JPH0877965A - ガス放電管及びその点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 確実に点灯することにより、良好な発光状態
の再現性を向上させるガス放電管を提供する。 【構成】 このガス放電管は、熱電子を放出する熱陰極
２５と、熱電子を受容する陽極２４と、収束開口を有す
る収束電極２６と、貫通穴２１０の背面側に陽極２４を
接触して設置させると共に、貫通穴２１０の前面側に収
束電極２６を接触して設置させる電気絶縁性の放電遮蔽
板２１と、熱陰極２４と収束電極２６とを介在する位置
で放電遮蔽板２１上に設置した陰極スリット電極２７
と、陰極スリット電極２７に接触して陰極２５を取り囲
む位置で放電遮蔽板２１上に設置した前面窓電極２３と
を収容する外囲器を備えている。ここで、収束電極２６
は、陰極スリット電極２７及び前面窓電極２３に対して
電気的に絶縁して設置されている。

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
マトグラフィーなどの紫外線光源等として用いられるガ
ス放電管及びその点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス放電管は、管内に封入されたガスの
アーク放電による陽光柱発光を利用する放電光源であ
る。ガス放電管の代表的な例として、封入された重水素
の放電により紫外光を発する重水素放電管がよく知られ
ている。この重水素放電管では、その主な用途が分光光
度計等に用いる紫外用連続スペクトル光源であるため、
長時間の連続点灯において０．０１％、０．００１％と
いった微妙な出力変動が問題になる等から、多くの場合
厳しい特性が要求される。

【０００３】以下、従来のガス放電管の構成及び作用に
ついて、図１２ないし図１５を参照して簡単に説明す
る。なお、このガス放電管は、管側部より光を取り出す
サイドオン型に構成された重水素放電管である。

【０００４】図１２に示すように、このガス放電管７０
には、アーク放電の発生によって光を取り出す発光部８
０がガラス製の外囲器７１の内部に収容されており、
（図示しない）重水素ガスが圧力数Ｔｏｒｒ程度を有し
て外囲器７１の内部に封入されている。この発光部８０
は、金属製の放電遮蔽箱によって構成され、ステム７２
によってマウントされているとともに、リードピン７３
〜７６を介して図１５に示す点灯回路に接続されてい
る。

【０００５】図１３及び図１４に示すように、この発光
部８０には、ともに金属製の放電遮蔽後板８１、放電遮
蔽下板８２、放電遮蔽上板８３、収束電極８４、前面窓
電極８５及び陰極遮蔽電極８６から放電遮蔽箱が組み立
てられている。この放電遮蔽箱の内部には、熱電子を放
出する熱陰極８８、熱電子を受容する陽極８７及び両極
間に発生するアーク放電を収斂する収束電極８４は、リ
ードピン７３〜７６以外とは接しない形態、すなわちフ
ローティング形態で収容されている。

【０００６】図１５に示すように、発光部８０に接続さ
れた点灯装置は、補助電極方式として回路構成されてい
る。熱陰極（Ｅ_C ）８８には、陰極加熱用電圧源Ｖ_F が
リードピン７５，７６を介して接続されている。熱陰極
（Ｅ_C ）８８と陽極（Ｅ_A ）８７との間には、電界発生
用電圧源Ｖ_O がリードピン７４，７５，７６を介して接
続されている。陽極（Ｅ_A ）８７と収束電極（Ｅ_R ）８
４との間には、並列接続したコンデンサＣ及び固定抵抗
器Ｒ_C と、これらに直列接続したトリガスイッチＳ_T と
が、リードピン７４，７３を介して接続されている。

【０００７】次に、このようなガス放電管７０の動作に
ついて説明する。

【０００８】まず、トリガスイッチＳ_T をオフ状態に設
定した上で、放電前の数十秒間に陰極加熱用電源Ｖ_F か
ら熱陰極（Ｅ_C ）８８に陰極フィラメント定格値の電圧
を印加することにより、熱陰極（Ｅ_C ）８８が予熱され
る。この熱陰極（Ｅ_C ）８８が十分に加熱された後に、
電界発生用電圧源Ｖ_O から熱陰極（Ｅ_C ）８８と陽極
（Ｅ_A ）８７との間に数百Ｖの電圧を印加することによ
り、陽極（Ｅ_A ）８７から熱陰極（Ｅ_C ）８８に向う電
界が発生する。

【０００９】このようにトリガ放電の準備が整ったとき
に、トリガスイッチＳ_T をオン状態に設定することによ
り、電界発生用電圧源Ｖ_O から並列接続したコンデンサ
Ｃ及び固定抵抗器Ｒ_C を介して収束電極（Ｅ_R ）８４に
数百Ｖの電位を発生させ、トリガ放電が熱陰極（Ｅ_C ）
８８と収束電極（Ｅ_R ）８４との間に発生する。このト
リガ放電により熱陰極（Ｅ_C ）８８と陽極（Ｅ_A ）８７
との間にアーク放電を発生させ、電界発生用電圧源Ｖ_O
から熱陰極（Ｅ_C ）８８と陽極（Ｅ_A ）８７との間に供
給する電流約３００ｍＡに基づいてアーク放電が安定し
て持続する。

【００１０】なお、このような重水素放電管の一例とし
ては、金属製の放電遮蔽箱として構成された発光部を有
するものが、公報「実開昭６０−２９４００号」に記載
されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガス放電管においては、発光部が金属製の放電遮蔽
箱によって構成されていることから、収束電極、前面窓
電極及び陰極スリット電極が同電位に設定される。その
ため、トリガ放電を開始した場合に図１４に示すよう
に、陰極から延びて生成したトリガ放電領域９０が、前
面窓電極及び陰極遮蔽電極によって取り囲まれた空間、
すなわちカソードボックスの内部のみで行われる。しか
しながら高いエネルギのトリガ放電が熱陰極と収束電極
との間に発生しないと、熱陰極と陽極との間にアーク放
電が発生しないので、ガス放電管は確実に点灯すること
ができない。したがって、良好な発光状態の再現性は著
しく小さいという問題があった。

【００１２】また、上記従来のガス放電管においては、
発光強度を増大させるために、一般に二種類の方法が考
慮されている。一方の方法は、収束電極のアパーチャ口
径を小さくすることにより、そのアパーチャにおける放
電電流密度を増大させるものである。しかしながら、収
束電極のアパーチャ口径を小さくするに伴い、放電の開
始が困難となってしまう。その他の方法は、陰極からの
放電電流を増大させることにより、収束電極のアパーチ
ャにおける放電電流密度を増大させるものである。しか
しながら、陰極からの放電電流を増大させるに伴い、陰
極の蒸発またはスパッタが増加し、短時間で放電の維持
が困難となってしまう。

【００１３】そこで、本発明は、確実に点灯することに
より、良好な発光状態の再現性を向上させるガス放電管
を提供することを目的とする。また、本発明は、放電を
安定に維持しつつ、発光強度を増大させるガス放電管の
点灯装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のガス放電管は、
上記の目的を達成するために、熱電子を放出する熱陰極
と、この熱陰極から放出された熱電子を受容する陽極
と、熱電子の経路を収斂する収束開口を有する収束電極
と、収束開口よりも大きい内径でかつ同軸上に配置した
貫通穴を有し、この貫通穴の背面側に位置する第１の開
口縁部に陽極を接触して設置させると共に、貫通穴の前
面側に位置する第２の開口縁部に収束電極を接触して設
置させる電気絶縁性の放電遮蔽板と、熱電子を通過させ
る開口を有し、熱陰極と収束電極とを介在する位置で放
電遮蔽板上に設置した陰極スリット電極と、収束電極の
前部空間から投光する開口窓を有し、陰極スリット電極
に接触して陰極を取り囲む位置で放電遮蔽板上に設置し
た前面窓電極とを収容する外囲器を備え、収束電極を、
陰極スリット電極及び前面窓電極に対して電気的に絶縁
して設置させたことを特徴とする。

【００１５】なお、放電遮蔽板は、セラミックスで形成
したことを特徴としてもよい。

【００１６】本発明のガス放電管の点灯装置は、上記の
目的を達成するために、本発明のガス放電管において熱
陰極、陽極及び収束電極に接続して設置した点灯装置で
あって、熱陰極にアノード端子を接続して設置した輝度
調整用電圧源と、この輝度調整用電圧源のカソード端子
に第１の端子を接続して設置した可変抵抗器と、この可
変抵抗器の第２の端子及び収束電極に第１の端子及び第
２の端子をそれぞれ接続して設置した輝度調整スイッチ
とから構成された輝度調整用回路を備えたことを特徴と
する。

【００１７】なお、陽極に第１の端子を接続して設置し
たトリガスイッチと、このトリガスイッチの第２の端子
と輝度調整スイッチの第３の端子との間に直列接続して
設置した固定抵抗器と、この固定抵抗器に並列接続した
コンデンサとから構成された放電開始用回路をさらに備
えたことを特徴としてもよい。

【００１８】また、陽極に第１の端子を接続して設置し
た固定抵抗器と、この固定抵抗器の第２の端子に第１の
端子を接続し、輝度調整スイッチの第３の端子に第２の
端子を接続して設置したトリガスイッチと、このトリガ
スイッチの第３の端子及び熱陰極との間に直列接続した
コンデンサとから構成された放電開始用回路をさらに備
えたことを特徴としてもよい。

【００１９】さらに、熱陰極にアノード端子及びカソー
ド端子をそれぞれ接続して設置した陰極加熱用電圧源
と、陽極及び熱陰極にそれぞれアノード端子及びカソー
ド端子を接続して設置した電界発生用電圧源とをさらに
備えたことを特徴としてもよい。

【００２０】

【作用】本発明のガス放電管においては、陰極スリット
電極及び前面窓電極に対して、収束電極が電気的に絶縁
して設置されている。これにより、熱陰極を十分に加熱
し、熱陰極と陽極に所定の電界を発生させた後に、熱陰
極と収束電極との間にトリガ放電を発生させる際に、前
面窓電極及び陰極スリット電極よりも高い正電位を収束
電極に発生させることができる。そのため、陰極から延
びて生成したトリガ放電領域が、前面窓電極及び陰極ス
リット電極によって取り囲まれた空間、すなわちカソー
ドボックスの内部から拡大して収束電極まで到達するの
で、熱陰極と陽極との間にアーク放電を容易に発生させ
ることができる。

【００２１】また、本発明のガス放電管の点灯装置にお
いては、熱陰極と収束電極との間に、順次直列接続した
輝度調整用電圧源、可変抵抗器及び輝度調整スイッチか
らなる輝度調整用回路が構成されている。これにより、
アーク放電が発生した後に、輝度調整スイッチを輝度調
整用回路に対してオン状態に設定することにより、輝度
調整用電圧源から可変抵抗器を介して収束電極にゼロ電
位または負電位を発生させることができる。そのため、
収束電極は電子を反発して陽イオンを引き寄せることか
ら、収束電極の前部空間にイオンシースが発生するの
で、このイオンシースによってアークボールを圧縮また
は集束させることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明のガス放電管に係る実施例の構
成及び作用について、図１ないし図１１を参照して詳細
に説明する。なお、本実施例のガス放電管は、管側部よ
り光を取り出すサイドオン型の重水素放電管である。

【００２３】図１に示したガス放電管１０において、ガ
ラス製の外囲器１１の内部には、発光部２０が収容され
ているとともに、重水素ガス（図示しない）が数Ｔｏｒ
ｒ程度封入されている。頂部を封止して円筒状に成形さ
れた外囲器１１の底部は、ガラス製のステム１２によっ
て気密に封止されている。なお、外囲器１１は、良好な
紫外線透過率を有する紫外線透過ガラスや石英ガラスな
どから形成されている。

【００２４】一直線上に並列配置した４本のリードピン
１３〜１６が、それぞれ発光部２０の底部から延びてス
テム１２を貫通し、それぞれ絶縁材１３０，１４０，１
５０，１６０に被覆されて図８に示す点灯回路に接続さ
れている。発光部２０は、セラミックス製の放電遮蔽板
（スペーサ）２１を挟んでセラミックス製の支持板２２
と金属製の前面窓電極２３とを貼り合わせた遮蔽箱構造
に組み立てられている。

【００２５】次に、発光部２０の構成について、図２な
いし図７を参照して詳細に説明する。

【００２６】図２及び図３に示すように、断面凸字形の
角柱をなす支持板２２には、縦貫通穴２２０と、凹型溝
２２１〜２２３と、凹部２２４と、４個の凸部２２５
と、４個の横貫通穴２２６とが形成されている。縦貫通
穴２２０は、断面凸状の支持板２２後方の隆起部２２Ａ
を上下方向に貫通している。凹型溝２２１、凹部２２４
及び凹型溝２２２，２２３は、前方の平板部２２Ｂの表
面から陥没形成されると共に、外囲器１１の底部に向か
って順次延びることで、リードピン１４及び絶縁材１４
１を適切に収容することができる。４個の凸部２２５
は、陽極２４の各コーナに対峙させるために、凹型溝２
２１，２２２の開口縁部に近接して２個ずつ平板部２２
Ｂの表面から突出している。４個の横貫通穴２２６は、
水平方向に延在し、上端部及び下端部において２箇所ず
つ貫通している。

【００２７】この支持板２２は、縦貫通穴２２０を挿通
するリードピン１３と、凹部溝２２１〜２２３に収容さ
れたリードピン１４とを介してステム１２に保持されて
いる。矩形平板状に成形された陽極２４は、リードピン
１４の先端に溶接して固定され、４個の凸部２２５によ
って裏面から支持されている。この陽極２４の後方に
は、陽極２４の表面積に略匹敵した開口をなす凹部２２
４により、放熱スペースが確保されている。

【００２８】図２及び図４に示すように、平板状に成形
された放電遮蔽板２１は、支持板２２と比較して薄型か
つ幅広の断面凸状をなすと共に、貫通穴２１０と、凹部
２１１と、縦貫通穴２１２と、４個の横貫通穴２１３
と、２個の横貫通穴２１４と、４個の横貫通穴２１５と
を有している。貫通穴２１０は、陽極２４に対峙させる
ために、略中央に貫通している。窪み部２１１は、陽極
２４を収容するために、放電遮蔽板２１の背面において
平板部２２Ａの表面から陥没すると共に、貫通穴２１０
の背面側に位置する第１の開口縁部を含んでいる。縦貫
通穴２１２は、前方の隆起部２２Ｂを貫通している。４
個の横貫通穴２１３は、水平方向に延在し、支持板２２
の４個の横貫通穴２２６に対峙している。なお、放電遮
蔽板２１における２個の横貫通穴２１４は、後述する陰
極スリット２７の係止爪２７１を収容する位置に形成さ
れ、４個の横貫通穴２１５は、後述する前面窓電極２３
の係止爪２３１を収容する位置に形成されている。

【００２９】略Ｌ字型に折り曲げられた電極棒２１６の
片側は、縦貫通穴２１２を挿通させると共に、この下端
を放電遮蔽板２１から露出させることにより、リードピ
ン１５の先端を溶接させることができる。したがって、
電極棒２１６を介して放電遮蔽板２１をステム１２に保
持されることができる。また、熱陰極（フィラメント）
２５の両端には、それぞれ電極棒２５０，２５１が溶接
され、電極棒２５０の先端を電極棒２１６に溶接し、電
極棒２５１の先端をリードピン１６の先端に溶接するこ
とで、熱陰極２５をステム１２に保持させることができ
る。

【００３０】図５ないし図７に示すように、破線で示し
た矩形の陽極２４は、放電遮蔽板２１の窪み部２１１に
収容され、陽極２４の各コーナ部分は、放電遮蔽板２１
の窪み部２１１の底面と支持板２２の４個の凸部２２５
との協働によって挟持されている。丸みを帯びた略矩形
状の貫通穴２１０には、陽極２４の４辺の大部分が合致
し、その第１の開口縁部の他の部分は陽極２４の４コー
ナ部分に接合している。円形の表面を有する４個の凸部
２２５は、陽極２４の４コーナ部分と接合し、陽極２４
を押圧している。特に図７に示すように、矩形の窪み部
２１１は、４個の凸部２２５の高さと陽極２４の厚さと
の和に一致した深さを有し、結果的に、支持板２２の前
面に形成した外周縁部を放電遮蔽板２１の背面に当接さ
せることができる。

【００３１】図２及び図６に示すように、略Ｌ字型に金
属板を折り曲げ成形した収束電極２６には、開口２６０
及び４個の横貫通穴２６３が形成されている。収束開口
２６０は、放電遮蔽板２１の貫通穴２１０と同軸上に配
置されている。この開口２６０の周辺領域には、開口径
を制限する開口制限板２６１が溶接されている。開口制
限板２６１には、開口２６０を通過するように陽極２４
に向かって屈曲された収束開口２６２が形成されてい
る。４個の横貫通穴２６３は、収束電極２６の厚さ方向
に延在すると共に、放電遮蔽板２１の４個の横貫通穴２
１３に対峙している。

【００３２】この収束電極２６は、放電遮蔽板２１の隆
起部２１Ｂ上に当接設置され、後方に折り曲げられた先
端部２６Ｂと支持板２２から突出させたリードピン１３
の先端との溶接により、収束電極２６は、放電遮蔽板２
１及び支持板２２に固定されている。なお、この開口制
限板２６１と陽極２４との間の距離は、放電遮蔽板２１
の厚さよりも小さくなっている。ここで、放電遮蔽板２
１、支持板２２及び収束電極２６の各横貫通穴２２６，
２１３，２６３はそれぞれ一直線状に整列している。し
たがって、放電遮蔽板２１、支持板２２及び収束電極２
６を貼り合わせた状態において、４本の金属製のリベッ
ト２８を差込むことにより、これらを一体としてステム
１２に固定させることができる。

【００３３】図２、図６及び図７に示すように、金属製
の陰極スリット２７は、放電遮蔽板２１の段差領域の形
状に対応して３段に折り曲げられ、開口２７０及び２個
の係止爪２７１を有している。縦長矩形状に成形された
開口２７０は、前部に形成されている。陰極スリット２
７の上端及び下端に成形された２本の係止爪２７１は、
後方に折り曲げられている。

【００３４】この陰極スリット２７は、陰極２５に対向
すると共に放電遮蔽板２１の一側方の前面上に設置さ
れ、２本の係止爪２７１を放電遮蔽板２１の２個の横貫
通穴２１４に差し込むことにより、放電遮蔽板２１に固
定されている。なお、開口２７０は、熱陰極２５と開口
制限板２６１との間に配置されている。

【００３５】また、金属製の前面窓電極２３は、４段に
折り曲げた断面略Ｕ字型をなすと共に、開口窓２３０及
び４個の係止爪２３１をも有している。矩形状に形成さ
れた開口窓２３０は、収束電極２６の収束開口２６２と
同軸上に配置されている。前面窓電極２３の両側端の上
部及び下部に成形された４本の係止爪２３１は、後方に
向かって突出している。なお、開口窓２３０は、収束開
口２６２の前方空間から紫外線を投光する位置に配置さ
れている。

【００３６】この前面窓電極２３は、放電遮蔽板２１の
前面の両側に設置され、４本の係止爪２３１を放電遮蔽
板２１の４個の横貫通穴２１５に差し込むことにより、
放電遮蔽板２１に固定されている。そして、陰極スリッ
ト２７の前端を前面窓電極２３の内面に接触させること
により、熱陰極２５を配置させる空間とアーク放電を発
生させる発光空間とを分離させることができる。

【００３７】このように構成された収束電極２６、陰極
スリット電極２７及び前面窓電極２３において、収束電
極２６は、陰極スリット電極２７及び前面窓電極２３に
対して放電遮蔽板２１を介して電気的に絶縁されてい
る。一方、陰極スリット２７及び前面窓電極２３は、相
互に接触して同電位に設定されている。

【００３８】次に、発光部２０に接続した点灯回路の構
成について、図８を参照して説明する。

【００３９】図８に示すように、この点灯装置は、補助
電極方式として回路構成されている。熱陰極（Ｅ_C ）２
５には、陰極加熱用電圧源Ｖ_F のアノード端子及びカソ
ード端子がそれぞれリードピン１５，１６を介して接続
して設置されている。熱陰極（Ｅ_C ）２５と陽極
（Ｅ_A ）２４との間には、電界発生用電圧源Ｖ_O のアノ
ード端子及びカソード端子がそれぞれリードピン１５，
１６，１４を介して熱陰極（Ｅ_C ）２５及び陽極
（Ｅ_A ）２４に接続されている。なお、陰極２５は、陰
極フィラメント定格値として電圧約２．５Ｖに設定され
ている。電界発生用電圧源Ｖ_O は、直流開放電圧約１５
０Ｖを供給すると共に、定常電流約３００ｍＡを供給す
る。

【００４０】陽極（Ｅ_A ）２４と収束電極（Ｅ_R ）２６
との間には、並列接続したコンデンサＣと固定抵抗器Ｒ
Ｃと、これらに直列接続したトリガスイッチＳ_T とが、
放電開始用回路としてリードピン１４，１３を介して接
続されている。なお、トリガスイッチＳ_T の第１の端子
及び第２の端子は、それぞれ陽極（Ｅ_A ）２４と、固定
抵抗器Ｒ_C 及びコンデンサＣの共通した第１の端子とに
接続されている。固定抵抗器Ｒ_C 及びコンデンサＣの共
通した第１の端子及び第２の端子は、それぞれトリガス
イッチＳ_T の第２の端子と、後述する輝度調整スイッチ
を介した収束電極（Ｅ_R ）２６とに接続されている。

【００４１】熱陰極（Ｅ_C ）２５と収束電極（Ｅ_R ）２
６との間には、順次直列接続した輝度調整用電圧源
Ｖ_A 、可変抵抗器Ｒ_V 及び輝度調整スイッチＳ_A が、輝
度調整用回路としてリードピン１５，１６，１３を介し
て接続されている。なお、輝度調整用電圧源Ｖ_A のアノ
ード端子及びカソード端子は、それぞれ熱陰極（Ｅ_C ）
２５と、可変抵抗器Ｒ_V の第１の端子とに接続されてい
る。可変抵抗器Ｒ_V の第１の端子及び第２の端子は、そ
れぞれ輝度調整用電圧源Ｖ_A のカソード端子と、輝度調
整スイッチＳ_A の第１の端子とに接続されている。輝度
調整スイッチＳ_A の第１の端子ないし第３の端子は、そ
れぞれ可変抵抗器Ｒ_V の第２の端子と、収束電極
（Ｅ_R ）２６と、前述した固定抵抗器の第２の端子とに
接続されている。

【００４２】次に、本実施例の動作について説明する。

【００４３】まず、トリガスイッチＳ_T をオフ状態に設
定すると共に、輝度調整用スイッチＳ_A を放電開始用回
路に対してオン状態に設定することにより、放電前の約
２０秒間に陰極加熱用電圧源Ｖ_F から熱陰極（Ｅ_C ）２
５に電圧約２．５Ｖを印加することにより、熱陰極（Ｅ
_C ）２５が予熱される。この熱陰極（Ｅ_C ）２５が十分
に加熱されて温度約１１００℃に達した後に、電界発生
用電圧源Ｖ_O から熱陰極（Ｅ_C ）２５と陽極（Ｅ_A ）２
４との間に電圧約１５０Ｖを印加することにより、陽極
（Ｅ_A ）２４から熱陰極（Ｅ_C ）２５に向う電界が発生
する。

【００４４】このようにトリガが放電の準備が整ったと
きに、トリガスイッチをオン状態に設定することによ
り、電界発生用電圧源Ｖ_O から並列接続したコンデンサ
Ｃ及び固定抵抗器を介して収束電極（Ｅ_R ）２６に電位
約１５０Ｖを発生させ、トリガ放電が熱陰極（Ｅ_C ）２
５と収束電極（Ｅ_R ）２６との間に発生する。

【００４５】ここで、収束電極（Ｅ_R ）２６は、陰極ス
リット電極２７及び前面窓電極２３に対して電気的に絶
縁されていることから、ほぼ電位０Ｖに設定された陰極
スリット電極２７及び前面窓電極２３よりも高い正電位
を収束電極（Ｅ_R ）２６に発生させることができる。そ
のため、図６に示すように、陰極（Ｅ_C ）２５から延び
て生成したトリガ放電領域３０が、前面窓電極２３及び
陰極スリット電極２７によって取り囲まれた空間、すな
わちカソードボックスの内部から拡大して収束電極（Ｅ
_R ）２６まで到達する。したがって、トリガ放電が熱陰
極（Ｅ_C ）２５と収束電極（Ｅ_R ）２６との間に発生す
るので、このガス放電管１０は確実に点灯する。

【００４６】このようにトリガ放電を発生させることに
より、アーク放電を熱陰極（Ｅ_C ）２５と陽極（Ｅ_A ）
２４との間に発生させ、電界発生用電圧源Ｖ_O から熱陰
極（Ｅ_C ）２５と陽極（Ｅ_A ）２４との間に供給する電
流約３００ｍＡに基づいてアーク放電が安定して持続す
る。

【００４７】このとき、熱電子の流路は、収束電極（Ｅ
_R ）２６の開口制限板２６１による収斂効果と、陰極ス
リット電極２７及び前面窓電極２３による遮蔽効果とに
よって、ただ一つの放電路に限定される。すなわち、熱
陰極（Ｅ_C ）２５から放出された熱電子は、陰極スリッ
ト電極２７の開口２７０から開口制限板２６１の収束開
口２６２を通過し、さらに放電遮蔽板２１の貫通穴２１
０を通って陽極（Ｅ_A）２４に到達して受容される。

【００４８】このアーク放電による高密度放電領域とし
て、アークボールが開口制限板２６１の前部空間におい
て陽極（Ｅ_A ）２４と反対側に発生する。そして、この
アークボールとしての陽光極発光から取り出される紫外
光は、陽極２４の前方方向に前面窓電極２３の開口窓２
３０を通って投光される。

【００４９】このようにアーク放電が発生した後に、輝
度調整スイッチＳ_A を輝度調整用回路に対してオン状態
に設定することにより、輝度調整用電圧源Ｖ_A から可変
抵抗器Ｒ_V を介して収束電極（Ｅ_R ）２６に電位０Ｖま
たは負電位を発生させ、収束電極（Ｅ_R ）２６は電子を
反発して陽イオンを引き寄せる。

【００５０】このとき、収束電極（Ｅ_R ）２６の前部空
間をイオンシースが発生するので、このイオンシースに
よってアークボールを圧縮または収束させることができ
る。したがって、可変抵抗器Ｒ_V の抵抗値を適切に設定
することにより、このガス放電管１０は格段に高輝度化
する。

【００５１】次に、本実施例に対する実験について説明
する。

【００５２】本実施例のガス放電管と、従来例のガス放
電管とにおいて、収束電極に印加してトリガ放電を発生
させるために要するトリガ電圧、すなわち放電開始電圧
を測定した。この結果、放電開始電圧については、本実
施例のガス放電管で９０〜１００Ｖであり、従来例のガ
ス放電管で１３０〜１７０Ｖであった。したがって、本
実施例のガス放電管においては、放電開始電圧は従来よ
りもかつ小さなバラツキの電圧範囲に含まれるので、点
灯の容易性が大きく向上していることがわかる。

【００５３】また、本実施例のガス放電管において、パ
ルス点灯を繰り返し試行した。この結果、点灯不良の発
生が起こらなかった。したがって、本実施例のガス放電
管における点灯の信頼性が大幅に改善されていることが
わかる。

【００５４】さらに、本実施例のガス放電管において、
点灯後に収束電極の電位を可変抵抗器の抵抗値に基づい
て変動させ、陽光柱発光から取り出された光出力を測定
した。この結果、図９に示すように、収束電極の電位が
負の方向に増大する程、光出力が増大した。ただし、輝
度調整用回路から収束電極に約３４Ｖの正電位が発生し
ており、これに対する光出力の値を１００％として収束
電極の各電位に対する光出力の値を正規化して示してい
る。

【００５５】図９に示すように、例えば、収束電極の電
位０Ｖに対して光出力の増加量は１０％近くに達する上
に、収束電極の電位−１２０Ｖに対して光出力の増加量
は４０％以上に達する。したがって、本実施例のガス放
電管において、発光強度を容易に調整して増大可能であ
ることがわかる。

【００５６】次に、上記実施例のガス放電管の点灯装置
に係る第１変形例の構成及び作用について、図１０を参
照して説明する。なお、本変形例の点灯装置は、上記実
施例に対して放電開始用回路のみに差異を有している。

【００５７】図１０に示すように、この点灯装置は、補
助電極方式として回路構成されている。放電開始用回路
として、陽極（Ｅ_A ）２４と熱陰極（Ｅ_C ）２５のと間
に、順次直列接続した固定抵抗器Ｒ_C 、トリガスイッチ
Ｓ_T 及びコンデンサＣが、リードピン１４，１５，１６
を介して接続されている。

【００５８】なお、固定抵抗器Ｒ_C の第１の端子及び第
２の端子は、それぞれ陽極（Ｅ_A ）２４と、トリガスイ
ッチＳ_T の第１の端子とに接続されている。トリガスイ
ッチＳ_T の第１の端子ないし第３の端子は、それぞれ固
定抵抗器Ｒ_C の第２の端子と、前述した輝度調整スイッ
チＳ_A の第３の端子と、コンデンサＣの第１の端子とに
接続されている。コンデンサＣの第１の端子及び第２の
端子は、それぞれトリガスイッチＳ_T の第３の端子と、
熱陰極（Ｅ_C ）２５とに接続されている。

【００５９】このような構成によれば、まず、トリガス
イッチＳ_T 及び輝度調整スイッチＳ_A を放電開始用回路
に対してオン状態に設定した上で、上記実施例と同様に
してトリガ放電の準備を整える。このとき、電界発生用
電圧源Ｖ_O から固定抵抗器Ｒ_C を介してコンデンサＣに
電圧約１５０Ｖを印加することにより、コンデンサＣは
十分な電荷を充電する。

【００６０】続いて、トリガスイッチＳ_T を収束電極
（Ｅ_R ）２６に対してオン状態に設定することにより、
コンデンサＣの放電に基づいたパルス電圧によって収束
電極（Ｅ_R ）２６に電位約１５０Ｖを発生させ、トリガ
放電が熱陰極（Ｅ_C ）２５と収束電極（Ｅ_R ）２６との
間に発生する。

【００６１】さらに、トリガスイッチＳ_T をオフ状態に
設定した上で、上記実施例と同様にしてアーク放電の発
生と輝度の調整とを行う。

【００６２】次に、上記実施例のガス放電管の点灯装置
に係る第２変形例の構成及び作用について、図１１を参
照して説明する。なお、本変形例の点灯装置は、上記実
施例に対して放電開始用回路のみに差異を有している。

【００６３】図１１に示すように、この点灯装置は、通
常の補助電極方式として回路構成されていない。放電開
始用回路として、陽極（Ｅ_A ）２４と熱陰極（Ｅ_C ）２
５のと間に、順次直列接続したトリガスイッチＳ_T 、固
定抵抗器Ｒ_C 及びコンデンサＣと、これらに並列接続し
た放電開始用電圧源Ｖ_T とが、リードピン１４，１５，
１６を介して接続されている。

【００６４】なお、トリガスイッチＳ_T の第１の端子な
いし第３の端子は、それぞれ放電開始用電圧源Ｖ_T のア
ノード端子と、固定抵抗器Ｒ_C の第１の端子と、陽極
（Ｅ_A）２４とに接続されている。固定抵抗器Ｒ_C の第
１の端子及び第２の端子は、それぞれトリガスイッチＳ
_T の第２の端子と、コンデンサＣの第１の端子とに接続
されている。コンデンサＣの第１の端子及び第２の端子
は、それぞれ固定抵抗器Ｒ_C の第２の端子と、熱陰極
（Ｅ_C ）２５とに接続されている。放電開始用電圧源Ｖ
_T のアノード端子及びカソード端子は、それぞれトリガ
スイッチＳ_T の第１の端子と、熱陰極（Ｅ_C ）２５とに
接続されている。

【００６５】ただし、前述した輝度調整スイッチＳ_A の
第３の端子は、設置されていない。放電開始用電圧源Ｖ
_T は、直列開放電圧約５００〜６５０Ｖを供給する。

【００６６】このような構成によれば、まず、トリガス
イッチＳ_T を放電開始用回路に対してオン状態に設定す
ると共に、輝度調整スイッチＳ_A をオフ状態に設定した
上で、上記実施例と同様にしてトリガ放電の準備を整え
る。このとき、放電開始用電圧源Ｖ_T から固定抵抗器Ｒ
_C を介してコンデンサＣに電圧５００〜６５０Ｖを印加
することにより、コンデンサＣは十分な電荷を充電す
る。

【００６７】続いて、トリガスイッチＳ_T を陽極
（Ｅ_A ）２４に対してオン状態に設定することにより、
コンデンサＣの放電に基づいた高パルス電圧によって陽
極（Ｅ_A ）２４に電位約５００〜６５０Ｖを発生させ、
トリガ放電が熱陰極（Ｅ_C ）２５と陽極（Ｅ_A ）２４と
の間に低減したインピーダンスに基づいて発生する。

【００６８】ここで、点灯の開始時には放電開始電圧は
３５０Ｖ程度であるが、点灯の持続に伴って放電開始電
圧が増大することがある。そのため、陽極（Ｅ_A ）２４
と熱陰極（Ｅ_C ）２５との間に印加するトリガ電圧とし
ては、信頼性を考慮して５００〜６５０Ｖ程度に設定し
ている。

【００６９】さらに、トリガスイッチＳ_T をオフ状態に
設定した上で、上記実施例と同様にしてアーク放電の発
生と輝度の調整とを行う。

【００７０】なお、本発明は上記実施例に限られるもの
ではなく、種々の変形を行うことが可能である。

【００７１】例えば、上記実施例では、管側部より光を
取り出すサイドオン型として発光部を構成している。一
方、管頂部より光を取り出すヘッドオン型として発光部
を構成しても、上記実施例と同様な作用効果が得られ
る。

【００７２】また、上記実施例では、放電遮蔽板及び支
持板の構成材料として通常のセラミックスを用いてい
る。一方、放電遮蔽板及び支持板の構成材料として、酸
化ベリリウムや窒化アルミニウムなどの高い熱伝導率を
有する熱伝導セラミックスを用いることにより、自己発
熱によって高温となる陽極に対するシンクタンクが形成
される。そのため、発光部の内部で蓄積される熱の外部
への放熱が促進されるので、ガス放電管の動作を安定化
することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のガ
ス放電管においては、陰極スリット電極及び前面窓電極
に対して、収束電極が電気的に絶縁して設置されてい
る。これにより、熱陰極を十分に加熱し、熱陰極と陽極
に所定の電界を発生させた後に、熱陰極と収束電極との
間にトリガ放電を発生させる際に、前面窓電極及び陰極
スリット電極よりも高い正電位を収束電極に発生させる
ことができる。そのため、陰極から延びて生成したトリ
ガ放電領域が、前面窓電極及び陰極スリット電極によっ
て取り囲まれた空間、すなわちカソードボックスの内部
から拡大して収束電極まで到達するので、熱陰極と陽極
との間にアーク放電を発生させることができる。したが
って、このガス放電管は確実に点灯するので、良好な発
光状態の再現性を向上させるガス放電管を提供すること
ができる。

【００７４】また、本発明のガス放電管の点灯装置にお
いては、熱陰極と収束電極との間に、順次直列接続した
輝度調整用電圧源、可変抵抗器及び輝度調整スイッチか
らなる輝度調整用回路が構成されている。これにより、
アーク放電が発生した後に、輝度調整スイッチを輝度調
整用回路に対してオン状態に設定することにより、輝度
調整用電圧源から可変抵抗器を介して収束電極にゼロ電
位または負電位を発生させることができる。そのため、
収束電極は電子を反発して陽イオンを引き寄せることか
ら、収束電極の前部空間にイオンシースが発生するの
で、このイオンシースによってアークボールを圧縮また
は集束させることができる。したがって、可変抵抗器の
抵抗値を適切に設定することにより、このガス放電管は
高輝度化するので、放電を安定に維持しつつ、発光強度
を大幅に増大させるガス放電管の点灯装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス放電管に係る実施例を示す斜視図
である。

【図２】図１のガス放電管における発光部の分解斜視図
である。

【図３】図２の発光部における支持板と陽極との組付け
前の状態を示す斜視図である。

【図４】図２の発光部における放電遮蔽板と陽極との組
付け前の状態を示す斜視図である。

【図５】図２の発光部における放電遮蔽板と陽極と支持
板との位置関係を示す平面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図７】図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図８】図１のガス放電管における点灯装置を示す回路
図である。

【図９】図１のガス放電管における収束電極の電位と光
出力との関係を示すグラフである。

【図１０】図１のガス放電管における点灯装置の第１変
形例を示す回路図である。

【図１１】図１のガス放電管における点灯装置の第２変
形例を示す回路図である。

【図１２】従来のガス放電管の構成を示す斜視図であ
る。

【図１３】図１２のガス放電管における発光部の分解斜
視図である。

【図１４】図１３の発光部の断面図である。

【図１５】図１２のガス放電管における点灯装置を示す
回路図である。

【符号の説明】

１０…ガス放電管、１１…外周器、２１…放電遮蔽板、
２２…支持板、２３…前面窓電極、２４…陽極、２５…
熱陰極、２６…収束電極、２７…陰極スリット電極、２
１０…貫通穴、２３０…開口窓、２６０…収束開口、２
７０…開口。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱電子を放出する熱陰極と、 この熱陰極から放出された前記熱電子を受容する陽極
   と、 前記熱電子の経路を収斂する収束開口を有する収束電極
   と、 前記収束開口よりも大きい内径でかつ同軸上に配置した
   貫通穴を有し、この貫通穴の背面側に位置する第１の開
   口縁部に前記陽極を接触して設置させると共に、前記貫
   通穴の前面側に位置する第２の開口縁部に前記収束電極
   を接触して設置させる電気絶縁性の放電遮蔽板と、 前記熱電子を通過させる開口を有し、前記熱陰極と前記
   収束電極とを介在する位置で前記放電遮蔽板上に設置し
   た陰極スリット電極と、 前記収束電極の前部空間から投光する開口窓を有し、前
   記陰極スリット電極に接触して前記陰極を取り囲む位置
   で前記放電遮蔽板上に設置した前面窓電極とを収容する
   外囲器を備え、 前記収束電極を、前記陰極スリット電極及び前記前面窓
   電極に対して電気的に絶縁して設置させたことを特徴と
   するガス放電管。
2. 【請求項２】 前記放電遮蔽板は、セラミックスで形成
   したことを特徴とする請求項２記載のガス放電管。
3. 【請求項３】 請求項１記載のガス放電管において前記
   熱陰極、前記陽極及び前記収束電極に接続して設置した
   点灯装置であって、 前記熱陰極にアノード端子を接続して設置した輝度調整
   用電圧源と、 この輝度調整用電圧源のカソード端子に第１の端子を接
   続して設置した可変抵抗器と、 この可変抵抗器の第２の端子及び前記収束電極に第１の
   端子及び第２の端子をそれぞれ接続して設置した輝度調
   整スイッチとから構成された輝度調整用回路を備えたこ
   とを特徴とするガス放電管の点灯装置。
4. 【請求項４】 前記陽極に第１の端子を接続して設置し
   たトリガスイッチと、 このトリガスイッチの第２の端子と前記輝度調整スイッ
   チの第３の端子との間に直列接続して設置した固定抵抗
   器と、 この固定抵抗器に並列接続したコンデンサとから構成さ
   れた放電開始用回路をさらに備えたことを特徴とする請
   求項３記載のガス放電管の点灯装置。
5. 【請求項５】 前記陽極に第１の端子を接続して設置し
   た固定抵抗器と、 この固定抵抗器の第２の端子に第１の端子を接続し、前
   記輝度調整スイッチの第３の端子に第２の端子を接続し
   て設置したトリガスイッチと、 このトリガスイッチの第３の端子及び前記熱陰極との間
   に直列接続したコンデンサとから構成された放電開始用
   回路をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載のガ
   ス放電管の点灯装置。
6. 【請求項６】 前記熱陰極にアノード端子及びカソード
   端子をそれぞれ接続して設置した陰極加熱用電圧源と、 前記陽極及び前記熱陰極にそれぞれアノード端子及びカ
   ソード端子を接続して設置した電界発生用電圧源とをさ
   らに備えたことを特徴とする請求項３記載のガス放電管
   の点灯装置。