JPH0531267B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、管内に封入した光放射気体を電子と
の衝突により励起させ、光を管外へ放射する光放
射電子管に関する。

（背景技術） 従来技術として、例えば、特開昭57−130364号
（特願昭56−206266号）公報に開示されたような
ランプがある。

かかるランプは、第１図に示すように、管体１
内を完全な真空とするのではなく、例えば水銀蒸
気が数mTorr程度存在する低真空とし、熱電子
放射型のカソード２より放射された電子を、電界
を印加することにより加速すると共に、アノード
３をメツシユ状あるいは格子状構造にすることに
より、電子の大半を通過せしめ、背後空間４で水
銀蒸気の如き紫外線放射気体に衝突させ、水銀を
励起し紫外線放射を起こし、この紫外線放射を管
体１の内面に塗布せるけい光体（紫外線励起型）
に当て、所望の可視光変換を行わせるものであ
る。なお、同図中５はフイラメント加熱用の電源
であり、６は電子を加速させるための電源であ
る。

ところで、かかるランプは電源６を十数ボルト
にしなければ発光しない。これは、管体１の内部
に存在している水銀蒸気を電離して弱電離プラズ
マをつくり、背後空間４に生じる電子による空間
電荷効果を除去できたときにはじめて、カソード
２からの電子がビーム状に管内を進むことができ
るからである。このことから、このランプ内の電
子はかなり高いエネルギーをもつていることがわ
かる。これは第２図に示す水銀の発光スペクトル
によつてもわかる。つまり、第２図より明らかな
ように、365nmの波長が最も強くなつている。こ
れはエネルギー準位6³D→6³P₂への放射であり、
このことより、励起衝突により水銀原子は高いレ
ベル（6³D）へ励起されているのがわかる。つま
り、電子エネルギーが高すぎるのである。しかし
ながら、このようなランプは前述のように高いエ
ネルギーを与えなければ発光しない。つまり、こ
のようなランプは高いエネルギーを電子に与えな
ければ発光せず、そのエネルギーは励起発光を引
き起こすものよりかなり高い。従つて、発光効率
は非常に悪いものであつた。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点を改善するためになされ
たもので、その目的とするところは、発光効率が
高く、しかも電流制限要素のいらない光放射電子
管を提供するにある。

（発明の開示） 本発明は、内部に低圧の光放射気体が封入さ
れ、光放射に対して透光性を有する管体と、該管
体内に配設された２つの熱電子放射型のカソード
と、前記それぞれのカソードから電子の平均自由
行程より短い位置に配設された電子通過性のアノ
ードとを具備して成る光放射電子管であつて、前
記一方のカソード、アノード間に前記光放射気体
を電離させうる電圧を与えると共に、他方のカソ
ード、アソード間に光放射気体を励起させるに最
適な電圧を与えることにより、より高い発光効率
が得られるようにしたものである。

第３図は、本発明に係る原理図を示し、所望の
光放射（ここでいう光放射とは、紫外線放射およ
び赤外線放射を含む）に対して透光性を有する材
料、例えば、透明ガラスにより気密に形成された
管体１の内部には、２つの熱電子放射型のカソー
ド２ａ，２ｂが配設されており、それぞれのカソ
ード２ａ，２ｂから電子の平均自由行程より短い
位置に２つの電子通過性のアノード３ａ，３ｂが
それぞれ配設されている。なお、それぞれのアノ
ード３ａ，３ｂの後方に存在する背後空間４の広
さは、電子の平均自由行程より長い（第３図にお
いて背後空間４の広さを長さＬで示すと、Ｌ＞電
子の平均自由行程）。また、管体１の内部には希
ガスおよび蒸気化水銀の如き電子の衝突により励
起発光を起こす低圧の光放射気体が封入され、管
体１の内面には、必要に応じて螢光体が被着され
る。カソード２ａ，２ｂのそれぞれの両端には加
熱用電源５，７が接続され、一方のカソード２ａ
とアノード３ａとの間に電源６が、他方のカソー
ド２ｂとアノード３ｂとの間に電源８がそれぞれ
接続されている。

次に、本発明の動作を光放射気体が水銀の場合
を例に挙げ、第４図を参照して説明する。

一方のカソード２ａとアノード３ａとの間に、
水銀原子を充分に電離させ得る電圧（十数Ｖ）を
与えると共に、他方のカソード２ｂとアノード３
ｂとの間に水銀の励起に最適な電圧（５〜9eV）
を与える。まず、一方のカソード２ａから放出さ
れた電子はアノード３ａによつて加速され、アノ
ード３ａを通過後、水銀原子にぶつかりそれを分
離させて、それによつて空間を電気的に中和さ
せ、弱電離プラズマ９を形成する。空間が中和さ
れることにより、他方のカソード２ｂからアノー
ド３ｂに向かつて、水銀の励起に最適なエネルギ
ー（５〜9eV）をもつた電子がビーム状に進行で
き、アノード３ｂを通過し空間９に入射すること
ができる。

第５図にカソード２ａ，２ｂのそれぞれから放
射される電子のエネルギー分布を示す。図におい
て、Ａがカソード２ａから放射される電子のエネ
ルギー分布（電離用）で、Ｂがカソード２ｂから
放射される電子のエネルギー分布（励起用）であ
る。このように、全く異なつた２つの分布を存在
させることにより、電離を引き起こす電子と励起
を引き起こす電子を分離させたものである。

第６図に本発明に係る発光スペクトルを示す。
同図より明らかなように、第２図に示す従来の電
子ビームの発光スペクトルと異なり、436nmの波
長が大きくなつていることがわかる。この波長は
エネルギー準位7³S→6³P₁への遷移の波長であり、
全体的な電子のエネルギーが従来のものに比べて
低くなつており、発光効率が非常に向上している
ことがわかる。

ここで注意すべきことは、励起を引き起こす電
子は、空間中和が起こつて初めて該空間に入射で
きるものであり、効率の良い励起発光を引き起こ
すには、電離による空間中和が必要ということで
ある。

第７図は前記アノード３ａ，３ｂを共通のアノ
ード３とした実施例であり、前記実施例と同等構
成に同一符号を付すことにより説明を省略する。
かかる実施例においても前記実施例と同等の効果
を奏することがわかつた。

（発明の効果） 本発明は上記のように、内部に低圧の光放射気
体が封入され、光放射に対して透光性を有する管
体と、該管体内に配設された２つの熱電子放射型
のカソードと、前記それぞれのカソードから電子
の平均自由行程より短い位置に配設された電子通
過性のアノードとを具備して成る光放射電子管で
あつて、前記一方のカソード、アノード間に前記
光放射気体を電離させうる電圧を与えると共に、
他方のカソード、アソード間に光放射気体を励起
させるに最適な電圧を与えることにより、電離を
引き起こす電子と励起を引き起こす電子を分解さ
せることが可能となり、従つて、発光効率が非常
に高く、しかも電流制限要素のいらない光放射電
子管を提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光放射電子管の原理図、第２図
は同上の発光スペクトル、第３図は本発明に係る
光放射電子管の原理図、第４図は同上の動作原理
図、第５図は本発明の光放射電子管内の電子のエ
ネルギー分布図、第６図は本発明の発光スペクト
ル、第７図は本発明の異なる実施例の原理図であ
る。 １……管体、２ａ，２ｂ……カソード、３……
アノード、４……背後空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に低圧の光放射気体が封入され、光放射
   に対して透光性を有する管体と、該管体内に配設
   された２つの熱電子放射型のカソードと、前記そ
   れぞれのカソードから電子の平均自由行程より短
   い位置に配設された電子通過性のアノードとを具
   備して成る光放射電子管であつて、前記一方のカ
   ソード、アノード間に前記光放射気体を電離させ
   うる電圧を与えると共に、他方のカソード、アノ
   ード間に光放射気体を励起させるに最適な電圧を
   与えたことを特徴とする光放射電子管。