CN1762079A - 放电管和浪涌吸收器件 - Google Patents
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Abstract
一种放电管，通过用兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的绝缘材料构成的壳部件12的两端开口部形成气密外壳16，同时在上述盖部件14、14的放电电极部18、18之间形成规定的放电间隙22，在壳部件12的内壁面24上形成其两端与兼做放电电极的盖部件14、14隔微小放电间隙26相对配置的多条线状触发放电膜28，同时在上述放电电极部18的表面形成含有碱性碘化物的绝缘性的被膜30，进一步在上述气体外壳16内封入含有Kr(氪)的放电气体。
Description
技术领域
本发明涉及在放映机，汽车的卤化金属灯等高压放电灯，或气体调理器等的点火插塞中适合用作供给点灯用或点火用的规定电压的开关放电器的，或适合用作吸收浪涌电压的气体放电器(避雷管)的放电管；和通过利用封入气密性外壳内的放电间隙的放电现象吸收感应雷等的浪涌来防止损伤电子设备，特别是使用沿面电晕放电作为对气体放电的触发装置的浪涌吸收器件。
背景技术
以往，在放映机，汽车的卤化金属灯等高压放电灯、气体调理器等点火插塞等中，作为供给点灯用或点火用的规定电压的开关放电器，使用放电管。
迄今作为保护电子设备的电子电路不受感应雷等的浪涌损伤的浪涌吸收器件，使用由有电压非直线性的高电阻元件构成的非线性电阻或将放电间隙收容在气密容器内的气体放电器等各种浪涌吸收器件。而且在这种浪涌吸收器件中，为了实现高响应性，更多使用将沿面电晕放电作为触发放电的浪涌吸收器件。
作为该种放电管或浪涌吸收器件，本申请人先前已在特开2003-7420号中提出。该放电管(浪涌吸收器件)60如图27所示，通过用兼做放电电极的一对盖部件64、64，将由两端开口的绝缘材料构成的圆筒形的壳部件62的两端开口部气密封闭，形成气密外壳66，将规定的放电气体封入该气密外壳66内。
上述盖部件64备有较多地向气密外壳66的中心突出的平面状的放电电极部68，和与壳部件62的端面相接的接合部70，在两盖部件64、64的放电电极部68、68之间形成规定的放电间隙72。
在上述壳部件62的内壁面74上形成多组隔微小放电间隙76相对配置的一对触发放电膜78、78。一对触发放电膜78、78中的一个触发放电膜78与一个放电电极部68电连接，另一个触发放电膜78与另一个放电电极部68电连结。
在上述放电电极部68的表面上形成含有放电开始电压稳定有效的碱性碘化物的绝缘性被膜80。作为该碱性碘化物有碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(RbI)等碱性碘化物的单体或混合物。
封入上述密封外壳66内的放电气体有氩、氖、氦、氙等稀有气体或氮气等惰性气体的单体或混合气体。也有稀有气体或惰性气体的单体或混合气体与H2等负极性气体的混合气体。
在具有上述结构的放电管60的放电电极部68、68之间施加该放电管60的放电开始电压以上的电压后，触发放电摸78、78之间的微小放电间隙76的电场集中，因此在微放电间隙76放出电子，发生作为触发放电的沿面电晕放电。然后，此沿面电晕放电借助电子的点火效应而转移到辉光放电。而且，该辉光放电向放电电极部68、68间的放电间隙72转移，并转换为作为主放电的弧光放电。
浪涌加到具有上述结构的浪涌吸收器件60后，触发放电膜78、78间的微小放电间隙76的电场集中，因此在微小放电间隙76放出电子，发生作为触发放电的沿面电晕放电。然后，此沿面电晕放电借助电子的点火效应转换到辉光放电。而且此辉光放电向放电电极部68、68间的放电间隙72转移，转换成作为主放电的弧光放电，进行浪涌的吸收。
对上述现有的放电管(浪涌吸收器件)60来说，通过在放电电极部68的表面形成含有放电开始电压稳定有效的碱性碘化物的被膜80，在用数ms这样短的间隔工作时，或在施加上升时间快的浪涌电压时，通常都能得到稳定的放电开始电压。
对上述放电管(浪涌吸收器件)60来说，即使放电次数约200万次，放电开始电压也无大的变化，能使放电管(浪涌吸收器件)60长寿命。
(1)如上所述，通过在放电电极部68的表面上形成含有放电开始电压稳定有效的碱性碘化物的被膜80，能实现寿命较长的放电管。
然而，上述现有的放电管60的寿命特性不能获得满足的水平，期望出现更长寿命的放电管。
本发明就是为适应上述要求而进行的，其第1个目的就是实现提高寿命特性的放电管。
(2)在上述现有的放电管60广泛应用无氧铜作为放电电极部68的构成材料。其理由是用无氧铜构成的放电电极部68，在产生放电时不会放出氧等不纯气体，对气密外壳66内放电气体的组成不会产生恶劣影响。
可是，无氧铜的软化温度(熔点)约200℃，用无氧铜构成上述的放电电极68时，在形成放电时，由于放电电极部68受到高温热能，由无氧铜构成的放电电极部68产生融熔飞散的溅射，此溅射的发生成为缩短放电管60寿命的主要原因。
本发明就是鉴于现有的上述问题而作的发明，其第2个目的就是抑制放电极的溅射，提高放电管的寿命特性。
(3)进而在用无氧铜构成放电电极部68时，产生追随放电开始电压的下降，这也成为短短放电管60寿命的主要原因。
本发明就是鉴于现有的上述问题而作的发明，其第3个目的是实现不产生追随放电开始电压下降的长寿命的放电管。
(4)在上述现有的放电管60，如图28所示，在壳部件62内壁面74的圆周方向隔微小放电间隙76相对配置的一对触发放电膜78、78以90度的间隔形成4组。广泛使用以微粒状石墨为主要原料的碳系材料作为该触发放电膜78的构成材料。此触发电膜78例如通过将由以石墨为主要原料的碳系材料构成的芯材涂敷到壳部件62的内壁面74上而形成。
然而，上述放电管60长时间放置时，由于放电气体中所含的微量不纯气体或在气密外壳66的密封工序中混入的不纯气体吸附到放电电极部68或被膜80的表面，使放电电极部68或被膜80的功函数变化，其结果，初期放电开始电压上升，会产生初期放电延迟。
上述触发放电膜78是为了通过供给初期电子担负起防止有关初期放电延迟的功能而形成的，但如图28所示，在壳部件62内壁面74的圆周方向以90度间隔分4组形成的现有的触发放电膜78、78不一定能完全防止初期放电延迟。
用以石墨为主要原料的碳系材料构成的现有的触发放电膜78不一定能完全防止初期放电延迟。进一步用以微粒状的石墨为主要原料的碳系材料构成的现有触发放电膜78与壳部件62内壁面74的粘结力小，由于通电时的冲击等容易剥离，完不成防止初期放电延迟的功能。
此发明是鉴于现有的上述问题而作的发明，其第4个目的是实现能防止初期放电开始电压的上升，不产生初期放电延迟的长寿命的放电管。
(5)在上述现有的放电管60，含有碱性碘化物的上述被膜80由于功函数小电子放出特性优良，有使放电开始电压降低的作用，特别是将碘化钾(KI)添加到由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂中，再将添加了KI的粘合剂涂敷到放电电极部68的表面上形成上述被膜80时，其放电开始电压的降低作用是显著的，这是很好的。
然而使用将碘化钾加进由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂中以后的粘合剂形成上述被膜80时，已判明放电管60在高温环境下使用时会存在放电开始电压进行大的变动的情况。
本发明正是鉴于上述问题而作的发明，其第5个目的是在将碘化钾加进由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂中以后的粘合剂涂敷到放电电极的表面形成被膜的放电管中，实现能抑制在高温环境使用时的放电开始电压的变动率的放电管。
(6)在上述现有的浪涌吸收器件60，由于使触发放电膜78、78与具有放电电极68、68的盖部件64、64电连接，同时隔开微小放电间隙76使一对触发放电膜78、78相对配置，所以微小放电间隙76的电场集中程度强，电子大量放出后有助于放电开始电压的降低，形成放电时放电电极部68溅射飞散的电极材料附着在相对配置的一对触发放电膜78、78间的微小放电间隙76，容易产生触发放电膜78、78间的绝缘恶化。
本发明是鉴于上述问题而进行的发明，其第6个目的是实现能抑制绝缘恶化的发生的长寿命的浪涌吸收器件。
发明内容
为了达到上述第1个目的，本发明人对于封入气密外壳内的放电气体的组成材料进行了各种研究和试验，结果发现，原子量大而且热传导率小的Kr(氪)对提高放电管的寿命特性是非常有效的，是完成本发明的放电气体。
即，权利要求1所说的放电管的特征在于，在气密外壳内隔放电间隙配置多个放电电极，同时在上述气密外壳内封入含有Kr的放电气体。
对于权利要求1所说的放电管来说，通过在气密外壳内封入含有原子量大而且热传导率小的Kr的放电气体能抑制放电电极因溅射的消耗，能提高放电管的寿命特性。其理由如下。
即，放电管阴极侧的放电电极由于在形成放电时通常受到阳离子的冲击而溅射，其结果使阴极侧放电电极的电极材料以原子状态飞散，附着到放电电极或气密外壳的内壁并使之黑化，这使表面漏电流或气密外壳内壁电位变化，从而缩短放电管寿命。
然而由于Kr的原子量大，形成放电时电离了的Kr离子飞向阴极侧的放电电极时的加速度小，因Kr离子的移动速度慢，移动中的Kr离子回到基态，因与其它分子冲突变换为热能等，对阴极侧放电电极的冲击小，从而认为能抑制放电电极因溅射引起的消耗。
由于Kr热传导率小，Kr离子与放电电极冲突时，热难以传导给放电电极，所以不易发生放电电极因热造成的融熔。因此，如果放电气体中含有Kr，形成放电时，即使Kr离子与放电电极冲突，也认为能抑制造成放电电极融熔飞散的溅射。
在权利要求1所述的放电管中，可用Kr与H2的混和气体构成上述放电气体。这样，如果用Kr与H2的混和气体构成放电气体，借助原子量小的而且是负极性气体的H2，能有效地防止放电延迟，也能有效地防止放电持续的续流现象。
在权利要求1所述的放电管中，可用Kr与Ar的混和气体构成上述放电气体。这样，如果用Kr与Ar的混和气体构成放电气体，借助原子量小的Ar，有防止放电延迟效果。
进一步，在权利要求1所述的放电管中，可以用Kr与Ne的混和气体构成上述放电气体。这样，如果用Kr与Ne的混和气体构成放电气体，借助有放电开始电压降低作用的Ne，形成放电变得容易。
为了达到上述第2个目的，本发明人对构成放电电极的材料进行了各种研究和实验，结果发现无氧铜中含有锆的锆铜能抑制放电电极的溅射，可很有效的提高放电管的寿命特性，是完成本发明的放电电极材料。
即，权利要求5所述的放电管，在隔放电间隙配置多个放电电极并将其与放电气体一起封入气密外壳中的放电管中，其特征在于用无氧铜中含有锆的锆铜构成上述放电电极。
对于权利要求5所述的放电管来说，通过用在无氧铜中含有锆的锆铜构成放电电极。与只用无氧铜构成放电电极的现有放电管60相比，能提高放电管的寿命特性，其理由如下。
即，阴极侧的放电电极通常由于在形成放电时被阳离子冲击并接受高温热能，从而发生使放电电极的电极材料融熔飞散的溅射，其结果阴极侧放电电极的电极材料附着到放电电极和气密外壳的内壁使其黑化，这使表面漏电流和气密外壳的内壁电位变化，因而缩短放电管的寿命。
可是，无氧铜中含有锆的锆铜其软化温度(熔点)约500℃因为与无氧铜的软化温度(熔点)200℃相比提高了约2、5倍，通过用锆铜构成放电电极，提高了放电电极的耐热性能，抑制了放电电极因溅射导致的消耗，从而提高了放电管的寿命特性。
为了达到上述第3个目的，本发明人对放电气体的构成材料及放电气体封入气压进行了各种研究和实验，结果发现，用氩单体构成放电气体同时使其封入气压为0.3～5气压时，能防止追随放电开始电压的降低，可有效地提高放电管的寿命特性，从而完成本发明。
即，权利要求6所述的放电管，隔放电间隙配置多个用无氧铜构成的放电电极，同时将其与放电气体一起封入气密外壳内，在这样的放电管中其特征在于用氩构成上述放电气体，同时将该氩以0.3～5气压的压力封入气密外壳内。
对于权利要求6所述的放电管来说，由于用氩构成放电气体同时以0.3～5气压的压力封入气密外壳内，能防止追随放电开始电压的降低，实现长寿命的放电管。
为了达到上述第4个目的，权利要求7所述的放电管，其特征在于通过将由两端开口的绝缘材料构成的圆筒形壳部件的两端开口部用兼做放电电极的一对盖部件气密密封，形成气密外壳，同时在该气密外壳内封入放电气体，此外在配置于气密外壳内的上述盖部件的放电电极部间形成放电间隙，同时在上述壳部件的内壁面形成其两端与上述盖部件隔微小的放电间隙配置的触发放电膜而构成的放电管，在壳部件内壁面的圆周方向按等间隔形成8～12条上述触发放电膜。
对于权利要求7所述的放电管来说，通过在壳部件内壁面的圆周方向按等间隔形成8～12条触发放电膜，能防止初期开始电压的上升，实现不发生初期放电延迟的长寿命的放电管。
为了达到上述第4个目的，权利要求8所述的放电管是这样的放电管，其特征在于通将由两端开口的绝缘材料构成的壳部件的两端开口部用兼做放电电极的一对盖部件气密密封，形成气密外壳，同时在该气密外壳内封入放电气体，此外在配置于气密外壳内的上述盖部件的放电电极部间形成放电间隙，同时在上述壳部件的内壁面形成其两端与上述盖部件隔微小的放电间隙配置的触发放电膜；用以碳纳米管(Carbon nanotube)为主要原料的碳系材料构成上述触发放电膜。
对于权利要求8所述的放电管来说，因为用以电子放出特性优良的碳纳米管为主要原料的碳系材料构成触发放电膜，所以能大量供给初期电子，其结果能防止初期放电开始电压的上升，实现不发生初期放电延迟的长寿命的放电管。
用以碳纳米管为主要原料的碳系材料构成的本发明的触发放电膜，细长的碳纳米管缠付在壳部件内壁面微细的凹凸中，与壳部件内壁面的附着力大，所以几乎不发生剥离，能充分发挥防止初期放电延迟的功能。
在权利要求8所述的放电管中，也能用在碳纳米管与非晶形碳混合物的烧结体中浸含硅油而成的碳系材料构成上述触发放电膜。
为了达到上述第5个目的，权利要求10所述的放电管的特征在于，隔放电间隙配置多个放电电极，同时将其与放电气体一起封入气密外壳内，进一步将由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂中添加碘化钾后的粘合剂涂敷在上述放电电极的表面，形成含有碘化钾的被膜，使上述碘化钾向上述粘合剂的添加量为0.01～23重量％。
对于权利要求10所述的放电管来说，通过使碘化钾向由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中添加量为0.01～23重量％。能将在高温环境下使用时的放电开始电压的变动率抑制到实用上无问题的±10％以内。
在权利要求10所述的放电管中，上述碘化钾向上述粘合剂中添加量也可以是5～15重量％。在碘化钾向粘合剂的添加量为5～15重量％的情况下，因为能将放电开始电压的变动率抑制在±5％以内，所以就更好了。
为了达到上述第6个目的，权利要求12所述的浪涌吸收部件，其特征在于：通过用兼做放电电极的一对盖部件气密密封由两端开口的绝缘材料构成的壳部件的两端开口部形成气密外壳，同时在气密外壳内封入放电气体，此外在配置于气密外壳内的上述盖部件的放电电极间形成放电间隙，同时在上述壳部件的内壁面上形成其两端与上述盖部件隔微小放电间隙相对配置的触发放电膜，在上述放电电极的表面上形成含有碱性碘化物的被膜。
对于权利要求12所述的浪涌吸收器件来说，因为触发放电膜的两端与兼做放电电极的盖部隔微小放电间隙配置，所以只要在设置于触发放电膜两端的两个微小放电间隙不附着放电电极部溅射飞散的电极材料就不会产生绝缘恶化。因此，本发明的浪涌吸收器件与隔微小放电间隙76相对配置一对触发放电膜78、78而成的现有的浪涌吸收器件60相比，能抑制绝缘恶化的发生，能谋求浪涌吸收器件的长寿命化。
此外，权利要求12所述的浪涌吸收器件由于触发放电膜不与兼做放电电极的盖部件电连接，所以能抑制微小放电间隙的电子放出量，还因为在放电极部的表面上形成含有功函数小而且电子放出特性优良的碱性碘化物的被膜，所以能确保高的响应性。
在权利要求12所述的浪涌吸收器件中，作为上述碱性碘化物例如有碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(PbI)的单体或混和物。
附图说明
图1是表示本发明的第1放电管的剖面图。
图2是表示本发明的第1放电管与现有放电管的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
图3是表示本发明的第1放电管与现有放电管的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
图4是表示本发明的第1放电管与现有放电管的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
图5是表示本发明的第1放电管与现有放电管的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
图6是表示本发明第2放电管的剖面图。
图7是表示本发明第3放电管的剖面图。
图8是表示本发明的将由氩构成的放电气体用2气压封入气密外壳内的第3放电管以100ms间隔工作时直流放电开始电压的移动的图。
图9是表示将由氩构成的放电气体用6气压封入气密外壳内的放电管以100ms间隔工作时直流放电开始电压的移动的图。
图10是表示将由氩构成的放电气体用2气压封入气密外壳内的本发明的第3放电管和将氩、氖和H2的混合气体用2气压封入气密外壳内的放电管的放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
图11是表示本发明第4放电管的剖面图。
图12是图11的B-B剖面图。
图13是表示形成8条触发放电膜的本发明的第4放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
图14是表示形成10条触发放电膜的本发明的第4放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
图15是表示形成12条触发放电膜的本发明的第4放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
图16是表示形成4条触发放电膜的放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系，以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
图17是表示形成6条触发放电膜的放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系，以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
图18是表示形成14条触发放电膜的放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系，以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
图19是表示本发明第5放电管的剖面图。
图20是表示用将硅油浸含到碳纳米管与非晶形碳混合物的烧结体中而成的碳系材料构成触发放电膜的本发明的第5放电管和用以石墨为主要原料的碳系材料构成触发放电膜的放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系的曲线图。
图21是本发明第6放电管的剖面图。
图22是图21的C-C剖面图。
图23是表示碘化钾(KI)向粘合剂的添加量与直流放电开始电压变动率的关系的曲线图。
图24是表示本发明的浪涌吸收器件的剖面图。
图25是表示碘化钾的配合比例与直流放电开始电压的关系的曲线图。
图26是表示碘化钾的配合比例与脉冲放电开始电压的关系的曲线图。
图27是表示现有的放电管(浪涌吸收器件)的剖面图。
图28是图27的A-A剖面图。
具体实施方式
图1示出本发明的第1放电管10。该第1放电管10与权利要求书1～4对应。
本发明的第1放电管10如图1所示，通过用兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的陶瓷等绝缘材料构成的圆筒形的壳部件12的两端开口部，形成气密外壳16。
上述盖部件14备有向气密外壳16的中心突出较大的平面状的放电电极部18和与壳部件12的端面相接的接合部20，在两盖部件14、14的放电电极部18、18之间形成规定的放电间隙22。
在上述壳部件12的内壁面24上形成多个线形的触发放电膜28，所说的触发放电膜28的两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26相对配置。该触发放电膜28用碳系材料等导电性材料构成。
在上述放电电极部18的表面上形成含有碱性碘化物的绝缘性的被膜30。该被膜30通过将由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中添加碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(PbI)等碱性碘化物的单体或混合物后的粘合剂涂敷到放电电极部18的表面上而形成的。
这种情况下，按0.01～70重量％的碱性碘化物的单体或混合物，99.99～30重量％的粘合剂的配合比例混合。粘合剂中的硅酸钠溶液与纯水的配合比例是0.01～70重量％的硅酸钠溶液和99.99～30重量％的纯水。
在上述被膜30中添加溴化铯(CsBr)、溴化铷(RbBr)、溴化镍(NiBr)、溴化铟(InBr)、溴化钴(CoBr)、溴化铁(FeBr2、FeBr3)等溴化物中的1种以上后，更进一步能谋求第1放电管10的放电开始电压的稳定化。
即使将氯化钡(BaCl)、氟化钡(BaF)、氧化钇(Y2O3)、氯化钇(YC12)、氟化钇(YF3)、钼酸钾(K2M0O4)、钨酸钾(K2WO4)、铬酸铯(Cs2CrO4)、氧化镨(Pr6O11)、钛酸钾(K2Ti4O9)中的1种以上与上述溴化物一起或在上述溴化物以外添加到上述被膜30中，也有利于第1放电管10的放电开始电压的稳定化。
这些物质以0.01～10重量％的配合比例添加到上述碱性碘化物的单体或混合物与粘合剂的混合物中。
在上述气密外壳16内封入含有原子量大而且热传导率小的Kr(氪)的放电气体。
由于在放电气体中含有原子量大而且热传导率小的Kr(氪)，能提高第1放电管10的寿命特性。这认为是由于以下理由。
即，阴极侧的放电电极部18通常因形成放电时受到阳离子冲击而溅射，其结果阴极侧的放电电极部18的电极材料呈原子状态飞散，附着在放电电极部18和气密外壳16的内壁上并使其黑化，这使表面漏电流和气密外壳16的内壁电位变化，使放电管的寿命缩短。
然而由于Kr的原子量大，形成放电时电离的Kr离子飞向阴极侧放电电极18时的加速度小，由于Kr离子的移动速度慢，所在移动中Kr离子返回基态，由于与其它分子冲突变换成热能等，加给阴极侧放电电极18的冲击小，认为能抑制放电电极部18因溅射引起的消耗。
由于Kr的热传导率小，Kr离子与放电电极部18冲突时，由于热难以传导到放电电极部18所以不易发生放电电极部18因热的融熔。因而如果放电气体中含有Kr，形成放电时即使Kr离子与放电电极部18冲突，也认为能抑制使放电电极部18融熔飞散的溅射。
此外，在用原子量大的Kr单体构成放电气体的情况下，与长寿命相反，由于Kr的移动速度慢引起发生放电延迟等导致放电特性下降，所以希望与其它气体混合使用。
例如，如果用Kr与H2的混合气体构成放电气体，借助于原子量小且为负极性气体的H2，能防止放电延迟，对防止持续放电的续流现象也有效。
如果用Kr与Ar的混合气体构成放电气体，借助原子量小的Ar对防止放电延迟有效。此外也可以在Kr与Ar的混合气体中进一步混合进H2，这时借助H2能进一步提高响应性能同时对防止续流现象也有效。
进一步，如果用Kr与Ne的混合气体构成放电气体，借助有降低放电开始电压作用的Ne，容易形成放电。
在用上述Kr与H2的混合气体、Kr与Ne的混合气体、Kr与Ar的混合气体、Kr与Ar与H2三种混合的气体构成放电气体时，Kr最好用3～95体积％的比例混合。
即，Kr的混合比例小于3体积％时，不太能得到寿命特性提高的效果，另一方面，Kr的混合比例超过95体积％时，使放电特性下降得太大。
对于具有上述构成的本发明第1放电管10来说，在兼做放电电极的上述一对盖部件14、14间施加该第1放电管10的放电开始电压以上的电压后，在触发放电膜28的两端与盖部件14、14间的微小放电间隙26电场集中，因此在微小放电间隙26放出电子，发生作为触发放电的沿面电晕放电。然后该沿面电晕放电借助电子的点火效应转移为辉光放电。而且此辉光放电向放电电极部18、18间的放电间隙22转移，转变为作为主放电的弧光放电。在本发明的第1放电管10中，由于利用在微小放电间隙26产生的原来响应速度快的沿面电晕放电作为触发放电，能实现高的响应性。
本发明的第1放电管10的触发放电膜28、28，由于不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，能抑制微小放电间隙26中的电场过度集中，其结果能获得稳定的放电开始电压。
即，如现有的放电管60那样，能触发放电膜78、78与兼做放电电极的盖部件64、64电连接后，由于微小放电间隙76的电场集中程度强，容易大量放出电子，每次放电的电子放出量容易不稳定，结果导致放电开始电压的不稳定。
与此相反，对本发明第1放电管10来说，由于触发放电膜28、28不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，所以微小放电间隙26的电场集中程度弱，能抑制电子放出量，每次放电的电子放出量稳定，结果能获得稳定的放电开始电压。
如上所述，对本发明的第1放电管10来说，通过在气密外壳16内封入含有原子量大且热传导率小的Kr的放电气体，能抑制放电电极18因溅射导致的消耗，与现有放电管60相比，能提高寿命特性。
如图2～图5所示，本发明人对于放电开始电压设定为800V的本发明第1放电管10和现有的放电管60，进行放电次数与放电开始电压关系的试验。
即，图2是表示用Kr单体(100体积％)构成放电气体的本发明第1放电管10，和用Ar、Ne及H2的混合气体构成放电气体的现有放电管60的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
图3是表示用Kr(20体积％)与Ar(80体积％)的混合气体构成放电气体的本发明第1放电管10，和用Ar、Ne及H2的混合气体构成放电气体的现有放电管60的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
图4是表示用Kr(10体积％)与Ar(90体积％)的混合气体构成放电气体的本发明第1放电管10，和用Ar、Ne及H2的混合气体构成放电气体的现有放电管60的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
图5是表示用Kr(5体积％)与Ar(95体积％)的混合气体构成放电气体的本发明第1放电管10，和用Ar、Ne及H2的混合气体构成放电气体的现有放电管60的放电次数与放电开始电压的关系的曲线图。
如图2～图5的试验结果所示，对现有放电管60来说，从放电次数超过约200万次附近，放电开始电压大幅度变动而无法使用，与此相反，本发明的第1放电管10即使放电次数超过1000万次，放电开始电压也是稳定的。这样通过使用含有Kr的放电气体，能实现第1放电管10的长寿命化。
此外，放电气体中Kr的比例不管是100体积％情况还是5体积％情况，放电管10的寿命特性几乎无变化，因而即使放电气体中含有Kr的比例小，也都能获得寿命特性充分提高的效果。
对于本发明的第1放电管10来说，因为在放电电极部18的表面形成含有放电开始电压稳定有效的碱性碘化物的被膜30，所以在使用该第1放电管10作为开关放电器时，接受来自未图示的电容器的高压脉冲(数百Hz以上)，常常能以数ms这样短的间隔用规定的放电开始电压稳定地工作。
进一步，使用本发明的第1放电管10作为气体放电器时，即使是在施加上升时间快的浪涌电压的情况下，也不易产生使该放电开始电压发生变动的所谓放电开始电压的“起伏”，能用现定的放电开始电压稳定地工作。
即，放电开始电压的“起伏”现象，是因为在浪涌电压加到第1放电管10时，作为放电火种的初期电子和离子与放电气体分子冲突将其电离为离子和电子的α效应、和已电离的离子与放电电极部18表面的被膜30冲突发出二次级电子的二次级发射作用(γ效应)都不能稳定地进行而产生的现象。
然而，对本发明来说，由于上述被膜30中含有的碱性碘化物有易使放电气体分子离子化的性质，所以在气密外壳16内存在大量的离子，结果因显示出稳定的α效应和二次级电子发射作用(γ效应)，所以不易产生放电开始电压的“起伏”。
图6示出本发明第2放电管40。此第2放电管40与权利要求5对应。与上述第1放电管10相同的构成部件给予相同的符号。
本发明的第2放电管40如图6所示，通过用兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的绝缘材料陶瓷构成的圆筒形的壳部件12的两端开口部，形成气密外壳16。
上述盖部件14备有向气密外壳16的中心有较大突出的平面状的放电电极部18和与壳部件12的端面相接的接合部20，在两盖部件14、14的放电电极部18、18间形成规定的放电间隙22。壳部件12的端面与盖部件14的接合部20通过银焊料等密封材料(未图示)被气密密封。
在上述壳部件12的内壁面24上形成其两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26相对配置的多个线状触发放电膜28。该触发放电膜28由碳系材料等导电性材料构成。
备有放电电极部18和接合部20的上述盖部件14由在无氧铜中含有锆(Zr)的锆铜构成。
这样，通过用在无氧铜中含有锆的锆铜构成放电电极部18，与用无氧铜构成放电电极部68的现有放电管60相比，能提高第2放电管40的寿命特性。其理由如下。
即，阴极侧放电电极部18由于通常形成放电时受到阳离子的冲击和接受高温热能，产生使放电电极18的电极材料融熔飞散的溅射，其结果，阴极侧放电电极部18的电极材料附着到放电电极部18和气密外壳16的内壁上并使其黑化，这使表面漏电流和气密外壳16的内壁电位变化，使放电管的寿命缩短。
然而，无氧铜中含有锆的锆铜的软化温度(熔点)约是500℃，因为与无氧铜的约200℃软化温度相比提高了约2.5倍，通过用锆铜构成放电电极部18，使放电电极部18的耐热性能提高，能抑制放电电极部18因溅射的消耗，提高第2放电管40的寿命特性。而且对锆来说由于有消气剂的作用，所以能获得消气剂作用产生的提高放电特性的效果。
即使在用无氧铜中含有锆的锆铜构成放电电极部18的情况下，与现有的用无氧铜构成放电电极68的情况相同，形成放电时不会放出氧等不纯气体，对气密外壳16内的放电气体的组成不会造成坏的影响。
锆铜的热膨胀系数与无氧铜的热膨胀系数大致相等，所以即使在用锆铜构成盖部件14时，对与由陶瓷构成的盖部件12的接合不会产生障碍。
在上述放电电极部18的表面形成含有碱性碘化物的绝缘性的被膜30。此被膜30是通过将由硅酸溶液和纯水构成的粘合剂中添加了碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(RbI)等碱性碘化物的单体或混合物以后的粘合剂涂敷到放电电极部18的表面而形成的。
这时，用碱性碘化物的单体或混合物为0.01～70重量％，粘合剂为99.99～30重量％的配合比例进行混合。粘合剂中的硅酸钠溶液与纯水配合比例是硅酸钠溶液0.01～70重量％，纯水99.99～30重量％。
将溴化铯(CsBr)、溴化铷(RbBr)、溴化镍(NiBr2)、溴化铟(InBr3)、溴化钴(CoBr2)、溴化铁(FeBr2、FeBr3)等1种以上的溴化物添加到上述被膜30中时能更进一步使第2放电管40的放电开始电压稳定化。
将氯化钡(BaCl)、氟化钡(BaF)、氧化钇(Y2O3)、氯化钇(YC12)、氟化钇(YF3)、钼酸钾(K2M0O4)、钨酸钾(K2WO4)、铬酸铯(Cs2CrO4)、氧化镨(Pr6O11)、钛酸钾(K2Ti4O9)中的1种以上与上述溴化物一起或在上述溴化物以外添加到上述被膜30中，也有助于第2放电管40的放电开始电压的稳定化。
这些物质以0.01～10重量％的配合比例添加到上述碱性碘化物的单体或混合物与粘合剂的混合物中。
在上述气密外壳16内封入规定的放电气体。此放电气体例如是氩、氖、氦、氙等稀有气体或氮气体等惰性气体的单体或混合气体。也能是稀有气体或惰性气体的单体或混合气体与H2等负极性气体的混合气体。
与第1放电管10相同，通过在上述气密外壳16内封入含有原子量大且热传导率小的Kr(氪)的放电气体，能提高第2放电管40的寿命特性。
对具有上述构成的本发明的第2放电管40来说，在兼做放电电极的上述一对盖部件14、14间施加该第2放电管40的放电开始电压以上的电压时，在触发放电膜28的两端和盖部件14、14间的微小放电间隙26电场集中，因此在微小放电间隙26放出电子，产生作为触发放电的沿面电晕放电。随后此沿面电晕放电借助电子点火效应转为辉光放电。而且此辉光放电向放电电极部18、18间的放电间隙22转移，并转为作为主放电的弧光放电。在本发明的第2放电管40，由于利用在微小放电间隙26产生的原来响应速度快的沿面电晕放电作为触发放电，所以能实现高的响应性。
本发明的第2放电管40的触发放电膜28、28由于不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，能抑制微小放电间隙26中的电场过度集中，结果能获得稳定的放电开始电压。
即，如现有放电管60那样，触发放电膜78、78与兼做放电电极的盖部件64、64电连接时，由于微小放电间隙76中的电场集中程度强，电子易大量放出，每次放电的电子放出量易变得不稳定，其结果导致放电开始电压不稳定。
与此相反，对本发明的第2放电管40来说，由于触发放电膜28、28不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，所以微小放电间隙26中的电场集中程度弱，抑制电子的放出量，每次放电的电子放出量稳定，结果能获得稳定的放电开始电压。
如上所述，对本发明的第2放电管40来说，用在无氧铜中含有锆的锆铜构成放电电极部18，因为该锆铜的熔点比无氧铜约高2.5倍，与用无氧铜构成放电电极部68的现有放电管60相比，放电电极部18的耐热性提高，其结果能抑制形成放电时的放电电极部18因溅射造成的消耗，能提高第二放电管40的寿命特性。
图7示出本发明的第3放电管42。此第3放电管42与权利要求6相对应。与上述第1放电管10相同的构成部件给予相同的符号。
本发明的第3放电管42如图7所示，通过兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的绝缘材料陶瓷构成的圆筒形的壳部件12的两端开口部，形成气密外壳16。
上述盖部件14具备向气密外壳16的中心突出较大的平面状的放电电极部18和与壳部件12的端面相接的接合部20，在两盖部件14、14的放电电极部18、18之间形成规定的放电间隙22。壳部件12的端面与盖部件14的接合部20通银焊料等密封材料(未图示)被气密密封。上述放电间隙22例如为1.5mm左右。
在上述壳部件12的内壁面24上形成其两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26相对配置的多个线状的触发放电膜28。该触发放电膜28用碳系材料等导电性材料构成。
备有放电电极部18和接合部20的上述盖部件14用无氧铜构成。用无氧铜构成的放电电极部18在形成放电时不会放出氧等不纯体，不会对气密外壳16内的放电气体的组成产生坏的影响。
在上述放电电极部18的表面上形成含有放电电压稳定有效的碱性碘化物的绝缘性的被膜30。此被膜30通过将把碘化钾(KI)、碘化钠(Na1)、碘化铯(CsI)、碘化铷(RbI)等碱性碘化物的单体或混合物添加到由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂后的粘合剂涂敷到放电电极部18的表面而形成的。
这时，用碱性碘化物的单体或混合物为0.01～70重量％，粘合剂为99.99～30重量％的配合比例将它们混合起来。粘合剂中的硅酸钠溶液与纯水的配合比例是硅酸钠溶液为0.01～70重量％，纯水99.99～30重量％。-
将溴化铯(CsBr)、溴化铷(RbBr)、溴化镍(NiBr2)、溴化铟(InBr3)、溴化钴(CoBr2)、溴化铁(FeBr2、FeBr3)等溴化物中的1种以上添加到上述被膜30中时，能更进一步使第3放电管42的放电开始电压稳定。
此外将氯化钡(BaC1)、氟化钡(BaF)、氧化钇(Y2O3)、氯化钇(YC12)、氟化钇(YF3)、钼酸钾(K2M0O4)、钨酸钾(K2WO4)、铬酸铯(Cs2CrO4)、氧化镨(Pr6O11)、钛酸钾(K2Ti4O9)中的1种以上与上述溴化物一起或在上述溴化物以外，添加到上述被膜30中，也有助于第3放电管42的放电开始电压的稳定化。
这些物质用0.01～10重量％的配合比例添加到上述碱性碘化物的单体或混合物与粘合剂的混合物中。
此外，含有碱性碘化物的绝缘性的上述被膜30由于功函数小，电子放出特性优良，有使放电开始电压下降的作用，特别是，在将碘化钾(KI)添加到由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂中形成被膜30时，有显著降低放电开始电压的作用。
这时，添加到粘合剂(硅酸钠溶液与纯水的配合比例为1∶1)中的碘化钾的配合比例超过40重量％时，碘化钾对粘合剂的溶解度变饱和，由于在其以上不溶解，所以碘化钾的配合比例最好在0.1重量％～40重量％的范围，碘化钾的配合比例为40重量％时，放电开始电压的降低作用最大。
用0.3～5气压的压力将由氩构成的放电气体封入上述气密外壳16内。
这样一来，通过以0.3～5气压的压力将由氩构成的放电气体封入气密外壳16内，能防止在使本发明第3放电管42用规定的时间间隔反复工作时的初次放电开始电压(初期放电开始电压)下面的第2次以后的放电开始电压(追随放电开始电压)的降低。
向气密外壳16内封入氩的气压为0.3～5气压范围的理由如下。即封入气压比0.3气压低时由于气密外壳16中的气体分子量少，形成放电时阳离子不与气体分子冲突而与阴极侧放电电极部18冲突的比例高，结果阴极侧放电电极部18的溅射量增加。而且已溅射的阴极侧放电电极部18的电极材料以原子状态飞散，由于一边吸附气体分子一边附着在气密外壳16的内壁上，所以使气密外壳16内的放电气体的组成变质，结果是使放电开始电压不稳定。
另一方面，封入气压高于5气压时，在放电电极部18、18的容易产生电场集中的部分间，存在以低电压形成局部放电的情况，放电开始电也不稳定了。
因此，氩的封入气压在上述的0.3～5气压的范围内是适当的。
对本发明的上述第3放电管42来说，在兼做放电电极的上述一对盖部件14、14间施加该第3放电管42的放电开始电压以上的电压时，在触发放电膜28的两端与盖部件14、14间的微小放电间隙26电场集中，因此在微小放电间隙26放出电子，发生作为触发放电的沿面电晕放电。随后，此沿面电晕放电借助电子的点火效应转为辉光放电。而且，此辉光放电向放电电极部18、18间的放电间隙22转移，转为作为主放电的弧光放电。在本发明的第3放电管42，由于利用在微小放电间隙26产生的原来响应速度快的沿面电晕放电作为触发放电，所以能实现高的响应性。
本发明第3放电管42的各触发放电膜28的两端，因为与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙配置，所以在设置于触发放电膜28两端的两个微小放电间隙26，只要不附着放电电极部18溅射飞散的电极材料，就不会发生绝缘恶化。因此，本发明的第3放电管42与隔微小放电间隙76相对配置一对触发放电膜78、78而成的现有放电管60相比，能抑制绝缘恶化的发生。
这时，由于触发放电膜28不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，能抑制微小放电间隙26中的电子放出量，因为在放电电极部18的表面形成含有功函数小电子放出特性优良的碱性碘化物的被膜30，所以也能确保高的响应性。
如上所述，对本发明第3放电管42来说，通过在气密外壳16内以0.3～5气压的压力封入由氩构成的放电气体，不会产生追随放电开始电压的下降，能实现长寿命的放电管。
图8是以2气压将由氩构成的放电气体封入气密外壳16内，使其直流放电开始电压设定在800V的本发明第3放电管42以100ms间隔工作时的表示直流放电开始电压推移的图，如该图所示，对此第3放电管42来说，理解为追随放电开始电压常稳定在额定的800V左右。
另一方面，图9是以6气压将由氩构成的放电气体封入气密外壳16内，使其直流放电开始电压设定在800V的放电管用100ms间隔工作时的表示直流放电开始电压推移的图，如该图所示，在该放电管的情况下常发生追随放电开始电压比额定的800V低的情况，极不稳定。
图10是表示以2气压将由氩构成的放电气体封入气密外壳16内的本发明第3放电管42，和以2气压将氩(40％)、氖(40％)及H2(20％)的混合气体封入气密外壳16内的放电管的放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。如该曲线图所示，在将氩、氖及H2的混合气体封入气密外壳16内的放电管的情况(图10的曲线B)下，在放电次数达到40万次之前，追随放电开始电压下降，不能使用，与此相反，在本发明第3放电管42的情况(图10的曲线A)下，即使放电次数超过100万次，追随放电开始电压也无大的变化，实现长寿命化。
图11和图12示出本发明的第4放电管44。此第4放电管44与权利要求7对应。与上述第放电管10相同的构成部件给予相同的符号。
本发明的第4放电管44如图11和图12所示，通过用兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的绝缘材料陶瓷构成的圆筒形的壳部件12的两端开口部，形成气密外壳16。
上述盖部件14备有向气密外壳16的中心突出较大的平面状的放电电极部18和与壳部件12的端面相接的接合部20，在两盖部件14、14的放电电极部18、18之间形成规定的放电间隙22。此放电间隙22例如为1.5mm左右。
备有放电电极部18和接合部20的上述盖部件14用无氧铜或在无氧铜中含有锆(Zr)的锆铜构成。壳部件12的端面与盖部件14的接合部20通过银焊料等密封材料(未图示)气密密封。
在上述壳部件12的内壁面24上形成其两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26配置的多个线状的触发放电膜28。在图11和图12中，表示在壳部件12的内壁面24的圆周方向以45度间隔形成8条触发放电膜28的情况，这只是一个例子，上述触发放电膜28在壳部件12的内壁面24的圆周方向按等间隔可形成8条-12条。
上述触发放电膜28用碳系材料等导电性材料构成。此触发放电膜28例如通过涂敷由碳系材料构成的芯材而形成。
因此，在上述盖部件的全长L(参照图11)为4.6mm，内径D1(参照图12)为6mm时，上述触发放电膜28的长度设定为3mm，宽度设定为0.57mm。
在上述放电电极部18的表面上形成含有放电开始电压稳定有效的碱性碘化物的绝缘性的被膜30。此被膜30是通过将在由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂中添加了碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(RbI)等碱性碘化物的单体或混合物后的粘合剂涂敷到放电电极部18表面而形成。
这时，用碱性碘化物的单体或混合物为0.01～70重量％，粘合剂为99.99～30重量％的配合比例将它们混合起来。粘合剂中的硅酸钠溶液与纯水的配合比例是硅酸钠溶液0.01～70重量％纯水99.99～30重量％。
将溴化铯(CsBr)、溴化铷(RbBr)、溴化镍(NiBr2)、溴化铟(InBr3)、溴化钴(CoBr2)、溴化铁(FeBr2、FeBr3)等溴化物中的1种以添加到上述被膜30中时，能更进一步地使第4放电管44的放电开始电压稳定化。
即使将氯化钡(BaC1)、氟化钡(BaF)、氧化钇(Y2O3)、氯化钇(YC12)、氟化钇(YF3)、钼酸钾(K2M0O4)、钨酸钾(K2WO4)、铬酸铯(Cs2CrO4)、氧化镨(Pr6O11)、钛酸钾(K2Ti4O9)中的1种以上与上述溴化物一起或在上述溴化物以外添加到上述被膜30中，也有助于第4放电管44的放电开始电压的稳定化。
这些物质以0.01～10重量％的配合比例添加到上述碱性碘化物的单体或混合物与粘合剂的混合物中。
此外，含有碱性碘化物的绝缘性被膜30由于功函数小，电子放出特性优良而有使放电开始电压降低的作用，特别是，在将碘化钾(KI)添加到由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中形成被膜30时，使放电开始电压下降的作用是显著的。
这时，添加到粘合剂(硅酸钠溶液与纯水的配合比例为1∶1)的碘化钾的配合比例超过40重量％时，由于碘化钾对粘合剂的溶解度变成饱和，在其以上不溶解，所以碘化钾的配合比例最好在0.1重量％～40重量％的范围内，碘化钾的配合比例为40重量％时，放电开始电压的下降作用最大。
在上述气密外壳16内封入规定的放电气体。作为该放电气体例如有氩、氖、氦、氙等稀有气体或氮气体等惰性气体的单体或混合物。也有稀有气体或惰性气体的单体或混合物与H2等负极性气体的混合气体。
对本发明的上述第4放电管44来说，在兼做放电电极的上述一对盖部件14、14间施加该第4放电管44的放电开始电压以上的电压时，在触发放电膜28的两端与盖部件14、14间的微小放电间隙26电场集中，因此在微小放电间隙26放出电子，发生作为触发放电的沿面电晕放电。随后，此沿面电晕放电借助电子的点火效应转为辉光放电。而且，此辉光放电向放电电极部18、18间的放电间隙22转移，并转变为作为主放电的弧光放电。
而且，对本发明第4放电管44来说，通过沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按等间隔形成8条～12条触发放电膜28，能防止初期放电开始电压的上升，能实现不产生初期放电延迟的长寿命的放电管。此外，初期放电开始电压称为使放电管反复工作时的初次的放电开始电压，将该初期放电开始电压下面的第2次以后的放电开始电压称为追随放电开始电压。
即，在壳部件12的内壁面24上形成的触发放电膜28为7条以下时，初期电子的供给量不足，不能充分地防止初期放电延迟。
另一方面，在壳部件12的内壁面24形成的触发放电膜28在13条以上时，能抑制初期放电开始电压的上升，触发放电未转为放电电极部18、18间的主放电，在触发放电膜28放电持续，结果产生追随放电开始电压下降这样的问题。
因此，触发放电膜28如上所述在壳部件12的内壁面24的圆周方向用等间隔形成8条～12条是适当的。
图13～图15是表示直流放电开始电压设定为800V的本发明第4放电管44的放电次数与初期放电开始电压的关系以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
即，图13是表示在壳部件12的内壁面24的圆周方向按45度间隔形成8条触发放电膜28的本发明第4放电管44的，放电次数与初期放电开始电压的关系(图13的A)以及放电次数与追随放电开始电压的关系(图13的B)的曲线图。图14是表示在壳部件12的内壁面24的圆周方向按36度间隔形成10条触发放电膜28的本发明第4放电管44的，放电次数与初期放电开始电压的关系(图14的A)以及放电次数与追随放电开始电压的关系(图14的B)的曲线图。进一步，图15是表示在壳部件12的内壁面24的圆周方向按30度间隔形成12条触发放电膜28的本发明第4放电管44的，放电次数与初期放电开始电压的关系(图15的A)以及放电次数与追随放电开始电压的关系(图15的B)的曲线图。
另一方面，图16～图18是表示作为对本发明第4放电管44的比较例的放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系以及放电次数与追随放电开始电压的关系的曲线图。
即，图16是表示作为沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按90度间隔形成4条触发放电膜28的比较例放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系(图16的A)以及放电次数与追随放电开始电压的关系(图16的B)的曲线图。图17是表示作为沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按60度的间隔形成6条触发放电膜28的比较例放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系(图17的A)以及放电次数与追随放电开始电压的关系(图17的B)的曲线图。进而图18是表示作为沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按26度间隔形成14条触发放电膜28的比较例放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系(图18的A)以及放电次数与追随放电开始电压的关系(图18的B)的曲线图。
如图13～图15所示，在沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按等间形成8条(图13)、10条(图14)、12条(图15)触发放电膜28的本发明第4放电管44的情况下，既使放电次数超过100万次，初期放电开始电压也无大的变化，从而不会产生初期放电延迟，能实现长寿命。对于图13～15所示的本发明的第4放电管44来说，追随放电开始电压也稳定。
与此相反，如图16和图17所示，在沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按等间形成4条(图16)、6条(图17)触发放电膜28的比较例放电管的情况下，从放电次数20万次左右初期放电开始电压上升，发生初期放电延迟。
此外如图18所示，在沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按等间形成14条触发放电膜28的比较例放电管的情况下，与本发明第4放电管44一样，能抑制初期放电开始电压的上升，但从放电次数约60万次左右，追随放电开始电压开始下降，不适合应用。
因为本发明第4放电管44的各触发放电膜28的两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26配置，只要在设置于触发放电膜28两端的两个微小放电间隙26不附着放电电极部18溅射飞散的电极材料就不会发生绝缘恶化。因此，本发明的第4放电管44与隔微小放电间隙26相对配置一对触发放电膜78、78的现有放电管60相比，能抑制绝缘恶化的发生。
这时，由于触发放电膜28未与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，能抑制微小放电间隙26中电场集中程度，如上所述，因为在放电电极部18的表面上形成含有功函数小且电子放出特性优良的碱性碘化物的被膜30，所以无损于高响应性。
图19示出本发明第5放电管46。此第5放电管46与权利要求8和9对应。与上述第1放电管10相同的构成部件给予相同的符号。
本发明第5放电管46如图19所示，通过用兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的绝缘材料陶瓷构成的圆筒形壳部件12的两端开口部，形成气密外壳16。
上述盖部14备有向气密外壳16的中心突出较大的平面状的放电电极部18和与壳部件12的端面相接的接合部20，在两盖部件14、14的放电电极部18、18之间形成规定的放电间隙22。此放电间隙22例如是1.5mm左右。
备有放电电极部18和接合部20的上述盖部件14用无氧铜或者在无氧铜中含有锆(Zr)的锆铜构成。壳部件12的端面与盖部件14的接合部20通过银焊料等密封材料(未图示)气密密封。
上述气密外壳16内封入规定的放电气体。作为此放电气体例如是氩、氖、氦、氙等稀有气体或氮气体等惰性气体的单体或混合物。也可以是稀有气体或惰性气体的单体或混合物与H2等负极性气体的混合气体。
在上述壳部件12的内壁面24上形成多条其两端与兼做放电电极的盖部件14、14隔微小放电间隙26配置的线状触发放电膜28。
上述触发放电膜28用以碳纳米管为主要原料的碳系材料构成。具体地说是在由用作为主要原料的碳纳米管80％，非晶形碳20％的比例混合的混合物的烧结体上浸含硅油而成的碳系材料构成的。上述非晶形碳有作为结合材料的功能，通过该非晶形碳能强固地将这些碳纳米管们结合起来。
上述碳纳米管其由碳原子的6员环连续构成的石墨构造体是呈圆筒状的功函数低的导电体，其前端部为圆锥状，极尖锐。碳纳米管细长，其直径为2nm～数+nm左右，长度0.5～1μm左右，其高度对直径的比例即高宽比大。这样一来，由于碳纳米管前端部尖锐而且高宽比大，在前端部产生强的电场集中，所以具有优良的电子放出特性。此外，碳纳米管不仅是单层碳纳米管，也能使用圆筒形石墨构造体重叠成多个同心圆形而形成的多层碳纳米管。
上述触发放电膜28是通过将用碳系材料构成的芯材涂敷到壳部件12的内壁面24，附着碳系材料而形成的，所说的碳系材料是在碳纳米管和非晶形碳混合物的烧结体上浸含硅油而成的。
这时，通过将硅油浸入碳纳米管与非晶形碳混合物的烧结体，提高将上述芯材涂敷到壳部件12的内壁面24时的碳系材料附着性。
上述硅油虽能产生不纯气体，但在形成气密外壳16的过程中，因为硅油蒸发被排气，不会对气密外壳16内的放电气体的组成产生不良影响。即，上述气密外壳16在约800度的加热气氛中，进行壳部件12内的真空排气后，再导入规定的放电气体，然后通过密封材料将壳部件12和盖部件14气密密封而形成，所以上述硅油在约800度的加热气氛条件下蒸发，同时在真空排气过程中被排气。
在上述放电电极部18的表面上形成含有放电开始电压稳定有效的碱性碘化物的被膜30。此被膜30是通过将碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(RbI)等碱性碘化物的单体或混合物添加到由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中以后的粘合剂涂敷到放电电极部18表面而形成的。
这时，以碱性碘化物的单体或混合物0.01～70重量％，粘合剂为99.99～30重量％的配合比例将其混合起来。粘合剂中硅酸钠溶液与纯水的配合比例是硅酸钠溶液0.01～70重量％纯水99.99～30重量％。
在上述被膜30中添加溴化铯(CsBr)、溴化铷(RbBr)、溴化镍(NiBr2)、溴化铟(InBr3)、溴化钴(CoBr2)、溴化铁(FeBr2、FeBr3)等溴化物中的1种以上时，能更进一步使第5放电管46的放电开始电压稳定化。
此外，即使将氯化钡(BaG1)、氟化钡(BaF)、氧化钇(Y2O3)、氯化钇(YC12)、氟化钇(YF3)、钼酸钾(K2M0O4)、钨酸钾(K2WO4)、铬酸铯(Cs2CrO4)、氧化镨(Pr6O11)、钛酸钾(K2Ti4O9)中的1种以上与上述溴化物一起或在上述溴化物以外添加到上述被膜30中，也有助于第5放电管46的放电开始电压的稳定化。
这些物质以0.01～10重量％的配合比例添加到上述碱性碘化物的单体或混合物与粘合剂的混合物中。
含有碱性碘化物的绝缘性的上述被膜30由于功函数小电子放出特性好，有降低放电开始电压的作用，特别是将碘化钾(KI)加进由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中形成被膜30时，降低放电开始电压的作用显著。
这时，添加到粘合剂(硅酸钠溶液与纯水配合比1∶1)中的碘化钾的配合比例超过40重量％时，由于碘化钾对粘合剂的溶解度饱和，其以上不溶解，所以碘化钾的配合比例最好在0.1重量％～40重量％的范围，碘化钾的配合比例为40重量％时，降低放电开始电压的作用最大。
对本发明的第5放电管46来说，在兼做放电电极的上述一对盖部件14、14间施加该第5放电管46的放电开始电压以上的电压时，在触发放电膜28的两端与盖部件14、14间的微小放电间隙26电场集中，因此，在微小放电间隙26放出电子，产生作为触发放电的沿面电晕放电。随后此沿面电晕放电借助电子的点火效应转为辉光放电。而且，此辉光放电向放电电极部18、18间的放电间隙22转移，并转为作为主放电的弧光放电。
而且，对本发明的第5放电管46来说，因为用以电子放出特性优良的碳纳米管为主要原料的碳系材料构成触发放电膜28，能大量供给初期电子，结果能防止初期放电开始电压的上升，实现不产生初期放电延迟的长寿命的放电管。
用以碳纳米管为主要原料的碳系材料构成的本发明的触发放电膜28，由于细长的碳纳米管绕附在盖部件12的内壁面24的细微的凸凹处，与盖部件内壁面24的附着力大，几乎不发生剥离，能充分发挥防止初期放电延迟的功能。
图20是表示用在碳纳米管与非晶体碳混合物的烧结体上浸入硅油而成的碳系材料构成触发放电膜28的本发明第5放电管46和用石墨为主要原料的碳系材料构成触发放电膜28的放电管的放电次数与初期放电开始电压的关系的曲线图。如该曲线图所示，对于用以石墨为主要原料的碳系材料构成触发放电膜28的放电管(图20的曲线B)来说，从放电次数约60万次左右初期放电开始电压上升，发生初期放电延迟，与此相反，在本发明第5放电管46的情况(图20的曲线A)，即使放电次数超过100万次，初期放电开始电压也无大的变化，因而不会发生初期放电延迟，实现长寿命化。
因为本发明的第5放电管46的各触发放电膜28的两端与构成放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26配置，只要在设置于触发放电膜28两端的两个微小放电间隙26不附着放电电极部18溅射飞散的电极材料，就不会发生绝缘恶化。因此，本发明的第5放电管46与隔微小放电间隙76相对配置一对触发放电膜78、78的现有放电管60相比，能抑制绝缘恶化的发生。
这时，由于触发放电膜28不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，能抑制微小放电间隙26中电场集中程度，如上所述，用以电子放出特性优良的碳纳米管为主要原料的碳系材料构成触发放电膜28，同时因为在放电电极18的表面也形成含有功函数小且电子放出特性优良的碱性碘化物的被膜30，所以不会损坏高响应性。
图21和图22示出本发明的第6放电管48。此第6放电管48与权利要求10和11对应。与上述放电管10相同的构成部件给予相同的符号。
本发明的第6放电管48如图21和图22所示，通过用兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的绝缘材料陶瓷构成的圆筒形壳部件12的两端开口部，形成气密外壳16。
上述盖部件14备有向气密外壳16的中心突出较大的平面状的放电电极部18和与壳部件12的端面相接的接合部20，在两盖部件14、14的放电电极部18、18之间形成规定的放电间隙22。
备有放电电极部18和接合部20的上述盖部件14用无氧铜或在无氧铜中含有锆(Zr)的锆铜构成。通过银焊料等密封材料(未图示)气密密封壳部件12的端面和盖部件14的接合部20。
在上述壳部件12的内壁面24上形成多条其两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26配置的线状触发放电膜28。在图21和图22中，例示出沿壳部件12的内壁面24的圆周方向按45度间隔形成8条触发放电膜28的情况。
上述触发放电膜28用碳系材料等导电性材料构成。此触发放电膜28例如能通过涂敷由碳系材料构成的芯材而形成。
在上述放电电极部18的表面形成含有碘化钾(KI)的绝缘性被膜30。此被膜30放电开始电压稳定有效，而且功函数小，电子放出特性优良，有使放电开始电压降低的作用。
上述被膜30是通过将在由硅酸钠溶液和纯水构成的粘合剂中加进碘化钾后的粘合剂涂敷(被复)在放电电极部18的表面而形成的。
这时，碘化钾向由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂的添加量为0.01～23重量％，最好是5～15重量％。
粘合剂中硅酸钠溶液与纯水的配合比例是硅酸钠溶液为50～67重量％，最好是60重量％。纯水为50～33重量％，最好是40重量％。
将溴化铯(CaBr)、溴化铷(RbBr)、溴化镍(NiBr2)、溴化铟(InBr3)、溴化钴(CoBr2)、溴化铁(FeBr2、FeBr3)等溴化物中的1种以上添加到上述被膜30中时，能更进一步使第6放电管48的放电开始电压稳定化。
将氯化钡(BaG1)、氟化钡(BaF)、氧化钇(Y2O3)、氯化钇(YC12)、氟化钇(YF3)、钼酸钾(K2M0O4)、钨酸钾(K2WO4)、铬酸铯(Cs2CrO4)、氧化镨(Pr6O11)、钛酸钾(K2Ti4O9)中的1种以上与上述溴化物一起或在上述溴化物以外，添加入上述被膜30中，也有助于第6放电管48的放电开始电压的稳定化。
这些物质按0.01～10重量％的配合比例添加到上述碘化钾与粘合剂的混合物中。
在上述气密外壳16内封入规定的放电气体。此放电气体例如是氩、氖、氦、氙等稀有气体或氮气体等惰性气体的单体或混合气体。也可以是稀有气体或惰性气体的单体或混合气体与H2等负极性气体的混合气体。
对本发明的上述第6放电管48来说，在兼做放电电极的上述一对盖部件14、14间施加该第6放电管48的放电开始电压以上的电压时，在触发放电膜28的两端与盖部件14、14间的微小放电间隙26电场集中，因此在微小放电间隙26放出电子，发生作为触发放电的沿面电晕放电。然后此沿面电晕放电借助电子点火效应转为辉光放电。而且此辉光放电向放电电极部18、18间的放电间隙22转移，转换为作为主放电的弧光放电。
本发明第6放电管48的各触发放电膜28的两端因为与兼做放电电极的盖部件14、14隔微小放电间隙26配置，所以只要在设置于触发放电膜28两端的两个微小放电间隙26不附着放电电极部18溅射飞散的电极材料，就不会产生绝缘恶化。因此，本发明的第6放电管48与隔微小放电间隙76相对配置一对触发放电膜78、78而成的现有放电管60相比，能抑制绝缘恶化的发生。
这时，由于触发放电膜28不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，能抑制微小放电间隙26中电场集中程度，如上述那样，由于在放电电极部18的表面形成功函数小，电子放出特性优良的上述被膜30，所以不会损坏高的响应性。
而且，对本发明第6放电管48来说，通过使碘化钾向由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中的添加量为0.01～23重量％，即使在高温环境下使用时也能抑制放电开始电压的变动率。
图23是表示用150℃加热本发明的第6放电管48后再放置50小时情况下的碘化钾(KI)向粘合剂的添加量与直流放电开始电压的变动率的关系的曲线图。所使用的第6放电管48是用无氧铜构成放电电极部18，用Ar构成放电气体，而粘合剂中硅酸钠溶液与纯水的配合比例是60重量％∶40重量％。
如果直流放电开始电压的变动率在±10％以内，使用上无问题，如图23的曲线所示，如果碘化钾向粘合剂的添加量为0.01～23重量％，能将放电开始电压的变动率抑制在±10％以内。碘化钾向粘合剂的添加量为5～15重量％时，因为能将放电开始电压的变动率抑制在±5％以内，所以就更好了。
由于粘合剂中的硅酸钠溶液的量多，粘合剂的粘性就高，将粘合剂涂敷(被复)到放电电极部18表面形成的上述被膜30的膜厚容易不均匀，其结果成为产生放电开始电压偏差的主要原因。
另一方面，由于粘合剂中的硅酸钠溶液的量少，粘合剂的粘性就低，放电电极18表面与被膜30的粘结力小，其结果被膜30易被溅射，成为寿命特性恶化的主要原因。
由上述可知，粘合剂中硅酸钠溶液与纯水的配合比例如上述那样，硅酸钠溶液为50～67重量％，最好是60重量％。纯水为50～33重量％，最好是40重量％，这才是适当的。
图24示出本发明的浪涌吸收器件50。此浪涌吸收器件50与权利要求12和13相对应。与上述第1放电管10相同的构成部件给予相同的符号。
本发明的浪涌吸收器件50如图24所示，通过用兼做放电电极的一对盖部件14、14气密密封由两端开口的绝缘材料陶瓷构成的圆筒形壳部件12的两端开口部，形成气密外壳16。
上述盖部件14备有向气密外壳16中心突出较多的平面状放电电极部18和与壳部件12的端面相接的接合部20，在两盖部件14、14的放电电极部18、18之间形成规定的放电间隙22。
备有放电电极部18和接合部20的上述盖部件14用无氧铜或在无氧铜中含有锆(Zr)的锆铜构成。
通过银焊料等密封材料(未图示)气密密封壳部件12的端面和盖部件14的接合部20。
在上述壳部件12的内壁面24上形成其两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26相对配置的多条线状的触发放电膜28。该触发放电膜28用碳系材料等导电性材料构成。此触发放电膜28例如通过涂敷由碳系材料构成的芯材而形成。
在上述气密外壳16内封入规定的放电气体。此放电气体例如是氩、氖、氦、氙等稀有气体或氮气体等惰性气体的单体或混合气体。也可以是稀有气体或惰性气体的单体或混合气体与H2等负极性气体的混合气体。
在上述放电电极部18的表面上形成含有放电开始电压稳定有效的碱性碘化物的绝缘性被膜30。此被膜30是通过将在由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中添加到碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(RbI)等碱性碘化物的单体或混合物后的粘合剂涂敷到放电电极部18表面而形成。
这时，按碱性碘化物的单体或混合物0.01～70重量％，粘合剂99.99～30重量％的配合比例将其混合起来。粘合剂中的硅酸钠溶液与纯水的配合比例是硅酸钠溶液为0.01～70重量％，纯水为99.99～30重量％。
将溴化铯(CsBr)、溴化铷(RbBr)、溴化镍(NiBr2)、溴化铟(InBr3)、溴化钴(CoBr2)、溴化铁(FeBr2、FeBr3)等溴化物中的1种以上添加到上述被膜30中能更进一步使浪涌吸收部件50的放电开始电压稳定化。
将氯化钡(BaG1)、氟化钡(BaF)、氧化钇(Y2O3)、氯化钇(YC12)、氟化钇(YF3)、钼酸钾(K2M0O4)、钨酸钾(K2WO4)、铬酸铯(Cs2CrO4)、氧化镨(Pr6O11)、钛酸钾(K2Ti4O9)中的1种以上与上述溴化物一起或在上述溴化物以外添加到上述被膜30中，也有助于浪涌吸收部件50的放电开始电压稳定化。
这些物质以0.01～10重量％的配合比例添加到上述碱性碘化物的单体或混合物与粘合剂的混合物中。
含有碱性碘化物的绝缘性的上述被膜30由于功函数小，电子放出特性优良，有降低放电开始电压的作用。特别是将碘化钾(KI)加进由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中，形成被膜30时，降低放电开始电压的作用是显著的。
图25是表示加进由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂(硅酸钠溶液与纯水配合比例1∶1)中的碘化钾的配合比例(重量％)与浪涌吸收器件50的直流放电开始电压的关系的曲线图。此浪涌吸收器件50是以气压120kPa封入氩作为放电气体，同时放电电极部18、18的放电间隙22为0.55mm而成的器件。
由图25的曲线可知，直流放电开始电压随着添加到由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂(硅酸钠溶液与纯水的配合比例1∶1)中的碘化钾的配合比例变大而下降。
图26是表示添加到由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂(硅酸钠溶液与纯水的配合比例1∶1)中的碘化钾的配合比例(重量％)与浪涌吸收器件50的冲击放电开始电压的关系的曲线图。此浪涌吸收器件50使用以120kPa的气压封入氩作为放电气体，同时放电电极部18、18间的放电间隙22为0.55mm而成的器件，以1.2/50μs施加2.5KV的脉冲电压进行测定。
由图26的曲线可知，脉冲放电开始电压随着添加到由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂(硅酸钠溶液与纯水的配合比例1∶1)中的碘化钾的配合比例的增加而降低。
添加到粘合剂(硅酸钠溶液与纯水配合比例1∶1)中的碘化钾的配合比例超过40重量％时，碘化钾对粘合剂的溶解度饱和，在其以上不溶解，所以碘化钾的配合比例最好在0.1重量％～40重量％的范围内，碘化钾的配合比例为40重量％时，降低放电开始电压的作用最大。
通过兼做放电电极的上述盖部件14、14将浪涌加给本发明的浪涌吸收元件50时，在触发放电膜28的两端与盖部件14、14间的微小放电间隙26电场集中，因此在微小放电间隙26放出电子，产生作为触发放电的沿面电晕放电。然后，此沿面电晕放电借助电子点火效应转为辉光放电。而且，此辉光放电向放电电极部18、18间的放电间隙22转移，并转换为作为主放电的弧光放电进行浪涌吸收。
而且，对本发明的浪涌吸收器件50来说，因为各触发放电膜28两端与兼做放电电极的上述盖部件14、14隔微小放电间隙26配置，所以只要在设置于触发放电膜28两端的两个微小放电间隙26不附着放电电极部18溅射飞散的电极材料，就不会发生绝缘恶化。因此，本发明的浪涌吸收器件50与隔微小放电间隙76相对配置一对触发放电膜78、78的现有的浪涌吸收器件60相比，能抑制绝缘恶化的发生。能使浪涌吸收器件50长寿命化。
由于触发放电膜28不与兼做放电电极的盖部件14、14电连接，所以能抑制微小放电间隙26中的电子放出量，还因为在放电电极部18的表面形成含有功函数小、电子放出特性优良的碱性碘化物的被膜30，能确保高的响应性。
Claims (13)
1、一种放电管，其特征是在气密外壳内隔放电间隙配置多个放电电极，同时在上述气密外壳内封入含有Kr的放电气体。
2、按照权利要求1所述的放电管，其特征在于用Kr和H2的混合气体构成上述放电气体。
3、按照权利要求1所述的放电管，其特征在于用Kr和Ar的混合气体构成上述放电气体。
4、按照权利要求1所述的放电管，其特征在于用Kr如Ne的混合气体构成上述放电气体。
5、一种放电管，隔放电间隙配置多个放电电极，同时将其与放电气体一起封入气密外壳内，此放电管的特征在于用在无氧铜中含有锆的锆铜构成上述放电电极。
6、一种放电管，隔放电间隙配置用无氧铜构成的多个放电电极，同时将它们与放电气体一起封入气密外壳内，此放电管的特征在于用氩构成上述放电气体，同时使用0.3～5气压的压力将该氩封入气密外壳内。
7、一种放电管，其特征在于：通过用兼做放电电极的一对盖部件气密密封由两端开口的绝缘材料构成的圆筒形壳部件的两端开口部，同时将放电气体封入气密外壳内，在配置于气密外壳内的上述盖部件的放电电极部间形成放电间隙，同时在上述壳部件的内壁面形成其两端与上述盖部件隔微小放电间隙配置的触发放电膜，沿壳部件内壁面的圆周方向按等间隔形成8条～12条上述触发放电膜。
8、一种放电管，其特征在于：通过用兼做放电电极的一对盖部件气密密封由两端开口的绝缘材料构成的壳部件的两端开口部形成气密外壳，同时在气密外壳内封入放电气体，在配置在气密外壳内的上述盖部件的放电电极间形成放电间隙，同时在上述壳部件的内壁面上形成其两端与上述盖部件隔微小放电间隙配置的触发放电膜，用以碳纳米管为主要原料的碳系材料构成上述触发放电膜。
9、按照权利要求8所述的放电管，其特征在于用在碳纳米管与非晶形碳混合物的烧结体中浸有硅油而成的碳系材料构成上述触发放电膜。
10、一种放电管，其特征在于：隔放电间隙配置多个放电电极，同时将其与放电气体一起封入气密外壳内，进一步在上述放电电极表面涂敷将把碘化钾添加到由硅酸钠溶液与纯水构成的粘合剂中的粘合剂，形成含有碘化钾的被膜，上述碘化钾向上述粘合剂的添加量是0.01～23重量％。
11、按照权利要求10所述的放电管，其特征在于上述碘化钾向上述粘合剂的添加量是5～15重量％。
12、一种浪涌吸收器件，其特征在于：通过用兼做放电电极的一对盖部件气密密封由两端开口的绝缘材料构成的壳部件的两端开口部形成气密外壳，同时在该气密外壳内封入放电气体，在配置在气密外壳内的上述盖部件的放电电极部之间形成放电间隙，同时在上述壳部件的内壁面形成其两端与上述盖部件隔微小放电间隙相对配置触发放电膜，上述放电电极部的表面形成含有碱性碘化物的被膜。
13、按照权利要求12所说的浪涌吸收器件，其特征在于上述碱性碘化物是碘化钾(KI)、碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、碘化铷(RbI)的单体或混合物。
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