(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの透明な面を有し、内部が所定の真空状態に保たれつつ１種類又は２種類以上のガスが封入される減圧室と、
該減圧室内に設置され、直流電圧が印加される線状の負極及び正極と、
該負極と正極間の放電により生じる荷電粒子に作用する磁場を発生させる磁場発生手段とを具備し、
前記磁場発生手段は、前記減圧室の透明な面の周囲に配設したコイルとし、
該コイルは前記減圧室内部から前記透明な面に向かう磁場を発生することにより、前記荷電粒子の流れを前記透明な面に向かうように偏向させ、前記ガスの固有スペクトルに応じた波長の可視光を生じさせることを特徴とするオーロラ発生装置。
【請求項２】
前記減圧室の透明な面を観覧者に対向させることを特徴とする請求項１に記載のオーロラ発生装置。
【請求項３】
前記負極は柔軟性を有する部材からなり、前記負極に振動を加えることにより揺動させる揺動手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のオーロラ発生装置。
【請求項４】
前記減圧室内に負極からの荷電粒子の流れを遮る誘電体を配設することを特徴とする請求項１に記載のオーロラ発生装置。
【請求項５】
前記誘電体は、前記減圧室の透明な面に対して傾斜して配置されることを特徴とする請求項４に記載のオーロラ発生装置。
【請求項６】
前記誘電体は、前記減圧室の透明な面に対して移動若しくは回動することを特徴とする請求項４に記載のオーロラ発生装置。
【請求項７】
前記ガスは、ヘリウム、酸素、二酸化炭素、窒素、アルゴン及びネオンからなる群から選択される少なくとも１種類のガスとすることを特徴とする請求項１に記載のオーロラ発生装置。
【請求項８】
前記ガスの選択、ガスの混合又はガスの選択と混合を経時的に変化させるガス放出手段を備えることを特徴とする請求項７に記載のオーロラ発生装置。
【請求項９】
前記ガス放出手段によるガスの放出と、荷電粒子を偏向させる磁場を発生させる磁場発生手段と、荷電粒子の流れを遮る誘電体の駆動とを、一括して制御する制御手段を設けることを特徴とする請求項６に記載のオーロラ発生装置。
【請求項１０】
少なくとも一つの透明な面を有し、内部を所定の真空状態に保ちつつ１種類又は２種類以上のガスを封入する減圧室内に、直流電圧が印加される線状の負極と正極を設置し、前記減圧室の透明な面の周囲に配設したコイルにより前記減圧室内部から前記透明な面に向かう磁場を発生する磁場発生手段によって、前記負極と正極間の放電により生じる荷電粒子に磁場を作用させ、当該荷電粒子の流れを前記磁場発生手段により前記透明な面に向かうように偏向させ、前記ガスの固有スペクトルに応じた波長の可視光を生じさせることを特徴とするオーロラ発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工的にオーロラを発生する装置に係り、特にエキシビション用として好適となるように改良したオーロラ発生装置及びオーロラ発生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のオーロラ発生装置の初期のものとしては、照明用光源を用いた光ファイバー等の光学機器によってオーロラに似せた光の幕を現出させるものが存在していた。その後、放電発光を利用して実際のオーロラに近い色彩を有するカーテン状発光が得られるようになった。
【０００３】
図１０は、従来の単純な真空放電を利用したオーロラ発生装置の構成を模式的に示す斜視図である。
密閉された減圧室１内は、図外の真空ポンプによって３０００Ｐａ以下の真空状態に保たれている。図１０のＸ軸方向に延伸する棒状の正極２と、同じく板状の負極３とは、Ｚ軸方向に離間して配置され、この正極２と負極３間に電源４により直流の高電圧を印加すると、負極３と正極２間の放電により生じた荷電粒子（電子）が気体分子と衝突して発光５を生じる。しかしながら、この発光は、蛍光灯の発光と似て減圧室１内部に幅広く拡散した状態であり、オーロラを再現するエキシビションとして使用するには満足できるものではなかった。
尚、本発明において使用する真空状態とは、完全な真空（０Ｐａ）ではなく、大気圧と比較して十分に低い気圧を意味している。そして、その真空状態の放電空間に封入されるガスの種類に応じて、放電発光の色が異なることは知られている。
【０００４】
図１１は、図１０のプラズマ放電による発光をオーロラ状にすべく改良したオーロラ発生装置の従来例を示している。この図１１に示すオーロラ発生装置は、図１０の構成に加え、減圧室１の外周を水平方向に巻回する透明な材料からなるコイルＣを設けており、正極２と負極３の間に、下から上へのＺ軸方向の磁力線ｍを有する磁場を発生させている。そして、コイルＣにより減圧室１内に磁場を発生させることにより、拡散していた発光が磁力線ｍにより下から上に向かうカーテン状発光６となる。しかしながら、コイルＣによって生じる磁場には、直線状の磁力線ｍ以外に曲線状の磁力線ｍ'も含んでいることから、正極２の近傍のカーテン状発光６は、放電発光が拡散する肉厚の形状にならざるを得なかった。
【０００５】
図１２は、図１１のカーテン状発光を実際のオーロラに近づけるように更に改良したオーロラ発生装置の従来例を示す。減圧室１内に、正極２と負極３と、減圧室１の外周を水平方向に巻回して下から上へのＺ軸方向の磁力線ｍを生じる主コイル１９が設けられている。そして、観覧者１８が対向する減圧室１の前面には、Ｙ軸方向の磁力線Ｍを生じる透明な材料からなる偏向コイル７が上下方向に複数列（本実施例では３列）設けられる。
正極２と負極３間の発光は、主コイル１９によりカーテン状となる。３列の偏向コイル７の内、上から１番目と３番目の偏向コイル７は観覧者１８側の減圧室１正面に向かう磁力線Ｍを発生し、２番目の偏向コイル７は逆の裏面に向かう磁力線Ｍ'を発生する。これにより前述したカーテン状発光は、磁力線ＭによってＹ軸方向に引き寄せられたり、磁力線Ｍ'によって反発させられたりすることにより、Ｘ−Ｚ面において下から上に波打つように湾曲させられる。すなわち、矢印Ｙ方向の磁力線Ｍによってカーテン状発光がＹ方向に引き寄せられ、矢印Ｙ'方向の磁力線Ｍ'によってカーテン状発光がＹ'方向に反発させられる。このようにして波形カーテン状発光８が形成される。
【０００６】
図１３は、負極をＸ−Ｙ面において曲線状に形成し、かつその曲線形状を時間と共に変化させるように、工夫を凝らす変形例である。
図１３（Ａ）に示す例は、形状を変えられる柔軟性を有する線状の電極を示し、Ｘ軸に沿って配置した柔軟性を有する負極３５に対し、Ｙ軸方向に駆動する複数個のシリンダＳを取り付け、このシリンダＳを前後に移動させることにより線状の負極３５をＸ−Ｙ面内で波形に湾曲させるものである。
同様に、図１３（Ｂ）に示す例は、Ｘ−Ｙ面に点状の電極をマトリクス状に配列して形成したＸＹ配列電極群３６を示し、図示しない制御装置によりＸＹ配列電極群３６における電極となる導通部分を線状に設定し、この線状の導通部分からなる電極を時間とともに波のように動かすものである。
【０００７】
図１３（Ａ）に示す柔軟性を有する線状の負極３５を用いたオーロラ発生装置の従来例を図１４（Ａ）に、図１３（Ｂ）に示すＸＹ配列電極群３６を用いたオーロラ発生装置の従来例を図１４（Ｂ）に、それぞれ示す。図１４（Ａ）、（Ｂ）とも、負極を波のように動かすことにより、波形カーテン状発光８を生じさせるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第０７／０１０９４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１２に示した従来例のオーロラ発生装置により発生される人工オーロラは、観覧者１８から見る波形カーテン状発光８が上下の電極間に張られた変化のない光の幕であるため、実際のオーロラと比べて不自然なものであった。
【００１０】
本発明の目的は、観覧者を包み込むように迫ってくる実際のオーロラを感じさせる変化に富んだカーテン状発光を発生することができるオーロラ発生装置及びオーロラ発生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
オーロラとは、太陽風によって地球の近傍へ到達した荷電粒子（プラズマ）が、地球の磁場に沿って極に集まり、周囲の気体分子と衝突して励起エネルギーをもたらし、この励起エネルギーが発散されるときに、気体分子を構成する原子の固有スペクトルに応じた波長の可視光が生じる結果、観測される現象である。
本発明は、このオーロラ現象を機械的に再現させる装置であり、その原理について図１５を参照して説明する。
図外の真空吸引手段によって１０００Ｐａ以下に減圧されている減圧室１内の下方に、負極２１と、正極２２とを、水平方向かつ平行に対向配置し、正極２２と負極２１間に電源４により高圧の直流電圧を印加する。さらに、図示しないコイルを、両電極が対向する方向と平行に設けて、強い磁場Ｍを生じさせる。両電極間の放電によって発生した荷電粒子（電子）は、磁場Ｍに影響され、進行方向と直角にＬｏｒｅｎｔｚ力を受ける。このＬｏｒｅｎｔｚ力は仕事をしないので、荷電粒子は円運動するが、荷電粒子の速度ベクトルは、磁場方向の成分をも含むので、結局、荷電粒子は、磁場Ｍに沿って螺旋を描きながら移動する。一方、気体分子を封入した減圧室１内において、荷電粒子は、これらの気体分子を構成する原子と衝突し、励起エネルギーをもたらす。この励起エネルギーは、短時間に発散され、そのときに当該原子の固有スペクトルに応じた波長の可視光を生じさせる。そして、封入される気体の種類によって、異なる色彩の光、すなわちオーロラを再現するカーテン状発光６を生じさせるものである。
負極２１から正極２２への荷電粒子（電子）の流れは、磁場Ｍにより上方向に伸びてカーテン状発光６を生じさせ、その先端は磁場Ｍの方向に湾曲され、そして荷電粒子（電子）の先端は励起エネルギーを失い、可視光を生じさせることなく正極２２に到達する。本発明においては、負極からカーテン状発光が伸びるので、本発明においては該負極を発光電極とも呼ぶ。
【００１２】
本願発明のオーロラ発生装置は、少なくとも一つの透明な面を有し、内部が所定の真空状態に保たれつつ１種類又は２種類以上のガスが封入される減圧室と、該減圧室内に設置され、直流電圧が印加される線状の負極及び正極と、該負極と正極間の放電により生じる荷電粒子に作用する磁場を発生させる磁場発生手段とを具備し、該磁場発生手段が発生する磁場により前記荷電粒子の流れを前記透明な面に向かうように偏向させ、前記ガスの固有スペクトルに応じた波長の可視光を生じさせることを特徴とする。
本願発明のオーロラ発生装置によれば、負極から伸びる可視光の発光を、減圧室の透明な面に向かうように偏向させ、この透明な面を観覧者に向けることにより、発光の先端が向かってくる実際のオーロラのような発光が得られる。
【００１３】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記磁場発生手段を、前記減圧室の透明な面の周囲に配設したコイルとし、該コイルは前記減圧室内部から前記透明な面に向かう磁場を発生することを特徴とする。
これによれば、磁場を発生させるコイルが減圧室の透明な面の周囲に配設されるので、観覧者はコイルを視認することなく、しかも観覧者と発光との間に、電極やコイル等が存在しないので違和感がなく、実際のオーロラに似た発光を観覧させることができる。
【００１４】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記減圧室の透明な面を観覧者に対向させることを特徴とする。
これにより、減圧室の透明な面が観覧者の正面に対向して、観覧者が発光を眼前に見たり、減圧室の透明な面が観覧者の頭上に位置して発光を真上に仰ぎ見たりすることができ、その上負極から伸びる発光の先端が観覧者の方へ向かうことから、観覧者に実際のオーロラに似た発光を観覧させることができる。
【００１５】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記負極を柔軟性を有する部材とし、前記負極に振動を加えることにより揺動させる揺動手段を具備することを特徴とする。
揺動手段が負極を揺動させることにより、負極から伸びる発光は波打つように変化して、実際のオーロラに似た発光が得られる。
【００１６】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記減圧室内に負極からの荷電粒子の流れを遮る誘電体を配設することを特徴とする。
本願発明のオーロラ発生装置は、負極から伸びる発光を誘電体部分で途切れさせて、発光の先端を自在に切り取るようにすることにより、発光をより一層複雑な形状にすることができる。
【００１７】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記誘電体を、前記減圧室の透明な面に対して傾斜して配置することを特徴とする。
誘電体が傾斜して、発光の先端が斜めに切り取られることにより、発光が複雑な形状となる。
【００１８】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記誘電体を、前記減圧室の透明な面に対して移動若しくは回動することを特徴とする。
誘電体が移動したり回動したりすることによって、発光の先端の切り口の形状が複雑に変化して、実際のオーロラに近い発光が生じる。
【００１９】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記ガスを、ヘリウム、酸素、二酸化炭素、窒素、アルゴン及びネオンからなる群から選択される少なくとも１種類のガスとすることを特徴とする。
これにより、減圧室内に封入したガスの種類に応じて、発光の色を変化させることができる。
【００２０】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記ガスの選択、ガスの混合又はガスの選択と混合を経時的に変化させるガス放出手段を備えることを特徴とする。
ガス放出手段が、ガスの選択とガスの混合を適宜に組み合わせて、かつ経時的に変化させることにより、発光の色を選択したり、発光の色が順次変化したりする効果が得られる。
【００２１】
また、本願発明のオーロラ発生装置は、前記ガス放出手段によるガスの放出と、荷電粒子を偏向させる磁場を発生させる磁場発生手段と、荷電粒子の流れを遮る誘電体の駆動とを、一括して制御する制御手段を設けることを特徴とする。
制御手段を用いて発光の色の変化と発光面の形状変化とを相互に関連させて行うことにより、実際のオーロラのような発光を発生することができる。
【００２２】
本発明のオーロラ発生方法は、少なくとも一つの透明な面を有し、内部を所定の真空状態に保ちつつ１種類又は２種類以上のガスを封入する減圧室内に、直流電圧が印加される線状の負極と正極を設置し、前記減圧室の透明な面の周囲に配設したコイルにより前記減圧室内部から前記透明な面に向かう磁場を発生する磁場発生手段によって、前記負極と正極間の放電により生じる荷電粒子に磁場を作用させ、当該荷電粒子の流れを前記磁場発生手段により前記透明な面に向かうように偏向させ、前記ガスの固有スペクトルに応じた波長の可視光を生じさせることを特徴とする。
本願発明のオーロラ発生方法によれば、負極から伸びる可視光の発光を、減圧室の透明な面に向かうように偏向させ、この透明な面を観覧者に向けることにより、発光の先端が向かってくる実際のオーロラのような発光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のオーロラ発生装置の第１の実施例の説明図である。
【図２】本発明のオーロラ発生装置の第２の実施例の説明図である。
【図３】本発明におけるカーテン状発光が延伸する長さ（延伸方向長さ）をアクリル板によって制御する状態を示す模式図である。
【図４】前記と異なるカーテン状発光の延伸方向長さを制御する状態を示す模式図である。
【図５】前記と更に異なるカーテン状発光の延伸方向長さを制御する状態を示す模式図である。
【図６】本発明のオーロラ発生装置におけるカーテン状発光の形状を変化させるための構成部分を示す模式図である。
【図７】本発明のオーロラ発生装置におけるカーテン状発光の色彩を変化させるための構成部分を示す模式図である。
【図８】本発明のオーロラ発生装置における主要機器の制御系統を示す概要的な系統図である。
【図９】本発明のオーロラ発生装置におけるカーテン状発光の色彩を変化させるための構成部分を示す詳細な模式図である。
【図１０】真空放電発光の公知技術を説明する概要的な模式図である。
【図１１】真空放電発光をカーテン状とする公知技術を示す模式図である。
【図１２】真空放電発光を湾曲したカーテン状とする公知技術を示す模式図である。
【図１３】真空放電発光を波形に変形するカーテン状とする公知技術における駆動手段を示す模式図である。
【図１４】真空放電発光を波形に変形するカーテン状とする公知技術を示す模式図である。
【図１５】本発明の原理を説明する概要的な模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施例を示す模式的な斜視図である。
観覧者１８の頭上に配設される減圧室１内部の上方部分には、棒状の負極２１と正極２２がほぼ平行に配置され、負極２１と正極２２間に電源４により直流の高電圧が印加されている。減圧室１における観覧者１８と対向する下面は、透明な壁面１ａであり、その周囲に磁場Ｍを発生させる主コイル１９が配設されている。そして、その磁場（磁力線）Ｍの方向は、図１の上から下へと観覧者１８に向かう方向とする。
【００２５】
そして、負極２１から正極２２への放電による荷電粒子（電子）の流れは、磁場Ｍにより下方に曲げられて、その荷電粒子（電子）によるプラズマ発光は上方の負極２１から下方に伸びるカーテン状発光２４となって観覧者１８に向かってくるものである。
【００２６】
観覧者１８は、透明な壁面１ａを通してカーテン状発光６を仰ぎ見ることにより、実際のオーロラのようにカーテン状発光６が自分に向かってくるように感じる。
【００２７】
図２は、本発明装置の第２の実施例を示し、減圧室１内の下部には棒状の負極２１と正極２２が並列して配置され、両極間には電源４により直流の高電圧が印加されている。また、観覧者１８が対向する減圧室１の前面は、透明な壁面１ａになっており、その周囲には、荷電粒子を吸引する方向、すなわち図２の後ろから前に向かう方向の磁場Ｍを発生させる主コイル１９が配設されている。
また、主コイル１９以外に、減圧室１の後面に別のコイル２０を設け、荷電粒子に対し反発する方向の磁場を生じさせることにより、磁場Ｍを生じさせてもよい。主コイル１９と別のコイル２０とは、どちらか一方でも、また双方とも配設してよいものである。
【００２８】
観覧者１８は、透明な壁面１ａを通してカーテン状発光６を見ることができる。しかもカーテン状発光６は、下方から湾曲して観覧者１８に向かってくるように見えるので、観覧者１８は大自然の中に包み込まれるような迫真の臨場感を得ることができ、多大なエキシビション効果が得られる。
【００２９】
次に、オーロラ発生装置におけるカーテン状発光の制御技術について説明する。
図３（Ａ）は、前掲の図１から負極２１と正極２２とカーテン状発光６と主コイル１９とを抽出して電源４を付記した模式図である。カーテン状発光６は負極２１から発し、主コイル１９に向かって垂直方向に延びている。
図３（Ｂ）に示すごとく、前記カーテン状発光６の途中に誘電体であるアクリル板３４を差し入れると、該カーテン状発光６はアクリル板３４により遮られる。すなわち、カーテン状発光６における負極２１から見てアクリル板３４の影になる部分が消滅する。尚、アクリル板以外の誘電体、すなわち電気的絶縁体であっても同様の効果が得られる。この場合、アクリル板３４は透明であることが望ましいが、必ずしも板材でなくても良い。
【００３０】
図３（Ｃ）に示すごとく、カーテン状発光６の途中に、２枚のアクリル板３４ａ、３４ｂを段差を設けて挿入すると、カーテン状発光６をさらに複雑な形状にすることができる。また、アクリル板３４の縁に凹凸を形成することにより、カーテン状発光６をさらに複雑な形状にすることができる。そして、アクリル板３４ａやアクリル板３４ｂを上下左右に移動すると、その移動に伴ってカーテン状発光６の形状を変化させることができる。
【００３１】
図４は、オーロラ発生装置の更に他の実施形態を示す。図示しない減圧室内部の上方に、波形の負極２１と正極２２が設けられており、両極間に直流の高電圧が印加されている。負極２１から伸びる波形カーテン状発光８を遮るように、透明な誘電体であるアクリル板３４が斜めに傾斜して配設されている。
この例では、波形カーテン状発光８が上下方向、すなわちＺ軸方向に形成されていて、このＺ軸に直交するＸ−Ｙ面である面Ｈを設定する。前記アクリル板３４は、面Ｈに対して角θだけ傾斜している。このアクリル板３４により、波形カーテン状発光８の下方部分は斜めに切り取られる。
そして、図４（Ｂ）に示すごとく、アクリル板３４を矢印ＦのＹ方向に動かすことにより、波形カーテン状発光８の下方部分が縮み、またアクリル板３４を矢印Ｆと反対方向に動かすことにより波形カーテン状発光８の下方部分が伸びるように見えるものである。
【００３２】
図５は、図４と異なる実施形態を示し、図５（Ａ）は図４（Ａ）と同じ状態を示している。そして、アクリル板３４が面Ｈに対する傾斜する角θを角φまで増加するように、アクリル板３４をＸ軸に平行なχ軸を中心として回動すると、図５（Ｂ）に示すごとく、波形カーテン状発光８の下方部分の角度が鋭くなる。
図示を省略するが、アクリル板３４の動かし方は他にも種々考えられる。複数枚の、平板状でないアクリル板を、様々な方法で動かすことによって、波形カーテン状発光を実際のオーロラが踊るような状態とすることができる。
実際のオーロラの観察は、気候、気象の変化に影響され、幸運に恵まれなければ充分な観察はできないとされている。しかしながら、本発明によれば気候、気象に妨げられることなく、安全に、かつ快適にオーロラを疑似体験することができる。
【００３３】
図６に示す例は、オーロラ発生装置の波形カーテン状発光に変化を与えるための実施形態である。
図６（Ａ）に示すごとく、モータ４４の回転軸１０には柔軟性を有する負極１２が装着されている。モータ４４の回転軸１０を、わずかな角度で正転と逆転を交互に繰り返すと、図６（Ｂ）に示すごとく、負極１２は波打つように変形し、これにより前記波形カーテン状発光の形状を波打つように変化させることができる。
図６（Ｃ）の実施形態は、柔軟性を有する負極３５を多数のスプリング４１によって揺動梁４６から吊持するものである。２個の同期モータ４４ａ、４４ｂにより、クランクアーム４４ｃを介して揺動梁４６を駆動すると、負極３５は揺動して複雑に曲がりくねる。そして、負極３５から伸びる発光は、複雑に波打つように変化する。
【００３４】
図７は、本発明に係るオーロラ発生装置における色調制御機構の原理を説明するための模式図である。
減圧室１の中に希薄なガスを封入して真空放電させることにより、ガスの種類に応じた種々の色彩が現れることは周知であるが、本発明は更に色調を改良するため、複数種類のガスを混合して減圧室１内へ送るものである。
透明な前面の周囲に主コイル１９が設けられた減圧室１の中に、正極２と負極３が対向して配置されるとともに、真空吸引手段２６が真空吸引管３１を通じて減圧室１内を真空状態にする。
【００３５】
そして、減圧室１に２本のガス供給管３０ａ、３０ｂを接続する。例えばガス供給管３０ａからヘリウムガスを、ガス供給管３０ｂからネオンガスを減圧室１内に注入すると、負極３から上方に肌色のカーテン状発光６が伸びる。
また、減圧室１内に酸素ガスとヘリウムガスを注入すると黄緑色のカーテン状発光６が発生し、ヘリウムガスと二酸化炭素ガスを注入すると青白色のカーテン状発光６が発生し、酸素ガスとアルゴンガスとを注入すると白色のカーテン状発光６が発生する。
【００３６】
真空放電の発光色は、封入するガスにより変わることは知られており、例えばヘリウムガス単独では緑色、酸素ガス単独では黄色、二酸化炭素ガス単独では青紫色、アルゴンガス単独では橙色、ネオンガス単独では桃色となる。本実施例によれば、複数のガスを混合することにより、あらゆる色の発光色を自在に得ることができる。
従来、真空状態における複合ガスによる放電発光の色については研究されていた。しかしながら、それはあくまで工業生産的レベルであって、放電発光によるカーテン状発光を実際のオーロラに似せて、任意の色調に彩色する技術としては未だ知られていない。
【００３７】
図８は、本発明に係るオーロラ発生装置の主要な構成部分を描いた系統図である。
減圧室１に主コイル１９が設けられるとともに、発光電極として機能する負極３と、補助電極として機能する正極２とが放電空間を隔てて設けられている。そして、真空吸引手段２６によって適宜の真空状態（例えば１〜４Ｐａ）に保たれている減圧室１中に、ガス供給部２７から発光色を得るためのガスが注入される。
電源２９から主コイル１９に対して、磁場発生のための電流が印加され、かつ、該電源２９から正極２と負極３間に直流の高電圧が印加される。符号２８を付したのは、前記真空吸引手段２６、ガス供給部２７、電源２９の制御、そしてそれら以外にもモータ４４、及び誘電体のアクリル板３４の傾斜・回動・移動を総合的にコントロールすることができる制御部である。
【００３８】
前述したガスの混合による発光色について、さらに詳細な技術について以下に述べる。
人工オーロラ装置のエキシビションを演出するに当たって、発光色を２色にしたい場合や、１枚のカーテン状発光の半分をヘリウムガスで緑色に彩るとともに、残りの半分を窒素ガスで赤紫色に彩りたい場合がある。しかしながら、ガスの原子によっては、電離し易いものや、電離し難いものがあって、発光をきれいに２色に分けることは難しかった。すなわち、窒素原子は大きいため多数の電子の衝突を受けるので電離し易いのに対して、ヘリウム原子は小さいため少数の電子の衝突しか受けないので電離し難いのである。
【００３９】
そこで、電離し難いガスを負極２１に近い箇所に放出し、電離し易いガスを負極２１から遠い箇所に放出することにより、荷電粒子（電子）が均等にガス分子と衝突して励起エネルギーをもたらす。
図９に示すごとく、減圧室１に負極２１と正極２２と主コイル（図示を省略）とが設けられ、真空吸引手段２６によって減圧室１内が所定の真空状態に保たれている。ガス供給部２７は、各種の彩色用ガスを貯蔵していて、ガス切換部３２によって所望種類のガスが減圧室１内に供給される。
【００４０】
前記ガス切換部３２と減圧室１との間に、２本のガス供給管３０ａ、３０ｂが接続されている。一方のガス供給管３０ａは、負極２１から離れた箇所に開口し、他方のガス供給管３０ｂは、多数のガス噴出孔４５ａ〜４５ｆを有するガス供給マニホールド（多岐管）４５に接続され、ガス供給マニホールド４５は負極２１近傍に配置されている。
そして、ガス切換部３２は、電離し易い窒素ガスを、ガス供給管３０ａにより負極２１から離れた減圧室１の中央部に送出し、電離し難いヘリウムガスをガス供給マニホールド４５から負極２１の近傍に送出する。これにより、負極２１から伸びるカーテン状発光（図示を省略）は、その基端側はヘリウムガスによる緑色に彩色され、先端付近は窒素ガスによる赤紫色に彩色される。
【００４１】
上述した構成からなる本発明のオーロラ発生装置を実際のエキシビションに適用する際は、図１及び図２に示すごとく、カーテン状発光が観覧者に向かってくるようにし、また図３〜図５に示すようにカーテン状発光の先端を整形し、また図６及び図１３に示すようにカーテン状発光を波打たせ、そして図９に示すようにカーテン状発光を多色に彩らせるものである。
図８に描かれている制御部２８は、上記カーテン状発光の先端形状や、発光面の曲がりによる波打ちや、発光の多色の彩りを、場内に流す音楽に合わせて変化させることによって、カーテン状発光をオーロラのごとく効果的に演出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のオーロラ発生装置及びオーロラ発生方法は、エキシビション等に使用される科学体験設備を製造する産業において有用に利用することができるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…減圧室    １ａ…透明な壁面    ２…正極    ３…負極    ４…電源    ５…不定形の発光    ６…カーテン状発光    ７…偏向コイル    ８…波形カーテン状発光    １０…回転軸    １２…負極    １８…観覧者    １９…主コイル    ２１…負極    ２２…正極    ２４…カーテン状発光    ２６…真空吸引手段    ２７…ガス供給部    ２８…制御部    ３１…真空吸引管    ３２…ガス切換部    ３４…アクリル板    ３５…負極    ３６…ＸＹ配列電極群    ４１…スプリング    ４４…モータ    ４５…ガス供給マニホールド    ４６…揺動梁
【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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