JPH05159749A - 重水素放電管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】陰極付近で発光する光や非対称陽光柱の光を除
き、放射輝度が安定した重水素放電管を得ることを目的
とする。 【構成】重水素放電管の陽極小穴５と陽極遮蔽隔壁穴８
を、放電路狭窄用小穴７と同軸上に配置する。また陰極
３も上記各穴とともに小穴７の同軸上に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分光光度計や液体クロ
マトグラフィの光検知器等に、紫外域光源として用いる
重水素放電管に関するものである。

【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。重水素
放電管の外観は図８に示すように、バルブ１がステム１
４と溶着されて密閉容器を形成し、上記密閉容器内に電
極および重水素ガスまたは水素ガスが数Ｔｏｒｒ封入さ
れている放電管である。図に示す１５は上記電極に電力
を供給するための導入線である。図９に従来の重水素放
電管における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３と平板状の陽極
４′とを配置し、上記陰極３および陽極４′の間には、
放電を狭窄するための小穴７を有する隔壁板を設けた構
造になっている。また、上記陽極４′は放電路を制御す
るために、ニッケルなどの金属板で囲まれた遮蔽箱２で
蔽われている。上記構造の放電管に直流電圧を印加して
放電させると、陰極・陽極間の放電路を狭窄した上記小
穴部７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。この放射光をバルブ１の陰極側に設けた
光取り出し窓９から取り出して使用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、重
水素放電管からの放射光をバルブの陰極側に設けた光取
り出し窓から取り出していたが、この場合には図３の曲
線１２に示すように、上記狭窄用小穴部で発光する放射
輝度分布が陰極側に広がった非対称形の分布になる。こ
れは、上記陰極近傍で発光する陰極グロー光を同時に取
り出したり、あるいは陰極側で発光する非対称の陽光柱
からの光を同時に取り出すためである。したがって、陰
極輝点が移動したりすると上記陰極グロー光の位置が変
化し、上記小穴部の中心より陰極側の放射輝度が僅かに
変化する。また、陰極輝点の移動により陽光柱の非対称
性が変化し、陰極側の放射輝度が変化する。このため、
上記放射輝度の変化はゆらぎとなって現われ、安定度を
悪くする原因になっていた。

【０００４】本発明は、陰極付近で発光する光や非対称
陽光柱の光を除き、放射輝度が安定した重水素放電管を
得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、重水素また
は水素ガスを封入した管内に、電子放射物質を塗布した
陰極と陽極とを囲み、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穴を設けた重水素放電管におい
て、上記陽極および陽極遮蔽隔壁にそれぞれ設けた光取
り出し用の小穴を、上記狭窄用小穴と同軸上に配置する
ことにより、または上記陰極も含めて同軸上に配置する
ことにより達成される。

【０００６】

【作用】本発明による重水素放電管の電極中心部におけ
る横断面図の一例を図１に示す。図において、１は石英
または硬質ガラスからなる放電管のバルブであり、端部
はステムと溶着することによって密閉容器を形成してい
る。上記密閉容器内には、電極部と重水素ガスまたは水
素ガスが数Ｔｏｒｒ封入されている。電極部は、タング
ステン線からなるフィラメントに電子放射物質を塗布し
た陰極３と、モリブデン等からなる平板状の電極の中央
部に小穴５を設けた陽極４とを備え、上記陰極３および
陽極４との間には、放電を狭窄するための小穴７を設け
た隔壁板６が配置されている。それぞれの電極はニッケ
ル等の金属板で形成された遮蔽隔壁２で蔽われている。
上記遮蔽隔壁２の陽極側中央付近には上記陽極４の小穴
５よりもさらに大きな小穴８が設けてある。上記陽極４
の小穴５および上記遮蔽隔壁２の小穴８は、それぞれ放
電狭窄用の小穴７の中心を通る軸線上に配置し、放電狭
窄部で発光した光を遮ることがないように構成してい
る。また、上記陽極４の小穴５および上記遮蔽隔壁２の
小穴８を、上記陰極３とともに放電狭窄用の小穴７の中
心を通る軸線上に配置している。

【０００７】上記のように構成した重水素放電管で、陰
極３であるフィラメントを加熱し、陰極３と陽極４との
間に直流電圧を印加して放電させると、上記放電は陰極
３と陽極４との間に配置した放電狭窄部の小穴７によ
り、重水素ガスが強く発光して紫外域に連続スペクトル
が放射され、放射光は光取り出し窓９から外部に取り出
される。

【０００８】上記のように、陽極４の小穴５と遮蔽隔壁
２の小穴８とを放電狭窄用の小穴７の軸線上に配置した
構成では、陰極３の近傍で発生する陰極グロー光が、上
記隔壁板６で遮蔽されて陽極側には出射しないため、放
電狭窄部の小穴７から放射される光の輝度分布は、図３
の曲線１３に示すように小穴７を中心にして対称にな
る。また、上記のように、さらに陰極３がともに小穴７
の軸線上に配置するときは、陰極３と放電狭窄用小穴７
との間のプラズマ陽光柱が上記小穴７に対して対称形に
なり、この場合も上記放電狭窄用小穴７から放射される
光の輝度分布は、図３の曲線１３に示すように対称にな
る。したがって、陰極輝点が移動しても、陰極グロー光
を同時に取り出したり、非対称のプラズマからの光を同
時に取り出すことがないため、図４（ａ）に示すよう
に、放射輝度のゆらぎが少ない安定した光を得ることが
できる。

【０００９】

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明による重水素放電管の第１実施例を示
す横断面図、図２は本発明による重水素放電管の第２実
施例を示す横断面図、図３は上記実施例の放電路狭窄用
小穴で発光する放射光の輝度分布を示す図、図４は重水
素放電管における放射輝度のゆらぎを示す図で、（ａ）
は本発明で得られたゆらぎを示し、（ｂ）は従来のゆら
ぎを示す図、図５は本発明による重水素放電管の第３実
施例を示す横断面図、図６は本発明による重水素放電管
の第４実施例を示す横断面図、図７は上記第４実施例に
おける電極部の側断面図である。

【００１０】本発明の第１実施例を示す図１において、
１は放電管バルブを示し石英または硬質ガラスからな
り、端部はステムと溶着されて密閉容器を形成してい
る。上記密閉容器内には重水素ガスまたは水素ガスが数
Ｔｏｒｒ、電極とともに封入されている。２は電極部分
の遮蔽隔壁を示し、上記遮蔽隔壁２内には、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
配置されている。上記陽極４には中心部に直径２ｍｍの
小穴５を設けている。また、上記陰極３と陽極４との間
には隔壁板６があり、上記両電極間の放電を狭窄するた
めに直径１ｍｍの小穴７が設けられている。上記陽極４
の小穴５は、隔壁板６に設けた直径１ｍｍの小穴７の中
心軸上に配置してある。陰極３および陽極４は、ニッケ
ルなどの金属板で取り囲んだ遮蔽隔壁２により放電路を
制限し、陽極４を配置している陽極室は、上下方向もニ
ッケルなどの金属でふたをしている。また、上記陽極４
を遮蔽している遮蔽隔壁２の一部には、上記隔壁板６に
設けた直径１ｍｍの小穴７および陽極４に設けた直径２
ｍｍの小穴５の中心軸上に直径３ｍｍの小穴８を設けて
いる。上記フィラメントを配置した陰極室は、点灯時に
フィラメントを加熱し高電圧を印加した際の放電路が、
上記隔壁板６に設けた直径１ｍｍの放電路狭窄用穴７を
通らずに、陰極３と陽極４との間で放電しないように、
上下とも金属のふたを設けている。９は紫外線を取り出
すための窓であり、不純物が少ない石英を用いた。１０
は光の取り出し方向を示す。上記のような構造にするこ
とによって、遮蔽隔壁２の開口部である穴８を従来の重
水素放電管よりも小さくできるため、重水素ガスがガラ
スからの拡散等で減圧するのを抑制でき、放電管の寿命
を長くすることができるなどの効果が得られる。

【００１１】上記構造の重水素放電管において、陰極３
であるフィラメントを加熱しておき、陰極３および陽極
４間に直流電圧を印加して点灯させると、隔壁板６に設
けた直径１ｍｍの放電路狭窄用小穴７により、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。上
記放射光は陽極４に設けた小穴５および遮蔽隔壁２に設
けた小穴８を経て、光取り出し窓９から得ることができ
る。

【００１２】本発明の第２実施例を示す図２は電極中心
部の横断面図であり、陽極を除いた電極の配置は第１実
施例と全く同様であるが、放電路狭窄用小穴７で発光し
た放射光を遮ることがない側方位置に、陽極１１を配置
することによって、小穴を必要としない陽極を用いるに
かかわらず第１実施例と同様の効果を得ることができ
る。

【００１３】図３は上記放電路狭窄用小穴７で発光した
放射光の放射輝度分布を示す図である。図において、曲
線１２は従来品の放射輝度分布を示し、曲線１３は本発
明による構造の重水素放電管における放射輝度分布を示
している。図示のように放電路狭窄用小穴７で発光した
放射光の輝度分布は、従来の重水素放電管では陰極グロ
ー部の発光を取り込むため、陰極側に広がった非対称形
であるのに対し、本発明による重水素放電管では、曲線
１３に示すように全く対称的な放射輝度分布が得られ
る。

【００１４】また、放射輝度のゆらぎについて、本発明
によるゆらぎを従来のゆらぎと比較して図４に示す。
（ａ）は本発明に基く構造の重水素放電管で得られた放
射輝度のゆらぎを示し、（ｂ）は従来品の放射輝度のゆ
らぎを示している。図４に示すように、従来品は陰極グ
ロー部で発光する不安定な光を取り込むため放射輝度の
ゆらぎが大きいのに比べ、本発明による重水素放電管で
は、上記陰極グロー部での発光を取り込まないため、従
来品の約１／２に小さくなり、安定度がすぐれた重水素
放電管を得ることができる。

【００１５】本発明の第３実施例を示す図５において、
遮蔽隔壁２の形状と電極の配置が異なる他は、上記第１
実施例と全く同様である。上記遮蔽隔壁２は、放電狭窄
用の直径１ｍｍの小穴７を有する隔壁板６を挾んで、陰
極室と陽極室とに分れている。上記陽極室に設置したモ
リブデンからなる平板状の陽極４には、中心部に直径２
ｍｍの小穴５を設け、上記小穴５と陽極室の光取り出し
方向側壁の一部に設けた直径３ｍｍの小穴８とを、上記
放電路狭窄用小穴７の中心軸線上に設けるとともに、上
記中心軸線上の陰極室内に陰極３を設置している。上記
陰極室および陽極室は、上下共ニッケル等の金属製ふた
を設けて、点灯時に陰極３から陽極４に至る放電路が上
記放電路狭窄用小穴７を通過するように、放電路の制御
を行っている点も上記各実施例と同様である。

【００１６】本実施例では、遮蔽隔壁２に設けた穴８
と、陽極４の小穴５と、放電路狭窄用小穴７と陰極３と
は、いずれも同軸線上に設置されているため、上記小穴
７における放射輝度分布特性の片寄りがなく、放射光は
陰極輝点移動の影響が小さくゆらぎは従来の約１／２で
あった。

【００１７】本発明の第４実施例を示す図６において、
上記第３実施例とほぼ同様の構造であるが、タングステ
ンからなる３重コイルの陰極３を、モリブデンからなる
直径６ｍｍの筒１１で蔽い、筒の上部も同一金属でふた
をした構造に形成している。上記モリブデン筒１１の側
面には、放電路狭窄用小穴７の中心と同軸上に直径３ｍ
ｍの穴１２があけてあり、陰極側放電路を制限した構造
に形成してある。上記のように陰極３を筒１１で覆った
構造以外は第３実施例と全く同様であるが、第３実施例
における陰極室上下の遮蔽が不用になるにかかわらず、
同様の効果を得ることができる。なお、図７は上記第４
実施例における電極部の側断面を示す図である。図にお
いて、２はそれぞれの電極を遮蔽する遮蔽隔壁を示し、
上記遮蔽隔壁２内にはモリブデン筒１１で覆った陰極３
と放電路狭窄用小穴７を有する隔壁板６および陽極４が
一直線上に配置してあり、陰極３を覆ったモリブデン筒
１１の中央部には直径３ｍｍの穴１２をあけている。上
記遮蔽隔壁２、陽極４、モリブデン筒１１のそれぞれの
小穴８、５、１２は、上記放電路狭窄用の小穴７の中心
軸上に配置した構造になっている。１３は陽極リード線
を絶縁するための絶縁管であり、ステム１４は各種電極
を組立ててバルブと溶着し、密閉容器を形成している。
また、１５は電力を供給するための導入線である。

【００１８】上記実施例の放電路狭窄用小穴７で発生し
た放射光の放射輝度は、上記各実施例と同様に図３の曲
線１３に示すとおり、陰極側に広がった従来の重水素放
電管の非対称分布とは異なり、全く対称的な放射輝度分
布特性が得られる。また、放射輝度のゆらぎについて
も、本実施例では非対称なプラズマ陽光柱からの光を取
り込まないため、図４（ａ）に示すように前記各実施例
同様、従来品のゆらぎの大きさに対し約１／２と小さく
なり、安定度がすぐれた重水素放電管を得ることができ
る。

【００１９】本発明による重水素放電管は、形状や点灯
方法等においても従来品の重水素放電管と全く同一であ
るため、一般の分光光度計および液体クロマトグラフィ
の光検出器に使用している重水素放電管と、互換性につ
いては全く問題がない。

【００２０】

【発明の効果】上記のように本発明による重水素放電管
は、重水素または水素ガスを封入した管内に、電子放射
物質を塗布した陰極と陽極とを囲み、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穴を設けた重水
素放電管において、上記陽極および陽極遮蔽隔壁にそれ
ぞれ設けた光取り出し用の小穴を、上記狭窄用小穴と同
軸上に配置することにより、上記狭窄用小穴における放
射光の放射輝度分布が全く対称形であるため、レンズ等
で集光した光学系においても均一な光を取り出すことが
できる。また、放射輝度のゆらぎが従来品に比し約１／
２に低減でき、放射輝度のゆらぎが小さくなることによ
ってＳ／Ｎの向上がはかれ、より微量濃度の検出が可能
な光学装置を得ることができる。さらに、電極を覆う遮
蔽隔壁の開口部が小さくできるため、重水素ガスの減圧
速度が抑制でき、重水素放電管の寿命を伸ばすことが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による重水素放電管の第１実施例を示す
横断面図である。

【図２】本発明による重水素放電管の第２実施例を示す
横断面図である。

【図３】上記実施例の放電狭窄用小穴で発光する放射光
の輝度分布を示す図である。

【図４】重水素放電管における放射輝度のゆらぎを示す
図で、（ａ）は本発明の実施例で得られたゆらぎを示
し、（ｂ）は従来品で得られるゆらぎを示す図である。

【図５】本発明による重水素放電管の第３実施例を示す
横断面図である。

【図６】本発明による重水素放電管の第４実施例を示す
横断面図である。

【図７】上記第４実施例における電極部の側断面図であ
る。

【図８】重水素放電管の外観を示す図である。

【図９】従来の重水素放電管における電極部の横断面図
である。

【符号の説明】

２ 金属隔壁 ３ 陰極 ４ 陽極 ５ 陽極の小穴 ７ 放電路狭窄用小穴 ８ 陽極遮蔽隔壁の
穴 ９ 光取り出し窓 １１ 金属筒

フロントページの続き (72)発明者 福田 剛 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所青梅工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重水素または水素ガスを封入した管内に、
   電子放射物質を塗布した陰極と陽極とを囲み、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穴を設
   けた重水素放電管において、上記陽極および陽極遮蔽隔
   壁にそれぞれ設けた光取り出し用の小穴を、上記狭窄用
   小穴と同軸上に配置することを特徴とする重水素放電
   管。
2. 【請求項２】上記陽極および陽極遮蔽隔壁に設けた光取
   り出し用の小穴は、上記放電路狭窄用の小穴よりも大き
   いことを特徴とする請求項１記載の重水素放電管。
3. 【請求項３】上記陽極は、光取り出し窓方向に設け、上
   記放電路狭窄用小穴部で発光する放射光を遮らない側方
   位置に、配置することを特徴とする請求項１記載の重水
   素放電管。
4. 【請求項４】上記陽極および陽極遮蔽隔壁に設けた光取
   り出し用の小穴は、上記陰極とともに、上記狭窄用小穴
   と同軸上に配置することを特徴とする請求項１記載の重
   水素放電管。
5. 【請求項５】上記陰極は、放電路用の小穴を側面に有す
   る金属などの筒で蔽った陰極であることを特徴とする請
   求項４記載の重水素放電管。