氣體放電管的制作方法

專利名稱：氣體放電管的制作方法
技術領域：
本發明涉及作為分光器或色譜儀等的光源來利用的重氫燈這樣的氣體放電管。
背景技術：
目前，作為上述領域的技術已知有特開平7-288106號公報和特開平10-64479號公報所述的技術。這些放電管都是采用在陽極部和陰極部之間的放電路上，配置金屬制的隔壁，在該隔壁上形成小孔，由該小孔使放電路變窄的結構。在這種結構中，利用放電路上的小孔，可得到高亮度的光。特別是在特開平7-288106號公報中所述的氣體放電管中，通過加長小孔即將放電路變窄的部分的長度，可以進一步提高亮度。另一方面，特開平10-64479號公報所述的氣體放電管，在加長使用孔的長度的同時，配置多個隔壁，因此實現高亮度化。
利用上述公報中所述的技術，比較能滿足氣體放電管技術領域的高亮度化的要求。
然而，在加長使放電路變窄的部分的情況下，存在難以引起放電這樣的問題。對于該問題，在特開平10-64479號公報中所述的氣體放電管中，通過配置多個金屬制隔壁、分階段地產生放電來避免，但存在著電源電路復雜化的問題。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種不管使放電路變窄的部分的長度如何、都能夠可靠地產生放電的氣體放電管。
為了達到上述目的，本發明提供了一種氣體放電管，其特征在于它包括封入了氣體的密閉容器；配置在密閉容器內的陽極部；配置在密閉容器內、與所述陽極部相隔離、在與陽極部之間形成產生放電的放電部的陰極部；放電路限制部，它是配置在陽極部和陰極部之間、具有使放電路變窄的貫通孔的筒狀的導電性的放電路限制部，它與外部電源電連接；和，支承放電路限制部的電絕緣性的放電路限制部支承部；并且，放電路限制部具有向陰極部一側突出的圓筒狀的突出部，突出部的外徑(D)相對于突出部的高度(H)之比(D/H)在0.5～2.0的范圍內。
這樣，在放電路限制部呈向陰極部的方向突出的形狀、并且使D/H為0.5～2.0的情況下，放電路限制部和陰極部之間的電場不均勻，可以在突出部的前端附近產生強電場，由此可以使啟動電壓降低。這可使啟動放電容易產生，進而能夠可靠地產生主放電。
另外，使放電路限制部的突出部的外徑處于1.0～2.0mm范圍內是有效的。在這種情況下，可以只在放電路限制部的突出部的前端部、貫通孔附近有效地產生在陰極部和放電路限制部之間所產生的啟動放電。
而且，優選由設置于陽極部上且內徑一定的小孔部和與小孔部連接而延伸至陰極部一側且在陰極部直徑擴大的擴徑孔部構成放電路限制部中的貫通孔。小孔部主要起到使放電路變窄的部分的作用，擴徑孔部在其內部形成良好的電弧球，有助于高亮度化。除此以外，在將擴徑孔部的內周面作成圓錐形、使擴徑孔部的深度A處于0.3～1.3mm的范圍內、使擴徑孔部的開口角度θ處于60°～90°的范圍內的情況下，可形成更穩定的電弧球。
就本發明的上述特征和優點及其它的特征和優點來說，本領域技術人員根據參照附圖而進行的以下詳細說明，可以很清楚。


圖1是表示本發明的第一實施方式的氣體放電管的端面圖。
圖2是表示將圖1所示的氣體放電管的放電路限制部放大的剖面圖。
圖3是表示本發明的第二實施方式的氣體放電管的端面圖。
圖4是表示本發明的第三實施方式的氣體放電管的端面圖。
圖5是表示將圖4所示的氣體放電管的放電路限制部放大的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細地說明本發明的氣體放電管的各種優選實施方式。在以下的說明中，表示“上”，“下”等方向的語言是基于所對應的圖的狀態而言的，是一種方便用語，而不能解釋為限制用語。
圖1是表示在與軸線(管軸)方向成直角的方向切斷本發明的第一實施方式的氣體放電管的端面圖。圖1所示的氣體放電管10是側窗型重氫燈。即，氣體放電管10具有封入數百Pa左右的重氫氣體的玻璃制的密封容器12。密封容器12由將一端密封了的圓筒狀的側管部14和密封該側管部14的另一端的管芯部(圖中沒有示出)構成。利用側管部14的一部分作為光射出窗18。發光部組裝體20容納在密封容器12內。
發光部組裝體20具有陶瓷等的電絕緣性的基座部22。基座部22與光射出窗18相對向來配置。平板狀的陽極部24配置在基座部22的上方，在管芯部上立起設置并在管軸(側管的中心軸線)方向延伸的管芯引線26的前端部分與該陽極部24的下面電連接。
另外，發光部組裝體20具有支承后述的放電路限制部28用的由陶瓷等構成的電絕緣性的板狀的放電路限制部支承部(以下稱為“支承部”)30。將該支承部30進行固定，與基座部22的上面接觸。支承部30比陽極部24厚，在其中央的下面形成配置有陽極部24的凹部32。陽極部24配置在該凹部32中。并且，在支承部30固定在基座部22上的狀態下，陽極部24成為被夾持在管芯引線26和支承部30之間的狀態。另外，在支承部30的中央形成開口34，該開口34形成放電路的一部分。
而且，導電板36配置在支承部30的上面并與之相接觸。導電板36與立設在管芯部上的管芯引線38的前端部分(圖中沒有示出)電連接。在該導電板36的中央形成開口40，在導電板36被固定在支承部30上的狀態下，該開口40與支承部30的開口34同軸地來配置，形成放電路的一部分。
為了將始自陽極部24的放電路變窄乃至加以限制，將由金屬(例如鉬、鎢或由它們制成的合金)等導電性材料制成的放電路限制部28焊接固定在導電板36的上面的中央，并使之與上述的開口34、40同軸。因此，可以通過導電板36及管芯引線38，從外部向放電路限制部28供電。
如圖2所示，放電路限制部28為圓筒狀，在該放電路限制部28的導電板36一側的端部形成固定用的法蘭部42。另外，將在放電路限制部28從法蘭部42向上方突出的圓筒狀部分稱為突出部44，優選該突出部44的外徑D在1.0～2.0mm范圍內。在使該突出部44的高度和突出量為H為情況下，與突出部44的外徑D的關系D/H在0.5～2.0的范圍內最佳。而且，放電路限制部28的內側作成為用于使放電路變窄的貫通孔46。該貫通孔46由設置于陽極部24一側的內徑為一定的小孔部48和與該小孔部48連接且向上方延伸并且在上方孔徑擴大的回轉狀的擴徑孔部50構成。小孔部48是主要使放電路變窄的部分，其內徑d為0.5mm左右。擴徑孔部50是形成電弧球用的，在圖示的實施方式中，其內周面為圓錐面。另外，優選為，擴徑孔部50的深度(長度)A在0.5～1.3mm的范圍內，開口角度θ在60°～90°范圍內。
另外，發光部組裝體20，在光射出窗18一側具有配置在與光路錯開的位置上的陰極部52。該陰極部52用于產生熱電子，具體地說，是在管軸方向延伸設置的鎢制的線圈上涂敷電子放射物質而構成的。雖然圖中沒有示出，但這種陰極部52可通過連接銷與立設在管芯部上的管芯引線的前端部分電連接，可從外部供電。
而且，發光部組裝體20具有金屬制的放電整流板54和前面蓋56，可以不使從陰極部52出來的飛濺物或蒸發物附著在光射出窗18上。將放電整流板54配置得包圍著陰極部52，并固定在支承部30的上面。前面蓋56與放電整流板54相對向地固定在支承部30的上面。在放電整流板54和前面蓋56之間形成有使放電光通過的光通過口58。另外，在放電整流板54的面向前面蓋56的部分上形成其開口60，使在陰極部52上產生的熱電子在該開口60中通過。
其次，說明上述氣體放電管10的動作。
首先，在放電前20秒左右的期間，從陰極用外部電源(圖中沒有示出)通過管芯引線(圖中沒有示出)將10W左右的電力供給至陰極部52，使構成陰極部52的線圈預熱。其次，從主放電用外部電源(圖中沒有示出)通過管芯引線26將160V左右的電壓施加在陰極部52和陽極部24之間，作好電弧放電的準備。
然后，將規定電壓從觸發器用外部電源(圖中沒有示出)通過管芯引線38、26施加在放電路限制部28和陽極部24之間。于是，在陰極部52與呈現向陰極部52一側突出的形狀的放電路限制部28的突出部44的前端之間，產生啟動放電。
在本實施方式中，由于放電路限制部28作成突出部44的外徑D相對于高度H之比D/H為0.5～2.0的形狀，所以在放電路限制部28和陰極部52之間形成不均勻電場，特別是在突出部44的前端周圍產生強電場。這樣，可以降低用于產生啟動放電的啟動電壓。另外，由于突出部44的外徑D處于1.0～2.0mm的范圍內，所以僅可以在放電路限制部28的突出部44的擴徑孔部50的附近有效地產生在陰極部52和放電路限制部28之間發生的啟動放電。因此，容易產生啟動放電。
若這樣良好地產生啟動放電時，則可以可靠地在陰極部52和陽極部24之間發生因主放電用外部電極而產生的主放電(電弧放電)。在主放電發生后，調整來自陰極用外部電源的電力，使得陰極部52的溫度為最佳。由此，在陰極部52和陽極部24之間維持主放電的同時，可在放電路限制部28的突出部44的擴徑孔部50內形成電弧球。因為在放電路限制部28具有充分的長度并使放電路狹窄，而且形成電弧球，因此所發生的紫外線，作為亮度極高的光，從放電整流板54和前面蓋56之間的光通過口58，透過密閉容器12的光射出窗18，向外部放出。在本實施方式中，由于突出部44的擴徑孔部50的內周面呈圓錐形狀，其深度A為0.5～1.3mm的范圍內，并且，擴徑孔部50的開口角度θ為60°～90°的范圍內，因此，所形成的電弧球成為穩定的良好形狀。因此，所射出的光的亮度和光量也穩定。
圖3是表示沿著軸線方向切斷本發明的第二實施方式的氣體放電管的端面圖。該氣體放電管110是端窗型重氫燈。該放電管110具有封入數百Pa的重氫氣體的玻璃制的密封容器112。密封容器112由圓管狀的側管部114、密封該側管部114的下端側的管芯部116和密封上端側的光射出窗118構成。發光部組裝件120容納在密封容器112內。
發光部組裝體120具有由陶瓷等制成的電絕緣性的圓板狀的基座部122。基座部122與光射出窗118相對向地配置。在基座部112的上側配置陽極部124，在管芯部116上立起設置且在管軸(側管的中央軸線)方向延伸的管芯引線126的前端部分與該陽極部124電連接。另外，管芯引線126不在管芯部116和基座部122之間露出，它被由陶瓷等制成的電絕緣性的管127包圍。
另外，發光部組裝體120具有由陶瓷等制成的電絕緣性的放電路限制部支承部(支承部)130。該支承部130重疊地固定在基座部122的上面。在支承部130的中央形成圓形的開口134，以容納陽極124的主要部分。在陽極部124的主要部分配置在該開口134中、并且支承部130重疊地固定在基座部122上的狀態下，陽極部124的周圍部分成為被夾持在支承部130和基座部122之間的狀態。支承部130的開口134形成放電路的一部分。
而且，導電板136配置支承部130的上面并與之相接觸。導電板136與立設在管芯部116上的管芯引線138的前端部分電連接。另外，該管芯引線138也不在管芯部116和基座部122之間露出，而被由陶瓷等制成的電絕緣性的管139包圍。在導電板136上形成比支承部130的開口134的內徑小的圓形開口140，在導電板136固定在支承部130上的狀態下，該開口140配置得與支承部130的開口134同軸，形成放電路的一部分。
為了將始自陽極部124的放電路變窄乃至加以限制，將由金屬制成的放電路限制部128焊接固定在導電板136的上面的中央，并使之與上述的開口134、140同軸。因此，可以通過導電板136及管芯引線138，從外部向放電路限制部128供電。
該放電路限制部128實質上與第一實施方式的放電路限制部28即圖2所示的放電路限制部相同。因此，可用相同的符號，參照圖2簡單地說明，該放電路限制部128是在一端形成法蘭部42的圓筒體，突出部44的外徑D優選為處于1.0～2.0mm的范圍內，在突出部44的高度為H的情況下，它與突出部44的外徑D的關系D/H優選在0.5～2.0的范圍內。另外，放電路限制部128的貫通孔146的小孔部48的內徑d為0.5mm，擴徑孔150的深度(長度)A處于0.5～1.3mm的范圍內，開口角度θ處于60°～90°的范圍內。
另外，發光部組裝體120具有在光射出窗118一側配置在與光路錯開的位置上的陰極部152。該陰極部152用于產生熱電子，具體地說，在管軸方向延伸的鎢制的線圈上涂敷電子放射物質而構成。雖然圖中沒有示出，但這種陰極部152可通過連接銷與立設在管芯部116上的管芯引線的前端部分電連接，可從外部供電。
而且，發光部組裝體120具有金屬制的放電整流板154和前面蓋156，可以不使從陰極部152出來的飛濺物或蒸發物附著在光射出窗118上。將放電整流板154以包圍著陰極部152的方式來配置，并固定在支承部130的上面。前面蓋156與放電整流板154相對向，并固定在支承部130的上面。在放電整流板154和前面蓋156之間形成使放電光通過的光通過口158。另外，在放電整流板154的面向前面蓋156的部分上形成開口160，使在陰極部152上產生的熱電子在該開口160中通過。
以上這樣構成的第二實施方式的氣體放電管110，雖然端窗型和側窗型不同，但它具有實質上與第一實施方式的氣體放電管10相同的放電路限制部128，即使在其他部分上功能也沒有不同，所以啟動放電所需要的電壓低，能夠可靠地啟動放電，而且發揮著發生電弧放電的效果，另外，由于所形成的電弧球也成為穩定的良好形狀，所以放射光的亮度高，光量也豐富穩定。關于氣體放電管110的動作詳細說明，由于與上述氣體放電管10相同而省略。
圖4是表示在與軸線(管軸)方向垂直的方向上切斷本發明的第三實施方式的氣體放電管的端面圖。第三實施方式的氣體放電管210與第一實施方式的氣體放電管10同樣，是側窗型重氫燈。該放電管210具有封入數百Pa的重氫氣體的玻璃制的密封容器212。該密封容器212由將一端側密封了的圓筒狀的側管部214和密封該側管部214的另一端側的管芯部(圖中沒有示出)構成，利用側管部214的一部分作為光射出窗218。發光部組裝體220容納在該密封容器212內。
發光部件裝配體220具有由陶瓷等制成的電絕緣性的基座部222。基座部222與光射出窗218相對向地來配置，并在其上面形成凹部223。平板狀陽極部224配置在基座部222的上方，在管芯部上立起設置且在管軸方向延伸的管芯引線226的前端部分固定在該陽極部224的背面并與之電連接。
另外，發光部組裝體220具有由陶瓷等制成的板狀的放電路限制部支承部(支承部)230。該支承部230固定在基座部222的外周部的上端面并與之接觸。在支承部230的中央的下面形成凹部232。該凹部232的底面(向下的面)及側面離開陽極部224規定的間隔。在支承部230的中央形成開口234。
為了使始自陽極部224的放電路變窄，在支承部230的開口234安裝由金屬制成的圓筒狀的放電路限制部228。作為安裝方法來說，有將放電路限制部228嵌合在開口234中、利用焊接等進行固定的方法。在第三實施方式中，如圖5所示，在開口234作出陰螺紋235的同時，在放電路限制部228的端部的外面作出陽螺紋237，將二者擰緊進行安裝。
如圖5所示，由于放電路限制部228的一部分擰入支承部230的開口234中，所以與圖2所示的放電路限制部28的突出部44相當的部分244，成為從支承部230的上面突出的部分。與圖2的放電路限制部28同樣，該突出部244的外徑D優選為1.0～2.0mm的范圍內。另外，該突出部244的高度為H的情況下，與突出部244的外徑D的關系D/H處于0.5～2.0較好。而且，在放電路限制部228上作出用于使放電路變窄的貫通孔246。該貫通孔246由內徑為一定的小孔部248和在上方呈圓錐狀直徑擴大的擴徑孔部250構成。小孔部248主要是使放電路變窄的部分，內徑d為0.5mm左右。擴徑孔部250用于形成電弧球，其深度A處于0.5～1.3mm的范圍內，就開口角度θ來說，優選處于60°～90°的范圍內。
而且，沿著支承部230的凹部232的側面和底面配置導電板236。導電板236與立設在管芯部上的管芯引線238的前端部分電連接。在該導電板236上形成與支承部230的開口234排齊的開口240。導電板236的劃著開口240的部分，與放電路限制部228的下端電連接。因此，可通過導電板236和管芯引線238從外部向該放電路限制部228供電。
另外，發光部組裝體220在光射出窗218一側具有配置在與光路錯開的位置上的陰極部252。雖在圖中沒有示出，但陰極部252通過連接銷與立設在管芯部上的管芯引線的前端部分電連接，可以從外部供電。
而且，發光部裝置體220具有包圍陰極部252的金屬制的放電整流板254和與它并列設置的前面蓋256，使得從陰極部252出來的飛濺物或蒸發物不附著在光射出窗218上。它們固定在支承部230的上面上，在兩者之間形成使放電光通過的光通過口258。另外，在放電整流板254形成使在陰極部252上產生的熱電子通過的開口260。
在使該第三實施方式的氣體放電管210點亮的情況下，與第一實施方式的氣體放電管10同樣，在放電前20秒左右的期間，從陰極用外部電源(圖中沒有示出)通過管芯引線(圖中沒有示出)將10W左右的電力供給至陰極部252，使陰極部252預熱，接著，從主放電用外部電源(圖中沒有示出)通過管芯引線226將160V左右的電壓施加在陰極部252和陽極部224之間，作好電弧放電的準備。然后，若將規定電壓從觸發器用外部電源(圖中沒有示出)通過管芯引線238、226施加在放電路限制部228和陽極部224之間，則在陰極部252和成為向陰極部252一側突出的形狀的放電路限制部228的突出部244的前端之間產生啟動放電。當這樣一產生啟動放電，則在陰極部252和陽極部224之間發生因主放電用外部電極而產生的主放電，然后，調整源自陰極用外部電源的電力，使陰極部252的溫度為最佳。這樣在陰極部252和陽極部224之間維持主放電的同時，可在放電路限制部228的突出部244的擴徑孔部250內形成電弧球。
第三實施方式的放電路限制部228的突出部244的外徑D、外徑D相對于高度H之比D/H、圓錐形狀的擴徑孔部250的深度A、以及開口角度θ，由于與上述放電路限制部28、128相同，所以可以降低用于發生啟動放電的啟動電壓，另外，可使電弧球成為穩定的良好形狀，因此，所射出的光的亮度和光量也是穩定的。
如上所述，本發明的氣體放電管，由于具有使放電路變窄的放電路限制部，所以可獲得高亮度，而且不管放電路限制部的長度如何，由于其特殊的形狀，可使啟動電壓降低，容易產生啟動放電。而且，由于容易引起啟動放電，所以也能夠可靠地產生主放電。而且，由于放電路限制部的形狀，使得射出光的亮度和光量也穩定。
根據以上所述可以理解了本發明及其優點，但上述實施方式只不過是代表性的優選實施方式，在不偏離本發明的精神和范圍并且不失去其實質的優點的條件下，可對形態、結構和配置進行各種變形，這是很明顯的。
權利要求
1.一種氣體放電管，其特征在于它包括封入了氣體的密閉容器；配置在所述密閉容器內的陽極部；配置在所述密閉容器內、與所述陽極部相隔離、在與所述陽極部之間形成產生放電的放電部的陰極部；放電路限制部，它是配置在所述陽極部和所述陰極部之間、具有使所述放電路變窄的貫通孔的筒狀的導電性的放電路限制部，它與外部電源電連接；和支承所述放電路限制部的電絕緣性的放電路限制部支承部；所述放電路限制部具有向所述陰極部一側突出的圓筒狀的突出部，所述突出部的外徑(D)相對于所述突出部的高度(H)之比(D/H)在0.5～2.0的范圍內。
2.根據權利要求1所述的氣體放電管，其特征在于所述放電路限制部的所述突出部的外徑在1.0～2.0mm的范圍內。
3.根據權利要求1所述的氣體放電管，其特征在于所述放電路限制部的所述貫通孔具有設置于所述陽極部一側且內徑為一定的小孔部；和，與所述小孔部連接、向所述陰極部一側延伸且在所述陰極部一側直徑擴大的擴徑孔部。
4.根據權利要求3所述的氣體放電管，其特征在于所述擴徑孔部的內周面是圓錐形，所述擴徑孔的深度(A)在0.3～1.3mm的范圍內，所述擴徑孔部的開口角度(θ)在60°～90°的范圍內。
5.根據權利要求1所述的氣體放電管，其特征在于封入至所述密封容器中的氣體是重氫氣體。
全文摘要
本發明的氣體放電管(10)是在配置于封入了氣體的密封容器(12)內的陽極部(24)和陰極部(52)之間產生放電的氣體放電管，它包括配置在陽極部和陰極部之間、具有使陽極部和陰極部之間的放電路變窄的貫通孔(46)的筒狀的放電路限制部(28)；和，支承放電路限制部的電絕緣性的放電路限制部支承部(30)。放電路限制部的前端部分具有向陰極部一側突出的圓筒狀的突出部(44)，在將該突出部(44)的外徑設為D、將突出部的高度設為H的情況下，D/H在0.5～2.0的范圍內。利用該結構，可以在突出部的前端附近產生強電場，由此可降低啟動電壓，可以可靠地產生放電。
文檔編號H01J61/04GK1701412SQ20048000078
公開日2005年11月23日 申請日期2004年2月12日 優先權日2003年2月12日
發明者伊藤喜延, 伊藤真城, 松下孝二 申請人:浜松光子學株式會社