(57)【要約】      （修正有）【課題】発光管内の陰極にトリウム以外のエミッタを添加してなる放電ランプにおいて、陰極からエミッタが過剰に蒸発して早期に枯渇してしまうことを防止するとともに、陰極側面からのエミッタの蒸発を抑制して発光管の白濁を防止した構造を提供する。【解決手段】陰極３における本体部３１は、トリウムを含まない高融点金属材料から構成され、先端部３２は、エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属材料から構成されるとともに、本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、先端部に含有されたエミッタ濃度よりも高濃度のエミッタ（トリウムを除く）が含有された焼結体３４が埋設されていて、本体部および／または先端部は、焼結体の周囲の領域において陰極の軸方向に延びる繊維状金属組織５が形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
2015176837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の内部に陰極と陽極とが対向配置された放電ランプにおいて、
陰極は、本体部とその先端側に接合された先端部とからなり、
前記本体部は、トリウムを含まない高融点金属材料から構成され、
前記先端部は、エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属から構成されるとともに、
前記本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、前記先端部に含有されたエミッタ濃度（重量％濃度）よりも高濃度の希土類元素からなるエミッタ（酸化物エミッタ換算の重量％濃度）が含有された焼結体が埋設され、
前記本体部および／または先端部は、前記焼結体の周囲の領域において前記陰極の軸方向に延びる繊維状金属組織が形成されている、
ことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記焼結体の先端面が、前記密閉空間内において前記先端部に当接しており、
前記繊維状金属組織は、前記焼結体の先端面から後方側５ｍｍまでの領域に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記密閉空間が前記本体部に形成されていて、前記焼結体は実質的に前記本体部内に埋設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記本体部は、エミッタが含有されていない純タングステンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記エミッタは、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）のいずれかまたはこれらのエミッタの組み合わせであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、陰極に電子放射を良好にするためのエミッタを含有してなる放電ランプに関するものであり、特に、トリウム以外のエミッタを含有してなる放電ランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高入力で高輝度な放電ランプなどにおいては、その陰極には、電子放射を容易にするためにエミッタが添加されており、そのエミッタとして酸化トリウム（ＴｈＯ２）を含有させたものが多用されていた。
しかしながら、トリウムは放射性物質として法的規制の対象であり、その管理や取り扱いに慎重な配慮が必要であって、そのためにトリウムに代わる代替物質が要望されている。
【０００３】
上記トリウムの代替物質として希土類元素やその化合物をエミッタとして用いた電極が提案されている。
希土類元素は、仕事関数（一般的に、物質表面から外方へ電子が飛び出す際に必要なエネルギー量を指す）が低く、電子放射に優れた物質であり、トリウムの代替物質として期待されている。
特開２００２−１１００８９号公報（特許文献１）には、希土類や希土類複合酸化物をエミッタとして用いる陰極が記載されている。
【０００４】
ところが、この希土類酸化物は、酸化トリウムより蒸気圧が高く、比較的蒸発しやすい物質であり、そのため、陰極に含有させるエミッタとして希土類酸化物を用いた場合、当該希土類酸化物が過度に蒸発してしまって、早期に枯渇してしまうという事態が発生する。
このようにミッタが早期に枯渇してしまうと、陰極における電子放射機能が失われてフリッカーが生じてしまい、ランプ寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
また、陰極の電子機能は、陰極先端面に存在するエミッタによるものであって、陰極先端面でのエミッタの消耗に対して、陰極後端側から先端に向けての受給均衡の採れたエミッタの移送運搬が迅速に行われないことも早期の枯渇の一因となっている。
このためトリウム以外のエミッタ物質を使った放電ランプにおいては、点灯が早期に不安定になるなどの問題がある。特に、１ｋＷ以上の高入力の放電ランプにあっては、希土類元素からなるエミッタは、放電ランプを不安定な点灯に導くことが多い。
【０００６】
また、エミッタとして希土類元素を使用した場合、エミッタの蒸発物が発光管内面に付着して失透の原因となるという問題もある。
図７は陰極先端部の構造の一例を示す図である。この図の陰極のように、陰極先端のうち、アークが覆い被さっている部分については、蒸発したエミッタ（希土類元素）が電離して陽イオンとなり再び陰極に帰還するというサイクルが作用する。しかしながら、アークが覆い被さっていないテーパー面、すなわち陰極の側面から蒸発するエミッタ（希土類元素）は、陰極に帰還することなく発光空間内に放出されて、発光管の内面に付着し、発光管が失透する原因となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１１００８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管の内部に、陰極と陽極とが対向配置された放電ランプにおいて、陰極にトリウム以外のエミッタを添加しても、当該エミッタの早期の枯渇を防止して、電子放射機能を長時間維持し、ランプのフリッカー寿命、即ちフリッカーが発生するまでの時間の長期化を図るようにするとともに、陰極の側面からのエミッタの蒸発を抑制して発光管の失透を防止することができる、新規な構造を備えた陰極を有する放電ランプを提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明では、前記陰極が、本体部とその先端側に接合された先端部とからなり、前記本体部は、トリウムを含まない高融点金属材料から構成され、前記先端部は、エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属材料から構成されるとともに、前記本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、前記先端部に含有されたエミッタ濃度よりも高濃度の希土類元素からなるエミッタが含有された焼結体が埋設されているとともに、前記本体部および／または先端部は、前記焼結体の周囲の領域において前記陰極の軸方向に延びる繊維状金属組織が形成されてなることを特徴とする。
また、前記焼結体の先端面が、前記密閉空間内において前記先端部に当接しており、前記繊維状金属組織は、前記焼結体の先端面から後方側５ｍｍまでの領域に形成されていることを特徴とする。
前記密閉空間が前記本体部に形成されていて、前記焼結体は実質的に前記本体部内に埋設されていることを特徴とする。
また、前記本体部は、エミッタが含有されていない純タングステンからなることを特徴とする。
また、前記エミッタが、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）のいずれかまたはこれらの組み合わせであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、本体部と先端部とからなる陰極における、本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、前記先端部に含有されたエミッタ濃度よりも高濃度のエミッタ（トリウムを除く）が含有された焼結体が埋設されていることにより、エミッタ焼結体が直接先端面に露出することがなく、過度に蒸発することがないので、エミッタの早期の枯渇を防止できて安定的な点灯性がもたらされる。
しかも、前記焼結体の周囲の領域において前記陰極の軸方向に延びる繊維状金属組織が形成されていることにより、焼結体に含まれるエミッタ（希土類元素）が陰極の径方向には拡散し難くなって、強制的に先端側に拡散移送されるようになるので、陰極先端への供給が円滑かつ迅速に行われて、先端部でのエミッタの枯渇が防止されるとともに、陰極におけるアークの被らない側面からのエミッタの蒸発が抑制されて、発光管の失透が防止される。
また、前記焼結体を実質的に純タングステンからなる前記本体部内に埋設したことにより、アークが被らない領域を純タングステンで構成していることで、当該領域に希土類元素が露出することが更に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る陰極構造を有する放電ランプの全体図
【図２】本発明の実施例を表す陰極構造図
【図３】図２の先端部の拡大断面図（Ａ）と、そのＡ−Ａ断面図（Ｂ）
【図４】繊維状金属組織の形成前の断面図（Ａ）と、形成後の断面図（Ｂ）
【図５】他の実施例を表す陰極構造図
【図６】本発明の陰極の製造方法の説明図
【図７】従来例の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、この発明の陰極構造を有する放電ランプの全体構造を示し、放電ランプ１は発光管２の内部に陰極３と陽極４とが対向配置されている。
図２に示されるように、陰極３は、本体部３１と、その先端に接合された先端部３２とからなる。
前記本体部３１は、トリウムを含まない、タングステンやモリブデンなどの高融点金属材料からなる。
そして、前記先端部３２は、前記本体部３１の先端側、即ち、陽極４と対向する面に固相接合、溶接などの適宜な接合手段により接合されている。当該先端部３２には、トリウム以外のエミッタが適宜含有量で含有されている（以下、先端部に含まれるエミッタを第１エミッタともいう）。
このトリウム以外の第１エミッタとしては、例えば、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）などが単体、もしくはその組み合わせで用いられる。
【００１３】
ここで、第１エミッタの含有量は、例えば、０．１重量％〜５．０重量％、さらに望ましくは０．５〜２．５重量％と低めに設定される。この第１エミッタは、ランプの当初の点灯時における始動性を確保するためのものであって、濃度が低めに設定されるのは、放電アークに曝されてエミッタが過度に蒸発することを防止するためである。
つまり、第１エミッタの含有量が、０．１重量％未満の場合、点灯初期において電子放出に必要となるエミッタ濃度を確保できず、ランプ電圧の上昇や変動の増大が、発生する。また、含有量が、５．０重量％を超えてしまうと、タングステン材料等の製造の際に、焼結体が脆くなってしまい、焼結工程やスウェージ工程での割れに起因する破損が発生しやすくなるだけでなく、仮に、製造できた場合でも、先端部に使用した場合に、エミッタの蒸発が顕著になり、バルブの黒化（白濁）を促進してしまうため好ましくない。
さらに、先端部３２にはタングステン粒の再結晶化による粒成長を抑制するための粒安定剤が添加されていてもよい。この粒安定剤は、具体的には例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）である。
【００１４】
図２に示されるように、陰極３の内部には、密閉空間３３が形成されていて、該密閉空間３３内には、トリウム以外のエミッタが含有された焼結体３４が埋設されている。この実施例では、密閉空間３３は本体部３１側に形成されていて、前記焼結体３４は実質的には、該本体部３１内に埋設されている。
前記焼結体３４には、エミッタとして希土類金属の化合物が含有されていて、例えば、タングステン等の構成材料に、希土類金属の酸化物の形態で混入して、焼結したものが使われる（以下、焼結体３４に含まれるエミッタを第２エミッタともいう）。
具体的には、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）の単体またはこれらの組み合わせが用いられる。
【００１５】
この焼結体３４に含有される希土類酸化物の濃度は、例えば、１０重量％〜８０重量％である。
この希土類酸化物の濃度が、１０重量％未満であると、陰極３内部に格納できる焼結体３４のサイズとその濃度の関係から、陰極先端部３２にエミッタとして供給する希土類金属量を確保することが難しくなってしまう。また、８０重量％を超えてしまうと、焼結体３４のタングステン等の構成材料の割合が減少してしまい、酸化物の還元による生成物が減少してしまう。従って、希土類酸化物の濃度が、低すぎる場合も高すぎる場合も、陰極の寿命を短くしてしまうことになる。
【００１６】
この焼結体３４中に含有する希土類酸化物（第２エミッタ）は、陰極３内部に埋設されていることにより、放電アークに直接曝されることがなく、必要以上に加熱されることがないので過度に蒸発することがない。また、焼結体３４はランプ点灯に伴い適宜に加熱され、該焼結体３４中の第２エミッタは濃度拡散によって先端部３２側に移動供給されていく。これにより、先端部３２ではエミッタが枯渇することがなく、安定的な点灯性が持続される。
さらに、前記陰極３の先端と前記焼結体３４の前端との距離が１．５ｍｍ乃至５．０ｍｍとなる位置に焼結体３４が埋設されることが好ましく、これにより、陰極先端からのエミッタの脱離に対して過不足のないエミッタの供給が維持される。
また、この焼結体３４は、その陰極先端側の端面が先端部３２に当接した状態であることが望ましい。こうすることにより、焼結体３４に含まれる第２エミッタが、ランプ点灯中に、粒界拡散によって先端部３２側に円滑に且つ速やかに移動して確実に供給されるようになる。
【００１７】
なお、前述の第１エミッタと第２エミッタとは、同材料であってもよいし、別材料であってもよい。例えば、第１エミッタと第２エミッタがともに酸化ランタンというように同一材料であり、また、第１エミッタが酸化ランタンと酸化ジルコニウムからなり、第２エミッタが酸化セリウムと別材料であるというように、その組み合わせは任意である。
【００１８】
図３に示されるように、陰極３内に埋設される高濃度のエミッタを含む焼結体３４の長手方向の側面の周囲には、そのほぼ全長に亘って、陰極３の軸方向に延びる結晶粒からなる繊維状金属組織５が形成されている。この実施例においては、焼結体３４が実質的に本体部３１に埋設されていることから、前記繊維状金属組織５は、純タングステンからなる本体部３１に形成されている。
【００１９】
本発明の陰極３を構成する先端部３２と焼結体３４の機能と作用について説明する。
先端部３２には、電子放出を行う先端面にエミッタを輸送する拡散経路が、高融点金属（例えばタングステン）の粒界によって構成されており、当初点灯時には、この先端部３２に含有されている第１エミッタが先端面に輸送されて電子放出を行い、確実な初期点灯がなされる。この点灯により、先端部３２に当初含まれていた第１エミッタは消費されることになるが、そのエミッタが枯渇するまでに、陰極３内に埋設された焼結体３４中の希土類金属が、先端部３２の拡散経路を通って、先端面に供給される。先端面でのエミッタの枯渇が生じない。
【００２０】
前述した焼結体３４からのエミッタの拡散は、その先端側からのみならず、その側面からもなされることになるが、その周囲に存在する陰極３の軸方向に延びる繊維上金属組織５によって、径方向への拡散が抑制されて、長手軸方向に強制的に移送される。
これにより、焼結体３４からのエミッタは専ら先端部３２側に移送されるので、先端部３２でのエミッタの消費に見合う移送供給がなされて、枯渇することがない。しかも、半径方向への移送が抑制されることから、陰極３のテーパー状側面からのエミッタの蒸発が極力抑制されて、発光管の白濁が抑制される。
【００２１】
なお、前述のとおり、本体部３１はトリウムを含まないタングステンなどの高融点金属からなるものであるが、トリウム以外のエミッタを含むことを排除するものではない。その場合、高濃度の焼結体３４が存在するので、エミッタを先端部３２に供給するという点については、本体部３１にトリウム以外のエミッタを含むことに特段の利点は存在しないかもしれないが、本体部３１と先端部３２が同一の材料から構成されることで両者が接合後も同じ熱的物性を有するので点灯時の高温に曝されても一体物の熱的特性と変わらず接合部の不具合の発生が生じにくいなどの別の利点を有する。
【００２２】
このような繊維状金属組織５の作製方法について図４に基づいて以下に説明する。
陰極構成材料であるタングステン粉末に不純物（例えばポタシウム）を添加・還元し、その紛体を篩にかけ、粒度を調節配合する。配合された粉末は約１０００気圧程度の圧力で圧縮紛体になる。その圧縮紛体は高温炉内で焼結され焼結体となる。図４（Ａ）に示すように、この焼結体では、タングステン粒は縦横の長さがほぼ同じである。つまり、アスペクト比（軸方向長さ／径方向長さ）は約１である。
この焼結体を、例えば１３００℃から１５００℃の温度雰囲気下で、側面から転打（スエージ）すると、焼結体は転打方向の断面積が縮小し、軸方向に延びる。つまり、タングステンの塑性加工である転打工程の過程で、焼結体の粒形状は、図４（Ｂ）に示すように、径方向に細く且つ軸方向に長い繊維状組織となる。この転打工程を続けると焼結体の粒形状は更に細長くなり、アスペクト比は更に大きくなっていく。このように、転打工程により所望のアスペクト比を得ることができる。なお、転打工程を経る毎に焼結体を再結晶温度以下の温度に加熱し、焼鈍を行う。このようにして、軸方向に長く、径方向に短い、繊維状組織からなるタングステン基体を得ることができる。
転打工程を繰り返すことにより、タングステンの理論密度は高くなり９９％以上になる。本発明では、少なくとも繊維状組織を構成する高融点金属部分においては、理論密度９８％以上であることが好ましく、更に好ましくは９９％以上、更には９９．８％以上であるのが望ましい。
【００２３】
図５には、焼結体３４の埋設位置に関する他の実施例が示されている。
図５（Ａ）では、密閉空間３３が、本体部３１と先端部３２とに跨って形成されていて、焼結体３４はこの本体部３１と先端部３２とに跨るように埋設されている。
図５（Ｂ）では、密閉空間３３が先端部３２側に形成されていて、焼結体３４は、実質的には、該先端部３２内に埋設されている。
当然ながら、これらの形態のいずれかによって、先端部３２の寸法、特に、厚さ寸法が異なってくるものであり、そのいずれを選択するかは、製造面での容易性と、先端部３２の厚さに依存するコスト、あるいは全体の製造コストなどの兼ね合いで適宜に選択される。
【００２４】
これらの実施例においても、焼結体３４の側面の周囲には、陰極３の軸方向に延びる結晶粒からなる繊維状金属組織が形成されていることは、図２の実施例と同様である。
つまり、繊維状金属組織は、図５（Ａ）のものでは、本体部３１と先端部３２とにまたがって形成され、図５（Ｂ）のものでは、先端部３１において形成されている。
すなわち、図２の実施例においては、本体部３１を形成する素材に繊維状金属組織を形成しておき、図５（Ａ）の実施例では、本体部３１を形成する素材と、先端部３２を形成する素材のそれぞれに繊維状金属組織を形成しておき、また、図５（Ｂ）の実施例では、先端部３２を形成する素材に繊維状金属組織を形成しておくものである。
【００２５】
次いで、本発明に係る図２に示す実施例の陰極の製造工程の一例を、図６を参照して具体的に説明する。
陰極３内部の密閉空間３３内に埋設する焼結体３４は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）とタングステン（Ｗ）の配合比を、１：２で混合し、バインダ（ステアリン酸）を添加した上で加圧プレス機により成型を行う。この後、水素中で１０００℃の温度で脱脂・仮焼結を行った上で真空中での本焼結をタングステン炉中において１７００〜２０００℃、好ましくは１８００〜１９００℃、１ｈで行うことで、製作する。
陰極の先端部３２は、Ｌａ２Ｏ３及びＺｒＯ２ドープタングステンであり、本体部３１は、ＺｒＯ２ドープタングステンである。ともに、真空中で２３００℃〜２５００℃の温度で焼結する。このようにエミッタが含有されたタングステンをより高い温度（例えば、３０００℃）で焼結すると、エミッタが蒸発して消失してしまうので、好ましくはない。
なお、本体部３１にエミッタを含有しない形態の場合には、それよりももっと高い温度、例えば２７００℃〜３０００℃で焼結することもできる。
【００２６】
先ず図６（Ａ）に示すように、本体部３１を構成する本体部材３１ａの先端側に密閉空間３３を構成する穴３３ａを形成し、該穴３３ａ内に焼結体３４を挿入する。次いで、先端部３２を構成する先端部材３２ａを焼結体３４に当接する。
この本体部材３１ａは、前述したように、焼結体３４が挿入される位置、すなわち、穴３３ａの側面周囲にはその略全長に亘って繊維状金属組織が予め形成されている。
【００２７】
焼結体３４の挿入時には、図６（Ｂ）に示すように、焼結体３４の先端が、本体部３１の表面より若干量、例えば０．５ｍｍ程度だけ突出している。
図６（Ｃ）に示すように、先端部材３２ａを押圧して、焼結体３４を圧縮し、先端部材３２ａと本体部材３１ａとを当接する。この際、焼結体３４は、本体部３１や先端部３２の焼結温度よりも低い温度で低密度に焼結してあるので、押圧による縮み代は前記突出部を許容し、本体部材３１ａと先端部材３２ａの当接により若干量縮み、焼結体３４は先端部材３２ａと当接した状態となる。
この状態で、拡散接合や抵抗溶接等により本体部材３１ａと先端部材３２ａを接合する。
次いで、先端部材３２ａと本体部材３１ａの接合後に、陰極３の先端を切削加工する。
これにより、図６（Ｄ）に示すように、本体部３１の先端に先端部３２が接合され、その内部の密閉空間３３内に焼結体３４が密閉埋設された陰極３の最終形状が得られる。
【００２８】
本発明の図２、図５（Ａ）（Ｂ）に示される陰極構造について一材料例および一寸法例を示すと以下の通りである。
＜材料例＞
本体部：純タングステン（不純物濃度が０．１重量％未満のタングステン）
先端部：酸化ランタン、酸化ジルコニウムをドープしたタングステン
焼結体：酸化セリウム、タングステンを重量比１：２で混合、成型、焼結したもの。
＜寸法例＞
１．陰極全体：外径φ１２ｍｍ、軸方向の長さ（全長）２１ｍｍ
２．焼結体：外径φ２ｍｍ、軸方向長さ６ｍｍ
３．先端部および本体部：
（１）図２の実施例（１）
先端部：軸方向長さ（厚さ）２ｍｍ
本体部：１９ｍｍ
（２）図５（Ａ）の実施例（２）
先端部：軸方向長さ（厚さ）５ｍｍ
本体部：１６ｍｍ
（３）図５（Ｂ）の実施例（３）
先端部：軸方向長さ（厚さ）８ｍｍ
本体部：１３ｍｍ
【００２９】
以上のように、陰極内に埋設したエミッタ焼結体の側面周囲に、アスペクト比の大きな繊維状金属組織を形成したことによる作用効果は以下のようである。
エミッタ焼結体は、希土類酸化物と酸化タングステンの間で形成されるタングステートを含んでいる。このタングステートの融点Ｔ２は、タングステンの融点（Ｔ１≒３３４０℃）に比べ１０００Ｋ以上低く、例えば３Ｃｅ２Ｏ３・ＷＯ３はＴ２≒２０７０℃、と言われている。エミッタ焼結体は陰極先端付近に埋設されているので、ランプ点灯時には高温となり溶融状態にある。したがって、エミッタ焼結体を取り囲む陰極基体はタングステートの溶融体と接している。このため、陰極基体面はタングステート溶融体に浸食される。
【００３０】
溶融液体に接する固体表面に凹凸があるとすると、凸部が融けて凹部を埋めようとして固体面全体が滑らかになろうとする。また、凸部の曲率が大きいと融けも大きいことは一般に知られている（純物質の場合、Ｇｉｂｂｓ−Ｔｈｏｍｓｏｎ効果として知られている）。エミッタが陰極基体を浸食する現象もこの効果の延長線上にあるものと類推される。つまり、表面に凹凸があるとタングステート溶融体により浸食され易いことになる。
陰極基体中のタングステン粒のアスペクト比（粒の軸方向の長さ／径方向の長さ）が１以上になると径方向の凹凸が大きく、軸方向の凹凸が少なくなる。このため、浸食が径方向より軸方向の方が大きくなると考えられる。したがって、エミッタは径方向への輸送が抑制されて、専ら軸方向に輸送されるので、陰極側面方向からのエミッタ蒸発が抑えられ、発光管の白濁が抑制されるものである。
【００３１】
このように、陰極内に埋設された焼結体３４の側面周囲における繊維状金属組織５は、該焼結体の略全長に亘って形成されているものであるが、実際上は、焼結体の先端面から後方側の５ｍｍまでの範囲に形成されていれば十分な効果が期待できる。
それは、焼結体が陰極のテーパー部に埋設されていて、陰極先端から後方に向かうに従がって急峻に温度が低下していく（数１００Ｋ／ｍｍ）ので、焼結体の先端から５ｍｍ以上後方では焼結体からのエミッタの拡散が顕著にみられなくなり、また、温度が低いので、焼結体が溶融することがなくなるからである。
【００３２】
以上説明したように、本発明においては、トリウム以外の低濃度のエミッタを含む先端部を本体部に接合してなる陰極において、先端部および／または本体部内に高濃度のエミッタを含有した焼結体を埋設する陰極構造とすることで、埋設した焼結体からの過度のエミッタの移送蒸発を防止して早期の枯渇を防止するとともに、焼結体の周囲の領域において前記陰極の軸方向に延びる繊維状金属組織が形成されていることにより、焼結体から拡散されるエミッタが、径方向に移送されることが抑制されて、専ら軸方向に移送されるので、陰極先端へのエミッタの拡散移送が円滑かつ迅速に行われて、先端面でのエミッタの枯渇が発生せずに、安定的な点灯状態が維持される。
また、焼結体からのエミッタが径方向に拡散することが抑制されることにより、アークの被らない陰極側面からエミッタが蒸発することが抑制されて、発光管の白濁が防止される。
更には、焼結体を本体部内に埋設する構成とすることによって、アークが被さるのはエミッタが含まれる先端部のみであって、アークが被さらない本体部を純タングステンから構成することにより、その側面からエミッタが蒸発することがなく、発光管の白濁が一層抑制される。
【符号の説明】
【００３３】
１      放電ランプ
２      発光管
３      陰極
３１    本体部
３２    先端部
３３    密閉空間
３４    焼結体
４      陽極
５      繊維状金属組織
【図１】
2015176837.tif 000003
【図２】
2015176837.tif 000004
【図３】
2015176837.tif 000005
【図４】
2015176837.tif 000006
【図５】
2015176837.tif 000007
【図６】
2015176837.tif 000008
【図７】
2015176837.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月31日(2014.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
発光管の内部に陰極と陽極とが対向配置された放電ランプにおいて、
陰極は、本体部とその先端面に接合された先端部とからなり、
前記本体部は、トリウムを含まない高融点金属材料から構成され、
前記先端部は、エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属から構成されるとともに、
前記本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、前記先端部に含有されたエミッタ濃度（重量％濃度）よりも高濃度の希土類元素からなるエミッタ（酸化物エミッタ換算の重量％濃度）が含有された焼結体が埋設され、
前記本体部および／または先端部は、前記焼結体の周囲の領域において前記陰極の軸方向に延びる繊維状金属組織が形成されている、
ことを特徴とする放電ランプ。