JP5479294B2

JP5479294B2 - 光源

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Publication number: JP5479294B2
Application number: JP2010224853A
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: JP2012079585A

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等の放電管では、陽極及び陰極を含む放電部と光取り出し窓との間における光の損失が発生しやすく、また、発生した光の集光効率も小さいため、光の照射強度を高めるためには、発生した光をより効率よく取り出すことが望まれていた。

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、発生した光を効率よく取り出す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、それぞれ開口を有する陰極及び陽極と、陰極と陽極の間に配置されたキャピラリ部とを有し、放電によって光を発生させる発光部と、陰極及び陽極の開口とキャピラリ部とが同軸上に配置されるように、発光部を内部に保持する第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の筐体内の陰極に当接し、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、筒状部材の反射面の少なくとも一部は、テーパー状に形成されている。

このような光源によれば、第１の筐体内の発光部の陰極と陽極との間で生じた放電がキャピラリ部によって絞り込まれることによって光が発生し、発光部から陰極の開口を通過して出射された光が、第１の筐体に連通する第２の筐体の出射窓部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、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、反射面の少なくとも一部はテーパー状に形成されているので、出射窓部の外部の所定位置に光を集光させることができる。その結果、発生した光を効率よく取り出すことができる。

筒状部材は、金属材料からなることが好適である。このような筒状部材を備えれば、鏡面度の高い反射面の加工が容易になり、発光部からの光を効果的に集光することができる。

また、筒状部材の反射面の一端側および他端側がテーパー状に形成されている、ことが好適である。この場合、所望の位置における光の照射強度をさらに高めることができ、発生した光を効率よく取り出すことができる。

さらに、筒状部材を第２の筐体の他端側から一端側に付勢するばね部材をさらに備えることも好適である。かかる構成を採れば、陰極に対して筒状部材を安定して固定することができる。その結果、発光部からの光が確実に筒状部材の内部に導かれることになり、発生した光をより効率よく取り出すことができる。

また、発光部には、筒状部材の端部が挿入される穴部が形成されている、ことも好適である。かかる穴部を備えれば、筒状部材が発光部の内部にさらに接近して配置されるので、発生した光をより効率よく取り出すことができる。

またさらに、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、ことも好適である。こうすれば、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、発生した光をより効率よく取り出すことができる。

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、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、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、発生した光をより効率よく取り出すことができる。

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、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、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、発生した光をより効率よく取り出すことができる。

本発明によれば、発生した光を効率よく取り出すことができる。

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陰極への固定状態を示す側面図である。図１の光源における反射筒部の陰極への固定状態を示す側面図である。図１の光源における発光中心からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図である。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６の反射筒部の側面図、（ｂ）は、図６の反射筒部の端面図である。本発明の変形例にかかる反射筒部の陰極への固定状態を示す側面図である。本発明の変形例にかかる反射筒部の陰極への固定状態を示す側面図である。（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の側面図、（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。本発明の変形例に係る光源の構成を示す断面図である。図１２の反射筒部の斜視図である。本発明の比較例にかかる光源における発光中心からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図である。

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キャピラリ放電管である。

この光源１は、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内の発光部２から出射される光の光軸Ｘに沿って伸び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。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に接続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）、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５、陽極６、及び陽極６と陰極５との間に配置されたキャピラリ部７によって構成されている。これらの陰極５及び陽極６には、それぞれに開口５ａ及び開口６ａが形成されている。そして、陰極５、陽極６、及びキャピラリ部７は、これらの開口５ａ，６ａの中心軸及びキャピラリ部７の管軸が、発光筒部３Ａの管軸、すなわち、光軸Ｘと一致するように、発光筒部３Ａの内部に保持されている。つまり、陰極５、陽極６、及びキャピラリ部７は、発光筒部３Ａによって互いに同軸上に配置されるように保持されている。

また、陰極５は、発光筒部３Ａと導光筒部３Ｂとを隔てる位置に配置されて接続部材としての役割も有している。詳細には、陰極５は、開口５ａが形成されて、発光筒部３Ａに封着された金属製のリング部材５Ａと、導光筒部３Ｂに封着された金属性のリング部材５Ｂとの２重構造を成している。このリング部材５Ａには、後述する反射筒部９の端部が当接されて反射筒部９の位置決めを行うための受け構造が設けられている。ここで、リング部材５Ａの開口５ａは、発光部２で発生した光を導光筒部３Ｂに向けて取り出すための出射口となっており、導光筒部３Ｂの出射窓部４に対向するように設けられている。

この発光筒部３Ａと導光筒部３Ｂとが接続された密封容器３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。そして、発光部２において陰極５と陽極６との間に電圧が印加されると、その間に存在するガスが電離、放電され、その結果生じた電子がキャピラリ部７内に収束されてプラズマ状態にされる。これによって、キャピラリ部７内から開口５ａを介して導光筒部３Ｂ側に向けて、光軸Ｘに沿った方向に光が出射される。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とを接続する陰極５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、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。

図２を参照して、この反射筒部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。ここで、反射面９ａは、発光部２のキャピラリ部７の出射口の中心に位置する発光中心Ｃ_０と反射面９ａの発光部２側の端部とを結ぶ線Ｌに比較して、反射面９ａの光軸Ｘに対する傾斜角が小さくなるように設定されている（図１）。例えば、線Ｌの光軸Ｘに対する傾斜角が２０〜６０度に対して、発光中心Ｃ_０側に最も近い段の反射面９ａの傾斜角が２〜１５度になるように設定される。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反射面９ａ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の長手方向の発光筒部３Ａ側（一端側）の縁部には、その外壁面９ｂの出射窓部４側（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。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の陰極５に設けられた受け構造（詳細は後述する）に嵌め込むための突出部９ｄが３箇所形成されている。

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。

図１に戻って、このような反射筒部９は、突出部９ｄが陰極５のリング部材５Ａに当接した状態で導光筒部３Ｂにその管軸（光軸Ｘ）に沿って挿入されており、切り欠き部１１と出射窓部４との間には、ばね部材１２が外壁面９ｂに沿って取り付けられている。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る。なお、反射筒部９は、その外壁面９ｂが導光筒部３Ｂの内壁面１３と離間した状態でリング部材５Ａの受け構造に嵌め込まれている。ここで、図３及び図４には、リング部材５Ａの受け構造の一例を示す。このように、リング部材５Ａに開口５ａと同軸になるように反射筒部９の外径と同じ径を有する穴５ｂを設けたり、リング部材５Ａの面上に開口５ａと同軸になるように反射筒部９の外径と同じ内径を有する別のリング状の固定部材５ｃを固定したりすることができる。

このような反射筒部９の位置決め構造により、反射筒部９は、ばね部材１２により、光軸Ｘに沿って出射窓部４側から発光部２側に付勢され、陰極５の受け構造に押し当てられる。これにより、反射筒部９は、密封容器３内の出射窓部４と陰極５との間において、一端側の突出部９ｄが陰極５のリング部材５Ａ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、反射筒部９がリング部材５Ａの受け構造に嵌め込まれると、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が複数配置されることになる。

ここで、光源１を組み上げる際には、陰極５のリング部材５Ａ及びリング部材５Ｂを、それぞれ、発光筒部３Ａ及び導光筒部３Ｂに封着させておく。そして、反射筒部９をリング部材５Ａの受け構造に嵌め込むと共にばね部材１２を切り欠き部１１に取り付けた後に、導光筒部３Ｂ内に反射筒部９を挿入することにより、リング部材５Ａとリング部材５Ｂとを重ね合わせて真空溶接して光源１を組み上げる。

以上説明した光源１によれば、発光筒部３Ａ内の発光部２の陰極５と陽極６との間で生じた放電がキャピラリ部７によって絞り込まれることによって光が発生し、発光部２から陰極５の開口５ａを通過して出射された光が、発光筒部３Ａに連通する導光筒部３Ｂの出射窓部４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、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。併せて、反射面９ａの両端側はテーパー状に形成されているので、出射窓部４の外部の所定位置に光を集光させることができる。さらに、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、従来の放電管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。その結果、発生した光を効率よく取り出すことができる。

図５は、光源１における発光中心Ｃ_０からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図であり、図１４は、光源１から反射筒部９を取り除いた光源９０１における発光中心Ｃ_０からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図である。

図１４が示すように、光軸Ｘに対して放射角が大きい光成分Ｌ_Ａは光源９０１では全反射することなく密封容器３に通過もしくは吸収されてしまう。これに対して、図５に示すように、光源１では、このような光成分Ｌ_Ａも反射面９ａで全反射させることにより前方照射成分として機能させるため照射光量が多くなる。さらに、発光中心Ｃ_０側の反射面９ａがテーパー状にされているために、反射光が発散成分となることなく出射窓部４から所望位置周辺に集光させることができる。

また、光源９０１では密封容器３によって反射されるが発散光となってしまう光成分Ｌ_Ｂ，Ｌ_Ｄに関しても、光源１では所望位置周辺に集光することができる。さらに、光源１の出射窓部４側の反射面９ａがテーパー状にされているために、光軸Ｘに対して放射角が小さいために光源９０１では出射窓部４から発散する光成分Ｌ_Ｃを、集光成分として利用できるとともに、光成分Ｌ_Ｄを所望位置周辺の適切な位置に集光することができる。その結果、反射筒部９の反射面９ａを放射光の多くの成分を集光成分として利用可能な構造にすることができる。

なお、反射筒部９の反射面９ａのテーパー状部分の形状を調整することで、出射窓部４からの出射光を集光ではなく平行光が多い分布や、逆に拡散分布にもすることができる。

併せて、反射筒部９の一端側の外壁面９ｂには開口部９ｃ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に近く位置しているので、発光筒部３Ａで生じたスパッタ物が発光筒部３Ａの近くに放出されて捕捉されやすい。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。

さらに、反射筒部９の外壁面９ｂと導光筒部３Ｂの内壁面１３とは離間しており、反射筒部９の軸方向長さが導光筒部３Ｂの軸方向長さよりも短いので、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、導光筒部３Ｂ、ガラスや窓材等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陰極５の受け構造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、発光部２のキャピラリ部７に対する反射筒部９の位置及び軸合せを容易にし、位置精度を向上させて、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、ばね部材１２により陰極５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。ここで、放電管の封じの際に導光筒部３Ｂとキャピラリ部７との位置や角度の関係をそろえ放射光分布を調整することも考えられるが、この場合は出射窓部４とキャピラリ部７の奥行き位置が大きく異なるために位置調整が難しい。本実施形態では、反射筒部９を導入することで、導光筒部３Ｂと反射筒部９との位置関係が安定して決定され、反射筒部９と陰極５とを合わせることで反射筒部９とキャピラリ部７との位置や角度の関係も合わされる。従って、導光筒部３Ｂと発光中心との位置関係が精度良く合わされる。

さらに、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て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６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７（ａ）は、図６の反射筒部の側面図、図７（ｂ）は、図６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。この金属バンド１１２は、爪部１１２ａに対して反射筒部１０９の中心軸に沿ったばね力を付与し、爪部１１２ａ自体も反射筒部１０９の中心軸に垂直な方向にばね力を有する。このような金属バンドが１１２固定された反射筒部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ている。

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の光軸Ｘに沿ったばね力により、その端部に形成された突出部１０９ｄが陰極５のリング部材５Ａ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の光軸Ｘに垂直な方向のばね力により、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、反射筒部１０９の金属バンド１１２装着部に、同バンド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、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陰極５の受け構造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、発光部２のキャピラリ部７に対する反射筒部９の位置及び軸合せを容易にし、位置精度を向上させて、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。特に、本実施形態では、反射筒部９と導光筒部３Ｂとの同軸性を安定して維持することができる。

また、反射面９ａの両端側はテーパー状に形成されているので、出射窓部４の外部の所定位置に光を集光させるようにして出射窓部４から光を効率よく取り出すことができ、出射光の照射面上での光量をアップさせることができる。また、熱放射膜１０が、反射筒部１０９の外壁面１０９ｂの一端側の一部に形成されているので、発光部２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。

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、上述した実施形態では、反射筒部９，１０９を陰極５の受け構造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受け構造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のガラス部材越しに溶接を行うことも可能である。

例えば、図８及び図９には、反射筒部９がレーザ溶接やスポット溶接によって陰極５の受け構造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９の本体部の一端側に突出部９ｄを備えたステンレスからなる筒状部材を圧入等で固定し、その筒状部材と陰極５の穴５ｂや固定部材５ｃとの接触部分をレーザ溶接やスポット溶接によって溶融し互いに固着する。

また、反射筒部９の先端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１０及び図１１に示す本発明の変形例にかかる反射筒部２０９，３０９のように、開口部２０９ｃ，３０９ｃ及び突出部２０９ｄ，３０９ｄが形成されたステンレス製の構造体２１５，３１５を反射筒部２０９，３０９の本体部に圧入および固定し、これと陰極５の受け構造とを溶着することができる。また、図１２及び図１３に示すように、反射筒部９に開口部がない場合には、同じく開口部のないステンレスからなる端部リング１４のみを圧入し、その端部リング１４と陰極５の穴５ｂや固定部材５ｃとの接触部分を溶接し固定する。

上述したような陰極５と受け構造とを溶着する固定方法の代わりに、受け構造と反射筒部を直接タップ加工して両者をねじ止めしたり、受け構造の外周方向にタップ加工してねじで固定する等の方法を採ってもよい。

また、光源１，１０１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…光源、２…発光部、３Ａ…発光筒部（第１の筐体）、３Ｂ…導光筒部（第２の筐体）、４…出射窓部、５…陰極、６…陽極、５ａ，６ａ…開口、７…キャピラリ部、９，１０９，２０９，３０９…反射筒部（筒状部材）、９ａ，１０９ａ…反射面、９ｂ，１０９ｂ…外壁面（側面）、９ｃ，１０９ｃ，２０９ｃ，３０９ｃ…開口部、１０…熱放射膜、１２，１１２，１１２ａ…ばね部材、Ｘ…光軸。

Claims

それぞれ開口を有する陰極及び陽極と、前記陰極と前記陽極の間に配置されたキャピラリ部とを有し、放電によって光を発生させる発光部と、
前記陰極及び前記陽極の前記開口と前記キャピラリ部とが同軸上に配置されるように、前記発光部を内部に保持する第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の筐体内の前記陰極に当接し、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反射面の少なくとも一部は、テーパー状に形成されている、
ことを特徴とする光源。
前記筒状部材は、金属材料からなる、
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反射面の前記一端側および前記他端側がテーパー状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光源。
前記筒状部材を前記第２の筐体の前記他端側から前記一端側に付勢するばね部材をさらに備え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。
前記発光部には、前記筒状部材の端部が挿入される穴部が形成されている、
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、
ことを特徴とする請求項１〜５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１〜６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７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１〜６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９記載の光源。