JP2007096702A - Rubidium lamp excitation circuit - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】ランプ励振器でルビジウムランプを点灯するためのスパーク発生回路にはトランスなど大型部品が含まれ、原子発ランプ励振器の小型化、低価格化が困難である。また、ランプ励振器の発振回路におけるブロッキング振動がランプ励振器の動作を不安定にする。
【解決手段】ランプ励振器１００のルビジウムランプＬＰ１に巻かれた励振コイルＬ１のＨｏｔ Ｅｎｄの面と前記ルビジウムランプＬＰ１の発光面とが一致するように、且つ、励振コイルＬ１の巻き線を発光部の全域に亘るように巻き、さらにその巻き線はチップ部ＬＰ１ａには施さないように構成するとともに、前記ランプ励振器のＬＣ発振回路１３に供給する前記ルビジウムランプＬＰ１点灯後の直流電源電圧を、ランプ点灯検出回路の検出信号に基づいてリレーＲＬ１の接点を開放して抵抗Ｒ５を介することによって、点灯させるための直流電源電圧Ｖｃｃより低減して供給するように構成する。
【選択図】図２
A spark generating circuit for lighting a rubidium lamp with a lamp exciter includes large components such as a transformer, and it is difficult to reduce the size and cost of an atomic lamp exciter. Further, the blocking vibration in the oscillation circuit of the lamp exciter makes the operation of the lamp excitement unstable.
SOLUTION: The end of the excitation coil L1 wound around the rubidium lamp LP1 of the lamp exciter 100 and the light emitting surface of the rubidium lamp LP1 coincide with each other, and the winding of the excitation coil L1 is arranged as a light emitting unit. Further, the winding is not applied to the chip portion LP1a, and the DC power supply voltage after lighting the rubidium lamp LP1 supplied to the LC oscillation circuit 13 of the lamp exciter is Based on the detection signal of the lamp lighting detection circuit, the contact of the relay RL1 is opened and the resistance R5 is passed through, so that the DC power supply voltage Vcc for lighting is reduced and supplied.
[Selection] Figure 2

Description

Translated fromJapanese

本発明は、ルビジウム原子発振器に用いられるルビジウムランプ励振回路に関し、特に、小型でランプの点灯・発光持続動作が安定した優れた特性を有するルビジウムランプ励振回路に関する。The present invention relates to a rubidium lamp excitation circuit used for a rubidium atomic oscillator, and more particularly to a rubidium lamp excitation circuit that has excellent characteristics with a small size and stable operation of sustaining and emitting light.

従来、周波数標準に用いるルビジウム原子発振器において、ルビジウム原子の励起用光源として用いられるルビジウムランプは、ランプ内のルビジウムガスを高周波信号による電磁誘導によって無電極放電させ、発光させている。
図３は、従来のランプ励振器の一例を示す回路構成図である。同図に示されるように、本ランプ励振器１０におけるルビジウムランプＬＰ２は、中空のガラス体に励振コイルＬ５が巻かれて、図示しないヒーターと温度制御回路１１によって所定の温度に制御された熱筒１２に収容される。
前記励振コイルＬ５は、発振用トランジスタＱ１、トリマコンデンサＣ１、コンデンサＣ２、Ｃ３及びコイルＬ３とともにコルピッツ型のＬＣ発振回路を構成する。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びコイルＬ２は、発振用トランジスタＱ１のバイアス回路を構成し、コンデンサＣ４、コイルＬ４は直流電源Ｖｃｃのノイズ除去回路を構成する。
さらに、トランスＴ１は、ルビジウムランプＬＰ２のガラス体上に設けられた電極Ａ、Ｂ間に供給する高圧パルスを生成する。Conventionally, in a rubidium atomic oscillator used for a frequency standard, a rubidium lamp used as a light source for exciting rubidium atoms causes a rubidium gas in the lamp to undergo electrodeless discharge by electromagnetic induction using a high frequency signal to emit light.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an example of a conventional lamp exciter. As shown in the figure, the rubidium lamp LP2 in the present lamp exciter 10 is a thermal cylinder in which an excitation coil L5 is wound around a hollow glass body and controlled to a predetermined temperature by a heater and a temperature control circuit 11 (not shown). 12 is accommodated.
The excitation coil L5 constitutes a Colpitts type LC oscillation circuit together with the oscillation transistor Q1, the trimmer capacitor C1, the capacitors C2 and C3, and the coil L3. The resistors R1, R2, R3, R4 and the coil L2 constitute a bias circuit for the oscillation transistor Q1, and the capacitor C4 and the coil L4 constitute a noise removal circuit for the DC power supply Vcc.
Further, the transformer T1 generates a high-pressure pulse supplied between the electrodes A and B provided on the glass body of the rubidium lamp LP2.

前記ランプ励振器１０を構成する発振回路は、一般的なコルピッツ型のＬＣ発振回路であって、その回路動作の説明は省略する。
このランプ励振器１０は、前記発振回路で生成される高周波エネルギーを励振コイルＬ５を介してルビジウムランプＬＰ２に供給することによって該ルビジウムランプＬＰ２を点灯し、発光を維持するものである。
しかし、高周波の磁界を励振コイルＬ５を介してルビジウムランプＬＰ２に供給するだけではランプは点灯しにくいため、前記ルビジウムランプＬＰ２には、融点がおよそ３８℃のルビジウム原子とともにランプ点灯を容易にするためのクリプトンガス等のキャリアガスが封入されるのが一般的である。The oscillating circuit constituting thelamp exciter 10 is a general Colpitts type LC oscillating circuit, and the description of the circuit operation is omitted.
The lamp exciter 10 turns on the rubidium lamp LP2 by supplying high-frequency energy generated by the oscillation circuit to the rubidium lamp LP2 via the excitation coil L5, and maintains light emission.
However, since it is difficult to light the lamp simply by supplying a high-frequency magnetic field to the rubidium lamp LP2 through the excitation coil L5, the rubidium lamp LP2 includes a rubidium atom having a melting point of about 38 ° C. to facilitate lamp lighting. In general, a carrier gas such as krypton gas is enclosed.

図４は、従来のルビジウムランプの構造例を示す模式図である。同図に示されるように、前記ルビジウムランプＬＰ２は、出力光窓１２ａを備えた熱筒１２に、ブラケット１２ｂで固定されて収容され、前記出力光窓側部分に励振コイルＬ５が巻かれるとともに、前記出力光窓側の反対側部分に昇圧トランスＴ１に接続された被覆導線をブラケット１２ｂに固定し、その導線先端部をスパーク電極Ａとし、前記ブラケット１２ｂをスパーク電極Ｂ（接地）とする構造となっている。
なお、熱筒１２を加熱して所定の温度となるよう制御するヒーターと温度制御回路１１の図示は省略する。FIG. 4 is a schematic diagram showing a structural example of a conventional rubidium lamp. As shown in the figure, the rubidium lamp LP2 is housed in athermal cylinder 12 having anoutput light window 12a fixed by abracket 12b, and an excitation coil L5 is wound around the output light window side portion. The covered conductor connected to the step-up transformer T1 is fixed to thebracket 12b on the opposite side of the output light window side, the leading end of the conductor is the spark electrode A, and thebracket 12b is the spark electrode B (ground). Yes.
Note that the heater and thetemperature control circuit 11 for controlling theheating cylinder 12 to be heated to a predetermined temperature are not shown.

図４に示すように、外部から供給される高圧パルスＶＨをトランスＴ１によって昇圧して更に高電圧パルスを生成し、この高電圧パルスがルビジウムランプＬＰ２に設けられた電極Ａと接地電極Ｂ（ブラケット）間に印加されてスパークを発生させ、この時の高電界によってキャリアガス（クリプトンガス）を放電させ、その熱によって溶融、気化したルビジウム原子を点灯（放電を開始）させる。
ルビジウムランプＬＰ２点灯後は、前記発振回路による高周波の磁界を励振コイルＬ５を介して供給することによって、その発光を持続（放電を維持）させる。
特開平１−１５８７８５公報特許第３１４２２９６号公報As shown in FIG. 4, a high voltage pulse VH supplied from the outside is boosted by a transformer T1 to generate a further high voltage pulse. This high voltage pulse is applied to an electrode A and a ground electrode B (brackets) provided on the rubidium lamp LP2. ) To generate a spark, discharge a carrier gas (krypton gas) by a high electric field at this time, and light (start discharge) rubidium atoms melted and vaporized by the heat.
After the rubidium lamp LP2 is turned on, the high-frequency magnetic field generated by the oscillation circuit is supplied through the excitation coil L5, so that the light emission is maintained (discharge is maintained).
Japanese Patent Laid-Open No. 1-158785 Japanese Patent No. 3142296

前記ルビジウムランプＬＰ２に封入されたルビジウム原子は、ランプ内で固体状態から液化、気化を繰り返す過程でランプのガラス体に吸収される性質があることが知られており、この経年変化によるルビジウム原子の減少を補充するために、必要量より多めのルビジウム原子が封入される。
このように必要量以上のルビジウム原子が加熱されて飽和蒸気の状態にあるとき、ランプに低温度部分が有ると、その部分にルビジウム原子が再凝縮してランプガラス内壁に付着することになる。
特に、ルビジウムランプＬＰ２の前記出力光窓側の部分にルビジウム原子が付着すると、ルビジウムランプＬＰ２がルビジウム原子発振器のガスセルに向けて出射した励起光を遮ることになって、該励起光の強度が低下する。この励起光の強度が低下すると、ルビジウム原子発振器のガスセルにおいて光・マイクロ波共鳴信号の強度が低下するので、ルビジウム原子発振器の周波数制御が不安定になるという問題があった。It is known that the rubidium atoms enclosed in the rubidium lamp LP2 have the property of being absorbed by the glass body of the lamp in the process of repeated liquefaction and vaporization from the solid state in the lamp. To make up for the decrease, more rubidium atoms are encapsulated than needed.
Thus, when a rubidium atom more than a necessary amount is heated and is in a saturated vapor state, if the lamp has a low temperature portion, the rubidium atom is recondensed in that portion and adheres to the inner wall of the lamp glass.
In particular, when rubidium atoms adhere to the output light window side portion of the rubidium lamp LP2, the rubidium lamp LP2 blocks the excitation light emitted toward the gas cell of the rubidium atomic oscillator, thereby reducing the intensity of the excitation light. . When the intensity of the excitation light is reduced, the intensity of the light / microwave resonance signal is reduced in the gas cell of the rubidium atomic oscillator, which causes a problem that the frequency control of the rubidium atomic oscillator becomes unstable.

そこで、この問題を解決するため、ルビジウムランプの出力光窓側近辺に加熱手段を備えるとともに、ランプの出力光窓側の反対側に放熱部材を固着する手段を用いた技術が、特開平１−１５８７８５公報に開示されている。
この手段によれば、ランプの出力光窓側の反対側が、相対的に出力光窓側より低温度になるので、ルビジウムガスの放電中に出力光窓側の部分にルビジウム原子が再凝縮して付着するおそれがなく、励起光の出力強度の低下を防止することができる。
しかしながら、先述のように経年変化を見込んでルビジウム原子をランプに多めに封入すると、ランプの出力光窓側の反対側に再凝縮したルビジウム原子がランプの出力光窓側の方向へ向かって垂れてくることが知られている。この出力光窓側の方向へ移動したルビジウム原子が励振コイルに接近してくると、該励振コイルのＱを低下させて発振回路の発振強度が低下し、励起光の出力強度が低下するとともに、ルビジウムガスを再点灯させることができなくなるという問題があった。Therefore, in order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-158785 discloses a technique using a heating means provided in the vicinity of the output light window side of the rubidium lamp and a means for fixing a heat radiating member on the opposite side of the output light window side of the lamp. Is disclosed.
According to this means, the temperature on the side opposite to the output light window side of the lamp is relatively lower than that on the output light window side. Therefore, a decrease in the output intensity of the excitation light can be prevented.
However, if a large amount of rubidium atoms is encapsulated in the lamp in anticipation of aging as described above, the re-condensed rubidium atoms will hang down in the direction of the lamp output light window side. It has been known. When the rubidium atoms that have moved in the direction toward the output light window approach the excitation coil, the Q of the excitation coil is lowered, the oscillation intensity of the oscillation circuit is reduced, and the output intensity of the excitation light is reduced. There was a problem that the gas could not be turned on again.

さらに、従来のランプ励振器においては、放電を開始させるために、図３、４に示すように、ルビジウムランプＬＰ２の電極Ａ、Ｂ間に高電圧のスパークを起こさせるための回路が必要となり、この回路には外部から供給されるパルス電圧ＨＶを昇圧するトランスＴ１など大型部品を必要とするとともに、前記パルス電圧ＨＶを発生させる外部回路を必要とするためランプ励振器１０あるいはルビジウム原子発振器の小型化が困難であるという問題があった。Furthermore, in the conventional lamp exciter, in order to start the discharge, as shown in FIGS. 3 and 4, a circuit for causing a high voltage spark between the electrodes A and B of the rubidium lamp LP2 is required. This circuit requires a large component such as a transformer T1 for boosting the pulse voltage HV supplied from the outside, and an external circuit for generating the pulse voltage HV, so that the lamp exciter 10 or the rubidium atomic oscillator is small. There was a problem that it was difficult to convert.

また、特許第３１４２２９６号公報に開示されているランプ発振器においては、トランジスタ発振回路は、ランプの点灯に充分な第１の直流電流とランプ点灯後にはその点灯を維持するための前記第１の直流電流よりレベルが低い第２の直流電流とを発生する可変直流負荷回路を備え、ランプ出力光を検出し、該検出電圧によって前記可変直流負荷回路を制御してランプを点灯・維持し、さらに、発振用トランジスタの励振出力端の直流電圧を、フィードバック回路と位相シフト回路によって、一定に保つようにして、温度変化、発振回路出力の変動等によって生じる励振出力のブロッキング振動を抑圧するようにしている。
しかしながら、上記手段においても、回路構成が複雑であって、小型化、低価格化を進めることが困難となっていた。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、簡単な回路構成で、ランプの点灯・発光持続動作が安定した優れた特性を有するルビジウム原子発振器用のランプ励振器を提供することを目的とする。In the lamp oscillator disclosed in Japanese Patent No. 3142296, the transistor oscillation circuit includes a first direct current sufficient for lighting the lamp and the first direct current for maintaining the lighting after the lamp is lit. A variable DC load circuit that generates a second DC current having a level lower than the current, detects lamp output light, controls the variable DC load circuit with the detected voltage, and lights and maintains the lamp; The DC voltage at the excitation output terminal of the oscillation transistor is kept constant by the feedback circuit and the phase shift circuit to suppress blocking vibration of the excitation output caused by temperature change, oscillation circuit output fluctuation, etc. .
However, even in the above-described means, the circuit configuration is complicated, and it has been difficult to reduce the size and the price.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a lamp exciter for a rubidium atomic oscillator having a simple circuit configuration and excellent characteristics in which the operation of the lamp is sustained and light emission is stable. For the purpose.

上記課題を解決するため、請求項１においては、ルビジウム原子を封入したルビジウムランプに線材を巻きつけたコイル（インダクタ）を有し、該コイルと一体になって発振回路を形成すると共に前記コイルに高周波信号を供給して前記ルビジウム原子を無電極放電、発光させるルビジウムランプ励振器において、
前記コイルは、前記ルビジウムランプの一端に設けられたルビジウム原子溜り（チップ部）を避けて前記ルビジウムランプに前記線材を巻きつけたものであり、且つ前記コイルのホットエンドの面と前記ルビジウムランプの発光面とがほぼ一致するように配置したことを特徴とする。
また、請求項２においては、請求項１に記載のルビジウムランプ励振器において、前記ルビジウム原子溜り（チップ部）が、前記ルビジウムランプを収容するケースの壁面に熱伝導性接着剤によって固着されていることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problem, inclaim 1, a coil (inductor) in which a wire is wound around a rubidium lamp enclosing rubidium atoms is formed, and an oscillation circuit is formed integrally with the coil, and In a rubidium lamp exciter that supplies a high-frequency signal to perform electrodeless discharge of the rubidium atoms and emit light,
The coil is obtained by winding the wire around the rubidium lamp while avoiding a rubidium atomic reservoir (tip portion) provided at one end of the rubidium lamp, and the hot end surface of the coil and the rubidium lamp. The light-emitting surface is arranged so as to substantially match.
According to a second aspect of the present invention, in the rubidium lamp exciter according to the first aspect, the rubidium atomic reservoir (tip portion) is fixed to a wall surface of a case housing the rubidium lamp with a heat conductive adhesive. It is characterized by that.

請求項３においては、請求項１または請求項２のいずれかに記載のルビジウムランプ励振器において、前記ルビジウムランプが点灯状態か非点灯状態かを検出して点灯検出信号を出力する点灯検出回路と、前記ルビジウムランプの点灯時に所定の電源電圧を供給すると共に、前記ルビジウムランプの点灯後に前記点灯検出信号に従い前記電源電圧を低減して供給する電源電圧制御回路とを備えたことを特徴とする。
また、請求項４においては、請求項３に記載のルビジウムランプ励振器において、前記低減した電源電圧が、前記電源電圧制御回路の出力に直列挿入された抵抗によって分圧されて生成されたものであることを特徴とする。A rubidium lamp exciter according toclaim 1 or 2, wherein the rubidium lamp exciter detects whether the rubidium lamp is in a lighting state or a non-lighting state and outputs a lighting detection signal. And a power supply voltage control circuit for supplying a predetermined power supply voltage when the rubidium lamp is lit and for supplying a reduced power supply voltage in accordance with the lighting detection signal after the rubidium lamp is lit.
According to a fourth aspect of the present invention, in the rubidium lamp exciter according to the third aspect, the reduced power supply voltage is generated by being divided by a resistor inserted in series with the output of the power supply voltage control circuit. It is characterized by being.

本発明のルビジウム原子発振器用のランプ励振器においては、上述のように、ルビジウムランプにチップ部を設け、該ルビジウムランプを励振する励振コイルのＨｏｔ Ｅｎｄの面と前記ルビジウムランプの発光面とが一致するように、且つ、励振コイルの巻き線を前記チップ部を除くランプの全域に亘って巻くように構成するとともに、チップ部をルビジウムランプを収容する熱筒の壁面に密着するように固定した。
その結果、ルビジウムランプが点灯中あるいはランプ励振器を電源断としたときに飽和蒸気の状態のルビジウム原子は、チップ部に再凝縮するので、液化状態のルビジウム原子が励振コイルの方向に移動して、該励振コイルの性能を低下させてルビジウムランプの出力光の強度を不安定にしたり、ルビジウムランプの点灯不能の状態になることを防止できる。In the lamp exciter for the rubidium atomic oscillator of the present invention, as described above, the tip portion is provided in the rubidium lamp, and the hot end surface of the excitation coil for exciting the rubidium lamp and the light emitting surface of the rubidium lamp coincide with each other. In addition, the winding of the excitation coil is configured to be wound over the entire area of the lamp except for the tip portion, and the tip portion is fixed so as to be in close contact with the wall surface of the thermal cylinder housing the rubidium lamp.
As a result, when the rubidium lamp is lit or when the lamp exciter is turned off, the rubidium atoms in the saturated vapor state are condensed again in the tip part, so that the liquefied rubidium atoms move in the direction of the excitation coil. Therefore, it is possible to prevent the intensity of the output light of the rubidium lamp from becoming unstable by reducing the performance of the excitation coil and preventing the rubidium lamp from being turned on.

さらに、前記ランプ励振器のＬＣ発振回路に供給するルビジウムランプ点灯中の電源電圧を、ルビジウムランプの点灯光の検出信号に基づいて、前記ＬＣ発振回路の電源電圧供給回路に直列に挿入された抵抗によって分圧し低減して供給するように構成した。
その結果、ルビジウムランプを点灯させるための高電圧スパーク回路を用いることなく、ランプを点灯させることができる。また、点灯中も、安定した低電位の電源電圧を供給することによって、ルビジウムガスとキャリアガスとの交互の発光によるブロッキング振動を防止して安定した発光を持続できる。
したがって、本発明によれば、小型で低価格、高安定なルビジウム原子発振器用のランプ励振器を実現する上で著しい効果を発揮する。Further, a power supply voltage during lighting of the rubidium lamp supplied to the LC oscillation circuit of the lamp exciter is connected in series to the power supply voltage supply circuit of the LC oscillation circuit based on a detection signal of the lighting light of the rubidium lamp. The pressure is divided and reduced to supply.
As a result, the lamp can be turned on without using a high voltage spark circuit for turning on the rubidium lamp. Further, even during lighting, by supplying a stable low-potential power supply voltage, it is possible to prevent blocking vibration caused by alternating light emission of the rubidium gas and the carrier gas and to maintain stable light emission.
Therefore, according to the present invention, a remarkable effect can be achieved in realizing a lamp exciter for a rubidium atomic oscillator that is small, inexpensive, and highly stable.

本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係わるランプ励振器の実施の一形態例を示す構成概要図である。
同図に示されるように、本ランプ励振器１００は、発振用トランジスタＱ１、図示しないヒーター及び温度制御回路１１によって所定の温度に制御された熱筒１２に収容されたルビジウムランプＬＰ１に巻かれた励振コイルＬ１、トリマコンデンサＣ１、コンデンサＣ２、Ｃ３及びコイルＬ３から成るコルピッツ型のＬＣ発振回路１３と、バッファアンプＩＣ１、リレーＲＬ１及び抵抗Ｒ５から成る電圧制御回路１４と、で構成される。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＬ２は、発振用トランジスタＱ１のバイアス回路を構成し、コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６、及びコイルＬ４は直流電源Ｖｃｃのノイズ除去のための部品で有り、また、抵抗Ｒ６は、前記リレーＲＬ１の電流制限用抵抗である。The present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a lamp exciter according to the present invention.
As shown in the figure, thelamp exciter 100 is wound around a rubidium lamp LP1 housed in athermal cylinder 12 controlled to a predetermined temperature by an oscillation transistor Q1, a heater (not shown) and atemperature control circuit 11. A Colpitts-typeLC oscillation circuit 13 including an excitation coil L1, a trimmer capacitor C1, capacitors C2 and C3, and a coil L3, and avoltage control circuit 14 including a buffer amplifier IC1, a relay RL1, and a resistor R5. The resistors R1, R2, R3, R4 and L2 constitute a bias circuit for the oscillation transistor Q1, and the capacitors C4, C5, C6 and the coil L4 are components for removing noise from the DC power supply Vcc. R6 is a current limiting resistor of the relay RL1.

そして、前記ＬＣ発振回路１３の各構成部位は、励振コイルＬ１及びルビジウムランプＬＰ１を除いて、発振用トランジスタＱ１、温度制御回路１１、熱筒１２、トリマコンデンサＣ１、コンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びコイルＬ２、Ｌ３は、図４に示したものと同一の構成、機能を有する。
したがって、従来のものと同一の符号を有する各構成部位の機能・動作の説明は省略する。The components of theLC oscillation circuit 13 are the oscillation transistor Q1, thetemperature control circuit 11, theheat cylinder 12, the trimmer capacitor C1, the capacitors C2, C3, C4, the resistance, except for the excitation coil L1 and the rubidium lamp LP1. R1, R2, R3, R4 and the coils L2, L3 have the same configuration and function as those shown in FIG.
Therefore, description of the function and operation of each component having the same reference numerals as those of the conventional one is omitted.

前記電圧制御回路１４は次のように動作する。同図に示されるように、直流電源Ｖｃｃは、コイルＬ４、抵抗Ｒ５を経る経路、あるいはコイルＬ４、リレーＲＬ１の常時閉路接点（ａ−ｂ）を経る経路の２通りの経路でＬＣ発振回路１３へ供給される。
また、前記リレーＲＬ１のリレー駆動回路端（ｃ−ｄ）には、該リレーＲＬ１を駆動する電流を供給するバッファアンプＩＣ１と電流制限用抵抗Ｒ６とが接続され、前記バッファアンプＩＣ１には図示しないランプ点灯光検出回路から検出信号が入力される。Thevoltage control circuit 14 operates as follows. As shown in the figure, the DC power source Vcc has two paths: a path through the coil L4 and the resistor R5, or a path through the normally closed contact (ab) of the coil L4 and the relay RL1. Supplied to.
Further, a buffer amplifier IC1 for supplying a current for driving the relay RL1 and a current limiting resistor R6 are connected to a relay drive circuit end (cd) of the relay RL1, and the buffer amplifier IC1 is not illustrated. A detection signal is input from the lamp lighting light detection circuit.

まず、本ランプ励振器１００が動作を開始して前記ルビジウムランプＬＰ１が非点灯の状態を考える。電源電圧ＶｃｃがコイルＬ４、リレーＲＬ１の常時閉路接点（ａ−ｂ）を介して、ＬＣ発振回路１３に供給されると、ＬＣ発振回路１３は発振を起動する。この結果、励振コイルＬ１がルビジウムランプＬＰ１を励振するのでルビジウムランプＬＰ１が点灯する。First, consider a state in which thelamp exciter 100 starts operating and the rubidium lamp LP1 is not lit. When the power supply voltage Vcc is supplied to theLC oscillation circuit 13 via the coil L4 and the normally closed contact (ab) of the relay RL1, theLC oscillation circuit 13 starts oscillation. As a result, the excitation coil L1 excites the rubidium lamp LP1, so that the rubidium lamp LP1 is turned on.

次に、ルビジウムランプＬＰ１が点灯した状態を考える。ルビジウムランプＬＰ１が点灯すると、前記ランプ点灯光検出回路はルビジウムランプＬＰ１の点灯を検出し、検出電圧をバッファアンプＩＣ１に出力する。バッファアンプＩＣ１は前記検出電圧に応じリレーＲＬ１に駆動電流を出力する。
その結果、リレーＲＬ１が動作して常時閉路接点（ａ−ｂ）が開放するので、電源電圧ＶｃｃはコイルＬ４、抵抗Ｒ５を経て、ＬＣ発振回路１３に供給される。このときＬＣ発振回路１３には、抵抗Ｒ５と該ＬＣ発振回路１３の抵抗分によって分圧された電圧が加わる。Next, consider a state in which the rubidium lamp LP1 is lit. When the rubidium lamp LP1 is lit, the lamp lighting light detection circuit detects the lighting of the rubidium lamp LP1 and outputs a detection voltage to the buffer amplifier IC1. The buffer amplifier IC1 outputs a drive current to the relay RL1 according to the detected voltage.
As a result, the relay RL1 operates and the normally closed contact (ab) is opened, so that the power supply voltage Vcc is supplied to theLC oscillation circuit 13 via the coil L4 and the resistor R5. At this time, a voltage divided by the resistor R5 and the resistance of theLC oscillation circuit 13 is applied to theLC oscillation circuit 13.

次に、前記ルビジウムランプＬＰ１に巻かれた励振コイルＬ１の構造について説明する。
図２は、本発明に係わる励振コイルが巻かれたルビジウムランプの構造例を説明する模式図で、（ａ）はルビジウムランプの断面図、（ｂ）は（ａ）のランプを熱筒に収容したときの断面図を示したものである。
同図（ａ）に示すように、前記ルビジウムランプＬＰ１は、その断面が長円形の形状を有する球形のランプであり、長径方向の一端にチップ部ＬＰ１ａを備えている。
そして、励振コイルＬ１は、ルビジウムランプＬＰ１の短径方向の径が太い部分（以降、発光部という）ＬＰ１ｂのみに巻線が施され、コイルの一端（ Hot End 側）が発光部のランプ端部（発光面）と一致するような巻線の配置としている。また、前記チップ部には巻線を施さないようにしている。Next, the structure of the excitation coil L1 wound around the rubidium lamp LP1 will be described.
2A and 2B are schematic views for explaining an example of the structure of a rubidium lamp around which an excitation coil according to the present invention is wound. FIG. 2A is a sectional view of the rubidium lamp, and FIG. 2B is a case where the lamp of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view when
As shown in FIG. 2A, the rubidium lamp LP1 is a spherical lamp having an oval cross section, and has a tip portion LP1a at one end in the major axis direction.
The excitation coil L1 is wound only on a portion of the rubidium lamp LP1 whose diameter in the minor axis direction is thick (hereinafter referred to as a light emitting portion) LP1b, and one end (hot end side) of the coil is the lamp end portion of the light emitting portion. The windings are arranged so as to coincide with the (light emitting surface). Further, no winding is applied to the chip portion.

なお、コイルの Hot End（ホットエンド） とは、コイルの両端のうち、高周波電圧の高い側を言い、例えば、図１に示した本実施例では、トリマコンデンサＣ１の容量値を小さくしてそのインピーダンスを高くすることによって、励振コイルＬ１のトリマコンデンサＣ１接続側をコイルの Hot End としている。
また、同図（ｂ）に示すように、前記ルビジウムランプＬＰ１は、出力光窓１２ａを備えた熱筒１２に、発光部と出力光窓１２ａとが対面するように配置され、チップ部ＬＰ１ａと該熱筒１２の壁面とを熱伝導性接着剤１５で固着している。Note that the hot end of the coil refers to the high-frequency voltage side of both ends of the coil. For example, in this embodiment shown in FIG. 1, the trimmer capacitor C1 has a smaller capacitance value. By increasing the impedance, the trimmer capacitor C1 connection side of the excitation coil L1 is used as the hot end of the coil.
Further, as shown in FIG. 4B, the rubidium lamp LP1 is arranged on theheat cylinder 12 having the outputlight window 12a so that the light emitting portion and the outputlight window 12a face each other, and the chip portion LP1a and The wall surface of theheat cylinder 12 is fixed with a heatconductive adhesive 15.

上述のように、前記チップ部ＬＰ１ａが熱伝導性接着剤１５で熱筒１２に固着されているため、ランプ励振器１００の電源を断としたとき、ルビジウムランプＬＰ１は発光部ＬＰ１ｂよりもチップ部ＬＰ１ａの方が先に冷却される。このため、ルビジウムランプＬＰ１に封入されて気化していたルビジウム原子は、チップ部ＬＰ１ａに液化状態で再凝縮することになる。
また、ルビジウムランプＬＰ１の放電中も、一部気化せずに残った液化状態のルビジウム原子（余剰分）は、このチップ部ＬＰ１ａに留まってランプの発光部ＬＰ１ｂの方向へ流れ出すことがない。
即ち、ルビジウムランプＬＰ１のチップ部ＬＰ１ａは、余剰分のルビジウム原子溜りとして機能している。As described above, since the chip portion LP1a is fixed to theheat cylinder 12 with the heatconductive adhesive 15, when the power supply of thelamp exciter 100 is turned off, the rubidium lamp LP1 is more than the light emitting portion LP1b. LP1a is cooled first. For this reason, the rubidium atoms sealed and vaporized in the rubidium lamp LP1 are recondensed in the liquefied state in the tip portion LP1a.
Further, even during the discharge of the rubidium lamp LP1, liquefied rubidium atoms (excess) remaining without being partially evaporated remain in the tip portion LP1a and do not flow out toward the light emitting portion LP1b of the lamp.
That is, the tip portion LP1a of the rubidium lamp LP1 functions as a surplus rubidium atom reservoir.

また、ランプ励振器１００のＬＣ発振回路１３の電源は、ルビジウムランプＬＰ１の点灯時（放電開始時）には電圧Ｖｃｃが供給され、点灯中は電圧Ｖｃｃよりも低減された電圧が供給される。
即ち、点灯時には放電に必要な電力を励振コイルＬ１に供給し、点灯後には点灯を維持するに充分なレベルまで電力を低減している。
一般に、ランプ点灯中に大電力で強い電界をルビジウム原子やキャリアガスに加え続けると、ブロッキング振動の原因となることが知られている。したがって、本発明は、ルビジウムランプＬ１点灯用のスパーク発生回路を不要とし、ブロッキング振動を防止できるので、その効果は大きい。The power source of theLC oscillation circuit 13 of thelamp exciter 100 is supplied with the voltage Vcc when the rubidium lamp LP1 is lit (at the start of discharge), and is supplied with a voltage lower than the voltage Vcc during lighting.
That is, the power required for discharging is supplied to the excitation coil L1 during lighting, and the power is reduced to a level sufficient to maintain lighting after lighting.
In general, it is known that if a strong electric field with a large electric power is continuously applied to rubidium atoms or a carrier gas while the lamp is lit, blocking vibration will be caused. Therefore, the present invention has a great effect because the spark generating circuit for lighting the rubidium lamp L1 is unnecessary and blocking vibration can be prevented.

本発明に係わるランプ励振器の実施の一形態例を示す構成概要図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure schematic diagram which shows one embodiment of the lamp exciter concerning this invention.本発明に係わる励振コイルが巻かれたルビジウムランプの構造を説明する模式図で、（ａ）はルビジウムランプの構造例、（ｂ）は（ａ）のランプを熱筒に収容した構造を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram explaining the structure of the rubidium lamp wound with the excitation coil concerning this invention, (a) is a structural example of a rubidium lamp, (b) is a figure which shows the structure which accommodated the lamp of (a) in the thermal cylinder. It is.従来のランプ励振器の一例を示す回路構成図。The circuit block diagram which shows an example of the conventional lamp exciter.従来のルビジウムランプの構造例を示す模式図。The schematic diagram which shows the structural example of the conventional rubidium lamp.

符号の説明Explanation of symbols

１０・・ランプ励振器、１１・・温度制御回路、１２・・熱筒、１２ａ・・出力光窓、
１２ｂ・・ブラケット、１３・・コルピッツ型のＬＣ発振回路、１４・・電圧制御回路、
１５・・熱電導性接着剤、１００・・ランプ励振器
Ｃ１・・トリマコンデンサ、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６・・コンデンサ、
ＩＣ１・・バッファアンプ、Ｌ１・・励振コイル、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４・・コイル、
Ｌ５・・励振コイル、ＬＰ１、ＬＰ２・・ルビジウムランプ、ＬＰ１ａ・・チップ部、
ＬＰ２ｂ・・発光部、Ｑ１・・発振用トランジスタ、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６・・抵抗、ＲＬ１・・リレー、Ｔ１・・トランス
10 .. Lamp exciter, 11 .... Temperature control circuit, 12 .... Heat cylinder, 12a ... Output light window,
12b ··· Bracket, 13 · · Colpitts type LC oscillation circuit, 14 · · Voltage control circuit,
15 .. Thermoconductive adhesive, 100 .. Lamp exciter C1 .. Trimmer capacitor, C2, C3, C4, C5, C6 .. Capacitor,
IC1, buffer amplifier, L1, excitation coil, L2, L3, L4, coil
L5 ... Excitation coil, LP1, LP2 ... Rubidium lamp, LP1a ... Tip part,
LP2b..light emitting part, Q1..transistor for oscillation,
R1, R2, R3, R4, R5, R6 ... Resistance, RL1, Relay, T1, Transformer

Claims (4)

Translated fromJapanese

ルビジウム原子を封入したルビジウムランプに線材を巻きつけたコイル（インダクタ）を有し、該コイルと一体になって発振回路を形成すると共に前記コイルに高周波信号を供給して前記ルビジウム原子を無電極放電、発光させるルビジウムランプ励振器において、
前記コイルは、前記ルビジウムランプの一端に設けられたルビジウム原子溜り（チップ部）を避けて前記ルビジウムランプに前記線材を巻きつけたものであり、且つ前記コイルのホットエンドの面と前記ルビジウムランプの発光面とがほぼ一致するように配置したことを特徴とするルビジウムランプ励振器It has a coil (inductor) in which a wire is wound around a rubidium lamp encapsulating rubidium atoms, forms an oscillation circuit integrally with the coil, and supplies a high frequency signal to the coil to discharge the rubidium atoms without electrode discharge. In the rubidium lamp exciter that emits light,
The coil is obtained by winding the wire around the rubidium lamp while avoiding a rubidium atomic reservoir (tip portion) provided at one end of the rubidium lamp, and the hot end surface of the coil and the rubidium lamp. Rubidium lamp exciter characterized by being arranged so that the light emitting surface substantially coincides前記ルビジウム原子溜り（チップ部）が、前記ルビジウムランプを収容するケースの壁面に熱伝導性接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項１記載のルビジウムランプ励振器。2. The rubidium lamp exciter according to claim 1, wherein the rubidium atomic reservoir (tip portion) is fixed to a wall surface of a case housing the rubidium lamp with a heat conductive adhesive.前記ルビジウムランプが点灯状態か非点灯状態かを検出して点灯検出信号を出力する点灯検出回路と、前記ルビジウムランプの点灯時に所定の電源電圧を供給すると共に、前記ルビジウムランプの点灯後に前記点灯検出信号に従い前記電源電圧を低減して供給する電源電圧制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のルビジウムランプ励振器。A lighting detection circuit that detects whether the rubidium lamp is lit or not lit and outputs a lighting detection signal; supplies a predetermined power supply voltage when the rubidium lamp is lit; and detects the lighting after the rubidium lamp is lit The rubidium lamp exciter according to claim 1, further comprising a power supply voltage control circuit that reduces and supplies the power supply voltage according to a signal.前記低減した電源電圧が、前記電源電圧制御回路の出力に直列挿入された抵抗によって分圧されて生成されたものであるとを特徴とする請求項３に記載のルビジウムランプ励振器。

4. The rubidium lamp exciter according to claim 3, wherein the reduced power supply voltage is generated by being divided by a resistor inserted in series with an output of the power supply voltage control circuit.

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