JPH05314955A - 無電極低圧放電灯 - Google Patents

無電極低圧放電灯

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JPH05314955A
JPH05314955A JP4162410A JP16241092A JPH05314955A JP H05314955 A JPH05314955 A JP H05314955A JP 4162410 A JP4162410 A JP 4162410A JP 16241092 A JP16241092 A JP 16241092A JP H05314955 A JPH05314955 A JP H05314955A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射強度の増大を可能にしかつ放射線を容易
に調整することができる無電極低圧放電灯。 【構成】 ランプ容器１中で高周波電磁界の閉じ込めに
よってプラズマが形成されかつ該プラズマによって生じ
た放射線がランプ容器から射出し、この場合、プラズマ
の領域内に、プラズマ領域の収束のための開口部３を有
する絞り体２が配置されており、この絞り体は光軸４を
開口部によって有し、この光軸に沿って放射線が射出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ランプ容器中で高周波
電磁界の閉じ込めによってプラズマが形成されておりか
つ該プラズマによって生じた放射線がランプ容器から射
出する無電極低圧放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許第７４ ６９０号明細書から、
金属蒸気及び貴ガスで充填されている真空圧で密閉され
たランプ容器を有する無電極ガス放電灯が公知であり、
この場合、ランプ容器は、高周波磁界を電流供給ユニッ
トを用いて生じさせることができる、磁性材料からなる
棒状核を内包し、このことによって電界がランプ容器中
に発生する。
【０００３】さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第３
９ １８ ８３９号明細書には、ランプ容器を励磁コイル
の空隙内部に有しかつ励磁コイルによって形成される放
電プラズマを有する著しく強力な無電極放電灯が記載さ
れており、この場合、ランプ容器内部の物質に、プラズ
マが、励磁コイルによって形成された場によって生じ
る、少なくとも１つの火花通路(Funkenkanal)を形成さ
せるために、高電圧パルスが、ランプ容器の外部に存在
する一組の点火電極間で閉じ込められる。
【０００４】無電極高圧ガス放電灯の場合には放電の安
定性及び、線のみからなるスペクトルもしくは重なり合
った線をともなった連続体からなるスペクトルは、放射
強度及び放射束が比較的高い値を達成する場合でも問題
であることが判明した。確かに、これとは反対に無電極
低圧ガス放電灯は十分に安定性を有しているが、しか
し、その放射強度ないしは放射束は比較的僅かである。
【０００５】さらにドイツ連邦共和国特許第３９ ０８
５５３号明細書から、ランプ容器中に配置された外被を
備えた、重水素又は水素が充填されたガス放電灯が公知
であり、このガス放電灯は陽極と陰極の間の放電経路の
途中に高融点材料からなる絞り体を有し、この場合、電
極間に生じたアーク放電は絞り体開口部によって収束さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ＨＦ
励磁を用いた低圧放電灯の場合にプラズマ放電の収束に
よって放射強度の増大を達成することであり；この場合
にはできる限り簡単な構造が達成されなければならな
い。
【０００７】さらに、ランプを吸光度測定に使用する際
に測定放射線と参照放射線間の比較的簡単な調整が可能
になるべきであり；さらに、同じ光軸上を放射する複数
のランプの相異なるスペクトルを重ね合わせることもで
きるようにならなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、開口部をプ
ラズマ領域の収束のために有している、耐高熱性材料か
らなる絞り体がプラズマ領域内に配置されていることに
よって解決され、この場合、絞り体は開口部を通る光軸
を有し、この光軸に沿って放射線が射出する。
【０００９】
【作用】絞り体は、有利な実施態様の場合には窒化硼素
からなるが；しかしながら、石英ガラスからなる絞り体
又は耐高熱性セラミック、例えば酸化アルミニウム、酸
化トリウム、酸化ベリリウムからなる絞り体並びに窒化
アルミニウムからなる絞り体を得ることも可能である。
さらに意外なことに、絞り体を耐高熱性金属、例えばモ
リブデンから製造することは可能である。
【００１０】別の有利な実施態様の場合には絞り体は、
石英ガラスからなるランプ容器の収束された部分からな
り、この収束部分はその両側で円錐形に拡張されてい
る。
【００１１】本発明の本質的な利点は、放電の高い安定
性の他に放射強度ないしは放射束の強化もが達成される
ことにある。
【００１２】有利な実施態様の場合には、絞り体は、通
電された円筒−もしくは環状コイルによって少なくとも
部分的に囲まれており、この場合、コイルの電気接続は
高周波発生装置のアウトレットに接続されている。
【００１３】これは特に有利な形状であり、それという
のも貫通している開口部を有する絞り体が光軸を形成し
ているからであり、その結果、放射線が絞り体の両端か
ら射出することが可能であり、この場合、一方の放射線
を放射プロセスの制御ないしは調整のためのセンサに向
けることができ、その結果、制御された放射が可能とな
る。この場合には、２つの射出開口部を除くランプ容器
の完全な鏡面化もしくは部分鏡面化によって射出する放
射線の強度増大を達成することができ、さらに、作業放
射線の強度増大をランプ容器のセンサ側前面の部分鏡面
化によって達成することができる。
【００１４】さらに、ランプは、高周波電磁界の閉じ込
めによってプラズマを発生させるための第１及び第２の
放電室を備えることが可能であり、この場合、各放電室
は開口部を有する絞り体及び該開口部を通る光軸を有
し、この場合、２つの放射室の光軸は共通の直線に沿っ
ており；従って２つの放射室のスペクトルは単一の放射
線に重ねられる。
【００１５】本発明の別の有利な形態は、請求項４から
９まで及び請求項１１から１６までに記載されている。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の対象を第１〜６図につき詳説
する。
【００１７】第１図によれば、ランプは石英ガラスから
なる円筒形のランプ容器１を有し、このランプ容器はそ
の内室の中央領域に同様に円筒形の絞り体２を有し、こ
の絞り体はその２つの前面間に円筒軸に沿って貫通して
いる開口部３を備えており；絞り体は放射方向にランプ
容器の内部曲面にまで達し；円筒軸に相応している、開
口部３から射出する放射線の光軸は、参照番号４で示さ
れている。ランプ容器１はその円筒曲面５の領域で同様
に円筒形に励磁コイル６によって囲まれており、この励
磁コイルは金メッキされた銅導線である。励磁コイル６
は、その２つの接続１１、１２で導線１３、１４を介し
て、１０〜８００メガヘルツの範囲内の交流電圧を生じ
させる高周波発生装置１６に接続されている。ランプ充
填物は、冷温充填圧力(Kaltfuelldruck)１５ミリバール
を有する重水素を示す。絞り体２に存在する開口部３
は、０．１〜９０ｍｍの範囲内の長さを有し、この場
合、孔として記載された開口部は０．１〜６ｍｍの範囲
内の直径を有する。ランプ容器の外径は７〜２０ｍｍの
範囲内であり、この場合、その長さは約３０〜１００ｍ
ｍである。射出する放射線の収束を達成するために、絞
り体の形状を円錐状に形成された中空体によって、例え
ば円錐台の形で形成することが可能である。射出開口部
の種々の形態が、第３ａ〜３ｃ図によって記載されてい
る。
【００１８】作動時に高周波発生装置１６は高周波電流
を生じ、この高周波電流は接続１１、１２の間で励磁コ
イル６を貫流し、かつ放電アークプラズマが光軸４に沿
って生じる。励磁コイル６は、５〜７回巻かれている。
放射線は、作動中にランプ容器１の前面９並びに前面１
０を通って射出し、この場合、前面９から射出する放射
線の一部をセンサ１８に導くことができる。
【００１９】第２図によれば、円筒形ランプ容器は透視
図で示されており、この場合、絞り体２は、開口部３を
より良好に見せるために透視的に示されている。アーク
放電プラズマは、光軸４に沿って絞り体２の内部に広が
っており、この場合、絞り体の２つの前面７、８から放
射線が射出する。窒化硼素、窒化アルミニウム、酸化ベ
リリウム及び多結晶質ダイヤモンドからなる絞り体を用
いて最大の放射強度及び放射束が絞りの長さ２〜５ｍｍ
の場合に達成される。
【００２０】第３ａ図によれば、絞り体２は円錐台形の
射出開口部２１を有しており、この射出開口部は外側に
向かって広くなっている。この場合には円錐台凸面の表
面は、紫外線を反射する被覆２０、例えばアルミニウム
からなる被覆を備えている。
【００２１】第３ｂ図によれば、外側に向かって広がっ
ている、絞り体２の射出開口部２１はパラボラ形の縦断
面形状を示している。この場合にも、パラボラの内側表
面に紫外線反射被覆２０を備えることは可能である。
【００２２】第３ｃ図によれば、絞り体２の前面８の領
域に、円錐台形の紫外線反射付属部材２２が取り付けら
れており、この付属部材は低融点材料、例えばアルミニ
ウムからなる。
【００２３】第４図によれば、高周波励磁重水素ランプ
は、角度αによる角度範囲にわたって、これまでの電極
を備えた重水素ランプより本質的に指向性をもって放射
線を放射し、この場合、高周波励磁重水素ランプは放射
線強度分布Ｉが曲線（ａ）によって示され、一方、これ
までの重水素ランプの場合の放射線強度分布は曲線
（ｂ）で示されている。曲線（ａ）によれば放射線強度
分布の半値幅５〜８°が達成され、一方、曲線（ｂ）に
よれば半値幅約３６°が達成される。
【００２４】第５図によれば、放射線は作動中にランプ
容器１の前面９並びに前面１０を通って射出し、この場
合、前面９から射出した放射線の一部はセンサ１８に導
かれる。センサ１８は、調整装置１９を介して高周波発
生装置１６に接続されている。調整装置１９の入口で、
センサ１８によって検出された実測値シグナルＸは、所
定の目標値シグナルＷと比較され、かつ調整装置１９の
出口で標準値との偏差が生じた場合には調整シグナルＹ
が高周波発生装置に再導入される。この場合には調整シ
グナルＹは、高周波の変調を惹起することもできるし、
パルス繰返し周波数の負荷時間率を変化させることもで
き、その結果、標準値との偏差は平均化される。
【００２５】この場合にはセンサに向けられた前面９の
部分鏡面化によって、センサに向けられた放射線の減衰
及び前面１０から射出する作業放射線の強化を達成する
ことが可能である。
【００２６】本発明によるランプの両側が開いている形
態によって該ランプをいわゆる透過ランプ(Durchschein
lampe)として使用することもできる。このことは、ラン
プが相異なる充填物が入った２つの放電室を有すること
を意味し、これらの各放電室はそれ自体に密閉された輻
射器を形成し、この場合、別のスペクトルを有する第２
の輻射器は第１の輻射器と同じ光軸上に存在し、その結
果、ランプを交換することなしに拡大された有効スペク
トル範囲を達成することができる。このような装置が、
第６図に図示されている。
【００２７】第６図によれば、ランプ容器１中に放射線
が生じ、この放射線は光軸４に沿ってランプ容器１の前
面１０から射出し、前面９′を通ってランプ容器１′中
に進入し、この場合、該ランプ容器はランプ容器１とは
別のランプ容器充填物を有している。ランプ容器１′中
で生じた放射線は光軸４に沿ってランプ容器１′の前面
１０′から射出し；この場合には前面９′及び９を通っ
て反対方向に射出する放射線を、調整装置１９が接続さ
れている、予め与えられたスペクトルに敏感なセンサ１
８に光軸４に沿って供給することができ、該センサの調
整シグナルＹは高周波発生装置１６及び１６′又は２つ
のランプ容器のための共通の高周波発生装置に供給され
る。この装置は、分光光度計又は高速液体クロマトグラ
フィー（ＨＰＬＣ）に特に適当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、高周波発生装置を備えた無電極低圧
放電灯を示した縦断面図である。
【図２】第２図は、第１図のランプの部分的に切り開か
れた透視図である。
【図３】第３ａ図、第３ｂ図及び第３ｃ図は、絞り体の
種々の実施態様を示す縦断面図である。
【図４】第４図は、角度による放射範囲内での放射線強
度の分布を示す線図である。
【図５】第５図は、反対方向に射出する放射線を伴うラ
ンプの回路図であり、この場合、放射線の一部は、ＨＦ
発生装置の調整のために放射線センサで放射線強度の実
測値測定が行われる。
【図６】第６図は、光軸が共通の軸上に一直線に並べら
れている２つの放電室を有するランプの回路図である。
【符号の説明】
２，２′ 絞り体、 ３，３′ 開口部、 ４ 光軸、
１１，１２ 電気接続、 １６ 高周波発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター マルク ドイツ連邦共和国 フランクフルト アム マイン ジントリンガー シュトラーセ 15 (72)発明者 クラウス−ユルゲン ディーツ ドイツ連邦共和国 ヴィースバーデン ラ ーンシュトラーセ 37

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ランプ容器中で高周波電磁界の閉じ込め
    によってプラズマが形成されておりかつ該プラズマによ
    って生じた放射線がランプ容器から射出する無電極低圧
    放電灯において、プラズマの領域内に、プラズマ領域の
    収束のための開口部（３）を有している、耐高熱性材料
    からなる絞り体（２）が配置されており、この場合、絞
    り体は開口部（３）を通る光軸（４）を有し、この光軸
    に沿って放射線が射出することを特徴とする無電極低圧
    放電灯。
  2. 【請求項２】 絞り体（２）が、放射線が正反対の２方
    向に射出する開口部（３）を有している、請求項１記載
    の低圧放電灯。
  3. 【請求項３】 絞り体（２）が少なくとも部分的に、通
    電された励磁コイルによって囲まれており、この場合、
    コイルの電気接続（１１、１２）が高周波発生装置（１
    ６）のアウトレットに接続されている、請求項１又は２
    記載の低圧放電灯。
  4. 【請求項４】 光軸に沿った絞り体が両側で１枚ずつの
    コンデンサ板によって囲まれており、この場合、コンデ
    ンサ板のうちの少なくとも１枚が光軸に沿って射出開口
    部を有しておりかつコンデンサ板がそれぞれ高周波発生
    装置のアウトレットに電気的に接続されている、請求項
    １又は２記載の低圧放電灯。
  5. 【請求項５】 絞り体が、高周波発生装置のアウトレッ
    トに電気的に接続されているアンテナを励磁のために有
    している電磁共振器中に配置されている、請求項１又は
    ２記載の低圧放電灯。
  6. 【請求項６】 絞り体（２）が、片側で開いている孔を
    光軸（４）に沿って有している、請求項１から５までの
    いずれか１項に記載の低圧放電灯。
  7. 【請求項７】 絞り体（２）が、貫通孔を光軸に沿って
    有している、請求項１から５までのいずれか１項に記載
    の低圧放電灯。
  8. 【請求項８】 絞り体が、プラズマの領域内で収束され
    たランプ容器の部分からなり、この場合、この領域内の
    ランプ容器壁は貫通孔を形成している、請求項１から５
    までのいずれか１項に記載の低圧放電灯。
  9. 【請求項９】 孔が少なくとも一端において円錐形の拡
    張部分を有している、請求項６から８までのいずれか１
    項に記載の低圧放電灯。
  10. 【請求項１０】 ランプが、高周波電磁界の閉じ込めに
    よってプラズマを発生させるための第１及び第２の放電
    室を有しており、この場合、各放電室はそれぞれ開口部
    （３、３′）を通る光軸を有する絞り体（２、２′）を
    有しており、この場合、光軸は共通の直線に沿って走っ
    ている、請求項１から９までのいずれか１項に記載の低
    圧放電灯。
  11. 【請求項１１】 絞り体（２）が石英ガラス又は金属酸
    化物−セラミックからなる、請求項６から８までのいず
    れか１項に記載の低圧放電灯。
  12. 【請求項１２】 絞り体が金属窒化物からなる、請求項
    ６又は７記載の低圧放電灯。
  13. 【請求項１３】 絞り体がモリブデンからなる、請求項
    ６又は７記載の低圧放電灯。
  14. 【請求項１４】 絞り体がダイアモンド又はグラファイ
    トからなる、請求項６又は７記載の低圧放電灯。
  15. 【請求項１５】 充填ガスが水素を有する、請求項１か
    ら１４までのいずれか１項に記載の低圧放電灯。
  16. 【請求項１６】 充填ガスが貴ガスを有する、請求項１
    から１５までのいずれか１項に記載の低圧放電灯。
JP4162410A 1991-06-24 1992-06-22 無電極低圧放電灯 Expired - Lifetime JP2983764B2 (ja)

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