JPS62160653A - 長寿命の水銀ア−ク灯 - Google Patents

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】 （発明の分野）一 本発明はド−プされた水銀アーク灯に関し、また、手術
のために水銀アーク灯を用いた流動血球計算装置等の各
種計器に関する。

（従来技術の説明） 水銀アーク灯は光学計測、光化学、分光学及び強度の大
きい紫外線及び他波長の放射を要求する各種の用途に使
用されている。アークの点源の構造が水銀アーク灯を前
述の用途に最も適したものにする。水銀アーク灯が使用
されている特定の分野の１つに流動血球計算法がある。

典型的な流動血球計算装置では、細胞、粒子あるいは他
の生物学的要素が光ビームを通って液体の流れとして単
一の列を流すようにされる。この光ビームは細胞を含む
流動している液体の流れと直角（公称）に公差する。光
ビームを通って流れる粒子によって散乱された光は光ビ
ームの軸に対して異なった角度で検出できる。これらの
細胞の各種の特性は散乱光て表示されている。これらの
螢光性細胞が刺激周波数にある光を通る時に、螢光性細
胞が附勢され、そして夫々附勢された各細胞に対して検
出できる螢光を放つ。水銀アーク灯はこのような流動血
球計算装置に光ビームを提供する望ましい光源である。

代表的な流動血球計算装置は米国特許第３．８２６，３
６４号、第４，２８４，４１２号及び第４，３４８゜１
０７号に説明されている。

光学計測に使用された水銀アーク灯において経験した問
題の１つは動作寿命期間が短いことである。数多くの他
の光源と共に水銀アーク灯の寿命期間はパワー出力があ
るレベルより下に低下するのに要する時間として定義で
きる。例えば、１００ワツト定格の水銀アーク灯は、１
００時間後にその出力があるレベルより下に低下した場
合にその有効性を失ったと言われている。次に、これは
１００時間の定格寿命を有しているといわれる。流動血
球計算法においては、この最小のレベルは、検出される
のに必要な細胞に含まれている染料分子の数に密接に関
連している。

光学計測の用途に適した現在知られた使用できる水銀ア
ーク灯はほぼ１００時間の信頼性のある定格寿命を有し
ている。これは２２５と６５０ナノメートル（ｎｍ）と
の間の放射を発生する１００ワツト水銀アーク灯におけ
る代表的な定格寿命である。この周波数スペクトラム間
において、水銀アーク灯は多数の異なった波長において
強い線つまり放出特性を有している。例えば、はぼ３６
５　、４３６及び５４６ナノメードルにおいて強い線が
ある。勿論、これらの数字は単なる例示であり、どのよ
うな水銀アーク灯の線を制限する意図ではない。

Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ　から市販されている既知の水銀アーク灯は
ランプの定格寿命を改善することを求めていた。この既
知のアーク灯はガラス外被の中心部分の周囲に通常は金
（−スの金属反射コーティングを含んでいる。このコー
ティングは実質的にカソード９を覆うように配置されて
いる。反射コーティングはランプ温度を増大させ、その
ため内部に含まれた水銀が適正に蒸発し、またアークの
安定性を増大しかつランプ寿命をのばすということがわ
かる。しかし、１００時間の定格寿命は依然として単一
反射コーティングを有する水銀アーク灯について代表的
な値である。

代表的な水銀アーク灯は米国特許第３，５９３，０５６
号、第４，１５６，８２６号及び第４，２９５，０７４
号に説明されている。

従って、依然として、特に該当の波長におけるパワー出
力を犠牲にせずに定格寿命を改善した、光学計測に有用
な水銀アーク灯を必要としている。

発明の要約 本発明の水銀アーク灯は中心部分を含むガラス外被を有
している。カソード及びアノードは外被内にシールされ
ている。カソード及びアノードの内側端部は互いに極め
て接近して外被の中心部分内にある。導電性の正の接点
及び負の接点はそれぞれアノード及びカソードに接続さ
れている。外被の内側はランプの点灯中に蒸発されるべ
き水銀及びカドミウムを含んでいる。１対の反射コーテ
ィングは外被の回りにある。各コーティングは、カソー
ドゝとアノードとの間のアークがコーテイング間に放射
を行なうことができるようにコーティング間に空間をも
ってそれぞれカソード及びアノードの内側端の近くに配
置されている。

本発明の別の特徴においては、実質的に前述したように
水銀アーク灯は、液体ストリーム中を流れている粒子等
の１以上の特性を決定する流動血球計算装置中に含まれ
ている。この装置は液体流動ストリーム中に１回に実質
的に１つの粒子を流動する手段を備えている。前述した
ような水銀アーク灯はストリーム中に移動している粒子
に向けて光ビームを与える。各移動している粒子に関連
した光を検出しかつこの検出した光を各粒子の１以上の
特性に関連付ける手段が設けられている。

本発明の原理に基づいて、水銀アーク灯は、現在知られ
ておりかつ利用できるアーク灯に対して数多くの重要な
利点を与える。特に、この水銀アーク灯は今日市販され
ているこれらの灯よりも実質的に長い延長された定格寿
命を有している。例えば、本発明の特徴から、新しい水
銀アーク灯の定格寿命は約２５０時間の連続動作を期待
されており、また合理的な信頼できる基準では４００時
間以上にのびる。更に、本発明の水銀アーク灯は動作の
周波数スペクトラム内のある波長において極めて高い放
出を与える。例えば、４８５　ｎｍ領域では、現水銀ア
ーク灯よりも高いほぼ５０％である。従って、該当波長
において増大した出力と共により長い定格寿命を有する
ので、水銀アーク灯は、現在性なわれねばならないほど
しばしば取り換えられる必要はない。次に、これが保守
、労力、部品の品目、保管等が少ないことを意味し、そ
のため動作の費用がかなり低減される。

詳細な説明 本発明は数多くの異なった形式の実施例により具現化さ
れるが、本発明の好適実施例が図面に示されておりまた
ここに詳細に説明されている。この開示は本発明の原理
の例示として考えられるべきであり、かつ本発明を図示
実施例に限定するためのものではないことが理解される
。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びそれらの均
等物によって解釈されるべきである。

図面には、本発明の好適水銀アーク灯１０が図示されて
いる。アーク灯ＩＯは、好適には本来円筒形である細長
いガラス外被１２を有している。

通常はこの外被には光学的に透明なガラスが使用され、
石英が好適である。外被の中心部分１４は球根状構造を
有していることが図面かられかる。

この構造は、動作中にランプの内部で発生されたアーク
の点源という構造の故に、ランプから放出あるいは放射
を行なう。

外被内に軸方向に配置されたカソード１５及びアノード
１６は、外被１２により形成された空間内にノールされ
ている。カソード及びアノード共：て、電気照明装置に
おいて慣用され周知である実質的に無酸素の環境中で外
被内にシールされている。カソードの内側端１８及びア
ノードの内側端１９は球根状の中心部１４内に互いに接
近して存在していることがわかる。カソードゝの端部１
８とアノード゛の端部１９との間のス投−スはそれぞれ
、電流がランプを通って流れた時にギヤノブ間に一定の
・短いアークを発生するよう；て選択されている。

リード線２０がカソード１５からのびて、カソードを外
被の一端にある導電性の負の接点２１に接続している。

同様に、電気リード線２２がアノードを外被の他端上の
導電性の正の接点２４に接続している。導電性の接点２
１及び２４はカソード及びアノード１に電流を流すため
に外部電源に接触させるために設けられている。

水銀アーク灯では、少量の水銀が典型的には、米国特許
第４，１５６，８２６号中に説明されているように、カ
ソード及びアノードを取り囲んだチャンバー内の小さい
プール中にあって外被内にシールされている。電流がラ
ンプを通って流れると、水銀はイオン化蒸気となりそし
て紫外線及びそれより長い放射を与える。このように、
放電は水銀蒸気を介して発生する。本発明では、水銀ア
ーク灯　　　　゛は電流がカソード及びアノードに供給
された時に蒸発して放電を行なうのに十分な量の水銀含
んでいる。水銀に加えて、少量ではあるが十分な量のカ
ドミウムもカソード９及びアノードゝの近くで外被内に
シールされている。特定のス投りトルの出力に対して選
択できるド−ピング材料としてしばしば言及されるカド
ミウム及び水銀共に、電流がカソード及びアノードに供
給された時に蒸発される。

そのため、電気放電は水銀及びカドミウムの蒸気を介し
て発生する。カドミウムはほぼ４７５と４９５ナノメー
トルとの間の波長範囲内でこのアーク灯の出力を増すた
めにト９−ピング材料として加えられる。これらの放出
線において、ト９−ピング材料としてカドミウム及び水
銀の組み合わせは水銀だけを用いたアーク灯よりも５０
％大きい出力を発生する（少なくともこれらのランプは
１００ワツト電力定格を有している）。

ここでは水銀とカドミウムとの組合わせであるド−ピン
グ材料は蒸発した時に外被１２内の圧力を正常な大気圧
をはるかに超えるレベルまで増加させる。外被内の蒸発
したドーピング材料は圧力を実質的に１０気圧より大き
くさせることが期待される。動作効率を改善しかつ有効
な寿命期間をのばすために、アルゴン、キセノン等の不
活性ガスをシールされた外被中に含めることができる。

２つの反射コーティング２６及び２８が外被１２に設け
られている。これらのコーティングは好適には外被１２
の外側表面上に被覆された金属ペースの物質である。例
えばコーティング２６及び２８は金、銀、プラチナ等の
薄いメッキであり、金が最も望ましい。コーティング２
６及び２８は外被１２の周囲に配置され、球根状部分１
４上に少しのびていることが図面かられかる。このよう
に、各反射コーティングはそれぞれカソード１５及びア
ノード１６の一部分を取りまいてつまり覆っている。コ
ーティング２６及び２８はそれぞれカソードの端部１８
及びアノードの端部１９の近くに配置されているが、球
根状部分１４のコーティング間には空間が存在しており
、そのため内側端部１８及び１９はふさがれていない。

ふさがれていない球根状部分は、所望の可視波長を放出
しまた６５５　ｎｍより長い波長を球根内に反射するイ
ンジウム−スズ酸化物等の誘電材でコーティングされて
いる。電流がランプを通って流れた時に、端部１８と１
９との間のギャップ間に発生するアークが、反射コーテ
ィング２６と２８との間の空間を通って各種の波長の放
射を発生する。

アーク灯の外被の周囲に１の反射コーティングを有する
ことは知られていたが、このような２つの反射コーティ
ングを使用することは既知のアーク灯の範囲から離れた
ものであると考えられる。

第２のこの反射コーティング及び中央誘電性コーティン
グは、第２のドーピング要素、つまりカドミウム、が効
率的な電気放電のために適正に蒸発するようにランプ温
度を増大するために本発明に含まれたものである。別の
下側コーティング２８はランプ内部温度を増加してカド
ミウムを部分的に蒸発させる。中央の球根１４上の誘電
性コーティングは６５０　ｎｍより上の波長の反射を生
じさせ、下側の波長において所望の放出を通過させる。

この誘電性コーティングは更にカドミウムの蒸発を増加
させる。より高い温度による感熱ノ１−メチツクシール
境界の損傷は、（１）ノ・−メチツクシール境界２９が
アノードチップ１９から標準の１．３インチよりも少な
くとも１．６インチにあるようにランプの長さを伸張す
ることにより、及び（２）ランープソケット３０への熱
伝導を増加するアノードベースの半径を避けることによ
り、避けることができる。

本発明の水銀アーク灯は、前述したようにそして前記特
許に詳細に説明されているように流動血球計算装置にお
ける光源として特に有用である。

流動血球計算装置及び螢光顕微鏡等の他の適当な用途に
使用された時に、ここで説明したように水銀アーク灯の
取り換えはそれほど頻繁には要求されず、不随的にコス
ト、労力及びメンテナンスを節約できる。

このように、本発明は、延長されたランプ寿命を有しま
た放出線について増大した出力を持った長寿命の水銀ア
ーク灯を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な水銀アーク灯の斜視図、第２図
は第１図の水銀アーク灯の側面図である。 １０：水銀アーク灯　　１２：外被 １４：球根状中央部分　　１５：カソード１６：アノー
ド　　　　１８，１９：内側端部２０．２２：リード線
　　２１．２４：接点２６，２８　：反射コーティング ２９：ハーメチックシール境界 ３０：ランプソケット Ｒｇ、２

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心部分を有するガラス外被であって、前記外被
   内にカソード及びアノードがシールされており、前記カ
   ソード及び前記アノードの内側端が外被の前記中心部分
   内に互いに近接して存在しているというガラス外被、 前記アノードに接続された導電性の正の接点、前記カソ
   ードに接続された導電性の負の接点、前記カソード及び
   前記アノードの近くに水銀及びカドミウムを含む前記外
   被の内部、及び前記外被の周囲の１対の反射コーティン
   グであって、各コーティングが前記コーティング間に空
   間をもってそれぞれカソード及びアノードの内側端の近
   くに配置されており、そのためカソードとアノードとの
   間のアークが前記空間を通して紫外線及び可視放射を発
   生するように生じるという１対の反射コーティング、 から成ることを特徴とする水銀アーク灯。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記外被の中心
   部分が球根状構造である水銀アーク灯。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、前記外被内に不
   活性ガスがシールされている水銀アーク灯。
4. （４）特許請求の範囲第１項において、前記コーティン
   グが前記外被の外側表面上にある水銀アーク灯。
5. （５）特許請求の範囲第４項において、前記コーティン
   グが金属ベースのものである水銀アーク灯。
6. （６）特許請求の範囲第５項において、前記コーティン
   グが金を含んでいる水銀アーク灯。
7. （７）特許請求の範囲第１項において、更に、前記正の
   接点とアノードの内側端との間にハーメチックシール領
   域を有している水銀アーク灯。
8. （８）特許請求の範囲第１項において、更に、紫外線及
   び可視放射を通しかつ赤外波長を反射する誘電性コーテ
   ィングを前記外被の周囲に有する水銀アーク灯。
9. （９）特許請求の範囲第１項において、前記外被が水晶
   から成っている水銀アーク灯。
10. （１０）中心部分を有するガラス外被であって、前記外
    被内にカソード及びアノードがシールされており、前記
    カソード及び前記アノードの内側端が外被の前記中心部
    分内に互いに近接して存在しているというガラス外被、 前記アノードに接続された導電性の正の接点、前記カソ
    ードに接続された導電性の負の接点、前記カソード及び
    前記アノードの近くに水銀を含む前記外被の内部、及び 前記外被の周囲の１対の反射コーティングであって、各
    コーティングが前記コーティング間に空間をもってそれ
    ぞれカソード及びアノードの内側端の近くに配置されて
    おり、そのためカソードとアノードとの間のアークが前
    記空間を通して紫外線及び可視放射を発生するように生
    じるという１対の反射コーティング、 から成ることを特徴とする水銀アーク灯。
11. （１１）特許請求の範囲第１０項において、更に、前記
    外被の中央部分上に誘電性コーティングを有している水
    銀アーク灯。
12. （１２）長寿命かつ高圧力の水銀アーク灯であって、球
    根状中央部分を有し、実質的に円筒形の水晶外被であっ
    て、電流がカソードとアノードに供給された時に蒸発さ
    れるに十分な量の水銀及びカドミウムをその内部に含ん
    でいる水晶外被、前記外被内にシールされたカソード及
    びアノードであって、該カソード及びアノードの内側端
    が前記外被の前記球根状中央部分内に互いに接近して存
    在するカソード及びアノード、 前記アノードに接続された前記外被の一方の端部にある
    導電性の正の接点、 前記カソードに接続された前記外被の他方の端部にある
    導電性の負の接点、 前記両接点は電流を前記カソード及び前記アノードに供
    給するために外部電源に接触させられている、及び 前記外被の外側表面の周囲にある１対の金ベースの反射
    コーティングであって、各コーティングは、アノードと
    カソードとの間のアークが空間を通して紫外線放射を発
    生するように前記コーティング間に空間を有してそれぞ
    れカソードとアノードの内側端の近くに配置されている
    という１対の金ベースの反射コーティング、から成るこ
    とを特徴とする長寿命の高圧力の水銀アーク灯。
13. （１３）特許請求の範囲第１２項において、少なくとも
    ４００時間の定格寿命を有する長寿命の高圧力の水銀ア
    ーク灯。
14. （１４）液体ストリーム中を流れている粒子等の１以上
    の特性を決定する流動血球計算装置において、 液体流のストリーム中を１度に実質的に１つ粒子を移動
    する手段、 前記ストリーム中を移動している前記粒子に向けて光ビ
    ームを与える水銀アーク灯、及び各移動している粒子に
    関連した光を検出しかつこの検出光を各粒子の１以上の
    特性に関連づける手段、 から成り、前記水銀アーク灯が、中央部分を有しその内
    部でカソード及びアノードの近くに水銀及びカドミウム
    を含んでいるガラス外被と、該外被内にシールされたカ
    ソード及びアノードであって該カソード及び該アノード
    の内側端が前記外被の前記中央部分内に互いに接近して
    存在しているカソード及びアノードと、前記アノードに
    接続された導電性の正の接点と、前記カソードに接続さ
    れた導電性の負の接点と、前記外被の周囲にある１対の
    反射コーティングであって各コーティングはカソードと
    アノードとの間のアークが前記ストリーム中を移動して
    いる前記粒子に向けて空間を通って放射を行なうように
    前記コーティング間に空間を持ってそれぞれカソードと
    アノードの内側端の近くに配置されているという１対の
    反射コーティングと、を備えていることを特徴とする流
    動血球計算装置。