(57)【要約】【課題】  傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる光源装置を提供すること。【解決手段】  光源装置ＬＳ１は、ガス放電管ＤＴ１、ヒータ駆動回路５０及び接地回路６０を備える。ガス放電管ＤＴ１は、加熱用ヒータ１１、コイル部材しての二重コイル２２、導電性部材としての板状部材２３、易電子放射物質としての金属酸化物１７ａ，１７ｂ等を含む。加熱用ヒータ１１の表面には、金属酸化物１７ａが被覆されている。加熱用ヒータ１１は、二重コイル１３の内側に、当該二重コイル１３と所定間隔を有した状態で配設されている。加熱用ヒータ１１と二重コイル２２との間には金属酸化物１７ａ，１７ｂが存在し、加熱用ヒータ１１と二重コイル２２と直接接触することはない。金属酸化物１７ｂは、二重コイル１３に保持され、線状部材１５に接触して設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傍熱型電極を備えた光源装置であって、
前記傍熱型電極は、
加熱用ヒータと、
前記加熱用ヒータの外側に当該加熱用ヒータと所定間隔を有して設けられた電気導体と、
前記加熱用ヒータ及び前記電気導体に接触して設けられる、易電子放射物質としての金属酸化物と、を含んでおり、
前記加熱用ヒータに通電するためのヒータ駆動回路と、
前記電気導体を接地するための接地回路と、を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記電気導体は、前記金属酸化物の最表面側部分に設けられ、所定長さを有する導電性部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記電気導体は、コイル状に巻き回されたコイル部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記コイル部材は、マンドレルを有するコイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記電気導体は、前記コイル部材の内側に当該コイル部材と接触して設けられ、所定長さを有する導電性部材を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、特に傍熱型電極を備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源装置に用いられる傍熱型電極として、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設された加熱用ヒータと、コイル部材の外側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設された線状の高融点金属と、コイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物とを有したものが知られている。上記加熱用ヒータには電気絶縁材料が被覆され、電気絶縁層が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】国際公開ＷＯ０２／４９０７０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】
【０００３】
本発明は、傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる光源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る光源装置は、傍熱型電極を備えた光源装置であって、傍熱型電極は、加熱用ヒータと、加熱用ヒータの外側に当該加熱用ヒータと所定間隔を有して設けられた電気導体と、加熱用ヒータ及び電気導体に接触して設けられる、易電子放射物質としての金属酸化物と、を含んでおり、加熱用ヒータに通電するためのヒータ駆動回路と、電気導体を接地するための接地回路と、を有することを特徴としている。
【０００５】
本発明に係る光源装置では、特に、加熱用ヒータが金属酸化物に接触して設けられているので、加熱用ヒータからも金属酸化物に二次電子が供給され、加熱用ヒータが放電に寄与することとなる。これにより、放電面積が増加し、単位面積当たりの電子放出量（電子放出密度）がより一層大きくなり、放電位置における負荷が極めて軽減される。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる。
【０００６】
また、電気導体は、金属酸化物の最表面側部分に設けられ、所定長さを有する導電性部材を含むことが好ましい。このように構成した場合、導電性部材により金属酸化物の最表面側部分に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積がより一層増加し、単位面積当りの電子放出量が更に大きくなり、放電位置における負荷を更に軽減することができる。
【０００７】
また、電気導体は、コイル状に巻き回されたコイル部材を含むことが好ましい。このように構成した場合、易電子放射物質である金属酸化物がコイル部分の間隔である、ピッチ（心距）間に挟み込まれて保持されることになる。これにより、各ピッチ間の距離は隙間程度に小さいため振動による金属酸化物の脱落を抑制することができる。また、隙間構造のピッチが多数存在するため、多量の金属酸化物を保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
【０００８】
また、コイル部材は、マンドレルを有するコイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることが好ましい。このように構成した場合、多重コイル部材がマンドレルを有しているので、多重コイル部材の剛性が高くなり、成形を容易に行うことができ、この結果、傍熱型電極の製造が容易となる。また、加工時及び使用時の多重コイル部材の変形を抑制することができる。
【０００９】
また、電気導体は、コイル部材の内側に当該コイル部材と接触して設けられ、所定長さを有する導電性部材を更に含むことが好ましい。このように構成した場合、導電性部材によりコイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積がより一層増加し、単位面積当りの電子放出量が更に大きくなり、放電位置における負荷を更に軽減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる光源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明による光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、図１及び図２に基づいて、第１実施形態に係る光源装置ＬＳ１を説明する。図１は、本第１実施形態に係る光源装置を示す構成図であり、図２は、第１実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【００１３】
光源装置ＬＳ１は、図１に示されるように、ガス放電管ＤＴ１と、ヒータ駆動回路５０と、接地回路６０とを備えている。また、ガス放電管ＤＴ１は、密封容器としての管状バルブ１と、第１〜第３のステムピン（導入線）３，５，７と、一対の傍熱型電極Ｃ１とを備えている。
【００１４】
管状バルブ１は、ガラス等の材料からなり、当該管状バルブ１の端部を構成するステム１ａを含んでいる。管状バルブ１の内部には、アルゴン等の希ガス、あるいは、アルゴン等の希ガス及び水銀が封入されている。また、管状バルブ１の内壁には図示しない蛍光体が塗布されている。第１〜第３のステムピン３，５，７は、管状バルブ１の両端において、管状バルブ１のステム１ａに立設されており、管軸方向に延在している。傍熱型電極Ｃ１は、後述する線状部材１５が対向するように第１〜第３のステムピン３，５，７の先端部に装着されて、管状バルブ１内に気密に封着されている。
【００１５】
傍熱型電極Ｃ１は、図２にも示されるように、加熱用ヒータ１１と、コイル部材としての二重コイル１３と、導電性部材としての線状部材１５と、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物１７ａ，１７ｂとを含んでいる。
【００１６】
加熱用ヒータ１１は、直径０．１〜０．５ｍｍ、たとえば０．２８ｍｍのタングステン素線を二重に巻回したフィラメントコイルからなり、このタングステンフィラメントコイルの表面には、金属酸化物１７ａが被覆されている。加熱用ヒータ１１の一端部１１ａは、溶接等により、第１のステムピン３に電気的に接続されている。また、加熱用ヒータ１１の他端部１１ｂは、溶接等により、第２のステムピン５に電気的に接続されている。
【００１７】
金属酸化物１７ａとしては、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物、あるいは、主構成要件がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物であり副構成要件がランタン系を含む希土類金属（周期律表のIIIａ）である酸化物が用いられる。バリウム、ストロンチウム、カルシウムは、仕事関数が小さく、熱電子を容易に放出することができ、熱電子供給量を増加させることができる。また、副構成要件として希土類金属（周期律表のIIIａ）を添加した場合、熱電子供給量を更に増加させることができると共に、耐スパッタ性能を向上することもできる。金属酸化物１７ａは、陰極物質材として金属炭酸塩（たとえば、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム等）の形で塗布され、塗布された金属炭酸塩を真空加熱分解することにより得られる。尚、加熱用ヒータ１１への通電により真空加熱分解を行う場合、直流加熱分解に比べ交流加熱分解の方が好ましい。
【００１８】
二重コイル１３は、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、直径０．０９１３ｍｍのタングステン素線を外径１．１ｍｍの１次マンドレル１４にピッチ０．１３ｍｍで巻き回して一次コイル（外周径１．２８３ｍｍ）に形成し、さらにその一次コイルを外径５．８ｍｍの２次マンドレルにピッチ１．５ｍｍで、たとえば９回巻き回して二重コイルに形成したものである。二重コイル１３の内側には、加熱用ヒータ１１が当該二重コイル１３と所定間隔（例えば、０．１ｍｍ程度）を有した状態で挿入されて配設されている。加熱用ヒータ１１と二重コイル２２との間には金属酸化物１７ａ，１７ｂが存在しており、加熱用ヒータ１１と二重コイル２２とが直接接触することはない。
【００１９】
二重コイル１３は、２次マンドレルを取り除き１次マンドレル１４を残した状態で用いられ、当該１次マンドレル１４を有することになる。この１次マンドレル１４は、たとえばモリブデンからなる。また、二重コイル１３は、巻き回された複数のコイル部分が所定の間隔（０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）を有している。ここで、マンドレルとは、フィラメントコイル作成時に巻径を決める型の役割を果たす芯線のことである。なお、コイル部材としては、二重コイル１３を用いる代わりに、三重コイル、あるいは一重コイル等を用いるようにしてもよい。このように、コイル状の部材を用いることにより、易電子放射物質としての金属酸化物１７ｂを保持する保持手段としての放熱面積を減らすことができる。      
【００２０】
線状に形成された線状部材１５は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のIIIａ〜VIIａ、VIII、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、タングステン製の線状部材を用いている。周期律表のIIIａ〜VIIａ、VIII、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、タングステン製の線状部材を用いている。線状部材１５の直径は、０．１ｍｍ程度に設定されている。
【００２１】
線状部材１５は、所定長さを有しており、二重コイル１３の外側に二重コイル１３の長手方向にわたって、放電方向に略直交するように配設されている。この線状部材１５は、図２に示されるように、二重コイル１３の長手方向に沿って二重コイル１３の複数のコイル部分に電気的に接触して設けられている。好ましくは、二重コイル１３の長手方向での全長にわたって電気的に接触して設けることがよい。この線状部材１５は、二重コイル１３と易電子放射物質としての金属酸化物１７ａとを含む電子放射部の最表面側部分に設けられることになる。また、線状部材１５と加熱用ヒータ１１とは、直接接触することはない。
【００２２】
二重コイル１３及び線状部材１５は、リードロッド１６を介して、第３のステムピン７に電気的に接続されている。なお、線状部材１５の本数は、１本に限られることなく、２本以上の複数本であってもよい。また、線状部材１５と二重コイル１３との各接触点を溶接してもよい。また、線状部材１５の代わりに、メッシュ状に形成されたメッシュ状部材（例えば、直径０．０３ｍｍのタングステン素線をメッシュ状に編んだもの）や、板状（リボン状、箔状も含む）に形成された板状部材を用いてもよい。
【００２３】
傍熱型電極Ｃ１は、易電子放射物質としての金属酸化物１７ｂを有している。金属酸化物１７ｂは、二重コイル１３に保持され、線状部材１５に接触して設けられている。金属酸化物１７ｂ及び線状部材１５は、金属酸化物１７ｂの表面及び線状部材１５の表面が放電面となるように、傍熱型電極Ｃ１の外側に露出しており、金属酸化物１７ｂの表面部分に線状部材１５が接触するようになっている。
【００２４】
金属酸化物１７ｂとしては、上述した金属酸化物１７ａと同じく、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物、あるいは、主構成要件がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物であり副構成要件がランタン系を含む希土類金属（周期律表のIIIａ）である酸化物が用いられる。
【００２５】
この金属酸化物１７ｂは、二重コイル１３の内側に加熱用ヒータ１１が配設され、二重コイル１３の外側に線状部材１５が配設されている状態において、線状部材１５側（放電面側）から上述した金属炭酸塩を塗布、充填して、充填した金属炭酸塩を真空加熱分解することにより設けられる。このようにして得られた金属酸化物１７ａ，１７ｂが最終的に易電子放射物質となり、加熱用ヒータ１１及び線状部材１５に接触することとなる。なお、金属炭酸塩は、傍熱型電極Ｃ１（二重コイル１３）の全周を覆うように塗布する必要はなく、線状部材１５が設けられている部分のみに塗布するようにしてもよい。
【００２６】
加熱用ヒータ１１は、図２に示されるように、直接金属酸化物１７ａに接触している。このため、加熱用ヒータ１１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物１７ａ，１７ｂに伝えることができる。
【００２７】
ヒータ駆動回路５０は、図１に示されるように、傍熱型電極Ｃ１ごとに設けられている。このヒータ駆動回路５０は、交流電源５１、スイッチＳＷとを有し、第１のステムピン３と第２のステムピン５との間に電気的に接続されている。スイッチＳＷが閉じられることにより、加熱用ヒータ１１が通電され、金属酸化物１７ａ，１７ｂが加熱されることとなる。
【００２８】
接地回路６０は、図１に示されるように、グロー管、安定器、交流電源等を有した既知のスタータ（予熱始動）形の点灯回路であり、第３のステムピン７の間に電気的に接続されている。点灯回路としては、スタータ形に代え、ラピッドスタート形にも対応できる。駆動方式とてして、高周波点灯専用形（Ｈｆ）への対応もできる。
【００２９】
電源として交流電源を用いた場合には、ガス放電管ＤＴ１においては、一方の傍熱型電極Ｃ１が陰極として動作している場合、他方の傍熱型電極Ｃ１は陽極として動作し、各傍熱型電極Ｃ１は、カソードサイクルとアノードサイクルが繰り返されることになる。カソードサイクルのときは、放電面積が増えるためイオン電流過多による金属酸化物１７ｂのスパッタを防止することができる。また、アノードサイクルのときは、線状部材１５が電子収束部としての役割を果たすことになり、受電子面積が大きく、過剰となる温度上昇を防止でき、金属酸化物１７ｂの蒸発を抑制することができる。
【００３０】
以上のように、本第１実施形態においては、金属酸化物１７ｂに接触して線状部材１５が設けられ、線状部材１５が複数箇所において二重コイル１３と電気的に接触することで、線状部材１５により等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１７ｂのスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。
【００３１】
また、本第１実施形態においては、加熱用ヒータ１１が金属酸化物１７ａ，１７ｂに接触して設けられているので、加熱用ヒータ１１からも金属酸化物１７ａ，１７ｂに二次電子が供給され、加熱用ヒータ１１が放電に寄与することとなる。これにより、放電面積が増加し、単位面積当たりの電子放出量（電子放出密度）がより一層大きくなり、放電位置における負荷が極めて軽減される。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる。
【００３２】
また、本第２実施形態にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流の傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、導電性部材として線状部材１５を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、線状部材１５（導電性部材）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１７ｂに密接して設けることができる。
【００３３】
また、二重コイル１３において、易電子放射物質である金属酸化物１７ｂがコイルを形成する線材間の間隔である、ピッチ（心距）間に挟み込まれて保持されることとなる。これにより、各ピッチ間の距離は間隙程度に小さいため振動による金属酸化物１７ｂの脱落を抑制することができる。また、二重コイル１３のピッチ間に多量の金属酸化物１７ｂが保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
【００３４】
また、二重コイル１３がマンドレル１４を有しているので、加工時に二重コイル１３が変形するのを抑制することができるという更なる効果を奏する。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、図３及び図４に基づいて、第２実施形態に係る光源装置ＬＳ２を説明する。図３は、本第２実施形態に係る光源装置を示す構成図であり、図４は、第２実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【００３６】
光源装置ＬＳ２は、図３に示されるように、ガス放電管ＤＴ２と、ヒータ駆動回路５０と、接地回路６０とを備えている。また、ガス放電管ＤＴ２は、密封容器としての管状バルブ１と、第１〜第３のステムピン（導入線）３，５，７と、一対の傍熱型電極Ｃ２とを備えている。
【００３７】
傍熱型電極Ｃ２は、図４にも示されるように、加熱用ヒータ１１と、コイル部材としての二重コイル２２と、導電性部材としての板状部材２３と、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物１７ａ，１７ｂとを含んでいる。
【００３８】
二重コイル２２は、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、直径０．０９１ｍｍのタングステン素線を径０．２５ｍｍ、ピッチ０．１４６ｍｍの一次コイルに形成し、さらにその一次コイルで径１．７ｍｍ、ピッチ０．６ｍｍの二重コイルに形成したものである。二重コイル２２の内側には、加熱用ヒータ１１が当該二重コイル２２と所定間隔（例えば、０．１ｍｍ程度）を有した状態で挿入されて配設されている。加熱用ヒータ１１と二重コイル２２との間には金属酸化物１７ａ，１７ｂが存在しており、加熱用ヒータ１１と二重コイル２２とが直接接触することはない。なお、コイル部材としては、二重コイル２２を用いる代わりに、三重コイル等を用いるようにしもよい。
【００３９】
板状に形成された板状部材２３は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のIIIａ〜VIIａ、VIII、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、幅１．５ｍｍ、厚さ２５．４μｍのタングステン製の板状部材を用いている。
【００４０】
板状部材２３は、二重コイル２２の内側（加熱用ヒータ１１と二重コイル２２との間）に二重コイル２２の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。板状部材２３は、二重コイル２２と電気的に接続された状態にある。また、板状部材２３は、二重コイル２２の内側において複数のコイル部分に接触しており、二重コイル２２と複数個の接点を形成している。板状部材２３と加熱用ヒータ１１とは、直接接触することはない。
【００４１】
二重コイル２２及び板状部材２３は、リードロッド１６を介して、第３のステムピン７に電気的に接続されている。なお、板状部材２３を用いる代わりに、メッシュ状に形成されたメッシュ状部材（例えば、直径０．０３ｍｍのタングステン素線をメッシュ状に編んだもの）線状に形成された線状部材（たとえば、直径０．１ｍｍ程度のタングステン素線）を用いるようにしてもよい。また、板状部材２３と二重コイル２２との各接触点を溶接してもよい。
【００４２】
金属酸化物１７ａ，１７ｂは、二重コイル２２及び加熱用ヒータ１１に保持され、板状部材２３に接触して設けられている。金属酸化物１７ｂの表面及び二重コイル２２の表面が傍熱型電極Ｃ２の外側に露出しており、金属酸化物１７ｂの表面部分に二重コイル２２の表面部分が接触するようになっている。金属酸化物１７ａ，１７ｂは、第１実施形態と同様にして、設けられる。
【００４３】
以上のように、本第２実施形態においては、金属酸化物１７ｂに接触するとともに二重コイル２２に接触して板状部材２３が設けられているので、板状部材２３は、二重コイル２２の裏面（放電面とは反対側の面）において当該二重コイル２２の内側部分とともに等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、板状部材２３と二重コイル２２の内側部分とは、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、板状部材２３の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、板状部材２３の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、板状部材２３により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
【００４４】
したがって、傍熱型電極Ｃ２では、板状部材２３と二重コイル２２とにより、二重コイル２２の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１７ｂのスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、傍熱型電極Ｃ２の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
【００４５】
また、本第２実施形態においては、加熱用ヒータ１１が金属酸化物１７ａ，１７ｂに接触して設けられているので、加熱用ヒータ１１からも金属酸化物１７ａ，１７ｂに二次電子が供給され、加熱用ヒータ１１が放電に寄与することとなる。これにより、放電面積が増加し、単位面積当たりの電子放出量（電子放出密度）がより一層大きくなり、放電位置における負荷が極めて軽減される。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる。
【００４６】
また、本第２実施形態にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流の傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
【００４７】
また、導電性部材として板状部材２３を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、板状部材２３（導電性部材）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１７に密接して設けることができる。更に、板状部材２３と金属酸化物１７とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
【００４８】
また、傍熱型電極Ｃ２においては、加熱用ヒータ１１を核として、その外側に金属酸化物１７ｂを保持する二重コイル２２を取り巻くように配置し、二重コイル２２の内側において金属酸化物１７ｂに接触するように板状部材２３を配設することにより、二重コイル２２の振動抑制効果が働き、金属酸化物１７ｂの落下を防ぐことができる。また、二重コイル２２のピッチ間に多量の金属酸化物１７ｂが保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、図５及び図６に基づいて、第３実施形態に係る光源装置ＬＳ３を説明する。図５は、本第３実施形態に係る光源装置を示す構成図であり、図６は、第３実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【００５０】
光源装置ＬＳ３は、図５に示されるように、ガス放電管ＤＴ３と、ヒータ駆動回路５０と、接地回路６０とを備えている。また、ガス放電管ＤＴ３は、密封容器としての管状バルブ１と、第１〜第３のステムピン（導入線）３，５，７と、一対の傍熱型電極Ｃ３とを備えている。
【００５１】
傍熱型電極Ｃ３は、図６にも示されるように、加熱用ヒータ１１と、多重コイル部材としての二重コイル１３と、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物１７ａ，１７ｂとを含んでいる。二重コイル１３は、溶接等によりに、第３のステムピンに電気的に接続されている。二重コイル１３の代わりに、マンドレル１４を有さない二重コイル２２を用いるようにしてもよい。二重コイル１３と加熱用ヒータ１１とは、第１実施形態と同じく、直接接触することはない。
【００５２】
金属酸化物１７ａ，１７ｂは、二重コイル１３及び加熱用ヒータ１１に保持されている。金属酸化物１７ｂの表面及び二重コイル１３の表面が傍熱型電極Ｃ３の外側に露出しており、金属酸化物１７ｂの表面部分に二重コイル１３の表面部分が接触するようになっている。金属酸化物１７ａ，１７ｂは、第１実施形態と同様にして、設けられる。
【００５３】
ところで、多重コイル部材としてマンドレルを有する２重コイルを用い、電源として交流電源を用いた場合には、マンドレルの表面上での熱量の均衡によって放電が保たれる。マンドレルの表面上での放電により電極表面上の発生熱量は放電電流（Ｉｄ）と比例関係にある。また、マンドレルの断面積（Ｓｍ）が大きいと、表面積も増えることになるため熱損失量は増える。以上のことから、電極表面温度（Ｔｃ）は、Ｔｃ∝Ｉｄ／Ｓｍとの関係を有する。表面電極温度が許容範囲より小さすぎると、陰極動作温度不足となる。このため、放電を持続するように、局所的に温度を上昇させて熱電子を供給しようとして、放電が集中する。この結果、局所過熱による易電子放射物質のスパッタ現象を助長し、電極の劣化を加速させる。一方、表面電極温度が許容範囲より大きすぎると、電極表面全体が過熱状態となり、易電子放射物質の蒸発を助長し、電極の劣化を加速させる。
【００５４】
以上のように、本第３実施形態においては、加熱用ヒータ１１が金属酸化物１７ａ，１７ｂに接触して設けられているので、加熱用ヒータ１１からも金属酸化物１７ａ，１７ｂに二次電子が供給され、加熱用ヒータ１１が放電に寄与することとなる。これにより、放電面積が増加し、単位面積当たりの電子放出量（電子放出密度）がより一層大きくなり、放電位置における負荷が極めて軽減される。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる。
【００５５】
また、本第３実施形態においては、二重コイル１３がマンドレル１４を有しているので、二重コイル１３の剛性が高くなり、成形を容易に行うことができ、この結果、傍熱型電極Ｃ３の製造が容易となる。また、加工時及び使用時の二重コイル１３の変形を抑制することができる。
【００５６】
また、傍熱型電極Ｃ３では、易電子放射物質である金属酸化物１７ｂが二重コイル１３のコイル部分の間隔である、ピッチ（心距）間に挟み込まれて保持されることになる。これにより、各ピッチ間の距離は隙間程度に小さいため振動による金属酸化物１７ｂの脱落を抑制することができる。また、隙間構造のピッチが多数存在するため、多量の金属酸化物１７ｂを保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
【００５７】
また、二重コイル１３に含まれるタングステン素線とマンドレル１４との間に生じる空間にも金属酸化物１７ｂが保持されることになる。このタングステン素線とマンドレル１４との間に生じる空間に金属酸化物１７ｂは、電極動作中の金属酸化物１７ｂのスパッタ等により消失する金属酸化物分を有効に補充する機能を有する。タングステン素線とマンドレル１４との間に生じる空間に金属酸化物１７ｂを有効に保持させるためには、上述した一次コイルにおけるコイル部分の間隔が１．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲が更に好ましい。
【００５８】
（第４実施形態）
次に、図７及び図８に基づいて、第４実施形態に係る光源装置ＬＳ４を説明する。図７は、本第４実施形態に係る光源装置を示す構成図であり、図８は、第４実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【００５９】
光源装置ＬＳ４は、図７に示されるように、ガス放電管ＤＴ４と、ヒータ駆動回路５０と、接地回路６０とを備えている。また、ガス放電管ＤＴ４は、密封容器としての管状バルブ１と、第１〜第３のステムピン（導入線）３，５，７と、一対の傍熱型電極Ｃ４とを備えている。
【００６０】
傍熱型電極Ｃ４は、図７にも示されるように、加熱用ヒータ１１と、電気導体としてのメッシュ状部材３１と、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物１７ａ，１７ｂとを含んでいる。
【００６１】
メッシュ状に形成されたメッシュ状部材３１は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のIIIａ〜VIIａ、VIII、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、直径０．０３ｍｍのタングステン素線をメッシュ状に編んだメッシュ状部材を用いている。また、メッシュ状部材３１におけるメッシュの大きさは、８０メッシュとされている。
【００６２】
メッシュ状部材３１は、所定長さを有しており、加熱用ヒータ１１の外側に加熱用ヒータ１１の長手方向にわたって、放電方向に略直交するように配設されている。また、メッシュ状部材３１は、加熱用ヒータ１１と所定間隔（例えば、０．２ｍｍ程度）を有した状態で配設されており、加熱用ヒータ１１とメッシュ状部材３１とが直接接触することはない。このメッシュ状部材３１は、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物１７ｂの最表面側部分に設けられることになる。メッシュ状部材３１は、保持ピン３３を介して第３のステムピン７に電気的に接続されている。
【００６３】
傍熱型電極Ｃ４においては、加熱用ヒータ１１の外側（外周）にメッシュ状部材３１を設けた状態において、メッシュ状部材３１の表面側（放電面側）から上述した金属炭酸塩を塗布、充填して、充填した金属炭酸塩を真空加熱分解することにより金属酸化物１７ｂを設けるようにしている。このようにして得られた金属酸化物１７ａ，１７ｂが最終的に易電子放射物質となる。なお、金属炭酸塩は、加熱用ヒータ１１の全周を覆うように塗布する必要はなく、放電面側となるメッシュ状部材３１が設けられている側の部分のみに塗布するようにしてもよい。
【００６４】
金属酸化物１７ｂは、上述したようにして設けられることにより、主として加熱用ヒータ１１に接触して、保持されることになり、メッシュ状部材３１に接触することになる。金属酸化物１７ｂ及びメッシュ状部材３１は、金属酸化物１７ｂの表面及びメッシュ状部材３１の表面が放電面となるように、傍熱型電極Ｃ４の外側に露出しており、金属酸化物１７ｂの表面部分にメッシュ状部材３１が接触するようになっている。
【００６５】
以上のことから、第４実施形態においては、金属酸化物１７ｂに接触してメッシュ状部材３１が設けられているので、メッシュ状部材３１は、放電面（金属酸化物１７ｂの表面及びメッシュ状部材３１の表面）において等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、メッシュ状部材３１は、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、メッシュ状部材３１の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、メッシュ状部材３１の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、メッシュ状部材３１により、放電面内において放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
【００６６】
これにより、傍熱型電極Ｃ４では、金属酸化物１７ｂに接触するメッシュ状部材３１により等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって、放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１７ｂのスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、傍熱型電極Ｃ４の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
【００６７】
また、本第４実施形態においては、加熱用ヒータ１１が金属酸化物１７ａ，１７ｂに接触して設けられているので、加熱用ヒータ１１からも金属酸化物１７ａ，１７ｂに二次電子が供給され、加熱用ヒータ１１が放電に寄与することとなる。これにより、放電面積が増加し、単位面積当たりの電子放出量（電子放出密度）がより一層大きくなり、放電位置における負荷が極めて軽減される。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、傍熱型電極の長寿命化をより一層図ることができる。
【００６８】
また、第４実施形態にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用直熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
【００６９】
また、電気導体としてメッシュ状部材３１を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、メッシュ状部材３１（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１７ｂに密接して設けることができる。更に、メッシュ状部材３１と金属酸化物１７ｂとが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
【００７０】
なお、メッシュ状部材３１におけるメッシュの大きさは、小さいほど金属酸化物１７ｂの露出面積が減少するために、金属酸化物１７ｂの耐スパッタ性が向上することになる。ただし、二次電子放出を起こすために、理論的には、金属酸化物１７ｂに衝突してくる励起あるいは電離ガスが通過する程度の大きさは必要である。また、メッシュの大きさを小さくした場合には、等電位面の面積も増加するために、放電面積をより一層増加させることができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、電気導体として高融点金属を用いるようにしているが、導電性を有し融点が陰極の作動温度よりも高い剛体であれば、高融点金属の代わりに厚さの薄い多孔質金属、炭素繊維等を用いるようにしてもよい。また、金属酸化物１７ｂの耐スパッタ性向上、放電性能向上のために、タンタル、チタン、ニオブ等の窒化物あるいは炭化物を金属酸化物１７ｂの表面、あるいは二重コイル１３，２２、あるいは線状部材１５、板状部材２３、メッシュ状部材３１に付着させるようにしてもよい。
【００７２】
また、第１実施形態においては、線状部材１５の表面が露出するようにしているが、必ずしもこれらを露出させる必要はなく、金属酸化物１７ｂに線状部材１５が接触しているのであれば、線状部材１５の表面が金属酸化物１７ｂに覆われていてもよい。
【００７３】
また、第３実施形態においては、二重コイル１３の表面部分が露出するようにしているが、必ずしもこれを露出させる必要はなく、金属酸化物１７ｂに二重コイル１３の表面部分が接触しているのであれば、二重コイル１３の表面部分が金属酸化物１７ｂに覆われていてもよい。なお、二重コイル１３の表面部分を露出させることにより、放電性をより向上させることができる。
【００７４】
また、第４実施形態においては、メッシュ状部材３１の表面の表面が露出するようにしているが、必ずしもこれらを露出させる必要はなく、金属酸化物１７ｂにメッシュ状部材３１が接触しているのであれば、メッシュ状部材３１の表面が金属酸化物１７ｂに覆われていてもよい。
【００７５】
また、本第１〜第４実施形態においては、加熱用ヒータ１１に予め金属酸化物１７ａを被覆しているが、金属酸化物１７ａが被覆されていない加熱用ヒータ１１を用いて、この加熱用ヒータ１１の外側に二重コイル１３，２２、あるいは線状部材１５、板状部材２３、メッシュ状部材３１等を設けた状態において、金属炭酸塩を塗布、充填して、金属酸化物１７ｂを設けるようにしてもよい。ただし、加熱用ヒータ１１に金属酸化物を確実に保持させることができるので、加熱用ヒータ１１に予め金属酸化物１７ａを被覆しておくことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態に係る光源装置を示す構成図である。
【図２】第１実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【図３】第２実施形態に係る光源装置を示す構成図である。
【図４】第２実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【図５】第３実施形態に係る光源装置を示す構成図である。
【図６】第３実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【図７】第４実施形態に係る光源装置を示す構成図である。
【図８】第４実施形態に係る光源装置に含まれる傍熱型電極近傍の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…管状バルブ、３…第１のステムピン、５…第２のステムピン、７…第３のステムピン、１１…加熱用ヒータ、１３…二重コイル、１４…マンドレル、１５…線状部材、１７ａ，１７ｂ…金属酸化物、２２…二重コイル、２３…板状部材、３１…メッシュ状部材、５０…ヒータ駆動回路、６０…接地回路、Ｃ１〜Ｃ４…傍熱型電極、ＤＴ１〜ＤＴ４…ガス放電管、ＬＳ１〜ＬＳ４…光源装置。
【図１】
2005071816.tif 000003
【図２】
2005071816.tif 000004
【図３】
2005071816.tif 000005
【図４】
2005071816.tif 000006
【図５】
2005071816.tif 000007
【図６】
2005071816.tif 000008
【図７】
2005071816.tif 000009
【図８】
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