(57)【要約】【課題】  製造性に優れ、確実にコイル部材を支持することが可能なガス放電管用傍熱型電極を提供すること。【解決手段】  ガス放電管用傍熱型電極Ｃ１は、加熱用ヒータ１と、二重コイル３と、線状部材５と、金属酸化物７と、板状部材９とを有する。加熱用ヒータ１の表面には、電気絶縁層２が形成されている。二重コイル３の内側には、加熱用ヒータ１が挿入されて配設されている。線状部材５は、二重コイル３の長手方向にわたって配設されている。金属酸化物７は、二重コイル３に保持され、線状部材５に接触して設けられている。板状部材９には、加熱用ヒータ１の一端、二重コイル３の一端、及び、線状部材５の両端が溶接等により接合されている。これにより、板状部材９と、加熱用ヒータ１、二重コイル３及び線状部材５とは、導通状態にある。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封容器にガスが気密封止されたガス放電管に用いられるガス放電管用傍熱型電極であって、
コイル状に巻き回されたコイル部材と、
前記コイル部材の内側に配設され、表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、
前記コイル部材に保持される易電子放射物質としての金属酸化物と、
前記コイル部材の長手方向にわたって配設され、当該コイル部材と電気的に接触する線状の電気導体と、
前記線状の電気導体の少なくとも一端及び前記コイル部材の一端が接合される板状の電気導体と、を有することを特徴とするガス放電管用傍熱型電極。
【請求項２】
前記板状の電気導体には、前記加熱用ヒータの一端が接合されることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管用傍熱型電極。
【請求項３】
前記板状の電気導体には、前記密封容器の端部を構成するステムに立設されたステムピンが接合されることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管用傍熱型電極。
【請求項４】
前記線状の電気導体はその途中位置にて折り曲げられており、当該線状の電気導体の両端が前記板状の電気導体に接合されることを特徴とする請求項１に記載のガス放電管用傍熱型電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス放電管用傍熱型電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス放電管用傍熱型電極として、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設された加熱用ヒータと、コイル部材の外側に当該コイル部材の長手方向にわたって配設された線状の高融点金属と、コイル部材に保持された易電子放射物質としての金属酸化物とを有したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】国際公開ＷＯ０２／４９０７０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたガス放電管用傍熱型電極では、線状の高融点金属の端部が丸棒状のリードロッドに溶接され、コイル部材は線状の高融点金属を介してリードロッドに支持される構成となっており、上記特許文献１に開示された構造は、線状の高融点金属とリードロッドとの固定を確実且つ容易に行うことが可能な構造とは言い難く、また、コイル部材の支持が不安定な構成となっている。
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、製造性に優れ、確実にコイル部材を支持することが可能なガス放電管用傍熱型電極を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極は、密封容器にガスが気密封止されたガス放電管に用いられるガス放電管用傍熱型電極であって、コイル状に巻き回されたコイル部材と、コイル部材の内側に配設され、表面に電気絶縁層が形成された加熱用ヒータと、コイル部材に保持される易電子放射物質としての金属酸化物と、コイル部材の長手方向にわたって配設され、当該コイル部材と電気的に接触する線状の電気導体と、線状の電気導体の少なくとも一端及びコイル部材の一端が接合される板状の電気導体と、を有することを特徴としている。
【０００６】
本発明に係るガス放電管用傍熱型電極では、線状の電気導体の少なくとも一端及びコイル部材の一端が、同一の板状の電気導体に接合されることとなり、線状の電気導体及びコイル部材と板状の電気導体との固定を確実且つ容易に行うことができ、コイル部材の支持を確実に行うことができる。また、線状の電気導体及びコイル部材が板状の電気導体に接合された構成の電極中間体の取り扱い（例えば、製造工程途中における搬送等）も容易となる。
【０００７】
また、板状の電気導体には、加熱用ヒータの一端が接合されることが好ましい。このように構成した場合、線状の電気導体及び加熱用ヒータが接合された板状の電気導体に加熱用ヒータの一端も接合されることとなり、加熱用ヒータと板状の電気導体との固定も確実且つ容易に行うことができ、加熱用ヒータの支持も確実に行うことができる。
【０００８】
また、板状の電気導体には、密封容器の端部を構成するステムに立設されたステムピンが接合されることが好ましい。このように構成した場合、上記電極中間体を確実且つ容易にステムピンに接合することができる。
【０００９】
また、線状の電気導体はその途中位置にて折り曲げられており、当該線状の電気導体の両端が板状の電気導体に接合されることが好ましい。このように構成した場合、線状の電気導体の板状の電気導体への接合強度を高めることができる。
【００１０】
なお、本明細書において用いる「板状」とは、リボン状、箔状等の形状が含まれるものとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造性に優れ、確実にコイル部材を支持することが可能なガス放電管用傍熱型電極を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明によるガス放電管用傍熱型電極の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極の斜視図であり、図２は、同じく本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極の概略断面図である。また、本実施形態においては、ガス放電管用傍熱型電極を陰極（ガス放電管用傍熱型陰極）に適用した例を示す。
【００１４】
ガス放電管用傍熱型電極Ｃ１は、図１及び図２に示されるように、加熱用ヒータ１と、コイル部材としての二重コイル３と、線状の電気導体としての線状部材５と、易電子放射物質（陰極物質）としての金属酸化物７と、板状（リボン状、箔状も含む）の電気導体としての板状部材９とを有している。
【００１５】
加熱用ヒータ１は、直径０．１〜０．５ｍｍ、たとえば０．２８ｍｍのタングステン素線を二重に巻回したフィラメントコイルからなり、このタングステンフィラメントコイルの表面には、電着法等により電気絶縁材料（たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ等）が被覆されて電気絶縁層２が形成されている。なお、電気絶縁層２の代わりに電気絶縁材料（たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ等）の円筒パイプを用い、当該円筒パイプ内に加熱用ヒータ１を挿入して加熱用ヒータ１を絶縁する構成を採用してもよい。ここで、二重コイル３と易電子放射物質としての金属酸化物７とは、加熱用ヒータ１からの熱を受けて電子を放射する電子放射部を構成している。
【００１６】
二重コイル３は、コイル状に巻き回されたコイルより構成される多重コイルであって、直径０．０９１３ｍｍのタングステン素線を外径１．１ｍｍの１次マンドレル４にピッチ０．１３ｍｍで巻き回して一次コイル（外周径１．２８３ｍｍ）に形成し、さらにその一次コイルを外径５．８ｍｍの２次マンドレルにピッチ１．５ｍｍで、たとえば９回巻き回して二重コイルに形成したものである。二重コイル３の内側には、加熱用ヒータ１が挿入されて配設されている。
【００１７】
二重コイル３は、２次マンドレルを取り除き１次マンドレル４を残した状態で用いられ、当該１次マンドレル４を有することになる。この１次マンドレル４は、たとえばモリブデンからなる。また、二重コイル３は、巻き回された複数のコイル部分が所定の間隔（０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）を有している。ここで、マンドレルとは、フィラメントコイル作成時に巻径を決める型の役割を果たす芯線のことである。
【００１８】
なお、コイル部材としては、二重コイル３を用いる代わりに、三重コイル、あるいは一重コイル等を用いるようにしてもよい。このように、コイル状の部材を用いることにより、易電子放射物質としての金属酸化物７を保持する保持手段としての接触面積を増やすことができる。      
【００１９】
線状部材５は、導電性を有する剛体（金属導体）で、周期律表のIIIａ〜VIIａ、VIII、Ｉｂ族に属し、具体的にはタングステン、タンタル、モリブデン、レニウム、ニオブ、オスミウム、イリジウム、鉄、ニッケル、コバルト、チタン、ジルコニウム、マンガン、クロム、バナジウム、ロジウム、希土類金属等の高融点金属（融点１０００℃以上）の単体金属もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、タングステン製の線状部材を用いている。線状部材５の直径は、０．１ｍｍ程度に設定されている。線状部材５は、所定長さを有しており、二重コイル３の外側及び内側に二重コイル３の長手方向にわたって、放電方向に略直交するように配設されている。この線状部材５は、図２に示されるように、二重コイル３の長手方向に沿って二重コイル３の複数のコイル部分に電気的に接触して設けられている。好ましくは、二重コイル３の長手方向での全長にわたって電気的に接触して設けることがよい。この線状部材５は、二重コイル３と易電子放射物質としての金属酸化物７とを含む電子放射部の最表面側部分に設けられることになる。
【００２０】
傍熱型電極Ｃ１は、易電子放射物質としての金属酸化物７を有している。金属酸化物７は、二重コイル３に保持され、線状部材５に接触して設けられている。金属酸化物７及び線状部材５は、金属酸化物７の表面及び線状部材５の表面が放電面となるように、傍熱型電極Ｃ１の外側に露出しており、金属酸化物７の表面部分に線状部材５が接触するようになっている。
【００２１】
金属酸化物７としては、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）の内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物、あるいは、主構成要件がバリウム、ストロンチウム、カルシウムの内のいずれか単体の酸化物、又はこれらの酸化物の混合物であり副構成要件がランタン系を含む希土類金属（周期律表のIIIａ）である酸化物が用いられる。バリウム、ストロンチウム、カルシウムは、仕事関数が小さく、熱電子を容易に放出することができ、熱電子供給量を増加させることができる。また、副構成要件として希土類金属（周期律表のIIIａ）を添加した場合、熱電子供給量を更に増加させることができると共に、耐スパッタ性能を向上することもできる。
【００２２】
金属酸化物７は、陰極物質材として金属炭酸塩（たとえば、炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム等）の形で塗布され、塗布された金属炭酸塩を真空加熱分解することにより得られる。尚、加熱用ヒータへの通電により真空加熱分解を行う場合、直流加熱分解に比べ交流加熱分解の方が好ましい。このようにして得られた金属酸化物７が最終的に易電子放射物質となる。陰極物質材としての金属炭酸塩は、二重コイル３の内側に加熱用ヒータ１が配設され、二重コイル３の外側に線状部材５が配設されている状態において、線状部材５側から塗布される。なお、金属炭酸塩は、傍熱型電極Ｃ１（二重コイル３）の全周を覆うように塗布する必要はなく、線状部材５が設けられている部分のみに塗布するようにしてもよい。
【００２３】
加熱用ヒータ１は、図２に示されるように、電気絶縁層２を介して、金属酸化物７に接触している。このため、予熱時に加熱用ヒータ１の熱を確実且つ効率よく金属酸化物７に伝えることができる。また、特公昭６２−５６６２８号公報に開示されたガス放電管用傍熱型陰極のように熱良導性の円筒を有するものに比して、放熱面積が少なくなり、熱陰極動作に必要となる熱量の損失を抑制することができる。このため、外部からの電極への熱量供給、強制過熱を必要とせず、自己加熱による熱量のみで電極が動作するよう設計できる。ここで、自己加熱とは、ガス放電管において電極から電子が出る際、放電空間中のイオン化したガス分子が衝突して電気的に中和されるが、ガス分子が電極に衝突する衝撃により、熱が発生することをいう。
【００２４】
板状部材９は、導電性を有する金属（金属導体）で、鉄、ニッケル、コバルト等の鉄族金属の単体もしくはこれらの合金からなる。本実施形態においては、ニッケル製の板状部材を用いている。板状部材９の厚みは、０．２μｍ程度に設定されており、板状部材９の面積は、６ｍｍ２（２ｍｍ×３ｍｍ）程度に設定されている。この板状部材９には、加熱用ヒータ１の一端、二重コイル３の一端、及び、線状部材５の両端が溶接等により接合されている。これにより、板状部材９と、加熱用ヒータ１、二重コイル３及び線状部材５とは、電気的に接触しており、導通状態にある。なお、線状部材５は、少なくともその一端が板状部材９に接合されていればよい。
【００２５】
続いて、図３〜図９に基づいて、上述した構成のガス放電管用傍熱型電極Ｃ１を製造する工程の一例について説明する。
【００２６】
まず、図３に示されるように、線状部材５をヘアピン状に折り曲げ、ヘアピン状に折り曲げられた状態の線状部材５の各端部を板状部材９に溶接する。溶接は、図４に示されるように、線状部材５及び板状部材９とを位置決めした状態で一対の溶接用電極３０，３１で挟み込み、通電することにより行われる。通電方法としては、直流、交流、パルス状等の様々な方法を用いることができる。
【００２７】
次に、図５に示されるように、ヘアピン状に折り曲げられた状態の線状部材５の折り曲げ部６側を折り曲げ、折り曲げた線状部材５を二重コイル３の内側に通し、二重コイル３を挟み込む。これにより、線状部材５は、二重コイル３の長手方向に沿って二重コイル３の複数のコイル部分に電気的に接触して設けられることとなる。そして、図５に示されるように、線状部材５の折り曲げ部６及び二重コイル３の一端を板状部材９に溶接する。図５では、板状部材９の一方の面側に線状部材５の各端部が接合され、他方の面側に線状部材５の折り曲げ部６及び二重コイル３の一端が接合されているが、これに限られることなく、例えば同一面側にそれぞれを接合するようにしてよい。
【００２８】
次に、図６に示されるように、加熱用ヒータ１の一端を板状部材９に溶接する。ところで、加熱用ヒータ１を構成するタングステン素線の径が細く、加熱用ヒータ１の一端を板状部材９に溶接する際に、加熱用ヒータ１が破断する惧れがある。このため、本実施形態においては、金属製（例えば、ニッケル製等）の筒状部材１３を加熱用ヒータ１の一端に被せ、この筒状部材１３を介して板状部材９に溶接している。これにより、上述した加熱用ヒータ１の破断を防止することができる。なお、筒状部材１３は、加熱用ヒータ１の電気絶縁層２を被っていてもよい。また、筒状部材１３を用いる代わりに、金属製（例えば、ニッケル製等）の板状（リボン状、箔状も含む）部材を用い、当該板状部材と板状部材９とで加熱用ヒータ１の一端を挟んだ状態で溶接してもよい。
【００２９】
以上の工程により、加熱用ヒータ１、二重コイル３及び線状部材５が板状部材９に接合された電極中間体を得ることができる。この電極中間体に、上述したように、金属炭酸塩を塗布し、当該金属炭酸塩を真空加熱分解することにより、金属酸化物７を有する傍熱型電極Ｃ１が得られることとなる。
【００３０】
なお、線状部材５と二重コイル３の複数のコイル部分との電気的な接触をより一層確実なものとするために、図７（ａ）に示されるように、線状部材５における二重コイル３を挟み込んでいる部分をピンセット等で挟むことで絞り部を形成し、線状部材５と二重コイル３とを圧接してもよい。また、図７（ｂ）に示されるように、線状部材５の端部を二重コイル３の内側からコイル部分間を通して外側に導き、線状部材５と二重コイル３とを圧接してもよい。また、図７（ｃ）に示されるように、線状部材５の端部を一回若しくは複数回交差させて、線状部材５と二重コイル３とを圧接してもよい。
【００３１】
また、線状部材５は、ヘアピン状に折り曲げることなく、図８に示されるように、直線状に延びた状態から折り曲げて、折り曲げ部分を二重コイル３の内側に通し、二重コイル３を挟み込むようにしてもよい。このとき、二重コイル３に線状部材５の端部を巻き付けて線状部材５と二重コイル３とを一体化した後に、板状部材９に溶接してもよい。これにより、線状部材５と二重コイル３とを圧接することができる。また、二重コイル３に巻き付けた線状部材５の一方の端部のみを板状部材９に溶接してもよい。
【００３２】
また、図９に示されるように、二重コイル３の板状部材９側の部分に線状部材５の折り曲げ部６を引っ掛けて、二重コイル３の内側に通した後に、線状部材５を折り曲げ、折り曲げた線状部材５を二重コイル３の外側を通して二重コイル３を挟み込み、板状部材９に溶接してもよい。
【００３３】
次に、図１０に基づいて、上述した構成の傍熱型電極Ｃ１を備えたガス放電管について説明する。
【００３４】
ガス放電管ＤＴ１は、図１０に示されるように、密封容器としての管状バルブ２１と、第１及び第２のステムピン（導入線）２３，２５と、一対の傍熱型電極Ｃ１とを備えている。図１０においては、一方の傍熱型電極Ｃ１のみを図示している。
【００３５】
管状バルブ２１は、ガラス等の材料からなり、当該管状バルブ２１の端部を構成するステム２２を含んでいる。管状バルブ２１の内部には、アルゴン等の希ガス、あるいは、アルゴン等の希ガス及び水銀が封入されている。また、管状バルブ２１の内壁には図示しない蛍光体が塗布されている。第１及び第２のステムピン２３，２５は、管状バルブ２１の両端において、管状バルブ２１のステム２２に立設されており、管軸方向に延在している。傍熱型電極Ｃ１は、線状部材５が対向するように第１及び第２のステムピン２３，２５の先端部に装着されて、管状バルブ２１内に気密に封着されている。
【００３６】
板状部材９は、図１１に示されるように、溶接等により第１のステムピン２３に接合されており、当該第１のステムピン２３に電気的に接続されている。加熱用ヒータ１の他端は、溶接等により第２のステムピン２５に接合されており、当該第２のステムピン２５に電気的に接続されている。なお、必ずしも板状部材９を第１のステムピン２３に接合する必要はなく、線状部材５を第１のステムピン２３に接合するようにしてもよい。
【００３７】
また、図１２に示されるように、傍熱型電極Ｃ１の前方（対向する傍熱型電極との間）に収束筒４１を設けてもよい。収束筒４１は、板状部材９等を通して第１のステムピン２３に電気的に接続されている。対向する傍熱型電極から放出された電子が、傍熱型電極Ｃ１に到達する以前に、当該傍熱型電極Ｃ１の手前に位置する収束筒４１で捕捉され、分流することとなる。これにより、陽極動作状態おける電子収束に伴う傍熱型電極Ｃ１本体への収束電流密度を減少でき、傍熱型電極Ｃ１の損傷を軽減することができる。
【００３８】
以上のように、本実施形態においては、線状部材５の少なくとも一端及び二重コイル３の一端が、同一の板状部材９に接合されることとなり、線状部材５及び二重コイル３と板状部材９との固定を確実且つ容易に行うことができ、板状部材９の支持を確実に行うことができる。また、線状部材５及び二重コイル３が板状部材９に接合された構成の電極中間体の取り扱い（例えば、製造工程途中における搬送、金属炭酸塩の塗布及び真空加熱分解等）も容易となる。
【００３９】
また、本実施形態において、板状部材９には、加熱用ヒータ１の一端が接合されている。これにより、線状部材５及び二重コイル３が接合された板状部材９に加熱用ヒータ１の一端も接合されることとなり、加熱用ヒータ１と板状部材９との固定も確実且つ容易に行うことができ、加熱用ヒータ１の支持も確実に行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態において、板状部材９には、管状バルブ２１の端部を構成するステム２２に立設された第１のステムピン２３が接合されている。このように構成した場合、上記電極中間体を確実且つ容易に第１のステムピン２３に接合することができる。
【００４１】
また、本実施形態において、線状部材５はその途中位置にて折り曲げられており、当該線状部材５の両端が板状部材９に接合されている。これにより、線状部材５の板状部材９への接合強度を高めることができる。
【００４２】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、線状部材５として高融点金属を用いるようにしているが、導電性を有し融点が陰極の作動温度よりも高い剛体であれば、高融点金属の代わりに厚さの薄い多孔質金属、炭素繊維等を用いるようにしてもよい。また、金属酸化物７の耐スパッタ性向上、放電性能向上のために、タンタル、チタン、ニオブ等の窒化物あるいは炭化物を金属酸化物７の表面、あるいは二重コイル３、あるいは線状部材５に付着させるようにしてもよい。      
【００４３】
また、本実施形態においては、線状部材５の表面が露出するようにしているが、必ずしもこれらを露出させる必要はなく、金属酸化物７に線状部材５が接触しているのであれば、線状部材５の表面が金属酸化物７に覆われていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極を示す概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極を示す概略断面図である。
【図３】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極における、製造工程の一例を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極における、製造工程の一例を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極における、製造工程の一例を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極における、製造工程の一例を説明するための図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極における、製造工程の一例を説明するための図である。
【図８】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極における、製造工程の一例を説明するための図である。
【図９】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極における、製造工程の一例を説明するための図である。
【図１０】本実施形態に係るガス放電管用傍熱型電極を備えたガス放電管を示す概略斜視図である。
【図１１】図１０に示されたガス放電管におけるガス放電管用傍熱型電極と第１のステムピンとを示す概略斜視図である。
【図１２】図１０に示されたガス放電管の変形例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…加熱用ヒータ、２…電気絶縁層、３…二重コイル、５…線状部材、７…金属酸化物、９…板状部材、１３…筒状部材、２１…管状バルブ、２２…ステム、２３…第１のステムピン、２５…第２のステムピン、Ｃ１…ガス放電管用傍熱型電極、ＤＴ１…ガス放電管。
【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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