《理論》〈電気及び電子計測〉[H29:問12]紫外線ランプの構造と動作に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

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\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)からなり，ガラス管内には数百パスカルの\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)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，\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)から出た電子が電界で加速され，\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)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，\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)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\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)はガラス管の内部の面にある種の物質を塗り，紫外線を\( \ \fbox {　 （オ） 　} \ \)に変換するようにしたものである。

上記の記述中の空白箇所(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。
\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 磁極 & 酸素 & 陰極 & マグネトロン & マイクロ波 \\
\hline
(2) & 電極 & 酸素 & 陽極 & 蛍光ランプ & 可視光 \\
\hline
(3) & 磁極 & 希ガス & 陰極 & 進行波管 & マイクロ波 \\
\hline
(4) & 電極 & 窒素 & 陽極 & 赤外線ヒータ & 赤外光 \\
\hline
(5) & 電極 & 希ガス & 陰極 & 蛍光ランプ & 可視光 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

本問は機械科目の照明分野に出てきそうな問題ですが，内容はそれほど難しくはなく，下図を理解していれば解答も比較的絞りやすいと思います。選択肢(イ)の希ガスはアルゴンガスのことです。合わせて覚えておきましょう。

【解答】

解答：(5)
(ア)
蛍光灯の両端に設けられているのは電極です。磁極では磁場が発生し，電子が出てきません。

(イ)
ガラス管内は安定物質の希ガスです。酸素が封入されていると，管内は爆発してしまいます。

(ウ)
電子が出るのは陰極です。この空欄は，構造を知らなくても答えたい問題です。

(エ)
蛍光ランプではガラスの内側に蛍光物質を塗布します。

(オ)
蛍光ランプでは，紫外線を可視光に変換し，日常的に使用されています。