電験3種過去問【2017年理論 問12】

【電子回路】紫外線ランプに関する知識《空所問題》

 次の文章は、紫外線ランプの構造と動作に関する記述である。
 紫外線ランプは、紫外線を透過させる石英ガラス管と、その両端に設けられた【(ア)】からなり、ガラス管内には数百パスカルの【(イ)】及び微量の水銀が封入されている。両極間に高電圧を印加すると、【(ウ)】から出た電子が電界で加速され、【(イ)】原子に衝突してイオン化する。ここで生じた正イオンは電界で加速され、【(ウ)】に衝突して電子をたたき出す結果、放電が安定に持続する。管内を走行する電子が水銀原子に衝突すると、電子からエネルギーを得た水銀原子は励起され、特定の波長の紫外線の光子を放出して安定な状態に戻る。さらに【(エ)】はガラス管の内側の面にある種の物質を塗り、紫外線を【(エ)】に変換するようにしたものである。

上記の記述中の空白個所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。  

  (ア) (イ) (ウ) (エ) (オ)
(1) 磁極 酸素 陰極 マグネトロン マイクロ波
(2) 電極 酸素 陽極 蛍光ランプ 可視光
(3) 磁極 希ガス 陰極 進行波管 マイクロ波
(4) 電極 窒素 陽極 赤外線ヒータ 赤外光
(5) 電極 希ガス 陰極 蛍光ランプ 可視光
解答と解説はこちら

解答

(5)

解説

紫外線ランプに関する説明である。

冷陰極管はガラス管の内部にアルゴン・ネオンの不活性ガス、及び水銀を充填し、その電極間に電圧を印加すると、ランプ内の電子が加速され、不活性ガスの原子や水銀原子にぶつかり合い、ガラス管内部でこれらが激しく移動する。この動きにより水銀原子の周囲にある電子が原子から離れ、陽イオンとなった原子が陰極側に引かれる。

陽イオンとなった水銀原子が陰極に接触すると、電極から電子を受け取り、陽イオンとなった水位銀原子は安定した水銀原子となるが、アルゴン原子と接触し、水銀原子はさらに不安定な軌道となる。安定状態に戻ろうとしている水銀原子は、紫外線を放出しながら戻り、ガラスの内管に塗布された蛍光物質にぶつかり、明るく光って見える。