WO2005093786A1 - フラッシュランプ - Google Patents

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WO2005093786A1
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cathode
anode
discharge
trigger electrode
flash lamp
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PCT/JP2005/004659
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French (fr)
Inventor
Tatsuo Kurashima
Yuichi Yamashita
Original Assignee
Hamamatsu Photonics K.K.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/54—Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting
    • H01J61/545—Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting using an auxiliary electrode inside the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
    • H01J61/80—Lamps suitable only for intermittent operation, e.g. flash lamp

Definitions

  • the present invention relates to a flash lamp applicable as a light source for a spectroscopic analyzer, an emission analyzer, and the like.
  • Flash lamps have been used as light sources for spectroscopic analyzers, emission analyzers, and the like.
  • Flash lamps are generally comprised of a sealed container made of glass, a cathode and an anode containing an electron-emissive substance, which are arranged opposite each other in the sealed container, and a trigger electrode (trigger) arranged in the sealed container. Probe).
  • a trigger voltage pulse is applied to the trigger electrode while a predetermined voltage is applied between the cathode and the anode, first, a preliminary discharge occurs between the cathode and the trigger electrode. After that, the electron emission material force of the cathode also emits electrons toward the anode, causing the main discharge of the arc.
  • this flash lamp performs pulse lighting that emits arc light every time a trigger voltage pulse is applied to the trigger electrode (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 US Patent No. 4020379
  • FIG. 1 is a side view showing an electrode arrangement of a conventional flash lamp.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the cathode.
  • FIG. 3 is a diagram showing a discharge space defined between the cathode and the anode.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the discharge path of the flash lamp according to the present invention in comparison with the discharge path of the conventional flash lamp. The discharge path is shown.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to provide a flash lamp having a structure for realizing higher light output stability. .
  • a flash lamp includes a sealed container in which an inert gas is sealed, and a cathode, an anode, and a trigger electrode respectively housed in the sealed container.
  • the cathode and the anode are arranged opposite each other to enable arcing in the sealed container.
  • the trigger electrode is an electrode for performing a preliminary discharge in a sealed container prior to the arc discharge. It is.
  • the trigger electrode includes a discharge facing surface of a cathode from which electrons are emitted (cathode facing surface), a discharge facing surface of an anode from which electrons are absorbed (anode facing surface), and a cathode facing surface and an anode discharging facing surface.
  • the term “trigger electrode” means a float portion (including a tip portion) physically separated from a sealed container unless otherwise specified.
  • the discharge path is limited as compared with the conventional flash lamp, and the variation of the light output for each pulse lighting is reduced. As a result, a flash lamp with improved light output stability can be obtained.
  • the trigger electrode is arranged so as to penetrate the discharge space until the tip end protrudes out of the discharge space. In this case, even if the tip portion of the trigger electrode changes due to the consumption of the tip portion due to the discharge, the tip position after the consumption is maintained at a position that stabilizes the light output relatively. Lighting ⁇ Stability is maintained until the end.
  • the trigger electrode may be arranged so as to extend toward the discharge space until its tip end is located in front of the discharge space.
  • the trigger electrode extends to such an extent that its tip can be located in the discharge space, and the float of the trigger electrode including the tip is connected to the cathode and anode so that the float does not cross the discharge space. It may be arranged in a direction perpendicular to the central axis, that is, shifted upward or downward of the discharge space. In any arrangement state, the light output is maintained at a relatively stable position even when the tip of the trigger electrode is worn.
  • FIG. 1 is a side view showing an electrode arrangement of a conventional flash lamp.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a structure of a cathode.
  • FIG. 3 is a diagram showing a discharge space defined between a cathode and an anode.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a discharge path of a flash lamp according to the present invention in comparison with a discharge path of a conventional flash lamp.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a flash lamp according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view showing the electrode arrangement of the flash lamp according to the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a view for explaining an arrangement of a trigger electrode (particularly, a float portion including a tip portion) with respect to a discharge space.
  • FIG. 8 is a side view showing an electrode arrangement in a second embodiment of the flash lamp according to the present invention.
  • FIG. 9 is a side view showing an electrode arrangement in a third embodiment of the flash lamp according to the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the trigger electrode protrusion length and the light output stability. Explanation of symbols
  • FIG. 2 and FIG. 4 described above are referred to as necessary. Also in the description of the drawings Here, the same portions and the same members are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
  • FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the flash lamp according to the present invention.
  • the flash lamp 1 is a lamp that emits white light in a pulsed manner, and includes a cylindrical glass sealed container 80, a cathode 10, an anode 20, and a trigger housed in the sealed container 80, respectively.
  • An electrode 30 (trigger probe) and a spa-power electrode 60 are provided.
  • the cathode 10 and the anode 20 are arranged in a sealed container 80 so as to face each other.
  • the trigger electrode 30 is arranged so that the tip thereof protrudes from the space between the cathode 10 and the anode 20.
  • the spar force electrode 60 is an electrode for stably causing the discharge of the flash lamp 1 every time. Xenon gas is sealed in the sealed container 80.
  • the cathode 10 and the anode 20 have a dome shape in which a cone is combined with one end surface of a cylinder.
  • the trigger electrode 30 will be simply referred to as the float portion (including the tip portion) physically separated from the sealed container 80 unless otherwise specified.
  • the cathode 10 and the anode 20 are connected to a main power supply, respectively, and a predetermined voltage is applied. Further, a predetermined trigger voltage is applied to the trigger electrode 30 in a state where the trigger electrode 30 is connected to the trigger power supply unit, and the light emission timing is controlled.
  • FIG. 6 is a side view showing the electrode arrangement of the flash lamp 1 according to the first embodiment.
  • the cathode 10 and the anode 20 are arranged such that the cathode tip 12 and the anode tip 22 face each other, and the center line CL is aligned.
  • the distance between the cathode 10 and the anode 20 is set to 1.5 ⁇ 0.2 mm.
  • the cathode 10 has a discharge facing surface 14 (cathode discharge facing surface) at its tip, and the anode has a discharge facing surface 24 (anode discharge facing surface).
  • Each diameter of the cathode discharge facing surface 14 and the anode discharge facing surface 24 is 200 m.
  • a cylindrical discharge space 50 is defined by the cathode discharge facing surface 14, the anode discharge facing surface 24, and a surface composed of a linear bus connecting the outer peripheral lines of the cathode discharge facing surface 14 and the anode discharge facing surface 24.
  • the "discharge facing surface” is a surface where electrons are emitted and absorbed at the respective tips of the cathode and the anode as described above.
  • regions (b) and (c) in FIG. 2 enlarged views of the discharge facing surface of the cathode 10 are shown.
  • the “discharge facing surface” refers to the point at which the tangents L and L ′ along the shape of the tip of the cathode correspond to the tip of the cathode in the cathode 10 having a sharp tip. Formed by connecting the contacts a, a ' (The shaded area shown in the area (b)) corresponds to the cathode discharge facing surface 14.
  • the “discharge facing surface” is such that the force at the electrode center (cathode tip 12) does not exceed 150 m. Therefore, as shown in the area (c) in FIG. 2, when the contacts a and a 'are more than 150 m from the cathode tip 12, the cathode tip inside the part connecting the contacts a and a' The portion within 12 to 150 / zm is the cathode discharge facing surface 14. Note that, in FIG. 2, the structure of the cathode 10 is shown, and the force anode 20 also has a similar structure.
  • the trigger electrode 30 is arranged so as to penetrate the discharge space 50 until the tip 32 of the trigger electrode projects out of the discharge space 50.
  • “outside the discharge space” means outside the space defined by the surface facing the cathode discharge and the surface facing the anode discharge. The distance (Gap) within 1Z4.
  • the projecting distance of the trigger electrode tip 32 from the discharge space 50 is set to 1 to 200 ⁇ m, preferably 50 to 150 ⁇ m, more preferably 80 to 120 ⁇ m. . Since each radius of the cathode discharge facing surface 14 and the anode discharge facing surface 24 is 100 / zm, when converted to the protruding distance from the center line CL, the protruding distance from the center line CL is 101 to 300 m, preferably. Is set to 150-250 m, more preferably 180-220 m. Further, the trigger electrode 30 is arranged at a distance of 0.4 ⁇ 0.1 mm from the cathode 10.
  • a predetermined voltage is applied between the cathode 10 and the anode 20 by a main power supply unit (not shown). Then, a pulse voltage is applied to the spa-force electrode 60, the trigger electrode 30, and the anode 20 by the trigger power supply unit.
  • FIG. 4 described above is a diagram for explaining the discharge path of the flash lamp according to the present invention in comparison with the discharge path of the conventional flash lamp.
  • region (a) shows the discharge path of the flash lamp according to the present invention
  • region (b) shows the discharge path of the conventional flash lamp as described above.
  • the electron emission from the cathode 10 varies in the area of the cathode discharge facing surface 14 which is not limited to the cathode tip 12 alone. For this reason, the discharge path also varies with each pulse lighting, resulting in deterioration of light output stability.
  • the trigger electrode 30 is positioned such that the trigger electrode tip 32 is located outside the discharge space 50 defined by connecting the cathode discharge facing surface 14 and the anode discharge facing surface 24. Is placed.
  • the trigger electrode 30 By arranging the trigger electrode 30 in this manner, as shown in the area (a) in FIG. 4, the discharge path for each pulse lighting is shifted to one side (since the discharge path is limited), Dispersion of the discharge path is reduced. As a result, a flash lamp with improved light output stability can be obtained.
  • the area (a) shows a plan view of the vicinity of the trigger electrode 30, and the area (b) shows a side view of the vicinity of the trigger electrode 30 in the area (a).
  • the figure and the position of each part are shown so as to correspond.
  • the area (c) shows an enlarged view of the discharge space 50 in the area (a)
  • the area (d) shows an enlarged view of the discharge space 50 in the area (b). It is shown as corresponding to the figure.
  • the arrangement PI associated with each other between the area (c) and the area (d) in FIG. 7 is a trigger electrode arrangement of a conventional lamp, and the trigger electrode tip 32 enters the discharge space 50.
  • a trigger electrode 30 (particularly, a float portion) is arranged at the bottom. In this arrangement, the discharge path varies, and the light output stability decreases.
  • the trigger electrode 30 (particularly, including the trigger electrode tip 32, like the arrangement P3 associated with the region (c) and the region (d) in FIG. 7) (Float part) is arranged. That is, the trigger electrode 30 is disposed in a state of completely penetrating the discharge space 50 until the trigger electrode tip 32 goes out of the discharge space 50. As a result, the discharge path Variation is effectively suppressed, and a flash lamp with improved light output stability is obtained.
  • the effect of improving the light output stability is exhibited by arranging the trigger electrode 30 so that the trigger electrode tip 32 comes out of the discharge space 50.
  • the trigger electrode may be arranged such that the float portion including the tip 32 of the trigger electrode does not intersect with the discharge space 50.
  • the trigger electrode 30 may be arranged such that the tip 32 of the trigger electrode is located shortly before entering the discharge space 50 as in the arrangement P2 other than the arrangement P3 described above.
  • the trigger electrode 30 may be arranged above the discharge space 50 so that the tip 32 of the trigger electrode does not enter the discharge space 50.
  • the trigger electrode 30 may be arranged below the discharge space 50 as in arrangement P5.
  • the tip of the trigger electrode Since the trigger electrode of the flash lamp is consumed with time due to the discharge of the lamp, the tip of the trigger electrode is not located at the optimum position at the end of the lamp life, and the lighting performance and stability deteriorate. . However, if the trigger electrode is arranged to penetrate the discharge space with the tip part located outside the discharge space, as shown in the arrangement P3 shown in FIGS. 6 and 7, the tip of the trigger electrode The tip of the trigger electrode is located at a position where the light output is relatively stable, even if the power is exhausted or after exhaustion. As a result, a flash lamp having high light output stability until the end of the lamp life can be obtained.
  • FIG. 8 is a side view showing an electrode arrangement in a second embodiment of the flash lamp according to the present invention.
  • the interval between the cathode 10 and the anode 20 is set to be wide as 3.0 ⁇ 0.3 mm, and two trigger electrodes 30 and 40 are provided accordingly. This is different from the first embodiment.
  • Each of the trigger electrodes 30 and 40 is arranged to penetrate the discharge space 50 from the same direction with the trigger electrode tips 32 and 42 positioned outside the discharge space 50.
  • the trigger electrode 30 on the cathode 10 side is arranged at a distance of 0.4 ⁇ 0.1 mm from the cathode 10.
  • the trigger electrode 40 on the anode 20 side is arranged at a distance of 1.0 ⁇ 0.2 mm from the anode 20.
  • both trigger electrodes 30, 40 are arranged to penetrate the discharge space 50 (the trigger electrode tips 32, 42 are located outside the discharge space 50), the lamp life is shortened. A flash lamp capable of maintaining high light output stability from the beginning to the end is obtained.
  • at least one tip of the trigger electrode is located outside the discharge space. With such an arrangement, the effects of the present invention can be obtained.
  • FIG. 9 is a side view showing an electrode arrangement in a third embodiment of the flash lamp according to the present invention.
  • the trigger electrode 30 on the cathode 10 side and the trigger electrode 40 on the anode 20 side are arranged so that the opposite side force also penetrates the discharge space 50 (in this state, the trigger electrode tip 32, 42 protrudes on the opposite sides of the discharge space 50).
  • the trigger electrodes protrude through the space from different directions, it is possible to obtain a flash lamp capable of maintaining high light output stability from the beginning to the end of the lamp life.
  • the prepared sample has a flash lamp (first sample) with one trigger electrode as shown in Fig. 6 and two trigger electrodes as shown in Fig. 8. Flash lamp (second sample).
  • first sample the trigger electrodes as shown in Fig. 6
  • second sample the protrusion distances of the trigger electrodes were +0.4 mm, +0.3 mm, +0.2 mm, +0.1 mm, ⁇ Omm, 0.1 mm, 0.2 mm
  • the light output stability was measured by changing to 0.3 mm and 0.4 mm.
  • the protrusion distance of the trigger electrode in this experiment means the distance from the center line between the cathode and the anode to the tip of the trigger electrode.
  • the discharge-facing surfaces of the cathode and anode have a diameter of 200 m.
  • the distance between the cathode and anode is 1.5 mm
  • the trigger electrode is also arranged at a cathodic force of 0.4 mm.
  • the distance between the cathode and anode is 3. Omm (shown as 3. OmmGap in Table 1 and graph G120 in Figure 10).
  • one trigger electrode was placed at a distance of 0.4 mm from the cathode, and the other trigger electrode was placed at a distance of 1.0 mm from the anode. Birds The protruding distances of the electrodes are the same.
  • the operating conditions for each sample were a supply voltage of 1000 V, a main discharge capacitor of 0.1 F, and a repetition frequency of 100 Hz.
  • the number of measurements was 300 flashes for each protrusion distance, and the measurements were performed using silicon PD (Photo Diode).
  • the measured data was evaluated by converting the current value from the silicon PD into a voltage.
  • the light output stability was evaluated as ⁇ (maximum value ⁇ minimum value) Z average ⁇ ⁇ 100 (%).
  • Table 1 shows the measurement results. The measurement results are plotted in Fig. 10.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the protrusion length of the trigger electrode and the stability of light output. In FIG.
  • a graph G110 indicates the light output stability of the first sample, and corresponds to the numerical value shown in the column of 1.5 mmGap in Table 1.
  • Graph G120 shows the light output stability of the second sample, which corresponds to the value shown in the column of 3. OmmGap in Table 1.
  • the protruding length of the trigger electrode is 0.0mm, that is, the tip of the trigger electrode is between the cathode and the anode.
  • the light output stability is relatively poor.
  • the protrusion length of the trigger electrode exceeds ⁇ 0.1 mm, that is, when the tip of the trigger electrode is positioned outside the discharge space defined by the cathode discharge facing surface and the anode discharge facing surface, Output stability is improved.
  • the light output stability is the best. Therefore, by positioning the tip of the trigger electrode outside the discharge space defined by the discharge facing surfaces of the cathode and the anode, the light output stability of the flash lamp can be improved.
  • the flash lamp according to the present invention is applicable to light sources such as spectroscopic analyzers and emission analyzers that require high light output stability.

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Abstract

　この発明は、より高い光出力安定性を実現するための構造を備えたフラッシュランプに関する。当該フラッシュランプは、密封容器と、この密閉容器内に設けられた、陰極、陽極、トリガ電極とを備える。陰極及び陽極は、互いに対向するよう配置され、トリガ電極は、陰極と陽極の間の空間からその先端が突出するように配置されている。陰極及び陽極は、陰極先端、陽極先端がそれぞれ対向した状態で配置される。陰極及び陽極は、それぞれ放電対向面を有する。陰極の放電対向面と、陽極の放電対向面と、陰極及び陽極それぞれの放電対向面の外周線同士を結ぶ直線母線から成る面とで、円筒状の放電空間が規定される。トリガ電極は、その先端部分が放電空間の外に位置するよう陰極と陽極の間に配置されている。

Description

明 細 書
フラッシュランプ 技術分野
[0001] この発明は、分光分析機器、発光分析機器などの光源として適用可能なフラッシュ ランプに関するものである。
背景技術
[0002] 従来から、分光分析機器、発光分析機器などの光源として、フラッシュランプが利 用されている。フラッシュランプは一般的に、ガラスから成る密封容器と、互いに対向 した状態で密封容器内に配置された、易電子放射物質を含有する陰極及び陽極と、 密封容器内に配置されたトリガ電極（トリガプローブ）とを備える。このフラッシュランプ では、陰極と陽極との間に所定の電圧が印加された状態でトリガ電極にトリガ電圧パ ルスが印加されると、まず、陰極とトリガ電極との間で予備放電が生じる。その後、陰 極の易電子放射物質力も電子が陽極に向力つて放出されることによりアークの主放 電が生じる。すなわち、このフラッシュランプは、トリガ電極にトリガ電圧パルスが印加 されるたびにアーク発光するパルス点灯となる（例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1：米国特許第 4020379号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 発明者らは、従来のフラッシュランプについて検討した結果、以下のような課題を発 見した。すなわち、図 1に示されたように、従来のフラッシュランプでは、密封容器内 において陰極 10と陽極 20が対向配置される。トリガ電極 30は、陰極先端 12と陽極 先端 22を結ぶ中心線 CL上に、トリガ電極先端 32 (放電部）が位置するようにして配 置される。なお、図 1は、従来のフラッシュランプの電極配置を示す側面図である。
[0004] ここで、陰極 10は、図 2中の領域 (a)に示されたように、機械加工上の問題から陰 極先端 12を完全に尖らせることができず、幾分丸まった形状となる。そのため、陰極 10からの電子放出は、陰極先端 12がもっとも集中する力 その周辺部ではばらつい てしまう。その結果、陰極 10では、図 2中の領域 (a)に示された斜線部に相当する陰 極放電対向面 14の範囲力も電子が放出される。一方、陽極も陰極と同様の構造を 有し、陽極放電対向面の範囲で電子が吸収される。なお、図 2は、陰極の構造を説 明するための図である。
[0005] 上述のように、陰極放電対向面 14から電子が放出され、陽極放電対向面 24で電 子が吸収される。そのためアーク放電は、図 3に示されたような、陰極放電対向面 14 と、陽極放電対向面 24と、陰極放電対向面 14と陽極放電対向面 24の外周線同士 を結ぶ直線母線力 成る面とで規定される円筒状の放電空間 50において生じること になる。そして、アーク放電の制御を行う関係から、従来のフラッシュランプ（図 1参照 )では、トリガ電極先端 32が円柱状の放電空間 50の中心部に配置される。なお、図 3 は、陰極と陽極との間において規定される放電空間を示す図である。
[0006] 分光分析機器や発光分析機器等に高原として適用されるフラッシュランプでは、測 定分析精度の向上のため、ランプの光出力を安定させることが望まれている。しかし ながら、従来のフラッシュランプは、その光出力安定性が低くかった。すなわち、図 4 中の領域 (b)に示されたように、陰極 10からの電子放出は陰極先端 12が最も集中す るものの、陰極放電対向面 14の範囲内でばらついてしまう。そのため、放電経路はフ ラッシュランプのパルス点灯毎に異なってしまい、その結果、放電経路が広がってし まう。そうすると、フラッシュランプの点灯の光出力もパルス点灯毎にばらつきが生じ、 光出力安定性の低下の原因となる。なお、図 4は、この発明に係るフラッシュランプの 放電経路と、従来のフラッシュランプの放電経路とを対比して説明するための図であ り、領域 (b)には、従来のフラッシュランプの放電経路が示されている。
[0007] この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、より高い光出 力安定性を実現するための構造を備えたフラッシュランプを提供することを目的とし ている。
課題を解決するための手段
[0008] この発明に係るフラッシュランプは、不活性ガスが封入された密封容器と、該密封 容器内にそれぞれ収納された、陰極、陽極、そしてトリガ電極を備える。陰極と陽極 は、密封容器内でアーク放電を可能にするよう互いに対向するよう配置されている。 また、トリガ電極は、アーク放電に先立って密封容器内で予備放電を行うための電極 である。特に、トリガ電極は、電子が放出される陰極の放電対向面（陰極放電対向面 )と、電子が吸収される陽極の放電対向面（陽極放電対向面)と、陰極放電対向面と 陽極放電対向面の外周線同士を結ぶ直線母線から成る面とで規定される放電空間 の外に、その先端部分が位置するよう陰極と陽極との間に配置されている。なお、こ の明細書においてトリガ電極と言うときは、特に言及されない限り、密封容器から物理 的に離間したフロート部分 (先端部分を含む)を意味する。
[0009] 上述のような構成によれば、放電経路が従来のフラッシュランプに比べて限定され 、パルス点灯毎の光出力のばらつきが少なくなる。その結果、光出力安定性が向上 したフラッシュランプが得られる。
[0010] トリガ電極の具体的な配置状態としては、例えば、その先端部分が放電空間の外に 突出するまで該放電空間を貫通した状態で配置されるのが好ましい。この場合、放 電により先端部分が消耗することで、トリガ電極の先端位置が変わっても、消耗後の 先端位置が比較的に光出力を安定させる位置に維持されるため、ランプ寿命の初期 力 末期まで点灯性 ·安定性が維持される。なお、トリガ電極は、その先端部分が放 電空間の手前に位置するまで該放電空間に向かって伸びた状態で配置されてもよ い。また、トリガ電極は、その先端部分が放電空間内に位置可能な程度まで伸び、該 先端部分を含む当該トリガ電極のフロート部分が、該放電空間と交差しないよう陰極 と陽極とを結ぶ放電空間の中心軸に対して垂直方向、すなわち放電空間の上側ある いは下側にシフトされた状態で配置されてもよい。いずれの配置状態でも、トリガ電極 の先端部分が消耗しても比較的に光出力を安定させる位置に維持される。
[0011] この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に 理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明 を限定するものと考えるべきではな 、。
[0012] また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかし ながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではある 力 例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における 様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかで ある。 発明の効果
[0013] この発明に係るフラッシュランプによれば、パルス発光毎の放電経路のばらつきが 効果的に低減されるため、より高い光出力安定性が得られる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]は、従来のフラッシュランプの電極配置を示す側面図である。
[図 2]は、陰極の構造を説明するための図である。
[図 3]は、陰極と陽極との間において規定される放電空間を示す図である。
[図 4]は、この発明に係るフラッシュランプの放電経路と、従来のフラッシュランプの放 電経路とを対比して説明するための図である。
[図 5]は、この発明に係るフラッシュランプの第 1実施例の構成を示す平面図である。
[図 6]は、図 5に示された第 1実施例に係るフラッシュランプの電極配置を示す側面図 である。
[図 7]は、放電空間に対するトリガ電極 (特に、先端部分を含むフロート部分)の配置 を説明するための図である。
[図 8]は、この発明に係るフラッシュランプの第 2実施例における電極配置を示す側面 図である。
[図 9]は、この発明に係るフラッシュランプの第 3実施例における電極配置を示す側面 図である。
[図 10]は、トリガ電極突出長に対する光出力安定性の関係を示すグラフである。 符号の説明
[0015] 1· ··フラッシュランプ、 10…陰極、 12…陰極先端、 14…陰極放電対向面、 20· ··陽 極、 22· ··陽極先端、 24· ··陽極放電対向面、 30、 40· ··トリガ電極、 32、 42· ··トリガ電 極先端、 50· ··空間、 60· ··スパ一力電極、 80…密封容器、 CL…中心線、 L、 L '…接 ゝ &ゝ & -接点 o
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、この発明に係るフラッシュランプの各実施例を図 5—図 10を用いて詳細に説 明する。なお、必要に応じて、上述の図 2及び図 4も参照する。また、図面の説明に おいて、同一部位、同一部材には同一符号を付して重複すする説明を省略する。
[0017] 図 5は、この発明に係るフラッシュランプの第 1実施例の構成を示す平面図である。
この第 1実施例に係るフラッシュランプ 1は、白色光をパルス発光するランプであり、円 筒形のガラス製密封容器 80と、密封容器 80内にそれぞれ収納された陰極 10、陽極 20、及びトリガ電極 30 (トリガプローブ）と、スパ一力電極 60を備える。陰極 10及び陽 極 20は、互いに対向した状態で密封容器 80内に配置されている。トリガ電極 30は、 陰極 10と陽極 20の間の空間からその先端部分が突出するように配置されている。ス パー力電極 60は、フラッシュランプ 1の放電を毎回安定して生じさせるための電極で ある。密封容器 80内には、キセノンガスが封入されている。また、陰極 10及び陽極 2 0は、円柱の一端面に円錐を組み合わせたドーム形状を有する。なお、以下の説明 では、特に言及されない限り、密封容器 80から物理的に離間しているフロート部分（ 先端部分を含む)を指して単にトリガ電極 30と 、う。
[0018] フラッシュランプ 1の使用に際して、陰極 10及び陽極 20には、それぞれ主電源部 に接続され、所定電圧が印加される。また、トリガ電極 30は、トリガ電源部に接続され た状態で所定のトリガ電圧が印加され、発光タイミングを制御する。
[0019] 図 6は、第 1実施例に係るフラッシュランプ 1の電極配置を示す側面図である。陰極 10及び陽極 20は、陰極先端 12、陽極先端 22がそれぞれ対向した状態出、中心線 CLがー致するように配置される。この第 1実施例では、陰極 10と陽極 20の間隔は 1. 5±0. 2mmに設定されている。陰極 10は、その先端部に放電対向面 14 (陰極放電 対向面)を有し、陽極は、放電対向面 24 (陽極放電対向面)を有する。陰極放電対 向面 14及び陽極放電対向面 24の各直径は 200 mである。陰極放電対向面 14と 、陽極放電対向面 24と、陰極放電対向面 14と陽極放電対向面 24の外周線同士を 結ぶ直線母線から成る面とで、円筒状の放電空間 50が規定される。
[0020] なお、この明細書において、「放電対向面」とは、上述のように、陰極及び陽極の各 先端部において、電子の放出及び吸収が行われる面である。上述の図 2中の領域（ b)及び領域 (c)には、陰極 10における放電対向面の拡大図が示されている。図 2中 の領域 (b)に示されたように、「放電対向面」とは、先端が尖った陰極 10においては、 陰極先端部形状に沿った接線 L、 L'の陰極先端部との接点 a、 a'を結んで形成され る部分 (領域 (b)中に示された斜線部）が、陰極放電対向面 14に該当する。
[0021] ただし、放電の電流密度の関係上、この「放電対向面」は、電極中心（陰極先端 12 )力も 150 mを超えない範囲となる。したがって、図 2中の領域（c)に示されたように 、接点 a、 a'が陰極先端 12から 150 mより離れている場合、接点 a、 a'を結んだ部 分より内側の陰極先端 12から 150 /z m以内の部分が陰極放電対向面 14となる。な お、図 2では、陰極 10の構造が示されている力 陽極 20も同様の構造を有する。
[0022] この第 1実施例において、トリガ電極 30は、トリガ電極先端 32が放電空間 50の外に 突出するまで放電空間 50を貫通した状態で配置されている。なお、この明細書にお いて、「放電空間の外」とは、陰極放電対向面と陽極放電対向面とで規定される空間 の外であって、陰極と陽極の中心線から、陰極'陽極間の距離 (Gap)の 1Z4を越え ない範囲をいう。
[0023] この第 1実施例において、放電空間 50からトリガ電極先端 32の突出距離は、 1一 2 00 μ m、好ましくは 50— 150 μ m、より好ましくは 80— 120 μ mに設定される。陰極 放電対向面 14、陽極放電対向面 24の各半径は、 100 /z mであるため、中心線 CL から突出距離に換算すると、中心線 CLからの突出距離は、 101— 300 m、好まし くは 150— 250 m、より好ましくは 180— 220 mに設定される。また、トリガ電極 3 0は、陰極 10力ら 0. 4±0. 1mmの距離に配置される。
[0024] 次に、図 5とともに上述の図 4を参照して、第 1実施例に係るフラッシュランプ 1の動 作を説明する。陰極 10及び陽極 20間でアーク放電を生じさせるには、まず、主電源 部（図示省略）によって陰極 10及び陽極 20の間に所定電圧が印加される。そして、ト リガ電源部によってスパ一力電極 60、トリガ電極 30、及び陽極 20にパルス電圧が印 加される。
[0025] 続ヽて、このように各電極へ電圧が印加されたときの放電現象を説明する。まず、ス パー力電極 60で予備放電が行われて紫外線が放射される。そして、この紫外線によ り陰極 10、陽極 20、及びトリガ電極 30から光電子が放出され、密封容器 80内のキセ ノンガスが電離する。スパ一力電極 60による放電終了後、陰極 10とトリガ電極 30との 予備放電が生じ、これらの予備放電によって陰極 10と陽極 20との間に予備放電路 が形成される。そして、予備放電路が形成された後、陰極 10から電子が陽極 20に向 けて放出されて、陰極 10と陽極 20の間でアーク放電が生じる。
[0026] 次に、上述の図 4は、この発明に係るフラッシュランプの放電経路と、従来のフラッ シュランプの放電経路とを対比して説明するための図である。特に、領域 (a)には、こ の発明に係るフラッシュランプの放電経路が示されており、領域 (b)には、上述のよう に従来のフラッシュランプの放電経路が示されて 、る。従来のフラッシュランプの場合 、図 4中の領域 (b)に示されたように、陰極 10からの電子放出は、陰極先端 12だけ ではなぐ陰極放電対向面 14の範囲においてばらついて生じる。そのため、放電経 路もパルス点灯毎にばらつき、光出力安定性の劣化をもたらす。
[0027] 一方、この第 1実施例では、トリガ電極先端 32が、陰極放電対向面 14と陽極放電 対向面 24とを結んで規定される放電空間 50の外に位置するよう、トリガは電極 30が 配置される。このようにトリガ電極 30が配置されることにより、図 4中の領域 (a)に示さ れたように、パルス点灯毎の放電経路が片側に寄せられるため（放電経路が限定さ れるため）、放電経路のばらつきが少なくなる。その結果、光出力安定性が向上した フラッシュランプが得られる。
[0028] 次に、放電空間 50に対するトリガ電極 30の配置を、図 7を用いて説明する。この図 7中において、領域 (a)には、トリガ電極 30付近を平面視した図が示されており、領域 (b)には、トリガ電極 30付近を側面視した図が領域 (a)の図と各部の位置が対応する ように示されている。また、領域 (c)には、領域 (a)における放電空間 50を拡大した図 が示されており、領域 (d)には、領域 (b)における放電空間 50の拡大図が領域 ( の 拡大図と対応するように示されている。
[0029] 図 7中の領域 (c)及び領域 (d)間で互いに対応付けられた配置 PIは、従来のラン プのトリガ電極配置であり、放電空間 50内にトリガ電極先端 32が入るようにトリガ電極 30 (特に、フロート部分）が配置されている。この配置では、放電経路がばらつき、光 出力安定性が低下してしまう。
[0030] そこで、この第 1実施例では、図 7中の領域 (c)及び領域 (d)間で互いに対応付け られた配置 P3のように、トリガ電極 30 (特に、トリガ電極先端 32を含むフロート部分） が配置される。すなわち、トリガ電極 30は、トリガ電極先端 32が放電空間 50の外に 出るまで放電空間 50を完全に貫通した状態に配置される。これにより、放電経路の ばらつきが効果的に抑制され、光出力安定性が向上したフラッシュランプが得られる
[0031] 光出力安定性を向上させる効果は、トリガ電極先端 32が放電空間 50の外にでるよ うに、トリガ電極 30が配置されることにより発揮される。なお、トリガ電極配置は、トリガ 電極先端 32を含むフロート部分が放電空間 50と交差しな ヽように配置されてもょ 、 。具体的には、上述の配置 P3だけではなぐ配置 P2のように、トリガ電極先端 32が 放電空間 50に入る手前に位置するようトリガ電極 30が配置されてもよい。また、配置 P4のように、トリガ電極先端 32が放電空間 50に入らないように、トリガ電極 30が放電 空間 50の上方に配置されてもよい。あるいは、配置 P5のように、放電空間 50の下方 にトリガ電極 30が配置されてもょ 、。
[0032] フラッシュランプのトリガ電極は、ランプの放電により経時的に消耗するため、ランプ 寿命末期にはトリガ電極の先端が最適位置カゝらずれてしまい、点灯性 ·安定性が劣 化してくる。しかしながら、図 6及び図 7中に示された配置 P3のように、先端部分が放 電空間の外に位置した状態でトリガ電極が放電空間を貫通するよう配置されると、トリ ガ電極の先端が消耗しても、消耗後であってもトリガ電極の先端は、比較的に光出力 が安定する位置となる。その結果、ランプ寿命初期力 寿命末期まで高い光出力安 定性を有するフラッシュランプが得られる。
[0033] 図 8は、この発明に係るフラッシュランプの第 2実施例における電極配置を示す側 面図である。この第 2実施例に係るフラッシュランプは、陰極 10と陽極 20の間隔が、 3 . 0±0. 3mmと広く設定され、それに伴い 2本のトリガ電極 30、 40が設けられている 点で、上述の第 1実施例と異なる。これらトリガ電極 30、 40それぞれは、トリガ電極先 端 32、 42を放電空間 50の外に位置させた状態で同方向から放電空間 50を貫通す るよう配置されている。陰極 10側のトリガ電極 30は、陰極 10から 0. 4±0. 1mmの距 離に配置される。また、陽極 20側のトリガ電極 40は、陽極 20から 1. 0±0. 2mmの 距離に配置される。
[0034] この第 2実施例においても、両トリガ電極 30、 40が放電空間 50を貫通するよう配置 されているため（トリガ電極先端 32、 42は放電空間 50の外に位置する）、ランプ寿命 初期から末期まで高い光出力安定性が維持可能なフラッシュランプが得られる。 [0035] なお、この第 2実施例や後述の第 3実施例のように、複数のトリガ電極が配置されて いる構成では、少なくとも 1本のトリガ電極の先端部分が放電空間の外に位置するよ うに配置されて 、れば、この発明の効果が得られる。
[0036] 図 9は、この発明に係るフラッシュランプの第 3実施例における電極配置を示す側 面図である。この第 3実施例のフラッシュランプは、陰極 10側のトリガ電極 30と、陽極 20側のトリガ電極 40が反対方向側力も放電空間 50を貫通するよう配置 (この状態で は、トリガ電極先端 32、 42は放電空間 50の互いに反対側に突出している）されてい る点で、上述の第 2実施例と異なる。この第 3実施例のように、トリガ電極が異なる方 向から空間を貫通して突出していても、ランプ寿命初期から末期まで高い光出力安 定性が維持可能なフラッシュランプが得られる。
[0037] 次に、発明者らが実際に用意されたフラッシュランプの複数サンプルついて、トリガ 電極の先端の突出距離を変化させて、その光出力安定性を測定した実験結果を示 す。
[0038] 用意されたサンプルは、図 6に示されたような 1本のトリガ電極を備えたフラッシュラ ンプ (第 1サンプル）と、図 8に示されたような 2本のトリガ電極を備えたフラッシュラン プ (第 2サンプル)である。これら第 1及び第 2サンプルについて、そのトリガ電極の突 出距離を、 +0. 4mm、 +0. 3mm、 +0. 2mm、 +0. lmm、 ±Omm、 一 0. lmm、 0. 2mm, 0. 3mm, 0. 4mmと変化させて、その光出力安定性を測定した。な お、この実験におけるトリガ電極の突出距離とは、陰極と陽極の中心線からトリガ電極 先端までの距離を意味する。
[0039] 第 1及び第 2サンプルのいずれも、その陰極及び陽極の放電対向面は直径 200 mである。
[0040] 1本のトリガ電極を備えた第 1サンプルでは、陰極と陽極間の距離は 1. 5mmである
(表 1では 1. 5mmGapと表示、図 10ではグラフ G110)。トリガ電極は陰極力も 0. 4 mmの距離に配置されている。一方、 2本のトリガ電極を備えた第 2サンプルでは、陰 極と陽極間の距離は 3. Ommである（表 1では 3. OmmGapと表示、図 10ではグラフ G120)。また、第 2サンプルにおいて、 1本のトリガ電極は陰極から 0. 4mmの距離 に配置され、もう 1本のトリガ電極は陽極から 1. Ommの距離に配置されている。両トリ ガ電極の突出距離は同じ値である。
各サンプルの動作条件は、供給電圧 1000V、主放電コンデンサ容量 0. 1 F、繰 り返し周波数 100Hzである。測定回数は、各突出距離につき 300フラッシュとし、測 定はシリコン PD (Photo Diode)を用いて行われた。測定データは、シリコン PDからの 電流値を電圧変換して評価した。そして、光出力安定性は、 { (最大値 -最小値) Z平 均値 } X 100 (%)で評価した。測定結果を表 1に示す。また、測定結果を図 10にプロ ットした。なお、図 10は、トリガ電極突出長に対する光出力安定性の関係を示すダラ フである。図 10において、グラフ G110は第 1サンプルの光出力安定性を示し、表 1 における 1. 5mmGapの欄に示された数値に対応している。また、グラフ G120は第 2 サンプルの光出力安定性を示し、表 1における 3. OmmGapの欄に示された数値に 対応している。
[表 1]
トリガ餅亟突出長 +0. 4mm
1. 5mmGaD ό. Ommirap トリガ 突出長 —0. 1議 最最安最最安最最安最最安最最安平平平平平 5. 476V 7. 094V 1. 5mmGap ό. Ommijap 均定大定大定 5. 141V 6. 815V 5. 004V 6. 668V 直直直直生直直直直直直生直直直直生生直生 5. 292V 6. 939V 4. 764V 6. 425V
6. 32% 4. 03% 4. 845V 6. 538V
4. 95% 3. 71% トリガ離突出長 +0. 3醒
1. 5隨 Gap ό. OmmGap トリガ 突出長 -0. 2mm
4. 899V 6. 841V 1. 5mmGaD 3. OmmGap 4. 669V 6. 584V 5. 262V 7. 030V 4. 776V 6. 719V 5. 039V 6. 776V 4. 82% 3. 83% 5. 152V 6. 908V
4. 33% 3. 68% トリガ麵突出長 +0. 2謹
1. 5mmGaD ό. Omm ap トリガ癒突出長 -0. 3mm
5. 024V 7. 129V 1. 5mmGap ό. Ommijap 4. 807V 6. 879V 5. 223V 6. 708V 4. 908V 7. 020V 4. 959V 6. 465V 4. 43% 3. 55% 5. 092V 6. 477V
5. 18% 3. 74% トリガ離突出長 +0. 1腿 最最安最最安最最安最安最平平平平
大小均大均小均大小均定大定定
1. 5瞧 Gap 3. OmmGap トリガ
4. 952V 6. 851V 性性性直直直直直直直直 突出長 -0. 4mra
性直直直直 1. 5mmGap ό. OmmGap
4. 729V 6. 593V 5. 104V 6. 930V
4. 801V 6. 715V 4. 828V 6. 664V
4. 63% 3. 85% 4. 996V 6. 795V
5. 52% 3. 91% トリガ爵亟突出長 ±0匪
1. 5mmGap ό. OmmGap
5. 385V 6. 888V
5. 119V 6. 624V
5. 232V 6. 721V
5. 08% 3. 92%
[0042] 図 10から判るように、 1. 5mmGapの第 1サンプルと 3. OmmGapの第 2サンプルの いずれも、トリガ電極突出長が 0. Ommの場合、すなわちトリガ電極の先端が陰極と 陽極の中心線上にある場合、光出力安定性は比較的悪い。し力しながら、トリガ電極 突出長が ±0. 1mmを超えた場合、すなわちトリガ電極の先端が陰極放電対向面と 陽極放電対向面とから規定される放電空間の外に位置するようになると高出力安定 性は向上する。そして、第 1及び第 2サンプルのいずれも、トリガ電極突出長が ±0. 2 mmになると、光出力安定性が最も良くなる。したがって、トリガ電極の先端を、陰極 及び陽極の放電対向面により規定される放電空間の外に位置させることにより、フラ ッシュランプの光出力安定性を向上させることができる。
[0043] なお、本発明の金属材の接合方法は、上記した実施の形態に限定されるものでは なぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で ある。そのような変更は、本発明の思想および範囲力も逸脱するものとは認めることは できず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれる ものである。
産業上の利用可能性
この発明に係るフラッシュランプは、高い光出力安定性が要求される分光分析機器 、発光分析機器などの光源に適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 不活性ガスが封入された密封容器と、
前記密封容器内に収納された陰極と、
前記陰極との間でアーク放電を行う陽極であって、該陰極と対向した状態で前記密 封容器内に収納された陽極と、
前記密封容器内に収納され、アーク放電に先立って予備放電を行うトリガ電極であ つて、電子が放出される前記陰極の放電対向面と、該電子が吸収される前記陽極の 放電対向面と、該陰極及び陽極それぞれの放電対向面の外周線同士を結ぶ直線 母線力 成る面とで規定される放電空間の外に、その先端部分が位置するよう前記 陰極と前記陽極との間に配置されたトリガ電極とを備えたフラッシュランプ。
[2] 請求項 1記載のフラッシュランプにぉ 、て、
前記トリガ電極は、その先端部分が前記放電空間の外に突出するまで該放電空間 を貫通した状態で配置されて 、る。
[3] 請求項 1記載のフラッシュランプにぉ 、て、
前記トリガ電極は、その先端部分が前記放電空間の手前に位置するまで該放電空 間に向力つて伸びた状態で配置されている。
[4] 請求項 1記載のフラッシュランプにぉ 、て、
前記トリガ電極は、その先端部分が前記放電空間内に位置可能な程度まで伸び、 該先端部分を含む当該トリガ電極のフロート部分が、該放電空間と交差しないよう前 記陰極と前記陽極とを結ぶ前記放電空間の中心軸に対して垂直方向にシフトされた 状態で配置されている。
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