(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの充填されたランプ管と、
前記ランプ管内に配置されたアノードと、
前記アノードに対して距離を置いて前記ランプ管内に配置されたカソードと、
成形体およびケーシング後壁および少なくとも部分的に非導電性のケーシングベースを有するケーシングと、
カソード遮蔽窓と、
を備えており、
前記ケーシングベースはケーシング前壁およびケーシング中壁およびカソード室を有し、
前記ケーシング前壁および前記ケーシング中壁が前記ケーシングベースを形成する１つのモジュールである、
ガス放電ランプにおいて、
前記カソード遮蔽窓は、前記成形体に対して絶縁されているか、および／または、絶縁材料から成っており、
前記成形体は、高融点金属から形成されており、
前記ガス放電ランプの光軸は、前記成形体の開口および前記アノードの開口を通る、
ことを特徴とするガス放電ランプ。
【請求項２】
前記成形体は、モリブデンから形成される、
請求項１記載のガス放電ランプ。
【請求項３】
前記成形体は、前記ケーシング後壁に対して絶縁されている、
請求項１または２記載のガス放電ランプ。
【請求項４】
前記カソード遮蔽窓は、前記ケーシング後壁に対して絶縁された状態で配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【請求項５】
前記ガスは、重水素を含む、
請求項１から４までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【請求項６】
前記ケーシングベースは、セラミックを含む、
請求項１から５までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【請求項７】
前記ケーシングベースは、石英を含む、
請求項１から６までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【請求項８】
前記カソード遮蔽窓は、金属を含む、
請求項１から７までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【請求項９】
前記ケーシング後壁は、金属を含む、
請求項１から８までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載のガス放電ランプを分析に使用することを特徴とするガス放電ランプの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁材料から成るケーシングベースを備えたガス放電ランプ、特に重水素ランプに関する。
【０００２】
現在多く利用されている重水素ランプでは、カソードが、アノード室および成形体と同じ電位にある金属ケーシングによって包囲されている。これにより、２次放電が発生し、その光が透明なランプで反射される。ただし、２次放電が生じると成形体の侵食が起こり、ランプの光強度が低下する。これは、放電電流が完全には成形体を通って流れなくなるためである。
【０００３】
公知の重水素ランプでは、ケーシングが全部で６個の部分から成っているが、各部分はそれぞれトレランスを有し、相互に溶接されている。ここでのトレランスは相互に独立に加えられているので、全体のばらつきはきわめて大きくなり、特にケーシング前部で顕著となる。また、こうした重水素ランプは組み立てに非常に時間がかかる。ここで、ケーシング前部とケーシング後部との双方とも金属から成る場合、２つの部分はたいてい金属の中壁によって結合されている。カソードは当該の中壁に固定されたケーシング前部およびカソード窓によって包囲されている。カソード窓と成形体とはこうした構造のために相互に電気的に接続されている。したがって、成形体およびカソード窓は、成形体の近傍のプラズマ電位より低い電位に置かれる。プラズマの陽イオンは成形体上で加速され、成形体の剥離を引き起こす。こうした形式のスパッタリングにより、絞りの直径の増大および絞り内の電子密度の低下が生じ、これによってランプのＵＶ強度が失われる。また、成形体から剥離した材料がランプ管の内部に堆積して、ランプの光強度が低下してしまう。
【０００４】
独国公開第１９９０１９１９号明細書には微細構造の重水素アークランプが記載されている。当該の重水素アークランプは、縦長のガラス管内の電気導体の遠端に取り付けられた構造体と、当該の構造体にかみ合ってそのランプ管内での横方向の運動を制限するスペーサ装置とを有しており、これらはそれぞれガラス管から僅かな距離を置いて配置されている。ここで、アノードは、横方向で導電板から距離を置いて、中間に位置する誘電体を貫通するように配置されている。スペーサ装置は、アノード、導電板、アノードと導電板とのあいだに存在する誘電体を固定している。この誘電体は公知の重水素ランプでは電気導体の端部に片持ち式に取り付けられている。
【０００５】
欧州公開第０７２７８１０号明細書には、ガス放電管が記載されている。このガス放電管は、絶縁体から成るフォーカシング電極保護素子を有しており、この保護素子は前面とこれに対向する後面とを有する。ガス放電管は、さらに、熱電子を放出するグローカソードと放出された熱電子を受け取るアノードとを有する。グローカソードはフォーカシング電極保護素子の前面に配置されている。アノードは、フォーカシング電極保護素子の後面に配置されており、スルーホールの開口に対向している。保護素子によって保護されているフォーカシング電極は、熱電子を収束させるためのスルーホールの開口の近傍に配置されたフォーカシング開口を有している。フォーカシング電極保護素子とアノードとのあいだには、保護素子の後面およびアノードの前面の双方に接触するように、スペーサが配置されている。また、絶縁体から成るアノード保護素子も設けられており、これは、フォーカシング電極保護素子の対向側ではアノードを貫通しており、かつ、アノードの後面に接触する面も有している。これにより、アノードはスペーサを介してフォーカシング電極保護素子の後面へ押し付けられ、フォーカシング電極とアノードと間隔が保護素子およびスペーサによって定められる。
【０００６】
この種のガス放電管がグローカソード、フォーカシング電極およびアノードの下方で放電を発生させる場合、アノードは熱電子の受容によって熱を発生させ、フォーカシング電極は陰イオンの衝突によって熱を発生させる。
【０００７】
独国出願第１１２００５００１７７５号明細書には、封止された容器と、アノードと、カソードと、放電距離を制限する導電性部材とが設けられたガス放電管が記載されている。導電性部材はアノードとカソードとのあいだに配置され、アノードとカソードとのあいだの放電距離を短縮している。また、ガス放電管は、カソードを包囲するセラミック製のカソードカバーを有している。当該の文献のガス放電管では、カソードカバーがカソード側の部分によって閉鎖され、電子の放出のためのスリットが必要最小限の開口として設けられているのみである。こうして、カソードの熱保持効果がカソード側のカバー部分によって維持され、エネルギ消費が低減される。セラミックケーシングは熱を得るためにカソード室の内部で用いられる。
【０００８】
しかし、当該の文献に記載されている放電ランプでは、２次放電が生じ、絞りで成形体の侵食が発生する。このため、ガス放電ランプの光強度および寿命がいちじるしく低下してしまう。さらに、当該の文献に記載されている放電ランプは組み立てが複雑である。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、上述した従来技術の欠点を回避して、成形体の侵食によるばらつきの低減、ひいては、光強度および寿命の増大を達成できるガス放電ランプを提供することである。
【００１０】
この課題は、請求項１の特徴を有するガス放電ランプによって解決される。有利な実施形態は各従属項に記載されている。
【００１１】
本発明は、ガスの充填されたランプ管と、ランプ管内に配置されたアノードと、アノードに対して距離を置いてランプ管内に配置されたカソードと、成形体およびケーシング後壁および少なくとも部分的に非導電性のケーシングベースを有するケーシングと、カソード遮蔽窓とを備えており、ケーシングベースはケーシング前壁およびケーシング中壁およびカソード室を有する、ガス放電ランプ（重水素ランプ）において、カソード遮蔽窓は、成形体に対して絶縁されているか、および／または、絶縁材料から成ることを特徴としている。
【００１２】
本発明のガス放電ランプでは、金属のカソード窓と成形体とがもはや電気的に接続されない。これにより、カソード遮蔽窓と成形体との電気的接続が阻止され、スパッタリング効果によって生じる成形体の侵食が回避されるので、ランプに安定なＵＶ強度が得られ、ＵＶ出力が高まる。また、製造時のばらつきも低減される。
【００１３】
本発明の有利な実施形態によれば、成形体は、高融点金属、特にモリブデンから形成される。これにより、カソードとアノードとのあいだに連続的にＵＶスペクトルを送出する放電が形成されるので有利である。ＵＶ強度を高めるために、放電が成形体によって狭窄化され、成形体内部での電荷担体濃度が大幅に高められて、点状光源が形成される。電荷担体濃度が高まることによりガス温度も上昇し、成形体で大きな熱負荷が生じるが、成形体を高融点金属から製造することにより、こうした熱負荷に対する耐性が得られる。
【００１４】
有利には、ケーシングベースはセラミックおよび／または石英を含む。こうしたケーシングベースは非導電性材料から成り、カソード窓は成形体に対して電気的に絶縁される。これにより、カソード窓と成形体とのあいだの電気的接続、ひいては、プラズマ中の電位差に基づいてカソード窓から中壁を介して成形体へ流れる２次電流が生じない。２次電流が生じると、放電電流が利用できなくなるために、ＵＶ領域での光強度損失が生じるのである。また、２次電流は、ランプ寿命の全期間にわたって、成形体を拡大させる。前述したセラミックおよび／または石英を含むケーシングベースにより、こうした２次電流が阻止され、その悪影響が回避される。したがって、重水素ランプの光強度および寿命が増大するという効果が奏される。
【００１５】
本発明の有利な実施形態によれば、ケーシングベースは、ケーシング前壁、ケーシング中壁、ニッケルから成るケーシング後壁を有する。こうした重水素ランプの構造によって、ランプの要素数が低減されるために組み立てが簡単となり、重水素ランプの製造時のコストが節約される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】セラミックのカソード室を備えた本発明の重水素ランプを示す図である。
【図２】セラミックのケーシングベースを備えた本発明の重水素ランプを示す図である。
【００１７】
以下に本発明を図示の有利な実施例に即して詳細に説明する。
【００１８】
図１には、カソード１０を完全に包囲するカソード室２８を有する重水素ランプ１が示されている。カソード室２８はケーシングベース１４の一部であり、このケーシングベース１４は特にケーシング前壁（ケーシングフロント）１６およびケーシング中壁２２を含む。また、重水素ランプ１の内部には、カソード１０およびアノード１２が配置されている。重水素ランプ１の動作時には、カソード１０とアノード１２とのあいだで放電が形成され、連続的なＵＶスペクトルが送出される。ＵＶ強度を高めるために、当該の放電は、成形体１８によって狭窄化される。これにより、成形体１８内部での電荷担体濃度がいちじるしく高められ、点状光源が形成される。
【００１９】
カソード１０はカソード室２８によって包囲されているが、カソード室２８は重水素ランプ１の光軸の方向に円形の開口を有しており、この開口がカソード窓３０を形成している。光軸はここでは成形体１８およびアノード１２双方の開口を通るものとして定義される。カソード窓３０によって放電路は直角に光軸のほうへ屈曲される。したがって、カソード窓３０は放電距離を定義する役割を有しており、重水素ランプ１内部のプラズマに直接に接する。
【００２０】
カソード室２８は非導電性材料から成り、カソード窓３０を成形体１８に対して分離している。これにより、カソード窓３０と成形体１８とのあいだの電気的接続、ひいては、プラズマ中の電位差に基づいてカソード窓３０からケーシングベース４０を介して成形体１８へ流れる２次電流は回避される。このような２次電流は光強度損失をまねく。なぜなら、放電電流が利用できなくなり、特に、ランプの寿命の期間にわたって成形体１８が拡大し、拡大した部分が或る種の補助カソードとして機能し、正に帯電したプラズマ粒子によってスパッタリングされるためである。セラミックのカソード室は、２つのリベットによって、中壁２２および前壁１６に固定されている。リベットを用いた固定により、高い精度での機械的安定性が得られる。これにより、カソード窓３０から成形体１８までの距離が正確に定められることが保証される。重水素ランプ１の残りの要素は金属から成り、高い安定性を達成するために相互に溶接される。
【００２１】
図２には、セラミックから成るケーシングベース１４を有する重水素ランプ１が示されている。当該の重水素ランプ１は、特に、気密のランプ管とケーシングベース１４とを有している。ランプ管にはガス、ここでは重水素が充填されている。ケーシングベース１４を含むケーシングは、特に、カソード１０，アノード１２，成形体１８，カソード遮蔽窓２０，ケーシング後壁２４を有する。ケーシングベース１４は絶縁材料、ここではセラミックから成っている。図２に示されている重水素ランプ１の動作時には、カソード１０とアノード１２とのあいだで放電が形成され、連続的なＵＶスペクトルが送出される。ＵＶ強度を高めるために、放電は成形体１８によって狭窄化され、成形体１８内部での電荷担体濃度がいちじるしく高められ、多様な適用分野で要求されている点状光源が形成される。ただし、電荷担体濃度が高まることによりガス温度が上昇して成形体１８が強い熱負荷を受けるので、成形体１８を高融点金属、ここではモリブデンから形成するとよい。
【００２２】
図２からは、ケーシング前壁１６およびケーシング中壁２２がケーシングベース１４を形成する１つのモジュールとなるように組み合わされていることがわかる。こうして、ケーシング前壁１６およびケーシング中壁２２の組み立ての簡単化が保証される。なぜなら、２つの部品が１つのモジュールにまとめられることで、要素数がいちじるしく低減され、各部材の組み立て時の再現性が高まるからである。
【００２３】
図２では、カソード室２８がケーシングベース１４とカソード１０を包囲するカソード遮蔽窓２０とによって形成される。ここで、カソード遮蔽窓２０は重水素ランプ１の光軸の方向にスリット状の開口すなわちカソード窓３０を有している。重水素ランプ１の光軸は成形体１８およびアノード１２双方の開口を通るものとして定義される。カソード窓３０により、放電路が光軸のほうへ直角に屈曲される。このため、カソード窓３０は、放電距離を定めるという役割を有しており、プラズマに直接に接触している。カソード窓３０は反応性プラズマに対して耐性を有さなければならないので、金属から形成される。
【００２４】
カソード窓３０を成形体１８から電気的に分離するために、ケーシングベース１４は非導電性の材料から形成される。これにより、カソード窓３０と成形体１８とのあいだの電気的接続、ひいては、プラズマ中の電位差に基づいてカソード窓３０から中壁２２を介して成形体１８へ流れる２次電流が回避される。こうした２次電流はＵＶ領域での光強度の損失をまねく。なぜなら、放電電流が利用できなくなり、成形体１８がランプの寿命の期間にわたって拡大してある種の補助カソードのごとく動作し、正に帯電したプラズマ粒子によってスパッタリングが生じるからである。これらの効果は、表面構造の結合エネルギが高温で低下するため、成形体１８が高温となることによって助長される。しかし、図２に示されている重水素ランプでは、２次電流およびこれに起因して生じる光強度や寿命についての悪影響が回避される。
【００２５】
カソード遮蔽窓２０は中壁２２のスリット状の切欠を通して案内されており、２つのリベットによって前壁１６に安定に固定されている。成形体１８は全部で４つのリベットによって中壁２２に固定されている。スリット状の切欠はカソード遮蔽窓２０の位置およびカソード遮蔽窓２０から成形体１８までの距離を正確に定義している。リベットによる接続はトレランスを小さくし、機械的安定性を高めるので、必要とされる安定したＵＶ光強度が得られる。
【００２６】
カソード１０はケーシングベース１４のカソード室２８の対向側の孔に直接に支承されており、付加的な部材を必要とせずに分離されている。これにより付加的なトレランスの発生が阻止される。また、カソードの位置を正確に定義して支承を行うことができる。
【００２７】
後壁２４も同様に４つのリベットによって中壁２２の対向側に固定されている。図２の重水素ランプ１の構造は簡単であるため、製造トレランスは低減され、製造時間の短縮によってコストが節約される。
【符号の説明】
【００２８】
１  重水素ランプ、  １０  カソード、  １２  アノード、  １４  ケーシングベース、  １６  ケーシング前壁、  １８  成形体、  ２０  カソード遮蔽窓、  ２２  ケーシング中壁、  ２４  ケーシング後壁、  ２６  ランプ管、  ２８  カソード室、  ３０  カソード窓
【図１】
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【図２】
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