CN100401454C

CN100401454C - 气体放电管

Info

Publication number: CN100401454C
Application number: CNB2004800007842A
Authority: CN
Inventors: 伊藤喜延; 伊藤真城; 松下孝二
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: US20060145580A1; EP1594154A1; DE602004020586D1; EP1594154B1; JP2004265625A; AU2004211107A1; US7288893B2; KR101031379B1; JP3984177B2; WO2004073011A1; AU2004211107B2; KR20050099455A; EP1594154A4; CN1701412A

Abstract

本发明的气体放电管(10)是在配置于封入了气体的密封容器(12)内的阳极部(24)和阴极部(52)之间产生放电的气体放电管，它包括：配置在阳极部和阴极部之间、具有使阳极部和阴极部之间的放电路径变窄的贯通孔(46)的筒状的放电路径限制部(28)；和，支承放电路径限制部的电绝缘性的放电路径限制部支承部(30)。放电路径限制部的前端部分具有向阴极部一侧突出的圆筒状的突出部(44)，在将该突出部(44)的外径设为D、将突出部的高度设为H的情况下，D/H在0.5～2.0的范围内。利用该结构，可以在突出部的前端附近产生强电场，由此可降低启动电压，可以可靠地产生放电。

Description

气体放电管

技术领域

本发明涉及作为分光器或色谱仪等的光源来利用的重氢灯这样的气体放电管。

背景技术

目前，作为上述领域的技术已知有特开平7-288106号公报和特开平10-64479号公报所述的技术。这些放电管都是采用在阳极部和阴极部之间的放电路径上，配置金属制的隔壁，在该隔壁上形成小孔，由该小孔使放电路径变窄的结构。在这种结构中，利用放电路径上的小孔，可得到高亮度的光。特别是在特开平7-288106号公报中所述的气体放电管中，通过加长小孔即将放电路径变窄的部分的长度，可以进一步提高亮度。另一方面，特开平10-64479号公报所述的气体放电管，在加长使用孔的长度的同时，配置多个隔壁，因此实现高亮度化。

利用上述公报中所述的技术，比较能满足气体放电管技术领域的高亮度化的要求。

然而，在加长使放电路径变窄的部分的情况下，存在难以引起放电这样的问题。对于该问题，在特开平10-64479号公报中所述的气体放电管中，通过配置多个金属制隔壁、分阶段地产生放电来避免，但存在着电源电路复杂化的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种不管使放电路径变窄的部分的长度如何、都能够可靠地产生放电的气体放电管。

为了达到上述目的，本发明提供了一种气体放电管，其特征在于：它包括：封入了气体的密闭容器；配置在密闭容器内的阳极部；配置在密闭容器内、与所述阳极部相隔离、在与阳极部之间形成产生放电的放电部的阴极部；放电路径限制部，它是配置在阳极部和阴极部之间、具有使放电路径变窄的贯通孔的筒状的导电性的放电路径限制部，它与外部电源电连接；和，支承放电路径限制部的电绝缘性的放电路径限制部支承部；并且，放电路径限制部具有向阴极部一侧突出的圆筒状的突出部，突出部的外径(D)相对于突出部的高度(H)之比(D/H)在0.5～2.0的范围内。

这样，在放电路径限制部呈向阴极部的方向突出的形状、并且使D/H为0.5～2.0的情况下，放电路径限制部和阴极部之间的电场不均匀，可以在突出部的前端附近产生强电场，由此可以使启动电压降低。这可使启动放电容易产生，进而能够可靠地产生主放电。

另外，使放电路径限制部的突出部的外径处于1.0～2.0mm范围内是有效的。在这种情况下，可以只在放电路径限制部的突出部的前端部、贯通孔附近有效地产生在阴极部和放电路径限制部之间所产生的启动放电。

而且，优选由设置于阳极部上且内径一定的小孔部和与小孔部连接而延伸至阴极部一侧且在阴极部直径扩大的扩径孔部构成放电路径限制部中的贯通孔。小孔部主要起到使放电路径变窄的部分的作用，扩径孔部在其内部形成良好的电弧球，有助于高亮度化。除此以外，在将扩径孔部的内周面作成圆锥形、使扩径孔部的深度A处于0.3～1.3mm的范围内、使扩径孔部的开口角度θ处于60°～90°的范围内的情况下，可形成更稳定的电弧球。

就本发明的上述特征和优点及其它的特征和优点来说，本领域技术人员根据参照附图而进行的以下详细说明，可以很清楚。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的气体放电管的端面图。

图2是表示将图1所示的气体放电管的放电路径限制部放大的剖面图。

图3是表示本发明的第二实施方式的气体放电管的端面图。

图4是表示本发明的第三实施方式的气体放电管的端面图。

图5是表示将图4所示的气体放电管的放电路径限制部放大的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的气体放电管的各种优选实施方式。在以下的说明中，表示“上”，“下”等方向的语言是基于所对应的图的状态而言的，是一种方便用语，而不能解释为限制用语。

[第一实施方式]

图1是表示在与轴线(管轴)方向成直角的方向切断本发明的第一实施方式的气体放电管的端面图。图1所示的气体放电管10是侧窗型重氢灯。即，气体放电管10具有封入数百Pa左右的重氢气体的玻璃制的密封容器12。密封容器12由将一端密封了的圆筒状的侧管部14和密封该侧管部14的另一端的管芯部(图中没有示出)构成。利用侧管部14的一部分作为光射出窗18。发光部组装体20容纳在密封容器12内。

发光部组装体20具有陶瓷等的电绝缘性的基座部22。基座部22与光射出窗18相对向来配置。平板状的阳极部24配置在基座部22的上方，在管芯部上立起设置并在管轴(侧管的中心轴线)方向延伸的管芯引线26的前端部分与该阳极部24的下面电连接。

另外，发光部组装体20具有支承后述的放电路径限制部28用的由陶瓷等构成的电绝缘性的板状的放电路径限制部支承部(以下称为“支承部”)30。将该支承部30进行固定，与基座部22的上面接触。支承部30比阳极部24厚，在其中央的下面形成配置有阳极部24的凹部32。阳极部24配置在该凹部32中。并且，在支承部30固定在基座部22上的状态下，阳极部24成为被夹持在管芯引线26和支承部30之间的状态。另外，在支承部30的中央形成开口34，该开口34形成放电路径的一部分。

而且，导电板36配置在支承部30的上面并与之相接触。导电板36与立设在管芯部上的管芯引线38的前端部分(图中没有示出)电连接。在该导电板36的中央形成开口40，在导电板36被固定在支承部30上的状态下，该开口40与支承部30的开口34同轴地来配置，形成放电路径的一部分。

为了将始自阳极部24的放电路径变窄乃至加以限制，将由金属(例如钼、钨或由它们制成的合金)等导电性材料制成的放电路径限制部28焊接固定在导电板36的上面的中央，并使之与上述的开口34、40同轴。因此，可以通过导电板36及管芯引线38，从外部向放电路径限制部28供电。

如图2所示，放电路径限制部28为圆筒状，在该放电路径限制部28的导电板36一侧的端部形成固定用的法兰部42。另外，将在放电路径限制部28从法兰部42向上方突出的圆筒状部分称为突出部44，优选该突出部44的外径D在1.0～2.0mm范围内。在使该突出部44的高度和突出量为H为情况下，与突出部44的外径D的关系D/H在0.5～2.0的范围内最佳。而且，放电路径限制部28的内侧作成为用于使放电路径变窄的贯通孔46。该贯通孔46由设置于阳极部24一侧的内径为一定的小孔部48和与该小孔部48连接且向上方延伸并且在上方孔径扩大的回转状的扩径孔部50构成。小孔部48是主要使放电路径变窄的部分，其内径d为0.5mm左右。扩径孔部50是形成电弧球用的，在图示的实施方式中，其内周面为圆锥面。另外，优选为，扩径孔部50的深度(长度)A在0.5～1.3mm的范围内，开口角度θ在60°～90°范围内。

另外，发光部组装体20，在光射出窗18一侧具有配置在与光路错开的位置上的阴极部52。该阴极部52用于产生热电子，具体地说，是在管轴方向延伸设置的钨制的线圈上涂敷电子放射物质而构成的。虽然图中没有示出，但这种阴极部52可通过连接销与立设在管芯部上的管芯引线的前端部分电连接，可从外部供电。

而且，发光部组装体20具有金属制的放电整流板54和前面盖56，可以不使从阴极部52出来的飞溅物或蒸发物附着在光射出窗18上。将放电整流板54配置得包围着阴极部52，并固定在支承部30的上面。前面盖56与放电整流板54相对向地固定在支承部30的上面。在放电整流板54和前面盖56之间形成有使放电光通过的光通过口58。另外，在放电整流板54的面向前面盖56的部分上形成其开口60，使在阴极部52上产生的热电子在该开口60中通过。

其次，说明上述气体放电管10的动作。

首先，在放电前20秒左右的期间，从阴极用外部电源(图中没有示出)通过管芯引线(图中没有示出)将10W左右的电力供给至阴极部52，使构成阴极部52的线圈预热。其次，从主放电用外部电源(图中没有示出)通过管芯引线26将160V左右的电压施加在阴极部52和阳极部24之间，作好电弧放电的准备。

然后，将规定电压从触发器用外部电源(图中没有示出)通过管芯引线38、26施加在放电路径限制部28和阳极部24之间。于是，在阴极部52与呈现向阴极部52一侧突出的形状的放电路径限制部28的突出部44的前端之间，产生启动放电。

在本实施方式中，由于放电路径限制部28作成突出部44的外径D相对于高度H之比D/H为0.5～2.0的形状，所以在放电路径限制部28和阴极部52之间形成不均匀电场，特别是在突出部44的前端周围产生强电场。这样，可以降低用于产生启动放电的启动电压。另外，由于突出部44的外径D处于1.0～2.0mm的范围内，所以仅可以在放电路径限制部28的突出部44的扩径孔部50的附近有效地产生在阴极部52和放电路径限制部28之间发生的启动放电。因此，容易产生启动放电。

若这样良好地产生启动放电时，则可以可靠地在阴极部52和阳极部24之间发生因主放电用外部电极而产生的主放电(电弧放电)。在主放电发生后，调整来自阴极用外部电源的电力，使得阴极部52的温度为最佳。由此，在阴极部52和阳极部24之间维持主放电的同时，可在放电路径限制部28的突出部44的扩径孔部50内形成电弧球。因为在放电路径限制部28具有充分的长度并使放电路径狭窄，而且形成电弧球，因此所发生的紫外线，作为亮度极高的光，从放电整流板54和前面盖56之间的光通过口58，透过密闭容器12的光射出窗18，向外部放出。在本实施方式中，由于突出部44的扩径孔部50的内周面呈圆锥形状，其深度A为0.5～1.3mm的范围内，并且，扩径孔部50的开口角度θ为60°～90°的范围内，因此，所形成的电弧球成为稳定的良好形状。因此，所射出的光的亮度和光量也稳定。

[第二实施方式]

图3是表示沿着轴线方向切断本发明的第二实施方式的气体放电管的端面图。该气体放电管110是端窗型重氢灯。该放电管110具有封入数百Pa的重氢气体的玻璃制的密封容器112。密封容器112由圆管状的侧管部114、密封该侧管部114的下端侧的管芯部116和密封上端侧的光射出窗118构成。发光部组装件120容纳在密封容器112内。

发光部组装体120具有由陶瓷等制成的电绝缘性的圆板状的基座部122。基座部122与光射出窗118相对向地配置。在基座部112的上侧配置阳极部124，在管芯部116上立起设置且在管轴(侧管的中央轴线)方向延伸的管芯引线126的前端部分与该阳极部124电连接。另外，管芯引线126不在管芯部116和基座部122之间露出，它被由陶瓷等制成的电绝缘性的管127包围。

另外，发光部组装体120具有由陶瓷等制成的电绝缘性的放电路径限制部支承部(支承部)130。该支承部130重叠地固定在基座部122的上面。在支承部130的中央形成圆形的开口134，以容纳阳极124的主要部分。在阳极部124的主要部分配置在该开口134中、并且支承部130重叠地固定在基座部122上的状态下，阳极部124的周围部分成为被夹持在支承部130和基座部122之间的状态。支承部130的开134形成放电路径的一部分。

而且，导电板136配置支承部130的上面并与之相接触。导电板136与立设在管芯部116上的管芯引线138的前端部分电连接。另外，该管芯引线138也不在管芯部116和基座部122之间露出，而被由陶瓷等制成的电绝缘性的管139包围。在导电板136上形成比支承部130的开口134的内径小的圆形开口140，在导电板136固定在支承部130上的状态下，该开口140配置得与支承部130的开口134同轴，形成放电路径的一部分。

为了将始自阳极部124的放电路径变窄乃至加以限制，将由金属制成的放电路径限制部128焊接固定在导电板136的上面的中央，并使之与上述的开口134、140同轴。因此，可以通过导电板136及管芯引线138，从外部向放电路径限制部128供电。

该放电路径限制部128实质上与第一实施方式的放电路径限制部28即图2所示的放电路径限制部相同。因此，可用相同的符号，参照图2简单地说明，该放电路径限制部128是在一端形成法兰部42的圆筒体，突出部44的外径D优选为处于1.0～2.0mm的范围内，在突出部44的高度为H的情况下，它与突出部44的外径D的关系D/H优选在0.5～2.0的范围内。另外，放电路径限制部128的贯通孔146的小孔部48的内径d为0.5mm，扩径孔150的深度(长度)A处于0.5～1.3mm的范围内，开口角度θ处于60°～90°的范围内。

另外，发光部组装体120具有在光射出窗118一侧配置在与光路错开的位置上的阴极部152。该阴极部152用于产生热电子，具体地说，在管轴方向延伸的钨制的线圈上涂敷电子放射物质而构成。虽然图中没有示出，但这种阴极部152可通过连接销与立设在管芯部116上的管芯引线的前端部分电连接，可从外部供电。

而且，发光部组装体120具有金属制的放电整流板154和前面盖156，可以不使从阴极部152出来的飞溅物或蒸发物附着在光射出窗118上。将放电整流板154以包围着阴极部152的方式来配置，并固定在支承部130的上面。前面盖156与放电整流板154相对向，并固定在支承部130的上面。在放电整流板154和前面盖156之间形成使放电光通过的光通过口158。另外，在放电整流板154的面向前面盖156的部分上形成开口160，使在阴极部152上产生的热电子在该开口160中通过。

以上这样构成的第二实施方式的气体放电管110，虽然端窗型和侧窗型不同，但它具有实质上与第一实施方式的气体放电管10相同的放电路径限制部128，即使在其他部分上功能也没有不同，所以启动放电所需要的电压低，能够可靠地启动放电，而且发挥着发生电弧放电的效果，另外，由于所形成的电弧球也成为稳定的良好形状，所以放射光的亮度高，光量也丰富稳定。关于气体放电管110的动作详细说明，由于与上述气体放电管10相同而省略。

[第三实施方式]

图4是表示在与轴线(管轴)方向垂直的方向上切断本发明的第三实施方式的气体放电管的端面图。第三实施方式的气体放电管210与第一实施方式的气体放电管10同样，是侧窗型重氢灯。该放电管210具有封入数百Pa的重氢气体的玻璃制的密封容器212。该密封容器212由将一端侧密封了的圆筒状的侧管部214和密封该侧管部214的另一端侧的管芯部(图中没有示出)构成，利用侧管部214的一部分作为光射出窗218。发光部组装体220容纳在该密封容器212内。

发光部件装配体220具有由陶瓷等制成的电绝缘性的基座部222。基座部222与光射出窗218相对向地来配置，并在其上面形成凹部223。平板状阳极部224配置在基座部222的上方，在管芯部上立起设置且在管轴方向延伸的管芯引线226的前端部分固定在该阳极部224的背面并与之电连接。

另外，发光部组装体220具有由陶瓷等制成的板状的放电路径限制部支承部(支承部)230。该支承部230固定在基座部222的外周部的上端面并与之接触。在支承部230的中央的下面形成凹部232。该凹部232的底面(向下的面)及侧面离开阳极部224规定的间隔。在支承部230的中央形成开口234。

为了使始自阳极部224的放电路径变窄，在支承部230的开口234安装由金属制成的圆筒状的放电路径限制部228。作为安装方法来说，有将放电路径限制部228嵌合在开口234中、利用焊接等进行固定的方法。在第三实施方式中，如图5所示，在开口234作出阴螺纹235的同时，在放电路径限制部228的端部的外面作出阳螺纹237，将二者拧紧进行安装。

如图5所示，由于放电路径限制部228的一部分拧入支承部230的开口234中，所以与图2所示的放电路径限制部28的突出部44相当的部分244，成为从支承部230的上面突出的部分。与图2的放电路径限制部28同样，该突出部244的外径D优选为1.0～2.0mm的范围内。另外，该突出部244的高度为H的情况下，与突出部244的外径D的关系D/H处于0.5～2.0较好。而且，在放电路径限制部228上作出用于使放电路径变窄的贯通孔246。该贯通孔246由内径为一定的小孔部248和在上方呈圆锥状直径扩大的扩径孔部250构成。小孔部248主要是使放电路径变窄的部分，内径d为0.5mm左右。扩径孔部250用于形成电弧球，其深度A处于0.5～1.3mm的范围内，就开口角度θ来说，优选处于60°～90°的范围内。

而且，沿着支承部230的凹部232的侧面和底面配置导电板236。导电板236与立设在管芯部上的管芯引线238的前端部分电连接。在该导电板236上形成与支承部230的开口234排齐的开口240。导电板236的划着开口240的部分，与放电路径限制部228的下端电连接。因此，可通过导电板236和管芯引线238从外部向该放电路径限制部228供电。

另外，发光部组装体220在光射出窗218一侧具有配置在与光路错开的位置上的阴极部252。虽在图中没有示出，但阴极部252通过连接销与立设在管芯部上的管芯引线的前端部分电连接，可以从外部供电。

而且，发光部装置体220具有包围阴极部252的金属制的放电整流板254和与它并列设置的前面盖256，使得从阴极部252出来的飞溅物或蒸发物不附着在光射出窗218上。它们固定在支承部230的上面上，在两者之间形成使放电光通过的光通过口258。另外，在放电整流板254形成使在阴极部252上产生的热电子通过的开口260。

在使该第三实施方式的气体放电管210点亮的情况下，与第一实施方式的气体放电管10同样，在放电前20秒左右的期间，从阴极用外部电源(图中没有示出)通过管芯引线(图中没有示出)将10W左右的电力供给至阴极部252，使阴极部252预热，接着，从主放电用外部电源(图中没有示出)通过管芯引线226将160V左右的电压施加在阴极部252和阳极部224之间，作好电弧放电的准备。然后，若将规定电压从触发器用外部电源(图中没有示出)通过管芯引线238、226施加在放电路径限制部228和阳极部224之间，则在阴极部252和成为向阴极部252一侧突出的形状的放电路径限制部228的突出部244的前端之间产生启动放电。当这样一产生启动放电，则在阴极部252和阳极部224之间发生因主放电用外部电极而产生的主放电，然后，调整源自阴极用外部电源的电力，使阴极部252的温度为最佳。这样在阴极部252和阳极部224之间维持主放电的同时，可在放电路径限制部228的突出部244的扩径孔部250内形成电弧球。

第三实施方式的放电路径限制部228的突出部244的外径D、外径D相对于高度H之比D/H、圆锥形状的扩径孔部250的深度A、以及开口角度θ，由于与上述放电路径限制部28、128相同，所以可以降低用于发生启动放电的启动电压，另外，可使电弧球成为稳定的良好形状，因此，所射出的光的亮度和光量也是稳定的。

如上所述，本发明的气体放电管，由于具有使放电路径变窄的放电路径限制部，所以可获得高亮度，而且不管放电路径限制部的长度如何，由于其特殊的形状，可使启动电压降低，容易产生启动放电。而且，由于容易引起启动放电，所以也能够可靠地产生主放电。而且，由于放电路径限制部的形状，使得射出光的亮度和光量也稳定。

根据以上所述可以理解了本发明及其优点，但上述实施方式只不过是代表性的优选实施方式，在不偏离本发明的精神和范围并且不失去其实质的优点的条件下，可对形态、结构和配置进行各种变形，这是很明显的。

Claims

1.一种气体放电管，其特征在于：

它包括：封入了气体的密闭容器；

配置在所述密闭容器内的阳极部；

配置在所述密闭容器内、与所述阳极部相隔离、在与所述阳极部之间形成产生放电的放电部的阴极部；

筒状的导电性的放电路径限制部，该放电路径限制部配置在所述阳极部和所述阴极部之间、具有使放电路径变窄的贯通孔，并与外部电源电连接；和

支承所述放电路径限制部的电绝缘性的放电路径限制部支承部；

所述放电路径限制部具有向所述阴极部一侧突出的圆筒状的突出部，所述突出部的外径(D)相对于所述突出部的高度(H)之比(D/H)在0.5～2.0的范围内。

2.根据权利要求1所述的气体放电管，其特征在于：所述放电路径限制部的所述突出部的外径在1.0～2.0mm的范围内。

3.根据权利要求1所述的气体放电管，其特征在于：所述放电路径限制部的所述贯通孔具有：设置于所述阳极部一侧且内径为一定值的小孔部，和与所述小孔部连接、向所述阴极部一侧延伸且在所述阴极部一侧内径扩大的扩径孔部。

4.根据权利要求3所述的气体放电管，其特征在于：所述扩径孔部的内周面是圆锥形，所述扩径孔部的深度(A)在0.3～1.3mm的范围内，所述扩径孔部的开口角度(θ)在60°～90°的范围内。

5.根据权利要求1所述的气体放电管，其特征在于：封入至所述密封容器中的气体是重氢气体。