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発明の名称 重水素放電管
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−132015
公開日 平成6年(1994)5月13日
出願番号 特願平4−276982
出願日 平成4年(1992)10月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 宮下 恒 / 新井 要次 / 木村 剛 / 安田 誠
要約 目的


構成
放電管バルブ1の内部に重水素供給用の小包体12を設けた重水素放電管。
特許請求の範囲
【請求項1】重水素または水素ガスを封入したガラス製の管内に、陽極と電子放射物質を塗布した陰極とを囲み、上記陰極から上記陽極に至る放電路を形成する金属隔壁を設け、上記金属隔壁の一部に放電路を狭窄するための小孔を設けた重水素放電管に於いて、上記管内又は上記管と接して、上記封入ガスと同種類のガスを上記封入圧力よりも高く封入したガラス性の小包体を設けたことを特徴とする重水素放電管。
【請求項2】請求項1において、上記小包体を石英ガラスで構成した重水素放電管。
【請求項3】請求項1において、上記小包体の表面積と上記重水素放電管の表面積との比より、上記小包体の封入圧力と上記重水素放電管の封入圧力との比の方を大きくした重水素放電管。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分光光度計,液体クロマトグラフィの光検知器などの紫外域光源として用いられる重水素放電管に関する。
【0002】
【従来の技術】重水素放電管については、「日本分光学会編,光源の特性と使い方(昭和60年3月,学会出版センタ)の20頁から30頁」に記載されている。
【0003】従来の重水素放電管は、図3に示す様に、バルブ17はステム18と溶着してあり、密閉容器となっている。管内には電極類19および重水素ガスまたは水素ガスが数Torr封入されている。この封入圧力は、高すぎても、逆に、低すぎても光出力は低下し、したがって、ランプに適した圧力に設定されている。20は光取り出し窓を示し、9は光取り出し方向を示す。21は電極に電力を供給するための導入線である。
【0004】図4に従来の重水素放電管の電極中心部の横断面図を示す。電極にはコイル状のフィラメントからなる陰極22と平板状陽極23を配置し、陰,陽極の途中には放電を狭窄させるための小孔24をもった隔壁板を設けた。また、25は放電路制御のためニッケルなどの金属で遮蔽する密閉の遮蔽箱である。この構造の放電管に直流電圧を印加し放電させると、放電路を狭窄する小孔部で封入ガスが発光し紫外域に強い連続スペクトルを放射する。従来、重水素放電管は使用中に封入ガスが減少し、それに伴い、光出力が減少するという現象(光出力が初期値の50%に減少した時点で寿命と定義する。)から容積は30〜50cm3 程度であり、その容積以下にすると封入ガスの減少が著しく促進され、短寿命となるため、小型化することが難しかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来の1/3程度の容積に小型化した放電管形状において、前述の封入ガス減少を無くして従来の容積の重水素放電管と同様な寿命が得られる重水素放電管を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の重水素放電管では、上記管内に、又は、上記放電管容器と接して、上記封入ガスと同種類のガスを上記封入圧力よりも高く封入したガラス性の小包体を設けた。このとき、上記小包体を石英ガラスで構成し、上記小包体の表面積と上記重水素放電管の表面積との比より、上記小包体の封入圧力と上記重水素放電管の封入圧力との比の方を大きくすると好都合である。
【0007】
【作用】重水素放電管を放電させた場合、放電によって生成される重水素ガスのイオンの大部分は中和されて中性分子となるが、その一部は、管壁へと進み石英を拡散透過し、また、重水素ガス分子の一部も同様に石英ガラスを拡散透過し、ランプ外へ散逸する。一方、小包体中の重水素ガス分子も同様に小包体のガラスを拡散透過し、ランプ内に漏れ出てくる。従って、ランプ外に拡散し、散逸する重水素ガスと小包体からランプ内に漏れ出てくる重水素ガスとのバランスを取ることにより、放電空間の重水素ガスの減少を抑制できるため、重水素放電管の寿命を伸ばすことが可能となる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の一実施例である重水素放電管の電極中心部を示す断面図である。1は放電管容器を示し、石英ガラスからなり、端部は石英ステム2と溶着された密閉容器となしている。容器内には重水素ガスを数Torr封入してある。6は電極部分の遮蔽箱を示し、遮蔽箱は陰極室と陽極室とに分かれている。遮蔽箱内には、隔壁板26を挟んでタングステンからなる3重コイルのフィラメントに熱電子放射物質であるBaO,SrO,CaO等の酸化物が塗布してある陰極3およびモリブデンからなる平板状の陽極4が放電狭窄用小孔5を挟んで対抗して配置されている。この陽極には中心部に直径2mmの小孔を設けてある。陰極と陽極との間には隔壁板26があり、放電を狭窄するために直径1mmの小孔5を有している。両極周囲はニッケルなどの金属で取り巻いた構造で放電路を制限している。また、陽極を囲んだ遮蔽箱にも光取り出し方向の前方に光を遮ることがない直径3mmの小孔を有して陽極を取り囲んである。さらに、フィラメントが配置してある陰極室は、点灯時、フィラメントを加熱し、陰極,陽極間に高電圧を印加した際の放電路が直径1mmの小孔5を通らずフィラメントと陽極間で放電しないように裏面に金属によるふた13を設けた。7は、紫外線を取り出すための窓であり、不純物の少ない石英を用いた。放電管容器1の内壁にはニッケル薄膜10が設けてあり、光取り出し窓の一部にも光を遮らない直径5mmの小孔11を残してニッケル薄膜が設けてある。石英ステム2の表面には、石英ガラスからなり、内部に1気圧の重水素が封入された小包体12が溶着されている。
【0009】この構造の放電管に陰極であるフィラメントを加熱しておき、陰,陽極間に直流電圧を印加し点灯させると放電路狭窄部の隔壁板に設けた直径1mmの小孔で重水素ガスが強く発光し、紫外域に連続スペクトルを放射する。放射光は、陽極に設けた小孔および遮蔽箱に設けた小孔を経て光取り出し窓より得ることができる。
【0010】前述したように放電によって生じたプラズマは、陰,陽極間の外側にも広がって発生する。プラズマ中で生じた重水素イオンおよび重水素原子は遮蔽箱、並びに、内壁に設けたニッケル薄膜によって中和され、重水素分子に戻る。中和されずに残ったわずかなイオン等、並びに、中性な重水素分子の一部は放電管1を拡散し、消失する重水素分は小包体12から拡散してくる重水素で補充される。
【0011】重水素ガスの拡散速度は、圧力差と表面積に比例すると考えられるため、重水素放電管と小包体の表面積をそれぞれ60cm2,4cm2とすると、小包体12の封入圧力は概略重水素放電管の封入圧力の15倍程度とすれば放電空間の重水素圧力のバランスは良い。しかし、この程度の圧力では、小包体12に内蔵される重水素のガス量は少なく、小包体12のガス供給能力は不十分であることから、重水素放電管1と小包体12の体積をそれぞれ16cm3,0.5cm3 とすると、小包体の封入圧力を重水素放電管の封入圧力の32倍以上(ガス量で同等以上)、好ましくは、百倍以上とし、重水素放電管の放電空間のガス圧力が過剰とならないように小包体12のガラスの厚さを調節する。このとき、放電空間のガス圧力のばらつきを抑えるためには、小包体からのガス供給量を一定とすることが必要であるが、そのためには、ガスの拡散透過率が一定であることが必要であり、石英ガラスで小包体を構成することにより当初の目的を達成することが容易となる。
【0012】図2は他の実施例を示す図であり、小包体14は重水素放電管の容器1に接してその外部に設けられている。放電管容器1内には実施例と同じく数Torrの重水素ガスが封入されており、小包体14内には約100Torrの重水素ガスが封入されている。
【0013】
【発明の効果】本発明の重水素放電管では、重水素ガスの拡散による減少を補償することにより、長寿命重水素放電管が得られる。また、小包体を石英ガラスで構成することにより、精度の高い補償が可能となり、さらに、小包体の封入圧力を高めることにより、より長寿命な重水素放電管が得られる。




 

 


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