WO2006022144A1 - ガス放電管 - Google Patents

Description

明 細 書

ガス放電管

技術分野

[0001] 本発明は、ガス放電管に関し、特に、分光器やクロマトグラフィ等の光源として利用 される重水素ランプのようなガス放電管に関する。

背景技術

[0002] 従来、ガス (重水素ガス）が封入された密封容器と、この密封容器内に配置された 陽極部と、密封容器内で陽極部に対して離隔され当該陽極部との間に放電を発生さ せる陰極部と、陽極部と陰極部との間に配置され放電路を狭窄する導電性の放電路 制限部と、を備えるガス放電管が知られている。この種のガス放電管にあっては、以 下の特許文献 1、 2に記載のように、陰極部が、加熱ヒータとして機能するコイル (フィ ラメントコイル）に熱電子放射物質を塗布して構成される。さらに、特許文献 1の技術 では、電子放出用開口を有する金属製の電極囲いで覆われ、また、特許文献 2では 、金属製のフロントカバーと電子放出窓を有する放電整流板とで包囲されて 、る。 特許文献 1 :特開平 7— 288106号公報

特許文献 2：特開 2002— 151008号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] ここで、これらの文献に記載の陰極部にあっては、陰極部力 電子を適正に放出す ベく電源によりコイルを加熱して、所定の温度に昇温する必要がある。しかしながら、 上記特許文献 1、 2にあっては、放熱により陰極部の温度が相応に低下するため、こ の放熱に抗する消費電力の電源が必要とされ、電源が比較的大型化し、当該電源を 含むガス放電管の小型化が図れず、ひいては、当該ガス放電管が適用される例えば 分光器等の装置の小型化が図れないという問題があった。

[0004] 本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電源の低消費電 力化が図られ、小型化が可能とされるガス放電管を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段 [0005] 本発明によるガス放電管は、ガスが封入された密封容器と、この密封容器内に配置 された陽極部と、密封容器内で陽極部に対して離隔配置され、当該陽極部との間に 放電を発生させる陰極部と、陽極部と陰極部との間に配置され、両者間に形成される 放電路を狭窄する導電性の放電路制限部と、を備えるガス放電管において、陰極部 を囲うとともに少なくとも電子放出側に開口を有するセラミックス製の陰極部カバーを さらに備えて 、ることを特徴として 、る。

[0006] このようなガス放電管によれば、陰極部が、保温性に優れているセラミックスより構 成され、少なくとも電子放出側に開口を有する陰極部カバーにより囲われるため、当 該陰極部カバーにより陰極部の保温効果が高められ、陰極部の温度維持が容易に なり、消費電力が下げられるようになる。

[0007] ここで、陰極部カバーとしては、具体的には、上記開口力 スリット状に形成されると ともに、陰極部カバーと一体化されたセラミックス製のスリット板部を備える構成が挙 げられる。このように陰極部カバー全体をセラミックスとし、必要最小限の開口とするこ とで、陰極部の保温効果が一層高められ、消費電力が一層下げられるようになる。

[0008] また、陰極部カバーは、陰極部を電子放出可能に覆うとともに、陽極部および放電 路制限部を有する組立体を陽極部と陰極部との間で放電可能に覆うように、セラミツ タスで一体に形成されていると、放電路制限部の必要以上の露出を無くし放電効率 を高めるための部材が不要とされ、部品点数が低減される。

[0009] また、放電路制限部は、陰極部カバーの上記組立体を覆う部分と、セラミックスより 構成され放電路を通す開口が設けられた放電路制限部固定板との間に挟まれて固 定されていると、少ない部品点数で放電路制限部の固定が容易とされる。

[0010] また、本発明によるガス放電管は、ガスが封入された密封容器と、この密封容器内 に配置された陽極部と、密封容器内で陽極部に対して離隔配置され当該陽極部との 間に放電を発生させる陰極部と、陽極部と陰極部との間に配置され、両者間に形成 される放電路を狭窄する導電性の放電路制限部と、を備えるガス放電管において、 陰極部を囲うと共に少なくとも電子放出側に開口を有する陰極部カバーと、この陰極 部の開口と合わせてスリット状の開口を形成するセラミックス製のスリット板部と、を備 えて 、ることを特徴として！/、る。 [0011] このようなガス放電管によれば、陰極部が、少なくとも陰極部の電子放出側に設け られた開口がスリット状に形成されるとともに、セラミックス製のスリット板部を有する陰 極部カバーにより囲われるため、当該陰極部カバーにより陰極部の保温効果が高め られ、陰極部の温度維持が容易されて消費電力が下げられるようになる。

発明の効果

[0012] このようなガス放電管によれば、電源の低消費電力化が図られ、電源を含むガス放 電管を小型化することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係るガス放電管を示す縦断面図である。

[図 2]図 1中の発光部組立体の分解斜視図である。

[図 3]本発明の他の実施形態に係るガス放電管を示す縦断面図である。

[図 4]本発明のさらに他の実施形態に係るガス放電管を示す縦断面図である。 符号の説明

[0014] 1 密封容器

4 陽極部

5 放電路制限部固定板

5x 放電路制限部固定板の開口

6 放電路制限部

6e 放電路狭窄開口

7 陰極部

8、 18、 28 陰極部カバー

8a 陽極側覆部 (組立体を覆う部分）

8b, 28b 陰極側覆部

8c スリット板部

8d スリット

8e 陽極側覆部の開口

100 ガス放電管 発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な 限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

[0016] 図 1は、本発明の実施形態に係るガス放電管を示す縦断面図、図 2は、図 1中の発 光部組立体の分解斜視図である。ガス放電管 100は、所謂ヘッドオン型の重水素ラ ンプであり、分光器やクロマトグラフィ等の光源として使用されるものである。このガス 放電管 100は、図 1に示すように、ガラス製の密封容器 1と、この密封容器 1内に収容 される発光部組立体 2と、を備えている。

[0017] 密封容器 1は、円筒状の側管部 laと、この側管部 laの下端側を封止するステム部 lbと、上端側を封止する光出射窓 lcと、を有する構成とされ、この密封容器 1内には 数百 Pa程度の圧力で重水素ガスが封入されている。ステム部 lbには、所定の円周 上に沿って複数 (本実施形態では九個）の開口が形成され、各開口に導電性のステ ムピン 9a、 9b〜9i (図 2参照）が各々通されて封止.固定されている。

[0018] 密封容器 1内に収容される発光部組立体 2は、紫外線を発生させるためのもので、 図 1及び図 2に示すように、下力 順に、ベース部 3、陽極部 4、放電路制限部固定板 5、放電路制限部 6及び陰極部 7を備えるとともに、これらを覆う陰極部カバー 8を備 えている。

[0019] ベース部 3は、図 2に示すように、電気的絶縁性のセラミックス力 成り円板状に構 成されている。このベース部 3には、周縁に沿って複数の開口が形成され、各開口に 上記ステムピン 9a〜9iが各々通されている。このベース部 3の上面には、陽極部 4を 収容配置すべく当該陽極部 4の形状に対応する形状の浅 ヽ凹部 3aが形成されて 、 る。

[0020] 陽極部 4は、導電性の薄板であり、略円板状をなす本体部分 4aと、この本体部分 4 aの周縁の二箇所から半径方向に水平に延びる一対の延出部分 4b、 4cと、を備え、 図 1に示すように、その上面がベース部 3の上面と面一と成るようにしてベース部 3の 凹部 3aに収容されている。この陽極部 4は、図 2に示すように、その延出部分 4b、 4c に開口 4d、 4eを各々有し、この開口 4d、 4eにステムピン 9c、 9dが通されてその先端 部に電気的に接続されて！、る。

[0021] 放電路制限部固定板 5は、セラミックス力 なり略扇形状に構成され、ベース部 3お よび陽極部 4の略中央部分に重なるように載置されている。この放電路制限部固定 板 5には、その略中央に、陽極部 4と陰極部 7との間に形成される放電路を通すベぐ 陽極部 4の本体部分 4aを露出させる開口 5xが設けられている。放電路制限部固定 板 5の開口 5xを含む幅狭側（図示右側）の上面には、放電路制限部 6を収容配置す ベく当該放電路制限部 6の形状に対応する形状の浅い凹部 5aが形成され、その幅 広側（図示左側）の上面には、陰極部 7を立設するための凸部 5bが設けられている。 放電路制限部固定板 5の凹部 5aの幅狭側の位置には開口 5cが設けられ、この開口 5cにステムピン 9eが通されている。また、放電路制限部固定板 5の凸部 5bには一対 の開口 5d、 5eが各々設けられ、この開口 5d、 5eにステムピン 9a、 9bが各々通されて いる。

[0022] 放電路制限部 6は、導電性の薄板であり、略円板状を成す本体部分 6aと、この本 体部分 6aの周縁から半径方向に水平に延びる延出部分 6bと、を備え、図 1に示すよ うに、その上面が、放電路制限部固定板 5の上面と面一と成るようにして放電路制限 部固定板 5の凹部 5aに収容されている。この放電路制限部 6は、図 2に示すように、 その延出部分 6bに開口 6cを有し、この開口 6cにステムピン 9eが通されてその先端 部に電気的に接続されて！、る。

[0023] また、放電路制限部 6には、図 1および図 2に示すように、放電路制限部固定板 5の 開口 5xと同軸の位置に、アークボール成形用の凹部 6dが設けられている。この凹部 6dは放電によって作り出されたアークボールを収容し、光を効率良く取り出すために 、光出射窓 lcに向けて広げられたカップ状に形成されている。この放電路制限部 6 の凹部 6dの底面には、直径 0. 5mm程度の小径の放電路狭窄開口 6eが設けられ、 これにより、凹部 6d内で扁平なボール状のアークボールを作り出すことが可能になつ ている。

[0024] 陰極部 7は、加熱ヒータとして機能するコイル (フィラメントコイル）に熱電子放射物 質である、例えば、酸化バリウム等を塗布して構成されている。この陰極部 7は、図 2 に示すように、そのコイルの両端部力 放電路制限部固定板 5の凸部 5bの開口 5d、 5eに通されて立設され、当該開口 5d、 5eに通されたステムピン 9a、 9bに電気的に 接続されている。

[0025] 陰極部カバー 8は、図 1および図 2に示すように、円筒状を成し、陽極部 4、放電路 制限部 6等の組立体を覆う陽極側覆部 8aと、この陽極側覆部 8aの陰極部 7側の上部 に、陽極側覆部 8a内の空間が連通するように連設されて上方に突出し、陽極側覆部 8aと同軸で同径の円筒を軸線を含まな 、位置で軸線方向に沿って垂直に切断した 時の小さい方の部分の形状をなし、陰極部 7を覆う陰極側覆部 8bと、を備え、これら 陽極側覆部 8aおよび陰極側覆部 8bはセラミックスにより一体成形されている。

[0026] 陰極部カバー 8の陰極側覆部 8bは、放電路狭窄開口 6eの軸心側（陰極部 7の電 子放出側）のスリット板部 8cに、電子を放出するためのスリット 8dを開口として備え、 一方、陽極側覆部 8aは、放電路制限部固定板 5の開口 5x、放電路制限部 6の放電 路狭窄開口 6eと同軸の位置に、上記放電路を通すための開口 8eを備えている。こ の開口 8eは、放電効率を高めるべく放電路制限部 6の必要以上の露出を無くす大き さに設定されている。また、陽極側覆部 8aは、図 2に示すように、開口 8f〜8iを各々 有し、この開口 8f〜8iに、陽極部 4、放電路制限部固定板 5の外側に位置し上方に 延出して!/、る残りのステムピン 9f〜9iが各々通されてその先端部が各々連結固定さ れている。これにより、陰極部カバー 8が固定されると共に、当該陰極部カバー 8とべ ース部 3との間に、陽極部 4、放電路制限部固定板 5及び放電路制限部 6が重ねられ て挟まれ固定されている。

[0027] 次に、このように構成されたガス放電管 100の動作について説明する。まず、放電 前に 20秒程度、陰極用外部電源 (不図示)からステムピン 9a、 9bを介して 10W前後 の電力を陰極部 7に供給して、陰極部 7を構成するコイルを予熱する。次いで、陰極 部 7と陽極部 4との間に主放電用外部電源 (不図示)からステムピン 9c、 9dを介して 1 60V程度の電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。

[0028] その後、トリガ用外部電源 (不図示)から放電路制限部 6と陽極部 4との間にステム ピン 9e、 9c、 9dを介して所定の電圧、例えば 350V程度の電圧を印加する。すると、 陰極部 7と放電路制限部 6との間および陰極部 7と陽極部 4との間に放電が順次発生 し、陰極部 7と陽極部 4との間で始動放電が発生する。始動放電が発生すると、陰極 部 7と陽極部 4との間でアーク放電 (主放電)が維持され、放電路制限部 6の凹部 6d 内でアークボールが発生する。そして、このアークボールから取り出される紫外線は、 極めて輝度の高い光として光出射窓 lcを透過して外部に放出される。なお、放電の 際には、陰極側覆部 8bにより、陰極部 7から出るスパッタ物または蒸発物の光出射窓 lcへの付着を防止して 、る。

[0029] このようなガス放電管 100にあっては、陰極部 7が、保温性に優れているセラミックス より構成され、電子放出用のスリット 8dのみが必要最小限の開口として設けられた陰 極部カバー 8の陰極側覆部 8bにより囲われているため、当該陰極側覆部 8bにより陰 極部 7の保温効果が著しく高められている。このため、陰極部 7の温度維持が容易に なり、消費電力が下げられる結果、電源を含むガス放電管 100の小型化が図られて いる。

[0030] また、陰極部カバー 8は、その陰極側覆部 8bが陰極部 7を電子放出可能に覆うと共 に、その陽極側覆部 8aが陽極部 4および放電路制限部 6を有する組立体を放電可 能に覆うように、セラミックスで一体に形成されているため、放電路制限部 6の必要以 上の露出を無くし、放電効率を高めるための部材 (本実施形態の陽極側覆部 8aの上 部に相当する別部材）が不要とされている。このため、部品点数の低減と低コストィ匕 が図られている。

[0031] また、放電路制限部 6は、陰極部カバー 8の上記組立体を覆う部分である陽極側覆 部 8aの上壁部と、放電路を通す開口 5xが設けられた放電路制限部固定板 5との間 に挟まれて固定されて 、るため、少な ヽ部品点数で放電路制限部 6の固定が容易に なり、一層の低コストィ匕が図られている。

[0032] 以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施 形態に限定されるものではなぐ例えば、上記実施形態においては、陰極部カバー 8 の陰極側覆部 8bの開口を必要最小限にするとして、陰極側覆部 8bを構成するスリツ ト板部 8cのみに開口としてのスリット 8dを設けている力 保温効果は上記実施形態よ り多少低減されるが、陰極側覆部 8bの上壁部、周壁部のスリット 8dとは反対側の部 分、周壁部の側部等に他の開口（電子放出用では無い開口）を設けるようにしても良 い。また、図 3に示す陰極部カバー 18のように陰極側覆部 8bにスリット板部 8cが無く 当該スリット板部 8cの部分が全開口とされていても良い。

[0033] さらにまた、図 4に示すように陰極部 7を囲うとともに少なくとも電子放出側に開口を 有する（電子放出側以外に他の開口があっても良い）陰極部カバー 28を備え、当該 陰極部カバー 28の陰極側覆部 28bは、陰極部 7の電子放出側に、電子を放出する スリット 8dが開口として設けられるとともにセラミックスより構成されたスリット板部 8cを 有し、これ以外の部分が、例えば金属等で構成される別部材 28fとされて、スリット板 部 8cと接合される構成としても良い。すなわち、陰極側覆部 28bのスリット板部 8cの みをセラミックスより構成しても良い。このように構成しても、上記実施形態より低減さ れるが従来に比して高められた保温効果が得られることになる。

産業上の利用可能性

[0034] 本発明に係るガス放電管は、分光器やクロマトグラフィ等の光源として利用される重 水素ランプ等の構成として好適である。

Claims

請求の範囲

[1] ガスが封入された密封容器と、この密封容器内に配置された陽極部と、前記密封 容器内で前記陽極部に対して離隔配置され、当該陽極部との間に放電を発生させ る陰極部と、前記陽極部と前記陰極部との間に配置され、両者間に形成される放電 路を狭窄する導電性の放電路制限部と、を備えるガス放電管において、

前記陰極部を囲うと共に少なくとも電子放出側に開口を有するセラミックス製の陰極 部カバーをさらに備えていることを特徴とするガス放電管。

[2] 前記陰極部カバーの前記開口はスリット状に形成されるとともに、前記陰極カバー と一体化されたセラミックス製のスリット板部をさらに備えることを特徴とする請求項 1 記載のガス放電管。

[3] 前記陰極部カバーは、前記陰極部を電子放出可能に覆うとともに、前記陽極部お よび前記放電路制限部を有する組立体を前記陽極部と前記陰極部との間で放電可 能に覆うように、セラミックスで一体に形成されていることを特徴とする請求項 1または 2記載のガス放電管。

[4] 前記放電路制限部は、前記陰極部カバーの前記組立体を覆う部分と、セラミックス より構成され前記放電路を通す開口が設けられた放電路制限部固定板との間に挟ま れて固定されていることを特徴とする請求項 3記載のガス放電管。

[5] ガスが封入された密封容器と、この密封容器内に配置された陽極部と、前記密封 容器内で前記陽極部に対して離隔配置され当該陽極部との間に放電を発生させる 陰極部と、前記陽極部と前記陰極部との間に配置され、両者間に形成される放電路 を狭窄する導電性の放電路制限部と、を備えるガス放電管において、

前記陰極部を囲うとともに少なくとも電子放出側に開口を有する陰極部カバーと、 前記陰極部の開口と合わせてスリット状の開口を形成するセラミックス製のスリット板 部と、をさらに備えていることを特徴とするガス放電管。