JP4969772B2 - 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、上述したような分野の技術としては、下記の特許文献１及び２に示すようなものがある。これらの特許文献に記載のガス（重水素）放電管は、いずれも陽極部と陰極部との間の放電路上に金属製の隔壁を配置し、この隔壁に小孔を形成して、この小孔によって放電路を狭窄させる構成を採っている。かかる構成においては、放電路上の小孔によって高輝度の光を得ることができる。特に、特許文献１に記載のガス放電管では、小孔、すなわち放電路を狭窄させる部分の長さを長くすることで、更に、輝度を高めている。一方、特許文献２に記載のガス放電管は、小孔の長さを長くすると共に、隔壁を複数枚配置することで、高輝度化を図っている。
特開平７−２８８１０６号公報 特開平１０−６４４７９号公報

ガス放電管の技術分野における高輝度化という要請は、特許文献１及び２に記載の技術により比較的満足されている。

しかしながら、放電路を狭窄させる部分を長くした場合、放電が起こりにくいという問題がある。この問題点に対して、特許文献２に記載のガス放電管では、金属製隔壁を複数枚配置し、放電を段階的に発生させることで回避しているが、電源回路が複雑化するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、放電路を狭窄する部分の長さに拘わらず、放電を確実に発生させることのできるガス放電管を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ガスが封入された密封容器内に配置され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、（ｉ）陽極部と陰極部との間に配置され、陽極部と陰極部との間の放電路を狭窄する貫通孔を有する筒状の放電路制限部であって、外部電源に電気的に接続される導電性の放電路制限部と、（ii）放電路制限部の周囲を覆うように配置され、且つ、放電路制限部と電気的に絶縁された放電遮蔽部と、を備え、放電路制限部の陰極部側の端部が放電遮蔽部の陰極部側の面よりも所定の突出し量で突き出すよう放電路制限部と放電遮蔽部とが位置決めされ、放電路制限部が、陽極部が位置している側の空間内に所定に突出するように伸びていることを特徴としている。放電路制限部の陰極部側の突出し量は最大約０．５ｍｍであることが好ましい。

このような構成においては、放電路制限部の外周面から陰極部への放電路の大部分が放電遮蔽部により遮断されると共に、放電路制限部の陰極部側の端部の一部のみ、すなわち最大０．５ｍｍ程度の突出し量の部分のみが陰極部との間で始動放電のための放電路を形成するため、始動用電源を投入した際、放電路制限部の突き出した先端部の近傍及び貫通孔の陰極部側の一部のみに高密度電子領域が形成される。その結果、始動放電が確実に発生される。また、放電路制限部が、陽極部が位置している側の空間内に所定に突き出すように伸びているため、陽極部が位置している側の空間が拡大されて、当該空間で陽極部の放熱が好適に行われ、陽極部の温度上昇が防止される。その結果、陽極部からの蒸発物が低減される。

ここで、上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的には、放電路制限部は、その外周面に、放電路制限部支持部に支持される鍔部を有し、放電路制限部の陽極部側の端部が鍔部の陽極部側の面よりも突き出している構成が挙げられ、これにより、放電路制限部が、容易に位置決め取り付けが可能とされる。また、放電路制限部支持部が放電路制限部の長手方向の途中に設けられた鍔部を支持するため、放電路制限部を同じ長さとして、放電路制限部の陽極部側の端部を支持する場合に比して、同長手方向における放電路制限部支持部の厚さを薄くすることが可能とされ、ガス放電管の小型化が可能とされる。

また、放電路制限部における貫通孔は、陽極部の側に設けられ且つ内径が一定である小孔部と、小孔部に連設されて陰極部の側に延び且つ陰極部の側ほど拡径されたロート状の拡径孔部とからなることが好適である。主として小孔部が放電を狭窄する部分として機能し、拡径孔部がその内部で良好なアークボールを形成し、高輝度化に寄与するからである。

更に、放電路制限部における拡径孔部の内周面が放電遮蔽部の陰極部側の面よりも陽極部の側まで延びた状態とすることで、高密度電子領域は拡径孔部の内部に特に集中して形成されることとなり、始動放電がより一層確実に発生されることとなる。なお、放電路制限部における小孔部の内径をＤ１、拡径孔部の最大内径をＤ２とした場合、Ｄ２を１〜３ｍｍの範囲内とし、関係Ｄ２／Ｄ１を４〜１０の範囲内とすることが、電子領域の高密度化及び良好なアークボール形成に有効である。更にまた、放電遮蔽部は、放電路制限部との電気的絶縁を容易に達成できるよう、電気的絶縁性材料から作られることが好ましい。

このように本発明によるガス放電管によれば、放電を十分に狭窄する放電路制限部を有し、高輝度が得られるという効果を奏すると共に、放電路制限部と放電遮蔽部との位置関係により、放電路制限部の先端部にて確実に始動放電が発生されるので、段階的に始動放電が進行して、主放電も確実に発生するという効果も奏するものである。また、陽極部からの蒸発物が低減されるため、長期に渡って安定した放電を維持することができる。また、複雑な電源回路も不要であるため、本発明によるガス放電管を用いる装置全体のコストダウンにも寄与することができる。

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面を参照しながら説明する。図１は、本発明によるガス放電管の第１の実施形態を、軸線（管軸）方向に直角な方向に切断して示す端面図、図２〜図４は、図１中の発光部組立体の各分解斜視図、図５は、図１のガス放電管における放電路制限部及びその周辺部を拡大して示す断面図である。なお、以下の説明において、「上」、「下」等の方向を示す語については各図の状態において言うものとする。

図１に示すガス放電管１０はサイドオン型の重水素ランプであり、例えば、分析機器や半導体検査装置等の光源として使用されるものである。このガス放電管１０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１２と、陽極部２４及び陰極部５６を有し紫外線を発光させる発光部組立体２０とを具備している。

密封容器１２は、一端側を封止した円筒状の側管部１４と、この側管部１４の他端側を封止するステム部（図示せず）とからなり、側管部１４の一部が光出射窓１８として利用されている。この密封容器１２内に上記発光部組立体２０が収容されている。

この発光部組立体２０は、図１〜図３に示すように、略板状を成しセラミックス等からなる電気的絶縁性のベース部２２及び放電路制限部支持部（以下「支持部」という）３０を具備している。ベース部２２及び支持部３０は、互いに対向して当接配置され、その対向する面に凹部２３，３２が各々形成されている。これらの凹部２３，３２により形成された空間が、陽極部２４を収容する陽極部収容空間（陽極部が位置している側の空間）６２とされている。この陽極部収容空間６２には、陽極部２４の他に、後述する放電路制限部２８の一部及びこの放電路制限部２８に接続される導電板３６が収容されている。

支持部３０は、凹部３２に円形の開口３４を有している。この開口３４が光出射窓１８に対向するように、支持部３０が配置されている。

陽極部２４は、平板状を成し、陽極部収容空間６２の凹部３２から離間する側に、その表面が光出射窓１８に対向して配置されている。また、陽極部２４の裏面には、ステム部に立設させて管軸（側管部１４の中心軸線）方向に延在するステムピン２６の先端部分が固着され、電気的に接続されている。

導電板３６は、図１及び図３に示すように、平板状の導電板本体３６ａを備え、その中央に円形の開口４０を有している。この導電板本体３６ａは、支持部３０の凹部３２に収容され、支持部３０の開口３４と導電板３６の開口４０とが同軸となるように位置決めされ、例えばピン等により支持部３０に固定されている。また、導電板３６の側縁には、陽極部２４に向かって伸びる一対の腕部３６ｂが設けられている。この腕部３６ｂには、ステム部に立設させて管軸（側管部１４の中心軸線）方向に延在するステムピン３８の先端部分が固着され、電気的に接続されている。導電板３６の開口４０の内径は以下詳説する放電路制限部２８の外径と実質的に同一とされている。

放電路制限部２８は、図５に示すように、円筒形状を有し、導電板３６の開口４０に挿入され、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等の金属から形成されて、導電性を有している。放電路制限部２８の軸線方向の途中には導電板３６を介して支持部３０に支持させるためのフランジ（鍔部）４４が形成され、このフランジ４４の外径は、支持部３０の上記開口３４の内径と実質的に同一とされている。このフランジ４４は、陽極部２４側の面が導電板本体３６ａに固定されて、電気的に接続され、導電板本体３６ａを支持部３０に取り付けることで、支持部３０の開口３４に挿入配置されている。

そして、放電路制限部２８の陽極部２４側とは反対側の端部である陰極部５６側の端部からフランジ４４までが陰極部５６側に向かう第１突出部５４とされ、フランジ４４から陽極部２４側の端部までが陽極部２４側に向かう第２突出部６４とされている。この第２突出部６４は、陽極部収容空間６２に所定に突き出すように伸びている。従って、陽極部収容空間６２は、第２突出部６４及び陽極部２４を収容すべく所定の大きさとされている。

放電路制限部２８の内部には、陽極部２４からの放電路を狭窄または制限するための貫通孔４２が、その軸線方向に伸びている。この放電路制限部２８の貫通孔４２は、陽極部２４の側に設けられた内径が一定である小孔部４６と、この小孔部４６に連設され上方に延び且つ上方にかけて拡径されたロート状の拡径孔部４８とから構成されている。小孔部４６は主として放電路を狭窄する部分であり、拡径孔部４８は主としてアークボール形成用であり、本実施形態では、その内周面は円錐面とされている。放電を狭窄させるためには小孔部４６の内径Ｄ１は０．５ｍｍ前後であることが好ましい。また、拡径孔部４８の最大内径Ｄ２、すなわち陰極部５６側の端面での貫通孔４２の内径Ｄ２は、１〜３ｍｍの範囲内が好ましく、更に小孔部４６の内径Ｄ１との関係Ｄ２／Ｄ１が４〜１０の範囲内となるような大きさとすることが好ましい。

支持部３０の光出射窓１８側の面には図１及び図４に示すように平板状の放電遮蔽部５０が当接配置されている。この第１の実施形態においては、放電遮蔽部５０は、金属等の導電性材料からなっている。放電遮蔽部５０は開口５２を有し、この開口５２と支持部３０の開口３４とが同軸となるよう放電遮蔽部５０は支持部３０に対して位置決めされて、例えばピン等により固定されている。

また、放電遮蔽部５０の開口５２は、図５に示すように、第１突出部５４の外径Ｄ３よりも僅かに大きな内径ｄを有している。組付状態では、第１突出部５４は放電遮蔽部５０の開口５２に挿通され、放電遮蔽部５０により第１突出部５４の周囲を取り囲む状態となる。放電遮蔽部５０の開口５２の内周面と放電路制限部２８の第１突出部５４の外周面との間には隙間が形成されるが、その大きさは極めて小さく、この隙間を通る放電の漏れが極めて少量又は実質的に生じない程度とされている。この隙間の存在により、電気的絶縁性の支持部３０に取り付けられた放電遮蔽部５０は放電路制限部２８と電気的に絶縁状態となっており、また、その他の電位が加えられる部分とも接していないので電位的に浮動（フローティング）状態となっている。

また、放電路制限部２８の長手方向における第１突出部５４の長さ及びフランジ４４の厚さの合計Ｈは、支持部３０の厚さ及び放電遮蔽部５０の厚さの合計Ｔよりも僅かに長く、放電路制限部２８の上端が放電遮蔽部５０の上面から上方に突き出している。この突出し量Ｐは最大０．５ｍｍ程度であり、好ましくは０．３ｍｍである。

更に、放電路制限部２８における貫通孔４２の陰極部５６側部分である拡径孔部４８の長さｈは、突出し量Ｐよりも大きい。すなわち、拡径孔部４８の下端（拡径孔部４８と小孔部４６との境界線）は放電遮蔽部５０の上面よりも陽極部２４の側に位置する。

上記放電路制限部２８、ベース部２２及び支持部３０等を備える発光部組立体２０はまた、図１及び図４に示すように、光出射窓１８側で光路から外れた位置に配置された陰極部５６を有している。この陰極部５６は、熱電子を発生させるためのものであり、具体的には、管軸方向に延設されたタングステン製のコイル上に電子放射物質を塗布して構成されている。このような陰極部５６は、図示しないが、ステム部に立設させたステムピンの先端部分に接続ピンを介して電気的に接続され、外部から給電が可能とされている。

更に、発光部組立体２０は、陰極部５６から出るスパッタ物又は蒸発物を光出射窓１８に付着させないよう、金属製の前面カバー６０と放電整流板５８とを有している。前面カバー６０は、支持部３０の光出射窓１８側の面と陰極部５６とを覆うように配置され、支持部３０に固定されている。この前面カバー６０には、放電遮蔽部５０の開口５２に対応する位置に、紫外線を通過させる光通過口６２が形成されている。放電整流板５８は、前面カバー６０の陰極部５６側（図１に示す左側）部分とで、陰極部５６を囲むように配置され、支持部３０に固定されている。放電整流板５８の陰極部５６に対面する部分には開口６４が形成され、この開口６４を陰極部５６で発生された熱電子が通過するようになっている。

次に、上述したガス放電管１０の動作について説明する。まず、放電前の２０秒程度の間に陰極用外部電源（図示せず）からステムピン（図示せず）を介して１０Ｗ前後の電力を陰極部５６に供給して、陰極部５６を構成するコイルを予熱させる。次いで、陰極部５６と陽極部２４との間に主放電用外部電源（図示せず）からステムピン２６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（図示せず）から放電路制限部２８と陽極部２４との間にステムピン３８，２６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５６と、放電遮蔽部５０の上面よりも陰極部５６の側に突き出した放電路制限部２８の突出し部分との間で始動放電が発生する。

ここで、本実施形態においては、放電路制限部２８の外周面から陰極部５６への放電路の大部分が放電遮蔽部５０により遮断され、且つ、放電路制限部２８の第１突出部５４の端部のみ、すなわち最大０．５ｍｍ程度、好ましくは０．３ｍｍの突出し量Ｐの部分のみが陰極部５６との間で始動放電のための放電路を形成するため、放電路制限部２８の拡径孔部４８内及びその近傍のみに高密度電子領域が形成される。加えて、拡径孔部４８の円錐状の内周面が放電遮蔽部５０の上面よりも下側に延びていることから、高密度電子領域は拡径孔部４８の内部に特に形成される。その結果、始動放電が確実に発生されることとなる。

放電路制限部２８の上端部と陰極部５６との間で始動放電が発生すると、続いて陰極部５６と陽極部２４との間でも始動放電が発生し、その後、主放電用外部電源による主放電（アーク放電）が発生する。このように段階的な放電を作り出すことができるため、放電路制限部２８の全長（Ｈ＋第２突出部６４の長さ）を放電狭窄に十分な長さ（例えば２ｍｍ以上）とした場合であっても、確実に主放電を発生させることができる。

主放電が発生した後は、陰極部５６の温度が最適となるように陰極用外部電源からの電力を調整する。これによって陰極部５６と陽極部２４との間で主放電が維持されると共に、放電路制限部２８における拡径孔部４８内にアークボールが形成される。このように、放電路制限部２８において十分な長さをもって放電が狭窄され、且つ、アークボールが形成されることから、発生する紫外線は、極めて輝度の高い光として、放電整流板５８と前面カバー６０との間の光通過口６２から密閉容器１２の光出射窓１８を透過して外部に放出される。ここで、拡径孔部４８の内周面が円錐形状とされており、拡径孔部４８の最大内径Ｄ２が１〜３ｍｍの範囲内とし且つ小孔部４６の内径Ｄ１との関係Ｄ２／Ｄ１を４〜１０の範囲内としているので、形成されるアークボールは安定した良好な形状となる。従って、出射される光の輝度や光量も安定したものとなる。なお、Ｄ１とＤ２を上記寸法とすることで、拡径孔部４８内での電子領域の高密度化がより一層増進されることになる。

また、本実施形態においては、放電路制限部２８が陽極部２４側に突き出すように伸び、この第２突出部６４及び陽極部２４を収容する陽極部収容空間６２が充分に形成されるため、当該陽極部収容空間６２で陽極部２４の放熱が好適に行われ、陽極部２４の温度上昇が防止されて、陽極部２４からの蒸発物が低減される。このため、長期に渡って安定した放電を維持することができる。また、金属製隔壁を複数枚配置する場合のような複雑な電源回路が不要であるため、本発明によるガス放電管を用いる装置全体のコストダウンにも寄与することができる。

また、本実施形態においては、放電路制限部２８は、その外周面に、当該放電路制限部２８を支持するためのフランジ４４を有し、放電路制限部２８の陽極部２４側の端部がフランジ４４の陽極部２４側の面よりも突き出しているため、放電路制限部２８が、容易に位置決め取り付けが可能とされる。また、放電路制限部２８を支持する支持部３０が放電路制限部２８の長手方向の途中に設けられたフランジ４４を支持するため、放電路制限部２８を同じ長さとして、放電路制限部２８の陽極部２４側の端部を支持する場合に比して、同長手方向における支持部３０の厚さが薄くされ、ガス放電管１０が小型化されている。更に、蓄熱性の高いセラミック製の支持部３０が、薄くされていると共に、陽極部収容空間６２が大きくされているため、陽極部２４の放熱がより一層効果的に行われる。

図６は、本発明によるガス放電管の第２の実施形態を示す端面図、図７は、図６のガス放電管における放電路制限部及びその周辺部を拡大して示す断面図である。図６に示すガス放電管１１０は、放電遮蔽部１５０が、セラミックス等の電気的絶縁性材料から形成されている点で、第１実施形態のガス放電管１０と異なっている。その他の部分についてはガス放電管１１０はガス放電管１０と実質的に同等であるので、図１〜図５と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図６に示すガス放電管１１０においては、前述したように、放電遮蔽部１５０がセラミックス等の電気的絶縁材料から作られているため、図７に示すように、放電路制限部２８と接していても、放電を遮蔽することができる。このため、放電路制限部２８と放電遮蔽部１５０との間の位置精度は低くても放電路制限部２８との電気的絶縁を簡単に達成でき、製造が容易となる。また、この第２の実施形態においては、放電遮蔽部１５０の開口１５２の内径は放電路制限部２８の第１突出部５４の外径と略同一とし、放電遮蔽部１５０と放電路制限部２８との間には隙間が全く無い状態とすることができる。従って、放電遮蔽部１５０から下側の放電路制限部２８の外周面と陰極部５６との間の放電路の遮蔽効果は高く、放電路制限部２８の拡径孔部４８内において電子はより高密度化され、始動放電から主放電が確実に発生される。

図８は、本発明によるガス放電管の第３の実施形態を示す端面図である。この第３実施形態のガス放電管３１０が、第１実施形態のガス放電管１０と違う点は、支持部３０（放電路制限部支持部）に代えて、陰極部５６側に大径の凹部３３４を有すると共にこの凹部３３４より小径を成して当該凹部３３４に連通し陽極部２４側に貫通する開口３３２を有する支持部３００を用い、この変更に伴って、ステムピン３８，３８を支持部３００の凹部３３４に配置し、且つ、その腕部（周縁部）３６ｂが陽極部２４側に突出する導電板３６に代えて、その腕部３３６ｂが陰極部５６側に突出しステムピン３８の先端部に固着されると共に放電路制限部２８が挿入される開口４００を導電板本体３３６ａに有する導電板３３６を用い、この導電板３３６の導電板本体３３６ａを介して放電路制限部２８のフランジ４４を支持部３００に支持させ、さらに、ベース部２２に代えて、支持部３００の開口３３２を陽極部２４側から覆うと共に陽極部２４が配置される凹部３２３を有するベース部３２２を用い、これらのベース部３２２の凹部３２３及び支持部３００の開口３３２により形成される空間（連通空間）を、陽極部２４を収容する陽極部収容空間（陽極部が位置している側の空間）３６２とした点である。

このように構成された第３実施形態のガス放電管３１０にあっても、放電路制限部２８の外周面から陰極部５６への放電路の大部分が放電遮蔽部５０により遮断されると共に、放電路制限部２８の第１突出部５４の端部のみが陰極部５６との間で始動放電のための放電路を形成するため、始動放電が確実に発生され、また、放電路制限部２８が陽極部２４側に突き出すように伸び、この第２突出部６４及び陽極部２４を収容する陽極部収容空間３６２が形成されるため、陽極部２４の温度上昇が防止され陽極部２４からの蒸発物が低減される。すなわち、第１実施形態のガス放電管１０と同様な効果を得ることができる。なお、この第３実施形態のガス放電管３１０に第２実施形態の構成を適用することも勿論可能である。

図９は、本発明によるガス放電管の第４の実施形態を示す端面図である。この第４実施形態のガス放電管４１０が、第３実施形態のガス放電管３１０と違う点は、ベース部３２２に代えて、凹部３２３より小さくされた凹部４２３を有するベース部４２２を用い、凹部４２３に陽極部２４を収容して、この陽極部２４の周縁部をベース部４２２と支持部３００とで挟み込み、支持部３００の開口３３２を陽極部２４の露出面により閉じることで形成される空間を、陽極部２４が位置している側の空間４６２とした点である。なお、陽極部２４に対するステムピンは、陽極部２４の紙面垂直方向の背面側に電気的に接続されている。

このように構成された第４実施形態のガス放電管４１０にあっても、第３実施形態のガス放電管３１０と同様な効果を得ることができるというのは言うまでもない。なお、この第４実施形態のガス放電管４１０に第２実施形態の構成を適用することも勿論可能である。

図１０は、本発明によるガス放電管の第５の実施形態を軸線方向に沿って切断して示す端面図である。このガス放電管２１０はヘッドオン型の重水素ランプであり、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２１２を有している。この密封容器２１２は、円筒状の側管部２１４と、この側管部２１４の下端側を封止するステム部２１６と、上端側を封止する光出射窓２１８とからなる。密封容器２１２内には発光部組立体２２０が収容されている。

発光部組立体２２０は、セラミックス等からなる電気的絶縁性の円板状のベース部２２２を有している。ベース部２２２は、光出射窓２１８と対向して配置されている。ベース部２２２の上側には陽極部２２４が配置されており、この陽極部２２４には、ステム部２１６に立設させて管軸（側管の中央軸線）方向に延在するステムピン（図示せず）の先端部分が電気的に接続されている。

また、発光部組立体２２０は、セラミックス等からなる電気的絶縁性の放電路制限部支持部（支持部）２３０を有している。この支持部２３０は、ベース部２２２の上面に重なるように配置、固定されている。支持部２３０の中央には円形の開口２３４が形成されて、そこが陽極部２２４の主部分（図８に示されている部分）を収容する陽極部収容空間６２とされている。この陽極部収容空間６２に陽極部２２４の主部分が配置され、且つ、支持部２３０がベース部２２２上に重ねられて固定された状態で、図示しない陽極部２２４の端部が支持部２３０とベース部２２２との間で挟持された状態とされている。

更に、支持部２３０の上面には導電板２３６が当接配置されている。この導電板２３６は、ステム部２１６に立設させたステムピン２３８の先端部分に電気的に接続されている。なお、ステムピン２３８、及び、前述の陽極部２２４に接続されたステムピンは、ステム部２１６とベース部２２２との間で露出しないよう、セラミックス等からなる電気的絶縁性のチューブ２３９により包囲されている。

導電板２３６には、支持部２３０の開口２３４の内径よりも小さな円形の開口２４０が形成されており、導電板２３６が支持部２３０に固定された状態において、この開口２４０は支持部２３０の開口２３４と同軸に配置される。

導電板２３６の上面の中央には、陽極部２２４からの放電路を狭窄または制限させるために、金属から作られた放電路制限部２２８が、前記の開口２３４，２４０と同軸となるよう、溶接固定されている。従って、この放電路制限部２２８へは、導電板２３６及びステムピン２３８を介して外部からの給電が可能となっている。

この放電路制限部２２８は、第１の実施形態に係る放電路制限部２８、すなわち図５に明示するものと実質的に同等のものである。従って、同一符号を用い、図５を参照して簡単に説明するならば、この放電路制限部２２８は、第１突出部５４とフランジ４４と第２突出部６４とから構成されており、その内側に小孔部４６と拡径孔部４８とからなる貫通孔４２を備え、導電板２３６の開口２４０に挿通された状態で、そのフランジ４４が導電板２３６に固定されている。

更に、発光部組立体２２０は、後述の放電遮蔽部２５０を支持するための円板状の放電遮蔽部支持部２７０を備えている。この放電遮蔽部支持部２７０は、セラミックス等の電気的絶縁性の材料からなり、支持部２３０の上面に当接配置されている。放電遮蔽部支持部２７０の中央には、開口２７２が形成され、当該開口２７２に放電路制限部２２８のフランジ４４が進入配置されると共に、第１突出部５４が挿通されている。

放電遮蔽部２５０は金属等の導電性円板であり、放電遮蔽部支持部２７０の上面に当接配置されている。また、放電遮蔽部２５０の中央には開口２５２が形成されており、組付状態において、この開口２５２は放電遮蔽部支持部２７０の開口２７２と同軸とされる。放電路制限部２２８の長手方向における第１突出部５４の長さ及びフランジ４４の厚さの合計Ｈは、放電遮蔽部支持部２７０の厚さと放電遮蔽部２５０の厚さの合計Ｔよりも僅かに長く、組付状態では、放電路制限部２２８の上端が放電遮蔽部２５０の開口２５２を通り、放電遮蔽部２５０の上面から、最大０．５ｍｍ程度、好ましくは０．３ｍｍ程度の突出し量Ｐで突き出している。なお、突出し量Ｐは放電路制限部２２８の拡径孔部４８の長さｈよりも小さく、拡径孔部４８の下端は放電遮蔽部２５０の上面よりも下方に位置する。更に、開口２５２の内径は放電路制限部２２８の第１突出部５４の外径よりも僅かに大きく、両者間に小さな隙間が形成されている。これにより、放電遮蔽部は放電路制限部２２８及びその他の電位が加えられる部分から絶縁されている。なお、この隙間は実質的な放電遮蔽を可能にするものである。

また、発光部組立体２２０は、光出射窓２１８側で光路から外れた位置に配置された陰極部２５６を有している。この陰極部２５６は、熱電子を発生させるためのものであり、具体的には、管軸方向に延設されたタングステン製のコイル上に電子放射物質を塗布して構成されている。このような陰極部２５６は、ステム部２１６に立設させたステムピン（図示せず）の先端部分に接続ピンを介して電気的に接続され、外部から給電が可能とされている。

更に、発光部組立体２２０は、陰極部２５６から出るスパッタ物又は蒸発物を光出射窓２１８に付着させないよう、金属製の前面カバー２６０と放電整流板２５８とを有している。前面カバー２６０は、放電遮蔽部２５０の光出射窓２１８側の面と陰極部２５６とを覆うように配置され、放電遮蔽部２５０に固定されている。この前面カバー２６０には、放電遮蔽部２５０の開口２５２に対応する位置に、紫外線を通過させる光通過口２６２が形成されている。放電整流板２５８は、前面カバー２６０の陰極部２５６側（図８に示す左側）部分とで、陰極部２５６を囲むように配置され、放電遮蔽部２５０に固定されている。放電整流板２５８の陰極部２５６に対面する部分には開口２６４が形成され、この開口２６４を陰極部２５６で発生された熱電子が通過するようになっている。

以上のように構成された第５の実施形態に係るガス放電管２１０は、ヘッドオン型とサイドオン型の違いはあるものの、第１の実施形態に係るガス放電管１０と実質的に同じ放電路制限部２２８及び放電遮蔽部２５０を有し、またこれらの寸法や位置関係においてもガス放電管１０と異なる点はないため、始動放電が確実に発生し、そして主放電も確実に発生するという効果を奏する。また、陽極部２２４からの蒸発物が低減されるため、長期に渡って安定した放電を維持することができる。また、形成されたアークボールも安定した良好な形状となるため、放射光は高輝度で光量も豊かな安定したものとなる。なお、ガス放電管１１０の動作の詳細な説明については、前述のガス放電管１０と同様であるので、省略する。

因みに、第５の実施形態に係るガス放電管２１０における放電遮蔽部２５０は金属等の導電性材料からなるが、セラミックス等の電気的絶縁材料から形成することもでき、その場合には、第２の実施形態として示した図６及び図７に示すような構成とすることができることは、当業者ならば容易に理解されよう。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態にあっては、放電路制限部２８，２２８は、その外周面に、当該放電路制限部２８，２２８を支持するためのフランジ４４を備える構成としているが、放電路制限部２８，２２８の外周面に段差を設けて、この段差を用いて放電路制限部を支持してもよく、その他の形状、方法により、放電路制限部２８，２２８を支持しても良い。

本発明によるガス放電管の第１の実施形態を示す端面図である。 図１中の発光部組立体の放電路制限部支持部及びベース部を示す分解斜視図である。 図１中の発光部組立体の放電路制限部支持部、放電路制限部及び陽極部を示す分解斜視図である。 図１中の発光部組立体の放電路制限部支持部、放電遮蔽部、放電整流板、陰極部及び前面カバーを示す分解斜視図である。 図１のガス放電管における放電路制限部及びその周辺部を拡大して示す断面図である。 本発明によるガス放電管の第２の実施形態を示す端面図である。 図６のガス放電管における放電路制限部及びその周辺部を拡大して示す断面図である。 本発明によるガス放電管の第３の実施形態を示す端面図である。 本発明によるガス放電管の第４の実施形態を示す端面図である。 本発明によるガス放電管の第５の実施形態を示す端面図である。

符号の説明

１０，１１０，２１０，３１０，４１０…ガス放電管、１２，２１２…密封容器、１８，２１８…光出射窓、２０，２２０…発光部組立体、２４，２２４…陽極部、２８，１２８，２２８…放電路制限部、３０，１３０，２３０，３００…放電路制限部支持部、４２，２４２…貫通孔、４４…フランジ（鍔部），４６，２４６…小孔部、４８，２４８…拡径孔部、５０，１５０，２５０…放電遮蔽部、５２，１５２，２５２…開口、５４…第１突出部（放電路制限部）、５６，２５６…陰極部、６２，３６２，４６２…陽極部が位置している側の空間、６４…第２突出部（放電路制限部）、２７０…放電遮蔽部支持部。

Claims (6)

1. ガスが封入された密封容器内に配置され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に配置され、前記陽極部と前記陰極部との間の放電路を狭窄する貫通孔を有する筒状の放電路制限部であって、外部電源に電気的に接続される導電性の放電路制限部と、
   前記放電路制限部の周囲を覆うように配置され、且つ、前記放電路制限部と電気的に絶縁された放電遮蔽部と、
   を備え、
   前記放電路制限部の前記陰極部側の端部が前記放電遮蔽部の前記陰極部側の面よりも所定の突出し量で突き出すよう前記放電路制限部と前記放電遮蔽部とが位置決めされ、
   前記放電路制限部が、前記陽極部が位置している側の空間内に所定に突き出すように伸びており、
   前記放電路制限部は、その外周面に、放電路制限部支持部に支持される鍔部を有し、
   前記放電路制限部の前記陽極部側の端部が前記鍔部の前記陽極部側の面よりも突き出していることを特徴とするガス放電管。
2. 前記放電路制限部の前記陰極部側の突出し量は最大約０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のガス放電管。
3. 前記放電路制限部における前記貫通孔が、前記陽極部の側に設けられ且つ内径が一定である小孔部と、前記小孔部に連設されて前記陰極部の側に延び且つ前記陰極部の側ほど拡径されたロート状の拡径孔部とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス放電管。
4. 前記放電路制限部における前記拡径孔部の内周面が前記放電遮蔽部の前記陰極部側の面よりも前記陽極部の側まで延びていることを特徴とする請求項３記載のガス放電管。
5. 前記放電路制限部における前記小孔部の内径をＤ１、前記拡径孔部の最大内径をＤ２とした場合、Ｄ２は１〜３ｍｍの範囲内であり、関係Ｄ２／Ｄ１が４〜１０の範囲内であることを特徴とする請求項３又は４記載のガス放電管。
6. 前記放電遮蔽部が電気的絶縁性材料からなることを特徴する請求項１〜５の何れか一項に記載のガス放電管。

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