(57)【要約】ガス放電管は、ガラスバルブと、ガラスバルブの両端部にそれぞれ封装された一対の導入線３，５と、一対の導入線３，５の先端部に装着された傍熱型電極１１とを備える。このガス放電管においては、傍熱型電極１１間に放電空間Ｓが形成される。傍熱型電極１１は、一端部１３ａが導入線３と電気的に接続される加熱用ヒータ１３と、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されると共に導入線５と電気的に接続され、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出する電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）とを備える。傍熱型電極１１は、加熱用ヒータ１３と電子放射部１７とが電気的に接続された部分（連結ピン２１）を放電空間Ｓに向けた状態で、一対の導入線３，５の先端部に装着される。
2002049073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが気密封止された管状の容器と、前記容器の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線の先端部に装着された傍熱型電極とを備え、前記傍熱型電極間に放電空間が形成されるガス放電管であって、
前記傍熱型電極のそれぞれは、
一端部が前記一対の導入線の一方と電気的に接続される加熱用ヒータと、
前記加熱用ヒータの他端部と電気的に接続されると共に、前記一対の導入線の他方と電気的に接続され、前記加熱用ヒータからの熱を受けて電子を放出する電子放射部と、を備え、
前記加熱用ヒータと前記電子放射部とが電気的に接続された部分を前記放電空間に向けた状態で装着されていることを特徴とするガス放電管。
【請求項２】
前記加熱用ヒータの前記他端部と前記電子放射部とは、連結ピンにより電気的に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガス放電管。
【請求項３】
前記加熱用ヒータの前記他端部には、易電子放射物質としての金属酸化物が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガス放電管。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ガス放電管に関する。
背景技術
傍熱型電極の一つとして、たとえば特公昭６２−５６６２８号公報（米国特許４４４１０４８号公報）に開示されたようなものが知られている。特公昭６２−５６６２８号公報に開示された傍熱型電極は、熱良導性の円筒の外壁に２重コイルを複数ターン巻回して密に固定し、ペースト状の電極物質材を２重コイルの１次螺旋内部及び２次螺旋間に塗布して円筒表面に一様な電極面を形成し、円筒の内部にヒータを設けて構成されている。
そして、傍熱型電極を用いたガス放電管では、ガスが気密封止された管状の容器と、この容器の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線とを備え、一対の導入線の先端部に、たとえば上述したような構成の傍熱型電極を装着することで、傍熱型電極間に放電空間が形成されることになる。
発明の開示
本発明は、傍熱型電極を用いた場合において、ガスを気密封止するための管状の容器の径を細くすることが可能なガス放電管を提供することを課題としている。
本発明に係るガス放電管は、ガスが気密封止された管状の容器と、容器の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線の先端部に装着された傍熱型電極とを備え、傍熱型電極間に放電空間が形成されるガス放電管であって、傍熱型電極のそれぞれは、一端部が一対の導入線の一方と電気的に接続される加熱用ヒータと、加熱用ヒータの他端部と電気的に接続されると共に、一対の導入線の他方と電気的に接続され、加熱用ヒータからの熱を受けて電子を放出する電子放射部と、を備え、加熱用ヒータと電子放射部とが電気的に接続された部分を放電空間に向けた状態で装着されていることを特徴としている。
本発明に係るガス放電管では、傍熱型電極のそれぞれが、一端部が一対の導入線の一方と電気的に接続される加熱用ヒータと、加熱用ヒータの他端部と電気的に接続されると共に、一対の導入線の他方と電気的に接続され、加熱用ヒータからの熱を受けて電子を放出する電子放射部と、を備えており、加熱用ヒータと電子放射部とが電気的に接続された部分を放電空間に向けた状態で装着されているので、加熱用ヒータが、容器の管軸方向に延びて配設されることになる。また、予熱時に加熱用ヒータを流れた電流（ヒータ電流）が電子放射部を通過して導入線の他方に達することになり、加熱用ヒータのそれぞれの端部と導入線とを直接接続する必要がない。これらの結果、ガス放電管の電極として傍熱型電極を用いた場合において、ガスを気密封止するための管状の容器の径を細くすることができる。
また、本発明に係るガス放電管において、加熱用ヒータの他端部と電子放射部とは、連結ピンにより電気的に接続されていることが好ましい。このように、加熱用ヒータの他端部と電子放射部とが連結ピンにより電気的に接続されることにより、加熱用ヒータと電子放射部との電気的な接続を確実に行い得る構成を簡易且つ低コストで実現することができる。
また、本発明に係るガス放電管において、加熱用ヒータの他端部には、易電子放射物質としての金属酸化物が設けられていることが好ましい。このように、加熱用ヒータの他端部に易電子放射物質としての金属酸化物が設けられることにより、予熱時に加熱用ヒータの他端部に設けられた金属酸化物から熱電子放出がおこり、予備的な放電が生じることになる。この結果、ガス放電管の始動性を高めることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明によるガス放電管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。
（第１実施形態）
まず、図１及び図２に基づいて、本発明の第１実施形態に係るガス放電管ＤＴを説明する。図１は、本第１実施形態に係るガス放電管を示す概略断面図であり、図２は、本第１実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。
ガス放電管ＤＴは、図１に示されるように、管状の容器としてのガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線（導入ピン）３，５と、一対の導入線３，５の先端部に装着された傍熱型電極１１とを備えている。ガラスバルブ１の外径は、たとえば２０ｍｍ程度に設定されている。ガラスバルブ１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気密封止されている。ガラスバルブ１の途中部分には、排気管からの切離部７が形成されている。そして、このガス放電管ＤＴにおいては、傍熱型電極１１間に放電空間Ｓが形成されることになる。
傍熱型電極１１は、図２に示されるように、加熱用ヒータ１３と、基体金属１５と、電子放射部１７と、連結ピン２１とを有している。
加熱用ヒータ１３は、直径０．０３〜０．１ｍｍ、たとえば０．０７ｍｍ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１４が形成されている。加熱用ヒータ１３の一端部１３ａは、溶接等により、一対の導入線３，５のうちの一方の導入線３と電気的に接続されている。
基体金属１５は、筒状に形成され、導電性を有している。基体金属１５は、たとえば、モリブデン等からなる。この基体金属１５の内側に、加熱用ヒータ１３が挿入されて配設される。基体金属１５は、溶接等により、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５と電気的に接続されている。また、基体金属１５は、溶接等により、連結ピン２１を介して加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されている。連結ピン２１は、コバール、ニッケル等の導電性を有した金属からなる。
電子放射部１７は、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出するものであり、二重コイル１８と、易電子放射物質としての金属酸化物１９とを含んでいる。二重コイル１８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０．０９１ｍｍのタングステン素線を径０．２５ｍｍ、ピッチ０．１４６ｍｍの一次コイルに形成し、さらにその一次コイルで径１．７ｍｍ、ピッチ０．６ｍｍの二重コイルに形成したものである。また、二重コイル１８は、マンドレル１８ａ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。尚、マンドレルの材料として、たとえばモリブデンを用いる。
二重コイル１８は、基体金属１５の外側表面に複数回巻き付けられて固定されており、二重コイル１８と基体金属１５とは電気的に接続されている。これにより、電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）は、連結ピン２１及び基体金属１５を介して、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されることになる。また、基体金属１５は、易電子放射物質としての金属酸化物１９と加熱用ヒータ１３に形成された電気絶縁層１４とを隔絶する機能を有している。
金属酸化物１９は、二重コイル１８に保持される。二重コイル１８の表面部分及び金属酸化物１９は、金属酸化物１９の表面及び二重コイル１８の表面部分が放電面となるように、傍熱型電極１１の外側に露出しており、金属酸化物１９の表面部分に二重コイル１８の表面部分が接触するようになっている。
金属酸化物１９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。
金属酸化物１９は、電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１９が最終的に易電子放射物質となる。電極物質材としての金属炭酸塩は、二重コイル１８が基体金属１５の外側表面に複数回巻き付けられて固定されている状態において、二重コイル１８の外側から塗布される。
上述した構成の傍熱型電極１１のそれぞれは、図１に示されるように、加熱用ヒータ１３と電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）とが電気的に接続された部分、すなわち加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１を放電空間Ｓに向けた状態（加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１を対向させた状態）で、導入線３，５に装着されて、ガラスバルブ１内に配設される。
ガス放電管ＤＴにおいては、一対の傍熱型電極１１に電圧が印加されることにより、図３に示されるように、傍熱型電極１１から電子が放出されて、放電空間Ｓ内に放電路Ｒが形成される。図３は、本第１実施形態に係るガス放電管における放電状態を示す模式図である。なお、放電路Ｒには、説明のため、ハッチングを付している。また、図３中「×」は、傍熱型電極１１から放出された電子を示している。
以上のことから、本第１実施形態のガス放電管ＤＴにおいては、傍熱型電極１１のそれぞれが、一端部１３ａが一対の導入線３，５のうちの一方の導入線３と電気的に接続される加熱用ヒータ１３と、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されると共に、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５と電気的に接続され、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出する電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）と、を備えており、加熱用ヒータ１３と電子放射部１７とが電気的に接続された部分（加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１）を放電空間Ｓに向けた状態で装着されているので、加熱用ヒータ１３は、その軸線方向がガラスバルブ１の管軸方向に延びて配設されることになる。また、予熱時に加熱用ヒータ１３を流れた電流（ヒータ電流）が、連結ピン２１、基体金属１５、電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）を通過して導入線５に達することになり、加熱用ヒータ１３のそれぞれの端部１３ａ，１３ｂと導入線３，５とを直接接続する必要がない。これらの結果、ガス放電管ＤＴの電極として傍熱型電極１１を用いた場合において、ガラスバルブ１の径を細くすることができる。
また、本第１実施形態のガス放電管ＤＴにおいては、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部１７（基体金属１５）とは、連結ピン２１により電気的に接続されているので、加熱用ヒータ１３と電子放射部１７との電気的な接続を確実に行い得る構成を簡易且つ低コストで実現することができる。
また、本第１実施形態の傍熱型電極１１においては、二重コイル１８の裏面（放電面とは反対側の面）において等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１９のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、傍熱型電極１１の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。
また、本第１実施形態の傍熱型電極１１にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流の傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、本第１実施形態の傍熱型電極１１にあっては、二重コイル１８の裏面において実効的に等電位面を形成しているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。
また、本第１実施形態の傍熱型電極１１にあっては、二重コイル１８がマンドレル１８ａを有しているので、加工時に二重コイル１８が変形するのを抑制することができる。
（第２実施形態）
次に、図４及び図５に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、本第２実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図であり、図５は、同じく傍熱型電極を示す概略斜視図である。なお、図５は、金属酸化物１９の図示を説明のため省略している。
本第２実施形態のガス放電管は、第１実施形態と同様に、管状の容器としてのガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線（導入ピン）３，５と、一対の導入線３，５の先端部に装着された傍熱型電極３１とを備えている。そして、傍熱型電極３１間に放電空間Ｓが形成されることになる。
傍熱型電極３１は、図４及び図５に示されるように、加熱用ヒータ１３と、電子放射部３３と、線状部材３７と、連結ピン２１とを有している。
電子放射部３３は、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出するものであり、二重コイル３５と、易電子放射物質としての金属酸化物１９とを含んでいる。二重コイル３５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０．０９１ｍｍのタングステン素線を径０．２５ｍｍ、ピッチ０．１４６ｍｍの一次コイルに形成し、さらにその一次コイルで径１．７ｍｍ、ピッチ０．６ｍｍの二重コイルに形成したものである。二重コイル３５の内側には、加熱用ヒータ１３が挿入されて配設されている。
線状部材３７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３７の直径は、０．１ｍｍ程度に設定されている。線状部材３７は、二重コイル３５の外側に二重コイル３５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おり、二重コイル３５と線状部材３７とは電気的に接続されている。なお、線状部材３７の本数は、２本に限られることなく、１本、あるいは３本以上の複数本であってもよい。
線状部材３７は、連結ピン２１を介して加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されている。連結ピン２１と線状部材３７とは溶接により接続されている。これにより、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部３３（二重コイル３５、金属酸化物１９）とが、連結ピン２１及び線状部材３７を介して電気的に接続されることになる。
また、線状部材３７は、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５に溶接等により電気的に接続されている。これにより、導入線５と電子放射部３３とが、線状部材３７を介して電気的に接続されることになる。
金属酸化物１９は、二重コイル３５に保持され、線状部材３７に接触して設けられている。金属酸化物１９及び線状部材３７は、金属酸化物１９の表面及び線状部材３７の表面が放電面となるように、傍熱型電極３１の外側に露出しており、金属酸化物１９の表面部分に線状部材３７が接触するようになっている。金属酸化物１９は、電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）を、二重コイル３５の内側に加熱用ヒータ１３を配設すると共に二重コイル３５の外側に線状部材３７を配設した状態で、線状部材３７側から塗布し、塗布した金属炭酸塩を真空加熱分解することにより設けられることになる。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。
また、二重コイル３５の内側に加熱用ヒータ１３が配設されていない状態で陰極物質材としての金属炭酸塩を二重コイル３５（線状部材３７）に塗布し、その後、二重コイル３５の内側に加熱用ヒータ１３を挿入してもよい。このように、金属炭酸塩の塗布後に加熱用ヒータ１３を挿入して配設するのは、加熱用ヒータ１３に形成された電気絶縁層１４に小孔が有る場合、加熱用ヒータ１３を配設した状態で金属炭酸塩を塗布すると、塗布した金属炭酸塩が小孔内に入り込み、金属炭酸塩から得られる金属酸化物１９と加熱用ヒータ１３とが短絡状態となるのを回避するためである。
上述した構成の傍熱型電極３１のそれぞれは、第１実施形態と同じく、加熱用ヒータ１３と電子放射部３３（二重コイル３５、金属酸化物１９）とが電気的に接続された部分、すなわち加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１を放電空間Ｓに向けた状態（加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１を対向させた状態）で、導入線３，５に装着されて、ガラスバルブ内に配設される。
以上のことから、本第２実施形態のガス放電管においては、傍熱型電極３１のそれぞれが、一端部１３ａが一対の導入線３，５のうちの一方の導入線３と電気的に接続される加熱用ヒータ１３と、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されると共に、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５と電気的に接続され、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出する電子放射部３３（二重コイル３５、金属酸化物１９）と、を備えており、加熱用ヒータ１３と電子放射部３３とが電気的に接続された部分（加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１）を放電空間Ｓに向けた状態で装着されているので、加熱用ヒータ１３は、その軸線方向がガラスバルブ１の管軸方向に延びて配設されることになる。また、予熱時に加熱用ヒータ１３を流れた電流（ヒータ電流）が、連結ピン２１、線状部材３７、電子放射部３３（二重コイル３５、金属酸化物１９）を通過して導入線５に達することになり、加熱用ヒータ１３のそれぞれの端部１３ａ，１３ｂと導入線３，５とを直接接続する必要がない。これらの結果、ガス放電管の電極として傍熱型電極３１を用いた場合において、ガラスバルブ１の径を細くすることができる。
また、本第２実施形態のガス放電管においては、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部３３（線状部材３７）とは、連結ピン２１により電気的に接続されているので、加熱用ヒータ１３と電子放射部３３との電気的な接続を確実に行い得る構成を簡易且つ低コストで実現することができる。
また、本第２実施形態の傍熱型電極３１においては、金属酸化物１９に接触して線状部材３７が設けられ、線状部材３７により等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなり、放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１９のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、傍熱型電極１１の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。
また、本第２実施形態の傍熱型電極３１にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流の傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、本第２実施形態の傍熱型電極３１にあっては、線状部材３７を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、線状部材３７（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１９に密接して設けることができる。
また、本第２実施形態の傍熱型電極３１にあっては、加熱用ヒータ１３を核として、その外側に金属酸化物１９を保持する二重コイル３５を取り巻くように配置し、二重コイル３５に保持された金属酸化物１９の表面部分に接触するように線状部材３７を配設することにより、二重コイル３５の振動抑制効果が働き、金属酸化物１９の落下を防ぐことができる。また、二重コイル３５のピッチ間に多量の金属酸化物１９が保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
（第３実施形態）
次に、図６及び図７に基づいて、本発明の第３実施形態を説明する。図６は、本第３実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図であり、図７は、同じく傍熱型電極を示す概略斜視図である。なお、図７は、金属酸化物１９の図示を説明のため省略している。
本第３実施形態のガス放電管は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、管状の容器としてのガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線（導入ピン）３，５と、一対の導入線３，５の先端部に装着された傍熱型電極５１とを備えている。そして、傍熱型電極５１間に放電空間Ｓが形成されることになる。
傍熱型電極５１は、図６及び図７に示されるように、加熱用ヒータ１３と、電子放射部３３と、メッシュ状部材５３と、連結ピン２１とを有している。
メッシュ状部材５３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口以上）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、直径０．０３ｍｍのタングステン素線をメッシュ状に編んだメッシュ状部材を用いている。メッシュ状部材５３におけるメッシュの大きさは、８０メッシュとされている。メッシュ状部材５３は、二重コイル３５の外側に二重コイル３５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おり、二重コイル３５とメッシュ状部材５３とは電気的に接続されている。また、二重コイル３５は、溶接等により、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５と電気的に接続されている。
メッシュ状部材５３の両端部には、ニッケル製の板状部材５５，５７が溶接によりメッシュ状部材５３と電気的に接続された状態で固定されており、板状部材５５には、導入線５が溶接によりメッシュ状部材５３と電気的に接続された状態で固定されている。
板状部材５５には、溶接等により、連結ピン２１が電気的に接続されている。これにより、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部３３（二重コイル３５、金属酸化物１９）とが、連結ピン２１、板状部材５５及びメッシュ状部材５３を介して電気的に接続されることになる。
金属酸化物１９は、二重コイル３５に保持され、メッシュ状部材５３に接触して設けられている。金属酸化物１９及びメッシュ状部材５３は、金属酸化物１９の表面及びメッシュ状部材５３の表面が放電面となるように、傍熱型電極５１の外側に露出しており、金属酸化物１９の表面部分にメッシュ状部材５３が接触するようになっている。金属酸化物１９は、電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）を、二重コイル３５の内側に加熱用ヒータ１３を配設すると共に二重コイル３５の外側にメッシュ状部材５３を配設した状態で、メッシュ状部材５３側から塗布し、塗布した金属炭酸塩を真空加熱分解することにより設けられることになる。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。
また、二重コイル３５の内側に加熱用ヒータ１３が配設されていない状態で陰極物質材としての金属炭酸塩を二重コイル３５（メッシュ状部材５３）に塗布し、その後、二重コイル３５の内側に加熱用ヒータ１３を挿入してもよい。この場合、上述したように、金属炭酸塩から得られる金属酸化物１９と加熱用ヒータ１３とが短絡状態となるのを回避することが可能となる。
以上のことから、本第３実施形態のガス放電管においては、傍熱型電極５１のそれぞれが、一端部１３ａが一対の導入線３，５のうちの一方の導入線３と電気的に接続される加熱用ヒータ１３と、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されると共に、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５と電気的に接続され、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出する電子放射部３３（二重コイル３５、金属酸化物１９）と、を備えており、加熱用ヒータ１３と電子放射部３３とが電気的に接続された部分（加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１）を放電空間Ｓに向けた状態で装着されているので、加熱用ヒータ１３は、その軸線方向がガラスバルブ１の管軸方向に延びて配設されることになる。また、予熱時に加熱用ヒータ１３を流れた電流（ヒータ電流）が、連結ピン２１、メッシュ状部材５３（板状部材５５，５７）、電子放射部３３（二重コイル３５、金属酸化物１９）を通過して導入線５に達することになり、加熱用ヒータ１３のそれぞれの端部１３ａ，１３ｂと導入線３，５とを直接接続する必要がない。これらの結果、ガス放電管の電極として傍熱型電極５１を用いた場合において、ガラスバルブ１の径を細くすることができる。
また、本第３実施形態の傍熱型電極５１においては、金属酸化物１９に接触してメッシュ状部材５３が設けられているので、メッシュ状部材５３は、傍熱型電極５１の放電面（金属酸化物１９の表面及びメッシュ状部材５３の表面）において等電位面を実効的に形成することになる。すなわち、メッシュ状部材５３は、複数の電気配線（導電路）で構成され、かつ単一の方向へ電流が流れるよう規制されることはない。したがって、メッシュ状部材５３の表面の端々間の電気抵抗は著しく小さく、メッシュ状部材５３の表面においてはほぼ等電位状態となっており、複数の放電点あるいは放電線からなる放電面の電位はほぼ等しくなる。言い換えると、メッシュ状部材５３により、放電面内において放電面に平行な方向に放電電流が流れ得る複数の電気回路が形成、つまり、放電電子（エミッション）の通り路（等電位回路）が複数形成されることとなる。
これにより、傍熱型電極５１では、金属酸化物１９に接触するメッシュ状部材５３により等電位面が実効的に形成されるので、形成された等電位面の広い領域で熱電子放出が起きるために放電面積が増加し、単位面積当りの電子放出量（電子放出密度）が大きくなって、放電位置における負荷が軽減されることになり、劣化要因である金属酸化物１９のスパッタ、還元金属との酸化による安定化（鉱物化）、つまり熱電子放出能の低下を抑制することができる。この結果、局所的な放電の発生を抑制でき、電極の長寿命化を図ることができる。また、放電位置の移動も抑制されることになるため、長時間にわたって安定した放電を得ることができる。また、放電面積が増加することから、傍熱型電極５１の動作電圧及び発生熱量を低くすることもできる。
また、本第３実施形態の傍熱型電極５１にあっては、放電面積が増加したことに関連して、電流密度を若干上げて、負荷をやや増す、つまり、放電電流を増しても、従来のものに比べ損傷を小さくできる。これにより、従来のものとほぼ同一形状で、大放電電流の傍熱型電極を提供でき、パルス動作、大電流動作の実現が可能となる。
また、本第３実施形態の傍熱型電極５１にあっては、電気導体としてメッシュ状部材５３を用いているので、熱電子放出能の低下及び放電位置の移動を抑制し得る構成の電気導体を低コスト且つより一層簡易に実現することができる。また、メッシュ状部材５３（電気導体）が剛体となるために、加工が容易であると共に、金属酸化物１９に密接して設けることができる。更に、メッシュ状部材５３と金属酸化物１９とが接触する箇所を容易に多く設けることができる。
また、本第３実施形態の傍熱型電極５１にあっては、加熱用ヒータ１３を核として、その外側に金属酸化物１９を保持する二重コイル３５を取り巻くように配置し、二重コイル３５に保持された金属酸化物１９の表面部分に接触するようにメッシュ状部材５３を配設することにより、二重コイル３５の振動抑制効果が働き、金属酸化物１９の落下を防ぐことができる。また、二重コイル３５のピッチ間に多量の金属酸化物１９が保持されることになり、放電中の経時劣化に伴う消失金属酸化物分を補充する効果がある。
なお、メッシュ状部材５３におけるメッシュの大きさは、小さいほど金属酸化物１９の露出面積が減少するために、金属酸化物１９の耐スパッタ性が向上することになる。ただし、二次電子放出を起こすために、理論的には、金属酸化物１９に衝突してくる励起あるいは電離ガスが通過する程度の大きさは必要である。また、メッシュの大きさを小さくした場合には、等電位面の面積も増加するために、放電面積をより一層増加させることができる。
（第４実施形態）
次に、図８に基づいて、本発明の第４実施形態を説明する。図８は、本第４実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。第４実施形態は、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂに易電子放射物質としての金属酸化物を設けた点で第２実施形態と相違する。
本第４実施形態のガス放電管は、第１〜第３実施形態と同様に、管状の容器としてのガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線（導入ピン）３，５と、一対の導入線３，５の先端部に装着された傍熱型電極７１とを備えている。そして、傍熱型電極７１間に放電空間Ｓが形成されることになる。
傍熱型電極７１は、図８に示されるように、加熱用ヒータ１３と、電子放射部３３と、線状部材３７と、連結ピン２１とを有している。
加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂには、易電子放射物質としての金属酸化物７３が設けられている。金属酸化物７３は、金属酸化物１９と同じく、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。
金属酸化物７３は、電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、設けられることになる。このようにして得られた金属酸化物７３が最終的に易電子放射物質となる。電極物質材としての金属炭酸塩は、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂに連結ピン２１が固定されている状態において、他端部１３ｂに塗布される。
以上のことから、本第４実施形態のガス放電管においては、上述した第２実施形態と同様に、ガス放電管の電極として傍熱型電極３１を用いた場合において、ガラスバルブ１の径を細くすることができる。
また、本第４実施形態のガス放電管においては、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂには、易電子放射物質としての金属酸化物７３が設けられているので、予熱時に、金属酸化物７３が加熱用ヒータ１３により速やかに加熱されて、この金属酸化物７３から熱電子放出がおこり、ガス放電管内において予備的な放電が生じることになる。この結果、ガス放電管の始動性を高めることができる。
（第５実施形態）
次に、図９に基づいて、本発明の第５実施形態を説明する。図９は、本第５実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。
本第５実施形態のガス放電管は、第１〜第４実施形態と同様に、管状の容器としてのガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の両端部にそれぞれ封装された一対の導入線（導入ピン）３，５と、一対の導入線３，５の先端部に装着された傍熱型電極９１とを備えている。そして、傍熱型電極９１間に放電空間Ｓが形成されることになる。
傍熱型電極９１は、図９に示されるように、加熱用ヒータ１３と、電子放射部１７と、線状部材３７と、連結ピン２１とを有している。
電子放射部１７は、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出するものであり、マンドレル１８ａを有する二重コイル１８と、易電子放射物質としての金属酸化物１９とを含んでいる。
線状部材３７は、二重コイル１８の外側に二重コイル１８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おり、二重コイル１８と線状部材３７とは電気的に接続されている。また、線状部材３７は、連結ピン２１を介して加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されている。連結ピン２１と線状部材３７とは溶接により接続されている。これにより、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）とが、連結ピン２１及び線状部材３７を介して電気的に接続されることになる。更に、線状部材３７は、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５に溶接等により電気的に接続されている。これにより、導入線５と電子放射部１７とが、線状部材３７を介して電気的に接続されることになる。
金属酸化物１９は、二重コイル１８に保持され、線状部材３７に接触して設けられている。金属酸化物１９及び線状部材３７は、金属酸化物１９の表面及び線状部材３７の表面が放電面となるように、傍熱型電極９１の外側に露出しており、金属酸化物１９の表面部分に線状部材３７が接触するようになっている。金属酸化物１９は、電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）を、二重コイル１８の内側に加熱用ヒータ１３を配設すると共に二重コイル１８の外側に線状部材３７を配設した状態で、線状部材３７側から塗布し、塗布した金属炭酸塩を真空加熱分解することにより設けられることになる。
上述した構成の傍熱型電極９１のそれぞれは、第１〜第４実施形態と同じく、加熱用ヒータ１３と電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）とが電気的に接続された部分、すなわち加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１を放電空間Ｓに向けた状態（加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１を対向させた状態）で、導入線３，５に装着されて、ガラスバルブ内に配設される。
以上のことから、本第５実施形態のガス放電管においては、傍熱型電極９１のそれぞれが、一端部１３ａが一対の導入線３，５のうちの一方の導入線３と電気的に接続される加熱用ヒータ１３と、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電気的に接続されると共に、一対の導入線３，５のうちの他方の導入線５と電気的に接続され、加熱用ヒータ１３からの熱を受けて電子を放出する電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）と、を備えており、加熱用ヒータ１３と電子放射部１７とが電気的に接続された部分（加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂ及び連結ピン２１）を放電空間Ｓに向けた状態で装着されているので、加熱用ヒータ１３は、その軸線方向がガラスバルブ１の管軸方向に延びて配設されることになる。また、予熱時に加熱用ヒータ１３を流れた電流（ヒータ電流）が、連結ピン２１、線状部材３７、電子放射部１７（二重コイル１８、金属酸化物１９）を通過して導入線５に達することになり、加熱用ヒータ１３のそれぞれの端部１３ａ，１３ｂと導入線３，５とを直接接続する必要がない。これらの結果、ガス放電管の電極として傍熱型電極９１を用いた場合において、ガラスバルブ１の径を細くすることができる。
また、本第５実施形態のガス放電管においては、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部１７（線状部材３７）とは、連結ピン２１により電気的に接続されているので、加熱用ヒータ１３と電子放射部１７との電気的な接続を確実に行い得る構成を簡易且つ低コストで実現することができる。
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、第１〜第５実施形態においては、連結ピン２１を用いて、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部１７，３３とを電気的に接続するように構成しているが、これに限られることなく、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと電子放射部１７，３３とを直接電気的に接続するように構成してもよい。この場合には、加熱用ヒータ１３の他端部１３ｂと、基体金属１５、線状部材３７、あるいはメッシュ状部材５３（板状部材５７）とが溶接等により接続されることになる。
また、本実施形態においては、ガラスバルブ（発光管）形状を直管構造としたが、これに限られることなく湾曲構造、環形構造としてもよい。
なお、本実施形態のガス放電管ＤＴにおいては、交流動作の場合、１対の傍熱型電極１１，３１，５１，７１，９１が主たる機能として電子放出を行う陰極と、電子が流れ込む陽極としての役割を交互に果たす。陽極として機能するとき、電子が流れ込む際の電圧降下により多量の熱が電極に生じる。電極が陽極として機能するときに生じた熱量を当該電極が陰極として機能するときに熱電子放出に必要な熱量として使うことで、ガス放電管の持続放電中の加熱用ヒータ１３からの熱供給なし、あるいは直流動作に比べて少ない熱供給にて、安定した持続放電を実現することができる。
産業上の利用可能性
本発明のガス放電管は、重水素を封入した重水素ガス放電ランプ、希ガスを封入した希ガスランプ、希ガスランプ容器内面に蛍光体を塗布した希ガス蛍光ランプ、希ガスランプに水銀を添加、封入した水銀ランプ、水銀ランプ容器内面に蛍光体を塗布した水銀蛍光ランプ（蛍光ランプ）に利用できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１実施形態に係るガス放電管を示す概略断面図である。
図２は、第１実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。
図３は、第１実施形態に係るガス放電管における放電状態を示す模式図である。
図４は、第２実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。
図５は、第２実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略斜視図である。
図６は、第３実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。
図７は、第３実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略斜視図である。
図８は、第４実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。
図９は、第５実施形態に係るガス放電管に含まれる傍熱型電極を示す概略断面図である。
【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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【国際調査報告】
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