(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封容器内にガスを封入し、前記密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、前記密封容器の光出射窓から外部に所定の光を放出させるガス放電管を有する光源装置において、
前記ガス放電管に設けられると共に、前記陽極部と前記陰極部との間で前記光出射窓に対向して配置させた収束開口を有する収束電極部と、
前記ガス放電管に設けられると共に、前記収束開口に対向して配置させた陽極開口を有する前記陽極部と、
前記ガス放電管に設けられると共に、前記密封容器の底部でステムの一部として設けられ、前記陽極開口に対向して配置させた光透過部を有するベース部と、
前記ガス放電管に設けられた前記ベース部から外方に突出するステムピンと、
前記ガス放電管の前記光透過部に対向して、前記ベース部の外方に配置させた外部光源部と、
前記ガス放電管及び前記外部光源部を収容するランプハウジングと、
前記ランプハウジングに設けられて、前記ステムピンを保持するステムピン固定部とを備え、
前記ランプハウジングは、前記ガス放電管側の第１のハウジング部と、前記外部光源部側の第２のハウジング部とを有し、前記第２のハウジング部には、前記ベース部に向けて突出する前記ステムピン固定部が設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記ステムピン固定部は、前記ステムピンを差し込み固定させるソケットピンであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記ベース部に複数の前記ステムピンを環状に配列させ、この環状内に前記光透過部を配置させ、これに対応して、複数の前記ソケットピンを環状に配列させたことを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
前記ランプハウジングには、前記光透過部と前記外部光源部との間に集光レンズが設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項５】
前記ランプハウジングには、前記ガス放電管の前記光出射窓に対峙して位置決めさせる光入射面をもった導光部材が着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項６】
前記外部光源部は、可視光源用のハロゲンランプであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、分光器やクロマトグラフィなどの光源として利用するための光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源装置に適用させたガス放電管の分野の技術として、ＷＯ９９／３４４０４，ＷＯ９９／３４４０５，ＷＯ９９／３４４０６，ＷＯ９９／３４４０８，特開平８−７７９７９号，特開平８−７７９６５号，特開平８−２３６０８１号，特開平８−７７９６９号，特開平８−２２２１８６号，特開平８−２２２１８５号，特開平７−３２６３２４号，実公昭５５−８１９９号公報がある。これら公報に記載されたガス放電管は、密封容器内に所定のガス（例えば重水素ガス）を封入させ、ステムにはステムピンが固定され、ステムピンの上端にフィラメント（陰極）及び板状の陽極を固定させている。従って、ステムピンを介して電圧を供給し、陰極と陽極との間で放電を発生させることにより、密封容器から外部に向けて所定の光（重水素ガスの場合は紫外線）を放出させ得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したガス放電管は、強い光を密封容器から出射させることができ、単一光源としては優れている。しかしながら、光源装置の前方に配置させた検査対象物に、別の波長の光を当てようとした場合、ガス放電管を別の光源に取り替える必要があり、光源の交換作業を余儀なくされ、それと同時に再度の光軸合わせを必要とするので、不利不便であった。また、実公昭５５−８１９９号公報は、重水素ランプ中に白熱ランプを封入した複合ランプであるが、製造が困難であると同時に、一方のランプのみの取り替えはできない。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、汎用性が高く、利用価値の高い光源装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に所定の光を放出させるガス放電管を有する光源装置において、
ガス放電管に設けられると共に、陽極部と陰極部との間で光出射窓に対向して配置させた収束開口を有する収束電極部と、
ガス放電管に設けられると共に、収束開口に対向して配置させた陽極開口を有する陽極部と、
ガス放電管に設けられると共に、密封容器の底部でステムの一部として設けられ、陽極開口に対向して配置させた光透過部を有するベース部と、
ガス放電管に設けられたベース部から外方に突出するステムピンと、
ガス放電管の光透過部に対向して、ベース部の外方に配置させた外部光源部と、
ガス放電管及び外部光源部を収容するランプハウジングと、
ランプハウジングに設けられて、ステムピンを保持するステムピン固定部とを備え、
ランプハウジングは、ガス放電管側の第１のハウジング部と、外部光源部側の第２のハウジング部とを有し、第２のハウジング部には、ベース部に向けて突出するステムピン固定部が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
この光源装置に適用させるガス放電管においては、密封容器の光出射窓と、収束電極部の収束開口と、陽極部の陽極開口と、ステムの光透過部とを一列に整列させることができる。これは、ステムに光透過部を形成し、かつ陽極部に陽極開口を形成させたことによる。従って、陽極部と陰極部との間の放電によって発生させる光を、密封容器の光出射窓から放出させることができるばかりか、外部光源部から発生させる所定の波長光を、ガス放電管の外方から光透過部に入射させることができ、外部光をも光出射窓から放出させることができる。しかも、この光源装置においては、放電管自体の光と、外部光源部の光と、放電による光と外部光源部からの光との混合光と、からなる三種類の光を光出射窓から適宜放出させることができる。このように、本発明の光源装置は、極めて汎用性が高く、利用価値も高く、分析装置等のコンパクト化の実現に大きく寄与するものである。更に、ランプハウジング内には、ステムピン固定部が設けられている。これによって、ステムピンを介してガス放電管をランプハウジングに固定させることができ、ステムピンの位置精度を利用したガス放電管の位置決めを可能にするものである。
【０００７】
さらに、ランプハウジングは、ガス放電管側の第１のハウジング部と、外部光源部側の第２のハウジング部とを有し、第２のハウジング部には、ベース部に向けて突出するステムピン固定部が設けられている。この光源装置を組立るにあたって、第２のハウジング部からステムピン固定部が突出しているので、目視の作業によって、ガス放電管を第２のハウジング部に固定させることができる。
【０００８】
また、ステムピン固定部は、ステムピンを差し込み固定させるソケットピンであると好適である。このような構成を採用した場合、第２のハウジング部に予め位置決め固定させているソケットピンに対して、ステムピンを差し込むだけの簡単な作業により、ランプハウジング内でガス放電管の位置決め固定を確実に行うことができる。
【０００９】
また、ベース部に複数のステムピンを環状に配列させ、この環状内に光透過部を配置させ、これに対応して、複数のソケットピンを環状に配列させると好適である。このような構成を採用した場合、各ステムピンに邪魔されることなく、光透過部を、光入射窓又は光出射窓として適切な位置（例えば、ベース部の中央）に配置させることができる。
【００１０】
また、ランプハウジングには、光透過部と外部光源部との間に集光レンズが設けられると好適である。このような構成は、外部光源部から発せられた光を適切に集光させ、ガス放電管内の収束開口及び陽極開口を光が通過し易くなる。
【００１１】
また、ランプハウジングには、ガス放電管の光出射窓に対峙して位置決めさせる光入射面をもった導光部材が着脱自在に取り付けられていると好適である。このような導光部材（例えば光ファイバ）によって、所望の場所まで這い回しが容易となり、所望な場所まで光を確実に導くことができ、光源装置の汎用性や利用価値が大いに向上することになる。
【００１２】
また、外部光源部は、可視光源用のハロゲンランプであると好適である。このような構成を採用した場合、ガス放電管の光出射窓から可視光の放出が可能となり、分光器やクロマトグラフィなどの光源に適する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に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、同一又は同等な構成部分については同一符号を付す。
【００１４】
図１及び図２に示すように、光源装置３０に適用させるガス放電管１はヘッドオン型の重水素ランプであり、この放電管１は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入された密封容器２を有し、この密封容器２内には発光部組立体３が収容されている。この発光部組立体３は、ステム４のベース部２０上に配置させるセラミックス製の陽極支持板５を有し、この陽極支持板５上に陽極板（陽極部）６を配置させることで、ベース部２０に対して陽極板６を離間配置させる。この陽極板６は、ベース部２０及び陽極支持板５を貫通するように固定させたステムピン１０ａの上端に溶接固定され、ステムピン１０ａによる給電化が図られる。
【００１５】
また、陽極支持板５上にはセラミックス製のスペーサ７が配置され、このスペーサ７上には収束電極板（収束電極部）８が配置され、この収束電極板８は、ベース部２０、陽極支持板５及びスペーサ７を貫通するように固定させたステムピン１０ｃの上端に溶接固定され、ステムピン１０ｃによる給電化が図られる。更に、この収束電極板８に設けられた収束開口８ａは、スペーサ７の開口７ａに臨むようにして配置されると共に、陽極板６の陽極開口６ａに対峙させる。従って、収束開口８ａと陽極開口６ａとによって光路が形成されることになる。
【００１６】
さらに、収束開口８ａの側方には、スペーサ７の上方に位置する陰極部９が設けられ、この陰極部９の両端は、ベース部２０、陽極支持板５及びスペーサ７を貫通するように固定させた２本のステムピン１０ｂの上端にそれぞれ溶接固定され、陰極部９で熱電子を発生させる。具体的にこの陰極部９は、ベース部２０に対して平行に延在するコイル部からなる。また、陰極部９と収束開口８ａとの間には、光路から外れた位置に放電整流板１１が設けられている。この放電整流板１１には、熱電子を通過させるための矩形開口の電子放出窓１１ａが設けられ、放電整流板１１は収束電極板８の上面に溶接固定されている。また、放電整流板１１には、陰極部９の上方及び側方を囲むようなカバー板１２が一体に形成されている。このカバー板１２は、陰極部９から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓１４ａに付着させないための板である。
【００１７】
このような構成の発光部組立体３は密封容器２内に設けられるが、この密封容器２内を数百Ｐａの重水素ガスで満たす必要性から、密封容器２のガラス製の側管１４には排気管１３が一体形成されている。この排気管１３は、組立最終工程において、密封容器２内の空気を一旦抜き、所定圧の重水素ガスを適切に充填させた後に融着によって封止されるものである。
【００１８】
更に、密封容器２は、石英ガラス又は紫外線透過ガラスからなる側管１４を有し、この側管１４は、一側（ベース部２０側）が開放された円筒状に形成され、その頂部は円形の光出射窓１４ａとして利用される。また、ステム４のベース部２０は、ガラスによって円板状に形成され、ステム４の周縁部には、金属製（例えばコバール金属製）の第１接合部１５が設けられている。そして、この第１接合部１５は、ベース部２０の外周部と融着あるいは接着により固定させている。これに対して、側管１４の開放端側には、金属製（例えばコバール金属製）の第２接合部１６が設けられている。
【００１９】
そこで、ベース部２０上に発光部組立体３を固定させた状態で、発光部組立体３を側管１４内に挿入させながら、第１接合部１５と第２接合部１６とを密着させ、その状態を維持しつつ、その合わせ部分に、電気溶接やレーザ溶接等の溶接作業を施し、密封容器２の気密シールを行う。そして、その溶接作業後、排気管１３から密封容器２内の空気を抜いた後、密封容器２内に数百Ｐａ程度の重水素ガスを充填させ、その後、排気管１３を封止して組立て作業を完了させる。
【００２０】
このようなガス放電管１の動作について、簡単に説明すると、先ず、２０秒程度、外部電源から陰極部９に１０Ｗ程度の電力を供給し、陰極部９を予熱する。その後、陰極部９と陽極板６との間に１５０Ｖ程度の直流開放電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。その準備が整った状態で、陰極部９と陽極板６との間に３５０Ｖ〜５００Ｖ程度のトリガ電圧を印加する。このとき、陰極部９から放出された熱電子は、放電整流板１１で整流させられながら、収束電極板８の収束開口８ａで収斂し、陽極板６に至る。そして、収束開口８ａの前方にアーク放電が発生し、このアーク放電によるアークボールから取り出される紫外線は、側管１４の光出射窓１４ａを透過して外部に放出される。
【００２１】
ここで、前述したように、密封容器２の光出射窓１４ａと、収束電極板８の収束開口８ａと、陽極板６の陽極開口６ａとは、互いに対向するように一列に整列している。更に、このガス放電管１では、陽極開口６ａに対向させるようにして、ベース部２０に光透過部２１を設けている。具体的に、このベース部２０は、耐熱性のガラスやプラスチックの一体成形により円板状に形成させたものである。
【００２２】
そして、光透過部２１は、ベース部２０の中央に配置した薄肉部分により円形状に形成され、光透過部２１の周囲には、ステムピン１０を固定するために所定の肉厚に形成させた台座部２２が設けられている。従って、ベース部２０のこのような構成は、光透過部２１において光の透過率を向上させるのに適した形状といえる。このように、光出射窓１４ａと収束開口８ａと陽極開口６ａと光透過部２１とを一列に整列させることで、汎用性の高いガス放電管１が達成される。
【００２３】
このように構成したガス放電管１は、図３に示すように、光源装置３０のランプハウジング３１内に収容され、このランプハウジング３１は、アルミや鉄等の熱伝導効率の良い材料で形成されている。ガス放電管１は、ランプハウジング３１のランプ収容空間３１ａ内に配置されると共に、ランプハウジング３１に接触しない状態で収容されている。このように、熱伝導性の良いランプハウジング３１内にガス放電管１を非接触状態で収容させると、ランプハウジング３１とのバランスのとれた放熱効果によってガス放電管１の光出力特性の安定化が図られることになる。更に、ランプハウジング３１内には、ベース部２０の外方に位置する外部光源部３２が装填され、この外部光源部３２は、可視光を発生させるハロゲンランプからなり、その発光部３２ａは、ベース部２０の光透過部２１の直近に位置させる。
【００２４】
ここで、ランプハウジング３１は、ガス放電管１を収容させるための第１のハウジング部３３と、外部光源部３２を差し込み固定させる第２のハウジング部３４とからなる。合わせ面３５を介して、第１のハウジング部３３と第２のハウジング部３４とは接合され、第１のハウジング部３３と第２のハウジング部３４は、止めネジ３６によって互いに締め付け固定される。このようなランプハウジング３１に止めネジ３６が利用される理由は、ランプハウジング３１を分割型に構成させ、ランプハウジング３１内に、ガス放電管１や外部光源部３２を組付け易くするためである。
【００２５】
図４に示すように、このようなランプハウジング３１において、第２のハウジング部３４には、合わせ面３５から光軸Ｌ方向に突出する複数本のソケットピン（ステムピン固定部）３７が、環状に配列したピン装填孔３９（図５参照）に植設されている。各ソケットピン３７は、光透過部２１を中心として環状に配列させたステムピン１０に対応し、環状なライン上に配列させている。また、各ソケットピン３７は、第２のハウジング部３４に対して固定させた押さえリング３４ａによって抜け止めが図られている。なお、ソケットピン３７は、ベリリウム銅合金を金メッキしたものであると共に、ピン装填孔３９を通るリード線によって外部と電気的に接続させ、これによって、各ステムピン１０への給電が図られている。
【００２６】
更に、ソケットピン３７は、ガス放電管１の位置決めと固定とを同時に達成させるため、第２のハウジング部３４に対して予め位置決めした状態で固定されると共に、内部にピン差込み孔３８を有している。従って、ガス放電管１のステムピン１０を、ソケットピン３７のピン差込み孔３８に差し込むだけの簡単な作業で、ランプハウジング３１内でガス放電管１の位置決め固定を簡単かつ確実に達成することができる。
【００２７】
また、第２のハウジング部３４には、ベース部２０の光透過部２１に対峙して光軸Ｌ方向に延びるランプ差込み孔４０が設けられ、外部光源部３２の発光部３２ａは光透過部２１に近接して位置決めされる。従って、外部光源部３２をランプ差込み孔４０に差し込むだけの簡単な作業で、ランプハウジング３１内に外部光源部３２を簡単に装填させることができる。更に、第２のハウジング部３２には、ランプ用止めネジ４１が設けられ、この止めネジ４１を光軸Ｌに対して直交する方向に螺入させる。この止めネジ４１によって、外部光源部３２を第２のハウジング部３２に固定させることができると同時に、止めネジ４１の締め込み量の調整により、発光部３２ａにおける光軸合わせの微調整を可能にする（図３参照）。なお、２本の止めネジ４１を利用し、それぞれの止めネジ４１を、光軸Ｌに対して直交する２軸方向から螺入させることで、微調整を更に高精度に行うことができる。
【００２８】
更に、図３に示すように、第１のハウジング部３３には集光レンズ４２が組み込まれている。この集光レンズ４２は、第１ハウジング部３３の光取出し口４３内に嵌め込まれ、押さえリング４４とプレート４６との協働により固定されている。更に、第１のハウジング部３３には、着脱自在なコネクタ部４７が光取出し口４３内に差し込み固定され、このコネクタ部４７のフランジ部４７ａをネジ４８によって第１のハウジング部３３に固定させることで、コネクタ部４７を着脱自在にしている（図６参照）。更に、このコネクタ部４７には、導光部材の一例である光ファイバ５０の先端部分が固定され、光ファイバ５０の先端部分は、光取出し口４３内に差し込まれている。
【００２９】
このような構成において、この集光レンズ４２は、ガス放電管１の光出射窓１４ａに対峙して光軸Ｌ上に配置され、光ファイバ５０の光入射面５０ａは、集光レンズ４２に対峙して光取出し口４３内で位置決めされている。従って、ガス放電管１又は外部光源部３２から発せられた光は、集光レンズ４２によって光ファイバ５０の光入射面５０ａ内に確実に導かれることになる。また、フレキシブルな光ファイバ５０を利用することで、光の這い回しが容易となり、適切な場所まで光を確実に導くことができ、光源装置３０の汎用性や利用価値が大いに向上することになる。
【００３０】
次に、このような光源装置３０の利用態様について説明する。例えば、外部光源部３２を消灯させた状態で、ガス放電管１を点灯させた場合、光出射窓１４ａから紫外線が放出され、その光が集光レンズ４２を介して光ファイバ５０の光入射面５０ａ内に入射し、光ファイバ５０によって外部に導き出されることになる。
【００３１】
これに対して、ガス放電管１を消灯させた状態で、外部光源部３２を点灯させた場合、外部光源部３２から発せられた可視光は光透過部２１内に入射した後、光出射窓１４ａから放出される。そして、その光が、集光レンズ４２を介して光ファイバ５０の光入射面５０ａ内に入射し、光ファイバ５０によって外部に導き出されることになる。なお、外部光源部３２から発せられる光は、収束開口８ａ及び陽極開口６ａを適切に通過させる必要性から指向性の高い光が利用される。
【００３２】
また、ガス放電管１及び外部光源部３２を同時点灯させた場合、ガス放電管１から発せられた紫外線と、外部光源部３２から発せられた可視光とを混合させた光が光出射窓１４ａから放出され、波長帯域の広い光を、光ファイバ５０によって外部に導き出すことができる。すなわち、この光源装置３０では、ガス放電管１自体の光と、外部光源部３２からの入射光と、ガス放電管１自体の光と外部光源からの光との混合光とからなる三種類の光を、光出射窓１４ａから適宜放出させることができる。従って、光源装置３０は、極めて汎用性が高く、利用価値も高く、分析装置等のコンパクト化の実現に大きく寄与するものとなる。
【００３３】
本発明に係る光源装置は前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図７に示す光源装置５５は、合わせ面５２を介して、第１のハウジング部５３と第２のハウジング部５４とを接合させたランプハウジング５１を有し、このランプハウジング５１内にガス放電管１及び外部光源部３２を収容させている。また、図３に示した光源装置３０に比べて、ガス放電管１をランプハウジング３１に近接させることにより、放熱効果を向上させている。これは、高出力タイプのガス放電管を収容する場合に有効である。更に、アルミや鉄等の熱伝導効率の良い材料からなるランプハウジング５１内において、光透過部２１と外部光源部３２との間には集光レンズ５６が配置されている。
【００３４】
この集光レンズ５６は、図８に示すように、外部光源部３２から放出させた光を集光させた状態で光透過部２１内に導くものであり、収束開口８ａ及び陽極開口６ａを適切に通過させる必要性から、これら開口８ａ，６ａの近傍に焦点を有する。そして、光出射窓１４ａから放出させた光は、前述の集光レンズ４２を介して、光ファイバ５０の光入射面５０ａ内に入射し、光ファイバ５０によって外部に導き出されることになる。
【００３５】
なお、密封容器２に封入されるガスとしては、重水素ガス以外に水銀蒸気やヘリウムガス、ネオンガス等の採用も可能である。また、側管１４は、これらガスとの組み合わせによって、ガラス、金属又はセラミックのいずれか選択されるが、光出射窓１４ａ及び光透過部２１には、光透過性の高い材質のものが適宜採用される。また、外部光源部３２は、可視光を発生させるハロゲンランプに限らず、紫外光や赤外光を発生させるものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明による光源装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に所定の光を放出させるガス放電管を有する光源装置において、ガス放電管に設けられると共に、陽極部と陰極部との間で光出射窓に対向して配置させた収束開口を有する収束電極部と、ガス放電管に設けられると共に、収束開口に対向して配置させた陽極開口を有する陽極部と、ガス放電管に設けられると共に、密封容器の底部でステムの一部として設けられ、陽極開口に対向して配置させた光透過部を有するベース部と、ガス放電管に設けられたベース部から外方に突出するステムピンと、ガス放電管の光透過部に対向して、ベース部の外方に配置させた外部光源部と、ガス放電管及び外部光源部を収容するランプハウジングと、ランプハウジングに設けられて、ステムピンを保持するステムピン固定部とを備え、ランプハウジングは、ガス放電管側の第１のハウジング部と、外部光源部側の第２のハウジング部とを有し、第２のハウジング部には、ベース部に向けて突出するステムピン固定部が設けられていることにより、汎用性が高く、利用価値が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光源装置に適用させるガス放電管の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る光源装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図４】図３に示した光源装置の要部拡大断面図である。
【図５】光源装置の平面図である。
【図６】光源装置の底面図である。
【図７】本発明に係る光源装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図８】図７に示した光源装置の概略図である。
【符号の説明】
１…ガス放電管、２…密封容器、４…ステム、６…陽極板（陽極部）、６ａ…陽極開口、８…収束電極板（収束電極部）、８ａ…収束開口、９…陰極部、１０…ステムピン、１４ａ…光出射窓、２０…ベース部、２１…光透過部、３０，５５…光源装置、３２…外部光源部、３１，５１…ランプハウジング、３２…外部光源部、３３，５３…第１のハウジング部、３４，５４…第２のハウジング部、３７…ソケットピン（ステムピン固定部）、４２，５６…集光レンズ、５０…光ファイバ（導光部材）、５０ａ…光入射面。
【図１】
0004390346.tif 000002
【図２】
0004390346.tif 000003
【図３】
0004390346.tif 000004
【図４】
0004390346.tif 000005
【図５】
0004390346.tif 000006
【図６】
0004390346.tif 000007
【図７】
0004390346.tif 000008
【図８】
0004390346.tif 000009