JPH0660852A

JPH0660852A - 重水素放電管

Info

Publication number: JPH0660852A
Application number: JP21491292A
Authority: JP
Inventors: Yoji Arai; 要次新井; Takeshi Kimura; 剛木村; Makoto Yasuda; 誠安田; Takeshi Fukuda; 剛福田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1992-08-12
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】封入ガスの減少を防ぎ、短寿命を避けて小型
化できる重水素放電管を得る。【構成】放電により生じる重水素ガスイオンまたは重
水素原子を再結合させるために、光の取出し方向の一部
を除き、金属隔壁６をさらに蔽った金属等の囲い１０を
設ける。

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などの紫外域光源として用いら
れる、特に寿命の改良を行った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
センター）の２０頁から３０頁に記載されている。

【０００３】重水素放電管の外観は図５（ａ）に示すよ
うに、石英または硬質ガラスからなるバルブ１が同種の
ガラスからなるステム２に溶着されて、密閉容器を形成
している。上記バルブ１の管内には遮蔽箱を形成する金
属隔壁６で蔽った電極部および数Ｔｏｒｒの重水素ガス
または水素ガスが封入されている。また、１９は光取出
し窓を示し、１２は光取出し方向を示す。２８は電極に
電力を供給するための導入線である。

【０００４】図５（ｂ）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３と平板状陽極４とを配置し、上記陰極
３および陽極４の途中には、放電を狭窄させるための小
穴５を有する隔壁板７を設けた構造の放電管である。ま
た、放電路を制御するために、ニッケルなどの金属で密
閉した遮蔽箱を形成した金属隔壁６が上記電極を蔽って
いる。上記構造の放電管に直流電圧を印加して放電する
と、上記陰極３と陽極４との間にプラズマ２９を生じ、
上記放電狭窄用の小穴５の部分で封入ガスが発光するた
め、紫外域に強い連続スペクトルを放射する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による重
水素放電管では、点灯することによって封入ガスが徐々
に減少し、これに基き寿命が短くなるという関係から、
上記バルブの容積を３０〜５０ｃｍ³程度にする必要が
あり、上記容積以下にすると封入ガスの減少が著しく促
進されて短寿命になるため、上記放電管を小型化するこ
とが難しかった。

【０００６】本発明は、封入ガスの減少を防いで、小型
化しても長寿命が得られる重水素放電管を得ることを目
的とする。

【０００７】

【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上記放
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、光の取出し方向の一部を除き、上記金属隔壁をニッ
ケルなどの金属で、さらに蔽った囲いを設けることによ
って達成される。

【０００８】発明者等は図６に示すような２重管構造の
重水素放電管を製作し、封入ガスの減少が、ガラスに拡
散、透過することによる減少か、または金属表面などに
トラップされることによる減少なのかを、実験により確
認した。実験においては放電管の外径が２０ｍｍ、長さ
が５０ｍｍの石英バルブ１とステム２とを、溶着によっ
て密閉容器とし、上記密閉容器内には陰極３と陽極４お
よび放電を狭窄させるための小穴５を有する隔壁板７な
どの電極部を配置し、その周囲に金属板で蔽った金属隔
壁６を設けている。また、上記バルブ１の表面周囲は外
径３０ｍｍの石英管で蔽って二重管２４とし、上記バル
ブの内部には従来と同じ重水素ガスを数Ｔｏｒｒ充填し
た。なお、上記バルブ１の光取出し窓８も、平面状窓２
７を有する石英で形成した空間部２５を溶着して二重構
造にした。上記バルブ１を蔽った石英二重壁とバルブ１
との間の空間を高真空に保持した二重管構造の重水素放
電管を試作し、３００ｍＡの定電流電源で点灯しながら
封入ガスの変化を測定した。上記実験の結果により、点
灯することによってバルブ１を取巻く外側の高真空空間
側に重水素ガスが洩れ、点灯時間に比例して上記外側高
真空空間側の重水素ガス量が増し、放電管のバルブ１内
の重水素ガスが減少して行くということが判った。

【０００９】上記現象は放電によって生じるプラズマが
陰極３と陽極４との間のみに生じるわけではなく、上記
金属隔壁６の開口部から外側にも広がる。特に上記金属
隔壁６の外側で生成した重水素イオンまたは重水素原子
はバルブ１の管壁方向へと進み、石英などのガラスに拡
散し透過するために、上記バルブ１内の重水素ガスが減
少するものと推定できる。したがって、重水素ガスイオ
ンや重水素原子をバルブ壁に到達または透過させないた
めに、上記金属隔壁６の外側をさらに金属などで蔽って
第２の囲いを設け、上記重水素ガスイオンや重水素原子
を再結合させれば、放電管内の重水素ガスの減少を抑制
することが可能で、上記目的を達成することができる。

【００１０】

【作用】重水素放電管は従来の技術欄に記載したよう
に、バルブとステムを溶着した密閉容器内に、陰極と陽
極とをそれぞれ蔽った金属隔壁と、上記陰極と陽極との
間に形成する放電路を狭窄するための小穴を設けた隔壁
板とともに、重水素ガスまたは水素ガスを封入している
が、上記構成の放電管に電圧を供給して放電させた場合
に、放電によって生成される重水素のイオンまたは重水
素原子は、拡散によってバルブの管壁方向に進むが、殆
んどのイオンおよび原子は電極を囲む金属隔壁で再結合
する。しかし前記のように、放電によって生じるプラズ
マは金属隔壁の開口部から外に洩れるため、上記金属隔
壁の外においても重水素のイオンまたは原子が生成さ
れ、これらのイオンまたは原子はバルブの内壁へと向
う。

【００１１】本発明の重水素放電管では、上記バルブの
内壁または外壁に金属被膜または導電性被膜を蒸着など
によって形成している。そのため、放電により生成され
た重水素ガスイオンは管壁に向けて進み、管壁に設けた
金属被膜や導電性被膜に到達した際に、上記重水素ガス
イオンや重水素原子は再結合されて元の重水素ガス（Ｄ
₂）の状態に戻る。上記現象は石英をスパッタリングし
て形成した絶縁物質の被膜でも、同様の効果が得られる
ことが確認された。また、上記金属隔壁をさらに蔽う金
属の囲いを設けた場合には、上記重水素ガスイオンや重
水素原子が上記金属隔壁の外で生成しても、これらをさ
らに蔽う金属の囲いによって再結合される。

【００１２】したがって、本発明による構造では石英ガ
ラスのバルブに到達し拡散・透過する重水素ガスイオン
や重水素原子がなくなり、放電によってバルブ内の重水
素ガスが減少するのを防ぐため、重水素放電管の寿命を
延ばし小型化することが可能になる。

【００１３】

【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
す電極部の断面図、図２は上記重水素放電管の第２実施
例を示す電極部の断面図、図３は上記重水素放電管の第
３実施例を示す電極部の横断面図、図４は上記実施例の
電極部縦断面図である。

【００１４】本発明の第１実施例である図１において、
１は放電管容器であるバルブを示し、石英ガラスからな
り、端部は石英製のステム２と溶着されて密閉容器にな
っている。上記バルブ１内には重水素ガスを数Ｔｏｒｒ
封入している。電極部分を遮蔽する金属隔壁６は、陰極
室と陽極室とを分離し、上記金属隔壁６内には隔壁板７
を挾んで、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
等の酸化物を塗布した陰極３と、モリブデンからなる平
板形状の陽極４とが、上記隔壁板７の放電狭窄用小穴５
を挾んで対置されている。上記陽極４には中心部に直径
２ｍｍの小穴が設けてある。また、上記陰極３と陽極４
との間の放電狭窄用の小穴５の直径は１ｍｍである。上
記陰極３および陽極４はそれぞれニッケルなどの金属で
囲んだ金属隔壁６で放電路を制限している。また、陽極
４を囲んだ金属隔壁６にも光取出し方向の前方に、光を
遮ることがないように直径３ｍｍの小穴を設けている。
さらに、フィラメントからなる陰極３が配置してある陰
極室は、点灯時にフィラメントを加熱し、陰・陽極間に
高電圧を印加した際の放電路が、直径１ｍｍの上記放電
狭窄用の小穴５を通らずにフィラメントと陽極間で放電
しないように、裏面に金属性の蓋を取付けた。バルブ１
の先端の８は紫外線を取出すための窓であり、不純物が
少ない石英を用いた。上記構造の放電管に、本発明では
ニッケルを真空蒸着してバルブ１の内壁にニッケル被膜
１０を設けるとともに、上記紫外線を取出す光取出し窓
８にも、光を遮らない直径５ｍｍの小穴１１を一部に残
してニッケル被膜を設けた。

【００１５】上記構造の放電管において陰極３のフィラ
メントを加熱しておき、陰・陽極間に直流電圧を印加し
て点灯させると、上記隔壁板７に設けた放電狭窄用の直
径１ｍｍの小穴５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。上記放射光は本実施例では
陽極４に設けた直径２ｍｍの小穴および金属隔壁６に設
けた直径３ｍｍの小穴を経て、光取出し窓８の直径５ｍ
ｍの小穴１１から得ることができる。放電によって生じ
たプラズマは、前記のように陰極・陽極間だけでなく上
記金属隔壁６の外側にも広がって発生するが、金属隔壁
６外の上記プラズマ中で生じた重水素イオンおよび重水
素原子はバルブ１の内壁に設けた上記ニッケル被膜１０
によって中和され、バルブ１に拡散・透過することなく
重水素分子に戻る。

【００１６】上記ニッケル被膜のようにバルブ１の内壁
に真空蒸着される金属被膜は、ニッケルに限定されず銅
とかアルミニウム等の他の金属でもよく、あるいは金属
被膜の代りに導電性被膜を形成しても、放電管の温度を
上回る融点３５０°以上の被膜であれば同様の効果が得
られるが、さらに石英をスパッタリングした絶縁物質の
被膜であっても、同様の効果を得られることが確認され
ている。

【００１７】図２に示す本発明の第２実施例は、上記ニ
ッケル等の金属被膜１０を重水素放電管の容器であるバ
ルブ１の外壁に、ほぼ全面に亘って蒸着したものであ
る。上記金属被膜１０を除いては図１に示す上記第１実
施例と同様の構造である。放電により重水素ガスが上記
バルブの石英に拡散しても、外壁に設けた上記金属被膜
１０を透過することができないため、放電の時間が経過
してもバルブ１内の重水素ガスが減少することなく、放
電管の寿命が短くなるのを防ぐことができる。

【００１８】本発明の第３実施例を示す図３は重水素放
電管電極部の横断面図であり、１は石英ガラスまたは硬
質ガラスからなるバルブで、端部でステムと溶着され密
閉容器を形成し、内部には重水素ガスを数Ｔｏｒｒ封入
してある。上記バルブ１内に示す電極部を蔽う金属隔壁
は陽極遮蔽箱１４と陰極遮蔽箱１５とに分れ、上記陽極
遮蔽箱１４にはモリブデンからなる平板状の陽極４を配
置し、上記陰極遮蔽箱１５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Ｂａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＣａＯ等の酸化物を塗布した陰極３を設置
している。上記陰極３と陽極４との間には、両極間の放
電を狭窄するための直径１ｍｍの小穴５を設けた隔壁板
７を有している。上記陰極３や陽極４はニッケルなどの
金属で取り囲んだ構造により、両電極間の放電路を制限
しているが、これらの金属隔壁には光通過窓２４を設
け、上記光通過窓２４を設けた方向の上記金属隔壁を蔽
うように、本実施例ではさらに囲い１７を設けて上記光
通過窓２４の周囲を蔽っている。上記囲い１７には、上
記放電狭窄用小穴５と上記光通過窓２４および放電管の
光取り出し窓１９の同軸上に、光の通過を妨げないよう
な貫通穴１８を設けている。

【００１９】図４は上記電極部の縦断面図であるが、陽
極遮蔽箱１４は上下方向共上蓋２０および下蓋２１で蔽
っている。また、陰極遮蔽箱１５には上記のようにさら
にこれを蔽う囲い１７を設け、上記囲い１７の上蓋２２
および下蓋２３をそれぞれ延長して、上記陰極遮蔽箱１
５の上下方向を蔽っている。

【００２０】上記構造の放電管を放電させると、上記隔
壁板７に設けた放電狭窄用の直径１ｍｍの小穴５で発光
した重水素ガスは、紫外域に連続スペクトルを放射し、
放射光は上記金属隔壁をさらに蔽う囲い１７の貫通穴１
８を経て、光取り出し窓１９から得ることができる。放
電によって生じるプラズマは、前記のように両電極間の
放電路以外にも上記金属隔壁の外に広がる。そのため、
上記金属隔壁の外に広がったプラズマ中の重水素ガスイ
オンまたは重水素原子は拡散して、上記金属隔壁をさら
に蔽う囲い１７に到達して再結合され、重水素分子に戻
されるので、バルブ１内の重水素ガスの減少が防止され
る。

【００２１】

【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
の一部に上記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、光の取出し方向の一部を除き、さら
に蔽った囲いを設けることによって、放電時に上記金属
隔壁の外に広がったプラズマ中の重水素ガスイオンまた
は重水素原子が、上記金属隔壁をさらに蔽う囲いにより
再結合されるため、放電管中の重水素ガスの減少がより
少なくなり、長寿命の重水素放電管を得ることができ、
短寿命を避けて上記放電管の小型化を達成できるという
効果がある。

【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
電極部の断面図である。

【図２】上記重水素放電管の第２実施例を示す電極部の
断面図である。

【図３】上記重水素放電管の第３実施例を示す電極部の
横断面図である。

【図４】上記実施例の電極部縦断面図である。

【図５】従来の重水素放電管を示す図で、（ａ）は外観
図、（ｂ）は電極部の横断面である。

【図６】実験に用いた重水素放電管の断面を示す図であ
る。

【符号の説明】

１バルブ３陰極４陽極５放電狭窄用小穴６金属隔壁１０、１７金属の
囲い

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】重水素または水素を封入した管内に、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
金属隔壁の一部に上記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、光の取出し方向の一部を除
き、上記金属隔壁をニッケルなどの金属で、さらに蔽っ
た囲いを設けたことを特徴とする重水素放電管。
【請求項２】上記金属隔壁をさらに蔽う囲いは、電極導
入線を避けて管の内面または外面に施した、ニッケルな
どの金属被膜、導電性被膜または絶縁物質の被膜である
ことを特徴とする請求項１記載の重水素放電管。
【請求項３】上記金属被膜、導電性被膜または絶縁物質
の被膜は、融点が３５０°以上の被膜であることを特徴
とする請求項２記載の重水素放電管。
【請求項４】上記金属隔壁をさらに蔽う囲いは、上記金
属隔壁の光取出し方向の一部を除くその周囲を蔽う囲い
であることを特徴とする請求項１記載の重水素放電管。