JPS6326332B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はグロー放電装置に関し、特に、陰極
部に装着された試料の成分分析を迅速に小さい誤
差範囲内で決定するための新規な改良に関するも
ので、その実現のため放電室内の電子密度を増大
させたものである。

従来、用いられていたこの種の装置においては
特公昭49−21680号公報において示されるように、
被測定試料が装着される陰極部と絶縁された陽極
部との間に電圧を印加して放電発光を起こさせる
構成であつた。

しかしながら、このような装置においては材料
の成分又はその成分分布を複雑な操作を必要とせ
ずに迅速に小さい誤差範囲内で決定することがで
きなければならない。ところで、このような分析
に対してはグロー放電発生用の動作ガスとして一
般に希ガス、特にアルゴンガスが使用される。こ
の動作ガスイオンの衝撃によつて連続的に飛散さ
れた試料原子は、励起されて分光器により計測さ
れ、定量分析されるが、その分析精度は光の強度
に比例する。従つて試料原子の励起度は、それに
衝撃を与える電子密度と共に高くなり、それに併
なつて分析精度が向上する。

このように強く励起するためグロー放電管に大
電流の低電圧放電を付加する試みは既に各種実施
されているものである。

その一つとして、補助放電により放電室内の電
子密度、従つて分析試料電子と電子との衝突数が
増大する方法がある。しかし、補助放電部分を設
けると、グロー放電管に２個の補助電極が必要と
なり、構造および制御が複雑となる。

又、放電室内の電子密度を増大する方法として
放電室に軸方向の磁場を作る装置を設け、電子の
螺旋運動によつて走る距離を長くし、分析試料原
子と電子との衝突数を増大させる方法が実施され
ている。しかし、分析試料が磁性体か非磁性体か
よつてグロー放電を起こさせた後の表面形状が大
きく変化するという欠点があつた。

この発明は放電室内の電子密度を高くするた
め、効果的な手段を提供することを目的とするも
ので、特に、被測定試料が装着される陰極部と絶
縁された陽極部との間に独立した他の電極部を設
けるようにした構成である。

以下、図面と共にこの発明によるグロー放電装
置の好適な実施例について詳細に説明する。図面
は本発明によるグロー放電装置の断面を示すもの
で、全体に円筒型で必要な透穴は同一面に表現し
てある図面において符号１で示されるものは絶縁
体であり、この絶縁体１に形成された孔部２の上
部には石英窓体３が載置されていると共に、この
孔部２の一端にはアルゴンガス導入管４が連設さ
れている。

前記絶縁体１の下部には陽極部５が設けられ、
この陽極部５内には前記孔部２が延設されている
と共に、この孔部２に連設して陽極部５の一端に
は第１排気管６が設けられている。さらに、前記
陽極部５の下部には絶縁部７及び電極部８が積層
されて設けられており、この電極部８の中心部は
円筒状に下方にかつ前記孔部２と同軸に延設され
た延長部８ａが形成されている。

この電極部８の下部には絶縁部９および陰極部
１０が装着され、この絶縁部９の一端には第２排
気管１１が形成されると共に、前記陰極部１０の
下部位置には試料１２が添設されている。この試
料１２と電極部８の延長部８ａとの間の間隔Ｄは
約0.1〜0.3mmでありり、電極部８の内径すなわち
試料１２の放電スパツタ面積は直径4.0〜8.0mmで
ある。

以上のような構成において、この発明によるグ
ロー放電装置を作動させる場合について説明する
と、アルゴンガス導入管４からアルゴンガスを放
電室としての孔部２に導入し、孔部２内の圧力を
一定に保つための排気管６および１１からアルゴ
ンガスが外部に導出されている。

このような状態で、陽極部５と試料１２の陰極
部１０との間に電圧を付加すると、一定のガス圧
条件により、まず陽極部５と電極部８との間に発
生する空間電荷により電離された陽イオンの分布
密度が濃くなり、試料１２に対して初期の加速励
起がなされる。次に安定放電状態では、電極部８
の下部、すなわち試料１２の表面に近い空間でグ
ロー放電を呈する。しかしこの放電で望まれるこ
とは、前述したように濃い電子密度であり、放電
現象としては異常グロー放電の領域である。この
状態における電極部８と陰極部１０との間の電圧
は激しく変動する。つまり定電流化の機能を示
す。しかしこの拘束領域はそれほど広くなく、低
ければ励起不足となり、上限を越えるとアーク放
電など不安定となる。これを安定領域に制御する
のが本発明の特徴とする構造である。すなわち、
陽極部５と電極部８とは孔部２内で静電容量によ
る結合条件を保ち、その電極間隔は前述した試料
１２と延長部８ａとの間隔Ｄよりも広い、このよ
うな条件のもとで、安定グロー放電状態での両電
極は、上記した異常グロー放電と異なり、それよ
り電子密度を粗にした領域を形成する。この領域
の機能はあたかも定電圧放電管に等しい、従つて
電極部８は陽極部５から電圧安定化の作用を受
け、一方試料１２に対しては濃い電子密度で作用
する２つの機能を備えている。次に、本発明の構
造から生じる特有の空間電荷効果について述べ
る。それは共通の放電空間における電子密度の自
動制御にある。つまり試料１２に作用する電子密
度とその上部にある陽極部８との間に作用する電
子密度は、互いに相補する関係を備えている。こ
の動作は、電極部８が陽極側にリークバイアスさ
れた３極真空管の電荷制御グリツドの作用に似て
いる。この制御により放電のための付加電圧は
700〜1500Vの範囲であつても安定化される。そ
の結果、試料から飛散した原子の励起が強く起こ
り発光が現れて、試料１２の上部に負グロー領域
が発生する。この光を石英窓３を介して分光器
（図示せず）に導かれて計測される。

この発明によるグロー放電装置は以上のような
構成と作用とを備えているため、下記のような効
果を奏する。

前記電極部は陰極部と陽極部との間に電圧を印
加し放電を起こさせた時、放電室内の空間電荷に
より陽極部電位より低い電位となり、この電極部
の作る制御作用により陰極試料表面付近に生ずる
負グロー領域の電子密度を高く維持しながら、ア
ーク放電などの異常を制限することが可能となつ
て制御を自動的に行うことができる。

前記陽極部と電極部との間及び電極部と陰極部
との間に異質の放電を生じさせ、この電極部によ
り陰極部との間の電子の行程を長くして制御する
ことができ飛散した分析試料原子と電子との衝突
数が増大し試料原子の励起度が高くなり光の強度
が増大する。図示の構造でよく理解できるよう
に、本発明の特徴はその配置にあり、特に陽極部
と電極部及びその間にある絶縁部などの形状や寸
法について主張するものではない、図示の実施例
では陽極体の内側につば状の出つ張りを設け、そ
れと同寸法の電極部の内径とし、その間の絶縁部
は内径を広くして両電極間の結合を適当に設定し
ている。従つて、これらの寸法、形状はその装置
の用途、目的によつて選べばよい。

前記電極部の電位は陽極部と陰極部との間に印
加される電圧によつて制御されるもので、外部か
ら制御する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明によるグロー放電装置を示すた
めの断面図である。 １…絶縁体、２…孔部、３…石英窓体、４…ア
ルゴンガス導入管、５…陽極部、６…第１排気
管、７…絶縁部、８…電極部、８ａ…延長部、９
…絶縁部、１０…陰極部、１１…第２排気管、１
２…試料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定試料が装着される陰極部と絶縁された
   陽極部との間に電圧を印加して放電発光を起こさ
   せるグロー放電装置において、上記陰極部と陽極
   部との間に電極部を設け、該電極部は前記陰極部
   および陽極部に対して電気的に絶縁されており、
   前記陽極部および陰極部との間に電圧を印加した
   時、空間電荷の影響により前記陽極部の電位より
   低い電位をもつようにしたことを特徴とするグロ
   ー放電装置。