JP6023355B2

JP6023355B2 - 発光封体

Info

Publication number: JP6023355B2
Application number: JP2015551426A
Authority: JP
Inventors: 昭典浅井; 直哉松本
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: JP6412229B2; JPWO2015083463A1; JP2017130461A; US20160240365A1; JP2017027955A; IL244701A0; DE112014005524T5; JP2017224629A; US9984865B2; WO2015083463A1; JP6111371B2; JP6200612B2

Description

本発明は、発光ガスを封入した発光封体に関する。

従来、筐体内のイオン化ガスにレーザ光を照射し、プラズマ状態を維持して紫外線を発生させる光源装置がある。例えば特許文献１に記載の光源では、ガラス製の筐体内に配置した対向電極間に給電することで電極間の放電によるプラズマを発生させている。当該プラズマにレーザ光を継続して照射させることでプラズマ発光であるレーザ支持光を点灯・維持している。

特表２００９−５３２８２９号公報

上述した従来の光源装置では、対向電極間に給電を行う必要があるため筐体を貫通するように電極（又は電極への給電経路）を構成することが必須となっている。しかしながら、電極（又は電極への給電経路）が貫通している部位、或いは電極（又は電極への給電経路）の保持のために、筐体に電極（又は電極への給電経路）を埋め込むように融着している部位等が存在していると、熱膨張率の相違等に起因して筐体と電極（又は電極への給電経路）との接合部分が脆弱部分となり、筐体の封止状態を保持できなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体の封止状態を良好に保持できる発光封体を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る発光封体は、内部空間に発光ガスが封入された筐体と、レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、内部空間内での電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、電子放射構造体は、筐体の内部空間内にのみ配置され、位置決め部は、筐体の内部空間内又は外部にのみ配置されていることを特徴としている。

この発光封体では、電子放射構造体が、発光ガスが封入された筐体の内部空間内にのみ配置され、電子放射構造体の位置決め部も筐体の内部空間内又は外部にのみ配置されている。すなわち、この発光封体では、電子放射構造体及び位置決め部が筐体を貫通したり、その一部が筐体に埋没していることもない。したがって、筐体に脆弱部分が生じることを防止でき、筐体の封止状態を良好に保持できる。

また、電子放射構造体は、易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、電子放射部を支持する支持部とを有し、支持部が位置決め部によって内部空間内で位置決めされることにより、電子放射構造体が内部空間内で位置決めされていることが好ましい。この場合、筐体の封止状態を良好に保持したまま、電子放射部を所望の位置に配置することが容易となる。

また、筐体は、電子放射部が位置する本体部と、本体部から突出する突出部とを有し、支持部は、位置決め部によって突出部内で位置決めされていることが好ましい。この場合、本体部に影響を及ぼすことなく、支持部（電子放射構造体）の最適な位置決めを行うことができる。

また、位置決め部として、支持部に当接するように突出部の内径を縮径してなる小径部が形成されていることが好ましい。この場合、小径部によって支持部（電子放射構造体）を好適に保持できる。

また、位置決め部として、支持部と突出部の内壁との間にスペーサ部材が設けられ、スペーサ部材を介して支持部が突出部の内部空間に嵌合していることが好ましい。この場合、スペーサ部材によって支持部（電子放射構造体）を好適に保持できる。

また、位置決め部として、支持部と突出部の内壁との間に弾性部材が設けられ、弾性部材を介して支持部が突出部の内部空間に嵌合していることが好ましい。この場合、弾性部材によって支持部（電子放射構造体）を好適に保持できる。

また、支持部は、少なくとも一部が金属によって形成され、位置決め部として、突出部の内径を縮径してなる小径部と、小径部に当接可能となるように支持部に設けられた大径部と、大径部が前記小径部に当接するように筐体の外部から支持部に磁力を付与する磁力付与部とを有していることが好ましい。この場合、磁力付与部によって支持部（電子放射構造体）を好適に保持できる。

また、支持部は、少なくとも一部が金属によって形成され、位置決め部として、支持部と突出部の内壁との間で支持部が挿通するように設けられたスペーサ部材と、スペーサ部材に当接可能となるように支持部に設けられた大径部と、大径部がスペーサ部材に当接するように筐体の外部から支持部に磁力を付与する磁力付与部とを有していることが好ましい。この場合、磁力付与部によって支持部（電子放射構造体）を好適に保持できる。

また、支持部は、棒状部材からなり、棒状部材は、電子放射部を支持すると共に本体部分よりも細い細径部を有していることが好ましい。こうすると、電子放射部にレーザ光が照射された際の熱が支持部に伝わりにくくなり、電子放射部を効率良く加熱することができる。したがって、効率の良い電子放射を実現できる。

また、支持部は、棒状部材からなり、棒状部材は、本体部分よりも細い細径部と、細径部に支持されると共に細径部よりも太く、電子放射部を支持する中継部を有していることが好ましい。この場合、細径部によって支持された中継部をレーザ光の照射によって加熱することで、電子放射部におけるスパッタを抑制しつつ、電子放射部を効率良く加熱することができる。したがって、効率の良い電子放射を実現できる。

また、電子放射部は、レーザ光の入射軸に対して傾斜する傾斜面を有していることが好ましい。こうすると、レーザ光の照射によって電子放射部で発生するスパッタの放射方向をレーザ光の入射方向に対してずらすことが可能となり、スパッタがレーザ光の入射の妨げになることを抑制することができる。

また、電子放射構造体は、球状をなし、位置決め部は、強磁性体からなると共に電子放射構造体の少なくとも一部を覆う磁性膜と、筐体の外部において筐体と対向して配置される磁石とを有していることが好ましい。この場合、筐体を挟んだ状態で、電子放射構造体を磁力によって好適に保持でき、筐体の封止状態を良好に保持できる。

また、電子放射構造体は、球状をなし、位置決め部は、筐体の内部に配置されると共に電子放射構造体の一部が嵌合する第１の台座を有していることが好ましい。この場合、第１の台座によって簡単な構成で電子放射構造体を位置決めできる。

また、筐体及び電子放射構造体は、いずれも球状をなし、位置決め部は、筐体の外部に配置されると共に筐体の一部が嵌合する第２の台座を有していることが好ましい。この場合、筐体が第２の台座によって位置決めされることで、電子放射構造体も筐体内部において位置決めすることができる。

また、筐体及び電子放射構造体は、いずれも柱状をなし、位置決め部として、電子放射構造体に当接するように筐体の内径を縮径してなる小径部が形成されていることが好ましい。この場合、柱状をなす筐体の軸方向の端面からレーザ光を入射させることで、レーザ光の収差を抑えることができる。また、小径部によって、電子放射構造体を好適に保持できる。

本発明に係る発光封体によれば、筐体の封止状態を良好に保持できる。

本発明の第１実施形態に係る発光封体を適用して構成される光源装置の概略を示す図である。金属構造体の位置決め部の他の構成例を示す図であり、（ａ）はスペーサ部材を用いた形態、（ｂ）は板バネ部材を用いた形態である。金属構造体の位置決め部の別の構成例を示す図であり、（ａ）はコイルと小径部とを用いた形態、（ｂ）はコイルとスペーサ部材とを用いた形態である。金属構造体及び棒状部材の他の構成例を示す図であり、（ａ）は電子放射部と同径の棒状部材を用いた形態、（ｂ）は棒状部材に細径部を設けた形態、（ｃ）は傾斜面を有する電子放射部を用いた形態、（ｄ）は棒状部材に細径部及び中継部を設けた形態である。本発明の第２実施形態に係る発光封体を示す図である。本発明の第３実施形態に係る発光封体を示す図である。本発明の第４実施形態に係る発光封体を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る発光封体の好適な実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］

図１は、本発明の第１実施形態に係る発光封体を適用して構成される光源装置の概略を示す図である。同図に示すように、光源装置１は、レーザ光を発生させるレーザ部２と、レーザ部２からのレーザ光Ｌを導光する光学系３と、レーザ光Ｌの照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する金属構造体（電子放射構造体）１３及び発光ガスＧを収容する発光封体１１とを含んで構成されている。この光源装置１では、金属構造体１３に連続レーザ光Ｌを照射すると、金属構造体１３の近傍における連続レーザ光Ｌの照射領域に、発光ガスＧによるプラズマが発生する。なお、プラズマは、連続レーザ光Ｌの照射によって金属構造体１３から放射された電子が発光ガスＧをイオン化し、イオン化された発光ガスＧに連続レーザ光Ｌが照射されることで発生していると推測される。そして、発生したプラズマに連続レーザ光Ｌを継続的に照射する（プラズマに対して継続的にレーザエネルギーを供給する）ことで、光源７である発光封体１１内において、連続レーザ光Ｌの集光位置Ｆを含む所定の発光領域を有するプラズマ発光である高輝度のレーザ支持光を点灯・維持させることができる。レーザ支持光は、例えば半導体検査用の光源や分光計測用の光として使用される。

レーザ部２は、例えばレーザダイオードである。レーザ部２は、連続レーザ及びパルスレーザのいずれであってもよいが、本実施形態では連続レーザが用いられている。レーザ部２からは、発光ガスＧの吸収スペクトルに合わせ、例えば波長９８０ｎｍのレーザ光Ｌが連続波で出射する。レーザ光Ｌの出力は、例えば６０Ｗ程度となっている。レーザ部２から出射したレーザ光Ｌは、光ファイバ４によって光学系３に導光される。光学系３は、レーザ部２からのレーザ光Ｌを発光封体１１に向けて集光する光学系である。光学系３は、例えば２つのレンズ５，６によって構成されている。光ファイバ４のヘッド４ａから出射したレーザ光Ｌは、レンズ５によって平行光化した後、レンズ６によって光軸ＬＡをもって発光封体１１に向けて集光する。

発光封体１１は、より具体的には、内部空間Ｓに発光ガスＧが高圧に封入されたバルブ（筐体）１２と、レーザ光Ｌの照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する金属構造体１３と、内部空間Ｓ内での金属構造体１３の位置を位置決めする位置決め部１４とによって構成されている。

バルブ１２は、例えばガラスによって中空に形成されており、金属構造体１３が位置すると共に球状の外径及び球状の内部空間Ｓを有する球状部分（本体部）１２ａと、球状部分１２ａの一部から円柱状に突出する突出部分（突出部）１２ｂとを有している。バルブ１２の内部空間Ｓには、発光ガスＧとして例えばキセノンガスが高圧で封入されている。本実施形態では、球状部分１２ａのうち、突出部分１２ｂと反対側に位置する頂部１２ｃがレーザ光Ｌの入射部分（レーザ入射窓部ＬＷ）となっている。なお、レーザ入射窓部ＬＷは、所望のレーザ入射部に臨んでいれば、頂部１２ｃに限らず、球状部分１２ａのいずれの部位であってもよい。

金属構造体１３は、例えばタングステンといった高融点金属によって形成され、易電子放射物質として例えばバリウムを含有する電子放射部１３ａと、電子放射部１３ａを支持する支持部１３ｂとを有している。レーザ光Ｌが照射される電子放射部１３ａは、図１に示すように、例えば細径の円柱状に形成され、レーザ光Ｌの入射部となる先端１３ｃがバルブ１２の頂部１２ｃ（レーザ入射窓部ＬＷ）を向くようにして球状部分１２ａの内部に配置されている。なお、連続レーザ光Ｌの入射部は、先端１３ｃに限らず、電子放射部１３ａの側面部であってもよい。

一方、支持部１３ｂは、例えばモリブデンといった高融点金属によって円柱状に形成された棒状部材１５を有している。支持部１３ｂの先端側には、電子放射部１３ａ（先端１３ｃ）が球状部分１２ａ内の内部空間Ｓの所望の位置に配置されるように支持されており、支持部１３ｂの基端側は、突出部分１２ｂ内の内部空間Ｓに配置されている。なお、電子放射部１３ａと支持部１３ｂとは、必ずしも構成材料を変える必要はなく、電子放射部１３ａに用いる材料で支持部１３ｂを一体に形成してもよい。また、同一の金属で基体を一体に形成し、電子放射部１３ａに相当する部分にのみ易電子放射物質を含有させてもよい。また、電子放射部１３ａや金属構造体１３の全体が易電子放射物質自体で構成されていてもよい。さらに、電子放射構造体の基体は、タングステンやモリブデンといった金属（導電物）に限られず、セラミック等の絶縁物であってもよい。

このような発光封体１１は、バルブ１２の内部空間Ｓ内における金属構造体１３の位置決め部１４として、支持部１３ｂである棒状部材１５を把持する小径部１６を有している。小径部１６は、突出部分１２ｂの内壁の一部を用いて設けられ、棒状部材１５に当接するように突出部分１２ｂの内径が他の部分よりも縮径された状態となっている。なお、小径部１６は、棒状部材１５の周面に接触しているだけであり、棒状部材１５への融着はなされていない。また、小径部１６は、図１に例示した位置よりも基端寄り（図面下側）に設けてもよく、先端側（図面上側）寄りに設けてもよい。さらに、小径部１６を複数設けてもよい。

以上のように、発光封体１１では、発光ガスＧが封入されたバルブ１２内に易電子放射物質を含有する金属構造体１３が収容されている。金属構造体１３を用いることにより、この発光封体１１では、金属構造体１３へのレーザ光Ｌの照射によってプラズマを発生させると共に、プラズマにレーザ光Ｌを継続して照射させることで高輝度のレーザ支持光を点灯・維持することができる。なお、発光封体１１からプラズマ発光を取り出す際には、レーザ光Ｌの光軸ＬＡと交差する方向から取り出すことが好ましく、直交する方向から取り出すことがより好ましい。

この発光封体１１では、レーザ光Ｌの照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する金属構造体１３を用いることにより、従来のようにアーク放電を発生させるために対向電極間に給電を行う必要がない。つまり、この発光封体１１では、金属構造体１３に対してはバルブ１２外部からの給電部材等の接続は不要となる。つまり、金属構造体１３は、給電が必須である電極とは異なる構成であるため、発光封体１１には電極は存在しないと言える。また、発光封体１１では、バルブ１２の内部空間Ｓ内に金属構造体１３の全体が配置され、金属構造体１３の位置決め部１４（小径部１６）がバルブ１２の一部によって構成されている。したがって、この発光封体１１では、金属構造体１３及び位置決め部１４がバルブ１２を貫通したり、或いはその一部がバルブ１２に埋没することがなく、ガラス製のバルブ１２に脆弱部分が形成されないので、バルブ１２の封止状態を良好に保持できる。バルブ１２の封止状態を良好に保持できるため、バルブ１２の破損や発光ガスＧの抜けによる短寿命化を抑制できると共に、発光ガスＧの封入圧を高めることもできるので、光源装置１の輝度の向上も図ることができる。

また、発光封体１１では、電子放射部１３ａが棒状部材１５（支持部１３ｂ）の先端側に支持され、バルブ１２は、棒状部材１５の先端側及び電子放射部１３ａが位置する球状部分１２ａと、球状部分１２ａから突出し、棒状部材１５の基端側が収容されて位置決め部１４（小径部１６）を構成する突出部分１２ｂとを有している。これにより、バルブ１２の封止状態を良好に保持しながら、電子放射部１３ａを球状部分１２ａ内の内部空間Ｓ内の所望の位置に配置することが容易となる。

また、発光封体１１では、電子放射部１３ａが棒状部材１５（支持部１３ｂ）に比べて十分に細径化されている。これにより、電子を放射し易くなるように、電子放射部１３ａがレーザ光Ｌによって加熱する時間を短縮できるので、レーザ支持光の点灯までの時間を短縮できると共に、金属構造体１３のスパッタの発生も低減できる。なお、対向電極間のアーク放電を利用する方式の発光封体では、アーク放電によって生じた熱による電極の損傷を抑制するために電極の放熱性を重視する必要性があるので、一定以上の太さの電極が必要であったが、この発光封体１１のような金属励起方式では、アーク放電を利用しないために電子放射部１３ａの放熱性を重視する必要性はない。したがって、電子放射部１３ａの細径化を十分に実施することができる。また、バルブ１２内に存在する易電子放射物質を含む含浸材の総量を減らすことができるので、含浸材に起因するバルブ１２の内壁への汚れの付着も抑えられる。

位置決め部１４の構成は、他の態様を採り得る。例えば図２（ａ）に示すように、バルブ１２における突出部分１２ｂの内径に略一致する外径の筒状部材に棒状部材１５の外径に略一致する内径を有する貫通孔を備えたスペーサ部材１７を位置決め部１４として用いてもよい。この場合、スペーサ部材１７を用いて、棒状部材１５のスペーサ部材１７の貫通孔に対する嵌合と、スペーサ部材１７の突出部分１２ｂの内部空間Ｓに対する嵌合とにより、スペーサ部材１７を介して棒状部材１５の基端側を突出部分１２ｂの内部空間Ｓに嵌合させてもよい。

さらに、例えば図２（ｂ）に示すように、外向きに湾曲する板バネ部材（弾性部材）１８を位置決め部１４として用いてもよい。この場合、板バネ部材１８を棒状部材１５の基端側に設け、板バネ部材１８を突出部分１２ｂの内壁に対して弾性を備えた状態で当接させることで、板バネ部材１８を介して棒状部材１５の基端側を突出部分１２ｂの内部空間Ｓに嵌合させてもよい。これらの構成では、位置決めされた金属構造体１３をスペーサ部材１７、板バネ部材１８によってそれぞれ好適に保持できる。

なお、スペーサ部材１７の構成材料は、バルブ１２（突出部分１２ｂ）と同じ材料であることが好ましいが、熱膨張係数が近い材料であれば、その他の材料であってもよい。なお、スペーサ部材１７の構成材料がバルブ１２（突出部分１２ｂ）と同じ材料、若しくは熱膨張係数が近い材料であれば、スペーサ部材１７の外表面と突出部分１２ｂの内壁表面とを融着させることで、スペーサ部材１７を固定してもよい。

外向きに湾曲する板バネ部材１８に限らず、突出部分１２ｂの内部空間Ｓに内向きに湾曲する板バネ部材を配置して、棒状部材１５を板バネ部材間に差し込むことで棒状部材１５の嵌合を行ってもよい。また、板バネ部材に限らず、棒状部材１５と突出部分１２ｂの内壁の間を弾性によって嵌合状態にできるものであれば、その他の弾性部材を用いてもよい。さらに、いずれの位置決め部１４においても、棒状部材１５及び突出部分１２ｂとの嵌合部位は、基端側（図面下側）に限らず、先端側（図面上側）寄りにしてもよい。また、これらの位置決め部１４を複数設けてもよい。

また、位置決め部１４の更に別の形態として、例えば図３（ａ）に示すように、金属構造体１３を内部空間Ｓ内において金属構造体１３の軸方向に移動可能とし、コイル（磁力付与部）１９を位置決め部１４として用いてもよい。この形態では、位置決め部１４として、突出部分１２ｂの内壁が縮径されてなると共に支持部１３ｂである棒状部材１５を金属構造体１３（棒状部材１５）の軸方向に摺動可能に把持する小径部１６と、棒状部材１５の端部に設けられ、小径部１６に通された部位よりも大きな径を有することで小径部１６に当接可能となるように設けられた大径部１３ｄとが設けられている。

つまり、この形態では、支持部１３ｂは、棒状部材１５および大径部１３ｄから構成されている。そして、コイル１９は、大径部１３ｄの位置に対応するように突出部分１２ｂの外壁側に設けられ、金属構造体１３をその軸方向に移動させるような磁力を磁性材料からなる支持部１３ｂに付与する。具体的には、コイル１９が磁力を支持部１３ｂに付与して金属構造体１３を電子放射部１３ａ側（球状部分１２ａ側）に移動させる力を加える一方、大径部１３ｄが小径部１６に当接することで、その移動を制限する。つまり、コイル１９、小径部１６、大径部１３ｄの協働によって、移動可能な金属構造体１３を所定の位置に位置決めすることができる。

コイル（磁力付与部）１９を位置決め部１４として用いる場合、例えば図３（ｂ）に示すように、位置決め部１４として、棒状部材１５が金属構造体１３（棒状部材１５）の軸方向に摺動可能に挿通するように突出部分１２ｂの内壁に嵌合するスペーサ部材１７と、棒状部材１５の端部に設けられ、スペーサ部材１７に通された部位よりも大きな径を有することでスペーサ部材１７に当接可能となるように設けられた大径部１３ｄとを有していてもよい。

この場合においても、コイル１９は、大径部１３ｄの位置に対応するように突出部分１２ｂの外壁側に設けられ、金属構造体１３をその軸方向に移動させるような磁力を磁性材料からなる支持部１３ｂに付与する。具体的には、コイル１９が磁力を支持部１３ｂに付与して金属構造体１３を電子放射部１３ａ側（球状部分１２ａ側）に移動させる力を加える一方、大径部１３ｄがスペーサ部材１７に当接することで、その移動を制限する。つまり、コイル１９、スペーサ部材１７、大径部１３ｄの協働によって、移動可能な金属構造体１３を所定の位置に位置決めすることができる。

なお、上述した大径部１３ｄは、棒状部材１５と同材料であってもよく、異材料であってもよい。例えば、大径部１３ｄを非磁性材料で構成する場合には、棒状部材１５がコイル１９からの磁力を受けて金属構造体１３の位置決めに寄与することとなり、その逆の場合もあるが、少なくとも大径部１３ｄ及び棒状部材１５の一方は磁性材料からなる。また、上記構成において、レーザ支持光の点灯後にコイル１９のスイッチをオフ状態として磁力の付与を停止することで、大径部１３ｄを突出部分１２ｂの底部側に当接させるように金属構造体１３を大径部１３ｄ側（突出部分１２ｂ側）に移動させてもよい。この場合、レーザ光Ｌの焦点位置から電子放射部１３ａの先端１３ｃが離れることで、電子放射部１３ａに照射されるレーザ光Ｌのエネルギーを低下させることが可能となる。これにより、金属構造体１３のスパッタの発生を好適に低減できる。なお、コイル１９の給電状態はこれに限られず、発光封体１１の配置等の違いによって、様々な状態を適宜選択することができる。

また、金属構造体１３の構成についても、他の態様を採り得る。図１に示した形態では、支持部１３ｂとして、電子放射部１３ａに比べて大径の棒状部材１５を例示したが、例えば図４（ａ）に示すように、支持部１３ｂとして、電子放射部１３ａと同径の棒状部材２０を用いてもよい。また、例えば図４（ｂ）に示すように、棒状部材２０の先端側において、電子放射部１３ａを支持すると共に本体部分２０ｂよりも細い細径部２０ａが形成されていてもよい。この場合、電子放射部１３ａにレーザ光Ｌが照射された際の熱が棒状部材２０（本体部分２０ｂ）に伝わりにくく、電子放射部１３ａを効率良く加熱することができる。したがって、効率の良い電子放射を実現できる。

また、図４（ｃ）に示すように、レーザ光Ｌの光軸ＬＡに対して傾斜する傾斜面１３ｅを有する電子放射部１３ａを棒状部材２０で支持してもよい。傾斜面１３ｅの傾斜角度は任意に設定できる。この場合、レーザ光Ｌの照射によって電子放射部１３ａで発生するスパッタの放出方向をレーザ光Ｌの入射方向に対してずらすことが可能となり、スパッタがバルブ１２のレーザ入射窓部ＬＷの内壁側に付着して、レーザ光Ｌの入射の妨げになることを抑制することができる。なお、この構成では、バルブ１２からのレーザ支持光の取出方向をスパッタの放出方向の反対側（例えば図４（ｃ）中の矢印ＷＳで示すように、傾斜面１３ｅと対面しない側）とすることで、レーザ支持光の取出し部へのスパッタの影響が低減し、より好適である。

また、図４（ｄ）に示すように、棒状部材２０の先端側において、本体部分２０ｂよりも細い細径部２０ａのさらに先端側に、中継部２０ｃが形成されていてもよい。中継部２０ｃは、細径部２０ａに支持されると共に、細径部２０ａ及び電子放射部１３ａよりも太くなっており、その先端側で電子放射部１３ａを支持している。この場合、棒状部材２０の軸線ＳＡと交わる方向からレーザ光Ｌを中継部２０ｃに入射させて中継部２０ｃを加熱することで、電子放射部１３ａを間接的に加熱することができる。その後、加熱された電子放射部１３ａにレーザ光Ｌを照射することで、より効率良く高輝度のレーザ支持光を点灯できる。この場合、電子放射部１３ａにレーザ光Ｌを直接照射して加熱する場合に比べて、電子放射部１３ａでのスパッタの発生を抑制することができる。また、細径部２０ａによって、中継部２０ｃの熱が本体部分２０ｂには伝達し難く、かつ電子放射部１３ａには伝達し易くなる。したがって、電子放射部１３ａをより効率良く加熱することができ、効率の高い電子放射を実現できる。なお、傾斜面１３ｅは、必ずしも設けなくてもよい。［第２実施形態］

図５は、本発明の第２実施形態に係る発光封体を示す図である。同図に示すように、第２実施形態に係る発光封体２１は、バルブ２２の形状、金属構造体２３の形状、及び位置決め部２４の構成がそれぞれ第１実施形態と異なっている。

より具体的には、発光封体２１では、バルブ２２が、球状部分２２ａと、球状部分２２ａの一部から突起状に突出する突出部分２２ｂとを有する略球状の筐体となっており、バルブ２２の内部空間Ｓに配置される金属構造体２３も球状をなしている。また、金属構造体２３の表面の略半分程度を覆うように、例えばニッケル膜２５のような強磁性体による磁性膜で、その表面にコーティングが施されている。バルブ２２の内部空間Ｓの底部には、位置決め部２４として、金属構造体２３の一部（例えばニッケル膜２５がコーティングされている部分）が嵌合する嵌合部２６ａを有する第１の台座２６が配置されている。より詳細には、第１の台座２６は、突出部分２２ｂの内壁に形成された凹部である嵌合部２６ａを有している。なお、バルブ２２の排気および発光ガスＧ封止に用いた排気管を封止した後の構造物を、突出部分２２ｂおよび嵌合部２６ａとして利用することもできる。

また、位置決め部２４は、バルブ２２の底部が嵌合する嵌合部２７ａを有する第２の台座２７も有している。より詳細には、第２の台座２７は、バルブ２２を外部から保持する部材であって、バルブ２２の底部および突出部分２２ｂの形状に対応した凹部である嵌合部２７ａを有している。このように、嵌合部２７ａが突出部分２２ｂに対応した形状を有しているため、バルブ２２の安定性が一層確保されている。

さらに、位置決め部２４は、第１の台座２６に対向する位置において第２の台座２７に埋設された磁石２８を有している。より詳細には、磁石２８は、第２の台座２７の嵌合部２７ａに対応する領域であって、第１の台座２６に配置された金属構造体２３のニッケル膜２５に対して磁力を及ぼすような位置に埋設されており、ニッケル膜２５と協働して位置決め部２４として機能する。つまり、位置決め部２４のうち、ニッケル膜２５及び第１の台座２６は、バルブ２２の内部空間Ｓにのみ配置され、第２の台座２７及び磁石２８は、バルブ２２の外部にのみ配置されており、いずれもバルブ２２を貫通したり、或いはその一部がバルブ２２に埋没することがない。

このような発光封体２１においても、金属構造体２３及び位置決め部２４がバルブ２２を貫通したり、或いはその一部がバルブ２２に埋没することがなく、ガラス製のバルブ２２に脆弱部分が形成されないので、バルブ２２の封止状態を良好に保持できる。この発光封体２１では、第１の台座２６の嵌合部２６ａに金属構造体２３の一部を嵌め込むことで金属構造体２３を位置決めできる。また、第２の台座２７の嵌合部２７ａにバルブ２２の底部を嵌め込むことによっても金属構造体２３を位置決めできる。

さらに、発光封体２１では、金属構造体１３の一部が強磁性体からなる磁性膜であるニッケル膜２５によって表面をコーティングされており、このニッケル膜２５と第２の台座２７に埋設された磁石２８とが協働することで、バルブ２２を介し、金属構造体２３を磁力によって位置決めできる。なお、本実施形態では、位置決め部２４として、第１の台座２６、第２の台座２７、及び磁石２８の３つの構成を備えているが、これらのいずれか一つ、或いはいずれか二つの組み合わせによって金属構造体２３の位置決めを行ってもよい。また、発光封体２１では、金属構造体２３が球状であることから、金属構造体２３を回転させれば、レーザ光Ｌの入射部位となる領域を変えることができるので、点灯性が悪化した場合等に対応することもできる。
［第３実施形態］

図６は、本発明の第３実施形態に係る発光封体を示す図である。同図に示すように、第３実施形態に係る発光封体３１は、バルブ３２の形状、金属構造体３３の形状、及び位置決め部３４の構成がそれぞれ第１実施形態と異なっている。

より具体的には、発光封体３１では、バルブ３２が円柱状部分３２ａによって形成され、バルブ３２の内部空間Ｓに配置される金属構造体３３も円柱状をなしている。金属構造体３３の外径は、バルブ１２の内径よりも僅かに小径となっており、バルブ３２の内部空間Ｓの基端側に配置されている。バルブ３２の胴部の内壁には、金属構造体３３の位置決め部３４として、金属構造体３３の周面側に突出する小径部３５が形成されている。

このような発光封体３１においても、金属構造体３３及び位置決め部３４がバルブ３２を貫通したり、或いはその一部がバルブ３２に埋没することがなく、ガラス製のバルブ３２に脆弱部分が形成されないので、バルブ３２の封止状態を良好に保持できる。また、この発光封体３１では、円柱状をなすバルブ３２の軸方向の端面３２ｂからレーザ光Ｌを入射させることができる。したがって、球状のバルブにレーザ光Ｌを入射させる場合に比べて、レーザ光Ｌの収差（例えば非点収差）を抑えることができる。また、小径部３５により、簡単な構造で金属構造体３３の位置決めを行うことが可能となる。なお、小径部３５に代わって、図２（ａ）や図２（ｂ）で用いたスペーサ部材や弾性部材を用いてもよいし、金属構造体３３も図１や図３で示したような構成としてもよい。
［第４実施形態］

図７は、本発明の第４実施形態に係る発光封体を示す図である。同図に示すように、第４実施形態に係る発光封体４１は、バルブ４２の形状、金属構造体４３の形状、及び位置決め部４４の構成がそれぞれ第１実施形態と異なっている。

より具体的には、発光封体４１では、バルブ４２が円柱状部分４２ａによって形成される一方、バルブ４２の内部空間Ｓに配置される金属構造体４３が球状となっている。また、金属構造体４３の略半分程度を覆うように、例えばニッケル膜４５のような強磁性体からなる磁性膜による表面のコーティングが施されている。バルブ４２の内部空間Ｓの底部には、位置決め部４４として、金属構造体４３の一部（例えばニッケル膜４５がコーティングされている部分）が嵌合する嵌合部４６ａを有する第１の台座４６が配置されている。一方、バルブ４２の外部には、第１の台座４６に対向する位置に位置決め部４４としての磁石４７が配置されている。

このような発光封体４１においても、金属構造体４３及び位置決め部４４がバルブ４２を貫通したり、或いはその一部がバルブ４２に埋没することがなく、ガラス製のバルブ４２に脆弱部分が形成されないので、バルブ４２の封止状態を良好に保持できる。また、この発光封体４１では、円柱状をなすバルブ４２の軸方向の端面４２ｂからレーザ光Ｌを入射させることができる。したがって、球状のバルブにレーザ光Ｌを入射させる場合に比べて、レーザ光Ｌの収差（例えば非点収差）を抑えることができる。

さらに、この発光封体４１では、第１の台座４６の嵌合部４６ａに金属構造体４３の一部を嵌め込むことで金属構造体４３を位置決めできる。さらに、発光封体４１では、金属構造体４３の一部が強磁性体からなる磁性膜によって表面のコーティングが施されており、第１の台座４６に対向してバルブ４２の外部に磁石４７が配置されている。これにより、第１の台座４６によって位置決めされた金属構造体４３を磁力によって好適に保持できる。

１１，２１，３１，４１…発光封体、１２，２２，３２，４２…バルブ（筐体）、１２ａ…球状部分（本体部）、１２ｂ…突出部分（突出部）、１３，２３，３３，４３…金属構造体（電子放射構造体）、１３ａ…電子放射部、１３ｂ…支持部、１３ｄ…大径部、１３ｅ…傾斜面、１４，２４，３４，４４…位置決め部、１５，２０…棒状部材、１６，３５…小径部、１７…スペーサ部材、１８…板バネ部材（弾性部材）、１９…コイル（磁力付与部）、２０ａ…細径部、２０ｂ…本体部分、２０ｃ…中継部、２５，４５…ニッケル膜（磁性膜）、２６，４６…第１の台座、２６ａ，４６ａ…嵌合部、２７…第２の台座、２７ａ…嵌合部、２８，４７…磁石、Ｇ…発光ガス、Ｌ…レーザ光、Ｓ…内部空間。

Claims

内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記筐体は、前記電子放射部が位置する本体部と、前記本体部から突出する突出部とを有し、
前記支持部は、前記位置決め部によって前記突出部内で位置決めされ、
前記位置決め部として、前記支持部に当接するように前記突出部の内径を縮径してなる小径部が形成されていることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記筐体は、前記電子放射部が位置する本体部と、前記本体部から突出する突出部とを有し、
前記支持部は、前記位置決め部によって前記突出部内で位置決めされ、
前記位置決め部として、前記支持部と前記突出部の内壁との間にスペーサ部材が設けられ、前記スペーサ部材を介して前記支持部が前記突出部の内部空間に嵌合していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記筐体は、前記電子放射部が位置する本体部と、前記本体部から突出する突出部とを有し、
前記支持部は、前記位置決め部によって前記突出部内で位置決めされ、
前記位置決め部として、前記支持部と前記突出部の内壁との間に弾性部材が設けられ、前記弾性部材を介して前記支持部が前記突出部の内部空間に嵌合していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記筐体は、前記電子放射部が位置する本体部と、前記本体部から突出する突出部とを有し、
前記支持部は、前記位置決め部によって前記突出部内で位置決めされ、
前記支持部は、少なくとも一部が金属によって形成され、
前記位置決め部として、前記突出部の内径を縮径してなる小径部と、前記小径部に当接可能となるように前記支持部に設けられた大径部と、前記大径部が前記小径部に当接するように前記筐体の外部から前記支持部に磁力を付与する磁力付与部とを有していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記筐体は、前記電子放射部が位置する本体部と、前記本体部から突出する突出部とを有し、
前記支持部は、前記位置決め部によって前記突出部内で位置決めされ、
前記支持部は、少なくとも一部が金属によって形成され、
前記位置決め部として、前記支持部と前記突出部の内壁との間で前記支持部が挿通するように設けられたスペーサ部材と、前記スペーサ部材に当接可能となるように前記支持部に設けられた大径部と、前記大径部が前記スペーサ部材に当接するように前記筐体の外部から前記支持部に磁力を付与する磁力付与部とを有していることを特徴とする発光封体。
前記支持部は、棒状部材からなり、
前記棒状部材は、前記電子放射部を支持すると共に本体部分よりも細い細径部を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の発光封体。
前記支持部は、棒状部材からなり、
前記棒状部材は、本体部分よりも細い細径部と、前記細径部に支持されると共に前記細径部よりも太く、前記電子放射部を支持する中継部を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の発光封体。
前記電子放射部は、前記レーザ光の入射軸に対して傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記支持部は、棒状部材からなり、
前記棒状部材は、前記電子放射部を支持すると共に本体部分よりも細い細径部を有していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記支持部は、棒状部材からなり、
前記棒状部材は、本体部分よりも細い細径部と、前記細径部に支持されると共に前記細径部よりも太く、前記電子放射部を支持する中継部を有していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、前記易電子放射物質を含有する金属部材からなる電子放射部と、前記電子放射部を支持する支持部とを有し、
前記支持部が前記位置決め部によって前記内部空間内で位置決めされることにより、前記電子放射構造体が前記内部空間内で位置決めされ、
前記電子放射部は、前記レーザ光の入射軸に対して傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、球状をなし、
前記位置決め部は、強磁性体からなると共に前記電子放射構造体の少なくとも一部を覆う磁性膜と、前記筐体の外部において前記筐体と対向して配置される磁石とを有していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記電子放射構造体は、球状をなし、
前記位置決め部は、前記筐体の内部に配置されると共に前記電子放射構造体の一部が嵌合する第１の台座を有していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記筐体及び前記電子放射構造体は、いずれも球状をなし、
前記位置決め部は、前記筐体の外部に配置されると共に前記筐体の一部が嵌合する第２の台座を有していることを特徴とする発光封体。
内部空間に発光ガスが封入された筐体と、
レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体と、
前記内部空間内での前記電子放射構造体の位置を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記電子放射構造体は、前記筐体の内部空間内にのみ配置され、
前記位置決め部は、前記筐体の内部空間内又は外部にのみ配置され、
前記筐体及び前記電子放射構造体は、いずれも柱状をなし、
前記位置決め部として、前記電子放射構造体に当接するように前記筐体の内径を縮径してなる小径部が形成されていることを特徴とする発光封体。