JP2000357489A - 紫外線放電ランプ - Google Patents
紫外線放電ランプInfo
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- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 公知の放電ランプの構造をコンパクトにする
と同時に寿命を長くすることにより、紫外線分光器へユ
ニバーサルに使用できるように、例えば可動式の分光器
への使用に適するように改良すること。 【解決手段】 封入ガスに重水素を含み、封入ガス中の
重水素の分圧を少なくとも２０ｍｂａｒとする。
と同時に寿命を長くすることにより、紫外線分光器へユ
ニバーサルに使用できるように、例えば可動式の分光器
への使用に適するように改良すること。 【解決手段】 封入ガスに重水素を含み、封入ガス中の
重水素の分圧を少なくとも２０ｍｂａｒとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、封入ガスが充填さ
れている放電室を有し、該放電室には電気端子を備えた
第１の電極と第２の電極が互いに離れて配置されてお
り、放電条件下で一方の電極は陽極として、もう一方の
電極はマイクロ中空陰極として作用する形式の紫外線放
電ランプに関する。
れている放電室を有し、該放電室には電気端子を備えた
第１の電極と第２の電極が互いに離れて配置されてお
り、放電条件下で一方の電極は陽極として、もう一方の
電極はマイクロ中空陰極として作用する形式の紫外線放
電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】いわゆる中空陰極ランプは分光計におい
て、２００ｎｍからおよそ６００ｎｍのスペクトル領域
に吸収バンドを有するガスの濃度を求めるために使用さ
れる。ドイツ特許２５４６５６５号明細書により例えば
混合ガスの中の二酸化硫黄の濃度を測定するための分光
計が公知であり、該分光計は中空陰極ランプの形式のガ
ス放電ランプを備えている。前記中空陰極ランプの放電
室中の封入ガスとして窒素と酸素の混合ガスが使用され
る。この種の中空陰極ランプはその大きさと高いエネル
ギー需要のため、可動式の分光計に使用するには適さな
い。紫外線の波長領域における計測のために定置式の装
置も慣用されており、該装置には水銀蒸気ランプもしく
は重水素ランプの形式の紫外線ランプが使用されている
が、この種のランプはその大きさと作動に必要なエネル
ギー供給のために、可動式装置への使用には同様に適さ
ない。この種の重水素ランプは例えばヨーロッパ特許出
願ＥＰ−Ａ１６８５８７４に記載されている。石英ガラ
ス製の外管の中に、熱的励起により電子を放出する熱陰
極が備えられている。陰極と陽極間の距離は典型的には
１ｃｍの範囲内である。また重水素ランプの点弧及び作
動に必要な封入圧は２０ｍｂａｒ以下である。例えばヨ
ーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ１６８５８７４では例えば数
トル（Ｔｏｒｒ）以下の領域の封入圧が示されている。
これら公知の重水素放電ランプにおいてはガス消耗効果
が生じ、この効果は放電条件に影響を及ぼし寿命を限定
する。
て、２００ｎｍからおよそ６００ｎｍのスペクトル領域
に吸収バンドを有するガスの濃度を求めるために使用さ
れる。ドイツ特許２５４６５６５号明細書により例えば
混合ガスの中の二酸化硫黄の濃度を測定するための分光
計が公知であり、該分光計は中空陰極ランプの形式のガ
ス放電ランプを備えている。前記中空陰極ランプの放電
室中の封入ガスとして窒素と酸素の混合ガスが使用され
る。この種の中空陰極ランプはその大きさと高いエネル
ギー需要のため、可動式の分光計に使用するには適さな
い。紫外線の波長領域における計測のために定置式の装
置も慣用されており、該装置には水銀蒸気ランプもしく
は重水素ランプの形式の紫外線ランプが使用されている
が、この種のランプはその大きさと作動に必要なエネル
ギー供給のために、可動式装置への使用には同様に適さ
ない。この種の重水素ランプは例えばヨーロッパ特許出
願ＥＰ−Ａ１６８５８７４に記載されている。石英ガラ
ス製の外管の中に、熱的励起により電子を放出する熱陰
極が備えられている。陰極と陽極間の距離は典型的には
１ｃｍの範囲内である。また重水素ランプの点弧及び作
動に必要な封入圧は２０ｍｂａｒ以下である。例えばヨ
ーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ１６８５８７４では例えば数
トル（Ｔｏｒｒ）以下の領域の封入圧が示されている。
これら公知の重水素放電ランプにおいてはガス消耗効果
が生じ、この効果は放電条件に影響を及ぼし寿命を限定
する。
【０００３】冒頭に記載した種類の紫外線放電ランプは
ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ１７３２７１９に記載され
ている。これによれば放電室の内部に陽極と陰極が配置
され、該陰極はいわゆるマイクロ中空陰極の形式で構成
されている。このマイクロ中空陰極により放電ランプの
コンパクトな構造が可能となる。放電室の封入圧は０．
１トル（Ｔｏｒｒ）から大気圧の間の領域であり、放電
の所望のスペクトルに従って、封入ガスとして希ガス、
ハロゲンもしくは水銀が使用される。実施例において陰
極は８つのマイクロ中空陰極ランプの幾何学的配列によ
り構成され、陽極に対し５ｃｍの距離で相対向してい
る。前記マイクロ中空陰極はモリブデン製の共通の薄板
内に空洞として構成されており、該薄板は誘電体材料よ
りなる表面層を有している。直径０．７ｍｍ、深さ２ｍ
ｍの前記空洞は陽極の方向に開いている。陽極と陰極の
間には直流電圧源により５００ｍＡの強度の電流および
３５０Ｖから３７５Ｖの電圧でグロー放電が発生し、該
グロー放電は前記空洞の内部を進行する。
ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ１７３２７１９に記載され
ている。これによれば放電室の内部に陽極と陰極が配置
され、該陰極はいわゆるマイクロ中空陰極の形式で構成
されている。このマイクロ中空陰極により放電ランプの
コンパクトな構造が可能となる。放電室の封入圧は０．
１トル（Ｔｏｒｒ）から大気圧の間の領域であり、放電
の所望のスペクトルに従って、封入ガスとして希ガス、
ハロゲンもしくは水銀が使用される。実施例において陰
極は８つのマイクロ中空陰極ランプの幾何学的配列によ
り構成され、陽極に対し５ｃｍの距離で相対向してい
る。前記マイクロ中空陰極はモリブデン製の共通の薄板
内に空洞として構成されており、該薄板は誘電体材料よ
りなる表面層を有している。直径０．７ｍｍ、深さ２ｍ
ｍの前記空洞は陽極の方向に開いている。陽極と陰極の
間には直流電圧源により５００ｍＡの強度の電流および
３５０Ｖから３７５Ｖの電圧でグロー放電が発生し、該
グロー放電は前記空洞の内部を進行する。
【０００４】この公知の紫外線放電ランプはマイクロ中
空陰極を使用した構成に基づき、構造高さが比較的低い
という特徴を有している。しかしながら紫外線のスペク
トル領域での分光の用途のためにユニバーサルに使用す
ることはできない。
空陰極を使用した構成に基づき、構造高さが比較的低い
という特徴を有している。しかしながら紫外線のスペク
トル領域での分光の用途のためにユニバーサルに使用す
ることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、上記公知の放電ランプの構造をコンパクトにすると
同時に寿命を長くすることにより、紫外線分光器へユニ
バーサルに使用できるように、例えば可動式の分光器へ
の使用に適するように改良することである。
は、上記公知の放電ランプの構造をコンパクトにすると
同時に寿命を長くすることにより、紫外線分光器へユニ
バーサルに使用できるように、例えば可動式の分光器へ
の使用に適するように改良することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、封入ガス
に重水素を含み、封入ガス中の重水素の分圧を少なくと
も２０ｍｂａｒとする本発明により解決される。
に重水素を含み、封入ガス中の重水素の分圧を少なくと
も２０ｍｂａｒとする本発明により解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】マイクロ中空陰極は狭い中空室を
有し、該中空室の中で公知の中空陰極効果に基づきガス
放電が生じる。断面が円形である中空室において「陰極
孔半径」は例えば１ｍｍより小さく、典型的には２００
μｍより小さい。中空陰極効果によるガス放電のために
は、「陰極孔半径」が気体イオン化のための電子の平均
自由行程の大きさに従っていることが必要である。した
がって「陰極孔半径」は最大可能初期重水素分圧の大き
さを決定する。この最大可能初期重水素分圧は以下では
冷間封入圧と記載する。前記電子の平均自由行程は重水
素分圧とともに減少するので、「陰極孔半径」が小さく
なればなるほど、重水素冷間封入圧はより大きく設定さ
れうる。これにより本発明に係る放電ランプにおいて
は、封入ガス中の重水素の分圧を大きく設定することが
できる。２０ｍｂａｒから１ａｔｍ（１０１３ｍｂａ
ｒ）の範囲の高い初期重水素分圧はガス消耗効果を抑圧
するように作用するので、本発明に係る重水素放電ラン
プは寿命が長いという特徴を有する。
有し、該中空室の中で公知の中空陰極効果に基づきガス
放電が生じる。断面が円形である中空室において「陰極
孔半径」は例えば１ｍｍより小さく、典型的には２００
μｍより小さい。中空陰極効果によるガス放電のために
は、「陰極孔半径」が気体イオン化のための電子の平均
自由行程の大きさに従っていることが必要である。した
がって「陰極孔半径」は最大可能初期重水素分圧の大き
さを決定する。この最大可能初期重水素分圧は以下では
冷間封入圧と記載する。前記電子の平均自由行程は重水
素分圧とともに減少するので、「陰極孔半径」が小さく
なればなるほど、重水素冷間封入圧はより大きく設定さ
れうる。これにより本発明に係る放電ランプにおいて
は、封入ガス中の重水素の分圧を大きく設定することが
できる。２０ｍｂａｒから１ａｔｍ（１０１３ｍｂａ
ｒ）の範囲の高い初期重水素分圧はガス消耗効果を抑圧
するように作用するので、本発明に係る重水素放電ラン
プは寿命が長いという特徴を有する。
【０００８】また小さい「陰極孔半径」によって高い放
射密度が達成されうる。本発明に係る重水素放電ランプ
は陰極として作用する複数の電極および陽極として作用
する複数の電極を有することができる。
射密度が達成されうる。本発明に係る重水素放電ランプ
は陰極として作用する複数の電極および陽極として作用
する複数の電極を有することができる。
【０００９】重水素ランプのスペクトルはおよそ２００
ｎｍから３５０ｎｍの間の波長領域において連続体を有
している。封入ガスは重水素を含むので、本発明に係る
放電ランプは紫外線のスペクトル領域内の連続体を取り
囲む光波スペクトルを発光する。これにより紫外線のス
ペクトル領域の測定のための放電ランプをユニバーサル
に使用することが可能となる。またその他の封入ガスの
含有も可能である。
ｎｍから３５０ｎｍの間の波長領域において連続体を有
している。封入ガスは重水素を含むので、本発明に係る
放電ランプは紫外線のスペクトル領域内の連続体を取り
囲む光波スペクトルを発光する。これにより紫外線のス
ペクトル領域の測定のための放電ランプをユニバーサル
に使用することが可能となる。またその他の封入ガスの
含有も可能である。
【００１０】さらにマイクロ中空陰極により、本発明に
係る重水素放電ランプをコンパクトな形態でかつ低い構
造高さで構成することができる。これにより放電ランプ
を可動式の、特に持ち運び可能な紫外線スペクトル領域
用のミニチュア分光計に使用することが可能であり、該
ミニチュア分光計はその扱い易さにより現場での使用が
可能となる。
係る重水素放電ランプをコンパクトな形態でかつ低い構
造高さで構成することができる。これにより放電ランプ
を可動式の、特に持ち運び可能な紫外線スペクトル領域
用のミニチュア分光計に使用することが可能であり、該
ミニチュア分光計はその扱い易さにより現場での使用が
可能となる。
【００１１】前記紫外線放電ランプの有利な実施形態に
おいて、封入ガスとして重水素のみが使用される。重水
素放電の連続的な発光スペクトルにより安定した紫外線
放射が保証され、紫外線スペクトル領域内の分析計測の
ための本発明に係る放電ランプをユニバーサルに使用す
ることが容易になる。
おいて、封入ガスとして重水素のみが使用される。重水
素放電の連続的な発光スペクトルにより安定した紫外線
放射が保証され、紫外線スペクトル領域内の分析計測の
ための本発明に係る放電ランプをユニバーサルに使用す
ることが容易になる。
【００１２】可動式の使用に特に適している紫外線放電
ランプは、その電力消費量が１０Ｗ以下のものである。
電気的接続のためには再生可能で持ち運び可能な市販の
電源ユニット、例えば電池やいわゆる蓄電池で十分であ
り、後者の場合、蓄電池の充電のための端子もしくは蓄
電池を介する直接的な電源端子も備えることができる。
放電ランプの少ない電力消費によりランプを作動する際
あまり高温にならず、損失電力がより小さくなり、それ
に伴って効率がより高くなる。
ランプは、その電力消費量が１０Ｗ以下のものである。
電気的接続のためには再生可能で持ち運び可能な市販の
電源ユニット、例えば電池やいわゆる蓄電池で十分であ
り、後者の場合、蓄電池の充電のための端子もしくは蓄
電池を介する直接的な電源端子も備えることができる。
放電ランプの少ない電力消費によりランプを作動する際
あまり高温にならず、損失電力がより小さくなり、それ
に伴って効率がより高くなる。
【００１３】重水素の分圧を少なくとも１００ｍｂａｒ
に設定することが有利であることがわかった。高い初期
重水素分圧により、放電ランプを規定に従った使用の経
過中重水素消費によるビーム損失がなるべく生じないよ
うにすることができるので、特に長い寿命が得られる。
この効果は重水素分圧の設定が高ければ高いほど際だっ
てくる。しかしながらこの分圧に伴い必要な点弧電圧も
上昇するので、前記重水素分圧の上限はおよそ１ａｔｍ
（１０１３ｍｂａｒ）に限定される。
に設定することが有利であることがわかった。高い初期
重水素分圧により、放電ランプを規定に従った使用の経
過中重水素消費によるビーム損失がなるべく生じないよ
うにすることができるので、特に長い寿命が得られる。
この効果は重水素分圧の設定が高ければ高いほど際だっ
てくる。しかしながらこの分圧に伴い必要な点弧電圧も
上昇するので、前記重水素分圧の上限はおよそ１ａｔｍ
（１０１３ｍｂａｒ）に限定される。
【００１４】高周波の印加により放電を惹き起こすこと
が特に有利であることがわかった。この際適した周波数
はおよそ５００Ｈｚおよびそれ以上である。これにより
従来の重水素ランプを点弧するのに必要な熱陰極が不要
となり、従来の重水素ランプの典型的な余熱時間がなく
なる。
が特に有利であることがわかった。この際適した周波数
はおよそ５００Ｈｚおよびそれ以上である。これにより
従来の重水素ランプを点弧するのに必要な熱陰極が不要
となり、従来の重水素ランプの典型的な余熱時間がなく
なる。
【００１５】本発明に係る放電ランプの特に有利な実施
形態において、第１の電極および第２の電極はそれぞれ
孔を有しており、主要放射方向へ投影してみた際少なく
とも部分的に重なっている。この実施形態により、いわ
ゆる透明ランプとして作動する。このときハロゲンラン
プの光が重水素ランプの電極の両方の孔を通るように、
ハロゲンランプを重水素ランプの後ろ側に配置する。こ
うして重水素ランプの連続的な紫外線スペクトルはハロ
ゲンランプの連続的なスペクトルにより可視スペクトル
領域に補正される。
形態において、第１の電極および第２の電極はそれぞれ
孔を有しており、主要放射方向へ投影してみた際少なく
とも部分的に重なっている。この実施形態により、いわ
ゆる透明ランプとして作動する。このときハロゲンラン
プの光が重水素ランプの電極の両方の孔を通るように、
ハロゲンランプを重水素ランプの後ろ側に配置する。こ
うして重水素ランプの連続的な紫外線スペクトルはハロ
ゲンランプの連続的なスペクトルにより可視スペクトル
領域に補正される。
【００１６】本発明に係る放電ランプのもうひとつの、
同様に有利な実施形態において、放電は直流電圧によっ
て惹き起こされる。これにより変調されない発光と高い
電磁互換性が生じる。さらに直流電圧は放電ランプの作
動を比較的簡単な電源により実現することができる。
同様に有利な実施形態において、放電は直流電圧によっ
て惹き起こされる。これにより変調されない発光と高い
電磁互換性が生じる。さらに直流電圧は放電ランプの作
動を比較的簡単な電源により実現することができる。
【００１７】
【実施例】以下に本発明について実施例と図を参照しな
がら詳細に説明する。
がら詳細に説明する。
【００１８】図１に示された重水素ランプにおいて、円
筒形の閉鎖された石英ガラス製のランプバルブ１の内部
に陽極２とマイクロ中空陰極３が相対向している。陽極
２とマイクロ中空陰極３はそれぞれモリブデン板から成
り、該モリブデン板は電気絶縁材料（石英）から成る板
５の扁平面に接している。従って石英製の板５の厚さに
より、陽極２とマイクロ中空陰極３の間の距離は１ｍｍ
で固定されている。
筒形の閉鎖された石英ガラス製のランプバルブ１の内部
に陽極２とマイクロ中空陰極３が相対向している。陽極
２とマイクロ中空陰極３はそれぞれモリブデン板から成
り、該モリブデン板は電気絶縁材料（石英）から成る板
５の扁平面に接している。従って石英製の板５の厚さに
より、陽極２とマイクロ中空陰極３の間の距離は１ｍｍ
で固定されている。
【００１９】陽極２、マイクロ中空陰極３および石英板
５はそれぞれ口径２００μｍの中央孔を有している。そ
れぞれの孔は重水素ランプの主要放射方向にみて、貫通
孔４を形成するように同軸に並んで配置している。前記
貫通孔４により、マイクロ中空陰極３から放射される紫
外線スペクトルに加えて（図示されない）ハロゲンラン
プの光が導かれ、この光が前記紫外線スペクトルを可視
ビームを有するスペクトルに補正する。
５はそれぞれ口径２００μｍの中央孔を有している。そ
れぞれの孔は重水素ランプの主要放射方向にみて、貫通
孔４を形成するように同軸に並んで配置している。前記
貫通孔４により、マイクロ中空陰極３から放射される紫
外線スペクトルに加えて（図示されない）ハロゲンラン
プの光が導かれ、この光が前記紫外線スペクトルを可視
ビームを有するスペクトルに補正する。
【００２０】ランプバルブ１の長さは１ｃｍ、外径は２
ｃｍである。このランプバルブ１には冷間封入圧２００
ｍｂａｒの純粋な重水素が封入されている。
ｃｍである。このランプバルブ１には冷間封入圧２００
ｍｂａｒの純粋な重水素が封入されている。
【００２１】陽極２とマイクロ中空陰極３の電気的接続
はそれぞれ電気的な接続線６、７を介して行われ、該接
続線６、７はランプバルブ１の中に気密に封止されたモ
リブデン箔８、９を介してランプバルブ１から外に導か
れ、電圧源１２に接続されている。該電圧源１２は最大
１ｋＶの直流電圧を発生し、マイクロ中空陰極３の範囲
での放電の確実な点弧を保証している。実施例において
電圧源１２は、９Ｗの電力消費量に相応し、４５０Ｖの
電圧において２０ｍＡの電流を放電に供給する。
はそれぞれ電気的な接続線６、７を介して行われ、該接
続線６、７はランプバルブ１の中に気密に封止されたモ
リブデン箔８、９を介してランプバルブ１から外に導か
れ、電圧源１２に接続されている。該電圧源１２は最大
１ｋＶの直流電圧を発生し、マイクロ中空陰極３の範囲
での放電の確実な点弧を保証している。実施例において
電圧源１２は、９Ｗの電力消費量に相応し、４５０Ｖの
電圧において２０ｍＡの電流を放電に供給する。
【００２２】図１に図示された重水素ランプはコンパク
トな構造と長い寿命により優れている。マイクロ中空陰
極３により放射される紫外線スペクトルは従来の重水素
ランプの紫外線スペクトルとは異なっていない。図１に
図示された重水素ランプはその紫外線波長領域の発光連
続体により、携帯の紫外線分光器へのユニバーサルな使
用に特に良好に適合している。
トな構造と長い寿命により優れている。マイクロ中空陰
極３により放射される紫外線スペクトルは従来の重水素
ランプの紫外線スペクトルとは異なっていない。図１に
図示された重水素ランプはその紫外線波長領域の発光連
続体により、携帯の紫外線分光器へのユニバーサルな使
用に特に良好に適合している。
【図１】本発明に係る重水素ランプの実施形態の概略図
である。
である。
１ ランプバルブ ２ 陽極 ３ マイクロ中空陰極 ４ 貫通孔 ５ 板 ６、７ 電気接続線 ８、９ モリブデン箔 １２ 電圧源
Claims (7)
- 【請求項１】 封入ガスが充填されている放電室を有
し、該放電室には電気端子を備えた第１の電極と第２の
電極が互いに離れて配置されており、放電条件下で一方
の電極は陽極として、もう一方の電極はマイクロ中空陰
極として作用する形式の紫外線放電ランプにおいて、前
記封入ガスは重水素を含有し、封入ガス中の重水素の分
圧は少なくとも２０ｍｂａｒであることを特徴とする、
紫外線放電ランプ。 - 【請求項２】 封入ガスとして重水素が使用されること
を特徴とする、請求項１に記載の紫外線放電ランプ。 - 【請求項３】 電力消費量が１０Ｗ以下であることを特
徴とする、請求項１または２に記載の紫外線放電ラン
プ。 - 【請求項４】 前記重水素の分圧が少なくとも１００ｍ
ｂａｒであることを特徴とする、請求項１から３までの
いずれか１項に記載の紫外線放電ランプ。 - 【請求項５】 放電が高周波数により惹き起こされるこ
とを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に
記載の紫外線放電ランプ。 - 【請求項６】 前記第１の電極及び第２の電極はそれぞ
れ孔を有しており、該孔は主要放射方向へ投影してみた
際少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の紫外線放電
ランプ。 - 【請求項７】 放電が直流電圧により惹き起こされるこ
とを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に
記載の紫外線放電ランプ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19920579.5 | 1999-05-04 | ||
| DE1999120579 DE19920579A1 (de) | 1999-05-04 | 1999-05-04 | UV-Entladungslampe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000357489A true JP2000357489A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=7906995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000133722A Pending JP2000357489A (ja) | 1999-05-04 | 2000-05-02 | 紫外線放電ランプ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1056117A3 (ja) |
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