JPH0250582B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ けいこう管用陰極ユニツトにして、前記けい
こう管の管壁１に対して恒久的に装着され、かつ
陰極シールド６によつて囲まれた陰極３を有し、
該陰極シールド６が前記陰極３とは電気的に接続
されていず、かつ該陰極シールド６の少なくとも
一部が導電材料により形成されている陰極ユニツ
トにおいて、 前記陰極シールド６が、前記陰極３を収容す
る、底部と開放端とを有する箱型のケーシングよ
りなり、該ケーシングの底部に開口８が形成さ
れ、かつ前記ケーシングの開放端が電気的絶縁材
料９により密封され、前記電気的絶縁材料９は、
そのほぼ中央に位置した孔１０を有し、該孔１０
は、前記管壁１内の黒化を最小にするように可及
的に小さい面積とし、しかして前記けいこう管の
始動電圧が所定値を越えないような充分な大きさ
とし、前記ケーシングの底部の開口８は、前記電
気的絶縁材料９の孔１０の面積とほぼ同じ面積を
有することを特徴とするけいこう管用陰極ユニツ
ト。

２ 請求の範囲の第１項に記載の陰極ユニツトに
おいて、前記孔１０の面積は、約100mm²以下であ
ることを特徴とする陰極ユニツト。

３ 請求の範囲の第１項あるいは第２項に記載の
陰極ユニツトにおいて、前記箱型ケーシングの底
部の開口８は、ほぼ長円形であることを特徴とす
る陰極ユニツト。

４ 請求の範囲の前項いずれか一項に記載の陰極
ユニツトにおいて、前記箱型ケーシングは、前記
けいこう管の軸方向に延在するほぼ円筒形の部分
を有することを特徴とする陰極ユニツト。

５ 請求の範囲の前項いずれか一項に記載の陰極
ユニツトにおいて、前記電気的絶縁材料９は、円
板であり、前記円板の前記孔１０は、丸くなつて
いることを特徴とする陰極ユニツト。

６ 請求の範囲の第５項に記載の陰極ユニツトに
おいて、前記電気的絶縁材料９は、マイカ製の円
板であり、その厚さは、約0.1mmから0.15mmで有
ることを特徴とする陰極ユニツト。

７ 請求の範囲の第５項あるいは第６項に記載の
陰極ユニツトにおいて、前記円板の孔１０の直径
は、約10mmから12mmで有ることを特徴とする陰極
ユニツト。

８ 請求の範囲の前項いずれか一項に記載の陰極
ユニツトにおいて、前記箱型ケーシングは、鉄あ
るいはニツケル製で有ることを特徴とする陰極ユ
ニツト。

９ 請求の範囲の前項いずれか一項に記載の陰極
ユニツトにおいて、前記けいこう管に対して前記
陰極シールド６は、ブレースにより取り付けられ
ていることを特徴とする陰極ユニツト。

１０ 請求の範囲の前項いずれか一項に記載の陰
極ユニツトにおいて、前記けいこう管は、約38mm
の直径を有することを特徴とする陰極ユニツト。

明細書 本発明はけい光管に対する陰極ユニツトにし
て、陰極を有し、前記陰極が管壁に対して恒久的
に装架され、かつ陰極シールドによつて囲繞さ
れ、該陰極シールドが導電材料によつて形成され
かつ前記陰極に対して電気的に接続されないよう
になつた陰極ユニツトに関する。

燃焼期間を時で測つた耐用寿命は主として管陰
極の耐用寿命によつて決定される。陰極が酸化ア
ルカリ土類よりなる放射性材料のある部分を失え
ば、その電子放射能力は低下し、管が始動しなく
なりまたはちらつき段階に入り、これによつて残
余の放射性材料は急速に粉砕されるようになる。

周知のように放射性材料の混合結晶内に溶解さ
れている過剰のバリウムは酸化アルカリ土類を半
導電性のものとし、かつ電子の遊離仕事を減少さ
せる。この過剰バリウムは次の式にしたがつて行
われる酸化バリウムとタングステンとの間に起こ
る化学反応によつて形成される。

6BaO＋Ｗ→Ba₃WO₆＋3Ba このようにして形成されたタングステン酸バリ
ウムはタングステンと実際の放射性物質との間の
中間層として陰極の耐用寿命の全体にわたつて残
留し、一方バリウムは物質を通つて蒸気の形で連
続的に拡散する。

タングステン酸バリウムは前述の式にしたがつ
て反応を減衰せしめ、すなわちバリウム組成物を
減少させる。したがつてバリウム全体は、普通の
けい光管が連続的にほぼ30000時間燃焼するまで
は蒸発しない。しかしながら始動プロセスにおい
て陰極に生じる応力は、けい光管の普通の使用状
態、すなわち１回の平均接続時間が２−３時間で
ある場合には耐用寿命が２−３の係数で減少する
ほど大である。

放射物質として働らく陰極材料の損失およびこ
れに伴うけい光管耐用寿命の短縮は原則として三
つの異なるプロセス、すなわち(1)特に陰極温度の
不足に関連して生じるイオン衝撃に基ずく放射材
料の除去、(2)放射材料の蒸発、および(3)放射材料
の管内のガス状不純物との化学反応によつて起こ
る。

管が相当の回数にわたつて点滅される、非常に
長い耐用寿命に対してけい光管を設計する場合に
は、管陰極の耐用寿命を短縮させる前記三つの理
由を十分考慮に入れる必要がある。

イオン衝撃に起因する放射材料の除去に対する
必要条件は、原則として陰極の表面から出た各原
子が該陰極に決して復帰しないことである。しか
しながらこれは真空内における時だけ起こり得る
ことである。実際には普通のけい光管構造におけ
る陰極は約2.5 10²Paなる圧力を有する希ガスに
よつて囲繞されている。したがつて表面から釈放
された原子および分子に対する運動の自由中間長
さは陰極および管壁間の距離より相当短い。した
がつて釈放された原子および分子の多くのものは
反射しかつ陰極面の方に落ちる。これは材料損失
を相当減少させる。しかしながらこのような減少
は耐用寿命の長い陰極の場合は不十分である。

放射物質の蒸発は連続作業の場合は比較的一定
であるが、始動される度びにこの蒸発は速く起こ
り、かつ陰極温度の上昇に起因して数分間で始動
に続くようになる。これは耐用寿命の大きな管に
対する陰極は蒸発した原子および分子が相当の程
度に陰極面に反射し、したがつて陰極温度は実際
の始動時間にわたつて適度に止まると言うことを
意味する。

本発明の目的は以上に略述した問題を解決し、
したがつてけい光管に使用するための陰極にし
て、管の耐用寿命を著しく長くするような陰極を
供することである。

本発明によれば前記目的は陰極シールドにおい
て、箱形のケーシングよりなり、該ケーシングの
底部に開口が形成され、前記陰極を前記箱の内部
に挿入するようになつており、かつ前記箱の端部
が円板によつて密封され、該円板が中央孔を有し
かつ電気絶縁材料によつて形成されている陰極シ
ールドを供することによつて達成される。この型
の陰極ユニツトにおいては、イオン衝撃により陰
極の表面から釈放された原子および分子と、該陰
極の表面から蒸発した原子および分子との大量が
再び前記陰極表面に反射されるようになつてい
る。

前記陰極シールドはなるべくは鉄またはニツケ
ルによつて形成すべきである。イオン衝撃が行わ
れる時に粉砕されない材料によつて構成すべき前
記円板はマイカによつて形成することが望まし
い。前記円板内の孔はその直径をできるだけ小さ
くし、管壁内側の黒化を減少させるようになすべ
きである。しかしながら前記孔の直径が小さ過ぎ
ればけい光管の始動電圧が著しく上昇するように
なる。したがつて前記円板の孔の直径はできるだ
け小さくし、しかも管の始動電圧が所定値を越え
ないようにすべきである。管の直径が38ミリメー
トルである普通のけい光管に対して最も適当な孔
の直径は10−12ミリメートルであることがわかつ
た。

放射材料と管内のガス状不純物との望ましから
ざる化学反応は管の耐用寿命にとつて大きな障害
となり得るから、管を製造する時には効果的なポ
ンププロセスによつていろいろなガスのすべての
痕跡を除去することが重要である。実験によれば
最も効果的なポンププロセスは自動ポンプユニツ
ト、すなわち高温下真空ポンプ作用と、高温けい
光管内に水銀を滴下させることによつて得られる
“内部ポンプ作用”とを組合わせることによつて
行われることがわかつた。水銀の滴がけい光管に
衝当すればこの水銀は爆発的に蒸発し、かつけい
光管内に拡散ポンプ効果を発生させる。これは不
純物を除去するためには非常に効果的である。し
かしながらこのような作用が十分に得られるよう
にするためには、陰極が前記プロセスの効率に過
大な制限的効果をおよぼさないようにすることが
重要である。したがつて陰極シールドの底部開口
は少なくとも前記円板内の孔の面積と等しい面積
を有するものとなすことが望ましい。

次に本発明を、設計の１例の形で添付図面を参
照して詳述する。第１図は本発明によつて設計構
成された陰極ユニツトを有するけい光管の一端を
示す図である。第２ａ図および第２ｂ図はそれぞ
れ前記陰極ユニツトに対して使用された陰極シー
ルドの垂直断面図および底面図である。第３図は
第２ａ図および第２ｂ図に示された陰極シールド
の開放端を被覆するためのマイカ円板の平面図で
ある。第４図は始動電圧および黒化度とマイカ円
板の孔直径上との関係を示す図表である。

第１図は本発明によつて設計されかつ構成され
たけい光管の一端を断面で示した図である。管の
ガラス壁１はその一端が普通の態様で足２によつ
て密封されている。この足は同時に陰極支持体４
に対するベースとして働らき、該支持体は管陰極
３を支持している。導電性を有する前記陰極支持
体は足２の中に融合された供給線５によつて接続
され、これによつて電流は陰極３を通り該陰極を
加熱する。陰極３はなるべくは鉄またはニツケル
よりなる陰極シールド６によつて囲繞されてい
る。前記シールド６は足２の中に融合されたブレ
ース７によつて支持され、該ブレースは陰極３か
ら電気的に絶縁されている。

第２ａ図および第２ｂ図によつてさらに明らか
な如く、前記陰極シールド６は箱のような形を有
し、その底部にはだ円形の孔８が形成され、陰極
３および陰極支持体４の部分を挿入し得るように
なつている。陰極シールド６の開放端はマイカ円
板９によつて密封され、このマイカ円板の厚さは
なるべく0.10−0.15ミリメートルとなるようにさ
れている。第３図によつて明らかな如く、前記マ
イカ円板９はなるべくは円形の中央孔１０を有し
ている。前記孔１０は管直径が38ミリメートルな
る普通のけい光管に対しては10−12ミリメートル
の直径を有するものとされる。直径がこれより小
さければ一般に管壁内部の黒化は低下するが、同
時に第４図に示される如く始動電圧を許容し難い
値まで増加させる。この図は始動電圧（Ｕ）をボ
ルトで表わし、かつ黒化の相対的度合を孔１０の
ミリメートルで表わした直径（D₁₀）の関数とし
て示したものである。孔の直径が大きければ始動
電圧はわずかしか低下しないが、管壁の黒化は相
当増加する。

前記円板９はマイカまたはガスを発生しない他
の非導電材によつて形成することが重要である。
この理由はもしこの円板をたとえば鉄によつて形
成すれば、さらに粉末状材料を発生せしめ、した
がつて管壁の黒化を増加させるからである。

前述の如き設計によれば別の利点が得られる。
すなわち周期の半分が行われる時にスパイラル３
が陽極として働らく。放電は孔を有するマイカ円
板９を通る必要があるから、陽極として働らくス
パイラル３に隣接する電子密度が著しく増加す
る。したがつて陽極降下は減少する。これは陰極
温度を低下せしめ、したがつて蒸発の割合を減少
させる。

前述の如く管はポンププロセスによつて真空に
することが望ましく、このポンププロセスにおい
ては真空ポンプ作用は、水銀の滴をホツトチユー
ブと衝当させることによつて得られる“内部ポン
プ作用”と組合わされる。この型の滴は第１図に
おいて１１により線図的に示されている。前記滴
が加熱されたけい光管（壁１およびまたは足２）
に衝当すれば、水銀は爆発的に蒸発し、かつこの
ようにして形成された水銀蒸気は急速に流出す
る。矢印１２，１３は蒸気の通る最も重要な流動
通路を線図的に示したものである。矢印１３によ
つて表わされた通路を通る水銀蒸気は、もし放射
層に位置しかつ炭酸塩から酸化物への変換によつ
て形成された二酸化炭素を効果的に除去すべき場
合、および内部ポンプ作用が効果的に行われねば
ならぬ時は、陰極シールド６およびマイカ円板９
によつて形成される構造によつて妨げられてはな
らない。かくの如き理由によつてマイカ円板９の
孔の直径は10ミリメートル以上（管直径が38ミリ
メートルのけい光管に対し）とすべきであり、か
つ陰極シールド６内の底部孔８は少なくとも前記
マイカ円板の孔と同じ面積、なるべくはこれより
大きな面積を有するものとせねばならぬ。

前述の如き陰極設計によれば、接続当り３時間
の常態燃焼時間を維持しつつ、普通のけい光管の
３−４倍の長い耐用寿命を得ることができる。