JPS603851A - 光放射電子管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野う 本発明は、極めて高効率な黄色の単色発光を得ることが
できる光放射電子管に関する。

（背景技術］ 照明用光源として、低圧水銀蒸気放電とけい光体を組合
せたけい光ランプが、その高効率***、古くから広く用
いられている。しかし、かかるけい光ランプは陽光柱部
の発光（紫外線放射）を利用するため、一般に高効率た
るノζめにはｌＦ長が侵くなり、大形化する欠点がある
。

また、上記発光原理とは全く異なる原理、すなわち電子
励起による発光方式がある。これ（：［ブラウン管Ｃ以
下ＣＲＴという）として実用化され、古くからテレビ等
に広く利用されている。この方式は、外管の内部を真空
として、熱電子放射性陰極（電子銃）より放射された電
子を高圧電ｂ′とで加速し、格子状陽極を通過せしめて
直接けい光体（電子線励起形ンに衝突・励起させるもの
であるが、この励起変換効率が悪く、まだ電子の加１車
のだめ高電圧と相当の距離を必要とするだめ、やはり大
形化し、照明用光源としては不向きである。

さらに、上記ＣＲＴ方式に気体放電方式を折衷、組合わ
せたような方式が最近提案されている（特開昭５７−１
３０３６４号ン。かかる方式は、透明外管内を上Ｎｇ　
ＣＲＩ１１１００ように完全な真空とするのではなく、
水銀蒸気が数ｍ　Ｔｏｒｒ程度存在する低真空とし、熱
電子放射性陰極（電子銃）より放射された電子を、上記
ＣＲＴ方式と同様に電界印加で加速すると共に、陽極を
メツシュ状あるいは格子状構造にすることにより、電子
の大半を通過せしめ、ｆｌ後空間で水銀蒸気の如き紫外
線放射用気体に衡突させ、水銀を励起し紫外線放射させ
、この紫外線放射をけい光体（紫外線励起彬）に当て励
起さす、所望の可視光変換を行なわ亡る方式である。か
かる方式は、１匡子の加１車空間に比し、陽極通過後の
水銀との衝突空回を十分大きくとること、及び電子に適
切な運動エネルギを印加せしめることにより、水銀の１
７）ｊ）起確率が極めて高くなり、全体としてのｉ（視
光光効率が従来のＣｆじＩ゛方式比べ向上し、また、電
子エネルギは水銀を共鳴励起させる程度でよいため、加
速電界及び加速空間はＣＲＴ方式に比べ小さくてよいと
報じられている。

しかしながら、かかる方式は背後空間を十二分に有する
必要があシ、結果として発光管が太きくな（発明の目的
ン 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、極めてコンパクトな寸法で、しかも（冨め
て高効率な葭色の単色発光が得られる光放射電子管を提
供するにある。

（発明の開示ン 第１図は本発明の基本構成を示す概念図で、気密空間を
形成する円筒状の内管Ｎと、該内管Ｎを覆う保温用の外
管Ｇとよりｈ（す、内管Ｎ及び外管ＧけナトリウムＤ線
（５８９ｎｍ、５９０　ｎｍの２木のヌベクトルフを効
果的に透過する材料、例えば透明ガラヌで形成され、内
管Ｎの内部には、一対の陰極に１　＋　Ｋ２と陽極Ａが
配設されており、　両陰極ＫＩ　＋　Ｋ２の少なくとも
一方（同図においては　左１則の陰極に＋　）は電子１
１々射性陰極で構成され、陽極Ａけ両陰培に１　＋　Ｋ
２の略中間に配され、粗いメツシュ状または格子状（以
下メッシ、状陽極という）に　１形成されている。寸だ
、内管Ｎ内にはナトリウム蒸気（その蒸気圧は数ｍ　Ｔ
ｏｒｒ　）が封入され、外管Ｇ内は真空状態である。そ
して、陽極Ａと一対の陰ＧＷ　”＋　ｌ　Ｋ２との間に
はそれぞれ正の直流電圧が、抵抗Ｒを介して直流電源１
）Ｃによシ印加おれている。

而して、」二記ｉ１を流７α圧の大きさは、一方の陰極
■（！より放射されたｌｊｊ　％［子を加曲するーと共
に、ビーム状に形成して陽極Ａに到達せしめ、核内４′
＠Ａを通ｊＪυした後Ｃ・ま減速し１、他方の１（４１
：雪に２に到達する直前で速度０になるように設定され
ている。

次にＢ１７７４作を説明する。まず第１の陰極に１すな
わち電子放射性）塾陰楕へによシ熱電子が１Ｆ文射され
ると、陽ｔＭ　Ａとの間に正電界が印加されているため
、熱電子は加ぶ！される。そして、陽極Ａは粗いメツシ
ュ状１だけ格子状であるため、熱電子の大半はその１寸
￥’４１１１　Ａをａり抜け−で、陽（簗Ａと第２の陰
極馬により形成される減速電界域へ入る。ここでは熱゛
電子は１威速を受け、第２の陰面４の直前で失速し」ｊ
（（度がＯとなる。すると今度は陽極Ａと第２の陰極に
２間に加わる正電界で、上記方向とけ逆方向に加速され
１拝び陽極Ａに達し、陽極Ａを通り抜ける。以下、１劫
（゛パべＡとイワ１Ｌ７）陰（に１Ｆ（１は上記と同様
に減速電界となるため、熱↑１ｊ子は減速し、第１の陰
（萌に、の直前で＋ＩＴび文転し、陽［Ａに向う。以降
この動作を縁り返し、ｅ１１″孔子は陽’６：ｉｉ、　
Ａを中心に電気振動する。

而して、陽ｆ−＃ｉ、　Ａと両陰（グに、　、　Ｉ（２
間のそ、ルそれの電圧及び寸法関係を、ｉ１４子の平均
ジｙ動工才ルギが２．１　ｅＶ程度になるように設計す
ると、上述の　電気振動による何回もの往復運動の中で
、１Ｔ？、子は効率よく気体ナトリウム原子を３２　Ｐ
　＋・の共鳴励ハｌ　Ｑ／２ 位（３２Ｓシロの基底孕位より約２，１　ｅＶ高い兜に
ｒ−）□＼励起せしめることができる。かかる’ｈｌＩ
起３；ｉ直ちに５８９　ｎｍ、５９０　ｎｍのすトリウ
ムＤ線を！＋！Ｊ、！ＨＬ、内管Ｎ及び外ｉｑ　Ｇを１
１ｆＩシて外：”、ＩＳに発光される。な卦、内管Ｎ内
の温度は外管Ｇの存在により約２００〜３００°Ｃに保
／′ヒれでいるため、ナトリウｌ−は〒２内で適度に族
９Ｃ化されている。

次に、第３図は本・Ｉ百明の異なる基本１１〜成を示す
概念図で、前記基本構成と異なる点は、両陰１’ＴｈＨ
Ｋ１．４の直前であって主陽極Ａに対して対称位（ｖイ
に、一対の捕助陽ｌ＠へ＋Ａ２をそれぞれ配設すると共
に、各陽極Ａ　、　ＡＩ、　Ａ２に抵抗Ｒ、Ｒ，、Ｒ２
を介して直流電源ＤＣ１，ＤＣ２を接１売し、第１の陰
極に１と第１の補助陽極Ａ１間、第１の補助陽極ＡＩと
主陽極Ａ間、牛腸ｍＡと第２の補助陽ｆＭ　Ａ４間及び
第２の補助陽１ｉ　Ａ２と第２の陰１’＠　Ｒ２間に印
加される電界（電子エネルギ）を第４図のように成した
もので、内管Ｎの外側に真空状態の気密空間を形成する
保温用の外管Ｇを設ける等の構成については前記基本構
成表目１美である。

７３≧かるＪ’ｆ’？成により、第１の陰Ｘ　Ｋｌよシ
放射された電子は、第１の陰極に１と第１の補助陽極Ａ
１の間で所望のエネルギ（２，１ｅＶ程度）になるよう
に急却ＪｔＪｉされる一方、’ｒｇ　ｓの補助陽１’＠
　ＡＩと主陽極Ａの間では緩やかな正′ｌ［ｆ：界によ
りゆっくりと加速されて主陽極Ａに達する。牛腸棒Ａ釘
ｔ　Ｍｌ述の如く粗いメ・ノシュ状またけ格子状である
ため、電子の大半けその１゛ま主陽極Ａを通り抜けて、
牛腸１７．ｊ　Ａと第２の捕助陽１７ｉｉｉ　Ａ２によ
り形成される緩やかな減速電界域を経て、第２の補助陽
極Ａ２と第２の陰極に２により）形成される急減速電界
域で急速に減１車し、第２の陰＋１＝　Ｒ２の直前で速
度が０となる。すると今度汀、電子は第２の補助陽極Ａ
２と第２の陰＋ｙ　Ｒ２間に加わる正電外で、上記方向
とけ逆方向に急加速され前記同様所望のエネルギに達し
、しかる後は第２の陽極戊と牛腸１！ｉｉ　Ａ間で緩や
かに加速され主陽極Ａを通り抜け、前記同様緩やかな減
速電界域及び急減速電界域を経て第１の陰極に一直前で
再び反転する。以降、上記動作をＢシ返し電子は主陽極
Ａを中心に電気振動する。

而して、前述の如く所望励起に適した電子エネルギ域、
すなわち、ナトリウムＤ線の放射効率を上げるには、３
２８％の基底準位から３翫の励起準位ヘナ）ＩＪウム原
子を励起化する確率を高めてやればよく、かかる準位間
のエネルギ差ｔｄ　２．ｔ　ｅＶであシ、電子に２．１
〜２．５ｅＶ％ｌＪ度を与えてやるととにより高効率で
励起を起すことが可能となる。

従７て、かかる場合の所望励起に適した？「子−ネ　ｉ
ルギ域ｒ／ｉ２．１〜２．５　ｅＶであり、かかる領域
は第４図においては斜線で示される領域であるのに対し
、ｔｊ’ｌ　６１４　、Ｉｌ（本ＩＷｆ成ＩＩＣ（−ｆ
’、る場合のその領域ｔｒ、ｆ、第２図にン１（す斜線
領域である。従って、所望１ｉＪ４起エネルギ域Ｑ−１
、Ｓ１〜２図及び第４図からも明らかな如く、前記シ、
（木（１′ｉ″１成に係るものにあってｄ３Ｑ％程度で
あったものが、本基本（１１１成においては８０％以上
にもなり大Ｉ１１に放射効率の向上が図れる。なお、内
管内γん１１度を２００〜３００°Ｃ程度に保つ必顯が
あるのは前述の通りである。

次に、本基本構成を効果的に実施し得る旦１体例イｒ　
）ｌ”、　３図を基に二ｆｉ＋＋’、明する。一対の陰
Ｉ７ｉ′ｉＫｌ　、　Ｒ２ハ共に熱ＴＯ１子放十数のフ
ィラメントで構成され、該ワイフメンｌ−は図示しない
外部補助電源により加＋ｉ〕、！！され、Ｉ　Ａ　Ｊ４
！度の１ｈ１子放剖が十分可能なように４７．１；成さ
れている。牛腸ｆ１Ｍ　Ａ及び補助陽ＩＩ　ＡＩ　、　
Ａ２は粗いメツシュ状である。そして陰極１＜’ｔ　、
　”ｑと補助陽１ｉ＜　ＡＩ　、　Ａ２間の距ム；１及
び印加電圧はそれぞれ０．１〜１　ｔ’ｍ及び１〜ｌｔ
ｌ　Ｖであり、補助陽Ｊ’／ｊｉ　Ａｌ　、　Ａ２　と
主陽極Ａ間の距ｌＩ＋＋ｐ及び印加電圧は、それぞれｌ
〜１ｏｃＩｎ及びθ〜ｌｖであり、動作時における内管
Ｎの最冷温度は２００〜３００”Ｃ程度であり、ナトリ
ウム蒸気圧は数ｍＴｏｒｒである。

なお、本発明は前記各基本１１′♂Ｉ成に限定される必
要はなく、例えば、保を品用の外管Ｇにｒ４Ｔえ内管Ｎ
の外周にヒークー巻線を１１１に施すξとにより加熱し
、内管内温度を２００〜３ｆｌＯ″Ｃに保持してもよく
、丑だ、内管Ｎの形状は円筒状に１：（Ｉすれる必’Ｉ
Ｍ　ｔｒｉない。

（発明の効果〕 本発明に係る光７ｉＱ射軍、子管は、上記のように、ナ
トリウム蒸気の最低１１ｉｊＪ起準位よりのｌｌ（７η
Ｉ）しであり、かつ、視感度最高波艮５５５　ｎｍに近
い高視感度の５８９〜５９０　ｎｍ域の放射光であるだ
め、極めて高効率な黄色の単色発光を、１章めでコンパ
クトな形状の電子管で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本（Ｍ成を示す概念図、４９２図は
同上に係る電子のエネルギ状況、連動状況及び速度を示
す図、第３図は本発明の墨なる桟木ＩＮ成を示す概念図
、第４図は同上に係る軍、子のエネルギ状況、運動状況
及び＋ｌ！Ｉ（ｆ−を示す図である。 Ｎ・・・内管、Ｇ・・・外ｆげ、Ｋｌ、　Ｋ２・・・自
模、Ｎ・・・ト１削。 特ａ’ｒ出願人 松下％’、工株式会社 代理人弁理士　竹　元　敏　九 （ほか２名ン 第３図 第４１゛４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 団　内部に低気圧のナトリウム気体が封入され、放射に
   対して透光性を有する内管と、上記内管内の略両端に配
   設され、少なくとも一方が熱電十数・対性を有する一対
   の陰極と、上記両陰極の略中間に配設された粗いメ、７
   シユ状の陽極とより成る電子管であって、上記陽極と両
   陰極間にそれぞれ正の直流電圧を印加し、一方の陰極よ
   り放射された熱電子を加速して陽極に到達せしめ、陽極
   通過後は減速し他方の陰（ｊ直前で方向を反転せしめる
   と共に、内管内温度を２００〜３００°Ｃに保持したこ
   とを特徴とする光放射ＴＯ１子管。