(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極、陽極、及び放電路制限部を有し、放電によって光を発生させる発光部と、
前記発光部を収容する第１の筐体と、
一端側が前記第１の筐体に連通するように接続されて、前記発光部から発生した前記光を、他端側に設けられた出射窓部に導く第２の筐体と、
前記第１の筐体及び前記第２の筐体に封入された重水素ガスと、
一端側が前記第１の筐体内の前記発光部に当接し、他端側が前記第２の筐体内に挿入されており、内壁面に前記光を反射する反射面が形成された筒状部材と、
を備え、
前記筒状部材の前記反射面の少なくとも一部は、テーパー状に形成されている、
ことを特徴とする重水素ランプ。
【請求項２】
前記筒状部材は、金属材料からなる、
ことを特徴とする請求項１記載の重水素ランプ。
【請求項３】
前記筒状部材の前記反射面の前記一端側および前記他端側がテーパー状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の重水素ランプ。
【請求項４】
前記筒状部材を前記第２の筐体の前記他端側から前記一端側に付勢する金属材料からなるばね部材と、
前記ばね部材によって付勢された前記筒状部材が嵌め込まれ、前記発光部の開口部を囲むように設けられた固定部材と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の重水素ランプ。
【請求項５】
前記発光部には、前記筒状部材の端部が挿入される穴部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の重水素ランプ。
【請求項６】
前記筒状部材の前記一端側の側面には、前記反射面に向けて貫通する開口部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の重水素ランプ。
【請求項７】
前記筒状部材の外壁面は、前記筒状部材の材料よりも熱放射率が大きい材料からなる、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の重水素ランプ。
【請求項８】
前記筒状部材の外壁面の略全面には、前記筒状部材の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項７記載の重水素ランプ。
【請求項９】
前記筒状部材の前記一端側の熱放射率は、前記筒状部材の他端側の熱放射率よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の重水素ランプ。
【請求項１０】
前記筒状部材の前記一端側の外壁面には、前記筒状部材の前記他端側の外壁面の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項９記載の重水素ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部で放電によって発生させた光を出射する重水素ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光源から効率よく光を放射させるための構造が検討されている。例えば、下記特許文献１に記載の重水素ランプでは、放電容器内に陽極及び陰極を取り巻くように遮蔽囲みを有し、その遮蔽囲みの一部に光反射材を設けたような構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−６７３７号公報
【特許文献２】特開２００８−３１１０６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２６８号公報
【特許文献４】実開平５−１７９１８号公報
【特許文献５】特公平４−５７０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述した従来の重水素ランプでは、陽極及び陰極を含む放電部と光取り出し窓との間における光の損失が発生しやすく、また、発生した光の集光効率も小さいため、光の照射強度を高めるためには、発生した光をより効率よく取り出すことが望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、発生した光を効率よく取り出すことが可能な重水素ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の重水素ランプは、陰極、陽極、及び放電路制限部を有し、放電によって光を発生させる発光部と、発光部を収容する第１の筐体と、一端側が第１の筐体に連通するように接続されて、発光部から発生した光を、他端側に設けられた出射窓部に導く第２の筐体と、第１の筐体及び第２の筐体に封入された重水素ガスと、一端側が第１の筐体内の発光部に当接し、他端側が第２の筐体内に挿入されており、内壁面に光を反射する反射面が形成された筒状部材と、を備え、筒状部材の反射面の少なくとも一部は、テーパー状に形成されている。
【０００７】
このような重水素ランプによれば、第１の筐体内の発光部の陰極と陽極との間で生じた放電が放電路制限部によって絞り込まれることによって光が発生し、発光部で発生した光が、第１の筐体に連通する第２の筐体の出射窓部から発光部にかけて挿入された筒状部材の内部に導かれることにより、出射窓部から出射される。ここで、筒状部材の内壁面には反射面が形成されているので、発光部から出射された光が筒状部材の内部の反射面によって反射されつつ第２の筐体の一端側から他端側に導かれる結果、発光部から発せられた光を損失することなく第２の筐体の出射窓部まで導くことができる。併せて、反射面の少なくとも一部はテーパー状に形成されているので、出射窓部の外部の所定位置に光を集光させることができる。その結果、発生した光を効率よく取り出すことができる。
【０００８】
筒状部材は、金属材料からなることが好適である。このような筒状部材を備えれば、鏡面度の高い反射面の加工が容易になり、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【０００９】
また、筒状部材の反射面の一端側および他端側がテーパー状に形成されている、ことも好適である。この場合、所望の位置における光の照射強度をさらに高めることができ、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【００１０】
また、筒状部材を第２の筐体の他端側から一端側に付勢する金属材料からなるばね部材と、ばね部材によって付勢された筒状部材が嵌め込まれ、発光部の開口部を囲むように設けられた固定部材と、をさらに備えることも好適である。かかる構成を採れば、発生する紫外光によって劣化することなく、第１の筐体及び第２の筐体に対して筒状部材を安定して固定することができる。さらに、筒状部材が発光部の固定部材に嵌め込まれるので、発光部からの光が確実に筒状部材の内部に導かれることになり、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【００１１】
さらに、発光部には、筒状部材の端部が挿入される穴部が形成されている、ことも好適である。かかる穴部を備えれば、筒状部材が発光部の内部にさらに接近して配置されるので、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【００１２】
またさらに、筒状部材の一端側の側面には、反射面に向けて貫通する開口部が形成されている、ことも好適である。こうすれば、発光部で生じたスパッタ物を筒状部材の外部に放出することができ、筒状部材の反射面や出射窓部へのスパッタ物の付着を抑制することができる。その結果、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【００１３】
また、筒状部材の外壁面は、筒状部材の材料よりも熱放射率が大きい材料からなる、ことも好適である。かかる構成を採れば、筒状部材がより放熱されやすく、出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、発生した光をより効率よく取り出すことができる。さらに、筒状部材の外壁面の略全面に、筒状部材の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されていてもよく、この場合、容易に筒状部材の外壁面の熱放射率を高めることができ、筒状部材がさらに放熱されやすく、出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【００１４】
また、筒状部材の一端側の熱放射率は、筒状部材の他端側の熱放射率よりも大きい、ことも好適である。かかる構成を採れば、より発光部に近い部分においてスパッタ物を捕捉することができるので、筒状部材における反射面の大部分、及び出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、発生した光をより効率よく取り出すことができる。さらに、筒状部材の一端側の外壁面には、筒状部材の他端側の外壁面の材料よりも熱放射率の大きい材料を含む熱放射膜が形成されていてもよく、この場合、容易に一端側の外壁面の熱放射率を他端側の外壁面の熱放射率よりも大きくすることができ、より発光部に近い部分においてスパッタ物を捕捉することができるので、筒状部材における反射面の大部分、及び出射窓部におけるスパッタ物の付着をさらに抑制することができ、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発生した光を効率よく取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る重水素ランプの構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の反射筒部の断面図、（ｂ）は、図１の反射筒部の端面図である。
【図３】図１の重水素ランプにおける反射筒部の組み込み状態を示す側面図である。
【図４】図１の重水素ランプにおける発光中心からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る重水素ランプの構成を示す断面図である。
【図６】（ａ）は、図５の反射筒部の側面図、（ｂ）は、図５の反射筒部の端面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る重水素ランプの構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、図７の反射筒部の側面図、（ｂ）は、図７の反射筒部の端面図、（ｃ）は、図７の反射筒部が収容ケースに固定された状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の変形例に係る重水素ランプの構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の側面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図、（ｃ）は、（ａ）の反射筒部の斜視図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の変形例にかかる反射筒部の側面図、（ｂ）は、（ａ）の反射筒部の端面図、（ｃ）は、（ａ）の反射筒部の斜視図である。
【図１２】本発明の変形例に係る重水素ランプの構成を示す側面図である。
【図１３】本発明の変形例に係る重水素ランプの構成を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は、図１３の反射筒部の断面図、（ｂ）は、図１３の反射筒部の端面図である。
【図１５】図１３の重水素ランプにおける反射筒部の組み込み状態を示す側面図である。
【図１６】本発明の比較例にかかる重水素ランプにおける発光中心からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る重水素ランプの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る重水素ランプの構成を示す断面図である。
【００１９】
この重水素ランプ１は、重水素ガスを放電させて光を発生させる発光部２が収容された略円筒状の発光筒部（第１の筐体）３Ａと、この発光筒部３Ａに連通すると共に発光筒部３Ａの側壁から発光部２の発生させる光の光軸Ｘに沿って突出する略円筒状の導光筒部（第２の筐体）３Ｂとが一体的に接続されたガラス製の密封容器３を備えている。この密封容器３には、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されている。より詳細には、導光筒部３Ｂは、光軸Ｘに沿った方向の一端側が発光筒部３Ａに一体化されて連通しており、他端側は発光部２から発生した光を外部に出射させる出射窓部４によって封止されている。この出射窓部４の材質は、例えば、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、石英ガラス、サファイアガラス等である。
【００２０】
発光筒部３Ａに収容されている発光部２は、陰極５、陽極６、陽極６と陰極５との間に配置された中心部に導電性の高融点金属で作製され放電路を制限するアパーチャーが形成された放電路制限部７、及びこれらを取り囲んで配置する収容ケース８によって構成されている。この収容ケース８の導光筒部３Ｂ側の面には、発光部２で発生した光を取り出すための矩形形状の光通過口（開口部）８ａが、導光筒部３Ｂの出射窓部４に対向するように形成されると共に、この光通過口８ａを取り囲むように導光筒部３Ｂの側壁に沿って円形状に延びる壁部からなる固定リング（固定部材）８ｂが固定されている。このような発光部２は、陰極５と陽極６との間に電圧が印加されると、その間に存在する重水素ガスを電離、放電させて形成したプラズマ状態を放電路制限部７によって絞り込んで高密度のプラズマ状態にすることによって発生した光（紫外光）を、収容ケース８の光通過口８ａから光軸Ｘに沿った方向に向けて出射させる。
【００２１】
なお、上記の発光部２は、発光筒部３Ａの端面に設けられたステム部に立設されたステムピン（図示せず）によって、発光筒部３Ａ内に保持されている。すなわち、この重水素ランプ１は、光軸Ｘが発光筒部３Ａの管軸に対して交差するサイドオン型の重水素ランプである。
【００２２】
このような密封容器３内の出射窓部４と、発光筒部３Ａと導光筒部３Ｂとを接続する部位との間には、略円筒状の反射筒部（筒状部材）９が挿入固定されている。この反射筒部９は、図２に示すように、アルミニウム製の金属ブロック部材が複数組み合わされて、導光筒部３Ｂの内径よりも小さい外径を有する略円筒状の形状をなしている。
【００２３】
この反射筒部９自体の内壁面は、反射筒部９の中心軸線に沿って曲面、又は段階的に傾斜角が変化する多段面である反射面９ａとして形成されている。すなわち、この反射面９ａは、出射窓部４の外側の所望の面または点に光を集光できるように、反射筒部９の中心軸方向の両端がテーパー状に形成されている。より具体的には、反射筒部９の長手方向の中心部から発光筒部３Ａ側の端部にかけて反射面９ａで囲まれる空間の径が徐々に小さくなるように、反射面９ａが反射筒部９の中心軸、すなわち、光軸Ｘに対して傾斜して形成されている。また、反射筒部９の長手方向の中心部から出射窓部４側の端部にかけて反射面９ａで囲まれる空間の径が徐々に小さくなるように、反射面９ａが反射筒部９の中心軸に対して傾斜して形成されている。ここで、反射面９ａは、発光部２の放電路制限部７のアパーチャーの中心に位置する発光中心Ｃ０と反射面９ａの発光部２側の端部とを結ぶ線Ｌに比較して、反射面９ａの光軸Ｘに対する傾斜角が小さくなるように設定されている。例えば、線Ｌの光軸Ｘに対する傾斜角が１０〜３０度に対して、発光中心Ｃ０側に最も近い段の反射面９ａの傾斜角が２〜１５度になるように設定される。なお、反射面９ａのテーパー状部は、反射筒部９の中心軸方向の両端ではなく、どちらか一方、例えば発光部２側（一端側）のみを前述したようなテーパー状に形成し、出射窓部４側（他端側）は反射面９ａを反射筒部９の中心軸に対して平行に形成しても良い。
【００２４】
このような反射面９ａは、発光部２によって発生した光を正反射可能な鏡面状態に加工されており、例えば、金属ブロック部材を切削加工し、その内壁に、バフ研磨、化学研磨、電解研磨、それらから派生した研磨方法による研磨、又は、それらを複合した研磨方法による研磨を施した後、洗浄処理や不純物ガス成分を除去するための真空処理等を施すことによって形成される。本実施形態においては、反射筒部９は２つの部材を組み合わせて形成されており、このように複数個の金属ブロック部材で反射面９ａが形成される場合には、金属ブロック部材ごとの反射面９ａの長さと内径との比（アスペクト比）が小さくできるために、加工整形時に平坦度が出しやすくなる結果、反射面９ａの鏡面度が高くなる。
【００２５】
さらに、反射筒部９の外壁面９ｂの略全面には、高熱放射率の材料を含む熱放射膜１０が形成されている。このような熱放射膜１０の材料としては、酸化アルミニウム等の反射筒部９の材料よりも熱放射率の高いものが用いられる。また、熱放射膜１０は、例えば熱放射膜１０を構成する材料を反射筒部９の外壁面９ｂ上に蒸着や塗布等によって積層することで形成されるが、特に本実施形態のように反射筒部９がアルミニウムからなる場合には、反射筒部９の外壁面９ｂを酸化処理することで熱放射膜１０としての酸化アルミニウムの層を形成しても良い。
【００２６】
また、反射筒部９の外壁面９ｂの長手方向の他端側の周縁部には、その外壁面９ｂに沿って、段差状の突出部となるように円形状に切り欠かれた切り欠き部１１が形成されている。この切り欠き部１１は、反射筒部９を密封容器３内で位置決めするために設けられる。
【００２７】
このような反射筒部９は、一端側の端部９ｄが発光部２の収容ケース８に当接するまで、縁部９ｄ側から導光筒部３Ｂの管軸（光軸Ｘ）に沿って挿入されると共に、切り欠き部１１にばね部材１２が外壁面９ｂに沿って取り付けられた後に、導光筒部３Ｂの他端側が出射窓部４によって封止される（図１及び図３）。このとき、反射筒部９は、その外壁面９ｂが導光筒部３Ｂの内壁面１３と離間した状態で収容ケース８の固定リング８ｂの内側に嵌め込まれる（図３）。このばね部材１２は、金属部材、例えば、耐熱性の高いステンレスやインコネル材からなる、反射筒部９の位置決め用の部材であり、切り欠き部１１と出射窓部４との間に配置されて、反射筒部９を、光軸Ｘに沿って出射窓部４側から発光部２側に付勢することにより、収容ケース８に押し当てる機能を有する。これにより、反射筒部９は、密封容器３内の出射窓部４と発光部２との間において、一端側の端部９ｄが発光部２の収容ケース８に当接し、かつ、他端側が導光筒部３Ｂに挿入されて出射窓部４に接近した状態で、位置決めされる。
【００２８】
以上説明した重水素ランプ１によれば、発光筒部３Ａ内の発光部２の陰極５と陽極６との間で生じた放電が放電路制限部７によって絞り込まれることによって光が発生し、発光部２で発生した光が、発光筒部３Ａに連通する導光筒部３Ｂの出射窓部４から発光部２にかけて挿入された反射筒部９の内部に導かれることにより、出射窓部４から出射される。ここで、反射筒部９の内壁面には反射面９ａが形成されているので、発光部２から出射された光が反射筒部９の内部の反射面９ａによって反射されつつ導光筒部３Ｂの一端側から他端側に導かれる結果、発光部２から発せられた光を損失することなく導光筒部３Ｂの出射窓部４まで導くことができる。併せて、反射面９ａの両端側はテーパー状に形成されているので、出射窓部４の外部の所定位置に光を集光させることができる。さらに、出射窓部４からの光の取り出し効率を向上させ、出射光の総光量及び照射面上での光量を増加させることができる。また、従来の重水素ランプでは出射窓からの光放射パターンが、その出射窓からの距離に応じて変化し、放射光の弱い抜けの部分が生じやすい傾向にあるが、重水素ランプ１ではそのような光照射パターンの抜けの部分の発生を低減することができる。その結果、発生した光を効率よく取り出すことができる。
【００２９】
図４は、重水素ランプ１における発光中心Ｃ０からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図であり、図１７は、重水素ランプ１から反射筒部９を取り除いた重水素ランプ９０１における発光中心Ｃ０からの様々な光出射方向の光成分の光路を示す図である。
【００３０】
図１７が示すように、光軸Ｘに対して放射角が大きい光成分ＬＡは重水素ランプ９０１では全反射することなく密封容器３を透過もしくは吸収されてしまう。これに対して、図４に示すように重水素ランプ１では、このような光成分ＬＡも反射面９ａで全反射させることにより前方照射成分として機能させるため照射光量が多くなる。さらに、発光中心Ｃ０側の反射面９ａがテーパー状にされているために、反射光が発散成分となることなく出射窓部４から所望位置周辺に集光させることができる。
【００３１】
また、重水素ランプ９０１では密封容器３によって反射されるが発散光となってしまう光成分ＬＢ，ＬＤに関しても、重水素ランプ１では所望位置周辺に集光することができる。さらに、重水素ランプ１の出射窓部４側の反射面９ａがテーパー状にされているために、光軸Ｘに対して放射角が小さいために重水素ランプ９０１では出射窓部４から発散する光成分ＬＣを、集光成分として利用できるとともに、光成分ＬＤを所望位置周辺の適切な位置に集光することができる。その結果、反射筒部９の反射面９ａを放射光の多くの成分を集光成分として利用可能な構造にすることができる。
【００３２】
なお、反射筒部９の反射面９ａのテーパー状部分の形状を調整することで、出射窓部４からの出射光を集光ではなく平行光が多い分布や、逆に拡散分布にもすることができる。
【００３３】
また、反射筒部９自体をアルミニウム製の金属ブロック部材等の金属部材で構成することで、鏡面度の高い反射面の加工が容易になるので、発生した光を効果的に集光することができる。さらに、例えば反射筒部９の内部に金属等からなる反射膜を形成した場合と異なり、温度上昇と低下を繰り返す際の、構成材料の膨張係数の違いから発生する反射面９ａの剥離または脱落等による性能劣化や異物発生を抑制することができ、長寿命化を実現することができる。加えて、発生する紫外光が透過することなく、また、紫外光によって劣化することもないので、発生した光をより効率よく取り出すことができる。
【００３４】
さらに、反射筒部９の外壁面９ｂと、導光筒部３Ｂの内壁面１３とは離間しているので、反射筒部９と導光筒部３Ｂとの熱膨張率の違いにより、反射筒部９の位置ずれや反射筒部９または導光筒部３Ｂの破損を防止することができる。
【００３５】
また、反射筒部９は、金属部材からなる位置決め部材であるばね部材１２によって付勢されて収容ケース８の固定リング８ｂに嵌め込まれることによって密封容器３内で位置決めされているので、発生する紫外光によって劣化することなく発光部２の放電路制限部７のアパーチャーに対する反射筒部９の位置及び軸合せを容易にし、位置精度を向上させて、出射窓部４からの光の取り出し効率を保つことができる。さらに、ばね部材１２により収容ケース８に押圧する構造を採用することで、密封容器３に対して反射筒部９を安定して固定することができると共に、反射筒部９の中心軸方向に沿った熱膨張が発生してもばね部材１２によって発光筒部３Ａに対する位置ずれを吸収することができる。ここで、重水素ランプの封じの際に導光筒部３Ｂと放電路制限部７のアパーチャーとの位置や角度の関係をそろえ放射光分布を調整することも考えられるが、この場合は出射窓部４とアパーチャーの奥行き位置が大きく異なるために位置調整が難しい。本実施形態では、反射筒部９を導入することで、導光筒部３Ｂと反射筒部９との位置関係が安定して決定され、反射筒部９と固定リング８ｂとを合わせることで反射筒部９とアパーチャーとの位置や角度の関係も合わされる。従って、導光筒部３Ｂとアパーチャーとの位置関係が精度良く合わされる。
【００３６】
さらに、図２に示すように、反射筒部９の外壁面９ｂの略全面に熱放射膜１０が形成されることにより、発光部２に近接する反射筒部９の内面に周辺や封入ガスよりも低温の領域を形成することができ、その領域に発光筒部３Ａからのスパッタ物等の異物を捕捉して、異物の出射窓部４への拡散及びそれに伴う光透過率の低下を抑制することができる。
【００３７】
また、このような重水素ランプ１を光イオン化源としてガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ/ＭＳ）や液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ/ＭＳ）といった質量分析装置（ＭＳ）に使用することで、高感度化、窓材の汚染抑制、そして、良好な時間応答特性を実現することが可能となる。まず、照射面の光量を飛躍的に増加できることで試料との接触確率を向上でき、従来の光イオン化源と比べ感度を大幅（１０倍近く）に向上できる。また、各種ＭＳに適した集光性を実現する事が可能となり、次のような点から測定感度が高められる。すなわち、ＭＳの場合、イオン化室においてイオンを弁別部へ導入する為の電界分布が有効な部分に集中照射可能である。また、ＧＣ/ＭＳの場合、イオン化室の数ｍｍ程度の開口から光を有効に集中導入可能である。また、ＬＣ/ＭＳの場合、イオンを弁別部に導入するアパーチャー近辺に集光しイオン密度を高めることが可能であり、試料の噴出し口から光イオン化源の窓部を遠ざけ窓部の汚染が抑制できると共に、従来より集光性が高められるためイオン化源から遠ざけても感度が劣化しない。つまり、試料の高密度部に高密度の光を当ててイオン化効率を高められて高感度化が実現され、試料の噴出し口から光イオン化源の窓部を遠ざけることで窓部の汚染を抑制することができ、試料の噴出し口に集光することで応答速度を速くすることができる。
【００３８】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る重水素ランプの構成を示す断面図、図６（ａ）は、図５の反射筒部の側面図、図６（ｂ）は、図５の反射筒部の端面図である。同図に示す重水素ランプ１０１は、反射筒部１０９の位置決め構造等が第１実施形態のものと異なる。
【００３９】
すなわち、重水素ランプ１０１に内蔵される反射筒部１０９には、その外壁面１０９ｂの出射窓部４側の端部において、位置決め部材としての金属バンド１１２が固定されている。この金属バンド１１２には、バネ性を有する複数の爪部１１２ａが反射筒部１０９の外周に沿って形成されており、金属バンド１１２は、その端部が重ね溶接されることにより外壁面１０９ｂ上に固定されている。このような反射筒部１０９は、導光筒部３Ｂの内壁面１３に沿って密封容器３内に挿入され、金属バンド１１２を除く外壁面１０９ｂが内壁面１３と離間するように固定される。
【００４０】
このような構造により、反射筒部１０９は、金属バンド１１２の爪部１１２ａのバネ力により、その一端側の端部１０９ｄが収容ケース８の固定リング８ｂに押し当てられ、密封容器３内で光軸Ｘに沿った方向に位置決めされる。それとともに、反射筒部１０９は、金属バンド１１２の爪部１１２ａにより、その外壁面１０９ｂと導光筒部３Ｂの内壁面１３とが一定距離を保って離間された状態で光軸Ｘの垂直な方向にも位置決めされる。また、反射筒１０９の金属バンド１１２装着部に、同バンド幅に合わせた溝を形成する事で、導光筒部３Ｂの内径を大きくする事なく、金属バンド１１２から導光筒部３Ｂの内壁面１３への距離を大きく取れ、爪部１１２ａの角度を大きくする事が可能となり、爪部１１２ａのバネ力を強める事ができる。
【００４１】
このような重水素ランプ１０１によっても、反射筒部１０９と導光筒部３Ｂとの熱膨張率の違いにより、反射筒部１０９の位置ずれや反射筒部１０９または導光筒部３Ｂの破損を防止することができる。また、反射筒部１０９は、位置決め部材である金属バンド１１２によって付勢されて収容ケース８の固定リング８ｂに嵌め込まれることによって密封容器３内で位置決めされているので、発光部２の放電路制限部７のアパーチャーに対する反射筒部９の位置及び軸合せを容易にし、位置精度を向上させて、出射窓部４からの光の取り出し効率を保つことができる。特に、本実施形態では、反射筒部９と導光筒部３Ｂとの同軸性を安定して維持することができる。
【００４２】
また、反射面９ａの両端側はテーパー状に形成されているので、出射窓部４の外部の所定位置に光を集光させるようにして出射窓部４から光を効率よく取り出すことができ、出射光の照射面上での光量をアップさせることができる。
【００４３】
［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態に係る重水素ランプの構成を示す断面図、図８（ａ）は、図７の反射筒部の側面図、図８（ｂ）は、図７の反射筒部の端面図、図８（ｃ）は、図７の反射筒部の斜視図である。同図に示す重水素ランプ２０１は、反射筒部の発光部側の位置決め構造が第１実施形態のものと異なる。
【００４４】
すなわち、重水素ランプ２０１の反射筒部９の外壁面９ｂの長手方向の一端側には、反射筒部９の外周に沿って溝部９ｅが形成されている。また、発光部２の収容ケース８の導光筒部３Ｂ側の面には、反射筒部９の溝部９ｅを嵌め込むことによって反射筒部９の端部を固定するための爪部（固定部材）２０８ｂが固定されている。この爪部２０８ｂは、収容ケース８の光通過口８ａを取り囲むように配置された半円状部２０８ｃと、その半円状部２０８ｃから伸びるように直線状に形成された反射筒部９を挿入するための開放端部２０８ｄとを有している（図８（ｃ））。
【００４５】
このような構造により、反射筒部９は、爪部２０８ｂの開放端部２０８ｄから、その爪部２０８ｂの凸部を溝部９ｅに沿わせるように中心軸に垂直な方向に挿入され、半円状部２０８ｃの奥まで差し込まれることによって収容ケース８に対する位置が決定される。なお、半円状部２０８ｃの奥まで差し込んだ際、反射筒部９が開放端部２０８ｄ側に戻り難くする為の係止部を、爪部２０８ｂにおける反射筒部９の外周部との近接部に設けても良い。ここで、溝部９ｅの幅には爪部２０８ｂに対して余裕が持たせてあるので、反射筒部９が、ばね部材１２によって付勢されて収容ケース８に押し当てられ、密封容器３内で光軸Ｘに沿った方向に位置決めされる。それとともに、反射筒部９は、爪部２０８ｂの半円状部２０８ｃに差し込まれることによって、その外壁面９ｂと導光筒部３Ｂの内壁面１３とが一定距離を保って離間された状態で光軸Ｘの垂直な方向にも位置決めされる。この際、爪部２０８ｂに反射筒部９を収容ケース８側に付勢するためのばね部材を組み込むことで、ばね部材１２を省くこともできる。
【００４６】
このような重水素ランプ２０１によっても、反射筒部９と導光筒部３Ｂとの熱膨張率の違いにより、反射筒部９の位置ずれや反射筒部９または導光筒部３Ｂの破損を防止することができる。ここで、反射筒部９の長手方向の他端面、つまり出射窓部４との対向面は、出射窓部４と離間しているため、組立作製時や動作時の温度で材質の膨張に差が生じてもガラス材や窓材を破損することもない。
【００４７】
また、反射筒部９は、位置決め部材であるばね部材１２によって付勢されて収容ケース８に当接すると共に爪部２０８ｂに差し込まれることによって密封容器３内で位置決めされている。これにより、発光部２の放電路制限部７のアパーチャーに対する反射筒部９の位置及び軸合せを容易にし、位置精度を向上させて出射窓部４から光を効率よく取り出すことができる。特に、本実施形態でも、反射筒部９と導光筒部３Ｂとの同軸性を安定して維持することができる。
【００４８】
また、反射面９ａの両端側はテーパー状に形成されているので、出射窓部４の外部の所定位置に光を集光させるようにして出射窓部４から光をより効率よく取り出すことができ、出射光の照射面上での光量をアップさせることができる。
【００４９】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、反射筒部９，１０９には、金属部材の内壁を研磨加工することにより反射面９ａ，１０９ａが形成されていたが、反射面を蒸着やスパッタにより成膜してもよい。詳細には、アルミニウム等の金属部材、又はガラス、セラミック等の部材に切削加工や成型加工を施して下地を作製し、その下地に必要に応じて研磨加工を施した後、下地の鏡面にアルミニウム、ロジウム、誘電体多層膜等を蒸着やスパッタすることにより反射面を形成することができる。また、反射筒部９，１０９は複数の金属ブロック部材から形成されていたが、一体形成されても良い。
【００５０】
また、上述した実施形態では、反射筒部９，１０９を発光筒部３Ａ側に設けられた固定用の部材に押し当てることにより固定していたが、レーザ溶接やスポット溶接等により固定用の部材に直接固定しても良い。このとき、反射筒部を直接固定用部材に溶接することが困難な場合は、溶接可能な構造体を反射筒部に嵌合等で固定し、当該構造体と固定部材とを溶接することで固定しても良い。なお、レーザ溶接の場合は、発光筒部３Ａのガラス部材越しに溶接を行うことも可能である。
【００５１】
図９には、本発明の変形例である重水素ランプ３０１として、２つの異なる材料からなる金属部材からなる反射筒部３０９がレーザ溶接やスポット溶接によって発光部２の収容ケース８に固定された構造を示している。詳細には、アルミニウムからなる反射筒部３０９の一端側の端部３０９ｄの外周にステンレスからなる端部リング３１４を固定し、その端部リング３１４と収容ケース８の固定リング８ｂとの接触部分をレーザ溶接やスポット溶接によって溶融し互いに固着する。同図に示す重水素ランプ３０１では、導光筒部３０３Ｂを短くされているが、反射筒部３０９をそれに合わせて設計することで出射光の分布を平行光や拡散光にもすることができると共に、照射面上での光強度の均一性を高めることもできる。また、同図に示すように、収容ケース８上における固定リング８ｂの内側に穴部３０８ｅを設け、反射筒部３０９の端部３０９ｄの先端を、荷電粒子の流れを阻害しない範囲で放電路制限部７に近くなるように、穴部３０８ｅ内に挿入してもよい。そうすれば、反射筒部９（反射面９ａ）が発光部２の内部に接近して配置されるので、出射窓部４からより効率的よく光を取り出すことができる。
【００５２】
また、反射筒部３０９の先端に固定する溶接用の構造体としては、様々な形状のものを採用することができる。
【００５３】
例えば、図１０に示すように、反射筒部９の端部９ｄの外周にステンレス製のＣ型止め輪等の止め輪６１５を固定し、その止め輪６１５と収容ケース８の反射筒部固定用部材とを溶接することで反射筒部９を発光部２に対して固定してもよい。
【００５４】
さらに、図１１に示すように、反射筒部９の端部９ｄの外周部にステンレス製のシート材７１５を帯状に巻き付け、その終端部を重ね合わせて溶接することにより固定してもよい。このシート材７１５の端部９ｄ側には、反射筒部９の中心軸に対して垂直に延びる複数のつば部７１５ａが設けられており、このつば部７１５ａと固定用部材とを溶接することで反射筒部９を固定することができる。また、つば部７１５を設けないでシート材７１５と固定用部材との近接部分を溶接することにより反射筒部９を固定してもよい。
【００５５】
図１２には、本発明の変形例として、ステム４０３Ｃ、発光筒部４０３Ａ、及び導光筒部４０３Ｂが光軸と同軸上に配置された重水素ランプ４０１を示す。このような重水素ランプ４０１では、同一の軸方向からの組上げが可能である。詳細には、反射筒部１０９を、発光部２の固定リング８ｂに固定し一体化した後に、導光筒部４０３Ｂ及び発光筒部４０３Ａが一体化された密封容器４０３内に挿入し、ステム４０３Ｃで密封容器４０３を封止して作製することができる。この反射筒部１０９には、重水素ランプ３０１の場合と同様に、端部リング３１４が圧入および固定されており、この端部リング３１４と固定リング８ｂとが溶接されることにより、反射筒部１０９が固定されている。同時に、反射筒部１０９には、重水素ランプ１０１の場合と同様に、その外壁面１０９ｂの出射窓部４側の端部に金属バンド１１２が固定されている。この金属バンド１１２により、導光筒部４０３Ｂと反射筒部１０９との同軸性が高められている。このような固定方法以外に、固定リング８ｂの高さを高くして反射筒部１０９の挿入部分と固定リング８ｂとをネジ加工することによって固定したり、固定リング８ｂにタップ穴を作製して反射筒部１０９を挿入後ビス等で固定する方法であってもよい。
【００５６】
また、重水素ランプ１，１０１，２０１，３０１，４０１においては、反射筒部９，１０９，３０９の長手方向の発光筒部３Ａ，３０３Ａ側（一端側）の外壁面９ｂ，１０９ｂ，３０９ｂに、反射面９ａ，１０９ａ，３０９ａに向けて貫通する開口部が形成されていてもよい。
【００５７】
例えば、図１３〜１５に示す重水素ランプ５０１には、反射筒部９の外壁面９ｂの一端側の縁部に、その外壁面９ｂの出射窓部４側（他端側）に向けて、反射筒部９の中心軸に沿って切り欠かれた開口部９ｃが形成されている。詳細には、開口部９ｃは反射筒部９の一端側の周縁に沿って等間隔に３箇所形成されており、隣接する開口部９ｃの間には発光部２の固定リング８ｂに嵌め込むための突出部９ｄが３箇所形成されている。また、収容ケース８の固定リング８ｂには、反射筒部９の開口部９ｃに対応する位置に開口８ｃが形成されている。このような構造により、反射筒部９が収容ケース８の固定リング８ｂに嵌め込まれると、発光筒部３Ａ内に位置する反射筒部９の外壁面９ｂの端部には、反射面９ａに貫通する開口部９ｃが開口８ｃを介して発光筒部３Ａの内部空間と連通した状態で複数配置されることになる（図１５）。
【００５８】
このような重水素ランプ５０１では、発光部２で生じたスパッタ物を反射筒部９の外部に放出することができ、反射筒部９の反射面９ａや低温度部の出射窓部４へのスパッタ物の付着を抑制することができる。その結果、長寿命化を図りつつ、出射窓部４における光の透過率を向上させることができる。なお、この開口部９ｃは発光筒部３Ａ内に位置しているので、発光部２で生じたスパッタ物が発光筒部３Ａ内に放出されて発光筒部３Ａ内に捕捉されやすい。その結果、出射窓部４へのスパッタ物の飛散をさらに抑制することができ、寿命がより長くなる。また、図９に示すような反射筒部３０９に端部リング３１４が圧入された構造においても、端部リング３１４に開口部を形成してもよい。また、図１１に示すように反射筒部９にシート材７１５を巻き付けた構造においても、シート材７１５の反射筒部９の開口部９ｃに対応した位置に開口部を形成してもよい。
【００５９】
また、図１３〜１５に示す重水素ランプ５０１には、反射筒部９の外壁面９ｂの長手方向の一端側に熱放射膜１０が形成されている。そのため、発光部２に近接する反射筒部９の内側に周辺や封入ガスよりも低温の部分を形成することができ、その部分に発光筒部３Ａからのスパッタ物等の異物を捕捉して、異物の出射窓部４への拡散及びそれに伴う光透過率の低下を抑制することができる。また、逆に、外壁面９ｂの他端側に、反射筒部９の素材よりも熱放射率の低い材料を形成してもよい。これにより、相対的に一端側の放熱性が向上し、熱放射膜１０と同様の効果が期待できる。また、反射筒部９の一端側を構成する金属ブロック部材の材料を、他端側を構成する金属ブロック部材の材料よりも熱放射率の大きい材料で構成しても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１…重水素ランプ、２，２０２…発光部、３Ａ，３０３Ａ，４０３Ａ…発光筒部（第１の筐体）、３Ｂ，３０３Ｂ，４０３Ｂ…導光筒部（第２の筐体）、４…出射窓部、５…陰極、６…陽極、７…放電路制限部、８ａ…光通過口、８ｂ…固定リング（固定部材）、２０８ｂ…爪部（固定部材）、９，１０９，３０９…反射筒部（筒状部材）、９ａ，１０９ａ…反射面、９ｂ，１０９ｂ…外壁面（側面）、９ｃ…開口部、１０…熱放射膜、１２，１１２…ばね部材、３０８ｅ…穴部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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