(57)【要約】【課題】製造時におけるダイヤモンドへの加熱による影響を低減すると共に、使用時における発光効率を高めることを課題とする。【解決手段】透光性を有する中空体２と、この中空体２の内部に配置された一対の冷陰極５とを備え、この冷陰極５は、２中空体の外部から内部に至る導入線６と、この導入線６に接続された電極８と、この電極８の表面の少なくとも一部に形成されたダイヤモンド膜９と、このダイヤモンド膜９に対して伝導される熱を、当該ダイヤモンド膜９の外部に向けて放熱するための放熱部１０とを有する。【選択図】        図１
2006032086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する中空体と、
前記中空体の内部に配置された一対の陰極とを備え、
前記陰極は、
前記中空体の外部から内部に至る導入線と、
前記導入線に接続された電極と、
前記電極の表面の少なくとも一部に形成されたダイヤモンド膜と、
前記ダイヤモンド膜に対して伝導される熱を、当該ダイヤモンド膜の外部に向けて放熱するための放熱手段と、を有すること、
を特徴とする放電装置。
【請求項２】
前記放熱手段を、前記中空体の長手方向における端部と、当該端部側に位置する前記電極との間に配置したこと、
を特徴とする請求項１に記載の放電装置。
【請求項３】
前記放熱手段を、前記導入線に接触させたこと、
を特徴とする請求項１または２に記載の放電装置。
【請求項４】
前記放熱手段は、前記導入線から前記中空体の長手側面に向けて延出する放熱フィンを備えること、
を特徴とする請求項１から３のいずれかひとつに記載の放電装置。
【請求項５】
前記放熱フィンを、前記中空体の長手方向における中心位置に向けて傾向させたこと、
を特徴とする請求項４に記載の放電装置。
【請求項６】
前記放熱手段に、前記中空体内に収容された放電ガスを流動自在とするためのガス流路を設けたこと、
を特徴とする請求項１から５のいずれかひとつに記載の放電装置。
【請求項７】
通電を行うための導入線と、
前記導入線に接続された電極と、
前記電極の表面の少なくとも一部に形成されたダイヤモンド膜と、
前記ダイヤモンド膜に対して伝導される熱を、当該ダイヤモンド膜の外部に向けて放熱するための放熱手段と、
を備えることを特徴とする陰極。
【請求項８】
その表面の少なくとも一部にダイヤモンド膜が形成された電極と、この電極に接続された導入線の一部とを、中空体の内部に配置する配置ステップと、
前記配置ステップの前後いずれかの時点で、前記中空体の内部又は外部の少なくとも一方において、前記導入線に放熱手段を取付ける放熱手段取付けステップと、
前記中空体の長手方向における端部を加熱することにより、当該端部を封止する封止ステップと、
を含んだことを特徴とする放電装置の製造方法。
【請求項９】
その表面の少なくとも一部にダイヤモンド膜が形成された電極と、この電極に接続された導入線の少なくとも一部とを、中空体の内部に配置する配置ステップと、
前記配置ステップの前後いずれかの時点で、前記中空体の外部において、前記導入線に当該導入線の温度を測定するための温度測定手段を取り付ける温度測定手段取付けステップと、
前記中空体の長手方向における端部を加熱することにより、当該端部を封止する封止ステップとを含み、
前記封止ステップにおいて、前記温度測定手段にて測定された前記導入線の温度に基づいて、加熱温度を調整すること、
を特徴とする放電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極や熱陰極を用いて放電を行う放電装置とその陰極及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明用光源や液晶表示装置のバックライト用光源等として、放電装置が広く利用されている。この放電装置は、その内部に配置される陰極の種類に基づいて、冷陰極放電装置と熱陰極放電装置に大別される。このうち、冷陰極放電装置は、概略的には、内面に蛍光膜を形成したガラス管の内部に、一対の冷陰極を配置すると共に放電ガスを封入して構成されている。このような構成において、冷陰極に導入線を介して交流電圧を印加すると、この冷陰極に引かれたガラス管内の電子が放電ガスと衝突して増殖し、この増殖した電子や放電ガスが冷陰極に衝突して２次電子を放出させることで放電が発生する。そして、この放電による２次電子が水銀に衝突してこれを励起させ、励起した水銀が紫外線を放射して蛍光体を励起することで、この蛍光体から可視光線が発光される。
【０００３】
一方、熱陰極放電装置は、冷陰極放電装置と同様の構成のうち、冷陰極に代えて一対の熱陰極を備えて構成されている。この熱陰極は、フィラメントに電子放出物質であるエミッタを設けて構成され、この熱陰極に交流電圧を印加すると、通電によって高温になったエミッタから電子が放出され、この電子が対極電極に移動することによって放電が発生する。そして、この放電が各熱陰極の相互間で繰り返され、この放電により、冷陰極放電装置と同様に可視光線が発光される。
【０００４】
ここで、これら冷陰極及び熱陰極を構成する材料の特性としては、電子が放出され易く、かつ、イオンが衝突することにより生じ得るスパッタの影響を受け難いことが好ましい。このような要求を満たす材料としては、ダイヤモンドが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。すなわち、ダイヤモンドの微粒子を冷陰極や熱陰極の表面に付着等させてダイヤモンド膜を形成することで、これら冷陰極や熱陰極における電子放出効率や耐スパッタ性を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１０６１３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２８１９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願発明者は、上記のようにダイヤモンドを陰極材料として選択した場合、２つの問題が生じ得ることを見出した。第１の問題は、放電装置の製造時における問題である。すなわち、放電装置を製造する際、従来は、ガラス管の内部に陰極を挿入した後、このガラス管の端部をバーナー等にて加熱することで、当該端部を封止していた。ところが、このバーナーによる熱が導入線を介して陰極に伝導されてしまい、陰極が高温になってしまうため、この陰極の表面に形成したダイヤモンド膜が酸化したり、あるいは、ダイヤモンド膜が陰極の表面から剥がれ易くなり、放電装置の性能劣化を招き得るという問題があった。
【０００７】
また、第２の問題は、放電装置の使用時における問題である。すなわち、ダイヤモンドは電子を出し易い物質であることから、従来の材料に比べ低電力で電子が放出され得る。しかしながら、このことは、逆に、ガラス管内の温度が上がらないまま放電装置が駆動されることになり、ガラス管内の水銀の励起を最適化するための最適管内温度を得ることができないため、発光効率の低下を招き得るという問題があった。特に、使用時には、ガラス管内で発生した熱が、導入線を介してガラス管の外部に逃げていたので、ガラス管内の温度が上がらなかった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造時におけるダイヤモンドへの加熱による影響を低減すると共に、使用時における発光効率を高めること等のできる、放電装置及びそのための陰極と製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる放電装置は、透光性を有する中空体と、前記中空体の内部に配置された一対の陰極とを備え、前記陰極は、前記中空体の外部から内部に至る導入線と、前記導入線に接続された電極と、前記電極の表面の少なくとも一部に形成されたダイヤモンド膜と、前記ダイヤモンド膜に対して伝導される熱を、当該ダイヤモンド膜の外部に向けて放熱するための放熱手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる陰極は、通電を行うための導入線と、前記導入線に接続された電極と、前記電極の表面の少なくとも一部に形成されたダイヤモンド膜と、前記ダイヤモンド膜に対して伝導される熱を、当該ダイヤモンド膜の外部に向けて放熱するための放熱手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる放電装置の製造方法は、その表面の少なくとも一部にダイヤモンド膜が形成された電極と、この電極に接続された導入線の一部とを、中空体の内部に配置する配置ステップと、前記配置ステップの前後いずれかの時点で、前記中空体の内部又は外部の少なくとも一方において、前記導入線に放熱手段を取付ける放熱手段取付けステップと、前記中空体の長手方向における端部を加熱することにより、当該端部を封止する封止ステップとを含んだことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる放電装置の製造方法は、その表面の少なくとも一部にダイヤモンド膜が形成された電極と、この電極に接続された導入線の少なくとも一部とを、中空体の内部に配置する配置ステップと、前記配置ステップの前後いずれかの時点で、前記中空体の外部において、前記導入線に当該導入線の温度を測定するための温度測定手段を取り付ける温度測定手段取付けステップと、前記中空体の長手方向における端部を加熱することにより、当該端部を封止する封止ステップとを含み、前記封止ステップにおいて、前記温度測定手段にて測定された前記導入線の温度に基づいて、加熱温度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる放電装置によれば、その使用時においては、導入線を介して中空体の外部に逃げていた熱を、中空体の内部に放熱できるので、中空体の内部温度を上昇させることができ、放電効率を高めることができる。また、その製造時においては、中空体の加熱時に導入線を介してダイヤモンド膜に伝導されていた熱を、放熱部を介して放熱することができ、ダイヤモンド膜に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できる。
【００１４】
また、本発明にかかる陰極によれば、この陰極を放電装置に適用することによって、使用時においては、導入線を介して放電装置の中空体の外部に逃げていた熱を、中空体の内部に放熱できるので、中空体の内部温度を上昇させることができ、放電効率を高めることができるという効果を奏する。また、放電装置の製造時においては、中空体の加熱時に導入線を介してダイヤモンド膜に伝導されていた熱を、放熱部を介して放熱することができ、ダイヤモンド膜に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明にかかる放電装置の製造方法によれば、中空体の加熱時に導入線を介してダイヤモンド膜に伝導されていた熱を、放熱部を介して放熱することができ、ダイヤモンド膜に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明にかかる放電装置の製造方法によれば、加熱温度を制御することで、導入線を介してダイヤモンド膜に高温が伝導することを防止でき、ダイヤモンド膜に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる放電装置及びその陰極と製造方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１について説明する。この実施の形態１においては、放電装置を冷陰極放電装置として構成した場合について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる放電装置の構成を模式的に例示する構成図である。この図１に例示するように、放電装置１は、外囲器としての中空体２と、この中空体２の内面に形成された蛍光膜３と、中空体２の内部に収容された放電ガス４及び一対の冷陰極５とを備えて構成されている。
【００１９】
このうち、中空体２は、中空管状の密閉構造体として形成されており、その内部空間には放電ガス４及び一対の冷陰極５が密閉されている。この中空体２は、透光性を有する素材、例えば透明なガラスにて形成されており、その内部の蛍光膜３から発光された可視光を当該中空体２の外部に透過させる。
【００２０】
また、蛍光膜３は、紫外線にて励起されて可視光を発光する蛍光体からなり、この蛍光体を中空体２の内面に塗布等することで形成されている。
【００２１】
また、放電ガス４は、不活性ガス及び水銀を含んで構成されている。このうち、不活性ガスは、中空体２の内部で放電を発生させるためのもので、例えば、Ａｒ、Ｎｅ、又は、Ｘｅの如き希ガスを、単体で又は混合して構成されている。また、水銀は、電子や不活性ガスと衝突して励起されることで紫外線を発生させることにより、蛍光膜３を励起するものである。この他、放電ガス４としては任意のガス、例えば微量の水素を含めることができ、この場合には、後述するダイヤモンド膜の表面を終端している水素が不活性ガスとの衝突によって失われた場合においても、この水素終端を維持することができる。なお、これら放電ガス４の各成分は、所定の分圧比で中空体２に封入されている。
【００２２】
また、冷陰極５は、中空体２の内部において電子を放出するもので、特許請求の範囲における陰極に対応する。具体的には、この冷陰極５は、導入線（リード線）６、支持体７、電極８、ダイヤモンド膜９、及び、放熱部１０を備えて構成されている。
【００２３】
このうち、導入線６は、電極８に対して通電を行うもので、特許請求の範囲における導入線に対応する。この導入線６は、導電性材料にて形成され、中空体２の外部から内部に引き込まれている。また、支持体７は、電極８を支持する支持手段であり、中空体２の内部に引き込まれた導入線６を同心状に覆うように設けられている。この支持体７の具体的形状は任意であるが、ここでは、円筒状に形成され、その長手方向が中空体２の長手方向と一致するような向きで、この中空体２の内部に配置されている。なお、導入線６が支持体７を兼ねるように、両者を一体形成等しても良い。また、電極８は、特許請求の範囲における電極に対応するもので、導電性を有する材料、例えばＮｉやモリブデンの如き金属から形成されている。この電極８は、支持体７の端部に接続されると共に、導入線６に電気的に接続されている。なお、これら支持体７及び電極８は、同一材料を用いて一体に形成しても良い。
【００２４】
また、ダイヤモンド膜９は、冷陰極５の電子放出効率及び耐スパッタ性を高めるためのもので、特許請求の範囲におけるダイヤモンド膜に対応する。具体的には、ダイヤモンド膜９は、電極８の少なくとも一部を略覆うように設けられている。ここで、「少なくとも一部」とは、電極８の全表面がダイヤモンド膜９に覆われている状態の他、電極８の表面のうちの一部分のみがダイヤモンド膜９に覆われていると共に他の部分が露出又は任意の他の物質にて覆われている状態、及び、ダイヤモンド膜９の一部が熱やスパッタ等にて変質した状態をも含む概念である。また、ダイヤモンド膜９には、純粋なダイヤモンドにて形成されたものの他、燐、窒素、又は、硫黄等のｎ型を示すものや、ボロン等のｐ型を示す物質を不純物としてドープしたものを用いることができる。
【００２５】
また、放熱部１０は、ダイヤモンド膜９に対して伝導される熱を、当該ダイヤモンド膜９の外部に向けて放熱するためのものであり、特許請求の範囲における放熱手段に対応する。図２は、図１の冷陰極５の近傍の拡大図、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。これら図２、３に例示するように、放熱部１０は、具体的には、基部１１と複数の放熱フィン１２とを備えて構成されている。
【００２６】
このうち、基部１１は、中空筒状に形成されており、その長手方向が導入線６及び支持体７の長手方向と一致するような向きで、かつ、これら導入線６及び支持体７と略同心状になる位置に配置されている。この基部１１は、その内部に導入線６及び支持体７を挿通させた状態でかしめ等されることで、当該導入線６及び支持体７に固定されている。また、放熱フィン１２は、基部１１から伝導された熱を中空体２に向けて放熱する放熱体であり、基部１１と一体に形成されており、あるいは、基部１１と別体に形成された後で溶着等の任意の方法で基部１１に固定されている。この放熱フィン１２の具体的形状は任意であるが、本実施の形態において各放熱フィン１２は、基部１１から中空体２の長手側面に向けて延出する略棒状体として形成されている。
【００２７】
このように構成された放熱部１０の効果は以下の通りである。すなわち、放電装置１の使用時（点灯時）において、従来は、中空体２の内部の熱が、導入線６を介して中空体２の外部に逃げていたので、中空体２の内部温度が上がらなかった。これに対して、放熱部１０を設けたことにより、導入線６の熱が支持体７を介して基部１１に伝導され、さらに放熱フィン１２を介して中空体２の内部に向けて放熱されるので、中空体２の内部温度を上げることができ、放電効率を向上させることができる。なお、製造時の効果については後述する。
【００２８】
次に、このような効果を得るための放熱部１０の具体的構成について、より詳細に説明する。この放熱部１０の具体的構成は、その種々の機能面から、以下のように決定することができる。
【００２９】
まず、放熱部１０は任意の材料を用いて形成できるが、その放熱性を向上させるためには熱伝導率の高い材料を用いることが好ましく、例えば基部１１及び放熱フィン１２を銅にて形成することができる。また、放熱性の観点からは、放熱部１０の表面積が広い方が好ましいため、可能な限りにおいて、放熱フィン１２の数を増やすと共に、その長さを延ばすことが好ましい。本実施の形態において放熱フィン１２は、図３に示すように、基部１１の円周方向に沿って１列１２個、図２に示すように、基部１１の長手方向に沿って３列に設けられている。
【００３０】
さらに、本実施の形態においては、各放熱フィン１２を、中空体２の長手方向における中心位置に向けて傾向させている（基部１１に対する放熱フィン１２の傾向角度を図２のように角度αとした場合、角度α＞９０度）。従って、中空体２の長手方向の中心方向に向けて放熱を行うことができ、放電ガス４の対流を効率よく促すことによって、放熱効果を一層向上させることができる。ただし、このような傾向による放熱効果が無視できる場合には、放熱フィン１２を基部１１に対して直交（図２において、角度α＝９０度）に取付けても良い。
【００３１】
また、放熱性を高めるためには、放熱部１０を導入線６に直接的に接触させることが好ましい。このため、図３に示すように、放熱部１０の基部１１の内側には、複数の接触片１３が一定間隔を隔てて設けられている。これら各接触片１３は、導入線６に直接的に接触するもので、例えば、基部１１の内側から導入線６に向けて突出するように形成されており、放熱部１０を支持体７に対してかしめる際の圧力によって当該支持体７を貫通し、導入線６に至る。このような接触片１３を設けた場合には、放熱部１０を接触片１３を介して導入線６に接触させることができるので、導入線６から放熱部１０への熱伝導率を向上させ、放熱部１０の放熱性を向上させることができる。なお、支持体７の熱伝導率が導入線６の熱伝導率と同等かそれ以上である場合には、放熱部１０が支持体７にのみ接触している状態であっても、導入線６の熱を支持体７を介して放熱部１０に高効率で伝導できるため、接触片１３を省略できる。
【００３２】
また、放熱部１０は、放電ガス４の所定の分圧を維持するように構成されることが好ましい。すなわち、上述したように、放電ガス４の各成分は、所定の分圧比になるように封入されている。従って、この分圧比が放熱部１０によって乱されないよう、中空体２の内部において放電ガス４がスムーズに流動できるように放熱部１０が構成されることが好ましい。このため、本実施の形態においては、図３に示すように、放電ガス４を流動自在とするためのガス流路１４が形成されている。このガス流路１４は、本実施の形態においては、複数の放熱フィン１２が相互に一定間隔を隔てて配置されることによって形成されており、このガス流路１４を介して放電ガス４が流動自在であることから、放電ガス４の流動環境を放熱部１０が存在しない場合と同様の状態に近づけることができ、中空体２の内部における所定の分圧比が維持される。さらに、各放熱フィン１２は、中空体２（あるいは、中空体２の内面の蛍光膜３）との間に間隔を隔てるように形成されているため（図２において間隔Ｌとして示す）、これら放熱フィン１２と中空体２との間にも放電ガス４が流動可能である。ただし、このような作用又は効果を無視できる場合には、複数の放熱フィン１２の相互間隔を狭めたり、放熱フィン１２をさらに伸長させて中空体２や蛍光膜３に接触させても良い。
【００３３】
さらに、放熱部１０は、冷陰極５による放電を妨げないように構成されることが好ましい。例えば、図１において、放熱部１０は、中空体２の長手方向における端部２ａと、当該端部２ａ側に位置する電極８との間（図１における、図示左方の中空体２の端部２ａと、図示左方の電極８との間）に配置されている。このため、冷陰極５と中空体２との相互間には放熱部１０が配置されておらず、したがって冷陰極５に対する電子や不活性ガスの衝突を妨げることがないので、放電効率を維持することができる。ただし、このような放電効率を無視できる場合には、例えば、図２、３に示す放熱フィン１２を、冷陰極５と中空体２との相互間にまで伸長させることで、放熱効率を向上させても良い。なお、放熱部１０自身から不用意な放電が生じないことが好ましいため、図２、３に示す基部１１や放熱フィン１２の各端部に面取り加工等を施すことで、放電を生じ易い角部を排除することが好ましい。
【００３４】
次に、このような構造を有する放電装置１の製造方法について説明する。図４〜８は、放電装置１の各製造工程を模式的に例示する説明図である。まず、図４に示すように、導入線６及び支持体７の先端に電極８を接続し、この電極８の表面にダイヤモンド膜９を成膜する。この成膜は公知の方法で行うことができ、例えば、ダイヤモンド粒子を混ぜた有機溶剤中に電極８を浸し、有機溶剤に超音波を与えることでダイヤモンド粒子を電極８の表面に付着させ、必要に応じて有機溶剤の除去を行った後、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）にてダイヤモンド膜９を成膜する。
【００３５】
その後、図５に示すように、導入線６及び支持体７に放熱部１０を取付ける（特許請求の範囲における放熱手段取付けステップに対応する）。具体的には、放熱部１０の基部１１に導入線６及び支持体７を挿通させ、この基部１１を任意の治具を用いてかしめることで、基部１１を導入線６及び支持体７に圧着する。次いで、図６に示すように、支持体７に封着用のガラス材１５を取付ける。このガラス材１５は、当該ガラス材１５と電極８との間に放熱部１０が配置されるような位置に取付ける。
【００３６】
そして、同じく図６に示すように、導入線６に第２の放熱部１６を取付ける（同じく、特許請求の範囲における放熱手段取付けステップに対応する）。この放熱部１６は、放熱部１０と同様に構成されるもので、基部１１と放熱フィン１２とを備える。ここでは、放熱部１６は、導入線６の長手方向に関して放熱部１０と略対称になる向き（放熱フィン１２が電極８と反対方向に延出する向き）で配置される。なお、この放熱部１６の取付けは、放熱部１０の取付け後に限られず、後述するガラス材１５の加熱前における任意のタイミングで行うことができる。
【００３７】
次いで、図７に示すように、導入線６に、温度測定子１７を取付ける（特許請求の範囲における温度測定手段取付けステップに対応する）。この温度測定子１７の具体的構成は任意であるが、例えば、熱電対を用いることができる。この温度測定子１７は温度センサー１８に接続されており、この温度センサー１８では温度測定子１７からの出力に基づいて導入線６の温度が算定される。このように算定された温度は、温度センサー１８から温度制御装置１９に出力される。この温度制御装置１９は、導入線６の温度に基づいて加熱機器２０による加熱温度をフィードバック制御するための制御手段であり、公知の制御装置を用いて構成することができる。なお、温度測定子１７の取付けは、放熱部１０の取付け後に限られず、後述するガラス材１５の加熱前における任意のタイミングで行うことができる。
【００３８】
その後、同じく図７に示すように、電極８、放熱部１０、及び、ガラス材１５を、中空体２の内部に配置する（特許請求の範囲における配置ステップに対応する。なお、図７及び後述する図８においては蛍光膜３を省略して示すが、この蛍光膜３は、電極８等の配置前に予め公知の方法で中空体２の内面に形成される）。ここで、中空体２の端部２ａの近傍には、当該中空体２の内部に向かって湾曲した凹部２ｂが形成されており、この凹部２ｂとガラス材１５とが略対応した位置になるように、これらガラス材１５等の位置決めが行われる。
【００３９】
そして、バナー等の任意の加熱機器２０を用いて、中空体２の凹部２ｂを介してガラス材１５を加熱することにより、中空体２の端部２ａを封止する（特許請求の範囲における封止ステップに対応する）。この際、加熱による熱は、ガラス材１５のみならず、導入線６及び電極８を介してダイヤモンド膜９にも伝導され得る。しかしながら、放熱部１０、１６を設けているため、導入線６の熱が支持体７を介して放熱部１０、１６の基部１１に伝導され、さらに放熱フィン１２を介して中空体２の外部又は内部に向けて放熱されるので、ダイヤモンド膜９の温度上昇を抑えることができる。
【００４０】
また、加熱時には、温度制御装置１９によって、ダイヤモンド膜９に酸化や剥がれといった悪影響が生じないように加熱温度が制御される。従って、ダイヤモンド膜９の温度上昇を抑えることができる。このような制御は、例えば、ダイヤモンド膜９に影響が生じ得る場合の導入線６の温度（以下、影響温度）を予め実験等にて求めて温度制御装置１９に記憶させておき、温度制御装置１９にて、導入線６の実際の温度がこの影響温度に達すると判断された場合には、温度制御装置１９から加熱機器２０に制御信号を出力して加熱温度を所定温度だけ下げることで達成される。なお、逆に、温度制御装置１９にて、導入線６の実際の温度が影響温度に対して十分に低いと判断された場合には、加熱機器２０による加熱温度を所定温度だけ上げることで、加熱に要する時間を短縮するようにしても良く、この場合には製造効率を向上させることができる。なお、これら放熱部１０、１６と温度制御とのいずれか一部のみによって所要の効果を得ることができる場合には、他の部分を省略しても良い。例えば、放熱部１０のみを設けることで製造時のダイヤモンド膜９の温度上昇を抑えることができる場合には、放熱部１６と温度制御装置１９等による温度制御とを省略でき、この場合には、放熱部１０によって使用時のダイヤモンド膜９の温度上昇も抑えることができるので、最も簡易な構成で所要の効果を奏することができる。
【００４１】
その後、上記のような加熱を行うことで、ガラス材１５が溶解して凹部２ｂと接触することにより、図８に示すように、当該中空材２の端部２ａが封止される。そして、第２の放熱部１６及び温度測定子１７を導入線６から取り外し、製造工程を終了する。
【００４２】
このように実施の形態１によれば、使用時においては、導入線６を介して中空体２の外部に逃げていた熱を、中空体２の内部に放熱できるので、中空体２の内部温度を上昇させることができ、この内部温度を水銀励起に最適な温度に近づけることによって、放電効率を高めることができる。また、製造時においては、ガラス材１５の加熱時に導入線６を介してダイヤモンド膜９に伝導されていた熱を、放熱部１０や第２の放熱部１６を介して放熱することができ、ダイヤモンド膜９に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できる。さらに、加熱温度を温度制御装置１９にて制御することで、導入線６を介してダイヤモンド膜９に高温が伝導することを防止でき、ダイヤモンド膜９に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できる。
【００４３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２においては、放電装置を熱陰極放電装置として構成した場合について説明する。なお、特に説明なき構成及び処理については実施の形態１と同様であり、同一の構成の全部又は一部を同一の符号を付して説明する。また、本実施の形態に係る放電装置は、実施の形態１とほぼ同様の方法にて製造することができるため、製造方法の説明を省略する。
【００４４】
図９は、本発明の実施の形態２にかかる放電装置の構成を模式的に例示する断面図である。この図９に例示するように、放電装置３０は、外囲器としての中空体３１と、この中空体３１の内面に形成された蛍光膜３２と、中空体２の内部に収容された放電ガス３３及び一対の熱陰極３４とを備えて構成されている。なお、中空体３１、蛍光膜３２、及び、放電ガス３３は、それぞれ、実施の形態１における中空体２、蛍光膜３、放電ガス４と略同様に構成できるので、その説明を省略する。
【００４５】
ここで、熱陰極３４は、中空体３１の内部において電子を放出するもので、特許請求の範囲における陰極に対応する。具体的には、この熱陰極３４は、導入線３５、フィラメント３６、エミッタ３７、ダイヤモンド膜３８、及び、放熱部４０を備えて構成されている。
【００４６】
このうち、導入線３５は、熱陰極３４への通電を行うもので、特許請求の範囲における導入線に対応する。この導入線３５は、導電性材料にて形成され、中空体３１の外部から内部に引き込まれており、中空体３１の外部においては金具３９に電気的に接続されている。また、フィラメント３６は、通電にて加熱する加熱体であり、例えばタングステン等を２重や３重にコイル状に形成して構成されており、導入線３５に電気的に接続されている。また、エミッタ３７は、加熱によって電子を放出する電子放出物質であり、フィラメント３６に塗布されている。これらフィラメント３６及びエミッタ３７は、特許請求の範囲における電極に対応する。
【００４７】
また、ダイヤモンド膜３８は、熱陰極３４の電子放出効率及び耐スパッタ性を高めるためのもので、特許請求の範囲におけるダイヤモンド膜に対応する。具体的には、このダイヤモンド膜３８は、エミッタ３７の少なくとも一部を略覆うように設けられている。ここで、「少なくとも一部」とは、エミッタ３７の全表面がダイヤモンド膜３８に覆われている状態の他、エミッタ３７の表面のうちの一部分のみがダイヤモンド膜３８に覆われていると共に他の部分が露出又は任意の他の物質にて覆われている状態、及び、ダイヤモンド膜３８の一部が熱やスパッタ等にて変質した状態をも含む概念である。なお、所要の電子放出を行うことができる限りにおいて、エミッタ３７を省略し、フィラメント３６にダイヤモンド膜３８を直接塗布等しても良い。
【００４８】
また、放熱部４０は、ダイヤモンド膜３８に対して伝導される熱を、当該ダイヤモンド膜３８の外部に向けて放熱するためのものであり、特許請求の範囲における放熱手段に対応する。図１０は、図９の熱陰極の近傍の拡大図である。この図１０に例示するように、放熱部４０は、基部４１と複数の放熱フィン４２とを備えて構成されている。これら基部４１と放熱フィン４２とは、それぞれ、実施の形態１における放熱部１０の基部１１、放熱フィン１２と同様に構成することができる。すなわち、基部４１は円筒状に形成され導入線３５に固定されており、各放熱フィン４２は、基部４１から中空体３１に向けて延出する略棒状体として形成されている。従って、実施の形態１の場合と同様に、導入線３５から伝導された熱を基部４１及び各放熱フィン４２を順次介して放熱でき、放電効率を高めることができる。なお、図１０において、放熱部４０は、２本の導入線３５を覆うように取付けられているが、各導入線３５に対してそれぞれ個別的に設けても良い。
【００４９】
このように実施の形態２によれば、使用時においては、導入線３５を介して中空体３１の外部に逃げていた熱を、中空体３１の内部に放熱できるので、中空体３１の内部温度を上昇させることができ、この内部温度を水銀励起に最適な温度に近づけることによって、放電効率を高めることができる。また、製造時においては、導入線３５を介してダイヤモンド膜３８に伝導されていた熱を、放熱部４０を介して放熱することができ、ダイヤモンド膜３８に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できる。さらに、加熱温度を図示しない温度制御装置にて制御することで、導入線３５を介してダイヤモンド膜３８に高温が伝導することを防止でき、ダイヤモンド膜３８に酸化や剥がれといった悪影響が生じる可能性を低減できる。
【００５０】
（実施の形態に対する変形例）
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び方法は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような実施の形態の変形例について説明する。
【００５１】
放熱部の具体的構造や形状については、上述のものに限られない。図１１は、放熱部の第１の変形例を模式的に例示する断面図、図１２は、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図である。これら図１１、１２において、放熱部５０は、基部５１と複数の放熱フィン５２とを備えて構成されている。ここで、複数の放熱フィン５２は、相互に略等間隔で配置された円板状体として形成されており、導入線６と同心で、かつ、その径方向が導入線６の長手方向に対して略直交するように配置されている。これら複数の放熱フィン５２の相互に略対応する位置には、複数の貫通孔５３が穿設されており、これら各貫通孔５３によってガス流路５４が形成されている。従って、このガス流路５４を介して、図示しない放電ガスが流動自在になっている。このように、放熱フィン５２の形状は、実施の形態１及び２の如き略棒状に限られず、本変形例の如き略円板状でも良く、この他にも、略角板状や任意の形状をとることができ、あるいは、複数の異なる形状の放熱フィンを一つの放熱部に混在させても良い。
【００５２】
また、図１３は、放熱部の第２の変形例を模式的に例示する斜視図である。この図１３において、放熱部６０は、基部６１と複数の放熱フィン６２Ａ、６２Ｂとを備えて構成されている。これら各放熱フィン６２Ａ、６２Ｂは、半円板状体として形成されており、導入線６と同心で、かつ、その径方向が導入線６の長手方向に対して略直交するように配置されている。ここで、これら複数の放熱フィン６２Ａ、６２Ｂは、導入線６の長手方向において相互に重合しない位置に配置されている。すなわち、放熱フィン６２Ａは導入線６の図示上方に固定され、放熱フィン６２Ｂは導入線６の図示下方に固定されている。このような構成において、ガス流路６３は、放熱フィン６２Ａの図示下方側の空間から、放熱フィン６２Ｂの図示上方側の空間に至る非直線状の流路として形成されている。このように放熱フィンのガス流路は、実施の形態１及び２の如き直線状の流路に限られず、本変形例の如き非直線状の流路でも良く、あるいは、直線状の流路と非直線状の流路とを混在させても良い。
【００５３】
また、本発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、上記に記載されていない課題を解決したり、上記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、ダイヤモンド膜の酸化や剥がれを完全に防止できない場合においても、製造時におけるダイヤモンド膜の温度上昇を従来より低減でき、あるいは、使用時における中空体内の温度を従来より上昇させることができている限りにおいて、本願の課題が解決されている。
【００５４】
また、各図面は模式的なものであり、そこに示された構成要素の各部の寸法や相互の比率は図示のものに限定されない。
【００５５】
また、上記各実施の形態で自動的に行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を手動で行っても良く、逆に、手動で行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を公知技術又は上述した思想に基づいて自動化しても良い。また、各実施の形態において示した温度制御装置１９の制御処理は、実際には、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにて読み出され実行されるコンピュータプログラムとして構成することができ、あるいは、ハードワイヤードロジックにて構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる放電装置及びそのための陰極と製造方法は、放電装置の陰極におけるダイヤモンド膜の酸化や剥がれの可能性を低減することに有用であり、特に、長寿命や高い放電効率が求められる放電装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施の形態１にかかる放電装置の構成を模式的に例示する構成図である。
【図２】図１の冷陰極の近傍の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】放電装置の各製造工程を模式的に例示する説明図であり、導入線及び支持体の先端に電極を接続した状態の図である。
【図５】放電装置の各製造工程を模式的に例示する説明図であり、導入線及び支持体に放熱部を取付けた状態の図である。
【図６】放電装置の各製造工程を模式的に例示する説明図であり、支持体に封着用のガラス材を取付けた状態の図である。
【図７】放電装置の各製造工程を模式的に例示する説明図であり、導入線に、温度測定子を取付けた状態の図である。
【図８】放電装置の各製造工程を模式的に例示する説明図であり、中空材の端部を封止した状態の図である。
【図９】実施の形態２にかかる放電装置の構成を模式的に例示する断面図である。
【図１０】図９の熱陰極の近傍の拡大図である。
【図１１】放熱部の第１の変形例を模式的に例示する断面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図１３】放熱部の第２の変形例を模式的に例示する斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、３０  放電装置
２、３１  中空体
２ａ  端部
２ｂ  凹部
３、３２  蛍光膜
４、３３  放電ガス
５  冷陰極
６、３５  導入線
７  支持体
８  電極
９、３８  ダイヤモンド膜
１０、１６、４０、５０、６０  放熱部
１１、４１、５１、６１  基部
１２、４２、５２、６２Ａ、６２Ｂ  放熱フィン
１３  接触片
１４、５４  ガス流路
１５  ガラス材
１７  温度測定子
１８  温度センサ
１９  温度制御装置
２０  加熱機器
３４  熱陰極
３６  フィラメント
３７  エミッタ
３９  金具
５３  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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