JPH11288688A - 放電管用陰極及びアークランプ - Google Patents
放電管用陰極及びアークランプInfo
- Publication number
- JPH11288688A JPH11288688A JP10088506A JP8850698A JPH11288688A JP H11288688 A JPH11288688 A JP H11288688A JP 10088506 A JP10088506 A JP 10088506A JP 8850698 A JP8850698 A JP 8850698A JP H11288688 A JPH11288688 A JP H11288688A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- discharge tube
- metal
- base material
- graphite
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アークランプの高出力時においても安定した
動作ができる放電管用陰極及びアークランプを提供す
る。 【解決手段】 黒鉛からなる先端鋭利な陰極基材を具備
する放電管用陰極において、前記陰極基材表面を周期律
表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のいずれかの金属または該
金属を炭化した金属炭化物でコーティングする。
動作ができる放電管用陰極及びアークランプを提供す
る。 【解決手段】 黒鉛からなる先端鋭利な陰極基材を具備
する放電管用陰極において、前記陰極基材表面を周期律
表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のいずれかの金属または該
金属を炭化した金属炭化物でコーティングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧にて動作させ
る放電管用の陰極およびアークランプに関し、特に高出
力動作させるものに関する。
る放電管用の陰極およびアークランプに関し、特に高出
力動作させるものに関する。
【０００２】
【従来技術】従来の放電管用陰極は、先端が先鋭化され
た形状をしており、その種類は大別して、トリア入りタ
ングステン陰極、タングステン陰極、含浸型陰極の３種
類が使用されてきた。
た形状をしており、その種類は大別して、トリア入りタ
ングステン陰極、タングステン陰極、含浸型陰極の３種
類が使用されてきた。
【０００３】トリア入りタングステン陰極４は、トリア
（ＴｈＯ2）を１〜５％程度含有させたタングステン材
料を機械加工によって、図３（ａ）のように加工し、こ
の陰極基材をモリブデン製リボン３にロウ付け、カシ
メ、溶接などで固着して形成したものである（図４
（ａ））。
（ＴｈＯ2）を１〜５％程度含有させたタングステン材
料を機械加工によって、図３（ａ）のように加工し、こ
の陰極基材をモリブデン製リボン３にロウ付け、カシ
メ、溶接などで固着して形成したものである（図４
（ａ））。
【０００４】タングステン陰極は、９９％以上の純度を
持つタングステン材料を使用したもので、その形状はト
リア入りタングステン陰極と同様である。
持つタングステン材料を使用したもので、その形状はト
リア入りタングステン陰極と同様である。
【０００５】含浸型陰極は、多孔質タングステン５を図
３（ｂ）に示すように、前述の２種類のものよりやや緩
い勾配で尖らせた形状に整形し、空孔に電子放出材料と
してＢａＯ、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3を混合した酸化物を水素
ガス中、１７００℃程度の温度で含浸させた陰極基材で
高電子放出能力を持つ。そしてこの陰極基材１をモリブ
デン製のリード６で支持し、リード６にモリブデン製リ
ボン３を接続して形成したものである（図４（ｂ））。
３（ｂ）に示すように、前述の２種類のものよりやや緩
い勾配で尖らせた形状に整形し、空孔に電子放出材料と
してＢａＯ、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3を混合した酸化物を水素
ガス中、１７００℃程度の温度で含浸させた陰極基材で
高電子放出能力を持つ。そしてこの陰極基材１をモリブ
デン製のリード６で支持し、リード６にモリブデン製リ
ボン３を接続して形成したものである（図４（ｂ））。
【０００６】これら３種類それぞれの陰極は、陽極とと
もに放電ガスが充填された石英ガラス中に封止され、ア
ークランプとなる。
もに放電ガスが充填された石英ガラス中に封止され、ア
ークランプとなる。
【０００７】アークランプにおいて、放電は上記３種類
の陰極のいずれかによって行われる。高圧点灯を行う
と、陰極における放電の輝点は陰極の鋭利化された先端
に集中する。陰極の先端は、放電によって生じるガスイ
オンに絶えず叩かれ、陰極先端が高エネルギーで加熱さ
れる。このため陰極表面は高温に加熱され、先端が溶解
し、タングステンの単結晶が成長して、アーク発生点が
後方に下がり、かつ不安定に動き回る。この結果アーク
の揺らぎが大きくなり、精密な点光源として不適当にな
る。そして、さらに進んで、先端が溶解すると放電が停
止してしまう。トリア入りタングステンにおいても、程
度は緩やかではあるが、同じ現象を生じる。
の陰極のいずれかによって行われる。高圧点灯を行う
と、陰極における放電の輝点は陰極の鋭利化された先端
に集中する。陰極の先端は、放電によって生じるガスイ
オンに絶えず叩かれ、陰極先端が高エネルギーで加熱さ
れる。このため陰極表面は高温に加熱され、先端が溶解
し、タングステンの単結晶が成長して、アーク発生点が
後方に下がり、かつ不安定に動き回る。この結果アーク
の揺らぎが大きくなり、精密な点光源として不適当にな
る。そして、さらに進んで、先端が溶解すると放電が停
止してしまう。トリア入りタングステンにおいても、程
度は緩やかではあるが、同じ現象を生じる。
【０００８】陰極基材として、耐熱性の高い材料を採用
すれば、陰極先端の破壊を免れることができるが、例え
ば黒鉛を使用した場合、前述した３種類の陰極に比べ昇
華が激しいので、結局寿命が短くなってしまう。
すれば、陰極先端の破壊を免れることができるが、例え
ば黒鉛を使用した場合、前述した３種類の陰極に比べ昇
華が激しいので、結局寿命が短くなってしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、アークランプの高出力時においても安定した
動作ができる放電管用陰極及びアークランプを提供する
ことを目的とする。
を解決し、アークランプの高出力時においても安定した
動作ができる放電管用陰極及びアークランプを提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の放電管用陰極は、黒鉛からなる先端鋭利な
陰極基材を具備する放電管用陰極において、前記陰極基
材表面を周期律表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のいずれか
の金属または該金属を炭化した金属炭化物でコーティン
グしたことを特徴とする。
に、本発明の放電管用陰極は、黒鉛からなる先端鋭利な
陰極基材を具備する放電管用陰極において、前記陰極基
材表面を周期律表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のいずれか
の金属または該金属を炭化した金属炭化物でコーティン
グしたことを特徴とする。
【００１１】この際、前記陰極基材をガラス状炭素とし
て好適である。
て好適である。
【００１２】更に、本発明のアークランプは、黒鉛から
なる先端鋭利な陰極基材を具備する放電管用陰極と、該
放電管用陰極に対向させた陽極とを高圧の不活性ガスと
炭化水素系ガスを混合した雰囲気中で石英ガラス中に封
止してなることを特徴とする。
なる先端鋭利な陰極基材を具備する放電管用陰極と、該
放電管用陰極に対向させた陽極とを高圧の不活性ガスと
炭化水素系ガスを混合した雰囲気中で石英ガラス中に封
止してなることを特徴とする。
【００１３】なお、前記陰極基材としてガラス状炭素を
採用して好適である。
採用して好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に沿って説明する。図１は本発明の放電管用陰極の実施
の形態を示した図であり、本図において１は陰極基材、
２は陰極基材１の表面をコーティングした周期律表ＩＶ
ａ、Ｖａ、ＶＩａ族の金属または該金属の炭化物、３は
リードを示す。
に沿って説明する。図１は本発明の放電管用陰極の実施
の形態を示した図であり、本図において１は陰極基材、
２は陰極基材１の表面をコーティングした周期律表ＩＶ
ａ、Ｖａ、ＶＩａ族の金属または該金属の炭化物、３は
リードを示す。
【００１５】図２に本発明の放電管用陰極の製造工程を
示す。まず、棒状の黒鉛陰極１の片側を先鋭化し（図２
（ａ））、該陰極表面にスパッタ等にて例えばタンタル
（Ｔａ）等の周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の金属２
を約３〜１０μｍの厚さに形成する（図２（ｂ））。金
属２をコーティングした黒鉛陰極を黒鉛の箱に入れ、そ
の箱ごと水素炉（炉内温度：１４００℃）に入れて熱処
理を施すことにより金属２を炭化し、金属炭化物を形成
することができる。
示す。まず、棒状の黒鉛陰極１の片側を先鋭化し（図２
（ａ））、該陰極表面にスパッタ等にて例えばタンタル
（Ｔａ）等の周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の金属２
を約３〜１０μｍの厚さに形成する（図２（ｂ））。金
属２をコーティングした黒鉛陰極を黒鉛の箱に入れ、そ
の箱ごと水素炉（炉内温度：１４００℃）に入れて熱処
理を施すことにより金属２を炭化し、金属炭化物を形成
することができる。
【００１６】最後に、上記処理を施した陰極基材１をリ
ボン３にねじにより固定する（図２（ｃ））。
ボン３にねじにより固定する（図２（ｃ））。
【００１７】以上のように構成された放電管用陰極を陽
極７と組み合わせ、石英製のガラス管の中に封入し、不
活性ガスを充填してアークランプが出来上がる（図
５）。
極７と組み合わせ、石英製のガラス管の中に封入し、不
活性ガスを充填してアークランプが出来上がる（図
５）。
【００１８】このアークランプを動作させるためには、
はじめに両電極間に火花放電が発生する数１０ｋＶのパ
ルス電圧を印加する。このときの印加した電圧が火花放
電圧より大きいときには、放電電流が非常に大きな値と
なり、直ちにアーク放電に進展する。
はじめに両電極間に火花放電が発生する数１０ｋＶのパ
ルス電圧を印加する。このときの印加した電圧が火花放
電圧より大きいときには、放電電流が非常に大きな値と
なり、直ちにアーク放電に進展する。
【００１９】アーク放電では、陰極前面に陰極降下電圧
が生じ、プラズマ中のイオンはこの電位差によって陰極
に向かって走行し、陰極に衝突し、カソード表面を加熱
するが、本発明の陰極は、基材に黒鉛を使用し、その表
面を高融点金属の炭化物でコーティングしているため
に、温度の上昇による黒鉛の昇華を抑えることができ、
さらに基材の溶解も起こさないため、高温までの安定動
作が可能になり、高輝度、長寿命の放電管用カソードと
して適している。
が生じ、プラズマ中のイオンはこの電位差によって陰極
に向かって走行し、陰極に衝突し、カソード表面を加熱
するが、本発明の陰極は、基材に黒鉛を使用し、その表
面を高融点金属の炭化物でコーティングしているため
に、温度の上昇による黒鉛の昇華を抑えることができ、
さらに基材の溶解も起こさないため、高温までの安定動
作が可能になり、高輝度、長寿命の放電管用カソードと
して適している。
【００２０】以上、発明の実施の形態について述べた
が、本発明はこれに限らず種々の変更が可能である。た
とえば、上記実施の形態では陰極基材を黒鉛としたが、
グラッシーカーボン（商標名、東海カーボン社製）等の
ガラス状炭素でもよい。このガラス状炭素は、ガスと粉
末の放出が少ないので、これらがガラス管内壁にほとん
ど付着しない。
が、本発明はこれに限らず種々の変更が可能である。た
とえば、上記実施の形態では陰極基材を黒鉛としたが、
グラッシーカーボン（商標名、東海カーボン社製）等の
ガラス状炭素でもよい。このガラス状炭素は、ガスと粉
末の放出が少ないので、これらがガラス管内壁にほとん
ど付着しない。
【００２１】また、上記実施の形態では、陰極基材表面
を金属炭化物でコーティングする構成としたが、炭化を
せずに、周期律表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のいずれか
の金属によるコーティングによっても、放電管内におけ
るガスイオンのスパッタから陰極基材を保護することが
可能なので、陰極基材の昇華を抑制できる。但し、上記
のような金属炭化物の方が、より耐熱性が高いので、コ
ーティングが長持ちし、それだけ寿命を延ばすことが可
能である。
を金属炭化物でコーティングする構成としたが、炭化を
せずに、周期律表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のいずれか
の金属によるコーティングによっても、放電管内におけ
るガスイオンのスパッタから陰極基材を保護することが
可能なので、陰極基材の昇華を抑制できる。但し、上記
のような金属炭化物の方が、より耐熱性が高いので、コ
ーティングが長持ちし、それだけ寿命を延ばすことが可
能である。
【００２２】また、陰極基材表面に上記金属や金属炭化
物によるコーティングを施さない場合には、その陰極基
材を具備した陰極を放電管内部に封入する際、共に封入
するガスとして、不活性ガスにメタンやエタン等の炭化
水素系ガスを混合したものを採用すると、上記コーティ
ングをしたのと同様な長寿命化を図ることができる。即
ち、陰極基材の黒鉛が昇華する一方、プラズマによる炭
化水素の電離で陰極基材へ炭素が析出し、炭化水素系ガ
スの混合比率を適宜に選択すれば、昇華速度と析出速度
をほぼ平衡に保つことができるからである。この際の不
活性ガスに対する炭化水素系ガスの混合比率は、実験等
により適宜選択されるものである。なお、この場合にお
いても、陰極基材として黒鉛の代わりにガラス状炭素と
すれば、炭素のガラス管内への付着を抑えることができ
る。
物によるコーティングを施さない場合には、その陰極基
材を具備した陰極を放電管内部に封入する際、共に封入
するガスとして、不活性ガスにメタンやエタン等の炭化
水素系ガスを混合したものを採用すると、上記コーティ
ングをしたのと同様な長寿命化を図ることができる。即
ち、陰極基材の黒鉛が昇華する一方、プラズマによる炭
化水素の電離で陰極基材へ炭素が析出し、炭化水素系ガ
スの混合比率を適宜に選択すれば、昇華速度と析出速度
をほぼ平衡に保つことができるからである。この際の不
活性ガスに対する炭化水素系ガスの混合比率は、実験等
により適宜選択されるものである。なお、この場合にお
いても、陰極基材として黒鉛の代わりにガラス状炭素と
すれば、炭素のガラス管内への付着を抑えることができ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
黒鉛の表面を周期律表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の金属
やその炭化物でコーティングする、若しくは管内のガス
に炭化水素系ガスを混合することによって、動作中の黒
鉛の昇華を抑えることができ、また、高温における基材
の溶解を防ぐことができ、放電管用陰極が長寿命、高安
定になる。
黒鉛の表面を周期律表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の金属
やその炭化物でコーティングする、若しくは管内のガス
に炭化水素系ガスを混合することによって、動作中の黒
鉛の昇華を抑えることができ、また、高温における基材
の溶解を防ぐことができ、放電管用陰極が長寿命、高安
定になる。
【００２４】また、陰極基材の昇華を抑制することか
ら、陰極基材の材料のガラス容器内部への付着を防止で
きる。
ら、陰極基材の材料のガラス容器内部への付着を防止で
きる。
【００２５】よって、本発明を高輝度、高出力放電管に
適用することによって、これらの長寿命化、高安定化を
図ることができる。
適用することによって、これらの長寿命化、高安定化を
図ることができる。
【図１】本発明の放電管用陰極の実施の形態を示す断面
図である。
図である。
【図２】図１の放電管用陰極を製造する方法の説明図で
ある。
ある。
【図３】従来の陰極基材を示す図である。
【図４】従来の陰極を示す図である。
【図５】アークランプを示す図である。
１ 陰極基材 ２ 周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の金属 ３ リード ４ トリア入りタングステン陰極 ５ 多孔質タングステン ６ リード ７ 陽極
Claims (4)
- 【請求項１】 黒鉛からなる先端鋭利な陰極基材を具備
する放電管用陰極において、前記陰極基材表面を周期律
表のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のいずれかの金属または該
金属を炭化した金属炭化物でコーティングしたことを特
徴とする放電管用陰極。 - 【請求項２】 前記陰極基材が、ガラス状炭素であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の放電管用陰極。 - 【請求項３】 黒鉛からなる先端鋭利な陰極基材を具備
する放電管用陰極と、該放電管用陰極に対向させた陽極
とを高圧の不活性ガスと炭化水素系ガスを混合した雰囲
気中で石英ガラス中に封止してなることを特徴とするア
ークランプ。 - 【請求項４】 前記陰極基材が、ガラス状炭素であるこ
とを特徴とする請求項３に記載のアークランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088506A JPH11288688A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 放電管用陰極及びアークランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088506A JPH11288688A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 放電管用陰極及びアークランプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11288688A true JPH11288688A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=13944720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10088506A Pending JPH11288688A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 放電管用陰極及びアークランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11288688A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010076073A1 (de) * | 2008-12-17 | 2010-07-08 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Entladungslampe |
| CN105405738A (zh) * | 2014-09-13 | 2016-03-16 | 王干 | 一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法 |
| CN105489469A (zh) * | 2014-09-18 | 2016-04-13 | 王干 | 一种石墨烯电极陶瓷金卤灯 |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP10088506A patent/JPH11288688A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010076073A1 (de) * | 2008-12-17 | 2010-07-08 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Entladungslampe |
| CN105405738A (zh) * | 2014-09-13 | 2016-03-16 | 王干 | 一种钨基石墨烯气体电光源电极及制作方法 |
| CN105489469A (zh) * | 2014-09-18 | 2016-04-13 | 王干 | 一种石墨烯电极陶瓷金卤灯 |
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