JPH02220345A

JPH02220345A - ガス放電管の駆動回路

Info

Publication number: JPH02220345A
Application number: JP1041000A
Authority: JP
Inventors: Koji Kawai; 浩司河合; Takeshige Shimazu; 島津　雄滋
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-09-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: ATE105650T1; US5047689A; DE69008750D1; JP2862887B2; DE69008750T2; EP0384408A1; EP0384408B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は分析、定量測定用光源などに使用されるガス放
電管およびその傍熱陰極ならびにこれらの駆動回路に関
するものである。

「従来の技術」ガス放電管の一例としての重水素ランプ（１）は第５図
に示すように、透明で密閉した容器（１３）内に、陽極
（１１）、陰極（２）、遮蔽電極（１２）を設け、この
遮蔽電極（１２）には電子集光部としての小孔（２２）
が穿設されるとともに透過光窓（２３）が形成されてい
る。このような構成において、陰極（２）を加熱すると
ともに陽極（１１）と陰極（２）間に電圧を印加すると
、陽極（１１）から小孔（２２）を経て陰極（２）との
間にアーク放電が生じる。その陽極が小孔（２２）で絞
られて光透過孔（２３）から高輝度の点光源として機能
する。

このような重水素ランプ（１）に使用される傍熱陰極に
は、本出願人が先に提案した特公昭６２−５６６２８号
公報がある。これは第３図に示すように、モリブデンな
どの耐熱性かつ熱良導性の円筒（２４）の外壁に、タン
グステンフィラメント材からなる２重コイル（２５）を
巻回し、この２重コイル（２５）の１次コイル間内部と
２次コイル間内部にバリウム、ストロンチウム、カルシ
ウムの単体または混合状態の炭酸塩を塗布し、前記円筒
（２４）の内部にはコイル状の加熱用ヒータ（３）を設
け、前記円筒（２４）はサポート（２１）によってヒー
タ（３）と導通状態にして、放電管内に装着する。放電
管を真空状態（１０−３ｔｏｒｒ以下）にして、ヒータ
ー（３）に通電すると、前記炭酸塩は熱分解反応を起こ
し酸化物陰極からなる電子放電物質（２６）が形成され
る。

この傍熱陰極（２）は消費電力が大きいため、第２図に
示すように、ガス放電管の代表的駆動回路であるトリガ
一方式の駆動回路はガス放電管（１）中の傍熱陰極（２
）が放電中安定して動作をするには、加熱用ヒータ（３
）に専用電源（４）から常時電力を供給して予熱してお
き、１０〜６０秒の予熱の後、トリガスイッチ（５）を
常閉接点（６）から常閉接点（７）側に切換え、コンデ
ンサ（８）に放電されていた電荷で放電管（１）を点灯
開始した後も傍熱陰極（２）には専用電源（４）から電
力を供給しなければならなかった。

「発明が解決しようとする課題」このように従来の重水素放電管（１）に使われた傍熱陰
極（２）は熱陰極として安定な放電を維持するため、放
電中、常時ヒータ専用電源（４）を使うという消費電力
の大きな陰極であることが欠点であった。

本発明は放電後は放電電流を傍熱陰極に通電してジュー
ル熱を発生せしめるようなものを得ることを目的とする
ものである。

ｒ課題を解決するための手段」本発明は傍熱陰極構体に組み込まれた加熱用ヒータに、
放電時の放電電流を通電させ、ジュール熱を発生させ、
熱陰極の熱源として使うことを特徴とするものである。

また、前記加熱用ヒータは、タングステン、モリブデン
、タンタルおよびその合金からなり、その表面温度（Ｔ
）が、動作中に、　５００＜Ｔ＜１４００（℃）なる範
囲に設定されたものである。

さらに、前記加熱用ヒータは、放電電流通電時に抵抗成
分を持つことで、負性抵抗特性を持つガス放電管の補正
抵抗分の補助的役割をはたすように・したものである。

さらにまた、前記放電管の駆動回路は、放電管の加熱ヒ
ータをヒータ電源で予熱し、放電を開始する操作を行な
い、放電管を点灯させた後、放電維持電源から放電のた
めの電力を供給するようにしたものにおいて、前記加熱
ヒータとヒータ電源との間に、放電管の放電後に開放さ
れる予熱スイッチを挿入してなるものである。

「作用」本発明は放電中に流れる放電電流（Ｉｐ）が、真空中で
は、１〜２　Ａ　／　ｃ＋ｍ２程であるのに比べ、（重
）水素ｏ、ｏｏｓ〜０．０３気圧中では、５〜１５Ａ／
Ｃ■２程の電流が取り出せる点に注目している６つまり
、現在の重水素放電管の放電電流は、０．３Ａが主流で
あり、この放電電流を放電のみに使うのではなく、傍熱
陰極内の加熱用ヒータに導くことで、ジュール熱を発生
さしぬ、熱陰極の熱源としての役割りを担わせている。

駆動回路においては、予熱スイッチを閉じ、ヒータ電源
からヒータに電力を供給してヒータを予熱する。予熱後
、放電を開始する操作を行い、放電管を点灯させる０点
灯後、前記予熱スイッチは放電操作と連動させて開放す
るか１手動で開放する。同時に、放電維持電源からの電
力で放電による点灯を維持する。

「実施例」重水素放電管（１）に使われる傍熱陰極（２）が、放電
中安定動作（光出力値のドリフト０．５％／ｈｒ、ふら
つき０．０５％ｐ−ρ以内）をするため、外部加熱ヒー
タ専用電源（４）を使い必要な熱量を詳細に調べた結果
、つぎの関係を得た。

Ｗｏｕ　　ｏｃ　　ＳＳ　　　−−−−（１）ここで、
　Ｗｏｕ　；　　陰極（２）に、加熱用ヒータ（３）か
ら外部専用電源（４）を使い加える熱量ＳＳ；　　陰極
（２）の表面積０．６（Ｗｏｕ＜６（Ｗａｔｔ）　　　（１４＜ＳＳ＜
５３．１（ｍ＋＊”）Ｉ　ｐ　＝０．３Ａしたがって、必要発生電圧ｖｈはＶｈ　＝Ｗｏｕ／Ｉｐ　　・−＝　　（２）より求めら
れ、この条件を満たすタングステン及びタングステン合
金のフィラメントを設計することで、従来の傍熱陰極と
同じ特性を有し、外部専用ヒータ電源（４）を要しなく
とも安定動作するような傍熱陰極が得られる。

前記加熱用ヒータ（３）は、放電中抵抗体としての機能
を持っており、負性抵抗特性を有する重水素放電管の一
部補正抵抗分の役割を持たせられる。

つまり、回路内に、負性抵抗補正用の能動素子または抵
抗体として一般に５０（Ω）以上の抵抗（９）が挿入さ
れているが、加熱用ヒータ（３）の抵抗値が動作中２０
（Ω）であれば、この抵抗（９）を３０（Ω）以上の値
まで下げることが可能となる。

例えば、円筒（２４）がφ１．６５（外径）Ｘφ１．５０（内径
）Ｘ　３．０長さ（ｍｉｅ）モリブデン、タンタル、ニッケルまたはこれらの合金か
らなるものとし、加熱用ヒータ（３）が直径φ０，０６５ｍ／ｍのタング
ステン、モリブデン、タンタルまたはその合金からなる
線で径１　、３ｍ／ｍのダブルコイルでアルミナコート
を施したものとし、二重コイル（２５）はタングステン、モリブデン、タン
タルまたはその合金からなり、円筒（２４）に巻きつけ
られたものであるとする。

そして加熱用ヒータ（３）は、放電時に放電電流を導入
させるとこで５．５〜６．５ｖの電位を発生する様に１
８〜２２Ωに設計する。

つぎに加熱用ヒータ（３）の表面温度について検討する
。

熱陰極（２）が安定に動作するためには、電子放出表面
の温度が６００℃以上必要である。加熱用ヒータ（３）
の役目は、陰極（２）への熱供給と陰極（２）の保温作
用の両面をもっている。陰極（２）への熱供給としては
、この他、陰極（２）の表面でのガスイオン等の衝撃に
よる熱量発生がある。

したがって、傍熱陰極（２）が、安定動作に要する加熱
用ヒータ（３）の最低表面温度は、放電電流導入時に５
００℃である。これ以下では陰極（２）の保温作用が低
下し、陰極（２）が熱量不足状態となり、不安定動作に
なる（動作の安定、不安定の目安は放電管（１）の点灯
時の光出力変動でふらつき値が０゜０５％ｐ−ｐ以下な
ら安定、それ以上は不安定としている）。逆にＴ　＞　
１４００℃では、加熱用ヒータ（３）に絶縁用に塗布さ
れたアルミナが蒸発を起こし、加熱用ヒータ（３）と陰
極（２）が短絡状態になるか、または熱量過剰による電
子放射物質の蒸発を促進する恐れがある。

特にタングステンを使い、放電電流０．３Ａとした場合５００＜　Ｔ　＜　１４００℃ を満たす加熱ヒータ（３）の線径範囲は０．０３６４＜
ｄ　＜０．０８９２（ｍ＋ｍ）であった。

つぎに代表的な駆動回路であるトリガ一方式の駆動回路
を第１図に基づき説明する。

（３）は加熱用ヒータで、この加熱用ヒータ（３）の一
端Ａは第３図に示すようにサポート（２１）に結合され
、さらに予熱スイッチ（１４）に結合され、また、加熱
用ヒータ（３）の他端Ｂはヒータ電源（４）の負側に結
合されている。また、トリガ電源（１５）、トリガスイ
ッチ（５）の常閉接点（６）、抵抗（１６）、コンデン
サ（８）の閉回路が構成され、前記トリガスイッチ（５
）の常閉接点（７）は、放電維持電源（１０）を介して
前記陽極（１１）に結合されている。（１７）は逆流防
止ダイオードである。

以上のような構成において、予熱スイッチ（１４）を閉
じて、加熱用ヒータ（３）に通電して陰極（２）を１０
〜６０秒間予熱後に、トリガスイッチ（５）を常閉接点
（６）から常閉接点（７）に切換える。すると、トリガ
コンデンサ（８）に充電された電荷で放電管（１）がト
リガされて放電による点灯を開始する。点灯後、トリガ
スイッチ（５）を元に戻して放電維持電源（１０）で点
灯を継続するが、このとき、予熱スイッチ（１４）を開
放する。放電中陰極（２）が安定動作するためには、加
熱用ヒータ（３）で所定温度に加熱することが必要であ
るが、予熱スイッチ（１４）が開放しても放電時の電流
が陰極（２）からヒータ（３）を通して流れて必要量の
熱量が得られて安定した動作を継続する。

なお、この電子放射物質（２６）は含浸型陰極、焼結陰
極でも良い。

第３図はいわゆる側面放電型の傍熱構体の場合であるが
、本発明は第４図に示すような端面に電子放射物質（２
６）を設けたいわゆる端面放電型の傍熱構体の場合にも
そのまま採用できる。この場合。

加熱用ヒータ（３）の両端Ａ、Ｂは第１図のＡ、　Ｈに
対応する。

「発明の効果」（１）電源設計に際し、ヒータ電源を、放電管の点灯動
作中は考慮する必要がなくなる。

（２）放電管の点灯動作中の電源が、従来の２つから１
つになるため、電源が原因となる不安定要因が半減する
。

（３）陰極の安定性は従来の専用電源により加熱した傍
熱陰極と変らない。

（４）加熱用ヒータが動作中抵抗体として機能を持つた
め、負性抵抗特性の補正抵抗分が減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス放電管の睡動回路の一実施例
を示す電気回路図、第２図は従来の駆動回路図、第３図
は側面放電型陰極構体の断面図、第４図は端面放電型陰
極構体の断面図、第５図はガス放電管の横断面図である
。（１）・・・ガス放電管、（２）・・・陰極、（３）・
・・加熱用ヒータ、（４）・・・ヒータ専用電源、（５
）・・・トリガスイッチ、（６）　（７）・・・接点、
（８）・・・トリガコンデンサ、（９）・・・負性抵抗
補正用の能動素子または抵抗体、（１０）・・・放電繊
維電源、（１１）・・・陽極、（１２）・・・遮蔽電極
、（１３）・・・ガラス容器、（１４）・・・予熱スイ
ッチ、（１５）・・・トリガ電源、　（１６）・・・抵
抗、（１７）・・・ダイオード、（１９）・・・コイル
、　（２１）・・・サポート、（２２）・・・電子集光
部、（２３）・・・透過光窓、　（２４）・・・円筒、
（２５）・・・２重コイル、（２６）・・・電子放射物
質。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）傍熱陰極構体に組み込まれた加熱用ヒータに、放
電時の放電電流を通電させ、ジュール熱を発生させ、熱
陰極の熱源として使うことを特徴とするガス放電管。
（２）加熱用ヒータは、タングステン、モリブデン、タ
ンタルおよびその合金からなり、その表面温度（Ｔ）が
、動作中に、５００＜Ｔ＜１４００（℃）なる範囲に設
定されたことを特徴とする請求項（１）記載の傍熱陰極
。
（３）加熱用ヒータは、放電電流通電時に抵抗成分を持
つことで、負性抵抗特性を持つガス放電管の補正抵抗分
の補助的役割をはたすようにしたことを特徴とする請求
項（１）または（２）記載のガス放電管。放電を開始させる操作を行ない、放電管を点灯させた後
、放電維持電源から放電のための電力を供給するように
したものにおいて、前記加熱ヒータとヒータ電源との間
に、放電管の放電後に開放される予熱スイッチを挿入し
てなることを特徴とするガス放電管の駆動回路。