JPS6255859A - マイクロ波放電光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はマイクロ波により発光管に放電プラズマを発生
させて発光させるマイクロ波放電光源装置に関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

近年、放電利用の光源装置としてマイクロ波を用いた光
源装置が注目され、一部は既に実用に供されている。

このマイクロ波を用いた光源装置では１発光管を無電極
にできるため９例えば電極物質の消耗による不点、電極
の蒸発等に起因するランプ壁の黒化などの問題が解消さ
れる。

第４図はこのマイクロ波放電光源装置の構成例を示す断
面図である（特願昭５９−２７４６２５号）。

同図に示す装置は、マグネトロン３１から発されたマイ
クロ波を導波管３２を介して伝搬し、さらに導電性のア
ンテナ３３によって発光管３４へ放射させるものである
。なおりバー３５は９発光管３４が発した光を図中下方
へ照射するために設けたものである、 この様に構成されたマイクロ波放電光源装置においては
、アンテナ３３を介して放射されたマイクロ波によって
発光管３４　Ｋ封入されたガスが励起され放電が生ずる
。

より詳しく説明すると９発光管３４に至ったマイクロ波
の多くは、その発光管３４内のアンテナ３３に近い管壁
近傍で吸収され９発光管３４の管壁内表面近傍に放電ク
ラズマが生じる。また２発光管３４内部で封入ガスに吸
収されなかった一部のマイクロ波は９発光管３４のパル
プを透過する。

この透過したマイクロ波が、装置の外部へ渥洩する事を
防ぐ安全手段として、一般に発光管３４の周囲にマイク
ロ波を遮へいする金属網等を設ける措置が採られている
。換言すると発光管３４を透過したマイクロ波は９．こ
の金属網に吸収され。

マイク波損失となる。

以上の様に、マイクロ波の一部は、金属網等の遮へい体
に吸収されるため装置外部への―洩は避けることができ
るものの、アンテナ３３から放射されたマイクロ波を略
完全に利用できないという難点があった。

すなわち、マグネトロン３１が発したマイクロ波の光変
換効果（ランプ効率−の低下等が見られ。

これを改善する余地が残されていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたもので
２発光管を透過したマイクロ波を、空胴共振器の作用を
果たす金属導体により反射させ。

再び発光管に至らしめ１発光に寄与させることにより、
マイクロ波つ損失を抑制するマイクロ波放電光源装置を
提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、マイクロ波発振器と、このマイクロ波発振器
より発振されたマイクロ波を伝送する導波管と、一端が
導波管内に突出されると共に、他端が導波管の外部に導
出された金属導体より成るアンテナと、導波管の外部に
導出されたアンテナを包囲するように設けられた発光管
と、この発光管の周囲に配設され、空胴共振器の作用を
成し。

透光部を有する金属導体とを備えたマイクロ波放電光源
装置であって。

アンテナから放射されたマイクロ波は９発光管に封入さ
れた封入ガスを励起すると共に９発光管を透過したマイ
クロ波は、空胴共振器の作用を果たす金属導体により反
射され、再び発光管に帰還し１発光に寄与するので、マ
イクロ波の損失を抑制できるマイクロ波放電光源装置を
提供する。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を以下に図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明に係るマイクロ波放電光源装置の第１の
実施例を示す概略図である。

同図に示す様に導波管１の一端には１周波数が例えば２
４５０ＭＨｚのマイクロ波を発振するマグネトロン２が
金属ガスケットを介して取り付けられている。導波管１
の他端の側面には＊４０１ＥｌＫ径程度の開口３が設け
られている。この開口３には例えば銅などの金属導体か
ら成る円柱状のアンテナ４が挿通され、その一端は導波
管１内に、他端は導波管１外に所定の長さ突出する様に
固定されている。また、導波管１の外に突出したアンテ
ナ４を被冠するように発光管５が配設されている。この
発光管５は、　鐘形の内側ガラスチューブと外径が５５
ｎ、高さが１２０■の同じく　鐘形の外側ガラ゛スチュ
ーブとを互いに気密に接合し、これらチューブで形成さ
れる空間に、マイクロ波によって励起されて発光する放
電媒体９例えば水銀とアルゴン等の希ガスが封入されて
いるものである。

さらに、この発光管５を筒状に被冠する如く透光部を有
した金属導体６１が設けられている。この金属導体６１
をより詳細に説明すると１本実施例では銅線から成る網
の目の大きさが約３−Ｂの金属網、を径１００ｗｅ高さ
１３０ｍの筒状に形成したものである。少なくともこの
実施例にあっては、この様に金属導体６１を形成すれば
、　　２４５０　ＭＨ２のマイ゛□クロ波に対し空胴共
振器７１としての作用を果たす（換言すると、　２４５
０ＭＨ２の共振空間が形成される）と共に、金属網の各
々の網目が透光部となっているので紫外、可視、赤外領
域の発光輻射線の約９０％以上が透光することを確認し
ている。

なお９本実施例では、内面Ｋ例えば酸化アルミニウム等
の被膜処理を施したカバー８を金属導体６１の外側に配
設することｋよって、同図中、下方ヘの発光を強めてい
る。

次に以上の様に構成されたマイクロ波放電光源装置の動
作について説明する。

マイクロ波発振器であるマグネトロン２から発され、導
波管１中を伝搬しアンテナ４に達したマイクロ波は、こ
のアンテナ４を通じて発光管５の内側面に放射される。

このマイクロ波は１発光管５に封入された希ガスを励起
して放電プラズマを生じると共に、その一部は発光管５
を透過して。

発光管５の周囲に配設された金属導体６１に至る。

前述した如く金属導体６１は空胴共振器７１を形成して
いるので、このマイクロ波は反射され再び発光ｖ５に達
し２発光管５に封入された希ガスを励起する。以上述べ
た様に９発光管５はアンテナ４によってその内側からマ
イクロ波が放射されると共に１発光管５を透過したマイ
クロ波も金属導体６１により反射され発光管５へ放射さ
れる。換言すると発光管５の内部の内側及び外側付近に
各々放電プラズマが生じる。各々の放電プラズマによっ
て生じた光は、カバー８に反射されまたは直接金属導体
６１を形成する金属網の開口（網目）を透過して装置の
外部へ照射される。

本実施例によれば、マグネトロン２から発せられたマイ
クロ波を発光管５に封入された希ガスの励起に有効に寄
与させることができる。更に、空胴共振器を形成する金
属導体６１に金属網を用いているので１発光管５忙対す
る通風性に優れている。

次に本発明に係るマイクロ波放電光源装置、の他の実施
例を第２図に示し以下に説明する。

第１の実施例と比較して構造上の特徴は、空胴共振器７
２を形成する金属導体６２が１例えばアルミニウムを材
料とする管体６２ａとその一端部に取り付けられた金属
網６２ｂとから成る点忙ある。

この実施例の動作原理ならび忙利点は第１の実施例の場
合と同様である。

次に本発明に係るマイクロ波放電光源装置の他の実施例
を第３図に示し以下に説明する。

造 第１及び第２の実施例と比較して構堺上の特徴は、空胴
共振器７３を形成する金属導体６３が例えばアルミニウ
ムのような薄い金属板をエツチング等の方法によってメ
ツシュ状に形成した平板を加工した管体６３ａとその管
体６３ａに緩やかに挿入される金属網６３ｂとか成る点
にある。

つまり、金属網６３ｂは、管体６３ａの軸方向（図面中
の上下方向）Ｋ移動することができる構造となっている
。

この実施例によれば、金属導体６３によって形成される
空胴共振器７３の空胴長を、金属網６３ｂを動かすこと
により変化させることができるので。

周知の如く空胴長に依存する共振状態を最適な値）′と
することが至って簡単となる。

以上の実施例においては、数値等を用いて、その形状、
材質等を詳細に説明しているが、これに固執−する必要
はなく、他の仕様によっても本発明の目的を果たすこと
は可能である。

例えば金属導体で形成する空胴共振器は、実施例中忙記
載された円筒状のもの忙限らず、マイクロ波が往復反射
して共振される条件を満たしていれば良い。ここで、こ
の条件の一例を示せば、Ｈ波（Ｈｚ〜０．　Ｅχ＝０）
のマイクロ波忙対し矩形の空胴共振器（幅ａ、高さす、
長さＣ）は Ｑｌ”　Ｈｐ　：＝　（””／Ｂ＊　＋　ｎン’６ｔ　
＋　”／ｃ＊　）　ｒ”（ここでωは共振周波数　ｍ、
　ｎ、　ｌは整数）の条件を満たす場合に理論的に形成
されることが知られている。

また、Ｅ波（Ｈχ：Ｏ，εχ←０）のマイクロ波に対し
て円筒状（径Ｒ９長さし）の共振器が形成される条件は （ここでλは共振波長　ｋ、はマイクロ波のモードによ
り決定される値） で表わされることが理論として一般に知られている。

加えて金属導体の透光部も実施例に示した様な金属網等
によって形成されるものに限らず９発光管が発した光を
透光させ、マイクロ波を遮断する機能を備えるものであ
れば良い。

またアンテナの形状も円柱状のものである必要性はなく
９発光管へマイクロ波を放射する作用を果たすものであ
れば十分である。

その他０発光管の内壁面に蛍光体を被着させて。

任意の発光波長を得る等の周知技術を適用することもで
きる。

〔発明の効果〕

本発明に依れば９発光管に放射されたマイクロ波と共に
１発光管を透過し、空胴共振器を成す金属導体により反
射され、再び発光管に照射されたマイクロ波の双方が９
発光に有効に利用されるので、マイクロ波の損失を抑制
できるマイクロ波放電光源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例を示す構成図 第４図は従来のマイクロ波放電光源装置を示す構成図で
ある。 １・・・・・・導波管、　　　　　２・・・・・・マグ
ネトロン。 ３・・・・・・開口、　　　　　　４・・・・・・アン
テナ。 ５・・・・・・発光管、　　　　　６１，６２，６３・
・・・・・金属導体。 ７１．７２，７３・・・・・・空胴共振器代理人弁理士
　　則　近　憲　佑 同　　　　　　湯　　山　幸　夫 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マイクロ波発振器と、 前記マイクロ波発振器より発振されたマイクロ波を伝送
   する導波管と、 一端が前記導波管内に導出されると共に、他端が前記導
   波管の外部に導出された金属導体より成るアンテナと、 前記導波管の外部に導出されたアンテナを包囲するよう
   に設けられた発光管と、 透光部を有すると共に、前記発光管の周囲に配設され、
   空胴共振器の作用を成す金属導体 とを備えたことを特徴とするマイクロ波放電光源装置。