JPH04116353U - 水素メーザ標準器用放電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素メーザ標準器用放電管において、水素供
給系へプラズマ放電が入り込むことによって汚染物質が
生じるのを防止する。 【構成】 円筒形の放電管１には、その中心軸線に沿う
方向の磁力線が加えられる。管内に水素を導く供給口４
は、放電管１の本体と同じ真空容器構成物質で一体に形
成され、放電管１の周面３に開口している。プラズマ放
電は供給口４に入りにくく、供給口４自体が汚染物質を
放出しにくい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超高安定な原子周波数標準器である水素メーザ標準器の放電管に係 り、特にプラズマ放電による管内の汚染を防止した放電管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

水素メーザ標準器は、放電管で水素を解離させた後に外部磁場をかけ、基底状 態の超微細準位間のエネルギ準位を選別して所定の準位の水素原子のみを集め、 これを誘導放出によってメーザ発振させて安定した周波数を得る装置である。

【０００３】 一般に水素メーザ標準器においては、水素ボンベから供給される水素ガスは、 図示しないパラジウム弁で流量制御されると共に精製され、図２に示す放電管１ ００に供給される。

【０００４】 図２に示すように、前記放電管１００は、一般に硼珪酸ガラスからなる円筒形 の器である。この放電管１００の上面には円盤形のフランジ部１０１が形成され ている。このフランジ部１０１には、その中央に水素原子の通過孔１０２が形成 され、中央から外れた側方部には水素分子の供給孔１０３が形成されている。

【０００５】 また、解離された水素原子を受け入れる高真空状態とされた真空箱１０４の下 面側には、金属製の取付けフランジ１０５が設けられている。この取付けフラン ジ１０５には、その中央部に前記放電管１００の通過孔１０２に連通する貫通孔 １０６が形成され、該貫通孔１０６のまわりにはシール溝１０７が二重に形成さ れてＯリングが設けられている。シール溝１０７，１０７の間には、前記放電管 １００の供給孔１０３に連通する導入孔１０８の一端が開口しており、この導入 孔１０８の他端は取付けフランジ１０５の下面に開口し、前記パラジウム弁等を 有する水素供給系の管１０９に接続されて水素を供給されるようになっている。

【０００６】 そして、前記放電管１００は、そのフランジ部１０１を前記取付けフランジ１ ０５のＯリングに密着させ、固定手段によって真空箱１０４側に対して気密に取 付けられている。

【０００７】 前記放電管１００の下面の下方には、放電励振器１１０のコイル１１１が設け られており、これらによって前記放電管１００には円筒形の中心軸線にほぼ平行 な磁力線の高周波電磁界が加えられるようになっている。

【０００８】 そして、取付けフランジ１０５の導入孔１０８及び放電管１００の供給孔１０ ３を介して放電管１００内に供給された水素は、放電管１００の軸線方向に生ず るプラズマ放電によって解離される。そして解離された水素原子は、通過孔１０ ２を通り、準位選別マグネット１１２によって超微細構造間の原子エネルギ準位 が選別される。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

水素メーザ標準器の安定度を左右する主要因のひとつがメーザ発振電力であり 、メーザ発振電力は放電管に供給される水素流量と放電管における水素解離効率 に依存している。

【００１０】 通常の運用状態（水素蓄積球内の原子数で約３×１０⁸ ／cm³ ）での共鳴周波 数のシフト率は約１×１０^-11 である。このため、メーザ発振周波数の変動を５ ×１０^-15 以下とするためには水素流量の変動率を５×１０^-4以下に安定化し、 かつ水素解離効率を一定に保つ必要がある。

【００１１】 前記水素解離効率は、放電管内の水素流量（圧力）、放電励振器から加えられ る高周波電磁界強度、さらに放電管内壁部の汚染に左右される。

【００１２】 放電管内壁部の汚染の主因は、経時的な炭化物の付着（スパッタリング）にあ る。そして、前記炭化物は、放電管の供給孔１０３や取付けフランジ１０５の導 入孔１０８を通じて水素供給系側に逆流するプラズマ放電の炎が、前述した金属 製の取付けフランジ１０５やＯリング等を損傷させ、その構成物質を分離させる ことによって発生する。

【００１３】 このようなプラズマ放電による炭化物の発生は、従来の水素メーザ標準器用放 電管においては避けることができなかった。これは、円筒形の放電管１００の上 端にあるフランジ部１０１の側から取付けフランジ１０５を介して水素が供給さ れるためであり、しかも磁力線が管の軸線に沿う方向で与えられるようになって いるので、図中上下方向に発生するプラズマ放電が水素供給系側に入りやすくな っているためであった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案の水素メーザ標準器用放電管は、円筒形の中心軸線に沿う方向の磁力線 が加えられる円筒形の水素メーザ標準器用放電管であって、放電管内のプラズマ 放電によって汚染物質を放出しない真空容器構成物質によって、円筒形の周面に 水素の供給口を形成したことを特徴としている。

【００１５】

【作用】

円筒形の放電管には、その中心軸線に沿う方向の磁力線が与えられる。水素の 供給口は、放電管の周面側に設けられているので、管内に発生するプラズマ放電 は供給口に達しにくい。また、供給口は真空容器構成物質によって形成されてい るので、プラズマ放電に晒されたとしても汚染物質を放出しにくい。

【００１６】

【実施例】

図１により本考案の一実施例を説明する。 この放電管１は、上面にフランジ部２を有する円筒形で、真空容器構成物質と しての硼珪酸ガラスで構成されている。この放電管１の周面３には、水素の供給 口４が本体と同一材質で一体に形成されている。この供給口４は管状であり、周 面３に対して垂直の方向に向いており、その後下方に延設されて水素供給系に接 続されている。供給口４の周面３に近い一部分は、内径が狭い絞り部５になって おり、プラズマ放電が水素供給系の方へ届きにくくなっている。また、前記放電 管１のフランジ部２の中心には、水素原子の放射口６が形成されている。

【００１７】 前記放電管１が取付けられる真空箱側の取付けフランジ７には、放電管１の放 射口６に対応する貫通孔８が形成されている。また取付けフランジ７の下面には １本のシール溝９が形成され、Ｏリングが設けられている。本実施例では、従来 と異なり、この取付けフランジ７側に水素の導入孔は加工されておらず、従って シール溝９は１本でよい。そして、前記放電管１は、そのフランジ部２を前記取 付けフランジ７のＯリング１０に密着させた状態で真空箱側に固定されている。

【００１８】 前記放電管１の下方には、コイル１１を備えた放電管励振器１２が設けられて おり、水素の入った放電管１内に円筒形の軸線に沿った方向の高周波電磁力線を 発生させてプラズマ放電を生じさせるようになっている。

【００１９】 以上の構成によれば、水素供給系からの水素は、供給口４から放電管１内に所 定の流量で供給される。この水素は、放電励振器１２によって管内に加えられる 高周波電磁界によって解離され、放射口６から図中上方の真空箱側へ放射される 。

【００２０】 ここで、放電管１内のプラズマ放電は、おもに放電管１の中心軸線に沿う方向 （図中上下方向）に生じるので、管の周面３に開口し、この方向と交差する方向 に延設された前記供給口４内にプラズマ放電が入り込む可能性は小さい。特に本 実施例では、前記供給口４に絞り部５があるので、プラズマ放電が水素供給系に 達する恐れはさらに小さくなっている。

【００２１】 以上説明したように、本実施例によれば、円筒形の軸線方向に平行な磁力線を 与えられる円筒形の放電管において、放電によって汚染物質の生じにくい硼珪酸 ガラスで放電管１の本体を構成し、さらに水素の供給口４はプラズマ放電が入り 込みにくい周面３に本体と同一材質で形成し、絞り部５も形成した。従って、本 実施例によれば、供給口４の先にある真空容器構成物質以外の物質からなる部分 に放電管１内のプラズマ放電が達しにくく、汚染物質が発生して管内を汚してし まう恐れが少い。

【００２２】 前記実施例では、管状の供給口４の長さについては特に限定しなかったが、要 するに真空容器構成物質以外の材料からなる部分にプラズマ放電が達しないよう な長さ以上であればよい。前述のような絞り部５を設ければ、その長さは短くで きる。

【００２３】 前記実施例では、供給口４を構成する真空容器構成物質として放電管１の本体 と同じ硼珪酸ガラスを例示したが、もちろんこれに限定されるものではない。真 空容器構成物質としては、工業上利用される真空度において有害なガス発生がみ られず、さらにガラスとの融着性が良い材料であればよい。例えば、前記硼珪酸 ガラス以外では、アルミナシリケートガラス、９６％シリカガラス、１００％シ リカガラス等が使用できる。

【００２４】

【考案の効果】

本考案の水素メーザ標準器用放電管によれば、プラズマ放電の入り込みにくい 円筒形の周面に真空容器構成物質からなる水素の供給口を設けたので、水素供給 系へのプラズマ放電の入り込みによる汚染物質の発生が少なくなった。これによ って放電管における水素解離効率の低下が防止され、水素メーザ標準器の高安定 度が長期間確保されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の断面図である。

【図２】従来の水素メーザ標準器における放電管を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 放電管 ３ 周面 ４ 供給口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形の中心軸線に沿う方向の磁力線が
   加えられる円筒形の水素メーザ標準器用放電管におい
   て、放電管内のプラズマ放電によって汚染物質を放出し
   ない真空容器構成物質によって、円筒形の周面に水素の
   供給口を形成したことを特徴とする水素メーザ標準器用
   放電管。