JP4907852B2 - ガス放電管 - Google Patents

Description

本発明は、特に分光器やクロマトグラフィ等の光源として利用するための重水素ランプのようなガス放電管に関する。

従来、ガス（重水素ガス）が封入された密封容器と、この密封容器内に配置された陽極部と、密封容器内で陽極部に対して離隔され当該陽極部との間に放電を発生させる陰極部と、陽極部と陰極部との間に配置され放電路を狭窄する導電性の放電路制限部と、を具備したガス放電管が知られている。この種のガス放電管にあっては、以下の特許文献１、２に記載のように、陰極部が、コイル（フィラメントコイル）を加熱ヒータとしてこれに熱電子放射物質を塗布して構成され、特許文献１では、金属から成り電子放出用開口を有する電極囲いで覆われ、また、特許文献２では、金属から成るフロントカバーと電子放出窓を有する放電整流板とで包囲されている。
特開平７−２８８１０６号公報 特開２００２−１５１００８号公報

ここで、上記公報に記載の陰極部にあっては、陰極部から電子を適正に放出すべく電源によりコイルを所定の高温に暖める必要がある。しかしながら、上記特許文献１、２にあっては、放熱により陰極部の温度が相応に低下するため、この放熱に抗する消費電力の電源が必要とされ、電源が比較的大型化し、当該電源を含むガス放電管の小型化が図れず、ひいては、当該ガス放電管が適用される例えば分光器等の装置の小型化が図れないという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、電源の低消費電力化が図られ、小型化が可能とされるガス放電管を提供することを目的とする。

本発明によるガス放電管は、ガスが封入された密封容器と、この密封容器内に配置された陽極部と、密封容器内で陽極部に対して離隔され当該陽極部との間に放電を発生させる陰極部と、陽極部と陰極部との間に配置され放電路を狭窄する導電性の放電路制限部と、を具備したガス放電管において、セラミックスより構成され、陰極部を囲うと共に少なくとも電子放出側に開口を有する陰極部カバーを備え、陰極部カバーは、陰極部を電子放出可能に覆う陰極側覆部と、陽極部及び放電路制限部を有する組立体を陽極部と陰極部との間で放電可能に覆う陽極側覆部とにより構成され、陰極側覆部は、陰極部の電子放出側に、電子を放出するスリットが開口として設けられるスリット板部を備え、更に、セラミックスより構成され放電路制限部をその上面で固定すると共に放電路を通す開口が設けられた放電路制限部固定板とにより、陰極部を囲むように収容することを特徴としている。

このようなガス放電管によれば、陰極部が、保温性に優れているセラミックスより構成され少なくとも電子放出側に開口を有する陰極部カバーにより囲われるため、当該陰極部カバーにより陰極部の保温効果が高められ、陰極部の温度維持が容易されて消費電力が下げられるようになる。また、陰極部カバー全体がセラミックスにされると共に必要最小限の開口とされるため、陰極部の保温効果が一層高められ、消費電力が一層下げられるようになる。また、陰極部を電子放出可能に覆う陰極側覆部と、陽極部及び放電路制限部を有する組立体を陽極部と陰極部との間で放電可能に覆う陽極側覆部とが、セラミックスで形成されているため、放電路制限部の必要以上の露出を無くし放電効率を高めるための部材が不要とされ、部品点数が低減される。

また、放電路制限部には、放電路を狭窄する放電路狭窄開口が設けられ、陽極側覆部は、放電路狭窄開口を露出する開口を有すると共に、放電路制限部固定板との間で放電路制限部を挟んで固定することにより、少ない部品点数で放電路制限部の固定が容易とされる。

また、放電路制限部固定板は、陽極部をその上面に固定するベース部上に積層され、陰極部カバーは、放電路制限部固定板の側面、及びベース部の側面を覆うようにこれらを収容することができる。

このようなガス放電管によれば、電源の低消費電力化が図られ、電源を含むガス放電管を小型化することが可能となる。

以下、本発明によるガス放電管の好適な実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガス放電管を示す縦断面図、図２は、図１中の発光部組立体の分解斜視図である。

ガス放電管１００は、所謂ヘッドオン型の重水素ランプであり、分光器やクロマトグラフィ等の光源として使用されるものである。このガス放電管１００は、図１に示すように、ガラス製の密封容器１と、この密封容器１内に収容される発光部組立体２と、を備えている。

密封容器１は、円筒状の側管部１ａと、この側管部１ａの下端側を封止するステム部１ｂと、上端側を封止する光出射窓１ｃと、を有する構成とされ、この密封容器１内には数百Ｐａ程度の重水素ガスが封入されている。ステム部１ｂには、所定の円周上に沿って複数（本実施形態では九個）の開口が形成され、各開口に導電性のステムピン９ａ，９ｂ〜９ｉ（図２参照）が各々通されて固定されている。

密封容器１内に収容される発光部組立体２は、紫外線を発生させるためのもので、図１及び図２に示すように、下から順に、ベース部３、陽極部４、放電路制限部固定板５、放電路制限部６及び陰極部７を備えると共に、これらを覆う陰極部カバー８を備えている。

ベース部３は、図２に示すように、電気的絶縁性のセラミックスから成り円板状に構成されている。このベース部３には、周縁に沿って複数の開口が形成され、各開口に上記ステムピン９ａ〜９ｉが各々通されている。このベース部３の上面には、陽極部４を収容配置すべく当該陽極部４の形状に対応する形状の浅い凹部３ａが形成されている。

陽極部４は、導電性の薄板であり、略円板状を成す本体部分４ａと、この本体部分４ａの周縁の二箇所から半径方向に水平に延びる一対の延出部分４ｂ，４ｃと、を備え、図１に示すように、その上面がベース部３の上面と面一と成るようにしてベース部３の凹部３ａに収容されている。この陽極部４は、図２に示すように、その延出部分４ｂ，４ｃに開口４ｄ，４ｅを各々有し、この開口４ｄ，４ｅにステムピン９ｃ，９ｄが通されてその先端部に電気的に接続されている。

放電路制限部固定板５は、セラミックスから成り略扇形状に構成され、ベース部３及び陽極部４の略中央部分に重なるように載置されている。この放電路制限部固定板５には、その略中央に、陽極部４と陰極部７との間に形成される放電路を通すべく、陽極部４の本体部分４ａを露出させる開口５ｘが設けられている。放電路制限部固定板５の開口５ｘを含む幅狭側（図示右側）の上面には、放電路制限部６を収容配置すべく当該放電路制限部６の形状に対応する形状の浅い凹部５ａが形成され、その幅広側（図示左側）の上面には、陰極部７を立設するための凸部５ｂが設けられている。放電路制限部固定板５の凹部５ａの幅狭側の位置には開口５ｃが設けられ、この開口５ｃにステムピン９ｅが通されている。また、放電路制限部固定板５の凸部５ｂには一対の開口５ｄ，５ｅが各々設けられ、この開口５ｄ，５ｅにステムピン９ａ，９ｂが各々通されている。

放電路制限部６は、導電性の薄板であり、略円板状を成す本体部分６ａと、この本体部分６ａの周縁から半径方向に水平に延びる延出部分６ｂと、を備え、図１に示すように、その上面が、放電路制限部固定板５の上面と面一と成るようにして放電路制限部固定板５の凹部５ａに収容されている。この放電路制限部６は、図２に示すように、その延出部分６ｂに開口６ｃを有し、この開口６ｃにステムピン９ｅが通されてその先端部に電気的に接続されている。

また、放電路制限部６には、図１及び図２に示すように、放電路制限部固定板５の開口５ｘと同軸の位置に、アークボール成形用の凹部６ｄが設けられている。この凹部６ｄは放電によって作り出されたアークボールを収容させて光を効率良く取り出すために、光出射窓１ｃに向けて広げられたカップ状に形成されている。この放電路制限部６の凹部６ｄの底面には、直径０．５ｍｍ程度の小径の放電路狭窄開口６ｅが設けられ、これにより、凹部６ｄ内で扁平なボール状のアークボールを作り出すことが可能とされている。

陰極部７は、コイル（フィラメントコイル）を加熱ヒータとしてこれに熱電子放射物質である例えば酸化バリウム等を塗布して構成されている。この陰極部７は、図２に示すように、そのコイルの両端部が、放電路制限部固定板５の凸部５ｂの開口５ｄ，５ｅに通されて立設され、当該開口５ｄ，５ｅに通されたステムピン９ａ，９ｂに電気的に接続されている。

陰極部カバー８は、図１及び図２に示すように、円筒状を成し、陽極部４、放電路制限部６等の組立体を覆う陽極側覆部８ａと、この陽極側覆部８ａの陰極部７側の上部に、陽極側覆部８ａ内の空間が連通するように連設されて上方に突出し、陽極側覆部８ａと同軸で同径の円筒を軸線を含まない位置で軸線方向に沿って垂直に切断した時の小さい方の部分の形状を成し、陰極部７を覆う陰極側覆部８ｂと、を備え、これら陽極側覆部８ａ及び陰極側覆部８ｂをセラミックスにより一体成形して成る。

陰極部カバー８の陰極側覆部８ｂは、放電路狭窄開口６ｅの軸心側（陰極部７の電子放出側）のスリット板部８ｃに、電子を放出するためのスリット８ｄを開口として備え、一方、陽極側覆部８ａは、放電路制限部固定板５の開口５ｘ、放電路制限部６の放電路狭窄開口６ｅと同軸の位置に、上記放電路を通すための開口８ｅを備えている。この開口８ｅは、放電効率を高めるべく放電路制限部６の必要以上の露出を無くす大きさとされている。また、陽極側覆部８ａは、図２に示すように、開口８ｆ〜８ｉを各々有し、この開口８ｆ〜８ｉに、陽極部４、放電路制限部固定板５の外側に位置し上方に延出している残りのステムピン９ｆ〜９ｉが各々通されてその先端部が各々連結固定されている。これにより、陰極部カバー８が固定されると共に、当該陰極部カバー８とベース部３との間に、陽極部４、放電路制限部固定板５及び放電路制限部６が重ねられて挟まれ固定された状態とされている。

次に、このように構成されたガス放電管１００の作用について説明する。先ず、放電前の２０秒程度の間に陰極用外部電源（不図示）からステムピン９ａ，９ｂを介して１０Ｗ前後の電力を陰極部７に供給して、陰極部７を構成するコイルを予熱させる。次いで、陰極部７と陽極部４との間に主放電用外部電源（不図示）からステムピン９ｃ，９ｄを介して１６０Ｖ程度の電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。

その後、トリガ用外部電源（不図示）から放電路制限部６と陽極部４との間にステムピン９ｅ、９ｃ，９ｄを介して所定の電圧、例えば３５０Ｖ程度の電圧を印加する。すると、陰極部７と放電路制限部６との間及び陰極部７と陽極部４との間に放電が順次発生し、陰極部７と陽極部４との間で始動放電が発生する。始動放電が発生すると、陰極部７と陽極部４との間でアーク放電（主放電）が維持され、放電路制限部６の凹部６ｄ内でアークボールが発生する。そして、このアークボールから取り出される紫外線は、極めて輝度の高い光として光出射窓１ｃを透過して外部に放出される。なお、放電の際には、陰極側覆部８ｂにより、陰極部７から出るスパッタ物又は蒸発物が光出射窓１ｃに付着するのが防止されている。

このようなガス放電管１００にあっては、陰極部７が、保温性に優れているセラミックスより構成され電子放出用のスリット８ｄのみが必要最小限の開口として設けられた陰極部カバー８の陰極側覆部８ｂにより囲われているため、当該陰極側覆部８ｂにより陰極部７の保温効果が著しく高められている。このため、陰極部７の温度維持が容易され、消費電力が下げられる結果、電源を含むガス放電管１００の小型化が図られている。

また、陰極部カバー８は、その陰極側覆部８ｂが陰極部７を電子放出可能に覆うと共に、その陽極側覆部８ａが陽極部４及び放電路制限部６を有する組立体を放電可能に覆うように、セラミックスで一体に形成されているため、放電路制限部６の必要以上の露出を無くし放電効率を高めるための部材（本実施形態の陽極側覆部８ａの上部に相当する別部材）が不要とされている。このため、部品点数が低減され、低コスト化が図られている。

また、放電路制限部６は、陰極部カバー８の上記組立体を覆う部分である陽極側覆部８ａの上壁部と、放電路を通す開口５ｘが設けられた放電路制限部固定板５との間に挟まれて固定されているため、少ない部品点数で放電路制限部６の固定が容易とされ、低コスト化が一層図られている。

本発明の実施形態に係るガス放電管を示す縦断面図である。 図１中の発光部組立体の分解斜視図である。

符号の説明

１…密封容器、４…陽極部、５…放電路制限部固定板、５ｘ…放電路制限部固定板の開口、６…放電路制限部、６ｅ…放電路狭窄開口、７…陰極部、８，１８，２８…陰極部カバー、８ａ…陽極側覆部（組立体を覆う部分）、８ｂ，２８ｂ…陰極側覆部、８ｃ…スリット板部、８ｄ…スリット、８ｅ…陽極側覆部の開口、１００…ガス放電管。

Claims (3)

1. ガスが封入された密封容器と、この密封容器内に配置された陽極部と、前記密封容器内で前記陽極部に対して離隔され当該陽極部との間に放電を発生させる陰極部と、前記陽極部と前記陰極部との間に配置され放電路を狭窄する導電性の放電路制限部と、を具備したガス放電管において、
   セラミックスより構成され、前記陰極部を囲うと共に少なくとも電子放出側に開口を有する陰極部カバーを備え、
   前記陰極部カバーは、前記陰極部を電子放出可能に覆う陰極側覆部と、前記陽極部及び前記放電路制限部を有する組立体を前記陽極部と前記陰極部との間で放電可能に覆う陽極側覆部とにより構成され、
   前記陰極側覆部は、前記陰極部の電子放出側に、電子を放出するスリットが前記開口として設けられるスリット板部を備え、更に、セラミックスより構成され前記放電路制限部をその上面で固定すると共に前記放電路を通す開口が設けられた放電路制限部固定板とにより、前記陰極部を囲むように収容することを特徴とするガス放電管。
2. 前記放電路制限部には、前記放電路を狭窄する放電路狭窄開口が設けられ、
   前記陽極側覆部は、前記放電路狭窄開口を露出する開口を有すると共に、前記放電路制限部固定板との間で前記放電路制限部を挟んで固定することを特徴とする請求項１記載のガス放電管。
3. 前記放電路制限部固定板は、前記陽極部をその上面に固定するベース部上に積層され、前記陰極部カバーは、前記放電路制限部固定板の側面、及び前記ベース部の側面を覆うようにこれらを収容することを特徴とする請求項１又は２記載のガス放電管。

Images