JP4417505B2

JP4417505B2 - ゲッタ・フラッシュ・シールド

Info

Publication number: JP4417505B2
Application number: JP2000012095A
Authority: JP
Inventors: ピー、ダベンポートエリック
Original assignee: ヘレウスノーブルライトゲーエムベーハー
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: AU778355B2; JP2000215846A; US6356015B2; DE19963838A1; US20010035717A1; AU6553199A; AU2004224960A1; GB2346007A; GB2346007B; GB9929683D0; DE19963838B4; AU2004224960B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広義の概念では中空陰極ランプに関するものであり、詳細にはフラッシュ（ｆｌａｓｈ）されたゲッタ金属の、ランプのステムおよび陰極リード線上への付着を制限する改良された中空陰極ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中空陰極ランプについては様々な設計が知られている。極端な条件で使用される中空陰極ランプは、多くの場合、２本の陰極リード線および２本の陽極リード線が、電源からの電気エネルギーをランプのガラス製ステムを通してランプ内部の陰極および陽極に伝達するように設計される。長時間にわたって動作しなければならず、かつ高品質のスペクトルが要求される中空陰極ランプ（たとえば、衛星計器用のスペクトル較正ランプ）は、ランプが密封された後で汚染物質ガスを回収するためにゲッタを含むべきであることが知られている。ゲッタは、ランプのスペクトルが内部構成要素から拡散する水素、酸素、または水蒸気で汚染されないようにすることによって、ランプの有効寿命を延ばすことができることが知られている。ゲッタはバリウムなどの反応金属で構成されており、この金属がランプの内部で蒸発またはフラッシュするまで加熱され、それによって、あらゆる混在ガスをスペクトルに入り込むことのできない位置に捕捉する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、蒸発後あるいはフラッシュ後のゲッタ金属のうちのいくらかが陰極リード線上に被膜を形成してしまう。この接触によって、ゲッタ被膜に負の電位が生成される。この場合の残念な結果として、ランプの放電が陽極と陰極の間ではなく、陽極とゲッタ被膜の間で生じる可能性がある。実際上、ゲッタ被膜は陰極として働く。ゲッタ金属ではなく陰極金属に放出スペクトルを生成させる必要があるので、陽極とゲッタ金属被膜との間の放電はランプを役立たないものにする。したがって、ゲッタ金属が負の電位を得ることによってランプの適切な動作を妨害するのを防ぐため、陰極リード線およびステム上へのゲッタ金属の付着を制限するフラッシュ・シールド（ｆｌａｓｈｓｈｉｅｌｄ）を有する中空陰極ランプを提供することが有用である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
制限するためではなく、単に例示のために開示された実施形態の、対応する部品、部分、または表面を挿入的に参照することによって理解されるように、本発明は、ステム（２３）と、ステムを通過する陰極リード線（１８）と、ゲッタ（２６）とを有する改良された中空陰極ランプ（１５）を提供する。この改良は、ゲッタとステムの間に位置決めされたフラッシュ・シールド（２８）を含み、このフラッシュ・シールドは、ゲッタがフラッシュしたときにゲッタ金属のステム上への付着を制限する。
【０００５】
このフラッシュ・シールドは、円板状にすることができ、またニッケルで構成することができる。フラッシュ・シールドは、排気通路（ｅｖａｃｕａｔｉｏｎｐａｓｓａｇｅ）（４６）を含むことができる。フラッシュ・シールドは、フラッシュ中に約１０００℃に加熱することができ、したがって、ゲッタがフラッシュしたときにゲッタ金属を対流によってはねつけるように加熱することができる。
【０００６】
したがって、本発明の一般的な目的は、ゲッタがフラッシュしたときにランプのステムおよび陰極リード線上へのゲッタ金属の付着を制限するフラッシュ・シールドを有する改良された中空陰極ランプを提供することである。
【０００７】
他の目的は、ゲッタがフラッシュしたときにゲッタ金属のステム上への付着を対流によって制限するように加熱することのできるフラッシュ・シールドを有する改良された中空陰極ランプを提供することである。
【０００８】
他の目的は、ランプの内部構成要素に安定性を付与する内部支持体を有する改良された中空陰極ランプを提供することである。
【０００９】
他の目的は、ゲッタ金属が負の電位を得ることを妨げる改良された中空陰極ランプを提供することである。
【００１０】
他の目的は、ランプを密封する際にバルブの非抑制的な（ｕｎｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ）排気を可能にするフラッシュ・シールドを有する改良された中空陰極ランプを提供することである。
【００１１】
他の目的は、排気の間の高い吸い出し速度（ｐｕｍｐｉｎｇｓｐｅｅｄ）を可能にするフラッシュ・シールドを有する改良された中空陰極ランプを提供することである。
【００１２】
これらおよびその他の目的および利点は、上記および以下の明細書、図面、および添付の特許請求の範囲から明らかになろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、同じ参照符号が、いくつかの図全体にわたって一貫して同じ構成要素、部分、または表面を識別するものであることを明確に理解されたい。というのは、このような要素、部分、または表面が、さらに明細書全体に記載される可能性があるからである。この詳細な説明は、明細書の重要な部分である。特に指摘しないかぎり、図面は、明細書と共に読む（たとえば、クロスハッチング、部品の配置、バランス、破片など）ものであり、本発明の説明全体の一部であるとみなすべきである。以下の説明では、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」、および「下」の語と、それらの形容詞派生形および副詞派生形（たとえば、「水平に」、「右向きに」、「上向きに」など）は、読者が特定の図に面したときの図の構造の向きを指すものに過ぎない。同様に、「内側に」および「外側に」の語は一般に、表面の長手方向軸または回転軸に関連した表面の向きを指す。
【００１４】
次に、図面、特に図１および図２を参照するとわかるように、本発明は、現在好ましい実施形態が全体的に１５で示されている改良された中空陰極ランプを提供する。ランプ１５は、概略的に陰極１６、陽極２０、ゲッタ２６、フラッシュ・シールド２８、ガラス・ステム２３、およびガラス・バルブ２４を含むランプとして示されている。陰極１６、陽極２０、ゲッタ２６、フラッシュ・シールド２８、ステム２３、およびバルブ２４は、垂直軸ｘ−ｘの周りに形成された環状部材である。ステム２３は環状ガラス円板である。バルブ２４は、円筒形部材であり、底部周縁端部でステム２３にその外径に沿って取り付けられる。
【００１５】
４本の電気リード線１８、１９、２１、および２２は、電源（図示せず）からの電気エネルギーを陰極１６および陽極２０に伝達する。対向する２本の陽極リード線２１、２２は陽極２０に電気エネルギーを供給し、対向する２本の陰極リード線１８、１９は陰極１６に電気エネルギーを供給する。図１、図２および図５に示すように、陽極リード線２１、２２および陰極リード線１８、１９は、軸ｘ−ｘから等しい半径方向距離でステム２３を通過する。リード線１８、１９、２１、２２は、円形断面を有する金属導体である。陰極リード線１８、１９は、ステム２３を通って上向きに、かつ軸ｘ−ｘに平行に、陰極１６のすぐ下の軸位置まで延びる。
【００１６】
図１および図２に示すように、陰極１６は、軸ｘ−ｘに沿って長い固体円筒形部材である。陰極１６は、その下向き環状表面の中心で支持ロッド３８に取り付けられ、支持ロッド３８は、上部陰極ストラップ３５および下部陰極ストラップ３６に接続して支持される。ストラップ３５、３６は、陰極リード線１８と陰極リード線１９との間で軸ｘ−ｘに垂直に設けられた矩形クロスバーである。支持ロッド３８は、その下部周縁端部でストラップ３６に取り付けられ、その上部周縁端部近傍でストラップ３５に取り付けられる。
【００１７】
陽極２０は、円筒形リング状部材であり、その外径が、互いに対向する陽極リード線２１、２２の上部周縁端部に接続される。陽極リード線２１、２２は、軸ｘ−ｘに平行に、かつステム２３を通って上向きに、陰極リード線１８、１９の上端部よりも高い軸方向位置まで延びる。したがって、陽極２０は陰極１６の上方に位置決めされる。陽極２０の内径は陰極１６の外径よりも大きい。
【００１８】
４つの円形雲母製支持円板は、３３で示されており、陰極１６の周りに配置される。円板３３は、軸ｘ−ｘに沿って長く、リング状部材である。各支持円板３３の外径は、バルブ２４の内径よりもわずかに小さい。各支持円板３３の内径は、陰極１６の外径よりもわずかに大きい。陽極リード線２１、２２は、各支持円板３３の対向する２つの円形穴を通過する。支持円板３３は均等な間隔で配置され、下部円板は陰極１６の下部周縁端部近傍に位置決めされ、上部円板は陰極１６の頂面よりもわずかに高く位置決めされる。４つのセラミック製スリーブは、３４で示されており、陽極リード線２０を絶縁し、個々の支持円板３３同士の間および頂部支持円板と陽極２０との間に間隔を設ける。支持円板３３は、中空陰極ランプ１５の内部構造の維持を助ける。
【００１９】
バリウム製ゲッタ２６は、ランプを密封した後で汚染物質ガスを回収するために使用される。図２に示すように、ゲッタ２６は円筒形リング状部材であり、軸ｘ−ｘに沿って延び、陰極リード線１８と陰極リード線１９との間の横断距離よりも小さな外径を有する。ゲッタ２６は、下向きに配向され、下部ストラップ３６の下方に取り付けられる。従来技術で知られているように、バリウム製ゲッタは、ランプの有効寿命を延ばし、ランプが排気され密封された後で、ランプの放出スペクトルが、内部構成要素から拡散する可能性のある水素、酸素、または水蒸気で汚染されないように助けることができる。ゲッタ２６は、金属がランプの内部に蒸着するまで、ＲＦ場と結合することによって加熱される。２９０ＤｏｎａｌｄＬｙｎｃｈＢｌｖｄ．，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｔｈ、ＭＡ０１７５２の東芝アメリカ・エレクトロニクス・コンポーネンツによって製造されている部品番号Ｎ−１３５０Ｍ（６）のバリウム製ゲッタを好ましい実施形態で使用することができる。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ゲッタ２６は指向性を有し、ベクトル２９で示すように、下向きにフラッシュするように位置決めされる。図４（ａ）に示す従来技術の設計では、バリウム金属はフラッシュしてバルブ２４の下部内側部分およびステム２３の内部に被膜を形成する。しかし、この設計では、しばしばフラッシュしたバリウムが陰極リード線と電気的に接触し、それによってバリウムで負の電位が生じる。この不要な電気接続は主として、陰極リード線１８、１９がステム２３を通過しランプ内部に入る陰極出口２５および２７で起こる。
【００２０】
図１および図４（ｂ）に示すように、この改良された装置は、ステム２３および出口２５、２７へのバリウム・ゲッタ金属の付着を制限するフラッシュ・シールド２８を組込んでいる。図３に示すように、フラッシュ・シールド２８は円板であり、軸ｘ−ｘに沿って延び、上向きの環状水平表面３９、下向きの環状水平表面４０（図示せず）、外側円筒形垂直表面４１、ならびに内側矩形垂直平面４２、４３、４４、および４５で画定される。表面４２、４３、４４、および４５は矩形排気通路４６を画定する。排気通路４６はバルブの非抑制的な排気を可能にする。図３に示すように、フラッシュ・シールド２８は、減圧排気通路４６だけでなく、４７で示された２つの同軸陰極リード線通し穴と、４８で示された２つの同軸陽極リード線通し穴も含む。好ましい実施形態では、フラッシュ・シールド２８は、ニッケルで構成され、厚さが約０．００８インチ（約０．２ｍｍ）である。
【００２１】
また、フラッシュ・シールド２８は、ゲッタがフラッシュする前に１０００℃に加熱することができる。フラッシュ・シールド２８は、加熱されると、バリウム・ゲッタ金属に対する物理的障壁だけでなく熱力学的障壁も形成する。ゲッタ２６がフラッシュすると、蒸発したバリウムは、加熱されたフラッシュ・シールド２８から離れてより低い温度の方へ移動する傾向があり、それによって、フラッシュ・シールド２８の下方でのステム２３および出口２５、２７とのバリウムの接触を制限する。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、ステム２３は、陰極出口２５、２７および陽極出口４９に、５０で示されたガラス製突起を含む。陰極リード線１８、１９および陽極リード線２１、２２は、それらの接触表面でガラス製ステム２３と化学的に結合される。ガラス製突起５０は、追加の表面領域を形成し、リード線と接触するガラス製ステムとの間の気密化学的接続を容易にする。４つのセラミック製スリーブは、５１で示されており、リード線１８、１９、２１、２２がステム２３から出るときにこれらのリード線を絶縁する。スリーブ５１はフラッシュ・シールド２８を支持するようにも働く。図１に示すように、フラッシュ・シールド２８は、円筒形スリーブ５１の上向き環状水平表面に支えられる。安定性をさらに与えるため、フラッシュ・シールド２８とスリーブ５１の上向き環状垂直表面との間に接着剤を使用することができる。フラッシュ・シールド２８はまた、陽極スリーブ３１によって所定の位置に保持され、陽極スリーブ３１はフラッシュ・シールド２８の頂部と下部支持円板３３との間で陽極リード線２１、２２を絶縁する。陰極スリーブ３２はフラッシュ・シールド２８の頂部とゲッタ２６のすぐ上の軸方向位置との間で陰極リード１８、１９を絶縁する。
【００２３】
図５は、ほぼ図４（ｂ）の線５−５でとって見た、図４（ｂ）に示す中空陰極ランプの断面図である。図５は、陰極リード線１８、１９および陽極リード線２１、２２の互いに対向する同軸配向を示す。この配向は、中空陰極ランプ１５に機械的安定性を与える。図５は、スリーブ３１および３２、ゲッタ２６、フラッシュ・シールド２８、矩形排気通路４６、および軸方向通し穴５３も示す。
【００２４】
図４（ｂ）に示すように、排気管５２はステム２３の下方から延びる。管５２は円筒形ガラス製部材である。軸方向通し穴５３は、ステム２３を貫通するように設けられ、管５２の内径に等しい直径を有する。バルブ２４の排気の際、管５２が融解されて軸方向ステム通し穴５３の円錐状シールが形成される。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、フラッシュ・シールド２８は、ステム２３および陰極出口２５および２７上へのバリウム金属の付着を制限する。バリウムは、フラッシュしたときに陰極リード線に接触しないので、帯電せず、負の電位を生成せず、ランプが放電する際に陰極として働くことがない。したがって、中空陰極ランプ１５の放電中に所望のスペクトルが放出される。
【００２６】
本発明では、多数の変更および修正を加えることができることが企図されている。様々な本体部品および構成部品を形成する特定の材料は、重要なものとはみなされず、容易に変更することができる。フラッシュ・シールドを含む構成部品の形状および寸法も容易に変更することができる。
【００２７】
したがって、中空陰極ランプの現在好ましい形態を図示および説明し、いくつかの修正形態について論じてきたが、当業者には、特許請求の範囲によって定義され区別される本発明の趣旨から逸脱せずに様々な追加の変更および修正を加えられることが容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】改良された中空陰極ランプの部分縦断面図である。
【図２】図１に示す改良された中空陰極ランプの部分縦断面図である。
【図３】フラッシュ・シールドの斜視図である。
【図４】（ａ）は、従来技術で知られている中空陰極ランプの底部周縁端部を示す、従来技術のフラッシュしたゲッタ金属のベクトルを示す部分図であり、（ｂ）は、改良された中空陰極ランプの底部周縁端部を示す、フラッシュしたゲッタ金属のベクトルを示す部分図である。
【図５】ほぼ図４（ｂ）の線５−５上でとって見た、図４（ｂ）に示す中空陰極ランプの横断面図である。
【符号の説明】
１５中空陰極ランプ
１６陰極
２０陽極
１８、１９、２１、２２リード線
２３ステム
２４バルブ
２５、２７陰極出口
２６ゲッタ
２８フラッシュ・シールド
２９ベクトル
３１、３２、３４、５１スリーブ
３３支持円板
３５、３６ストラップ
３８支持ロッド
３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５表面
４６排気通路
４７、４８リード線通し穴
４９、５０陽極出口
５２管
５３通し穴

Claims

ステムと、前記ステムを通過する陰極リード線と、ゲッタとを有する中空陰極ランプにおいて、
前記ゲッタと前記ステムとの間に配置されたフラッシュ・シールドを含み、
それによって、前記ゲッタがフラッシュしたときに前記フラッシュ・シールドがゲッタ金属の前記ステム上への付着を制限する中空陰極ランプの改良品。
前記フラッシュ・シールドが円板状である請求項１に記載の中空陰極ランプの改良品。
前記フラッシュ・シールドがニッケルで構成された請求項１に記載の中空陰極ランプの改良品。
前記フラッシュ・シールドが排気通路を含む請求項１に記載の中空陰極ランプの改良品。
前記フラッシュ・シールドは、フラッシュの間に約１０００℃まで加熱することができ、
それによって、前記ゲッタがフラッシュしたときに前記ゲッタ金属を対流ではねつけるように前記フラッシュ・シールドを加熱できる請求項１に記載の中空陰極ランプの改良品。