JP5479292B2

JP5479292B2 - 光源

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Publication number: JP5479292B2
Application number: JP2010224850A
Authority: JP
Inventors: 恵樹松浦
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: JP2012079583A

Description

本発明は、内部で放電によって発生させた光を出射する光源に関する。

従来から、光源から効率よく光を放射させるための構造が検討されている。例えば、下記特許文献１に記載の重水素ランプでは、放電容器内に陽極及び陰極を取り巻くように遮蔽囲みを有し、その遮蔽囲みの一部に光反射材を設けたような構造が提案されている。

特開平７−６７３７号公報特開２００８−３１１０６８号公報特開２０１０−２７２６８号公報実開平５−１７９１８号公報特公平４−５７０６６号公報

しかしながら、上述した従来の重水素ランプでは、陽極及び陰極を含む放電部で生じたスパッタ物が光取り出し窓に向けて飛散して付着しやすく、寿命が短くなる傾向にあった。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、窓材の汚染を抑制して寿命を長くすることが可能な光源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光源は、放電によって光を発生させる発光部を収容する第１の筐体と、一端側が第１の筐体に連通するように接続されて、発光部から発生した光を、他端側に設けられた出射窓部に導く第２の筐体と、一端側が第１の筐体内の発光部に当接し、他端側が第２の筐体内に挿入されており、内壁面に光を反射する反射面が形成された筒状部材と、を備え、筒状部材の一端側の側面には、反射面に向けて貫通する開口部が形成されている。

このような光源によれば、第１の筐体内の発光部から発せられた光が、第１の筐体に連通する第２の筐体内から発光部にかけて挿入された筒状部材の内部に導かれることにより、第２の筐体に設けられた出射窓部から出射される。ここで、筒状部材の内壁面には反射面が形成されているので、発光部から出射された光が筒状部材の内部の反射面によって反射されつつ第２の筐体の一端側から他端側に導かれる結果、発光部から発せられた光を損失することなく第２の筐体の出射窓部まで導くことができる。併せて、筒状部材の一端側の側面には開口部が形成されているので、発光部で生じたスパッタ物を筒状部材の外部に放出することができ、筒状部材の反射面や出射窓部へのスパッタ物の付着を抑制することができる。その結果、長寿命化を図りつつ、出射窓部からの光の取り出し効率を向上させることができる。

筒状部材の開口部は、第１の筐体内に配置されている、ことが好ましい。この場合、発光部で生じたスパッタ物が第１の筐体内に放出されるので、出射窓部への飛散をさらに抑制することができ、寿命をより一層延ばすことができる。

また、筒状部材の開口部は、筒状部材の一端側の縁部を切り欠くことにより形成されていることも好適である。かかる開口部を備えれば、より発光部に近い部分においてスパッタ物を放出することができるので、筒状部材における反射面の大部分、及び出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、寿命をより一層延ばすことができる。

また、筒状部材の一端側の周縁に沿って、複数の開口部が等間隔に形成されている、ことも好適である。かかる構成を採れば、効率よくスパッタ物を放出できるので、出射窓部への飛散をさらに抑制することができ、寿命をより一層延ばすことができる。

また、筒状部材の外壁面は、筒状部材の材料よりも熱放射率が大きい材料からなる、ことも好適である。かかる構成を採れば、筒状部材がより放熱されやすく、出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、寿命をより一層延ばすことができる。さらに、筒状部材の外壁面の略全面に、筒状部材の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されていてもよく、この場合、容易に筒状部材の外壁面の熱放射率を高めることができ、筒状部材がさらに放熱されやすく、出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、寿命をより一層延ばすことができる。

また、筒状部材の一端側の熱放射率は、筒状部材の他端側の熱放射率よりも大きい、ことも好適である。かかる構成を採れば、より発光部に近い部分においてスパッタ物を捕捉することができるので、筒状部材における反射面の大部分、及び出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、寿命をより一層延ばすことができる。さらに、筒状部材の一端側の外壁面には、筒状部材の他端側の外壁面の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されていてもよく、この場合、容易に一端側の外壁面の熱放射率を他端側の外壁面の熱放射率よりも大きくすることができ、より発光部に近い部分においてスパッタ物を捕捉することができるので、筒状部材における反射面の大部分、及び出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、寿命をより一層延ばすことができる。

本発明によれば、窓材の汚染を抑制して寿命を長くすることができる。

本発明の第１実施形態に係る光源の構成を示す断面図である。（ａ）は、図１の反射筒部の断面図、（ｂ）は、図１の反射筒部の端面図である。図１の光源における反射筒部の組み込み状態を示す側面図である。本発明の第２実施形態に係る光源の構成を示す断面図である。（ａ）は、図４の反射筒部の側面図、（ｂ）は、図４の反射筒部の端面図である。本発明の第３実施形態に係る光源の構成を示す断面図である。（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の断面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図である。本発明の変形例に係る光源の構成を示す断面図である。（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の一部を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図、（ｃ）は、（ａ）の反射筒部の斜視図である。（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の一部を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図、（ｃ）は、（ａ）の反射筒部の斜視図である。（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の一部を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図、（ｃ）は、（ａ）の反射筒部の斜視図である。（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の一部を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図、（ｃ）は、（ａ）の反射筒部の斜視図である。（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の一部を示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図、（ｃ）は、（ａ）の反射筒部の斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る光源の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源の構成を示す断面図である。同図に示す光源１は、質量分析装置の光イオン化源等の分析機器用光源や真空除電用光源として使用されるいわゆる重水素ランプである。

この光源１は、重水素ガスを放電させて光を発生させる発光部２が収容された略円筒状の発光筒部（第１の筐体）３Ａと、この発光筒部３Ａに連通すると共に発光筒部３Ａの側壁から発光部２の発生させる光の光軸Ｘに沿って突出する略円筒状の導光筒部（第２の筐体）３Ｂとが一体的に接続されたガラス製の密封容器３を備えている。この密封容器３には、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されている。より詳細には、導光筒部３Ｂは、光軸Ｘに沿った方向の一端側が発光筒部３Ａに一体化されて連通しており、他端側は発光部２から発生した光を外部に出射させる出射窓部４によって封止されている。この出射窓部４の材質は、例えば、ＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、石英ガラス、サファイアガラス等である。

発光筒部３Ａに収容されている発光部２は、陰極部５、陽極部６、陽極部６と陰極部５との間に配置された中心部にアパーチャーが形成された放電路制限部７、及びこれらを取り囲んで配置する収容ケース８によって構成されている。この収容ケース８の導光筒部３Ｂ側の面には、発光部２で発生した光を取り出すための矩形状の光通過口８ａが、導光筒部３Ｂの出射窓部４に対向するように形成されると共に、この光通過口８ａを取り囲むように導光筒部３Ｂの側壁に沿って円形状に延びる壁部からなる固定リング８ｂが固定されている。このような発光部２は、陰極部５と陽極部６との間に電圧が印加されると、その間に存在する重水素ガスを電離、放電させて形成したプラズマ状態を放電路制限部７によって絞り込んで高密度のプラズマ状態にすることによって発生した光（紫外光）を、収容ケース８の光通過口８ａから光軸Ｘに沿った方向に向けて出射させる。

なお、上記の発光部２は、発光筒部３Ａの端面に設けられたステム部に立設されたステムピン（図示せず）によって、発光筒部３Ａ内に保持されている。すなわち、この光源１は、光軸Ｘが発光筒部３Ａの管軸に対して交差するサイドオン型の光源である。

このような密封容器３内の出射窓部４と、発光筒部３Ａと導光筒部３Ｂとを接続する部位との間には、略円筒状の反射筒部（筒状部材）９が挿入固定されている。この反射筒部９は、図２に示すように、アルミニウム製の金属ブロック部材が複数組み合わされて、導光筒部３Ｂの内径よりも小さい外径を有する略円筒状の形状をなしている。

また、反射筒部９自体の内壁面は、反射筒部９の中心軸線に沿って曲面、又は段階的に傾斜角が変化する多段面である反射面９ａとして形成されている。すなわち、この反射面９ａは、出射窓部４の外側の所望の面または点に光を集光できるように、反射筒部９の中心軸方向の両端がテーパー状に形成されている。より具体的には、反射筒部９の長手方向の中心部から発光筒部３Ａ側の端部にかけて反射面９ａで囲まれる空間の径が徐々に小さくなるように、反射面９ａが反射筒部９の中心軸、すなわち、光軸Ｘに対して傾斜して形成されている。また、反射筒部９の長手方向の中心部から出射窓部４側の端部にかけて反射面９ａで囲まれる空間の径が徐々に小さくなるように、反射面９ａが反射筒部９の中心軸に対して傾斜して形成されている。なお、反射面９ａのテーパー状部は、反射筒部９の中心軸方向の両端ではなく、どちらか一方、例えば発光部２側（一端側）のみを前述したようなテーパー状に形成し、出射窓部４側（他端側）は反射面９ａを反射筒部９の中心軸に対して平行に形成しても良い。この反射面９ａは、所望の面または点に光を集光したり発散したりできるように設定されている。このような反射面９ａは、発光部２によって発生した光を正反射可能な鏡面状態に加工されており、例えば、金属ブロック部材を切削加工し、その内壁に、バフ研磨、化学研磨、電解研磨、それらから派生した研磨方法による研磨、又は、それらを複合した研磨方法による研磨を施した後、洗浄処理や不純物ガス成分を除去するための真空処理等を施すことによって形成される。本実施形態においては、反射筒部９は２つの部材を組み合わせて形成されており、このように複数個の金属ブロック部材で反射面９ａが形成される場合には、金属ブロック部材ごとの長さと内径との比（アスペクト比）が小さくできるために、加工整形時に平坦度が出しやすくなる結果、反射面９ａの鏡面度が高くなる。

また、反射筒部９の外壁面（側面）９ｂの長手方向の一端側の縁部には、その外壁面９ｂの他端側に向けて、反射筒部９の中心軸に沿って切り欠かれた開口部９ｃが形成されている。このように切り欠きによって開口部９ｃを設けるので、開口部の加工が容易である。また、詳細には、開口部９ｃは反射筒部９の一端側の周縁に沿って等間隔に３箇所形成されており、隣接する開口部９ｃの間には発光部２の固定リング８ｂに嵌め込むための突出部９ｄが３箇所形成されている。このように開口部９ｃを等間隔に形成する結果、突出部９ｄも等間隔に設けられるため、突出部９ｄ自体の強度、及び固定時の強度も確保することができる。

さらに、反射筒部９の外壁面９ｂの略全面には、高熱放射率の材料を含む熱放射膜１０が形成されている。このような熱放射膜１０の材料としては、酸化アルミニウム等の反射筒部９の材料よりも熱放射率の高いものが用いられる。また、熱放射膜１０は、例えば熱放射膜１０を構成する材料を反射筒部９の外壁面９ｂ上に蒸着や塗布等によって積層することで形成されるが、特に本実施形態のように反射筒部９がアルミニウムからなる場合には、反射筒部９の外壁面９ｂを酸化処理することで熱放射膜１０としての酸化アルミニウムの層を形成しても良い。

また、反射筒部９の外壁面９ｂの長手方向の他端側の周縁部には、その外壁面９ｂに沿って、段差状の突出部となるように円形状に切り欠かれた切り欠き部１１が形成されている。この切り欠き部１１は、反射筒部９を密封容器３内で位置決めするために設けられる。

このような反射筒部９は、突出部９ｄが発光部２の収容ケース８に当接するまで、開口部９ｃが形成された一端側の縁部から、導光筒部３Ｂの管軸（光軸Ｘ）に沿って挿入されると共に、切り欠き部１１にばね部材１２が外壁面９ｂに沿って取り付けられた後に、導光筒部３Ｂの他端側が出射窓部４によって封止される（図１及び図３）。このとき、反射筒部９は、その外壁面９ｂが導光筒部３Ｂの内壁面１３と離間した状態で収容ケース８の固定リング８ｂの内側に嵌め込まれる（図３）。このばね部材１２は、金属部材、例えば耐熱性の高いステンレスやインコネル材からなる、反射筒部９の位置決め用の部材であり、切り欠き部１１と出射窓部４との間に配置されて、反射筒部９を、光軸Ｘに沿って出射窓部４側から発光部２側に付勢することにより、収容ケース８に押し当てる機能を有する。これにより、反射筒部９は、密封容器３内の出射窓部４と発光部２との間において、一端側の突出部９ｄが発光部２の収容ケース８に当接し、かつ、他端側が導光筒部３Ｂに挿入されて出射窓部４に接近した状態で、位置決めされる。また、収容ケース８の固定リング８ｂには、反射筒部９の開口部９ｃに対応する位置に開口８ｃが形成されており、反射筒部９が収容ケース８の固定リング８ｂに嵌め込まれると、発光筒部３Ａ内に位置する反射筒部９の外壁面９ｂの端部には、反射面９ａに貫通する開口部９ｃが開口８ｃを介して発光筒部３Ａの内部空間と連通した状態で複数配置されることになる。

以上説明した光源１によれば、発光筒部３Ａの発光部２から発せられた光が、発光筒部３Ａに連通する導光筒部３Ｂから発光部２にかけて挿入された反射筒部９の内部に導かれることにより、導光筒部３Ｂに設けられた出射窓部４から出射される。ここで、反射筒部９の内壁面には反射面９ａが形成されているので、発光部２から出射された光が反射筒部９の内部の反射面９ａによって反射されつつ導光筒部３Ｂの一端側から他端側に導かれる結果、発光部２から発せられた光を損失することなく導光筒部３Ｂの出射窓部４まで導くことができる。このとき、反射面９ａの傾斜角を適切に設定することで、出射窓部４の外部における出射光の分布を平行光、発散光、及び収束光にすることもでき、所定の照射面での光強度の均一性を高めることもできる。それに併せて、出射窓部４からの光の取り出し効率を向上させ、出射光の総光量及び照射面上での光量を増加させることができる。また、従来の重水素ランプでは出射窓からの光放射パターンが、その出射窓からの距離に応じて変化し、放射光の弱い抜けの部分が生じやすい傾向にあるが、光源１ではそのような光照射パターンの抜けの部分の発生を低減することができる。

併せて、反射筒部９の一端側の外壁面９ｂ（側面）には開口部９ｃが形成され、固定リング８ｂの対応した位置にも開口８ｃが形成されているので、発光部２で生じたスパッタ物を反射筒部９の外部に放出することができ、反射筒部９の反射面９ａや低温度部の出射窓部４へのスパッタ物の付着を抑制することができる。その結果、長寿命化を図りつつ、出射窓部４における光の透過率を向上させることができる。なお、この開口部９ｃは発光筒部３Ａ内に位置しているので、発光部２で生じたスパッタ物が発光筒部３Ａ内に放出されて発光筒部３Ａ内に捕捉されやすい。その結果、出射窓部４へのスパッタ物の飛散をさらに抑制することができ、寿命がより長くなる。

また、反射筒部９自体をアルミニウム製の金属ブロック部材等の金属部材で構成することで、鏡面度の高い反射面の加工が容易になるので、発生した光を効果的に集光することができる。さらに、例えば反射筒部９の内部に金属等からなる反射膜を形成した場合と異なり、温度上昇と低下を繰り返す際の、構成材料の膨張係数の違いから発生する反射面９ａの剥離または脱落等による性能劣化や異物発生を抑制することができ、長寿命化を実現することができる。加えて、発生する紫外光が透過することなく、また、紫外光によって劣化することもないので、発生した光をより効率よく取り出すことができる。

さらに、反射筒部９の外壁面９ｂと、導光筒部３Ｂの内壁面１３とは離間しているので、反射筒部９と導光筒部３Ｂとの熱膨張率の違いにより、反射筒部９の位置ずれや反射筒部９または導光筒部３Ｂの破損を防止することができる。

また、反射筒部９は、金属部材からなる位置決め部材であるばね部材１２によって付勢されて収容ケース８の固定リング８ｂに嵌め込まれることによって密封容器３内で位置決めされているので、発生する紫外光によって劣化することなく、密封容器３に対する反射筒部９の位置を安定化して、出射窓部４からの光の取り出し効率を保つことができる。ここで、ばね部材１２により収容ケース８に押圧する構造を採用することで、密封容器３に対して反射筒部９を安定して固定することができると共に、反射筒部９の中心軸方向に沿った熱膨張が発生してもばね部材１２によって発光筒部３Ａに対する位置ずれを吸収することができる。

さらに、図２に示すように、反射筒部９の外壁面９ｂの略全面に熱放射膜１０が形成されることにより、反射筒部９の内面に周辺や封入ガスよりも低温の領域を形成することができ、その領域に発光筒部３Ａからのスパッタ物等の異物を捕捉して、異物の出射窓部４への拡散や付着及びそれに伴う光透過率の低下を抑制することができる。

また、このような光源１を光イオン化源としてガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ/ＭＳ）や液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ/ＭＳ）といった質量分析装置（ＭＳ）に使用することで、高感度化、窓材の汚染抑制、そして、良好な時間応答特性を実現することが可能となる。まず、照射面の光量を飛躍的に増加できることで試料との接触確率を向上でき、従来の光イオン化源と比べ感度を大幅（１０倍近く）に向上できる。また、各種ＭＳに適した集光性を実現する事が可能となり、次のような点から測定感度が高められる。すなわち、ＭＳの場合、イオン化室においてイオンを弁別部へ導入する為の電界分布が有効な部分に集中照射可能である。また、ＧＣ/ＭＳの場合、イオン化室の数ｍｍ程度の開口から光を有効に集中導入可能である。また、ＬＣ/ＭＳの場合、イオンを弁別部に導入するアパーチャー近辺に集光しイオン密度を高めることが可能であり、試料の噴出し口から光イオン化源の窓部を遠ざけ窓部の汚染の抑制できると共に、従来より集光性が高められるためイオン化源から遠ざけても感度が劣化しない。つまり、試料の高密度部に高密度の光を当てることでイオン化効率を高められて高感度化が実現され、試料の噴出し口から光イオン化源の窓部を遠ざけることで窓部の汚染を抑制することができ、試料の噴出し口に集光することで応答速度を速くすることができる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る光源の構成を示す断面図、図５（ａ）は、図４の反射筒部の側面図、図５（ｂ）は、図４の反射筒部の端面図である。同図に示す光源１０１は、反射筒部１０９の位置決め構造等が第１実施形態のものと異なる。

すなわち、光源１０１に内蔵される反射筒部１０９には、その外壁面１０９ｂの出射窓部４側の端部において、位置決め部材としての金属バンド１１２が固定されている。この金属バンド１１２には、バネ性を有する複数の爪部１１２ａが反射筒部１０９の外周に沿って形成されており、金属バンド１１２は、その端部が重ね溶接されることにより外壁面１０９ｂ上に固定されている。このような反射筒部１０９は、導光筒部３Ｂの内壁面１３に沿って密封容器３内に挿入され、金属バンド１１２を除く外壁面１０９ｂが内壁面１３と離間するように固定される。このような構造により、反射筒部１０９は、金属バンド１１２の爪部１１２ａのバネ力により、その端部に形成された突出部１０９ｄが収容ケース８に溶接された平板状の固定リング８ｂの開口部に嵌め込まれた状態で収容ケース８に押し当てられ、密封容器３内で光軸Ｘに沿った方向に位置決めされる。それとともに、反射筒部１０９は、金属バンド１１２の爪部１１２ａにより、その外壁面１０９ｂと導光筒部３Ｂの内壁面１３とが一定距離を保って離間された状態で光軸Ｘの垂直な方向にも位置決めされる。また、反射筒１０９の金属バンド１１２装着部に、同バンドの幅に合わせた溝を形成する事で、導光筒部３Ｂの内径を大きくする事なく、金属バンド１１２から導光筒部３Ｂの内壁面１３への距離を大きく取れ、爪部１１２ａの角度を大きくする事が可能となり、爪部１１２ａのバネ力を強める事ができる。

このような光源１０１によっても、反射筒部１０９と導光筒部３Ｂとの熱膨張率の違いにより、反射筒部１０９の位置ずれや反射筒部１０９または導光筒部３Ｂの破損を防止することができる。また、反射筒部１０９は、位置決め部材である金属バンド１１２によって付勢されて収容ケース８の固定リング８ｂに嵌め込まれることによって密封容器３内で位置決めされているので、密封容器３に対する反射筒部１０９の位置を安定化して、出射窓部４からの光の取り出し効率を保つことができる。

さらに、反射筒部１０９の一端側の外壁面１０９ｂ（側面）には開口部１０９ｃが形成され、固定リング８ｂに塞がれることなく開口が露出されているので、発光筒部３Ａで生じたスパッタ物を反射筒部１０９の外部に放出することができ、反射筒部１０９の反射面１０９ａや低温度部の出射窓部４へのスパッタ物の付着を抑制することができる。

［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る光源の構成を示す断面図である。同図に示す光源２０１は、本発明をキャピラリ放電管に適用した場合の例である。

光源２０１は、発光筒部２０３Ａと導光筒部２０３Ｂとが接続されたガラス製の密封容器２０３を備えている。この発光筒部２０３Ａには、陰極部２０５、陽極部２０６、及び陽極部２０６と陰極部２０５との間に配置されたキャピラリ２０７によって構成された発光部２０２が収容されている。そして、密封容器２０３内には水素（Ｈ_２）、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）等のガスが封入されている。このような発光部２０２は、陰極部２０５と陽極部２０６との間に電圧が印加されると、その間に存在するガスを電離、放電させ、電子をキャピラリ２０７内に収束させてプラズマ状態にすることによって、光軸Ｘに沿って導光筒部２０３Ｂ側に向けて光を出射させる。例えば、封入ガスとしてＫｒを、出射窓部４の材料としてＭｇＦ_２を用いた場合には、１１７／１２２ｎｍの波長での発光が可能とされ、封入ガスとしてＡｒを、出射窓部４の材料としてＬｉＦを用いた場合には、１０５ｎｍの波長での発光が可能とされる。

この陰極部２０５は、発光筒部２０３Ａと導光筒部２０３Ｂとを隔てる部位に配置された接続部材としての役割も有する。詳細には、陰極部２０５は、導光筒部２０３Ｂの出射窓部４に対向するように形成された、反射筒部９の位置決め用に反射筒部９の外径形状に合わせた寸法の窪みを設けた固定リング２０５Ａと、導光筒部２０３Ｂに封着され、固定リング２０５Ａと合わせて真空保持可能に接合するための封着リング２０５Ｂとの２重構造を成している。なお、陰極部２０５に対して別途反射筒部９の位置決め用の部材を取り付けても良い。

このような光源２０１の密封容器２０３への反射筒部９の組み込み時には、陰極部２０５の固定リング部材２０５Ａ及び封着リング２０５Ｂを、それぞれ、発光筒部２０３Ａ及び導光筒部２０３Ｂに接合しておく。そして、反射筒部９を固定リング２０５Ａの内側に嵌め込むようにしながら、導光筒部２０３Ｂの内壁面と離間するように挿入した後に、固定リング部材２０５Ａ及び封着リング２０５Ｂを重ね合わせて真空保持可能に接合して組み上げる。なお、反射筒部９を陰極部２０５に溶接し固定した後に、導光筒部２０３Ｂを陰極部２０５に真空保持可能に接合することで組み上げても良い。

このような光源２０１によっても、反射筒部９と導光筒部２０３Ｂとの熱膨張率の違いにより、反射筒部９の位置ずれや反射筒部９または導光筒部２０３Ｂの破損を防止することができる。また、反射筒部９は、位置決め部材であるばね部材１２によって付勢されて陰極部２０５の固定リング２０５Ａに嵌め込まれることによって密封容器２０３内で位置決めされているので、密封容器２０３に対する反射筒部９の位置を安定化して、出射窓部４からの光の取り出し効率を保つことができる。

さらに、反射筒部９の一端側には開口部９ｃが形成されているので、発光筒部２０３Ａで生じたスパッタ物を反射筒部９の外部に放出することができ、反射筒部９の反射面９ａや低温度部の出射窓部４へのスパッタ物の付着を抑制することができる。

また、反射筒部９の外壁面９ｂの長手方向の一端側に熱放射膜１０が形成されることにより、発光部２０２に近接する反射筒部９の内側に周辺や封入ガスよりも低温の部分を形成することができ、その部分に発光筒部２０３Ａからのスパッタ物等の異物を捕捉して、異物の出射窓部４への拡散及びそれに伴う光透過率の低下を抑制することができる。特に、発光筒部２０３Ａに近い外壁面９ｂの一部に熱放射膜１０を形成することにより、外壁面９ｂの一端側の熱放射率が外壁面９ｂの他端側の熱放射率よりも大きくなる結果、発光筒部２０３Ａに近い側、つまり出射窓部４から遠い位置にスパッタ物が付着しやすくなるため、出射窓部４の汚染がより低減される。

なお、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、反射筒部９，１０９には、金属部材の内壁を研磨加工することにより反射面９ａ，１０９ａが形成されていたが、反射面を蒸着やスパッタにより成膜してもよい。詳細には、アルミニウム等の金属部材、又はガラス、セラミック等の部材に切削加工や成型加工を施して下地を作製し、その下地に必要に応じて研磨加工を施した後、下地の鏡面にアルミニウム、ロジウム、誘電体多層膜等を蒸着やスパッタすることにより反射面を形成することができる。また、反射筒部９，１０９は複数の金属ブロック部材から形成されていたが、一体形成されても良い。

また、反射筒部９，１０９の開口部９ｃ，１０９ｃ及び突出部９ｄ，１０９ｄの形状としては、様々な形状を採用することができる。例えば、図７に示す本発明の変形例にかかる反射筒部２０９のように、外壁面９ｂの一端側の周縁に沿って２箇所の開口部２０９ｃが形成され、その２箇所の開口部９ｃを挟むように２箇所の突出部２０９ｄが形成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、反射筒部９，１０９を発光筒部３Ａ，２０３Ａ側に設けられた固定用の部材に押し当てることにより固定していたが、レーザ溶接やスポット溶接等により固定用の部材に直接固定しても良い。このとき、反射筒部を直接固定用部材に溶接することが困難な場合は、溶接可能な構造体を反射筒部に嵌合等で固定し、当該構造体と固定部材とを溶接することで固定しても良い。なお、レーザ溶接の場合は、発光筒部３Ａ，２０３Ａのガラス部材越しに溶接を行うことも可能である。

図８には、本発明の変形例である光源３０１として、２つの異なる材料からなる金属ブロック部材からなる反射筒部３０９がレーザ溶接やスポット溶接によって発光部２の収容ケース８に固定された構造を示している。詳細には、アルミニウムからなる反射筒部３０９の本体部の発光部２側の端部に開口部３０９Ｃを有するステンレス製の固定部を圧入および固定し、その固定部と収容ケース８の固定リング８ｂとの接触部分をレーザ溶接やスポット溶接によって溶接し固定する。同図に示す光源３０１では、導光筒部３０３Ｂを短くされているが、反射筒部３０９をそれに合わせて設計することで出射光の分布を平行光や拡散光にもすることができると共に、照射面上での光強度の均一性を高めることもできる。また、光源３０１のように、反射筒部３０９の突出部３０９ｄを、荷電粒子の流れを阻害しない範囲で放電路制限部７に近くなるように、収容ケース８内に伸ばして配置させてもよい。これにより、反射筒部３０９によるスパッタ物の捕捉を、発光部２の内部から行うことができ、低温度部の出射窓部４へのスパッタ物の付着をより抑制することができる。さらに、反射筒部３０９の突出部３０９ｄを含む固定部の内壁面を反射面となるように形成すると、発光部２から発せられた光を損失することなく出射窓部４まで導くことができる。

また、反射筒部３０９の一端側に固定する溶接用の構造体としては、様々な形状のものを採用することができる。

例えば、図９及び図１０には、図８の反射筒部３０９を構成する金属ブロック部材のうち、収容ケース８の固定リング８ｂと溶接固定される固定部としての金属ブロック部材のみを、本発明の変形例として示す。これらの図に示す反射筒部４０９，５０９のように、反射筒部９の開口部９ｃ、突出部９ｄと同様に形成された開口部４０９ｃ、及び突出部４０９ｄを有するステンレス製の固定部４１５や、反射筒部２０９の開口部２０９ｃ、突出部２０９ｄと同様に形成された開口部５０９ｃ及び突出部５０９ｄを有するステンレス製の固定部５１５を、反射筒部４０９の本体部に圧入および固定し、これと収容ケース８の固定リング８ｂとを溶接することができる。

また、図１１及び図１２に示すように、反射筒部９の突出部９ｄの先端部の外周に、突出部９ｄの先端が突出するようにステンレス製のＣ型止め輪等の止め輪６１５を固定し、その止め輪６１５の突出部９ｄ側の面と収容ケース８の反射筒部固定用部材とを溶接することで反射筒部９を発光部２に対して固定してもよい。

さらに、図１３に示すように、反射筒部９の突出部９ｄの外周部にステンレス製のシート材７１５を帯状に巻き付け、その終端部を重ね合わせて溶接することにより固定してもよい。このシート材７１５の突出部９ｄの先端側には、反射筒部９の中心軸に対して垂直に延びる複数のつば部７１５ａが設けられており、このつば部７１５ａと収容ケース８の反射筒部固定用部材とを溶接することで反射筒部９を固定することができる。また、つば部７１５ａを設けないでシート材７１５と収容ケース８の反射筒部固定用部材との近接部分を溶接することにより反射筒部９を固定してもよい。また、このシート材７１５には、開口部９ｃに対応する箇所にスパッタ物を放出可能な穴部７１５ｂがあわせて複数設けられる。

また、光源１，１０１，２０１では、反射筒部９，１０９の外壁面９ｂ，１０９ｂの一部又は全体に熱放射膜１０が形成されているが、逆に、外壁面９ｂ，１０９ｂの他端側に、反射筒部９，１０９の素材よりも熱放射率の低い材料を形成してもよい。これにより、相対的に一端側の放熱性が向上し、熱放射膜１０と同様の効果が期待できる。また、反射筒部９，１０９の一端側を構成する金属ブロック部材の材料を、他端側を構成する金属ブロック部材の材料よりも熱放射率の大きい材料で構成しても良い。

１，１０１，２０１，３０１…光源、２，２０２…発光部、３Ａ，２０３Ａ，３０３Ａ…発光筒部（第１の筐体）、３Ｂ，２０３Ｂ，３０３Ｂ…導光筒部（第２の筐体）、４…出射窓部、９，１０９，２０９，３０９，４０９，５０９…反射筒部（筒状部材）、９ａ，１０９ａ…反射面、９ｂ，１０９ｂ…外壁面（側面）、９ｃ，１０９ｃ，２０９ｃ，３０９ｃ，４０９ｃ，５０９ｃ…開口部、１０…熱放射膜。

Claims

放電によって光を発生させる発光部を収容する第１の筐体と、
一端側が前記第１の筐体に連通するように接続されて、前記発光部から発生した前記光を、他端側に設けられた出射窓部に導く第２の筐体と、
一端側が前記第１の筐体内の前記発光部に当接し、他端側が前記第２の筐体内に挿入されており、内壁面に前記光を反射する反射面が形成された筒状部材と、
を備え、
前記筒状部材の前記一端側の側面には、前記反射面に向けて貫通する開口部が形成されている、
ことを特徴とする光源。
前記筒状部材の前記開口部は、前記第１の筐体内に配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載の光源。
前記筒状部材の前記開口部は、前記筒状部材の前記一端側の縁部を切り欠くことにより形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光源。
前記筒状部材の前記一端側の周縁に沿って、複数の前記開口部が等間隔に形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源。
前記筒状部材の外壁面は、前記筒状部材の材料よりも熱放射率が大きい材料からなる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源。
前記筒状部材の外壁面の略全面には、前記筒状部材の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項５記載の光源。
前記筒状部材の前記一端側の熱放射率は、前記筒状部材の他端側の熱放射率よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源。
前記筒状部材の前記一端側の外壁面には、前記筒状部材の前記他端側の外壁面の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項７記載の光源。