JP3953675B2

JP3953675B2 - Discharge tube

Info

Publication number: JP3953675B2
Application number: JP05956499A
Authority: JP
Inventors: 修一小野; 学新井
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2019-03-08
Also published as: JP2000260391A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極にバリウム化合物などを含浸させた含浸型陰極を用いた高圧アークランプなどの放電管に関する。さらに詳しくは、陰極のバリウムが蒸発しても、そのバリウムがガラス管の内壁に付着して輝度が低下するのを防止し、長寿命化することができる放電管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の含浸型陰極を用いた放電管は、図３に示されるような構造になっている。すなわち、図３において、棒状の一端部が平坦にされた陽極１と、先端が尖鋭化された陰極３が、その平らな部分と尖鋭化した部分とを対向させて一定の間隔を有するように石英などのガラス管により封止され、その内部にキセノンなどの不活性ガスが１０〜９０気圧程度の高圧で封入されている。なお、４は陰極２を支持する陰極リード、２、５はそれぞれ陽極１および陰極３を支持する陰極リード４に電気的に接続されるリボンである。
【０００３】
この陰極３は、多孔質タングステンの空孔に、ＢａＯ、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などを混合した酸化物を１７００℃程度の水素ガス雰囲気下でしみ込ませることにより製造される含浸型陰極が用いられている。そして、陽極１は、モリブデン棒やタングステン棒などの高融点金属が用いられている。
【０００４】
このようなバリウム化合物含浸型陰極が用いられるアークランプにおいて、まず十数ｋＶ程度の高電圧を印加すると、陰極３の先端に放電の起点が集中し、放電によって生じるガスイオンに絶えず叩かれるため、陰極３が高エネルギーで加熱される。陰極３が加熱されると、内部に含浸されているＢａＯを主とする化合物が溶けて陰極先端の表面にしみ出し、バリウムとタングステンとの間で、Ｂａ−Ｏ−Ｗの形で電気二重層が形成される。この電気二重層により陰極表面の仕事関数が下がるために、バリウム化合物含浸型陰極を用いたアークランプでは、高い電子放出率が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
含浸型陰極を用いたアークランプなどの放電管は、前述のように、高い電子放出率が得られるため、高輝度の放電管が得られる。この含浸型陰極は、前述のように高温により内部に含浸されたＢａＯなどの酸化物が陰極の表面にしみ出して電子放出に寄与している。そのため、これらの酸化物が消耗してしまうと電子を放出することができず、寿命となる。しかし、実際には陰極内に含浸されたＢａＯなどの酸化物が消耗してしまわなくても、放電管の輝度が低下して使用できなくなる。これは、陰極から蒸発したＢａなどがガラス管の内表面に付着して、発光する光の透過率が低下することにある。一般的に、この種のアークランプは、陰極を下側にして陽極を上側にした垂直の状態で配置することが最も高い輝度が得られ、そのような配置で使用される。この場合、前述のように、陰極が非常に加熱されて高温になるため、放電管内に封入されたガスが図３に矢印Ａで示されるように対流し、陰極から蒸発するＢａなどもその対流に乗って還流する。この際、ガラス管に触れると温度が下がるためそのガラス管の内表面にＢａなどが付着して黒くなる。この付着は、陽極側のガラス管内面から順次陰極側に下がって付着する。その結果、陰極自身はまだ電子放出能力を有していても、外に得られる光の輝度は低下して使用できなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、含浸型陰極が用いられる放電管において、陰極からの蒸発物がガラス管の内壁に付着して輝度が低下しないようにし、長寿命とすることができる放電管を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電管は、バリウム化合物を含浸した含浸型陰極と、該含浸型陰極を支持する陰極リードと、前記含浸型陰極と一端部が対向して設けられる陽極と、前記含浸型陰極および陽極の一端部を気密封止するガラス管と、該ガラス管内に封入される高圧不活性ガスと、前記ガラス管内の不活性ガスの対流の流速を遅くすると共に、該対流する不活性ガスとの接触面積が大きくなるような構造で前記陽極および／または陰極リードの少なくとも一部の側壁に設けられる前記含浸型陰極から蒸発するバリウムを吸着し得るバリウム吸着手段とからなる放電管において、前記バリウム吸着手段が、煙着法により形成された微細網目状構造の高融点金属酸化物層または該高融点金属酸化物層が水素還元された微細網目状構造の高融点金属層からなることを特徴とするものである。
【０００８】
ここに放電管とは、キセノンアークランプ、キセノン水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどのアーク放電により発光する高輝度ランプのほか、不活性元素を放電励起させてレーザ発振するエキシマレーザ、エキシマランプなどを含む意味である。また、バリウム吸着手段とは、蒸発したバリウムを含む不活性ガスを接触させることによりバリウムを析出させるようにガス流を遮ると共に、ガス流との接触面積が大きく、かつ、バリウムの蒸発温度より低い場所に設けられるものを意味する。
【０００９】
この構成にすることにより、陰極から蒸発するバリウムは、放電管内に生じる封入ガスの対流に乗って陽極側に流れ、陽極の一端部などに設けられたバリウム吸着手段を通って流れるため、バリウム吸着手段に吸着される。とくに陽極の一端部に設けられることにより、蒸発したバリウムはまずバリウム吸着手段を通過して吸着されるため、内部のガス流がガラス管の方に流れてもバリウムの含有量が減り、それ程ガラス管の内壁にはバリウムなどの蒸発物が付着しない。その結果、ガラス管の内壁が汚れず、輝度が低下することがない。
【００１１】
前記バリウム吸着手段が、煙着法により形成された微細網目構造の高融点金属酸化物層または該高融点金属酸化物層が水素還元された微細網目状構造の高融点金属層であれば、網目内をガス流が流れると共に、水素還元されることにより高融点金属が活性化したり、表面が微粒子化したりするため、バリウムなどをより吸着しやすく好ましい。ここで煙着法とは、数十〜数百Ｔｏｒｒの不活性ガスまたは不活性ガスと酸素の混合ガス中で、物質を蒸発させ、蒸発物質が蒸発源の近傍でガス分子と衝突後、凝縮してクラスタ（微粒子）を形成し基板上に微粒子が成長する気相成長法を意味する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の放電管について説明をする。
【００１４】
本発明による放電管は、図１にその一実施形態の断面説明図が示されるように、バリウム化合物を含浸した含浸型陰極３に、陽極１の一端部が対向するように、ガラス管６により含浸型陰極３と陽極１とが固定されて封止されている。そのガラス管６の内部には、たとえばキセノンなどからなる不活性ガスが１０〜９０気圧程度の高圧で気密封止されている。図１（ｂ）は、陽極１の部分の拡大図である。陰極３と対向する陽極１の一端部側の側壁に含浸型陰極３から蒸発するバリウムを吸着し得るバリウム吸着手段８が設けられている。なお、図１において、４は陰極３を支持する陰極リード、２、５はそれぞれ陽極１および陰極リード４に電気的に接続される陽極リボンおよび陰極リボンである。
【００１５】
バリウム吸着手段８は、陰極３の温度の上昇に伴ってその表面から蒸発するバリウムが、陰極３の温度上昇により放電管内に生じるガス流に乗って還流するため、そのガス流を遮り、ガス流の速度を落としてできるだけ多くの面積で接触する構造のもので、バリウムの蒸発温度より低い温度の位置に設けられるものであればよい。すなわち、ガス流の速度を落とすことにより、ガス流との接触時間が大きくなり、よりバリウムが吸着しやすくなる。材料としては、バリウム吸着手段８が取り付けられる陽極１自身も電子の衝撃により温度が上昇するため、その温度上昇によりスパッタしないように高融点材料であることが好ましい。
【００１６】
このようなバリウム吸着手段８としては、たとえばタングステンなどの高融点金属の酸化物を煙着法により陽極１の周囲に付着させ、その後水素などにより還元することにより、微粒子として付着しており、接触する表面積が大きくなると共に、高融点金属の表面が活性化し、より一層吸着しやすくなる。このバリウム吸着手段８を設ける範囲は、ガス流の起る範囲でできるだけ広い範囲に設けられることが好ましいが、ガラス管とは接触しない方が良いため、その厚さｔは放電管の種類にもよるが、０．１〜０．５ｍｍ程度である。なお、陽極１より出っ張ることにより、ガス流を遮ることになるので、陽極１の周囲に溝を設けるだけでは十分なバリウム吸着手段８を構成しないが、帯状の突出部が設けられればガス流を遮り、バリウム吸着手段８として寄与する。
【００１７】
図１（ａ）に示される例は、たとえば出力が１５０Ｗのショートアーク放電管の例で、図１（ｂ）に陽極１部の拡大図が示されるように、太さが直径２ｍｍ程度で、管内の長さが３ｍｍ程度の陽極１の一端部側に、たとえば煙着法により０.１〜０.５ｍｍ程度の厚さｔで、０.２〜２.５ｍｍ程度の長さＬの微細網目状構造のタングステン層として形成されている。このような煙着法により微細網目状構造のタングステン層（以下、煙着還元タングステン層８という）を設ける方法について、図２を参照しながら説明する。
【００１８】
まず、真空チャンバー１１内に煙着源１２と煙着をする陽極１が対向するようにセッティングする。真空チャンバー１１は、図示しない排気装置を有し内部を排気できるようになっていると共に、ガス導入口１１ａおよびガス排出口１１ｂとを有している。煙着源１２は、たとえば０.３ｍｍφで１００ｍｍの長さのタングステン細線が３本並べて煙着源固定台１３に固定され、その両端に電源１４により電圧が印加されて電流Ａにより加熱される構造になっている。陽極１は、試料台１５に固定され、その先端部および根元部で煙着しない部分は、キャップ１６および試料台１５により被覆されている。
【００１９】
この煙着源１２と陽極１とが対向して配置された状態で、真空チャンバー１１内をロータリーポンプで到達可能な１×１０^-2Ｔｏｒｒ程度にして、反応ガスを導入する。反応ガスは、たとえば煙着源１２の燃焼を起こすＯ₂ガスと燃焼の割合を調節するＡｒガスの混合ガスで、その混合ガスは、たとえばＡｒ：Ｏ₂＝７：３程度とし、真空チャンバー内の真空度を約１００Ｔｏｒｒとした。なお、酸素の割合（分圧）を高くしたり、真空度の圧力を高くして煙着の生成速度を早くすることができるし、酸素の割合を小さくしたり、真空度を良くすることにより、煙着の生成速度を遅くすることができ、目的とする煙着タングステンの膜厚や生成速度に応じて条件を設定することができる。
【００２０】
ついで、電源１４により煙着源１２に電流を流して加熱し、煙着源１２と反応ガスとの間で燃焼反応を起させ、酸化タングステンの微粒子となった燃焼煙を発生させる。この燃焼煙が前述の煙着源１２と対向して配置されている陽極１と接触し、その周囲に酸化タングステンの微粒子が付着する。たとえば、前述のタングステン細線を煙着源１２として、４５Ａの電流を３秒間流して煙着を行うと、約２０μｍの厚さの煙着還元タングステン層８が得られた。この状態のままバリウム吸着手段として用いても表面がザラザラになっているため、バリウムの吸着作用はあるが、蒸気圧が高く、基材との密着性は低い。これを還元して酸化タングステンの酸素を除去することにより、空孔ができてさらに表面積が大きくなると共に、還元によりタングステンの表面が活性化してより一層バリウムを吸着する作用が強くなる。さらに、酸素がなくなるため、陽極１の基材との密着性の向上、煙着タングステン層の融点の向上、煙着タングステン層より発生するガス不純物の削減などの効果が得られる。この還元は、たとえば前述の煙着した状態の陽極１を、水素雰囲気中で５００℃程度に上げ、２０分程度の熱処理をすることにより、完全に還元される。この還元は、水素炉による還元でなくても、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を使用し、水素雰囲気でマイクロ波により加熱する方法でもよい。
【００２１】
陽極１は、前述のようにモリブデン棒、タングステン棒などの高融点金属棒が用いられる。また、陰極３は、たとえばタングステン粉末をその一端部が図１（ａ）に示されるように尖鋭化して焼結した多孔質体内に、ＢａＯ、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などを混合した酸化物を水素ガス中で１７００℃程度の高温で溶融含浸させた含浸型陰極が用いられる。また、ガラス管６は、たとえば石英ガラスなどの光の透過率がよいガラスが用いられ、陽極１と陰極３とを一定の間隙で対向させて直接ガラス管により封着し、内部を真空にしてからキセノンなどの所定のガスを１０〜９０気圧程度に封入することにより、図１（ａ）に示されるようなキセノンアークランプが得られる。
【００２２】
なお、前述の例では、陽極１にのみバリウム吸着手段が設けられたが、陰極３を支持する陰極リード４の周囲にも設けることにより、さらに管内を還流するバリウムを吸着する効果がある。また、陰極リード４のみに設けてもガス流は循環するためバリウムを捕獲してガラス管６内部への付着を抑制する効果がある。
【００２３】
放電管はその輝度の点から陰極３を下にして陽極１を上にする垂直の状態で通常使用されるが、本発明によれば、放電管内の陰極３は非常に高温になり管内で温度差が生じてガス流が生じ、そのガス流は高温になる陰極３から陽極１の方に上昇し、ついでガラス管６の内壁に沿って陰極３側に流れる点に着目して、そのガス流の通路にバリウム吸着手段が設けられている。とくにガス流の温度が比較的高い状態で通過する陽極１にバリウム吸着手段８が設けられることにより、高温になって陰極３から蒸発するバリウムは、内部のガス流に乗って陽極１の方に流れ、その陽極１に出っ張って設けられるバリウム吸着手段８と衝突し、そのガス流が弱められてバリウム吸着手段８の表面またはその内部を通過し温度が下がるため蒸発したバリウムが吸着される。その後、内部のガス流はガラス管６の内壁側に流れるが、付着しやすいバリウムは、バリウム吸着手段８により捕獲されているため、ガラス管６の内壁には余り付着せず、対流を繰り返す。そして、陰極３で再度高温になって活性化したり新たに蒸発したバリウムは再び陽極１に設けられたバリウム吸着手段８を通過し、付着しやすくなっているバリウムはバリウム吸着手段８により捕獲される。そのため、ガラス管６の内壁に付着するバリウムは減少し、ガラス管６の内壁の汚れは大幅に減少し、ガラス管６の内壁の汚れによる輝度の低下が防止され、寿命が大幅に上昇する。
【００２４】
前述の例では、煙着源１２として、タングステン細線を３本並べて使用したが、タングステン細線の太さ、長さ、本数などについては、煙着する陽極１の大きさや、本数や、生成する煙着タングステン層の厚さ、供給電流量などの諸条件により変更し得ることはいうまでもない。また、前述の例では、煙着法として、真空チャンバー内でタングステン細線を加熱したが、大気中でタングステン細線をトーチにより燃焼させ、その燃焼煙中に陽極を晒すことにより煙着することもできる。この場合、煙着タングステン層の厚さをコントロールすることは難しいが、十分に厚い煙着タングステン層が得られる。さらに、煙着する材料もタングステンに限らず、モリブデンなど他の高融点金属でもよく、煙着させる陽極１などの基体金属との密着性を考慮して選択することができる。
【００２６】
また、前述の煙着タングステン層などの高融点金属の表面にＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどの白金族金属をコーティングすることにより、煙着高融点金属層の陽極への密着性が向上するため好ましい。このコーティングは、真空蒸着、スパッタリングなどにより３０００Å程度の厚さに設けることが好ましい。この程度のコーティング被膜が設けられても、表面の空孔がなくなることはなく白金族金属はバリウムを吸着しやすいため陽極との密着性の向上にとどまらず、一層好ましい。
【００２７】
なお、前述の例では、バリウムの吸着のみについて述べているが、バリウムがとくに黒くなり輝度の低下に結びつきやすいためバリウムの例で述べているもので、バリウム以外のカルシウムなど他の蒸発物もガラス管の内壁に付着させないでバリウム吸着手段により吸着することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、バリウム化合物含浸型陰極表面より蒸発するバリウムが、バリウム吸着手段により捕獲されて放電管のガラス管の内壁に付着しないため、使用時間が長くなっても、ガラス管の内壁が汚れて輝度が低下することがない。そのため、陰極が寿命になるまで使用することができ、信頼性が向上すると共に、長寿命の放電管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電管の一実施形態の断面説明図である。
【図２】図１のバリウム吸着手段を煙着法により形成する例の説明図である。
【図３】従来の放電管の一例の断面説明図である。
【符号の説明】
１陽極
３陰極
４陰極リード
６ガラス管
８バリウム吸着手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge tube such as a high-pressure arc lamp using an impregnated cathode in which a cathode is impregnated with a barium compound or the like. More specifically, the present invention relates to a discharge tube that can prevent the barium from adhering to the inner wall of the glass tube and lowering the luminance even when the barium on the cathode evaporates, thereby extending the life.
[0002]
[Prior art]
A discharge tube using a conventional impregnated cathode has a structure as shown in FIG. That is, in FIG. 3, the rod-shaped anode 1 whose one end is flat and the cathode 3 whose tip is sharpened are arranged so that the flat portion and the sharpened portion face each other and have a constant interval. It is sealed with a glass tube such as quartz, and an inert gas such as xenon is sealed at a high pressure of about 10 to 90 atm. Reference numeral 4 denotes a cathode lead that supports the cathode 2, and reference numerals 2 and 5 denote ribbons that are electrically connected to the cathode lead 4 that supports the anode 1 and the cathode 3, respectively.
[0003]
The cathode 3 is an impregnated cathode manufactured by impregnating a porous tungsten hole with an oxide mixed with BaO, CaO, Al ₂ O ₃ or the like in a hydrogen gas atmosphere at about 1700 ° C. ing. The anode 1 is made of a refractory metal such as a molybdenum rod or a tungsten rod.
[0004]
In an arc lamp in which such a barium compound-impregnated cathode is used, when a high voltage of about 10 kV is first applied, the discharge starting point concentrates on the tip of the cathode 3 and is constantly struck by gas ions generated by the discharge. The cathode 3 is heated with high energy. When the cathode 3 is heated, the compound mainly composed of BaO impregnated inside melts and oozes out to the surface of the cathode tip, and an electric double layer in the form of Ba—O—W between barium and tungsten. Is formed. Since this electric double layer lowers the work function of the cathode surface, an arc lamp using a barium compound-impregnated cathode can provide a high electron emission rate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A discharge tube such as an arc lamp using an impregnated cathode can obtain a high electron emission rate as described above, and thus a high-intensity discharge tube can be obtained. In this impregnated cathode, oxides such as BaO impregnated inside at a high temperature as described above ooze out to the surface of the cathode and contribute to electron emission. For this reason, if these oxides are consumed, electrons cannot be emitted, and the lifetime is reached. However, actually, even if the oxide such as BaO impregnated in the cathode is not consumed, the luminance of the discharge tube is lowered and cannot be used. This is because Ba or the like evaporated from the cathode adheres to the inner surface of the glass tube, and the transmittance of emitted light decreases. Generally, an arc lamp of this type is used in such an arrangement because it has the highest luminance when arranged in a vertical state with the cathode on the bottom and the anode on the top. In this case, as described above, since the cathode is heated to a high temperature, the gas sealed in the discharge tube is convected as indicated by an arrow A in FIG. Ride on to reflux. At this time, when the glass tube is touched, the temperature drops, so that Ba or the like adheres to the inner surface of the glass tube and becomes black. This adhesion is gradually lowered from the inner surface of the glass tube on the anode side to the cathode side. As a result, even if the cathode itself still has an electron emission capability, there is a problem that the brightness of the light obtained outside is lowered and cannot be used.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem. In a discharge tube in which an impregnated cathode is used, an evaporant from the cathode does not adhere to the inner wall of the glass tube and the luminance is not lowered. An object of the present invention is to provide a discharge tube that can have a lifetime.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The discharge tube of the present invention includes an impregnated cathode impregnated with a barium compound, a cathode lead for supporting the impregnated cathode, an anode provided with one end facing the impregnated cathode, the impregnated cathode and the anode A glass tube that hermetically seals one end of the glass tube, a high-pressure inert gas sealed in the glass tube, and a flow rate of the convection of the inert gas in the glass tube is decreased and contact with the convective inert gas is performed. in the discharge tube composed of barium suction means area can adsorb barium evaporating from the impregnated cathode that is provided on at least a portion of the side wall of the larger such structure the anode and / or cathode lead, the barium adsorbed The means comprises a refractory metal oxide layer having a fine network structure formed by a smoke deposition method or a refractory metal layer having a fine network structure obtained by hydrogen reduction of the refractory metal oxide layer. And it is characterized in and.
[0008]
Here, the discharge tube is a high-intensity lamp that emits light by arc discharge, such as a xenon arc lamp, a xenon mercury lamp, a metal halide lamp, or a high-pressure sodium lamp. It means to include. Further, the barium adsorbing means blocks the gas flow so as to deposit barium by contacting an inert gas containing evaporated barium, has a large contact area with the gas flow, and is lower than the evaporation temperature of barium. It means what is provided at the place.
[0009]
With this configuration, barium evaporating from the cathode flows on the anode side through the convection of the sealed gas generated in the discharge tube, and flows through the barium adsorption means provided at one end of the anode. Adsorbed to the means. In particular, since it is provided at one end of the anode, the evaporated barium first passes through the barium adsorption means and is adsorbed. Therefore, even if the internal gas flow flows toward the glass tube, the content of barium is reduced, so much glass. Barium and other evaporants do not adhere to the inner wall of the tube. As a result, the inner wall of the glass tube is not soiled and the luminance is not lowered.
[0011]
If the barium adsorption means is a refractory metal oxide layer having a fine network structure formed by a smoke deposition method or a refractory metal layer having a fine network structure obtained by hydrogen reduction of the refractory metal oxide layer, the inner with the gas stream flows, a high melting point metal or activated by being hydrogen reduction, the surface to or micronized, preferably easier to adsorb and barium. Here, the smoke deposition method means that a substance is evaporated in an inert gas of several tens to several hundreds of Torr or a mixed gas of inert gas and oxygen, and the condensed substance is condensed after colliding with gas molecules near the evaporation source. fine particles are meant vapor deposition to grow on a substrate to form a cluster (fine particles) and.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the discharge tube of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
The discharge tube according to the present invention is formed by a glass tube 6 so that one end of the anode 1 faces an impregnated cathode 3 impregnated with a barium compound, as shown in FIG. The impregnated cathode 3 and the anode 1 are fixed and sealed. Inside the glass tube 6, an inert gas such as xenon is hermetically sealed at a high pressure of about 10 to 90 atm . FIG . 1B is an enlarged view of a portion of the anode 1 . Barium adsorption means 8 capable of adsorbing barium evaporated from the impregnated cathode 3 is provided on the side wall on the one end side of the anode 1 facing the cathode 3 . In FIG. 1, 4 is a cathode lead for supporting the cathode 3, and 2 and 5 are an anode ribbon and a cathode ribbon electrically connected to the anode 1 and the cathode lead 4, respectively.
[0015]
The barium adsorbing means 8 interrupts the gas flow because barium evaporating from its surface as the temperature of the cathode 3 rises flows back on the gas flow generated in the discharge tube due to the temperature rise of the cathode 3. Any structure may be used as long as it is provided at a temperature lower than the evaporation temperature of barium. That is, by reducing the speed of the gas flow, the contact time with the gas flow is increased, and barium is more easily adsorbed. The material, since the bar helium adsorption means 8 temperature by anodic 1 itself of electron bombardment which is mounted rises is preferably a high melting point material to prevent sputtering due to the temperature rise.
[0016]
As such barium adsorption means 8, for example, an oxide of a high melting point metal such as tungsten is deposited around the anode 1 by a smoke deposition method and then reduced by hydrogen or the like, thereby being adhered as fine particles. As the surface area to be increased increases, the surface of the refractory metal is activated and becomes more easily adsorbed . Range providing the barium suction means 8 This is preferably provided in as wide a range as possible to the extent that occurs with the gas stream, because it is better not to contact with the glass tube, the thickness t of the type of discharge tube Although it depends, it is about 0.1-0.5 mm. Since the gas flow is blocked by protruding from the anode 1, it is not sufficient to form a barium adsorbing means 8 only by providing a groove around the anode 1, but if a band-shaped protrusion is provided, the gas flow is prevented. It serves as a barrier and barium adsorption means 8.
[0017]
The example shown in FIG. 1 (a) is an example of a short arc discharge tube with an output of 150 W, for example, and as shown in an enlarged view of part of the anode in FIG. 1 (b), the thickness is about 2 mm in diameter. A fine mesh having a length L of about 0.2 to 2.5 mm and a thickness t of about 0.1 to 0.5 mm by, for example, a smoke deposition method is formed on one end of the anode 1 having a length of about 3 mm in the tube. It is formed as a tungsten layer having a structure. A method for providing a tungsten layer having a fine network structure (hereinafter referred to as a smoke reduction tungsten layer 8) by such a smoke deposition method will be described with reference to FIG.
[0018]
First, setting is made in the vacuum chamber 11 so that the smoke source 12 and the anode 1 that smokes face each other. The vacuum chamber 11 has an exhaust device (not shown) so that the inside can be exhausted, and has a gas inlet 11a and a gas outlet 11b. The smoke source 12 has a structure in which, for example, three tungsten fine wires of 0.3 mmφ and a length of 100 mm are arranged side by side and fixed to the smoke source base 13 and a voltage is applied to both ends thereof by a power source 14 and heated by a current A. It has become. The anode 1 is fixed to the sample table 15, and the tip portion and the base portion of the anode 1 are not covered with the cap 16 and the sample table 15.
[0019]
In a state where the smoke deposition source 12 and the anode 1 are arranged to face each other, the inside of the vacuum chamber 11 is set to about 1 × 10 ⁻² Torr that can be reached by a rotary pump, and the reaction gas is introduced. The reaction gas is, for example, a mixed gas of O ₂ gas that causes combustion of the smoke deposition source 12 and Ar gas that adjusts the rate of combustion, and the mixed gas is, for example, about Ar: O ₂ = 7: 3, The degree of vacuum was about 100 Torr. It is possible to increase the rate of oxygen (partial pressure), increase the vacuum pressure to increase the rate of smoke generation, reduce the oxygen rate, or improve the vacuum. The generation rate of smoke deposits can be slowed, and the conditions can be set according to the film thickness and generation rate of the target smoked tungsten.
[0020]
Next, a current is supplied to the smoke source 12 from the power source 14 to heat it, and a combustion reaction is caused between the smoke source 12 and the reaction gas to generate combustion smoke in the form of tungsten oxide particles. The combustion smoke comes into contact with the anode 1 disposed opposite to the above-described smoke deposition source 12, and tungsten oxide fine particles adhere to the periphery thereof. For example, when the above-mentioned tungsten thin wire is used as the smoke deposition source 12 and a current of 45 A is applied for 3 seconds to perform the smoke deposition, a smoke-reduced tungsten layer 8 having a thickness of about 20 μm is obtained. Even if it is used as a barium adsorbing means in this state, the surface is rough, so there is an adsorption action of barium, but the vapor pressure is high and the adhesion to the substrate is low. By reducing this and removing oxygen from the tungsten oxide, vacancies are formed and the surface area is further increased, and the surface of tungsten is activated by the reduction to further enhance the action of adsorbing barium. Furthermore, since oxygen is eliminated, the effects of improving the adhesion of the anode 1 to the base material, improving the melting point of the smoked tungsten layer, and reducing gas impurities generated from the smoked tungsten layer can be obtained. This reduction is completely reduced, for example, by raising the smoked anode 1 to about 500 ° C. in a hydrogen atmosphere and performing a heat treatment for about 20 minutes. This reduction may not be performed by a hydrogen furnace, but may be performed by using a microwave plasma CVD apparatus and heating in a hydrogen atmosphere using microwaves.
[0021]
As described above, a high melting point metal rod such as a molybdenum rod or a tungsten rod is used for the anode 1. The cathode 3 is made of, for example, an oxide obtained by mixing BaO, CaO, Al ₂ O ₃ or the like in a porous body in which tungsten powder is sharpened and sintered at one end as shown in FIG. An impregnated cathode that is melt-impregnated at a high temperature of about 1700 ° C. in hydrogen gas is used. The glass tube 6 is made of glass having good light transmittance, such as quartz glass, and is directly sealed with a glass tube with the anode 1 and the cathode 3 facing each other with a certain gap, and the inside is evacuated. Then, a xenon arc lamp as shown in FIG. 1A is obtained by enclosing a predetermined gas such as xenon at about 10 to 90 atm.
[0022]
In the above example, the barium adsorption means is provided only on the anode 1, but by providing it also around the cathode lead 4 that supports the cathode 3, there is an effect of further adsorbing barium that circulates in the tube. Even if only the cathode lead 4 is provided, the gas flow circulates, so that barium is captured and the adhesion to the inside of the glass tube 6 is suppressed.
[0023]
The discharge tube is normally used in a vertical state with the cathode 3 facing down and the anode 1 facing up from the point of brightness, but according to the present invention, the cathode 3 in the discharge tube becomes very hot and the temperature in the tube becomes high. A gas flow is generated due to the difference, and the gas flow rises from the cathode 3 at a high temperature toward the anode 1, and then flows toward the cathode 3 along the inner wall of the glass tube 6. Barium adsorption means is provided in the passage. In particular, the barium adsorbing means 8 is provided on the anode 1 that passes in a state where the temperature of the gas flow is relatively high, so that barium that evaporates from the cathode 3 at a high temperature rides on the internal gas flow toward the anode 1. The gas flows and collides with the barium adsorption means 8 provided so as to protrude from the anode 1, and the gas flow is weakened to pass through the surface of the barium adsorption means 8 or the inside thereof, and the temperature is lowered, so that evaporated barium is adsorbed. Thereafter, the internal gas flow flows to the inner wall side of the glass tube 6, but barium that tends to adhere is captured by the barium adsorbing means 8, so that it does not adhere to the inner wall of the glass tube 6 and repeats convection. Then, the barium that has been activated and newly evaporated again at the cathode 3 passes again through the barium adsorption means 8 provided on the anode 1, and the barium that tends to adhere is captured by the barium adsorption means 8. . Therefore, the barium adhering to the inner wall of the glass tube 6 is reduced, the dirt on the inner wall of the glass tube 6 is greatly reduced, the luminance is prevented from being lowered due to the dirt on the inner wall of the glass tube 6, and the life is significantly increased.
[0024]
In the above-described example, three tungsten fine wires are used side by side as the smoke deposition source 12, but the thickness, length, number, etc. of the tungsten fine wires are the size of the anode 1 to be deposited, the number, and the generated smoke. Needless to say, it can be changed according to various conditions such as the thickness of the tungsten deposited layer and the amount of supplied current. In the above-described example, the tungsten fine wire is heated in the vacuum chamber as the smoke deposition method. However, the tungsten fine wire can be burned in the atmosphere with a torch, and the anode can be exposed to the combustion smoke. . In this case, it is difficult to control the thickness of the smoked tungsten layer, but a sufficiently thick smoked tungsten layer can be obtained. Further, the material to be smoked is not limited to tungsten, but may be other high melting point metal such as molybdenum, and can be selected in consideration of adhesion to the base metal such as the anode 1 to be smoked.
[0026]
Also, the adhesion of the smoked refractory metal layer to the anode can be achieved by coating the surface of the refractory metal such as the above-mentioned smoked tungsten layer with a platinum group metal such as Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt. Is preferable. This coating is preferably provided to a thickness of about 3000 mm by vacuum deposition, sputtering, or the like. Even if a coating film of this degree is provided, the surface vacancies are not lost, and the platinum group metal is easy to adsorb barium, so that it does not only improve the adhesion to the anode but is more preferable.
[0027]
In the above example, only the adsorption of barium is described. However, since barium is particularly black and tends to decrease in luminance, it is described in the example of barium. It can be adsorbed by barium adsorbing means without adhering to the inner wall of the tube.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, barium evaporated from the barium compound-impregnated cathode surface is captured by the barium adsorption means and does not adhere to the inner wall of the glass tube of the discharge tube. Dirty and does not decrease brightness. Therefore, it can be used until the cathode reaches the end of its life, improving the reliability and obtaining a long-life discharge tube.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of an embodiment of a discharge tube of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an example in which the barium adsorption means of FIG. 1 is formed by a smoke deposition method.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of an example of a conventional discharge tube.
[Explanation of symbols]
1 Anode 3 Cathode 4 Cathode lead 6 Glass tube 8 Barium adsorption means

Claims

An impregnated cathode impregnated with a barium compound, a cathode lead for supporting the impregnated cathode, an anode provided opposite to the impregnated cathode, and one end of the impregnated cathode and the anode are hermetically sealed. And a high pressure inert gas sealed in the glass tube, and a structure in which the convection flow rate of the inert gas in the glass tube is reduced and the contact area between the convective inert gas is increased. in the discharge tube consisting of the anode and / or cathode leads of at least part of the barium suction means capable of adsorbing the barium evaporating from the impregnated cathode that provided on the side wall, the barium suction means, the smoke deposition method release the refractory metal oxide layer or the refractory metal oxide layer of the formed fine network structure is characterized in that it consists of a refractory metal layer of hydrogen reduced fine network structure Tube.