(57)【要約】真空管のゲッタ材料を蒸発させる方法であって、ゲッタ材料のホルダの位置近傍において、真空管の外側に高周波誘導コイルを供給するステップと、ゲッタ材料を蒸発させる高周波誘導コイルに交流を通すステップとを有する方法に関する。交流は、可変周波数で高周波発生器により発生される。誘導コイル及びキャパシタが、共振回路内に一緒に組み込まれる。蒸発ステップの実行中に、高周波発生器の周波数が、ＬＣ共振器の共振周波数に同調される。ホルダ内のゲッタ材料における消費電力は、その後、高周波発生器により供給される電力と、ＬＣ共振器における消費電力とから決定される。消費電力は、高周波発生器の総電力を調整することによって制御され得る。
2004531042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空管のゲッタ材料を蒸発させるための方法であり、主として、
(i)蒸発されるべきゲッタ材料を含むホルダを備える真空管を供給するステップと、
(ii)前記ホルダの位置において、前記真空管の外側に、高周波誘導コイルを供給するステップと、
(iii)前記ゲッタ材料を蒸発させる目的で、前記ゲッタ材料を含む前記ホルダの電力を消費するために、所定期間、同調可能周波数をもつ高周波発生器により発生される交流を、前記高周波誘導コイルに通電するステップとを有する方法であって、
ステップ(ii)で供給されるべき前記誘導コイルが、キャパシタと一緒に回路内に組み込まれ、ＬＣ共振回路を形成することと、前記高周波発生器の周波数が、ステップ(iii)の実行中に前記ＬＣ共振回路の共振周波数に同調されることと、前記ゲッタ材料を含む前記ホルダにおける消費電力が決定されることとを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ゲッタ材料を含む前記ホルダの前記消費電力が、前記高周波発生器によって供給される総電力と、前記ＬＣ共振回路の消費電力とから決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高周波発生器によって供給される総電力が、前記発生器の出力電圧と出力電流との積のリアルタイム決定のために、第１の乗算回路によって決定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＬＣ共振回路の前記消費電力が、前記発生器の前記出力電圧の二乗と、直流電圧源によってかけられる前記ＬＣ共振回路の両端間の電圧降下との商のリアルタイム決定のために、分割回路と組み合わせて第２の乗算回路によって決定されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法 。
【請求項５】
前記高周波発生器が、低インダクタンス同軸ケーブルによって、前記ＬＣ共振回路に接続されることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法であって、
(iv)光学センサと、前記光学センサによって検出され得る光を発する間に、ゲッタ材料が前記ホルダから蒸発する時間を測定する手段とによって当該時間を決定する、ステップ(iii)より前に実行されるステップを有する方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法に従って、真空管のゲッタ材料を蒸発させる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空管のゲッタ材料を蒸発させるための方法であって、主として、
(i) 蒸発されるべきゲッタ材料を含むホルダを備える真空管を供給するステップと、
(ii) 上記ホルダの位置において、真空管の外側に、高周波誘導コイルを供給するステップと、
(iii) 上記ゲッタ材料を蒸発させる目的で、ゲッタ材料を含むホルダの電力を消費するために、所定の期間、同調可能周波数をもつ高周波発生器により発生される交流を、上記高周波誘導コイルに通電するステップとを有する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、一般的に、製造中及びそれぞれの管の寿命中の双方で、上記管内に放出されているガスを吸収させるために、ゲッタが使われるような真空管の製造において知られている。ゲッタ材料を含むホルダは、通常、ただし排他的にそうであるとは限らないが、ＢａＡｌ４及びＮｉの混合物が、真空管の排気に先行して、この管の内壁に載置される。上記管が封止され、真空にされた後、ゲッタ材料は、この管の外側に設けられた高周波誘導コイルによって（ＢａＡｌ４及びＮｉについては約８００℃の温度まで）加熱され、その後に、ゲッタ材料が、発熱反応を受けて、光を発する。その結果として、吸着成分がゲッタ材料から放出され、好ましくは、この管の内壁上に均等に分散された態様で析出する。（ＢａＡｌ４及びニッケルＮｉの場合、Ｂａが放出され、ＮｉＡｌがホルダ内に形成される）。
【０００３】
米国特許公報第５，４３３，６３８号から、ゲッタ内蔵真空管の製造方法が知られている。上記方法によれば、ゲッタ材料は、第１のステップで加熱される。このステップの間、ゲッタ材料の発熱反応の開始まで、時間の関数として最大限に可能な第１の温度上昇が起こり、このことは、光が発せられるという事実によって認識されることができる。更に、ゲッタ材料は、次のステップで加熱される。このステップの間、ゲッタ材料から吸着成分を完全に放出するために十分な時間が過ぎるまで、温度はほんの僅かに上昇するか、又は実質的に一定のままであり、当該管の内壁に上記吸着成分を堆積させる。この方法の目的は、温度上昇があまりにも急速に起こるという事実のために、ゲッタ材料が熱くなり過ぎたり、溶融するようなホルダのリスクを負うことなく、製造時間を短縮させることにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この既知の方法のある欠点は、ゲッタ材料の蒸発プロセスの過程の情報が、もっぱら制限された程度にしか得られないという事実にある。発熱反応が始まっているか否かを決定することは可能であるが、どの程度までこの発熱反応が継続するのか、言い換えると、どのくらいの吸着成分がゲッタ材料から放出されるのかを決定することは可能ではない。吸着成分の部分的な放出は、当該管の寿命を制限することを示すものであるのにもかかわらず、この制限は、従来技術による製造段階では決定されることができない。
【０００５】
既知の方法の別の欠点は、上記発生器により供給される電力のかなり大きい部分が、ゲッタ材料を蒸発させるためには使われないが、されど、発生器自体及び高周波コイルまでの供給ラインにおいて消費され、それゆえに、こうした機器類が水冷器を備え付けられる必要があるという事実にある。
【０００６】
既知の方法の別の欠点は、真空管の壁厚が、ゲッタ材料を含むホルダの位置において厚くなるのにつれて、使用することがより困難になるという事実にある。ＣＲＴの場合、この管がよりフラットに且つより大型になるにつれて、その壁厚はより厚くなる。
【０００７】
本発明の目的は、真空管のゲッタ材料を蒸発させる方法であって、ゲッタ材料を蒸発させるための発熱反応が始まっているのか否か、また、いったんこの発熱反応が始まったならば、どの程度まで発熱反応が継続されるのかをリアルタイムで決定することを可能にする方法をもたらすことにある。
【０００８】
更に、本発明の目的は、所要の高周波発生器によって発生される電力のより大きい部分が、ゲッタ材料を蒸発させるために効果的に使われるので、発生器及び供給ラインが水冷されることは、もはや必要ではないであろうという方法をもたらすことにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、ゲッタ材料が、かなり厚い壁を有する真空管において容易に蒸発され得る方法をもたらすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの目的は、冒頭段落で説明された方法により実現され、この方法は、本発明によれば、ステップ(ii)で供給されるべき誘導コイルが、キャパシタと一緒に回路内に組み込まれ、ＬＣ共振回路を形成することと、高周波発生器の周波数が、ステップ(iii)の実行中にＬＣ共振回路の共振周波数に同調されることと、ゲッタ材料を含むホルダの消費電力が決定されることとを特徴とする。
【００１１】
本発明による誘導コイルが組み込まれるＬＣ共振回路は、ゲッタ材料を含むホルダに伝送されるべき電力の蓄積媒体としての役割を果たす。最大量の電力が、ＬＣ共振回路に蓄積されるとすぐに、発生器は、ＬＣ共振回路から取り出される電力を補償するのに必要である電力を超える電力を供給する必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による実施例では、ゲッタ材料を含むホルダの消費電力が、高周波発生器により供給される総電力と、ＬＣ共振回路の消費電力とから決定される。
【００１３】
本発明によれば、高周波発生器により供給される総電力は、例えば、発生器の出力電圧と出力電流との積のリアルタイム決定のために、第１の乗算回路によって決定される。
【００１４】
本発明によれば、ＬＣ共振回路の消費電力は、例えば、発生器の出力電圧の二乗と、直流電圧源によってかけられるＬＣ共振回路の両端間の電圧降下との商のリアルタイム決定のために、分割回路と組み合わせて第２の乗算回路によって決定される。
【００１５】
本発明による方法を実行する場合、高周波発生器が、有利に、低インダクタンス同軸ケーブルによってＬＣ共振回路に接続されるので、水冷器は必要とされない。
【００１６】
本発明による方法の更に別の実施例では、当該方法は、光学センサと、このセンサによって検出され得る光を発する間に、ゲッタ材料がホルダから蒸発する時間を測定する手段とによって当該時間を決定する、ステップ(iii)より前に実行されるステップ(iv)を有する。
【００１７】
この実施例では、蒸発プロセスの二重モニタリングが実施され、蒸発プロセス用の電力入力の決定が、上記光学センサによる「視覚」検査と組み合わされる。
【００１８】
更に、本発明は、上述された本発明による方法に従って、真空管のゲッタ材料を蒸発させる装置に関する。
【００１９】
本発明は、図面に参照が成される実施例によって、本発明の以下に、より詳細に説明されるであろう。
【実施例１】
【００２０】
図１は、交流電圧源V1と、直列抵抗器Rsと、同軸ケーブル３によって、インダクタンスL1、実効直列抵抗器Resr1及び並列キャパシタC1を備える高周波誘導コイルを有するＬＣ共振回路２に接続される直列インダクタンスLsとにより示される発生器１の等価回路図を示している。コイルL1は、それ自体が知られている態様で、内側に載置されるゲッタ材料を含むホルダの位置において、真空管の外側に対して保持されている。ゲッタ材料を蒸発させるために、発生器１の周波数が、ＬＣ共振回路２の周波数に同調されるので、発生器１は、単に、実効直列抵抗器Resr1と、誘導コイルL1の並列キャパシタC1とのＬＣ共振回路２において消費される電力を供給することが必要なだけである。コイルL1とキャパシタC1との間の距離は、可能な限り短く保たれるので、発生器１とＬＣ共振回路２との間の接続部に関しては、簡略な低インダクタンス同軸ケーブル３を使用すれば十分であろう。本発明によれば、（本明細書では以下、ゲッタと称される）ゲッタ材料を含むホルダの消費電力が、ゲッタ材料の蒸発プロセスをモニタすると共に制御するために、決定される。ただし、ゲッタによるコイルL1の減衰が、コイルL1からゲッタまでの距離に依存すると共に、コイルL1に対するゲッタの正確な配向に依存するので、ＬＣ共振回路２の両端間の電圧の単純な決定は、この決定にとって十分ではないであろう。本発明によれば、ゲッタの消費電力（Pgetter）は、高周波発生器１により供給される総電力（Pgen）と、ＬＣ共振回路２における消費電力（PLC）とから、以下の式（１）に従って決定される。
Pgetter = Pgen - PLC                    (1)
【００２１】
コイルL1及びキャパシタC1の組み合わせは、高いQを有するＬＣ共振回路２を形成するので、この共振回路２の両端間の電圧と、同軸ケーブル３を通る電流とは、双方とも正弦波であると共に、上記回路２の共振周波数において、ほぼ９０°位相的にずれて分離される。そのため、発生器の電流は、主に、直列インダクタンスLs及びその両端間の電圧によって決定される。ＬＣ共振回路２は、第２の自己インダクタンスL2を介して発生器１に接続される。第２の自己インダクタンスL2は、回路電流のほんの一部を伝え、この電流は回路電圧に対して９０°遅れる。第２の自己インダクタンスL2は、本等価回路図においてコイルL1と並列に接続され、一緒にＬＣ共振回路２の誘導部を形成する。ＬＣ共振回路２は、無損失(lossless)ではないので、ＬＣ共振回路２の全損失を示すもの、いわゆる、並列損失抵抗が、規定され得る。その場合、この並列損失抵抗が、ＬＣ共振回路２と並列に接続され、本事例ではこれで申し分ないものとしてみなされる 。ＬＣ共振回路２を発振させるように、発生器１により供給される電流は、正弦波電流である。この電流は、ＬＣ共振回路２の両端間の電圧と同調していると共に、並列損失抵抗の大きさによって決定される。上記並列損失抵抗は、インダクタンスL1及びL2の物理抵抗と、キャパシタC1の実効コイル抵抗Resr1及び／又は分極損失(polarization loss)とに依存する。この例示説明では、ＬＣ共振回路２までの接続部によって、導電対象がＬＣ共振回路２から電力を取り出すとすぐに、第２の並列損失抵抗が使用されている。この第２の並列損失抵抗は、ＬＣ共振回路２と並列に接続される。発生器１によって供給される第２の並列損失抵抗を通る電流は、回路電圧と同調している。第２の並列損失抵抗を通る電流と、ＬＣ共振回路２の両端間の電圧との積は、発生器１によって供給された有用な電力である。
【００２２】
発生器の周波数が、ＬＣ共振回路２の周波数と厳密に一致しない場合、より一層の高調波が、発生器の電流に存在するであろう。その場合、発生器１は、周波数に依存して、容量電流又は誘導電流を供給するであろう。こうした電流の値は、離調に依存して、ＬＣ共振回路２の電圧を維持するのに必要な実際の追加電流の値よりも、ずっと高い値であってもよい。発生器が高調波電圧を発生しないときは、ＬＣ共振回路２において他の高調波が発生される。発生器の損失を小さく保つためには、方形波電圧を使用することが好ましい。発生器からの出力電圧と出力電流とのリアルタイムの積から、乗算回路によって決定される発生器１により供給される電力Pgenは、以下の式で示される。
Pgen = IRm * Vout                    (2)
【００２３】
この等式において、IRmは発生器１の出力抵抗Rmを通る電流である。
【００２４】
ＬＣ共振回路２の消費電力PLCを決定するために、この回路を通る電流と、この回路の両端間の電圧とが、測定されることができ、その後に、この測定値の積が決定され得る。このリアルタイムの積は、ＬＣ共振回路２の消費電力を示す。電圧は、発生器１の出力電圧Voutを測定することによって、容易に決定され得る。ＬＣ共振回路２を通る電流を測定することを可能にするために、コイルL1及びキャパシタC1と直列に電流センサを接続することが必要である。ただし、上記電流センサの損失を無視できるほど低いレベルで保つためには、この電流センサの内部抵抗が、実行不可能なほど低い値に制限される。
【実施例２】
【００２５】
電流測定に関する変形例として、本発明による方法の実施例は、コイルLlの既存の電気抵抗値を利用している。コイルLlの消費電力PLCは、以下の等式から得られる。
PLC = I2Resrl*Resrl                    (3)
コイルL1の両端間の交流電圧Voutと、コイルL1のインピーダンスとの商に等しい、コイルL1の両端間の電圧VLCから計算され得ると共に、使用されている共振周波数FoにおけるインダクタンスL1によって主に決定されるようなコイルL1を通る電流iResr1は、以下の式で示される。
iResr1 = Vout/2πFoLl                    (4)
【００２６】
実効コイル抵抗Resr1は、コイルの温度及び動作周波数に依存する。コイルL1の形状と、コイル巻線の断面と直径との間の比率とに依存する表皮効果(skin effect)の結果、上記抵抗は、特定の周波数を上回る周波数に比例して増加する。同調コイルの場合、固定周波数及び一定の交流振幅において、直流抵抗と交流抵抗（上記周波数Foでの実効損失抵抗）との間の比率として規定される表皮効果は、各々のＬＣ共振回路用に決定され得る定数である。それゆえに、実効コイル抵抗Resr1は、以下の式から得られる。
Resr1 = Resrl,  dc*表皮係数（skin-factor）(Fo)              (5)
【００２７】
直流抵抗Resrl,  dcは、直流電源を高周波発生器１と直列に接続することによって決定されることが可能であり、後者が出力トランスを備えているので、このことは簡単な態様で実現され得る。その場合、コイルL1の両端間の直流電圧VLC, dCと、コイルL1を通る直流電流Idcとの商は、直流抵抗Resrlを以下の式のように示す。
Resrl, dcC=VLC, dC/Idc                    (6)
【００２８】
上記等式(４)、(５)及び(６)を等式(３)に代入すると、以下の式に従って、ゲッタにおける消費電力の値がもたらされる。
Pgetter = IRm*Vout − (Vout/2πFoLl)2 *Idc/表皮係数(FO)*VLC dC          (7)
【００２９】
等式（７）が示すように、ゲッタにおける消費電力の決定は、発生器１の出力電圧と出力電流との積のリアルタイム決定のために、瞬時信号を発生させるようなアナログの第１の乗算回路が利用可能である場合、また、同調ＬＣ共振回路２の電力損失に比例する瞬時信号を発生させるために、分割回路と組み合わされる第２の乗算回路が利用可能である場合にのみ可能である。
【００３０】
高いＱを有するＬＣ共振回路２と、このＬＣ共振回路２の固有共振を正確にたどる高周波発生器１とを用いることによって、接続ケーブルでの消費電力は無視されてもよく、ゲッタでの消費電力の得られた値Pgetterは、ゲッタの位置、及びゲッタと高周波誘導コイルとの間の距離における変動とは実質的に無関係である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるゲッタ材料を蒸発させるための高周波誘導コイル及び高周波発生器の非常に簡略化された回路図を示す。
【図１】
2004531042.tif 000003
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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