JP3987436B2 - ガス放電管用傍熱型電極 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、ガス放電管用傍熱型電極に関する。
背景技術
この種のガス放電管用傍熱型電極として、たとえば特公昭６２−５６６２８号公報（米国特許４４４１０４８号公報）に開示されたようなものが知られている。特公昭６２−５６６２８号公報に開示されたガス放電管用傍熱型電極（ガス放電管用傍熱型陰極）は、熱良導性の円筒の外壁に２重コイルを複数ターン巻回して密に固定し、ペースト状の陰極物質材を２重コイルの１次螺旋内部及び２次螺旋間に塗布して円筒表面に一様な陰極面を形成し、円筒の内部にヒータを設けて構成されている。
発明の開示
本発明は、電極の長寿命化及び安定した放電を得ることが可能なガス放電管用傍熱型電極を提供することを課題としている。
本発明者らは、調査研究の結果、以下のような事実を新たに見出した。電極（陰極）表面の電位分布が不均一である場合に、発熱量もそれに伴い不均一となるため、熱電子の生成密度も不均一となり、局所的な放電（放電位置の偏在）が生じることになる。そして、局所的な放電は、陰極物質材（金属酸化物）の削り取り（スパッタ）、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を招き、放電位置が次なる熱電子放出特性のよい位置へと移動する。このように、局所的な熱電子放出劣化を繰り返しながら、電極表面を劣化させることになる。また、上述した放電位置の移動により、放電自体が不安定になってしまう。
かかる調査研究結果を踏まえ、本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材に保持される易電子放射物質としての金属酸化物と、コイル部材の内側に当該コイル部材と接触して設けられ、所定長さを有する電気導体と、を有していることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、電気導体によりコイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、局所的な放電の発生を抑制でき、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
また、電気導体は、金属酸化物に接触するとともに、コイル部材の複数のコイル部分に接触して設けられていることが好ましい。このように構成した場合、電気導体により、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位がほぼ等しくなり、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、放電位置の移動も抑制することができる。この結果、電気導体を金属酸化物に接触して設けるという簡易な構成により、電極の長寿命化及び安定した放電を得ることができる。
また、電気導体は、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属であることが好ましい。このように、電気導体がメッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属であることにより、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、電気導体が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物に密接して設けることができる。なお、本願において用いる「板状」とは、リボン状、箔状等の形状が含まれるものとする。
また、コイル部材は、マンドレルを有するコイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることが好ましい。このように構成した場合、多重コイルを用いることにより、易電子放射物質である金属酸化物がコイルを形成する線材間の間隔である、ピッチ（心距）間に挟み込まれて保持されることになる。これにより、各ピッチ間の距離は隙間程度に小さいため振動による金属酸化物の脱落を抑制することができる。また、隙間構造のピッチが多数存在するため、多量の金属酸化物を保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。更に、マンドレルを有しているので、加工時の多重コイルの変形を抑制することができる。
また、金属酸化物は、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物あるいは希土類金属の酸化物を含んでいることが好ましい。このように、金属酸化物がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物あるいは希土類金属の酸化物を含んでいることにより、電子放射部における仕事関数を効果的に小さくすることが可能となり、熱電子の放出が容易となる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材の内側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、高融点金属に接触させるようにコイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属がコイル部材と複数個の接点を形成し、コイル部材が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属により、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、高融点金属が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物に密接して設けることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材の内側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、高融点金属に接触させるようにコイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属がコイル部材と複数個の接点を形成し、高融点金属が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属により、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、高融点金属が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物に密接して設けることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、マンドレルを有し、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、コイル部材が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、コイル部材が接地されるので、このコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。マンドレルを有しているので、加工時のコイル部材の変形を抑制することができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、マンドレルを有し、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間、あるいはコイル部材の外側にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、高融点金属が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、高融点金属が接地されるので、この高融点金属及びコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。マンドレルを有しているので、加工時のコイル部材の変形を抑制することができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
コイル部材は、コイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることが好ましい。このように構成した場合、易電子放射物質である金属酸化物がコイルを形成する線材間の間隔である、ピッチ（心距）間に挟み込まれて保持されることになる。これにより、各ピッチ間の距離は隙間程度に小さいため振動による金属酸化物の脱落を抑制することができる。また、隙間構造のピッチが多数存在するため、多量の金属酸化物を保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
本発明に係るガス放電管用傍熱型陰極は、一重コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、コイル部材が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、コイル部材が接地されるので、このコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、一重コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、高融点金属が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、高融点金属が接地されるので、この高融点金属及びコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明によるガス放電管用傍熱型電極の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略正面図であり、図２は、同じく第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略側面図であり、図３は、同じく第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略上面図であり、図４は、同じく第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。なお、図１〜図３は、電気絶縁層４及び金属酸化物１０の図示を説明のため省略している。また、本実施形態においては、ガス放電管用傍熱型電極を陰極（ガス放電管用傍熱型陰極）に適用した例を示す。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１は、図１〜図４に示されるように、加熱用ヒータ１と、コイル部材としての二重コイル２と、電気導体としての板状部材３と、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物１０とを有している。加熱用ヒータ１は、直径０．０３〜０．１ｍｍ、たとえば０．０７ｍｍのタングステン素線を二重に巻回したフィラメントコイルからなり、このタングステンフィラメントコイルの表面には、電着法等により電気絶縁材料（たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ等）が被覆されて電気絶縁層４が形成されている。なお、電気絶縁層４の代わりに電気絶縁材料（たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ等）の円筒パイプを用い、当該円筒パイプ内に加熱用ヒータ１を挿入して加熱用ヒータ１を絶縁する構成を採用してもよい。
二重コイル２は、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、直径０．０９１ｍｍのタングステン素線を径０．２５ｍｍ、ピッチ０．１４６ｍｍの一次コイルに形成し、さらにその一次コイルで径１．７ｍｍ、ピッチ０．６ｍｍの二重コイルに形成したものである。二重コイル２の内側には、加熱用ヒータ１が挿入されて配設されている。なお、コイル部材としては、二重コイル２を用いる代わりに、三重コイル等を用いるようにしもよい。
板状に形成された板状部材３は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のＩＩＩａ〜ＶＩＩａ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、幅１．５ｍｍ、厚さ２５．４μｍのタングステン製の板状部材を用いている。
板状部材３は、二重コイル２の内側（加熱用ヒータ１と二重コイル２との間）に二重コイル２の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。板状部材３は、二重コイル２と電気的に接続された状態にある。また、板状部材３は、二重コイル２の内側において複数のコイル部分に接触しており、二重コイル２と複数個の接点を形成している。板状部材３は、加熱用ヒータ１の接地側の端子に接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。板状部材３が接地されることにより、二重コイル２も接地されることになる。なお、板状部材３を用いる代わりに、線状に形成された線状部材（たとえば、直径０．１ｍｍ程度のタングステン素線）を用いるようにしてもよい。また、板状部材３と二重コイル２との各接触点を溶接してもよい。
金属酸化物１０は、二重コイル２及び加熱用ヒータ１に保持され、板状部材３に接触して設けられている。金属酸化物１０の表面及び二重コイル２の表面がガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に二重コイル２の表面部分が接触するようになっている。
金属酸化物１０としては、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物、あるいは、主構成要件がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物であり副構成要件がランタン系を含む希土類金属（周期律表のＩＩＩａ）である酸化物が用いられる。バリウム、ストロンチウム、カルシウムは、仕事関数が小さく、熱電子を容易に放出することができ、熱電子供給量を増加させることができる。また、副構成要件として希土類金属（周期律表のＩＩＩａ）を添加した場合、熱電子供給量を更に増加させることができると共に、耐スパッタ性能を向上することもできる。
金属酸化物１０は、陰極物質材として金属炭酸塩（たとえば、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム等）の形で塗布され、塗布された金属炭酸塩を真空加熱分解することにより得られる。なお、加熱用ヒータ１への通電により真空加熱分解を行う場合、直流加熱分解に比べ交流加熱分解の方が好ましい。このようにして得られた金属酸化物１０が最終的に易電子放射物質となる。陰極物質材としての金属炭酸塩は、図１〜図３Ｂに示されたように、二重コイル２の内側に加熱用ヒータ１が配設され、放電面側となる二重コイル２の内側に板状部材３が配設されている状態において、二重コイル２の表面側から塗布される。なお、金属炭酸塩は、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１（二重コイル２）の全周を覆うように塗布する必要はなく、放電面側となる板状部材３が設けられている側の部分のみに塗布するようにしてもよい。
加熱用ヒータ１は、図３Ｂ及び図４に示されるように、電気絶縁層４を介して、金属酸化物１０と二重コイル２とに接触している。このため、予熱時に加熱用ヒータ１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物１０及び二重コイル２に伝えることができる。また、特公昭６２−５６６２８号公報に開示されたガス放電管用傍熱型陰極のように熱良導性の円筒を有するものに比して、熱陰極動作に必要となる熱量の損失を抑制することができる。このため、外部からの電極への熱量供給、強制過熱を必要とせず、自己加熱による熱量のみで電極が動作するよう設計できる。ここで、自己加熱とは、ガス放電管において電極から電子が出る際、放電空間中のイオン化したガス分子が衝突して電気的に中和されるが、ガス分子が電極に衝突する衝撃により、熱が発生することをいう。
なお、上記した金属酸化物以外には、熱電子供給源としてほう化ランタン等の金属ほう化物、金属炭化物、金属窒化物等を用いることも考えられるが、これらの金属ほう化物、金属炭化物、金属窒化物等はガス放電管用の熱陰極としての熱電子供給源としての実績が乏しく、主副構成要件として加える意味はない。ただし、熱電子供給源以外の効果、たとえば放電部以外での熱放散量を抑制するための絶縁効果向上等のために陰極周辺部に使用することがある。
ここで、二重コイル２の表面の所定の３つの放電部（電子供給源としてのグランド（ＧＮＤ）に近いほうから１Ａ、１Ｂ、１Ｃとする）における放電を考察してみる。各放電部１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、板状部材３からの二重コイル２の巻線抵抗分Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂ、Ｒ１Ｃを有している。放電電流量は、その部位の仕事関数によって異なるが、
Ｉ１Ａ＞Ｉ１Ｂ＞Ｉ１Ｃ ……… （１）
と仮定して、巻線抵抗分Ｒ１Ａを有する放電部１Ａに主たる放電が発生した場合、下記の（２）式で表されるジュール熱による発熱（Ｗ）が増大し、
Ｗ＝Ｉ１Ａ２×Ｒ１Ａ ……… （２）
温度上昇による仕事関数の低下が起こる。これにより、放電の多くがこの放電部１Ａに集まって放電の集中度が増え、放電分布は、緩やかな凹凸を有する山脈状の連続分布となる。巻線抵抗分Ｒ１Ａの値が大きいほど、放電分布の傾斜は大きくなるが、逆に巻線抵抗分Ｒ１Ａの値が小さくなっていくと、その放電分布は、幅の広い緩やかな一山型の連続分布に収束していくこととなる。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１においては、金属酸化物１０に接触するとともに二重コイル２に接触して板状部材３が設けられているので、板状部材３は、二重コイル２の裏面（放電面とは反対側の面）において当該二重コイル２の内側部分とともに等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、板状部材３と二重コイル２の内側部分とは、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、板状部材３の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、板状部材３の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、板状部材３により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１では、板状部材３と二重コイル２とにより、二重コイル２の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、電気導体として板状部材３を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、板状部材３（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１０に密接して設けることができる。更に、板状部材３と金属酸化物１０とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
また、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１においては、加熱用ヒータ１を核として、その外側に金属酸化物１０を保持する二重コイル２を取り巻くように配置し、二重コイル２の内側において金属酸化物１０に接触するように板状部材３を配設することにより、二重コイル２の振動抑制効果が働き、金属酸化物１０の落下を防ぐことができる。また、二重コイル２のピッチ間に多量の金属酸化物１０が保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。第２実施形態は、二重コイルがマンドレルを有している点、及び、電気導体がメッシュ状部材である点等で第１実施形態と相違する。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２は、図５に示されるように、加熱用ヒータ１と、コイル部材としての二重コイル４１と、電気導体としてのメッシュ状部材２１と、易電子放射物質としての金属酸化物１０とを有している。
二重コイル４１は、第１実施形態における二重コイル２と同様に、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、マンドレル４２を有している。加熱用ヒータ１は、二重コイル４１の内側に設けられている。ここで、マンドレルとは、フィラメントコイル作成時に巻径を決める型の役割を果たす芯線のことである。なお、マンドレルの材料としては、たとえばモリブデンを用いる。
メッシュ状に形成されたメッシュ状部材２１は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のＩＩＩａ〜ＶＩＩａ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、直径０．０３ｍｍのタングステン素線をメッシュ状に編んだメッシュ状部材を用いている。メッシュ状部材２１におけるメッシュの大きさは、８０メッシュとされている。メッシュ状部材２１は、所定長さを有している。
メッシュ状部材２１は、二重コイル４１の内側（加熱用ヒータ１と二重コイル４１との間）に二重コイル４１の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。メッシュ状部材２１は、二重コイル４１と電気的に接続された状態にある。また、メッシュ状部材２１は、二重コイル４１の内側において複数のコイル部分に接触しており、二重コイル４１と複数個の接点を形成している。メッシュ状部材２１は、加熱用ヒータ１の接地側の端子に接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。メッシュ状部材２１が接地されることにより、二重コイル４１も接地されることになる。
金属酸化物１０は、二重コイル４１及び加熱用ヒータ１に保持される。二重コイル４１の表面部分及び金属酸化物１０は、金属酸化物１０の表面及び二重コイル４１の表面部分が放電面となるように、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に二重コイル４１の表面部分が接触するようになっている。金属酸化物１０は、第１実施形態と同様にして、設けられる。
加熱用ヒータ１は、図５に示されるように、電気絶縁層４を介して、金属酸化物１０と二重コイル４２とに接触している。このため、予熱時に加熱用ヒータ１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物１０及び二重コイル４２に伝えることができる。また、第１実施形態と同じく、熱陰極動作に必要となる熱量の損失を抑制することができ、外部からの電極への熱量供給、強制過熱を必要とせず、自己加熱による熱量のみで電極が動作するよう設計できる。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２においては、金属酸化物１０に接触するとともに二重コイル４１に接触してメッシュ状部材２１が設けられているので、メッシュ状部材２１は、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、メッシュ状部材２１は、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、メッシュ状部材２１の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、メッシュ状部材２１の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、メッシュ状部材２１により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２では、メッシュ状部材２１により、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、電気導体としてメッシュ状部材２１を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、メッシュ状部材２１（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１０に密接して設けることができる。更に、メッシュ状部材２１と金属酸化物１０とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
また、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２においては、加熱用ヒータ１を核として、その外側に金属酸化物１０を保持する二重コイル４１を取り巻くように配置し、二重コイル４１の内側において金属酸化物１０に接触するようにメッシュ状部材２１を配設することにより、二重コイル４１の振動抑制効果が働き、金属酸化物１０の落下を防ぐことができる。また、二重コイル４１のピッチ間に多量の金属酸化物１０が保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
また、二重コイル４１がマンドレルを有しているので、加工時及び使用時に二重コイル４１が変形するのを抑制することができる。
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。第３実施形態は、コイル部材が一重コイルである点、及び、電気導体が線状部材である点等で第１及び第２実施形態と相違する。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３は、図６に示されるように、加熱用ヒータ１と、コイル部材としての一重コイル４５と、電気導体としての線状部材２３、易電子放射物質としての金属酸化物１０とを有している。
一重コイル４５は、一重コイル状に巻き回されたコイルより構成されるコイル部材であって、直径０．１５ｍｍのタングステン素線を径１．７ｍｍ、ピッチ０．１８ｍｍで巻き回されている。加熱用ヒータ１は、一重コイル４５の内側に設けられている。
線状に形成され、所定長さを有する線状部材２３は、メッシュ状部材２１と同様に、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のＩＩＩａ〜ＶＩＩａ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、タングステン製の線状部材を用いている。線状部材２１の直径は、０．１ｍｍ程度に設定されている。
線状部材２３は、一重コイル４５の内側（加熱用ヒータ１と一重コイル４５との間）に一重コイル４５の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。線状部材２３は、一重コイル４５と電気的に接続された状態にある。また、線状部材２３は、一重コイル４５の内側において複数のコイル部分に接触しており、一重コイル４５と複数個の接点を形成している。線状部材２３は、加熱用ヒータ１の接地側の端子とともにリードロッドに接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。板状部材３が接地されることにより、一重コイル４５も接地されることになる。
金属酸化物１０は、一重コイル４５及び加熱用ヒータ１に保持される。一重コイル４５の表面部分及び金属酸化物１０は、金属酸化物１０の表面及び一重コイル４５の表面部分が放電面となるように、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ５の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に一重コイル４５の表面部分が接触するようになっている。金属酸化物１０は、第１実施形態と同様にして、設けられる。
加熱用ヒータ１は、図５に示されるように、電気絶縁層４を介して、金属酸化物１０と一重コイル４５とに接触している。このため、予熱時に加熱用ヒータ１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物１０及び一重コイル４５に伝えることができる。また、第１実施形態と同じく、熱陰極動作に必要となる熱量の損失を抑制することができ、外部からの電極への熱量供給、強制過熱を必要とせず、自己加熱による熱量のみで電極が動作するよう設計できる。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３においては、金属酸化物１０に接触するとともに一重コイル４５に接触して線状部材２３が設けられているので、線状部材２３は、一重コイル４５の裏面（放電面とは反対側の面）において当該一重コイル４５の内側部分とともに等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、線状部材２３と一重コイル４５の内側部分とは、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、線状部材２３の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、線状部材２３の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、線状部材２３により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３では、線状部材２３と一重コイル４５の内側部分とにより、一重コイル４５の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、電気導体として線状部材２３を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、線状部材２３（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１０に密接して設けることができる。更に線状部材２３と金属酸化物１０とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
また、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３においては、加熱用ヒータ１を核として、その外側に金属酸化物１０を保持する一重コイル４５を取り巻くように配置し、一重コイル４５の内側において金属酸化物１０に接触するように線状部材２３を配設することにより、一重コイル４５の振動抑制効果が働き、金属酸化物１０の落下を防ぐことができる。
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。第４実施形態は、基体金属を有している点で第１〜第３実施形態と相違する。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４は、図７に示されるように、加熱用ヒータ１と、二重コイル４１と、易電子放射物質としての金属酸化物１０と、基体金属３１とを有している。
基体金属３１は、筒状に形成され、導電性を有している。基体金属３１は、たとえば、モリブデン等からなる。この基体金属３１の内側に、加熱用ヒータ１が挿入されて配設される。二重コイル４１は、基体金属３１の外側表面に複数回巻き付けられて固定される。また、基体金属３１は、易電子放射物質としての金属酸化物１０と加熱用ヒータ１に形成された電気絶縁層４とを隔絶する機能を有している。なお、基体金属３１として、動作中の陰極温度よりも高い融点を有する中高融点金属を用いることができる。また、基体金属３１としては、円筒形状の筒状部材が一般的であるが、切り欠き部を有する円弧形状（開放された形状）の筒状部材を用いるようにしてもよい。
基体金属３１は、二重コイル４１の内側（加熱用ヒータ１と二重コイル４１との間）に二重コイル４１の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。基体金属３１は、二重コイル４１と電気的に接続された状態にある。また、基体金属３１は、二重コイル４１の内側において複数のコイル部分に接触しており、二重コイル４１と複数個の接点を形成している。基体金属３１は、加熱用ヒータ１の接地側の端子とともにリードロッドに接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。基体金属３１が接地されることにより、二重コイル４１も接地されることになる。
金属酸化物１０は、二重コイル４１に保持される。二重コイル４１の表面部分及び金属酸化物１０は、金属酸化物１０の表面及び二重コイル４１の表面部分が放電面となるように、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に二重コイル４１の表面部分が接触するようになっている。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４においては、金属酸化物１０に接触するとともに二重コイル４１に接触して基体金属３１が設けられているので、基体金属３１は、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において当該二重コイル４１の内側部分とともに等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、基体金属３１と二重コイル４１とは、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、基体金属３１の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、基体金属３１の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、基体金属３１により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４では、基体金属３１と二重コイル４１とにより、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、二重コイル４１がマンドレルを有しているので、加工時及び使用時に二重コイル４１が変形するのを抑制することができる。
次に、図８〜図１０に基づいて、上述した構成のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いたガス放電管について説明する。図８は、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いたガス放電管の全体斜視図、図９はその発光部の分解斜視図、図１０は発光部の横断面図である。本実施形態においては、ガス放電管用傍熱型陰極をＣ１サイドオン型の重水素ガス放電管に適用している。なお、ガス放電管用傍熱型陰極として、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の代わりにガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２〜Ｃ４のいずれかを用いるようにしてもよい。
重水素ガス放電管ＤＴ１は、ガラス製の外周器６１を有している。外周器６１の内部には、図８に示されるように、発光部組立体６２が収容され、外周器６１の底部はガラス製のステム６３により気密に封止されている。発光部組立体６２の下部からは４本のリードピン６４ａ〜６４ｄが延び、ステム６３を貫通して外部に露出している。発光部組立体６２は、共にアルミナ製の放電遮蔽板（放電遮蔽部）７１及び支持板７２を貼り合わせた遮蔽箱構造と、放電遮蔽板７１の前面に取り付けられた金属製の前面カバー７３とを有している。
図９に示されるように、断面形状が凸型の支持板７２の後部には縦方向に貫通穴が形成され、ここにリードピン６４ａが挿入されてステム６３に保持されている。支持板７２の前面には下方に向かって縦に伸びる凹型溝が形成され、ここにステム６３から伸びるリードピン６４ｂが没入され、これらによって支持板７２はステム６３に固定される。リードピン６４ｂには四角形平板の陽極７４が前方に向かって固定され、支持板７２の前面に形成された２個の凸部と接することで保持される。
また、図９に示されるように、放電遮蔽板７１は支持板７２に比べて薄型かつ幅広の凸型断面構造をなし、中央部の陽極７４と対応する位置には貫通穴７１ａが形成される。放電遮蔽板７１の凸部の側方には縦方向に貫通穴が形成されここにＬ字型に折り曲げた電極棒８１が挿通されている。そして、放電遮蔽板７１を支持板７２に貼り合わせた状態で、電極棒８１の下端とＬ字型に折り曲げられたリードピン６４ｃの先端とが溶接される。電極棒８１の側方に伸びた先端部には、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の上側電極棒８２が溶接され、下側電極棒８３は、放電遮蔽板７１と支持板７２を貼り合わせた状態において、Ｌ字型に折り曲げられたリードピン６４ｄの先端に溶接される。
金属製の収束電極７６は、図９に示されるように、中間部に放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａと同軸上に収束開口７６ａを形成したＬ字型の金属板を、上部で後方に、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１方向の側部で前方に、それぞれ折り曲げて構成され、側部にガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を臨むための長方形状縦長の開口７６ｂが形成されている。そして、放電遮蔽板７１、支持板７２及び収束電極７６にはそれぞれ対応する位置に４個づつの貫通穴が形成されている。従って、放電遮蔽板７１、支持板７２及び収束電極７６を貼り合わせた状態において、Ｕ字状に折り曲げた２本の金属製のピン８４、８５を差込むことでこれらをステム６３に固定できる。
図８及び図９に示すように、金属製の前面カバー７３は４段に折り曲げた断面Ｕ字型をなし、中央部に投光用の開口窓７３ａが形成されている。そして両端部には２個づつの凸部７３ｂが形成されており、これが放電遮蔽板７１の前面端部に形成された４個の貫通開口７１ｂと対応している。従って、この凸部７３ｂを貫通開口７１ｂに差込むことで前面カバー７３は放電遮蔽板７１に固定され、この状態で収束電極７６の前方端部は前面カバー７３の内面に接触し、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１が配置される空間と発光空間とが分離される。
図９及び図１０によれば、収束電極７６は中央部に放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａと同軸上に収束開口７６ａを有しているが、ここには開口径を制限するための開口制限板７８が溶接で固定されている。尚、開口制限板７８は、収束開口７６ａの周囲で陽極７４の方向に屈曲され、従って放電遮蔽板７１の厚さよりも陽極７４と開口制限板７８の開口の距離の方が小さくなっている。
このように組み立てられた発光部６２内における各電極の配置は、図１０に示す通りである。陽極７４は放電遮蔽板７１及び支持板７２に挟まれて固定され、収束電極７６に溶接された開口制限板７８は、放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａを介して陽極７４と向い合う配置で、放電遮蔽板７１に固定される。ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１は、放電遮蔽板７１、前面カバー７３並びに収束電極７６の長方形開口７６ｂを有する面により包囲された空間内であって、長方形開口７６ｂを通して開口制限板７８を臨む位置に配置される。
次に、図１０を参照して重水素ガス放電管ＤＴ１の動作について説明する。ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１が十分に加熱された後、陽極７４とガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１との間にトリガ電圧が印加され放電が開始する。このときの熱電子の流路は、収束電極７６の開口制限板７８による収斂並びに放電遮蔽板７１及び支持板７２による遮蔽効果によって、経路９１（破線に挟まれた部分で図示される）ただ一つに限定される。即ち、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１から放出された熱電子（図示せず）は収束電極７６の長方形開口７６ｂから開口制限板７８を通過し、放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａを通り陽極７４へと至る。アーク放電によるアークボール９２は開口制限板７８の前部空間であって陽極７４とは反対側の空間に発生する。そしてアークボール９２から取り出される光は、前面カバー７３の開口窓７３ａを通っておよそ矢印９３の方向に発せられる。
このように、本実施形態の重水素ガス放電管ＤＴ１では、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いることで、寿命が長く且つ動作の安定した重水素ガス放電管を実現することができる。
なお、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１〜Ｃ４は、上述した重水素ガス放電管ＤＴ１以外のガス放電管、たとえば管頂部より光を取り出すヘッドオン型重水素ガス放電管、希ガス蛍光ランプ、あるいは、水銀蛍光ランプ等の電極（ガス放電管用傍熱型陰極）として用いることもできる。詳しくは、本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管には、本発明のガス放電管用傍熱型電極を含む対をなす放電用電極を有し、内面に蛍光体膜が形成された密閉容器を有し、密閉容器に対して希ガスを封入した希ガス蛍光ランプある。本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管には、本発明のガス放電管用傍熱型電極を含む対をなす放電用電極を有し、密閉容器を有し、密閉容器に対して希ガスと水銀とを封入した水銀ランプがある。本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管には、本発明のガス放電管用傍熱型電極を含む対をなす放電用電極を有し、内面に蛍光体膜が形成された密閉容器を有し、密閉容器に対して希ガスと水銀とを封入した蛍光ランプがある。
また、本発明のガス放電管用傍熱型電極は、放電が分散する特徴を生かして、図１１に示されるように、容器４１外部に電極４２を有し、容器４１内部にガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１〜Ｃ４を有し、容器４１内部に希ガスを封入し、高周波電源４３を使い駆動する片側外部電極型ランプに用いることができる。このように、本発明のガス放電管用傍熱型電極は、上述した低圧ガスランプ等に用いることができる。
なお、上述した希ガス蛍光ランプ、水銀ランプ、蛍光ランプ等のガス放電管ＤＴ２の点灯回路としては、図１２に示されるように、グロー管５３、安定器５４、交流電源５５を有した既知のスタータ（予熱始動）形の点灯回路を用いることができる。点灯回路として、スタータ形に代え、ラピッドスタート形にも対応できる。駆動方式とてして、高周波点灯専用形（Ｈｆ）への対応もできる。
なお、本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管においては、交流動作の場合、１対の電極（ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１〜Ｃ４）が主たる機能として電子放出を行う陰極と、電子が流れ込む陽極としての役割を交互に果たす。陽極として機能するとき、電子が流れ込む際の電圧降下により多量の熱が電極に生じる。電極が陽極として機能するときに生じた熱量を当該電極が陰極として機能するときに熱電子放出に必要な熱量として使うことで、ガス放電管の持続放電中の加熱用ヒータ１からの熱供給なし、あるいは直流動作に比べて少ない熱供給にて、安定した持続放電を実現することができる。
次に、図１３に基づいて、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１に適した点灯装置について説明する。図１３は、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１の点灯装置を示す回路図である。
点灯装置１０１は、重水素ガス放電管ＤＴ１のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に接続される電源としての定電流電源１０３と、陽極７４と収束電極７６との間に接続され、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と収束電極７６との間にトリガ放電を発生させるための補助点灯回路部１１１と、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に接続され、加熱用ヒータ１に所定の期間通電し所定の期間が経過した後は加熱用ヒータ１への通電を遮断するための通電遮断切替回路部１２１と、陽極７４と定電流電源１０３との間に直列接続して設置した電流検知用の固定抵抗器１３１とを有している。
定電流電源１０３は、直流開放電圧約１６０Ｖを供給すると共に、定常電流約３００ｍＡを供給する。この定電流電源１０３には、放電安定用の負性抵抗１０５、ダイオード１０７とが直列に接続されている。負性抵抗１０５は、５０〜１５０Ω程度に設定されている。
補助点灯回路部１１１は、陽極７４と収束電極７６との間に直列接続して設置した固定抵抗器１１３と、この固定抵抗器１１３に並列接続したコンデンサ１１５と、を含んでいる。通電遮断切替回路部１２１は、グロー管１２３を含んでいる。なお、補助点灯回路部１１１と収束電極７６との間に、重水素ガス放電管ＤＴ１の動作（点灯）後に開かれるスイッチを設けるようにしてもよい。また、グロー管１２３を使ったグロースタータ式に替えて、タイマ機能を有する半導体素子を用いた電子スタート式、タイマ機能の有無を問わず機械式（有接点）スイッチを用いるようにしてもよい。
次に、点灯装置１０１の動作について、図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅに基づいて説明する。
図１３には示されていないが、重水素ガス放電管ＤＴ１の点灯装置１０１の主電源スイッチをオン（始動）にすると、定電流電源１０３からグロー管１２３に電力が供給されてグロー管１２３においてグロー放電が発生し、グロー管１２３の電極が互いに接触することにより、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の加熱用ヒータ１に電力が供給されて、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１が予熱される（図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅにおける期間Ａ１）。このとき、定電流電源１０３からガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に電圧約１３０Ｖが印加されており、陽極７４からガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１に向う電界が発生している。
このようにトリガ放電の準備が整ったときに、グロー管１２３においてグロー放電が止まり、グロー管１２３の電極が離れることにより、定電流電源１０３から並列接続したコンデンサ１１５及び固定抵抗器１１３を介して収束電極７６に電位約１３０Ｖを発生させ、トリガ放電がガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と収束電極７６との間に発生する（図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅにおける期間Ａ２）。
そして、このようにトリガ放電を発生させることにより、アーク放電をガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に発生させ、定電流電源１０３からガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に供給する電流約３００ｍＡに基づいて、主電源スイッチをオフするまでアーク放電が安定して持続する（図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅにおける期間Ａ３）。なお、重水素ガス放電管ＤＴ１が動作（点灯）している間、固定抵抗器１３１により、定電流電源１０３から重水素ガス放電管ＤＴ１に印加される電圧は、始動時の約１６０Ｖから約１２０Ｖに低下することになる。
ところで、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１においては、下記の（３）式及び（４）式の関係で駆動可能であることから、
Ｉｆ０＝Ｉｐ ……… （３）
Ｖｆ１＝０ ……… （４）
ここで、Ｉｆ０：始動時の加熱用ヒータへの初期供給電流
Ｉｐ ：放電電流
Ｖｆ１：動作中の加熱用ヒータへの印加電圧
この点灯装置１０１では、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１を点灯させるための点灯装置を実現することができる。また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の予熱用、トリガ放電（初期ガス電離による放電）開始用、及び、主放電用の電源を１つの定電流電源１０３で賄うことができ、特にガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の予熱（加熱用ヒータ）用の電源が不要となり、大幅な部品点数の削減及び構成の簡略化を図ることができる。
また、点灯装置１０１では、通電遮断切替回路部１２１がグロー管１２３を含んでいるので、通電遮断切替回路部１２１を簡易且つ低コストで実現できる。更に、補助点灯回路部１１１は、固定抵抗器１１３とコンデンサ１１５とを含んでいるので、補助点灯回路部１１１を簡易且つ低コストで実現できる。
また、点灯装置１０１では、電流検知用の固定抵抗器１３１を有しているので、重水素ガス放電管ＤＴ１の動作時の電圧を下げることができ、重水素ガス放電管ＤＴ１の消費電力を低減することができる。
なお、本実施形態においては、電気導体として高融点金属を用いるようにしているが、高融点金属の代わりに厚さの薄い多孔質金属、炭素繊維等を用いるようにしてもよい。また、金属酸化物１０の耐スパッタ性向上、放電性能向上のために、タンタル、チタン、ニオブ等の窒化物あるいは炭化物を金属酸化物１０の表面、あるいは二重コイル２，４１、一重コイル４５、あるいは板状部材３、メッシュ状部材２１、線状部材２３に付着させるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分が露出するようにしているが、必ずしもこれを露出させる必要はなく、金属酸化物１０に二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分が接触しているのであれば、二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分が金属酸化物１０に覆われていてもよい。なお、二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分を露出させることにより、放電性をより向上させることができる。
産業上の利用可能性
本発明のガス放電管用傍熱型電極は、希ガスランプ、希ガス蛍光ランプ、水銀ランプ、水銀蛍光ランプ、重水素ランプ等の傍熱型電極（傍熱型陰極）に利用できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略正面図である。
図２は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略側面図である。
図３Ａは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略上面図である。
図３Ｂは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略上面図である。
図４は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図５は、第２実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図６は、第３実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図７は、第４実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図８は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管を示す全体斜視図である。
図９は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の発光部の分解した状態における斜視図である。
図１０は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の発光部の横断面図である。
図１１は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いた片側外部電極型ランプを示す構成図である。
図１２は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯回路を示す回路図である。
図１３は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置を示す回路図である。
図１４Ａは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｂは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｃは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｄは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｅは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｆは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１５Ａは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｂは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｃは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｄは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｅは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
本発明は、ガス放電管用傍熱型電極に関する。
背景技術
この種のガス放電管用傍熱型電極として、たとえば特公昭６２−５６６２８号公報（米国特許４４４１０４８号公報）に開示されたようなものが知られている。特公昭６２−５６６２８号公報に開示されたガス放電管用傍熱型電極（ガス放電管用傍熱型陰極）は、熱良導性の円筒の外壁に２重コイルを複数ターン巻回して密に固定し、ペースト状の陰極物質材を２重コイルの１次螺旋内部及び２次螺旋間に塗布して円筒表面に一様な陰極面を形成し、円筒の内部にヒータを設けて構成されている。
発明の開示
本発明は、電極の長寿命化及び安定した放電を得ることが可能なガス放電管用傍熱型電極を提供することを課題としている。
本発明者らは、調査研究の結果、以下のような事実を新たに見出した。電極（陰極）表面の電位分布が不均一である場合に、発熱量もそれに伴い不均一となるため、熱電子の生成密度も不均一となり、局所的な放電（放電位置の偏在）が生じることになる。そして、局所的な放電は、陰極物質材（金属酸化物）の削り取り（スパッタ）、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を招き、放電位置が次なる熱電子放出特性のよい位置へと移動する。このように、局所的な熱電子放出劣化を繰り返しながら、電極表面を劣化させることになる。また、上述した放電位置の移動により、放電自体が不安定になってしまう。
かかる調査研究結果を踏まえ、本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材に保持される易電子放射物質としての金属酸化物と、コイル部材の内側に当該コイル部材と接触して設けられ、所定長さを有する電気導体と、を有していることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、電気導体によりコイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、局所的な放電の発生を抑制でき、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
また、電気導体は、金属酸化物に接触するとともに、コイル部材の複数のコイル部分に接触して設けられていることが好ましい。このように構成した場合、電気導体により、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位がほぼ等しくなり、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、放電位置の移動も抑制することができる。この結果、電気導体を金属酸化物に接触して設けるという簡易な構成により、電極の長寿命化及び安定した放電を得ることができる。
また、電気導体は、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属であることが好ましい。このように、電気導体がメッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属であることにより、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、電気導体が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物に密接して設けることができる。なお、本願において用いる「板状」とは、リボン状、箔状等の形状が含まれるものとする。
また、コイル部材は、マンドレルを有するコイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることが好ましい。このように構成した場合、多重コイルを用いることにより、易電子放射物質である金属酸化物がコイルを形成する線材間の間隔である、ピッチ（心距）間に挟み込まれて保持されることになる。これにより、各ピッチ間の距離は隙間程度に小さいため振動による金属酸化物の脱落を抑制することができる。また、隙間構造のピッチが多数存在するため、多量の金属酸化物を保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。更に、マンドレルを有しているので、加工時の多重コイルの変形を抑制することができる。
また、金属酸化物は、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物あるいは希土類金属の酸化物を含んでいることが好ましい。このように、金属酸化物がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物あるいは希土類金属の酸化物を含んでいることにより、電子放射部における仕事関数を効果的に小さくすることが可能となり、熱電子の放出が容易となる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材の内側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、高融点金属に接触させるようにコイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属がコイル部材と複数個の接点を形成し、コイル部材が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属により、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、高融点金属が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物に密接して設けることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材の内側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、高融点金属に接触させるようにコイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属がコイル部材と複数個の接点を形成し、高融点金属が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属により、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、高融点金属が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物に密接して設けることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、マンドレルを有し、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、コイル部材が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、コイル部材が接地されるので、このコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。マンドレルを有しているので、加工時のコイル部材の変形を抑制することができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、マンドレルを有し、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間、あるいはコイル部材の外側にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、高融点金属が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、高融点金属が接地されるので、この高融点金属及びコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。マンドレルを有しているので、加工時のコイル部材の変形を抑制することができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
コイル部材は、コイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることが好ましい。このように構成した場合、易電子放射物質である金属酸化物がコイルを形成する線材間の間隔である、ピッチ（心距）間に挟み込まれて保持されることになる。これにより、各ピッチ間の距離は隙間程度に小さいため振動による金属酸化物の脱落を抑制することができる。また、隙間構造のピッチが多数存在するため、多量の金属酸化物を保持でき、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
本発明に係るガス放電管用傍熱型陰極は、一重コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、コイル部材が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、コイル部材が接地されるので、このコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、一重コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材と加熱用ヒータとの間にコイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、高融点金属は複数箇所においてコイル部材と電気的に接触しており、更に、高融点金属が接地されることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、高融点金属が接地されるので、この高融点金属及びコイル部材を介して熱電子、二次電子等が供給されることになる。また、コイル部材の裏面（放電面とは反対側の面）において、高融点金属及びコイル部材の内側部分により陰極表面に等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになる。これにより、劣化要因である金属酸化物のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができ、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくでき、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作を実現することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明によるガス放電管用傍熱型電極の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略正面図であり、図２は、同じく第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略側面図であり、図３は、同じく第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略上面図であり、図４は、同じく第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。なお、図１〜図３は、電気絶縁層４及び金属酸化物１０の図示を説明のため省略している。また、本実施形態においては、ガス放電管用傍熱型電極を陰極（ガス放電管用傍熱型陰極）に適用した例を示す。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１は、図１〜図４に示されるように、加熱用ヒータ１と、コイル部材としての二重コイル２と、電気導体としての板状部材３と、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物１０とを有している。加熱用ヒータ１は、直径０．０３〜０．１ｍｍ、たとえば０．０７ｍｍのタングステン素線を二重に巻回したフィラメントコイルからなり、このタングステンフィラメントコイルの表面には、電着法等により電気絶縁材料（たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ等）が被覆されて電気絶縁層４が形成されている。なお、電気絶縁層４の代わりに電気絶縁材料（たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ等）の円筒パイプを用い、当該円筒パイプ内に加熱用ヒータ１を挿入して加熱用ヒータ１を絶縁する構成を採用してもよい。
二重コイル２は、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、直径０．０９１ｍｍのタングステン素線を径０．２５ｍｍ、ピッチ０．１４６ｍｍの一次コイルに形成し、さらにその一次コイルで径１．７ｍｍ、ピッチ０．６ｍｍの二重コイルに形成したものである。二重コイル２の内側には、加熱用ヒータ１が挿入されて配設されている。なお、コイル部材としては、二重コイル２を用いる代わりに、三重コイル等を用いるようにしもよい。
板状に形成された板状部材３は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のＩＩＩａ〜ＶＩＩａ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、幅１．５ｍｍ、厚さ２５．４μｍのタングステン製の板状部材を用いている。
板状部材３は、二重コイル２の内側（加熱用ヒータ１と二重コイル２との間）に二重コイル２の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。板状部材３は、二重コイル２と電気的に接続された状態にある。また、板状部材３は、二重コイル２の内側において複数のコイル部分に接触しており、二重コイル２と複数個の接点を形成している。板状部材３は、加熱用ヒータ１の接地側の端子に接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。板状部材３が接地されることにより、二重コイル２も接地されることになる。なお、板状部材３を用いる代わりに、線状に形成された線状部材（たとえば、直径０．１ｍｍ程度のタングステン素線）を用いるようにしてもよい。また、板状部材３と二重コイル２との各接触点を溶接してもよい。
金属酸化物１０は、二重コイル２及び加熱用ヒータ１に保持され、板状部材３に接触して設けられている。金属酸化物１０の表面及び二重コイル２の表面がガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に二重コイル２の表面部分が接触するようになっている。
金属酸化物１０としては、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物、あるいは、主構成要件がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物であり副構成要件がランタン系を含む希土類金属（周期律表のＩＩＩａ）である酸化物が用いられる。バリウム、ストロンチウム、カルシウムは、仕事関数が小さく、熱電子を容易に放出することができ、熱電子供給量を増加させることができる。また、副構成要件として希土類金属（周期律表のＩＩＩａ）を添加した場合、熱電子供給量を更に増加させることができると共に、耐スパッタ性能を向上することもできる。
金属酸化物１０は、陰極物質材として金属炭酸塩（たとえば、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム等）の形で塗布され、塗布された金属炭酸塩を真空加熱分解することにより得られる。なお、加熱用ヒータ１への通電により真空加熱分解を行う場合、直流加熱分解に比べ交流加熱分解の方が好ましい。このようにして得られた金属酸化物１０が最終的に易電子放射物質となる。陰極物質材としての金属炭酸塩は、図１〜図３Ｂに示されたように、二重コイル２の内側に加熱用ヒータ１が配設され、放電面側となる二重コイル２の内側に板状部材３が配設されている状態において、二重コイル２の表面側から塗布される。なお、金属炭酸塩は、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１（二重コイル２）の全周を覆うように塗布する必要はなく、放電面側となる板状部材３が設けられている側の部分のみに塗布するようにしてもよい。
加熱用ヒータ１は、図３Ｂ及び図４に示されるように、電気絶縁層４を介して、金属酸化物１０と二重コイル２とに接触している。このため、予熱時に加熱用ヒータ１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物１０及び二重コイル２に伝えることができる。また、特公昭６２−５６６２８号公報に開示されたガス放電管用傍熱型陰極のように熱良導性の円筒を有するものに比して、熱陰極動作に必要となる熱量の損失を抑制することができる。このため、外部からの電極への熱量供給、強制過熱を必要とせず、自己加熱による熱量のみで電極が動作するよう設計できる。ここで、自己加熱とは、ガス放電管において電極から電子が出る際、放電空間中のイオン化したガス分子が衝突して電気的に中和されるが、ガス分子が電極に衝突する衝撃により、熱が発生することをいう。
なお、上記した金属酸化物以外には、熱電子供給源としてほう化ランタン等の金属ほう化物、金属炭化物、金属窒化物等を用いることも考えられるが、これらの金属ほう化物、金属炭化物、金属窒化物等はガス放電管用の熱陰極としての熱電子供給源としての実績が乏しく、主副構成要件として加える意味はない。ただし、熱電子供給源以外の効果、たとえば放電部以外での熱放散量を抑制するための絶縁効果向上等のために陰極周辺部に使用することがある。
ここで、二重コイル２の表面の所定の３つの放電部（電子供給源としてのグランド（ＧＮＤ）に近いほうから１Ａ、１Ｂ、１Ｃとする）における放電を考察してみる。各放電部１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、板状部材３からの二重コイル２の巻線抵抗分Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂ、Ｒ１Ｃを有している。放電電流量は、その部位の仕事関数によって異なるが、
Ｉ１Ａ＞Ｉ１Ｂ＞Ｉ１Ｃ ……… （１）
と仮定して、巻線抵抗分Ｒ１Ａを有する放電部１Ａに主たる放電が発生した場合、下記の（２）式で表されるジュール熱による発熱（Ｗ）が増大し、
Ｗ＝Ｉ１Ａ２×Ｒ１Ａ ……… （２）
温度上昇による仕事関数の低下が起こる。これにより、放電の多くがこの放電部１Ａに集まって放電の集中度が増え、放電分布は、緩やかな凹凸を有する山脈状の連続分布となる。巻線抵抗分Ｒ１Ａの値が大きいほど、放電分布の傾斜は大きくなるが、逆に巻線抵抗分Ｒ１Ａの値が小さくなっていくと、その放電分布は、幅の広い緩やかな一山型の連続分布に収束していくこととなる。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１においては、金属酸化物１０に接触するとともに二重コイル２に接触して板状部材３が設けられているので、板状部材３は、二重コイル２の裏面（放電面とは反対側の面）において当該二重コイル２の内側部分とともに等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、板状部材３と二重コイル２の内側部分とは、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、板状部材３の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、板状部材３の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、板状部材３により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１では、板状部材３と二重コイル２とにより、二重コイル２の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、電気導体として板状部材３を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、板状部材３（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１０に密接して設けることができる。更に、板状部材３と金属酸化物１０とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
また、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１においては、加熱用ヒータ１を核として、その外側に金属酸化物１０を保持する二重コイル２を取り巻くように配置し、二重コイル２の内側において金属酸化物１０に接触するように板状部材３を配設することにより、二重コイル２の振動抑制効果が働き、金属酸化物１０の落下を防ぐことができる。また、二重コイル２のピッチ間に多量の金属酸化物１０が保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。第２実施形態は、二重コイルがマンドレルを有している点、及び、電気導体がメッシュ状部材である点等で第１実施形態と相違する。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２は、図５に示されるように、加熱用ヒータ１と、コイル部材としての二重コイル４１と、電気導体としてのメッシュ状部材２１と、易電子放射物質としての金属酸化物１０とを有している。
二重コイル４１は、第１実施形態における二重コイル２と同様に、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、マンドレル４２を有している。加熱用ヒータ１は、二重コイル４１の内側に設けられている。ここで、マンドレルとは、フィラメントコイル作成時に巻径を決める型の役割を果たす芯線のことである。なお、マンドレルの材料としては、たとえばモリブデンを用いる。
メッシュ状に形成されたメッシュ状部材２１は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のＩＩＩａ〜ＶＩＩａ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、直径０．０３ｍｍのタングステン素線をメッシュ状に編んだメッシュ状部材を用いている。メッシュ状部材２１におけるメッシュの大きさは、８０メッシュとされている。メッシュ状部材２１は、所定長さを有している。
メッシュ状部材２１は、二重コイル４１の内側（加熱用ヒータ１と二重コイル４１との間）に二重コイル４１の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。メッシュ状部材２１は、二重コイル４１と電気的に接続された状態にある。また、メッシュ状部材２１は、二重コイル４１の内側において複数のコイル部分に接触しており、二重コイル４１と複数個の接点を形成している。メッシュ状部材２１は、加熱用ヒータ１の接地側の端子に接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。メッシュ状部材２１が接地されることにより、二重コイル４１も接地されることになる。
金属酸化物１０は、二重コイル４１及び加熱用ヒータ１に保持される。二重コイル４１の表面部分及び金属酸化物１０は、金属酸化物１０の表面及び二重コイル４１の表面部分が放電面となるように、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に二重コイル４１の表面部分が接触するようになっている。金属酸化物１０は、第１実施形態と同様にして、設けられる。
加熱用ヒータ１は、図５に示されるように、電気絶縁層４を介して、金属酸化物１０と二重コイル４２とに接触している。このため、予熱時に加熱用ヒータ１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物１０及び二重コイル４２に伝えることができる。また、第１実施形態と同じく、熱陰極動作に必要となる熱量の損失を抑制することができ、外部からの電極への熱量供給、強制過熱を必要とせず、自己加熱による熱量のみで電極が動作するよう設計できる。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２においては、金属酸化物１０に接触するとともに二重コイル４１に接触してメッシュ状部材２１が設けられているので、メッシュ状部材２１は、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、メッシュ状部材２１は、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、メッシュ状部材２１の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、メッシュ状部材２１の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、メッシュ状部材２１により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２では、メッシュ状部材２１により、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、電気導体としてメッシュ状部材２１を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、メッシュ状部材２１（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１０に密接して設けることができる。更に、メッシュ状部材２１と金属酸化物１０とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
また、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２においては、加熱用ヒータ１を核として、その外側に金属酸化物１０を保持する二重コイル４１を取り巻くように配置し、二重コイル４１の内側において金属酸化物１０に接触するようにメッシュ状部材２１を配設することにより、二重コイル４１の振動抑制効果が働き、金属酸化物１０の落下を防ぐことができる。また、二重コイル４１のピッチ間に多量の金属酸化物１０が保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
また、二重コイル４１がマンドレルを有しているので、加工時及び使用時に二重コイル４１が変形するのを抑制することができる。
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。第３実施形態は、コイル部材が一重コイルである点、及び、電気導体が線状部材である点等で第１及び第２実施形態と相違する。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３は、図６に示されるように、加熱用ヒータ１と、コイル部材としての一重コイル４５と、電気導体としての線状部材２３、易電子放射物質としての金属酸化物１０とを有している。
一重コイル４５は、一重コイル状に巻き回されたコイルより構成されるコイル部材であって、直径０．１５ｍｍのタングステン素線を径１．７ｍｍ、ピッチ０．１８ｍｍで巻き回されている。加熱用ヒータ１は、一重コイル４５の内側に設けられている。
線状に形成され、所定長さを有する線状部材２３は、メッシュ状部材２１と同様に、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のＩＩＩａ〜ＶＩＩａ、ＶＩＩＩ、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、タングステン製の線状部材を用いている。線状部材２１の直径は、０．１ｍｍ程度に設定されている。
線状部材２３は、一重コイル４５の内側（加熱用ヒータ１と一重コイル４５との間）に一重コイル４５の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。線状部材２３は、一重コイル４５と電気的に接続された状態にある。また、線状部材２３は、一重コイル４５の内側において複数のコイル部分に接触しており、一重コイル４５と複数個の接点を形成している。線状部材２３は、加熱用ヒータ１の接地側の端子とともにリードロッドに接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。板状部材３が接地されることにより、一重コイル４５も接地されることになる。
金属酸化物１０は、一重コイル４５及び加熱用ヒータ１に保持される。一重コイル４５の表面部分及び金属酸化物１０は、金属酸化物１０の表面及び一重コイル４５の表面部分が放電面となるように、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ５の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に一重コイル４５の表面部分が接触するようになっている。金属酸化物１０は、第１実施形態と同様にして、設けられる。
加熱用ヒータ１は、図５に示されるように、電気絶縁層４を介して、金属酸化物１０と一重コイル４５とに接触している。このため、予熱時に加熱用ヒータ１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物１０及び一重コイル４５に伝えることができる。また、第１実施形態と同じく、熱陰極動作に必要となる熱量の損失を抑制することができ、外部からの電極への熱量供給、強制過熱を必要とせず、自己加熱による熱量のみで電極が動作するよう設計できる。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３においては、金属酸化物１０に接触するとともに一重コイル４５に接触して線状部材２３が設けられているので、線状部材２３は、一重コイル４５の裏面（放電面とは反対側の面）において当該一重コイル４５の内側部分とともに等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、線状部材２３と一重コイル４５の内側部分とは、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、線状部材２３の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、線状部材２３の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、線状部材２３により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３では、線状部材２３と一重コイル４５の内側部分とにより、一重コイル４５の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、電気導体として線状部材２３を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、線状部材２３（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１０に密接して設けることができる。更に線状部材２３と金属酸化物１０とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
また、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ３においては、加熱用ヒータ１を核として、その外側に金属酸化物１０を保持する一重コイル４５を取り巻くように配置し、一重コイル４５の内側において金属酸化物１０に接触するように線状部材２３を配設することにより、一重コイル４５の振動抑制効果が働き、金属酸化物１０の落下を防ぐことができる。
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極の概略断面図である。第４実施形態は、基体金属を有している点で第１〜第３実施形態と相違する。
ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４は、図７に示されるように、加熱用ヒータ１と、二重コイル４１と、易電子放射物質としての金属酸化物１０と、基体金属３１とを有している。
基体金属３１は、筒状に形成され、導電性を有している。基体金属３１は、たとえば、モリブデン等からなる。この基体金属３１の内側に、加熱用ヒータ１が挿入されて配設される。二重コイル４１は、基体金属３１の外側表面に複数回巻き付けられて固定される。また、基体金属３１は、易電子放射物質としての金属酸化物１０と加熱用ヒータ１に形成された電気絶縁層４とを隔絶する機能を有している。なお、基体金属３１として、動作中の陰極温度よりも高い融点を有する中高融点金属を用いることができる。また、基体金属３１としては、円筒形状の筒状部材が一般的であるが、切り欠き部を有する円弧形状（開放された形状）の筒状部材を用いるようにしてもよい。
基体金属３１は、二重コイル４１の内側（加熱用ヒータ１と二重コイル４１との間）に二重コイル４１の長手方向にわたって、放電方向に略直交して設けられている。基体金属３１は、二重コイル４１と電気的に接続された状態にある。また、基体金属３１は、二重コイル４１の内側において複数のコイル部分に接触しており、二重コイル４１と複数個の接点を形成している。基体金属３１は、加熱用ヒータ１の接地側の端子とともにリードロッドに接続されることにより、接地（ＧＮＤ）されている。基体金属３１が接地されることにより、二重コイル４１も接地されることになる。
金属酸化物１０は、二重コイル４１に保持される。二重コイル４１の表面部分及び金属酸化物１０は、金属酸化物１０の表面及び二重コイル４１の表面部分が放電面となるように、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４の外側に露出しており、金属酸化物１０の表面部分に二重コイル４１の表面部分が接触するようになっている。
以上のことから、本実施形態のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４においては、金属酸化物１０に接触するとともに二重コイル４１に接触して基体金属３１が設けられているので、基体金属３１は、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において当該二重コイル４１の内側部分とともに等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、基体金属３１と二重コイル４１とは、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、基体金属３１の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、基体金属３１の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、基体金属３１により、放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
したがって、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４では、基体金属３１と二重コイル４１とにより、二重コイル４１の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されているので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きて放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１０のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、陰極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ４にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流のガス放電管用傍熱型陰極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、二重コイル４１がマンドレルを有しているので、加工時及び使用時に二重コイル４１が変形するのを抑制することができる。
次に、図８〜図１０に基づいて、上述した構成のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いたガス放電管について説明する。図８は、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いたガス放電管の全体斜視図、図９はその発光部の分解斜視図、図１０は発光部の横断面図である。本実施形態においては、ガス放電管用傍熱型陰極をＣ１サイドオン型の重水素ガス放電管に適用している。なお、ガス放電管用傍熱型陰極として、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の代わりにガス放電管用傍熱型陰極Ｃ２〜Ｃ４のいずれかを用いるようにしてもよい。
重水素ガス放電管ＤＴ１は、ガラス製の外周器６１を有している。外周器６１の内部には、図８に示されるように、発光部組立体６２が収容され、外周器６１の底部はガラス製のステム６３により気密に封止されている。発光部組立体６２の下部からは４本のリードピン６４ａ〜６４ｄが延び、ステム６３を貫通して外部に露出している。発光部組立体６２は、共にアルミナ製の放電遮蔽板（放電遮蔽部）７１及び支持板７２を貼り合わせた遮蔽箱構造と、放電遮蔽板７１の前面に取り付けられた金属製の前面カバー７３とを有している。
図９に示されるように、断面形状が凸型の支持板７２の後部には縦方向に貫通穴が形成され、ここにリードピン６４ａが挿入されてステム６３に保持されている。支持板７２の前面には下方に向かって縦に伸びる凹型溝が形成され、ここにステム６３から伸びるリードピン６４ｂが没入され、これらによって支持板７２はステム６３に固定される。リードピン６４ｂには四角形平板の陽極７４が前方に向かって固定され、支持板７２の前面に形成された２個の凸部と接することで保持される。
また、図９に示されるように、放電遮蔽板７１は支持板７２に比べて薄型かつ幅広の凸型断面構造をなし、中央部の陽極７４と対応する位置には貫通穴７１ａが形成される。放電遮蔽板７１の凸部の側方には縦方向に貫通穴が形成されここにＬ字型に折り曲げた電極棒８１が挿通されている。そして、放電遮蔽板７１を支持板７２に貼り合わせた状態で、電極棒８１の下端とＬ字型に折り曲げられたリードピン６４ｃの先端とが溶接される。電極棒８１の側方に伸びた先端部には、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の上側電極棒８２が溶接され、下側電極棒８３は、放電遮蔽板７１と支持板７２を貼り合わせた状態において、Ｌ字型に折り曲げられたリードピン６４ｄの先端に溶接される。
金属製の収束電極７６は、図９に示されるように、中間部に放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａと同軸上に収束開口７６ａを形成したＬ字型の金属板を、上部で後方に、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１方向の側部で前方に、それぞれ折り曲げて構成され、側部にガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を臨むための長方形状縦長の開口７６ｂが形成されている。そして、放電遮蔽板７１、支持板７２及び収束電極７６にはそれぞれ対応する位置に４個づつの貫通穴が形成されている。従って、放電遮蔽板７１、支持板７２及び収束電極７６を貼り合わせた状態において、Ｕ字状に折り曲げた２本の金属製のピン８４、８５を差込むことでこれらをステム６３に固定できる。
図８及び図９に示すように、金属製の前面カバー７３は４段に折り曲げた断面Ｕ字型をなし、中央部に投光用の開口窓７３ａが形成されている。そして両端部には２個づつの凸部７３ｂが形成されており、これが放電遮蔽板７１の前面端部に形成された４個の貫通開口７１ｂと対応している。従って、この凸部７３ｂを貫通開口７１ｂに差込むことで前面カバー７３は放電遮蔽板７１に固定され、この状態で収束電極７６の前方端部は前面カバー７３の内面に接触し、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１が配置される空間と発光空間とが分離される。
図９及び図１０によれば、収束電極７６は中央部に放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａと同軸上に収束開口７６ａを有しているが、ここには開口径を制限するための開口制限板７８が溶接で固定されている。尚、開口制限板７８は、収束開口７６ａの周囲で陽極７４の方向に屈曲され、従って放電遮蔽板７１の厚さよりも陽極７４と開口制限板７８の開口の距離の方が小さくなっている。
このように組み立てられた発光部６２内における各電極の配置は、図１０に示す通りである。陽極７４は放電遮蔽板７１及び支持板７２に挟まれて固定され、収束電極７６に溶接された開口制限板７８は、放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａを介して陽極７４と向い合う配置で、放電遮蔽板７１に固定される。ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１は、放電遮蔽板７１、前面カバー７３並びに収束電極７６の長方形開口７６ｂを有する面により包囲された空間内であって、長方形開口７６ｂを通して開口制限板７８を臨む位置に配置される。
次に、図１０を参照して重水素ガス放電管ＤＴ１の動作について説明する。ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１が十分に加熱された後、陽極７４とガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１との間にトリガ電圧が印加され放電が開始する。このときの熱電子の流路は、収束電極７６の開口制限板７８による収斂並びに放電遮蔽板７１及び支持板７２による遮蔽効果によって、経路９１（破線に挟まれた部分で図示される）ただ一つに限定される。即ち、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１から放出された熱電子（図示せず）は収束電極７６の長方形開口７６ｂから開口制限板７８を通過し、放電遮蔽板７１の貫通穴７１ａを通り陽極７４へと至る。アーク放電によるアークボール９２は開口制限板７８の前部空間であって陽極７４とは反対側の空間に発生する。そしてアークボール９２から取り出される光は、前面カバー７３の開口窓７３ａを通っておよそ矢印９３の方向に発せられる。
このように、本実施形態の重水素ガス放電管ＤＴ１では、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いることで、寿命が長く且つ動作の安定した重水素ガス放電管を実現することができる。
なお、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１〜Ｃ４は、上述した重水素ガス放電管ＤＴ１以外のガス放電管、たとえば管頂部より光を取り出すヘッドオン型重水素ガス放電管、希ガス蛍光ランプ、あるいは、水銀蛍光ランプ等の電極（ガス放電管用傍熱型陰極）として用いることもできる。詳しくは、本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管には、本発明のガス放電管用傍熱型電極を含む対をなす放電用電極を有し、内面に蛍光体膜が形成された密閉容器を有し、密閉容器に対して希ガスを封入した希ガス蛍光ランプある。本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管には、本発明のガス放電管用傍熱型電極を含む対をなす放電用電極を有し、密閉容器を有し、密閉容器に対して希ガスと水銀とを封入した水銀ランプがある。本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管には、本発明のガス放電管用傍熱型電極を含む対をなす放電用電極を有し、内面に蛍光体膜が形成された密閉容器を有し、密閉容器に対して希ガスと水銀とを封入した蛍光ランプがある。
また、本発明のガス放電管用傍熱型電極は、放電が分散する特徴を生かして、図１１に示されるように、容器４１外部に電極４２を有し、容器４１内部にガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１〜Ｃ４を有し、容器４１内部に希ガスを封入し、高周波電源４３を使い駆動する片側外部電極型ランプに用いることができる。このように、本発明のガス放電管用傍熱型電極は、上述した低圧ガスランプ等に用いることができる。
なお、上述した希ガス蛍光ランプ、水銀ランプ、蛍光ランプ等のガス放電管ＤＴ２の点灯回路としては、図１２に示されるように、グロー管５３、安定器５４、交流電源５５を有した既知のスタータ（予熱始動）形の点灯回路を用いることができる。点灯回路として、スタータ形に代え、ラピッドスタート形にも対応できる。駆動方式とてして、高周波点灯専用形（Ｈｆ）への対応もできる。
なお、本発明のガス放電管用傍熱型電極を用いたガス放電管においては、交流動作の場合、１対の電極（ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１〜Ｃ４）が主たる機能として電子放出を行う陰極と、電子が流れ込む陽極としての役割を交互に果たす。陽極として機能するとき、電子が流れ込む際の電圧降下により多量の熱が電極に生じる。電極が陽極として機能するときに生じた熱量を当該電極が陰極として機能するときに熱電子放出に必要な熱量として使うことで、ガス放電管の持続放電中の加熱用ヒータ１からの熱供給なし、あるいは直流動作に比べて少ない熱供給にて、安定した持続放電を実現することができる。
次に、図１３に基づいて、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１に適した点灯装置について説明する。図１３は、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１の点灯装置を示す回路図である。
点灯装置１０１は、重水素ガス放電管ＤＴ１のガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に接続される電源としての定電流電源１０３と、陽極７４と収束電極７６との間に接続され、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と収束電極７６との間にトリガ放電を発生させるための補助点灯回路部１１１と、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に接続され、加熱用ヒータ１に所定の期間通電し所定の期間が経過した後は加熱用ヒータ１への通電を遮断するための通電遮断切替回路部１２１と、陽極７４と定電流電源１０３との間に直列接続して設置した電流検知用の固定抵抗器１３１とを有している。
定電流電源１０３は、直流開放電圧約１６０Ｖを供給すると共に、定常電流約３００ｍＡを供給する。この定電流電源１０３には、放電安定用の負性抵抗１０５、ダイオード１０７とが直列に接続されている。負性抵抗１０５は、５０〜１５０Ω程度に設定されている。
補助点灯回路部１１１は、陽極７４と収束電極７６との間に直列接続して設置した固定抵抗器１１３と、この固定抵抗器１１３に並列接続したコンデンサ１１５と、を含んでいる。通電遮断切替回路部１２１は、グロー管１２３を含んでいる。なお、補助点灯回路部１１１と収束電極７６との間に、重水素ガス放電管ＤＴ１の動作（点灯）後に開かれるスイッチを設けるようにしてもよい。また、グロー管１２３を使ったグロースタータ式に替えて、タイマ機能を有する半導体素子を用いた電子スタート式、タイマ機能の有無を問わず機械式（有接点）スイッチを用いるようにしてもよい。
次に、点灯装置１０１の動作について、図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅに基づいて説明する。
図１３には示されていないが、重水素ガス放電管ＤＴ１の点灯装置１０１の主電源スイッチをオン（始動）にすると、定電流電源１０３からグロー管１２３に電力が供給されてグロー管１２３においてグロー放電が発生し、グロー管１２３の電極が互いに接触することにより、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の加熱用ヒータ１に電力が供給されて、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１が予熱される（図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅにおける期間Ａ１）。このとき、定電流電源１０３からガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に電圧約１３０Ｖが印加されており、陽極７４からガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１に向う電界が発生している。
このようにトリガ放電の準備が整ったときに、グロー管１２３においてグロー放電が止まり、グロー管１２３の電極が離れることにより、定電流電源１０３から並列接続したコンデンサ１１５及び固定抵抗器１１３を介して収束電極７６に電位約１３０Ｖを発生させ、トリガ放電がガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と収束電極７６との間に発生する（図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅにおける期間Ａ２）。
そして、このようにトリガ放電を発生させることにより、アーク放電をガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に発生させ、定電流電源１０３からガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１と陽極７４との間に供給する電流約３００ｍＡに基づいて、主電源スイッチをオフするまでアーク放電が安定して持続する（図１４Ａ〜図１４Ｆ及び図１５Ａ〜図１５Ｅにおける期間Ａ３）。なお、重水素ガス放電管ＤＴ１が動作（点灯）している間、固定抵抗器１３１により、定電流電源１０３から重水素ガス放電管ＤＴ１に印加される電圧は、始動時の約１６０Ｖから約１２０Ｖに低下することになる。
ところで、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１においては、下記の（３）式及び（４）式の関係で駆動可能であることから、
Ｉｆ０＝Ｉｐ ……… （３）
Ｖｆ１＝０ ……… （４）
ここで、Ｉｆ０：始動時の加熱用ヒータへの初期供給電流
Ｉｐ ：放電電流
Ｖｆ１：動作中の加熱用ヒータへの印加電圧
この点灯装置１０１では、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１を用いた重水素ガス放電管ＤＴ１を点灯させるための点灯装置を実現することができる。また、ガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の予熱用、トリガ放電（初期ガス電離による放電）開始用、及び、主放電用の電源を１つの定電流電源１０３で賄うことができ、特にガス放電管用傍熱型陰極Ｃ１の予熱（加熱用ヒータ）用の電源が不要となり、大幅な部品点数の削減及び構成の簡略化を図ることができる。
また、点灯装置１０１では、通電遮断切替回路部１２１がグロー管１２３を含んでいるので、通電遮断切替回路部１２１を簡易且つ低コストで実現できる。更に、補助点灯回路部１１１は、固定抵抗器１１３とコンデンサ１１５とを含んでいるので、補助点灯回路部１１１を簡易且つ低コストで実現できる。
また、点灯装置１０１では、電流検知用の固定抵抗器１３１を有しているので、重水素ガス放電管ＤＴ１の動作時の電圧を下げることができ、重水素ガス放電管ＤＴ１の消費電力を低減することができる。
なお、本実施形態においては、電気導体として高融点金属を用いるようにしているが、高融点金属の代わりに厚さの薄い多孔質金属、炭素繊維等を用いるようにしてもよい。また、金属酸化物１０の耐スパッタ性向上、放電性能向上のために、タンタル、チタン、ニオブ等の窒化物あるいは炭化物を金属酸化物１０の表面、あるいは二重コイル２，４１、一重コイル４５、あるいは板状部材３、メッシュ状部材２１、線状部材２３に付着させるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分が露出するようにしているが、必ずしもこれを露出させる必要はなく、金属酸化物１０に二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分が接触しているのであれば、二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分が金属酸化物１０に覆われていてもよい。なお、二重コイル２，４１及び一重コイル４５の表面部分を露出させることにより、放電性をより向上させることができる。
産業上の利用可能性
本発明のガス放電管用傍熱型電極は、希ガスランプ、希ガス蛍光ランプ、水銀ランプ、水銀蛍光ランプ、重水素ランプ等の傍熱型電極（傍熱型陰極）に利用できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略正面図である。
図２は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略側面図である。
図３Ａは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略上面図である。
図３Ｂは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略上面図である。
図４は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図５は、第２実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図６は、第３実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図７は、第４実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を示す概略断面図である。
図８は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管を示す全体斜視図である。
図９は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の発光部の分解した状態における斜視図である。
図１０は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の発光部の横断面図である。
図１１は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いた片側外部電極型ランプを示す構成図である。
図１２は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯回路を示す回路図である。
図１３は、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置を示す回路図である。
図１４Ａは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｂは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｃは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｄは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｅは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１４Ｆは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電圧特性を示すタイムチャートである。
図１５Ａは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｂは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｃは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｄは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
図１５Ｅは、第１実施形態に係るガス放電管用傍熱型陰極を用いたガス放電管の点灯装置における、動作電流特性を示すタイムチャートである。
Claims (17)
- コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材に保持される易電子放射物質としての金属酸化物と、
前記コイル部材の内側に当該コイル部材と接触して設けられ、所定長さを有する電気導体と、を有し、
前記金属酸化物は、前記電気絶縁層を介して前記加熱用ヒータに接触していることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - 前記電気導体は、前記金属酸化物に接触するとともに、前記コイル部材の複数のコイル部分に接触して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- 前記電気導体は、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属であることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- 前記コイル部材は、マンドレルを有するコイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- 前記金属酸化物は、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物あるいは希土類金属の酸化物を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材の内側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、
前記高融点金属に接触させるように前記コイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、
前記高融点金属が前記コイル部材と複数個の接点を形成し、前記コイル部材が接地されることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材の内側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、
前記高融点金属に接触させるように前記コイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、
前記高融点金属が前記コイル部材と複数個の接点を形成し、前記高融点金属が接地されることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - マンドレルを有し、コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材と前記加熱用ヒータとの間に前記コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、
前記コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、
前記高融点金属は複数箇所において前記コイル部材と電気的に接触しており、更に、前記コイル部材が接地されることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - マンドレルを有し、コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材と前記加熱用ヒータとの間、あるいは前記コイル部材の外側に前記コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、
前記コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、
前記高融点金属は複数箇所において前記コイル部材と電気的に接触しており、更に、前記高融点金属が接地されることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - 前記コイル部材は、コイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- 一重コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材と前記加熱用ヒータとの間に前記コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、
前記コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、
前記高融点金属は複数箇所において前記コイル部材と電気的に接触しており、更に、前記コイル部材が接地されることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - 一重コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材と前記加熱用ヒータとの間に前記コイル部材の長手方向にわたって配設され、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属と、
前記コイル部材と接触するように設けられた易電子放射物質としての金属酸化物と、を有し、
前記高融点金属は複数箇所において前記コイル部材と電気的に接触しており、更に、前記高融点金属が接地されることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、その表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材に保持される易電子放射物質としての金属酸化物と、
前記コイル部材の内側に当該コイル部材と接触して設けられ、所定長さを有する電気導体と、を有し、
前記コイル部材は、前記電気絶縁層を介して前記加熱用ヒータに接触していることを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。 - 前記電気導体は、前記金属酸化物に接触するとともに、前記コイル部材の複数のコイル部分に接触して設けられていることを特徴とする請求項１３に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- 前記電気導体は、メッシュ状、線状あるいは板状に形成された高融点金属であることを特徴とする請求項１３に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- 前記コイル部材は、マンドレルを有するコイルをコイル状に巻き回して構成した多重コイルであることを特徴とする請求項１３に記載のガス放電管用傍熱型電極。
- 前記金属酸化物は、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物あるいは希土類金属の酸化物を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載のガス放電管用傍熱型電極。
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