JPS628896B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は真空管内のガス電流を測定する装置
に関し、特に陰極線管内のガス電流を測定する装
置に関する。

多くの真空管では、ガスの存在は管内でのその
イオン化により過剰なグリツド電流を発生して他
の潜在的な損傷原因と同様陰極に有害な影響を与
えるので好ましくない。さらに、ガスを含む管球
の電気的特性は一定しておらず、その動作は不規
則である。これは応答がなめらかで螢光面上に歪
のない再生像を表示することが必要な陰極線管に
おいては好ましくない。

真空管における真空度はガス電流（これはまた
イオン化電流になる）を測定することにより正確
に算出できる。通常の真空管のガス電流はかなり
大きいので、その電流測定には通常の真空管テス
タに特に高感度のメータを必要とすることはな
い。従つて、高抵抗漏洩電流路による寄生電流は
そのようなメータにほとんど影響を与えない。し
かし、非常に高感度な計器で極僅かなガス電流を
測定しなければならない陰極線管の場合には、そ
のような寄生電流も表示され、その電流を補償し
て計器の感度への影響を消さなければ、ガス電流
の読取値は信頼性が無い。今日の高真空陰極線管
では、多くの場合漏洩電流がガス電流をおおい隠
している。

陰極線管内の微少ガス電流を測定する１つの従
来の方法は1953年３月17日付でレイド（Leid）
氏に与えられた米国特許第2632134号明細書に示
されている。この方法では、ガス電流を測定する
前に計器の針を「零」にして、かなり大きい漏洩
電流が補償される。この場合、各陰極線管の漏洩
電流を測定しかつ補償してガス電流を正確に測定
するために操作する人が必要である。多量の陰極
線管の処理を行なう場合、これは非常に多くの時
間がかかる。

この発明は上記のような欠点のない測定装置で
すなわちこの発明による、真空管内に漏洩電流Il
が存在する場合にガス電流Igを測定する装置は、
陰極から第１電極への電流Ikと第２電極へのIgお
よびIlとを発生するようその管球を付勢する手段
を持つている。また、IkとIgは阻止するがIlを発
生するようその管球を付勢する手段と、IgとIlと
の和に比例した第１電圧およびIlに比例した第２
電圧を発生する電流−電圧変換器が設けられてい
る。この装置はまた、電圧差検出用キヤパシタに
第１電圧と第２電圧とを連続的に印加して、第１
電圧と第２電圧との差に等しくかつIgを表示する
第３電圧を発生する手段を有する。

以下、図面を参照しつゝ詳細に説明する。

第１ａ図には陰極線管が全体として符号１０で
示されている。陰極線管１０中には、陰極１２、
G1グリツド１４、G2グリツド１６、およびG3グ
リツド１８がこの順に間隔をおい配置されてい
る。G1、G2およびG3グリツドはまたそれぞれ第
１、第２および第３グリツドと呼ばれている。陰
極、G1グリツド、G2グリツドおよびG3グリツド
は真空外囲器２０内に容れられている。

最も優れた排気技術を用いても、第１ａ図でＧ
として示されたような残留ガス分子が真空外囲器
２０内に残る。その管球を作動させると、陰極か
らの電子の中のいくらかはそれらのガス分子に衝
突してこれをイオン化し、ガス電流を生ずる。例
えば、RCA型25VEDP22カラー映像管では、陰極
１２を接地、G2グリツド１６を＋200ボルトおよ
びG3グリツド１８を約−26ボルトにすると、G1
グリツド１４にはある電圧（約−15ボルト）を印
加して陰極電流が１ミリアンペアになるよう調節
することができる。これらの電圧を印加すると、
電子e^-の多くは陰極１２からG1グリツド１４を
通つてG2グリツド１６に衝突する。しかし電子
のいくらかはG2グリツド１６を通つて、G2グリ
ツドとG3グリツドとの間に存在するそれらのガ
ス分子Ｇのいくらかに衝突してこれらをイオン化
する。G2グリツドとG3グリツドとの間の電位差
により、正のガスイオンはG3グリツド１８に
向つて進み、G3グリツド回路内に「ガス電流」
として公知の電流を生ずる。また、避けることの
できない高抵抗の漏洩電流路により、G3電極と
隣接する電極との間のG3グリツド回路内に漏洩
電流が存在することにも注意せねばならない。

第１ｂ図は管球１０がオフ状態（電流遮断状
態）にバイアスされた時の陰極電子e^-の通路を示
す。この状態は例えば25VEDP22カラー映像管に
おいて、陰極１２を接地、G2グリツド１６を＋
200ボルト、G3グリツド１８を−26ボルトおよび
G1グリツド１４を約−150ボルトにした時に起
る。このような動作電位では、陰極電子e^-はG1
グリツド１４を通過できない。従つて、陰極電子
e^-はG2グリツドとG3グリツドの間にあるガス分
子Ｇに衝突せず従つてイオン化もしない。この結
果、G3グリツド回路にガス電流は流れない。し
かし、それでもG3グリツド回路に漏洩電流は流
れている。

第２図には全体として符号３０で示されたこの
発明に従がう真空管ガス試験装置のブロツク図が
示されている。装置３０は、導体３４によつて被
試験陰極線管１０のG2グリツド１６に電気的に
接続された正の出力端子と接地された負の出力端
子とを有する第１の直流電源３２を有する。ま
た、正負の出力端子を有する第２の直流電源３６
を有する。その負の出力端子は導体３８によつて
被試験管球１０のG3グリツド１８に電気的に接
続される。管球１０の陰極１２は導体４２によつ
て電流指示器４０を通して接地されている。電流
指示器は例えば市販されているミリアンメータと
することができる。装置３０はまた電気的に接地
された正の出力端子と導体４６によつてG1グリ
ツド１４に電気的に接続された負の出力端子とを
有する第１の可調整直流電源４４を有する。

第２直流電源３６の正の出力端子は導体５０に
よつて電流−電圧（Ｉ−Ｅ）変換器４８の入力端
子に接続されている。Ｉ−Ｅ変換器４８の出力は
導体５４によつて、第１端子と第２端子とを有す
る容量性蓄積素子５２の第１端子に接続されてい
る。容量性蓄積素子５２の第２端子は分岐導体６
０によつて、単極単投スイツチ５６の１つの端子
と、２つの測定端子を有する電圧指示器５８の１
つの測定端子とに接続されている。スイツチ５６
の他方の端子は導体６２によつて接地されてい
る。電圧指示器５８の他方の測定端子は導体６４
によつて接地されている。

第３図は第２図の点線６６内に含まれる素子の
概略図である。Ｉ−Ｅ変換器４８はナシヨナルセ
ミコンダクタ社（National Semiconductor
Corp.）のＬ Ｈ 0022型「高性能FET演算増幅
器（High Performance FET Oprational
Amplifier）」のような演算増幅器６８を有する。
抵抗器７０とコンデンサ７２とは並列に接続され
て、増幅器６８の出力から反転入力への帰還路を
形成している。一例をあげると、コンデンサ７２
の容量値は0.05マイクロフアラツド、抵抗器７０
は２メグオームであり、利得は２×10⁶である。
スイツチ５６は2N4392型電界効果トランジスタ
７４のような高インピーダンス半導体スイツチと
することができ、そのトランジスタはゲート端子
７６を有し、その端子にはトリガ信号源７７から
の適当なトリガ信号を印加することができる。或
いはまた、スイツチ５６を通常の手動押ボタンス
イツチとすることもできる。

電圧指示器５８は、上記のＬ H0022型のよう
な約10¹²オームの高い入力インピーダンスを有す
る演算増幅器７８を有する。増幅器７８の出力は
導体８２によつて、２つの測定端子を有する電圧
計８０の１つの測定端子に接続されている。他方
の測定端子は導体６４によつて接地されている。
容量性蓄積素子５２は例えば0.1マイクロフアラ
ツドのコンデンサから成る。

この発明の装置３０は次のようにしてガス電流
の測定に使用される。例えば＋200ボルトの第１
動作電位を第１直流電源３２から陰極線管１０の
G2グリツド１６に印加する。例えば−26ボルト
の第２動作電位を第２直流電源３６からG3グリ
ツド１８に印加する。G1グリツドには、可調整
直流電源４４からバイアス電位を印加する。この
バイアス電位は、電流指示器４０の表示により例
えば１ミリアンベアの所要陰極電流が流れるまで
調節する。

所要陰極電流が流れている時に第１期間が始ま
る。この第１期間には、Ｉ−Ｅ変換器４８への入
力はガス電流IgとG3グリツド回路に流れる漏洩
電流Ilとから成る。こゝで説明のためにガス電流
と漏洩電流との和の値の一例を示すと0.505マイ
クロアンペアである。Ｉ−Ｅ変換器の利得は前述
のように２×10⁶なので、Ｉ−Ｅ変換器の出力は
この説明では1.01ボルトである。この出力電圧は
前述のように容量性蓄積素子５２の第１端子に印
加される。容量性蓄積素子をこの例では1.01ボル
トの出力電圧まで充電するために、第１期間中ス
イツチ５６を一時的に閉じる。スイツチ５６は、
容量性蓄積素子がその電荷を維持することができ
るようにするためにその第１期間の終る少し前に
再び開く。実験の結果、そのスイツチを最低10ミ
リ秒閉じていれば測定精度が高くなることが判つ
た。

陰極電流の流れが止まる時、第１期間が終り第
２期間が始まる。これは、電流指示器４０に指示
された陰極電流が０になるまでG1グリツド１４
に印加するバイアス電位を調節することによつて
行なう。陰極電流が流れていないので、Ｉ−Ｅ変
換器４８への入力は漏洩電流Ilだけである。この
例では、漏洩電流の典型値は0.5マイクロアンペ
アである。これによつてＩ−Ｅ変換器出力は1.00
ボルトになり、容量性蓄積素子５２の第１端子に
印加される。

容量性蓄積素子５２は前に1.01ボルトに充電さ
れておりかつこの電荷は開放スイツチ５６と電圧
指示器５８の演算増幅器７８とによつて形成され
た高インピーダンス路を通つて流れ出ないので、
容量性蓄積素子５２の第１端子に存在する1.00ボ
ルトは第２端子に現われる電圧を−0.01ボルトに
駆動する。これはそのコンデンサの充電電圧が
1.01ボルトの状態である故に起る。従つて、容量
性蓄積素子５２の第２端子に現われる電圧はガス
電流Igと漏洩電流Ilとの和から漏洩電流Ilを減じ
た値に比例し、その差はガス電流にのみ比例す
る。第２端子に現われる電圧は、ガス電流の単位
で測ることが可能な電圧計８０によつて指示され
る。

この発明の装置は、ガス電流の約1000倍という
大きな漏洩電流が存在する状態でもガス電流を正
確に測定できる。漏洩電流とガス電流との和は正
にも負にもなり、前に詳しく説明したように、例
えば電界効果トランジスタを通してコンデンサの
１端を瞬間的に接地することによつてそのコンデ
ンサに蓄積することができる。充電されているコ
ンデンサは電圧指示器５８にガス電流のみを流
す。漏洩電流とガス電流の両方の測定に同じ増幅
器が使用されているので、測定回路のすべてのオ
フセツト電圧または漏洩電流は自動的に消去され
る。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は陰極とG1、G2およびG3グリツドを
有し、その陰極からG2グリツドへの電子流を示
す陰極線管の概略図、第１ｂ図は電子電流が止ま
つた状態の陰極線管の概略図、第２図はこの発明
に従がう真空管ガス試験装置のブロツク図、第３
図は第２図の装置のガス試験回路の概略図であ
る。 １０……真空管、１２……陰極、１６……第１
電極、１８……第２電極、３０……ガス電流測定
装置、３２，３６，４４……それぞれ、第１の直
流電源、第２の直流電源および可調整直流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 真空管を付勢して、その陰極から第１電
   極への電流Ikと、第２電極へのガス電流Igおよ
   び漏洩電流Ilを発生させる手段であつて、上記
   陰極の電位に対して正の第１動作電位を上記第
   １電極に印加する第１の直流電源と、上記陰極
   の電位に対して負の第２動作電位を上記第２電
   極に印加する第２の直流電源と、上記陰極と第
   １電極との中間に配置されたグリツド電極に、
   所定の上記電流Ikを流し得るような大きさの第
   １バイアス電位を印加する可調整直流電源とよ
   りなるものと； (ロ) 上記電流Ikとガス電流Igとは流れないが上記
   漏洩電流Ilは流れるようにこの真空管を付勢す
   る手段であつて、上記第１電極に上記第１動作
   電位を印加する上記第１の直流電源と、上記第
   ２電極に上記第２動作電位を印加する上記第２
   の直流電源と、上記第１電極への電流Ikの流れ
   を阻止するように上記陰極電位に対して充分負
   のある大きさを持つた第２バイアス電位を上記
   グリツド電極に対して印加する上記可調整直流
   電源とよりなるものと； (ハ) 上記ガス電流Igと漏洩電流Ilの和に比例する
   第１の電圧と上記漏洩電流Ilに比例する第２の
   電圧を発生する電流−電圧変換器と； (ニ) 上記第１の電圧と第２の電圧を順番に電圧差
   検出用キヤパシタに印加して、これら両電圧の
   差に等しくかつ上記ガス電流Igを表わす第３の
   電圧を発生する手段と；よりなる真空管のガス
   電流測定装置。