低圧水銀ランプ

低圧水銀ランプの構造

低圧水銀ランプの一般的な構成を図１に示します。水銀は、石英管の中に封入されています。 仕切り板は隔壁と呼ばれ、ダブルボア管を構成。管の一方の端は、管の双方の内腔を接続するドーム構造で密封されています。 そして各内腔の両端に電極があり、電極は、封止部を介して外部に接続され、これらはハンドル内のケーブルに接続されています。

図1：ダブルボア管の構成

水銀輝線

下図は、放射スペクトルです。これらの水銀輝線の中で最大強度は254nmです。 全エネルギーの約80%が254nm の中に含まれます。

図：水銀輝線

ランプ寿命と各波長における出力変動

ランプ寿命の保証は、1年または5000時間のどちらか早い方で、254nmにおける初期出力強度の50％として定義されています。 図（a）は連続点灯時のランプ寿命です。 ランプを、一日に何回もON/OFFした場合、ランプの寿命が減少する傾向があります。 逆に連続点灯の場合には、ランプの寿命は延びます。水銀ランプの寿命は、波長に依存します。 図（b）は、1000時間点灯時の254nmと365nmにおける曲線を示します。254nmは、 初期強度の約88%まで低下しているのに対し、365nm は98%を維持。 これらの2波長の強度減少の差異は、光出力の低下の主要な原因である電極のスパッタによるものです。 ランプが老朽化するにつれて、電極の金属が放電により粒子単位で剥がれ、それが石英管の内側にスパッタ層を形成。 そして、スパッタ層が干渉フィルターのように作用しはじめます。 これによって、吸収が起こり、最も短い波長が最初に影響を受けるため、強度の損失が波長に依存するのです。 それ故に、低圧水銀ランプを包含するシステムを設計する場合は、システムを時間経過とともに変化する光強度に依存しないように設計すべきです。

図（a）：ランプの出力変動

図（b）：254nmと365nmの出力差

配光特性

図：ダブルボア管の配光特性

ダブルボア型低圧水銀ランプの使い方

図（a）のAは、ハンドル部に近い部分と先端部分では劣化の速度が違うため、使用していると放射強度は変動してしまいます。 図（a）のBは、劣化の速度はほとんど変わりませんが、放電のノイズや外気温により、放射強度は同一になりません。 図（b）では、測定光と参照光の放射位置は同じですが、測定角度が同一ではないため、放射強度は同一になりません。 図（c）は理想的な状態を示しています。一点から光を取り出しビームスプリッターにより参照光と測定光に分けています。

図（a）

図（b）

図（c）