JP3436609B2 - 放電管及びその製造法 - Google Patents

放電管及びその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放電管の改良に関し、特
にアーク放電電極とグロウ放電電極とで構成される一対
の電極装置を対向配置した放電管の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、放電管として冷陰極管、熱陰
極管及び半熱陰極管が知られている。冷陰極管は正の放
電特性を示し、消費電力が少なく、且つ、長寿命である
という長所を持つが、輝度が低いという欠点をもってい
る。一方、熱陰極管は負の放電特性を示し、輝度が高い
反面、消費電力が大きく、寿命が短いという欠点を有し
ている。半熱陰極管はフィラメント電極を外部回路で通
電、加熱しないので、所望の明るさを得る迄に時間を要
するし、寿命についても満足できるものではない。
【0003】上述の放電管の抱える問題点を解決する目
的で、特開平2−186551号公報、特開平4−22
057号公報に見られるように、アーク放電電極とグロ
ウ放電電極とで構成される電極装置の一対を放電空間内
に対向配置した放電管が開示されている。
【0004】前記放電管においては、イオン衝撃によっ
てアーク放電電極から飛散放出される電子放射物質をグ
ロウ放電電極で捕捉するようにアーク放電電極とグロウ
放電電極を隣接配置した電極を採用し、アーク放電とグ
ロウ放電の相乗効果と捕捉された電子放射物質が再度電
子放射に利用することによって、高輝度で安定な放電を
長期間にわたり得ることができるとされている。
【0005】更に、前記放電管に関し、そのアーク放電
電極に粉末状のタングステンに電子放射物質としてバリ
ウム、六ホウ化ランタンあるいはセシウムなどを混合
し、金型を用いてリード線とともにプレス成形した後焼
結させたものを用いたものが特開平4−174951号
公報に開示されている。
【0006】しかし、バリウム、セシウムは電子放出能
は高いものの飛散蒸発速度が大きく、寿命が充分でな
い。又、六ホウ化ランタンに代表される希土類元素の六
ホウ化物はイオン衝撃に強く仕事関数が低いので好適な
電子放射物質であるが、高融点で難焼結性であり、他物
質との反応性に富む性質を有する。このため、六ホウ化
ランタンを初めとする希土類元素の六ホウ化物を前記タ
ングステン中に含有させようとする時、その焼結過程で
の高温度下で相互に反応したり、反応を抑制するように
焼結温度を低く保つ場合には強度的に脆弱なものしか得
られない等の問題があった。
【0007】更に、六ホウ化ランタンを初めとする希土
類元素の六ホウ化物を単独で焼結する時タングステンと
の反応に原因する前記の問題は解決できるが、これをア
ーク放電電極に用いるとアーク放電電極の温度が上昇
し、惹いてはグロウ放電電極の温度上昇までをも引き起
こし、グロウ放電がアーク放電に変わってしまうという
問題を生じることがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、希土
類元素の六ホウ化物の本来の優れた特性を発揮するアー
ク放電電極を提供し、高輝度で長寿命な放電管を提供し
ようとするものである。即ち、アーク放電電極とグロウ
放電電極とで構成される電極装置の一対を放電空間内に
対向配置した放電管において、電子放射特性に優れ、し
かも、グロウ放電電極が必要以上に温度上昇しない程度
に適度の電子放射量を有するアーク放電電極材料を提供
しようとするものであり、本発明者が放電特性に優れる
希土類元素の六ホウ化物を空間的に低密度に分散するこ
とを狙いに実験的に検討を重ねた結果得た知見に基づく
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、放電空間に対
向配置された一対の電極装置の各々が、アーク放電電極
とグロウ放電電極とで構成され、該アーク放電電極から
飛散蒸発放出される電子放射物質を前記グロウ放電電極
で捕捉するようにした放電管に於いて、前記アーク放電
電極が希土類元素の六ホウ化物並びに二ホウ化ニオビウ
ム及び/又は二ホウ化ジルコニウムを含有する焼結体か
らなることを特徴とする放電管であり、より具体的に
は、前記焼結体の相対密度が60%以上90%以下であ
ることを特徴とする前記の放電管である。
【0010】又、本発明は、希土類元素の六ホウ化物並
びに二ホウ化ニオビウム及び/又は二ホウ化ジルコニウ
ムの混合物を成形後、不活性若しくは真空雰囲気中15
00℃以上2400℃以下の温度で焼結することを特徴
とする前記の放電管の製造法である。
【0011】以下、本発明について詳細に説明する。
【0012】本発明者は、高温下で反応性が高い希土類
元素の六ホウ化物を焼結するに際して二ホウ化ニオビウ
ム及び二ホウ化ジルコニウムが前記希土類元素の六ホウ
化物のいずれとも反応しがたいこと、更にこれらの希土
類元素の六ホウ化物並びに二ホウ化ニオビウム及び/又
は二ホウ化ジルコニウムを含有する焼結体をアーク電極
に用いた時にグロウ放電電極の著しい温度上昇を惹き起
こすことがないという知見を実験的に得て、本発明に至
ったものである。
【0013】二ホウ化ニオビウムと二ホウ化ジルコニウ
ムを除く物質、例えば、タングステン、モリブデン、レ
ニウム等の高融点金属や鉄、銅、アルミニウム等の汎用
金属、或いは、前記高融点金属や汎用金属の酸化物、炭
化物、窒化物、ケイ化物などは、いずれもそれらの焼結
に際し希土類元素の六ホウ化物と反応し、得られる焼結
体中には希土類元素の六ホウ化物が存在しなくなった
り、焼結体そのものを得ることができない。又、反応を
抑制するために低い温度で焼結しようとすると、得られ
る焼結体は強度が弱く、実用に供することができなくな
る。
【0014】又、本発明者は、二ホウ化ニオビウム及び
二ホウ化ジルコニウムのそれぞれに希土類元素の六ホウ
化物を含有させ焼結しても反応せず、更に、両者の混合
物に希土類元素の六ホウ化物を混合しても焼結に際して
反応しないことを見いだしたものである。
【0015】前記希土類元素の六ホウ化物並びに二ホウ
化ニオビウム及び/又は二ホウ化ジルコニウムを含有す
る焼結体は、60%以上90%以下の相対密度を有する
焼結体である。ここで相対密度とは、単位体積当たりの
重量を示す嵩比重をその真比重を100%として表示し
たものである。相対密度が60%未満の前記希土類元素
の六ホウ化物並びに二ホウ化ニオビウム及び/又は二ホ
ウ化ジルコニウムを含有する焼結体は、その強度が充分
でなく実用に耐えないし、相対密度が90%を越える場
合の前記希土類元素の六ホウ化物並びに二ホウ化ニオビ
ウム及び/又は二ホウ化ジルコニウムを含有する焼結体
は、これをアーク放電電極に用いた時に、グロウ放電電
極の温度を上昇させてしまい、電極周辺部材に悪い影響
を及ぼす。
【0016】希土類元素の六ホウ化物はいずれも優れた
電子放射特性を有するが、とりわけランタン及びセリウ
ムの六ホウ化物が仕事関数が低く、含有量が少量であっ
ても電子放射特性に優れるアーク放電電極が得られるの
で好ましい。尚、希土類元素の六ホウ化物を2種類以上
を混合したものであっても構わない。
【0017】本発明の希土類元素の六ホウ化物並びに二
ホウ化ニオビウム及び/又は二ホウ化ジルコニウムを含
有する焼結体の製造法としては、ホットプレス、常圧焼
結法、雰囲気加圧焼結法などの通常の焼結法が適用され
るが、このうち常圧焼結法は多大な設備が不要なので好
ましい。
【0018】上記焼結時の雰囲気は真空若しくはアルゴ
ン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気とする。他の雰囲気
下では、希土類元素の六ホウ化物、二ホウ化ニオビウム
若しくは二ホウ化ジルコニウムが、雰囲気ガスと反応す
ることがあるためである。
【0019】又、焼結温度は1500℃以上2400℃
以下である。焼結温度が1500℃以下の場合には、焼
結が充分に進行せず、強度の弱い焼結体しか得られない
し、2400℃を越える場合には、希土類元素の六ホウ
化物と二ホウ化ニオビウム或いは二ホウ化ジルコニウム
とが反応し、得られた焼結体をアーク放電電極に用いた
時に実効的な電子放射面積が減少し好ましくない。
【0020】以下実施例をもって更に詳細に説明する。
【0021】
【実施例】希土類元素の六ホウ化物の粉末と二ホウ化ニ
オビウムの粉末又は二ホウ化ジルコニウムの粉末を混合
し、或いは、希土類元素の六ホウ化物の粉末と二ホウ化
ニオビウムの粉末及び二ホウ化ジルコニウムの粉末を混
合して、直径20mm厚さ1mmの円板にプレス成形した
ものをいろいろな温度、雰囲気で焼結した。ここで所定
温度での保持時間は、いずれも1時間である。上記操作
で得た焼結体について、反応の有無を観察するととも
に、放電加工法により直径0.8mm長さ4mmの試片を準
備し、その電子放射特性の良否を表す仕事関数を測定し
た。更に、放電加工法により直径2.5mm長さ2.0mmの
形状とし、特開平4-174951号公報開示の放電管のアーク
放電電極に適用し、グロウ放電電極の温度と放電管の輝
度を測定した。又、比較の例として、タングステンの粉
末と希土類元素の六ホウ化物の粉末を混合したもの及び
ランタン六ホウ化物の粉末を単独で用いたものについ
て、同様な操作をし、評価した。以上の結果を表1に示
した。尚、実施例1、4、及び7に関して、その寿命を
調べたところ、2万時間を越えて使用可能で良好であっ
た。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】表1から明かなように、本発明により、
仕事関数が低くく電子放射特性にすぐれるアーク放電電
極を用いることで、高輝度で安定な、しかも長寿命な放
電管を供給できるし、本発明の製造法によって前記放電
管を容易に作製できる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/073 H01J 61/067 H01J 1/14 H01J 1/15

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電空間に対向配置された一対の電極装
    置の各々が、アーク放電電極とグロウ放電電極とで構成
    され、該アーク放電電極から飛散蒸発放出される電子放
    射物質を前記グロウ放電電極で捕捉するようにした放電
    管に於いて、前記アーク放電電極が希土類元素の六ホウ
    化物並びに二ホウ化ニオビウム及び/又は二ホウ化ジル
    コニウムを含有する焼結体からなることを特徴とする放
    電管。
  2. 【請求項2】 前記焼結体の相対密度が60%以上90
    %以下であることを特徴とする請求項1記載の放電管。
  3. 【請求項3】 希土類元素の六ホウ化物並びに二ホウ化
    ニオビウム及び/又は二ホウ化ジルコニウムの混合物を
    成形し、不活性若しくは真空雰囲気中1500℃以上2
    400℃以下の温度で焼結することを特徴とする請求項
    1記載の放電管の製造法。
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KR102221719B1 (ko) 2014-05-23 2021-02-26 삼성전자주식회사 투명 도전체 및 전자 소자

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