JP4237941B2 - ガス放電管 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、ガス放電管に関するものであり、特に、分光器やクロマトグラフィなどの光源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、このような分野の技術として、特開平７−３２６３２４号公報や特開平８−２２２１８５号公報に開示されている技術がある。これらの公報に記載されたガス放電管は、ガラス製の側管とガラス製のステムとで密封容器を構成している。そして、ステムには、陽極部及び陰極部をそれぞれ固定しているステムピンが差し込まれている。この密封容器内には、例えば、重水素ガスが数Ｔｏｒｒ程度封入されている。このようなガス放電管は、重水素ランプと呼ばれ、安定した紫外線光源として利用されている。
発明の開示
しかしながら、従来のガス放電管は、上述したように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述した密封容器は、加工の自由度の観点から全てガラスから作られていたが、ガラス製の側管とガラス製のステムとを熱融着させる際、その接合温度は１０００℃を越えてしまう。陽極部及び陰極部をこの高熱から守るためには、陽極部及び陰極部を接合部分から離すようにしたフローティング構造を採用しなければならず、その結果として、密封容器が大型化し、ガス放電管自体が大きくならざるを得なかった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ガラス製の側管を用いて、小型化を可能にするガス放電管を提供することを目的とする。
本発明者らは、、放電管の小型化に向けて実験する過程で、側管とステムとの接合にあたり、高温にならない手法を模索した。その結果、側管とステムとの接合部分を金属製とすることにより、密封容器の接合時に陽極部及び陰極部への伝導による熱上昇を防止できることを見出した。すなわち、この構成により、接合時の陽極部及び陰極部の熱上昇は数十度程度にすぎず、側管を小さくして、側管に陰極部及び陽極部を近づけた構造であっても、陽極部及び陰極部への熱ダメージがないことを見出した。
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、上記課題を解決するため、本発明のガス放電管は、少なくとも一部が光を透過する密封容器内にガスを封入して陽極部と陰極部とを配置し、これら陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光透過部から外部へと所定の光を放出させるガス放電管において、この密封容器は、陽極部及び陰極部をそれぞれ独立のステムピンを介して密閉容器内に立設させるステムと、ステムの周縁部に固着された金属製の第１の周縁部と、この第１の周縁部に溶接固定されている金属製の第２の周縁部と、これら陽極部と陰極部とを包囲するガラス製であって、第２の周縁部によって一端が封止されている側管と、から構成されていることを特徴とする。
本発明では、放電管の組立て温度を低くしつつ、放電管を長寿命にするために、側管自体をガラスで形成し、ステムと側管との接合部分に金属を採用している。すなわち、ステムの周縁部に固着された金属製の第１の周縁部と側管を封止する金属製の第２の周縁部とを接合に利用している。これにより、陽極部及び陰極部と接合部とが近接しても熱的ダメージを避けることができる。したがって、放電管自体の小型化が可能となる。
この第１の周縁部をフランジ状に形成すると好ましい。この場合、放電管を組み立てる際に、側管の周縁部をフランジ上に載せるだけの簡単な作業で、ステムの金属部分と側管の金属部分との接合が容易になる。さらに、このフランジ部分を、放電管の発光部分に対する基準位置として利用することができる。
第２の周縁部もフランジ状として、第１の周縁部と第２の周縁部の互いのフランジ部分を溶接固定すると好ましい。このような構成を採用した場合、ステムのフランジと側管のフランジとの面合わせにより、金属同士の接合作業が容易になり、電気溶接やレーザ溶接等の溶接作業をより確実なものとすることができる。
これらのフランジ部分に位置決め部分を設ければ、より好ましい。この位置決め部分を利用して放電管の発光部分位置を正確に位置決めすることが可能となる。
本発明は以下の詳細な説明および添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これらは単に例示のために示されるものであって、本発明を限定するものと考えるべきではない。
本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な発明から明らかになるだろう。しかしながら、詳細な説明および特定の事例は本発明の好適な実施形態を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、本発明の思想および範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照して本発明によ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。説明の理解を容易にするために、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明を省略する。
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。同図に示すガス放電管１はヘッドオン型の重水素ランプであり、この放電管１は、重水素ガスが数Ｔｏｒｒ程度封入された密封容器２を有し、この密封容器２内には発光部組立体３が収容されている。この発光部組立体３は、ステム４上に配置させるセラミックス製の陽極支持板５を有し、この陽極支持板５上に陽極板６を配置させることで、ステム４に対して陽極板６を離間させている。この陽極板６は、ステム４を貫通するように固定させたステムピン１０ａの上端に溶接固定されている。また、陽極支持板５上にはセラミックス製のスペーサ７が配置され、このスペーサ７上には収束電極板８が配置され、この収束電極板８に設けられた収束開口８ａは、スペーサ７の開口７ａに臨むようにして配置されており、陽極板６と収束電極板８とを対峙させている。
さらに、収束開口８ａの側方には、スペーサ７の上方に位置する陰極部９が設けられ、この陰極部９は、ステム４を貫通するように固定させたステムピン１０ｂの上端に溶接固定されており、放電により熱電子を発生する。そして、陰極部９と収束開口８ａとの間には、光路（収束開口８ａの直上方向に形成される）から外れた位置に放電整流板１１が設けられ、この放電整流板１１には、熱電子を通過させるための矩形開口の電子放出窓１１ａが設けられている。そして、放電整流板１１は収束電極板８の上面に溶接固定され、この放電整流板１１には、陰極部９の上方及び電子放出窓１１ａの反対側にあたる後方を囲むようにして断面Ｌ字形のカバー板１２が設けられている。このカバー板１２は、陰極部９から出るスパッタ物あるいは蒸発物が投光窓１４ａに付着しないようにしている。
このような構成の発光部組立体３は密封容器２内に設けられるが、この密封容器２内を数Ｔｏｒｒの重水素ガスで満たす必要性から、ステム４には、排気管１３が固定されており、製作時にはこの排気管１３を利用することで、密封容器２内の空気を一旦抜いた後、所定圧の重水素ガスを適切に充填させることが可能になる。充填後はこの排気管を封止することで、密封容器２を完全に封止する。
ここで、密封容器２は、石英ガラス又は紫外線透過ガラスからなる側管１４を有し、この側管１４は、一側が開放された円筒状に形成され、その頂部は円形の投光窓１４ａとして利用される。また、ステム４は、ガラス（例えばコバールガラス）によって円柱状に形成され、ステム４には、その周縁部に金属製（例えばコバール金属）の第１接合部材（第１の周縁部）１５が設けられ、この第１接合部材１５は、円筒状の胴部１５ａと、この胴部１５ａの下端から径方向に鍔状に延びるフランジ部１５ｂとからなる。なお、第１接合部材１５の胴部１５ａは、ステム４の外壁面に融着あるいは接着により固定されている。
これに対して、側管１４の開放端側には、金属製（例えばコバール金属）の第２接合部材（第２の周縁部）１６が設けられ、この第２接合部材１６は、円筒状の胴部１６ａと、この胴部１６ａの下端から径方向に鍔状に延びるフランジ部１６ｂとからなる。なお、第２接合部材１６の胴部１６ａは、側管１４の内壁面と融着あるいは接着により固定されている。その位置合わせを行うにあたっては、フランジ部１６ｂ上に側管１４の開放端部を載置させるだけの簡単な作業でよい。
そこで、図２に示すように、ステム４上に発光部組立体３を固定させた状態で、ステム４を側管１４内に挿入しながら、ステム４の金属製フランジ部１５ｂと側管１４の金属製フランジ部１６ｂとを密着させ、その状態を維持しつつ、その合わせ部分に、電気溶接やレーザ溶接等の溶接作業を施し、密封容器２の気密シールを行う。そして、その溶接作業後、排気管１３から密封容器２内の空気を抜いた後、密封容器２内に数Ｔｏｒｒ程度の重水素ガスを充填させ、その後、排気管１３を封止して組立て作業が完了する。なお、フランジ部１５ｂは、放電管１の発光部分（収束開口８ａの前方でアークボールが発生する部分）に対する基準位置として利用することができる。すなわち、放電管１を組み立てるにあたり、第１のフランジ部１５ｂと発光部分との位置関係を一定に保っておくことで、発光部分の位置出しが容易になり、その結果、放電管を駆動させるための装置（図示せず）に対する組付け作業性や位置決め精度の向上が望める。
次に、このような構成の放電管１の動作について、簡単に説明すると、先ず、２０秒程度、外部電源から陰極部９に１０Ｗ程度の電力を供給し、陰極部９を予熱する。その後、陰極部９と陽極板６との間に１５０Ｖ程度の直流開放電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。
その準備が整った状態で、陰極部９と陽極板６との間に３５０Ｖ〜５００Ｖ程度のトリガ電圧を印加する。このとき、陰極部９から放出された熱電子は、放電整流板１１で整流させられながら、収束電極板８の収束開口８ａで収斂し、陽極板６に至る。そして、収束開口８ａの前方にアーク放電が発生し、このアーク放電によるアークボールから取り出される紫外線は、側管１４の投光窓１４ａを透過して外部、つまり矢印Ａ方向へと放出される。
図３は、本発明に係る第２の実施形態のガス放電管１ａの断面図を、図４はその平面図を示している。この実施形態においては、図１に示される第１の実施形態に比べて、第１及び第２の周縁部１５、１６それぞれのフランジ部１５ｂ、１６ｂの外径をさらに大きなものとして、フランジ部１５ｂ、１６ｂに取付用のネジ等を通す穴２１と位置決め用の切り欠き２２とを設けている点が相違する。このような構成とすることで、発光部分の位置出しがより容易になり、その結果、放電管を駆動させるための装置（図示せず）に対する組付け作業性や位置決め精度のさらなる向上が望める。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、密封容器２にに封入されるガスとしては、重水素ガス以外に水銀蒸気やヘリウムガス、ネオンガス等がある。また、本発明は、サイドオン型の放電管にも適用できることは言うまでもない。
以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。
産業上の利用可能性
本発明のガス放電管は、重水素ランプのほか、水銀ランプ、ヘリウムガスランプ、ネオンガスランプなどに応用可能であり、特に、分光器やクロマトグラフィ等の光源として利用されるガス放電管に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るガス放電管の一実施形態を示す断面図である。
図２は、ステムと側管とを溶接させる前の状態を示す正面図である。
図３は、本発明に係るガス放電管の他の実施形態を示す断面図であり、図４は、その平面図である。

Claims (4)

1. 少なくとも一部が光を透過する密封容器内にガスを封入して陽極部と陰極部とを配置し、前記陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、前記密封容器の光透過部から外部へと所定の光を放出させるガス放電管において、
   前記密封容器は、
   前記陽極部及び陰極部をそれぞれ独立のステムピンを介して前記密閉容器内に立設させるステムと、
   前記ステムの周縁部に固着された金属製の第１の周縁部と、
   前記第１の周縁部に溶接固定されている金属製の第２の周縁部と、
   前記陽極部と陰極部とを包囲するガラス製であって、前記第２の周縁部によって一端が封止されている側管と、から構成されていることを特徴とするガス放電管。
2. 前記第１の周縁部はフランジ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のガス放電管。
3. 前記第２の周縁部もフランジ状に形成され、前記第１の周縁部と前記第２の周縁部の互いのフランジ部分を溶接固定していることを特徴とする請求項２記載のガス放電管。
4. 前記フランジ部分にガス放電管配置用の位置決め部を設けていることを特徴とする請求項３記載のガス放電管。

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