部４５を有している。この第３の支持部４５は、第２の支持部４２の前面に当接させ、第３の支持部４５の中央には、陽極板４３に対向させるように開口部４５ａが形成されている。そして、この開口部４５ａ内には、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらの金属からなる合金）からなる第２の放電路制限部４６が配置されている。
図８に示すように、第２の放電路制限部４６の中央には、管軸Ｘに対して垂直な光軸Ｙ方向に延在する第２の開口４７を有し、この第２の開口４７は、放電を狭窄させるための直径０．５ｍｍの直状部４８を有している。更に、この第２の開口４７は、直状部４８の端部から後述の第１の開口６０に向けて延在する拡開部４９を有している。すなわち、この拡開部４９は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓３９から陽極板４３に向けて縮径させている。
また、拡開部４９の長さＭ２は、直状部４８の長さＬ２以下にする。これにより、第２の開口４７で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部４９から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。具体的に、開口角度６０度程度の拡開部４９の長さＭ２を０．５ｍｍとした場合、直状部４８の長さＬ２は０．５ｍｍ以上、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部４９の長さＭ２を、直状部４８の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第２の開口４７で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部４８の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部４９の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度が好ましい。
このような第２の放電路制限部４６にはフランジ部４６ａが設けられ、第２の放電路制限部４６を導電板５０の装填口５０ａ内に差し込んだ状態で、このフランジ部４６ａは導電板５０に溶接される。そして、図６及び図７に示すように、この導電板５０は、第３の支持部４５の裏面に当接させた状態で、リベット５１を介して第３の支持部４５に固定される。また、導電板５０は、ステム３８に立設させた放電路制限部用ステムピン（第２のステムピン）４４ｂの先端に電気的に接続されている。
更に、第３の支持部４５の開口部４５ａ内において、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第１の放電路制限部５８は第２の放電路制限部４６に対向する。また、第１の放電路制限部５８にはフランジ部５８ａが設けられ、第１の放電路制限部５８を導電板５９の装填口５９ａ内に差し込んだ状態で、このフランジ部５８ａは導電板５９に溶接される。そして、導電板５９を、第３の支持部４５の前面に当接配置させ、この導電板５９は、第１の支持部４１及び第２の支持部４２を管軸Ｘ方向に貫通する放電路制限部用ステムピン（第３のステムピン）４４ｃの先端に溶接される。
このような第１の放電路制限部５８には、放電路を狭窄するための第１の開口６０が形成され、第１の開口６０は、第２の開口４７と同一の光軸Ｙ上に位置する。この第１の開口６０は、光軸Ｙ方向に延在して安定なアークボールを作り出すためのロート状の部分６１を有し、このロート状の部分６１は、光出射窓３９から陽極板４３に向けて縮径させている。具体的に、この第１の開口６０は、光出射窓３９側では直径３．２ｍｍ程度に形成され、陽極板４３側では、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に形成されている。また、始動性を良好にするために、光軸Ｙ方向において、第１の開口６０の長さを、第２の放電路制限部４６の直状部４８の長さＬ２より短くすると都合が良い。例えば、第１の開口６０の長さは、第２の放電路制限部４６の直状部４８の長さＬ２より短い０．５ｍｍ程度に形成されている。
さらに、発光部組立体４０には、光出射窓３９側で光路から外れた位置に陰極６３が配置され、この陰極６３はステム３８に立設させた陰極用の第４のステムピン４４ｄに電気的に接続され、陰極６３はキャップ状のフロントカバー６４に収容されている。このフロントカバー６４の両端は、第３の支持部４５に差し込み固定されている。またフロントカバー６４には、光出射窓３９に対面する位置に矩形の光透過口６５が形成されている。
さらに、フロントカバー６４内において、陰極６３と第１の放電路制限部５８との間には、光路から外れた位置に放電整流板６６が設けられている。この放電整流板６６の電子放出窓６８は熱電子を通過させるための矩形の開口として形成され、導電板５９に溶接により固定されている。このようにフロントカバー６４と放電整流板６６とで陰極６３を包囲し、陰極６３から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓３９に付着させないようにしている。
［実施形態４］
ここでの説明は、第３の実施形態と実質的に異なるものに留め、第３の実施形態と同一又は同等な構成部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
図９〜図１１に示すように、ガス放電管７０は、サイドオン型の重水素ランプである。このガス放電管７０において、第２の放電路制限部４６と陽極板４３との間の放電路の途中には、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第３の放電路制限部７９が配置され、この第３の放電路制限部７９のフランジ部７９ａは導電板７８に溶接されている。
さらに、第３の放電路制限部７９の中央には、光軸Ｙ方向に延在する第３の開口８０が設けられ、この第３の開口８０は、放電路を狭窄させるために、直径０．５ｍｍの直状部８１を有している。更に、この第３の開口８０は、直状部８１の端部から第２の開口４７に向けて延在する拡開部８２を有している。すなわち、この拡開部８２は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓３９から陽極板４３に向けて縮径されている。
また、第３の放電路制限部７９は、第２の放電路制限部４６と同一のものが利用される。すなわち、第３の開口８０の形状は第２の開口４７の形状と同一であり、拡開部８２の長さＭ２は、直状部８１の長さＬ２以下になっている。（図８参照）。これにより、第３の開口８０で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部８２から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。
具体的に、開口角度６０度程度の拡開部８２の長さＭ２を０．５ｍｍとした場合、直状部８１の長さＬ２は０．５ｍｍ以上、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部８２の長さＭ２を、直状部８１の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第３の開口８０で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部８１の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部８２の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度が好ましい。
更に、導電板５０と導電板７８との間は、リング状の電気絶縁性のセラミックスからなるスペーサ（電気絶縁部）８３を介在させて電気的絶縁を図っている。また、スペーサ８３の中央には円形の開口部８４が形成され、スペーサ８３と第３の支持部４５とで導電板５０が挟み込まれる。そして、導電板５０は、スペーサ８３と第３の支持部４５を貫通するリベット８６により、第３の支持部４５の裏面に固定される。また、導電板７８もリベット８６によって、スペーサ８３の裏面に固定される。
更に、第２の放電路制限部４６に電圧を印加するために、導電板５０は、ステム３８に立設させた第２のステムピン４４ｂの先端に電気的に接続されている。これに対し、第３の放電路制限部７９に電圧を印加するために、導電板７８はステム３８に立設させた第５のステムピン４４ｅの先端に電気的に接続されている。このように、第２の放電路制限部４６と第３の放電路制限部７９とをスペーサ８３を介して電気的に絶縁させることで、第２の放電路制限部４６と第３の放電路制限部７９とをそれぞれ異なった電位にすることができ、第２の放電路制限部４６から第３の放電路制限部７９へ電子を積極的に移動させることができる。
本発明に係るガス放電管は前述した種々の実施形態に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、前述した第２及び第３の放電路制限部１１，２９，４６，７９における拡開部の表面に凹凸９０を設けてもよい。また、図１３に示すように、前述した第２及び第３の放電路制限部１１，２９，４６，７９における拡開部の表面を半球面９１として形成してもよい。また、図１４に示すように、前述した第２及び第３の放電路制限部１１，２９，４６，７９における拡開部の表面は、Ｒ形状の面取り部９２として形成してもよい。
［実施形態５］
以下に実施形態５の放電路制限部Ｎを説明する。図１５Ａは、放電路制限部Ｎの正面図である。図１５Ｂは、放電路制限部Ｎの断面側面図である。図１６Ａは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの正面図である。図１６Ｂは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの断面側面図である。放電路制限部Ｎは、長さ方向に渡って径の等しい直状部Ｎ１と円錐孔状の拡開部Ｎ２とから成る開口を備えた金属ブロックである。放電路制限部Ｎは、高融点金属材料を成形した上で焼結することにより製造される。かかる製造方法により製造されるので、放電路制限部Ｎは、高融点金属の薄板をプレス加工して製造された従来の放電路制限部Ｃと比べて、形状の個体差が小さく量産に適している。また放電路制限部Ｎは形状の自由度が大きい。具体的には、アークボールの形状を良好に保つために円錐孔状の拡開部Ｎ２を成形することが可能であると共に、高輝度化させるために直状部Ｎ１の長さＡｎを長くすることが可能である。従来の放電路制限部Ｃでは直状部Ｃ１の長さＡｃは金属薄板の厚さに制限される。他方、直状部Ｃ１を長くするために０．５ｍｍ超の金属薄板を用いる場合、これをプレスして円錐孔状の拡開部Ｃ２を成形しようとすると割れが生じてしまうという問題点がある。しかし、焼結加工によれば、直状部を長くしても拡開部の形状に制限はない。
産業上の利用可能性
例えば分光器やクロマトグラフィの光源に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るガス放電管の第１の実施形態を示す断面図である。
図２は、図１に示したガス放電管の縦断面図である。
図３Ａは、ガス放電管に適用する第１の放電路制限部を示す断面図である。図３Ｂは、ガス放電管に適用する第２の放電路制限部を示す断面図である。
図４は、本発明に係るガス放電管の第２の実施形態を示す断面図である。
図５は、図４に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
図６は、本発明に係るガス放電管の第３の実施形態を示す断面図である。
図７は、図６に示したガス放電管の横断面図である。
図８は、ガス放電管に適用する放電路制限部を示す断面図である。
図９は、本発明に係るガス放電管の第４の実施形態を示す断面図である。
図１０は、図９に示したガス放電管の横断面図である。
図１１は、図９に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
図１２は、放電路制限部の他の例を示す断面図である。
図１３は、放電路制限部の更に他の例を示す断面図である。
図１４は、放電路制限部の更に他の例を示す断面図である。
図１５Ａは、放電路制限部Ｎの正面図である。図１５Ｂは、放電路制限部Ｎの断面側面図である。
図１６Ａは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの正面図である。図１６Ｂは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの断面側面図である。
本発明は、分光器やクロマトグラフィの光源などとして利用するためのガス放電管に関するものである。
背景技術
従来のこのような分野の技術として、特開平６−３１０１０１号公報がある。この公報に記載されたガス（重水素）放電管は、陽極と陰極との放電路上に２枚の金属隔壁を配置させ、各金属隔壁に小穴を形成させ、この小穴によって放電路を狭窄させている。その結果、放電路上の小穴によって高輝度の光を得ることが可能となる。また、金属隔壁を３枚以上にすると更に高い輝度が得られ、小穴を小さくすればする程、高輝度な光が得られる。
発明の開示
しかしながら、前述した従来のガス放電管には、次のような課題が存在している。すなわち、各金属隔壁には電圧が印加されておらず、各金属隔壁の小穴は、放電路を単に狭窄するために利用されている。従って、確かに放電路を狭窄することで輝度をアップさせることができるが、この公報にも記載されているように、小穴を小さくすればする程、放電始動電圧を著しく高くしなければならず、小穴の直径や金属隔壁の枚数が著しい制限を受けることになる。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にした（アーク放電を開始させるのが容易である）ガス放電管を提供することを目的とする。
本発明に係るガス放電管は、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて光を放出させるガス放電管において、陽極部と陰極部との間の放電路の途中に配置され、放電路を狭窄する第１の開口をもった第１の放電路制限部と、第１の放電路制限部と陽極部との間の放電路の途中に配置されると共に、放電路を狭窄し且つ径が等しく光軸方向に延在する直状部と、直状部の陽極部側の端部から第１の開口に向かうに従って径が大きくなるように光軸方向に延在する拡開部とからなる第２の開口をもった第２の放電路制限部とを備えたことを特徴とする。
このガス放電管においては、高輝度な光を作り出す場合、単に放電路狭窄用の放電路制限部を複数段設置すればよいという訳ではなく、放電路制限部を多くすることによって、ランプ始動時の放電が起き難くなり、また、開口を小さくすることによっても、ランプ始動時の放電は起き難くなる。更に、ランプの始動性を高めるには、陰極部と陽極部との間に著しく大きな電位差を発生させる必要があり、その結果として、ランプの寿命が短くなることが実験で確かめられている。そこで、本発明のガス放電管では、高輝度な光を得るために、第１の開口と第２の開口との協働によって放電路の狭窄が図られる。更に、放電路を狭窄させてもランプの始動性を良好に保つために、第２の放電路制限部に外部から所定の電圧を印加する。これにより、第１の開口を通過するような積極的な始動放電が作り出される。更に、第２の開口は、光軸方向に延在する直状部と、この直状部の端部から第１の開口に向けて延在する拡開部とで形成され、拡開部は、ランプの始動性を向上させると共にアークボールを形成する機能を有し、直状部は、プラズマ密度を向上させる機能を有する。これにより、第２の放電路制限部において、始動時の放電が通過し易くなり、その結果として、陰極部と陽極部との間の放電が素早く開始され、点灯後におけるアークボールの適切な形成に寄与する。
また、光軸方向において、第２の放電路制限部の直状部の長さを、拡開部の長さより長くすると好適である。直状部が長ければ長い程、プラズマ密度を高めることができ、拡開部が長ければ長い程、アークボールの安定した形成を可能にする。このことを配慮した上で、直状部の長さを拡開部の長さより長くすることは、直状部で作り出されるプラズマの密度を高めつつ、拡開部で適切なアークボールを作り出すことを可能にする。
また、光軸方向における拡開部の長さは、直状部の直径以上であると好適である。このような構成を採用した場合、第２の開口に安定したアークボールを作り出すことができる。
また、第１の放電路制限部の第１の開口は、陰極部側の口径が陽極部側の口径よりも大きくなるように光軸方向に延在する拡開部を有すると好適である。このような構成を採用した場合、第１の開口に放電が収斂し易くなり、アークボールをこの部分に確実に発生させることができる。
また、第１の放電路制限部と第２の放電路制限部との間に電気絶縁部を配置させると好適である。このような構成を採用した場合、第１の放電路制限部と第２の放電路制限部とをそれぞれ異なる電位にすることができ、始動性を良好にする。
また、第２の放電路制限部と陽極部との間の放電路の途中に配置されて、放電路を狭窄する第３の開口をもった第３の放電路制限部を更に備えると好適である。これは、各放電路制限部の各開口の協働によって、更なる輝度のアップを図るようにしたものである。
また、第３の開口は、放電路を狭窄し且つ径が等しく光軸方向に延在する直状部と、直状部の陽極部側の端部から第２の開口に向かうに従って径が大きくなるように光軸方向に延在する拡開部とからなると好適である。この拡開部は、ランプの始動性を向上させると共にアークボールを形成する機能を有し、直状部は、プラズマ密度を向上させる機能を有する。
また、光軸方向において、第３の放電路制限部の直状部の長さを、第３の放電路制限部の拡開部の長さより長くすると好適である。これは、第３の開口において、直状部で作り出されるプラズマの密度を高めつつ、拡開部で適切なアークボールを作り出すことを可能にする。
また、光軸方向における第３の放電路制限部の拡開部の長さは、第３の放電路制限部の直状部の直径以上であると好適である。このような構成を採用した場合、第３の開口に安定したアークボールを作り出すことができる。
また、第２の放電路制限部と第３の放電路制限部との間に電気絶縁部を配置させると好適である。このような構成を採用した場合、第２の放電路制限部と第３の放電路制限部とをそれぞれ異なる電位にすることができ、始動性を良好にする。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しつつ本発明に係るガス放電管の好適な実施形態について詳細に説明する。
［実施形態１］
図１及び図２に示すように、ガス放電管１は、ヘッドオン型の重水素ランプである。この放電管１は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密封容器２を有し、この密封容器２は、円筒状の側管３の一側を封止する光出射窓４と、側管３の他側を封止するステム５とからなる。そして、この密封容器２内には発光部組立体６が収容されている。
この発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の第１の支持部７を有している。この第１の支持部７には、光軸Ｙに対し垂直方向に延在する陽極板（陽極部）８から延びる２本のリード部（図示せず）が当接されている。そして、各リード部は、ステム５に立設させて光軸Ｙ方向に延在する陽極用第１のステムピン（図示せず）の先端部分に電気的に接続させている。これにより、腸極板８には、第１のステムピンを介在させて所定の電圧が印加される。
更に、発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の第２の支持部１０を有している。この第２の支持部１０は、第１の支持部７の上に重ねるようにして載置され、第１の支持部７と同径に形成されている。また、この第２の支持部１０の中央には円形の開口部９が形成され、この開口部９内に円形の陽極板８が配置されている。そして、開口部９内において、陽極板８は、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第２の放電路制限部１１に対向する。
また、第２の放電路制限部１１にはフランジ部１１ａが設けられ、第２の放電路制限部１１を導電板１５の装填口１５ａ（図３Ｂ参照）内に差し込んだ状態で、このフランジ部１１ａは導電板１５に溶接される。そして、この導電板１５は、第２の支持部１０の上面に当接させた状態で、リベット１６により第２の支持部１０に固定される。また、導電板１５は、ステム５に立設させた放電路制限部用ステムピン（第２のステムピン）９ｂの先端部分に電気的に接続されている。
図３Ｂに示すように、第２の放電路制限部１１の中央には、光軸Ｙ方向に延在する第２の開口１２が設けられ、この第２の開口１２は、放電路を狭窄させるための直径０．５ｍｍの直状部１３を有している。更に、この第２の開口１２は、直状部１３の端部から後述の第１の開口２０に向けて延在する拡開部１４を有している。すなわち、この拡開部１４は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓４から陽極板８に向けて縮径させている。
拡開部１４の長さＭは、直状部１３の長さＬ以下にする。これにより、第２の開口１２で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部１４から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。また、直状部１３の長さＬ２は、第１の放電路制限部１８の直状部２２の長さＬ１よりも長くする。これにより、第２の放電路制限部１１におけるプラズマ密度を高め高輝度化させることができる。特に、直状部１３の長さＬ２を１．０ｍｍよりも長くするのが好適である。これにより、陽極側における直状部１３の径の拡大を防止し、ガス放電管１を長寿命化させることができる。具体的に、開口角度６０度程度の拡開部１４の長さＭ２を０．５ｍｍとし、第１の放電路制限部１８の直状部２２の長さＬ１を０．５ｍｍとした場合、直状部１３の長さＬ２は０．５ｍｍよりも長いこと、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部１４の長さＭ２を、直状部１３の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第２の開口１２で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部１３の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部１４の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度にするのが好ましい。
更に、発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の第３の支持部（電気絶縁部）１７を有している。この第３の支持部１７は第２の支持部１０の上に重ねるようにして載置され、第２の支持部１０と同径に形成されている。また、この第３の支持部１７の中央には円形の開口部１７ａが形成され、この開口部１７ａ内において、第２の放電路制限部１１に対向する第１の放電路制限部１８は、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる。
この第１の放電路制限部１８にはフランジ部１８ａが設けられ、第１の放電路制限部１８を導電板１９の装填口１９ａ（図３Ａ参照）内に差し込んだ状態で、このフランジ部１８ａは導電板１９に溶接される。そして、導電板１９は、第３の支持部１７の上面に当接させた状態が維持される。さらに、この導電板１９の周縁部は、ステム５に立設させた放電路制限部用ステムピン（第３のステムピン）９ｃに溶接されている。
図３Ａに示すように、このような第１の放電路制限部１８には、放電路を狭窄するための第１の開口２０が形成され、この第１の開口２０は、第２の開口１２と同一の光軸Ｙ上に位置する。この第１の開口２０は、直状部２２と、光軸Ｙ方向に延在して安定なアークボールを作り出すためのロート状の部分２１とを有する。このロート状の部分２１は光出射窓４から陽極板８に向けて縮径されている。ロート状の部分２１の陽極側の口径、すなわち直状部２２の口径Ｄ１は、第２の放電路制限部１１の拡開部１４の光出射窓４側の口径Ｄ２以上であるのが好ましい。これにより、拡開部１４に形成される高密度発光領域の光を第１の放電路制限部１８に遮られることなく光出射窓４から取り出すことができる。具体的には、この第１の開口２０は、光出射窓４側では直径３．２ｍｍ程度に形成され、陽極板８側では、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に形成されている。また、始動性を良好にするために、光軸Ｙ方向において、直状部２２の長さＬ１を、第２の放電路制限部１１の直状部１３の長さＬ２より短くすると都合が良い。例えば、直状部２２の長さＬ１は、第２の放電路制限部１１の直状部１３の長さＬ２より短い０．５ｍｍ程度に形成されている。
さらに、発光部組立体６には、光出射窓４側で光路から外れた位置に陰極２３が配置され、この陰極２３はステム５に立設させた陰極用の第４のステムピン（図示せず）に電気的に接続させている。この陰極２３はキャップ状のフロントカバー２４に収容され、フロントカバー２４は、第３のステムピン９ｃに溶接固定されている。またフロントカバー２４には、光出射窓４に対面する位置に円形の光透過口２５が形成されている。
さらに、フロントカバー２４内において、陰極２３と第１の放電路制限部１８との間には、光路から外れた位置に放電整流板２６が設けられている。この放電整流板２６の電子放出窓２８は、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成され、導電板１９に溶接により固定されている。このようにフロントカバー２４と放電整流板２６とで陰極２３を包囲し、陰極２３から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓４に付着させないようにしている。
次に、前述したガス放電管１の動作について簡単に説明する。
放電前の２０秒程度の間に外部電源から第４のステムピン（図示せず）を介して１０Ｗ前後の電力を陰極２３に供給して、陰極２３を予熱する。その後、陰極２３と陽極板８との間に１６０Ｖ程度の電位差が生じるように電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。
その準備が整った後、外部電源から第１のステムピン（図示せず）及び第２のステムピン９ｂを介して、陽極板８と第２の放電路制限部１１との間に３５０Ｖ程度の電位差が生じるようにトリガ電圧を印加する。すると陰極２３と第２の放電路制限部１１との間に放電が発生し、陰極２３と陽極板８との間に順次放電が発生する。このような始動放電が発生すると、陰極２３と陽極板８との間でアーク放電が維持され、放電路を狭窄した第１の開口２０と第２の開口１２内でそれぞれアークボールが発生する。
［実施形態２］
ここでの説明は、第１の実施形態と実質的に異なるものに留め、第１の実施形態と同一又は同等な構成部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
図４及び図５に示すように、ガス放電管２７は、ヘッドオン型の重水素ランプである。このガス放電管２７において、第２の放電路制限部１１と陽極板８との間の放電路の途中には、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第３の放電路制限部２９が配置され、この第３の放電路制限部２９のフランジ部２９ａは導電板２８に溶接される。
さらに、第３の放電路制限部２９の中央には、光軸Ｙ方向に延在する第３の開口３０が設けられ、この第３の開口３０は、放電路を狭窄させるための直径０．５ｍｍの直状部３１を有している。更に、この第３の開口３０は、直状部３１の端部から第２の開口１２に向けて延在する拡開部３２を有している。すなわち、この拡開部３２は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓４から陽極板８に向けて縮径されている。
また、第３の放電路制限部２９は、第２の放電路制限部１１と同一のものが利用される。すなわち、第３の開口３０の形状は第２の開口１２の形状と同一であり、拡開部３２の長さＭ２は、直状部３１の長さＬ２以下になっている。（図３Ｂ参照）。これにより、第３の開口３０で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部３２から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。
具体的に、開口角度６０度程度の拡開部３２の長さＭ２を０．５ｍｍとした場合、直状部３１の長さＬ２は０．５ｍｍ以上、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部３２の長さＭ２を、直状部３１の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第３の開口３０で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部３１の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部３２の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度が好ましい。
更に、導電板１５と導電板２８との間は、リング状の電気絶縁性のセラミックスからなるスペーサ（電気絶縁部）３３を介在させて電気的絶縁を図っている。また、スペーサ３３の中央には円形の開口部３３ａが形成され、スペーサ３３と第２の支持部１０とで導電板２８が挟み込まれる。そして、導電板２８は、スペーサ３３と第２の支持部１０を貫通するリベット３４により、第２の支持部１０上に固定される。また、導電板１５もリベット３４によって、スペーサ３３上に固定される。
更に、第２の放電路制限部１１に電圧を印加するために、導電板１５は、ステム５に立設させた第２のステムピン９ｂの先端に電気的に接続されている。これに対し、第３の放電路制限部２９に電圧を印加するために、導電板２８はステム５に立設させた第５のステムピン９ｅの先端に電気的に接続されている。このように、第２の放電路制限部１１と第３の放電路制限部２９とをスペーサ３３を介して電気的に絶縁させることで、第２の放電路制限部１１と第３の放電路制限部２９とをそれぞれ異なった電位にすることができ、第２の放電路制限部１１から第３の放電路制限部２９へ電子を積極的に移動させることができる。
次に、前述したガス放電管２７の動作について簡単に説明する。
放電前の２０秒程度の間に外部電源から第４のステムピン（図示せず）を介して１０Ｗ前後の電力を陰極２３に供給して、陰極２３を予熱させる。その後、陰極２３と陽極板８との間に１６０Ｖ程度の電位差が生じるように電圧を印加して、アークの準備を整える。
その準備が整った後、外部電源から第１のステムピン（図示せず）、第２のステムピン９ｂ及び第５のステムピン９ｅを介して、陽極板８と第２の放電路制限部１１との間に３５０Ｖ程度の電位差が生じるようにトリガ電圧を印加する。すると陰極２３と第２の放電路制限部１１との間に放電が発生し、陰極２３と第３の放電路制限部２９、陰極２３と陽極板８との間に順次放電が発生する。このような始動放電が発生すると、陰極２３と陽極板８との間でアーク放電が維持され、放電路を狭窄した第１の開口２０と第２の開口１２と第３の開口３０内でそれぞれアークボールが発生する。
［実施形態３］
図６及び図７に示すように、ガス放電管３５はサイドオン型の重水素ランプである。この放電管３５は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密閉容器３６を有している。この密閉容器３６は、一端を封止した円筒状の側管３７と、この側管３７の端側を封止するステム３８からなり、側管３７の一部が光出射窓３９として利用されている。そして、この密閉容器内３６には発光部組立体４０が収容されている。
この発光部組立体４０は、電気絶縁性のセラミックスからなる第１の支持部４１と、電気絶縁性のセラミックスからなる第２の支持部４２とを有し、第１の支持部４１と第２の支持部４２との協働により、前面に凹部Ｐが形成されている。そして、この凹部Ｐ内に陽極板４３を収容させている。この陽極板４３の背面には、ステム３８に立設させて管軸Ｘ方向に延在する陽極用の第１のステムピン４４ａの先端部分に電気的に接続されている。
更に、発光部組立体４０は、電気絶縁性のセラミックスからなる第３の支持部４５を有している。この第３の支持部４５は、第２の支持部４２の前面に当接させ、第３の支持部４５の中央には、陽極板４３に対向させるように開口部４５ａが形成されている。そして、この開口部４５ａ内には、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらの金属からなる合金）からなる第２の放電路制限部４６が配置されている。
図８に示すように、第２の放電路制限部４６の中央には、管軸Ｘに対して垂直な光軸Ｙ方向に延在する第２の開口４７を有し、この第２の開口４７は、放電を狭窄させるための直径０．５ｍｍの直状部４８を有している。更に、この第２の開口４７は、直状部４８の端部から後述の第１の開口６０に向けて延在する拡開部４９を有している。すなわち、この拡開部４９は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓３９から陽極板４３に向けて縮径させている。
また、拡開部４９の長さＭ２は、直状部４８の長さＬ２以下にする。これにより、第２の開口４７で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部４９から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。具体的に、開口角度６０度程度の拡開部４９の長さＭ２を０．５ｍｍとした場合、直状部４８の長さＬ２は０．５ｍｍ以上、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部４９の長さＭ２を、直状部４８の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第２の開口４７で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部４８の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部４９の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度が好ましい。
このような第２の放電路制限部４６にはフランジ部４６ａが設けられ、第２の放電路制限部４６を導電板５０の装填口５０ａ内に差し込んだ状態で、このフランジ部４６ａは導電板５０に溶接される。そして、図６及び図７に示すように、この導電板５０は、第３の支持部４５の裏面に当接させた状態で、リベット５１を介して第３の支持部４５に固定される。また、導電板５０は、ステム３８に立設させた放電路制限部用ステムピン（第２のステムピン）４４ｂの先端に電気的に接続されている。
更に、第３の支持部４５の開口部４５ａ内において、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第１の放電路制限部５８は第２の放電路制限部４６に対向する。また、第１の放電路制限部５８にはフランジ部５８ａが設けられ、第１の放電路制限部５８を導電板５９の装填口５９ａ内に差し込んだ状態で、このフランジ部５８ａは導電板５９に溶接される。そして、導電板５９を、第３の支持部４５の前面に当接配置させ、この導電板５９は、第１の支持部４１及び第２の支持部４２を管軸Ｘ方向に貫通する放電路制限部用ステムピン（第３のステムピン）４４ｃの先端に溶接される。
このような第１の放電路制限部５８には、放電路を狭窄するための第１の開口６０が形成され、第１の開口６０は、第２の開口４７と同一の光軸Ｙ上に位置する。この第１の開口６０は、光軸Ｙ方向に延在して安定なアークボールを作り出すためのロート状の部分６１を有し、このロート状の部分６１は、光出射窓３９から陽極板４３に向けて縮径させている。具体的に、この第１の開口６０は、光出射窓３９側では直径３．２ｍｍ程度に形成され、陽極板４３側では、直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に形成されている。また、始動性を良好にするために、光軸Ｙ方向において、第１の開口６０の長さを、第２の放電路制限部４６の直状部４８の長さＬ２より短くすると都合が良い。例えば、第１の開口６０の長さは、第２の放電路制限部４６の直状部４８の長さＬ２より短い０．５ｍｍ程度に形成されている。
さらに、発光部組立体４０には、光出射窓３９側で光路から外れた位置に陰極６３が配置され、この陰極６３はステム３８に立設させた陰極用の第４のステムピン４４ｄに電気的に接続され、陰極６３はキャップ状のフロントカバー６４に収容されている。このフロントカバー６４の両端は、第３の支持部４５に差し込み固定されている。またフロントカバー６４には、光出射窓３９に対面する位置に矩形の光透過口６５が形成されている。
さらに、フロントカバー６４内において、陰極６３と第１の放電路制限部５８との間には、光路から外れた位置に放電整流板６６が設けられている。この放電整流板６６の電子放出窓６８は熱電子を通過させるための矩形の開口として形成され、導電板５９に溶接により固定されている。このようにフロントカバー６４と放電整流板６６とで陰極６３を包囲し、陰極６３から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓３９に付着させないようにしている。
［実施形態４］
ここでの説明は、第３の実施形態と実質的に異なるものに留め、第３の実施形態と同一又は同等な構成部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
図９〜図１１に示すように、ガス放電管７０は、サイドオン型の重水素ランプである。このガス放電管７０において、第２の放電路制限部４６と陽極板４３との間の放電路の途中には、導電性の金属（例えばモリブデン、タングステン、或いはこれらからなる合金）からなる第３の放電路制限部７９が配置され、この第３の放電路制限部７９のフランジ部７９ａは導電板７８に溶接されている。
さらに、第３の放電路制限部７９の中央には、光軸Ｙ方向に延在する第３の開口８０が設けられ、この第３の開口８０は、放電路を狭窄させるために、直径０．５ｍｍの直状部８１を有している。更に、この第３の開口８０は、直状部８１の端部から第２の開口４７に向けて延在する拡開部８２を有している。すなわち、この拡開部８２は、円錐台形状をなすロート状に形成されて、光出射窓３９から陽極板４３に向けて縮径されている。
また、第３の放電路制限部７９は、第２の放電路制限部４６と同一のものが利用される。すなわち、第３の開口８０の形状は第２の開口４７の形状と同一であり、拡開部８２の長さＭ２は、直状部８１の長さＬ２以下になっている。（図８参照）。これにより、第３の開口８０で、アークボールを適正な形状にすることができ、しかも、拡開部８２から生じるスパッタ物及び蒸発物をできるだけ少なくすることができる。
具体的に、開口角度６０度程度の拡開部８２の長さＭ２を０．５ｍｍとした場合、直状部８１の長さＬ２は０．５ｍｍ以上、例えば１．５ｍｍ程度が好ましい。更に、拡開部８２の長さＭ２を、直状部８１の直径Ｄ３以上とすると好適である。これにより、第３の開口８０で作り出されるアークボールを、更に良好な形状にするこができる。具体的に、直状部８１の直径Ｄ３を０．５ｍｍとした場合、開口角度６０度程度の拡開部８２の長さＭ２を０．５ｍｍ以上、例えば１ｍｍ程度が好ましい。
更に、導電板５０と導電板７８との間は、リング状の電気絶縁性のセラミックスからなるスペーサ（電気絶縁部）８３を介在させて電気的絶縁を図っている。また、スペーサ８３の中央には円形の開口部８４が形成され、スペーサ８３と第３の支持部４５とで導電板５０が挟み込まれる。そして、導電板５０は、スペーサ８３と第３の支持部４５を貫通するリベット８６により、第３の支持部４５の裏面に固定される。また、導電板７８もリベット８６によって、スペーサ８３の裏面に固定される。
更に、第２の放電路制限部４６に電圧を印加するために、導電板５０は、ステム３８に立設させた第２のステムピン４４ｂの先端に電気的に接続されている。これに対し、第３の放電路制限部７９に電圧を印加するために、導電板７８はステム３８に立設させた第５のステムピン４４ｅの先端に電気的に接続されている。このように、第２の放電路制限部４６と第３の放電路制限部７９とをスペーサ８３を介して電気的に絶縁させることで、第２の放電路制限部４６と第３の放電路制限部７９とをそれぞれ異なった電位にすることができ、第２の放電路制限部４６から第３の放電路制限部７９へ電子を積極的に移動させることができる。
本発明に係るガス放電管は前述した種々の実施形態に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、前述した第２及び第３の放電路制限部１１，２９，４６，７９における拡開部の表面に凹凸９０を設けてもよい。また、図１３に示すように、前述した第２及び第３の放電路制限部１１，２９，４６，７９における拡開部の表面を半球面９１として形成してもよい。また、図１４に示すように、前述した第２及び第３の放電路制限部１１，２９，４６，７９における拡開部の表面は、Ｒ形状の面取り部９２として形成してもよい。
［実施形態５］
以下に実施形態５の放電路制限部Ｎを説明する。図１５Ａは、放電路制限部Ｎの正面図である。図１５Ｂは、放電路制限部Ｎの断面側面図である。図１６Ａは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの正面図である。図１６Ｂは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの断面側面図である。放電路制限部Ｎは、長さ方向に渡って径の等しい直状部Ｎ１と円錐孔状の拡開部Ｎ２とから成る開口を備えた金属ブロックである。放電路制限部Ｎは、高融点金属材料を成形した上で焼結することにより製造される。かかる製造方法により製造されるので、放電路制限部Ｎは、高融点金属の薄板をプレス加工して製造された従来の放電路制限部Ｃと比べて、形状の個体差が小さく量産に適している。また放電路制限部Ｎは形状の自由度が大きい。具体的には、アークボールの形状を良好に保つために円錐孔状の拡開部Ｎ２を成形することが可能であると共に、高輝度化させるために直状部Ｎ１の長さＡｎを長くすることが可能である。従来の放電路制限部Ｃでは直状部Ｃ１の長さＡｃは金属薄板の厚さに制限される。他方、直状部Ｃ１を長くするために０．５ｍｍ超の金属薄板を用いる場合、これをプレスして円錐孔状の拡開部Ｃ２を成形しようとすると割れが生じてしまうという問題点がある。しかし、焼結加工によれば、直状部を長くしても拡開部の形状に制限はない。
産業上の利用可能性
例えば分光器やクロマトグラフィの光源に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るガス放電管の第１の実施形態を示す断面図である。
図２は、図１に示したガス放電管の縦断面図である。
図３Ａは、ガス放電管に適用する第１の放電路制限部を示す断面図である。図３Ｂは、ガス放電管に適用する第２の放電路制限部を示す断面図である。
図４は、本発明に係るガス放電管の第２の実施形態を示す断面図である。
図５は、図４に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
図６は、本発明に係るガス放電管の第３の実施形態を示す断面図である。
図７は、図６に示したガス放電管の横断面図である。
図８は、ガス放電管に適用する放電路制限部を示す断面図である。
図９は、本発明に係るガス放電管の第４の実施形態を示す断面図である。
図１０は、図９に示したガス放電管の横断面図である。
図１１は、図９に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
図１２は、放電路制限部の他の例を示す断面図である。
図１３は、放電路制限部の更に他の例を示す断面図である。
図１４は、放電路制限部の更に他の例を示す断面図である。
図１５Ａは、放電路制限部Ｎの正面図である。図１５Ｂは、放電路制限部Ｎの断面側面図である。
図１６Ａは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの正面図である。図１６Ｂは、プレス加工で製造した従来の放電路制限部Ｃの断面側面図である。
Claims (12)
- 密封容器内にガスを封入し、前記密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、前記密封容器の光出射窓から外部に向けて光を放出させるガス放電管において、
前記陽極部と前記陰極部との間の放電路の途中に配置され、前記放電路を狭窄する第１の開口をもった第１の放電路制限部と、
前記第１の放電路制限部と前記陽極部との間の放電路の途中に配置されると共に、前記放電路を狭窄し且つ径が等しく光軸方向に延在する直状部と、前記直状部の前記陽極部側の端部から前記第１の開口に向かうに従って径が大きくなるように前記光軸方向に延在する拡開部とからなる第２の開口をもった第２の放電路制限部とを備え、
前記第１の放電路制限部の前記第１の開口が、前記放電路を狭窄し且つ前記陽極側の端部から径が等しく前記光軸方向に延在する直状部を更に有し、
前記光軸方向において、前記第２の開口の前記直状部の長さを、前記第１の開口の前記直状部の長さより長くしたことを特徴とするガス放電管。 - 前記光軸方向において、前記第２の放電路制限部の前記直状部の長さを、前記拡開部の長さより長くしたことを特徴とする請求項１記載のガス放電管。
- 前記光軸方向における前記拡開部の長さは、前記直状部の直径以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のガス放電管。
- 前記第１の放電路制限部の前記第１の開口は、前記陰極部側の口径が前記陽極部側の口径よりも大きくなるように前記光軸方向に延在する拡開部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のガス放電管。
- 前記第１の放電路制限部の前記第１の開口における前記陽極部側の口径が、前記第２の放電路制限部の前記拡開部における前記第１の開口側の口径以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のガス放電管。
- 前記光軸方向において、前記第２の開口の前記直状部の長さを、１．０ｍｍより長くしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のガス放電管。
- 前記第１の放電路制限部と前記第２の放電路制限部との間に電気絶縁部を配置させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のガス放電管。
- 前記第２の放電路制限部と前記陽極部との間の前記放電路の途中に配置されて、前記放電路を狭窄する第３の開口をもった第３の放電路制限部を更に備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のガス放電管。
- 前記第３の開口は、前記放電路を狭窄し且つ径が等しく光軸方向に延在する直状部と、前記直状部の前記陽極部側の端部から前記第２の開口に向かうに従って径が大きくなるように前記光軸方向に延在する拡開部とからなることを特徴とする請求項８記載のガス放電管。
- 前記光軸方向において、前記第３の放電路制限部の前記直状部の長さを、前記第３の放電路制限部の前記拡開部の長さより長くしたことを特徴とする請求項９記載のガス放電管。
- 前記光軸方向における前記第３の放電路制限部の前記拡開部の長さは、前記第３の放電路制限部の前記直状部の直径以上であることを特徴とする請求項９又は１０記載のガス放電管。
- 前記第２の放電路制限部と前記第３の放電路制限部との間に電気絶縁部を配置させたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項記載のガス放電管。
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