JPS6212058A - 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） 本発明は、管内に封入した光放射気体を電子との衝突に
より励起させ、光を管外へ放射する光放射電子管に関す
る。

（背景技術） 従来技術として、例えば、特開昭５７−１３０３６４号
（特願昭５６−２０６２６６号）公報に開示されたよう
なランプがある。

かかるランプは、第１図に示すように、管体１内を完全
な真空とするのではなく、例えば水銀蒸気が数ｍＴｏｒ
ｒ程度存在する低真空とし、熱電子放射型のカソード２
より放射された電子を、電界を印加することにより加速
すると共に、アノード３をメソ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、背後空
間４で水銀蒸気の如き紫外線放射気体に衝突させ、水銀
を励起し紫外線放射を起こし、この紫外線放射を管体１
の内面に塗布せるけい光体（紫外線励起型）に当て、所
望の可視光変換を行わせるものである。

なお、同図中５はフィラメント加熱用の電源であり、６
は電子を加速させるための電源である。

ところで、かかるランプは電源６を十数ボルトにしなけ
れば発光しない。これは、管体１の内部に存在している
水銀蒸気を電離して弱電離プラズマをつくり、背後空間
４に生じる電子による空間電荷効果を除去できたときに
はじめて、カソード２からの電子がビーム状に管内を進
むことができるからである。このことから、このランプ
内の電子はかなり高いエネルギーをもっていることがわ
かる。これは第２図に示す水銀の発光スペクトルによっ
てもわかる。つまり、第２図より明らかなように３６５
ｎｍの波長が最も強くなっている。これはエネルギー準
位６’Ｄ　−＋　６３Ｐ　２への放射であり、このこと
より、励起衝突により水銀原子は高いレベル（６’Ｄ　
’）へ励起されているのがわかる。つまり、電子エネル
ギーが高すぎるのである。しかしながら、このようなラ
ンプは前述のように高いエネルギーを与えなければ発光
しない。つまり、このようなランプは高いエネルギーを
電子に与えなければ発光せず、そのエネルギーは励起発
光を引き起こすものよりかなり高い。従って、発光効率
は非常に悪いものであった。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点を改善するためになされたもので
、その目的とするところは、発光効率が高く、しかも電
流制限要素のいらない光放射電子管を提供するにある。

（発明の開示） 本発明は、内部に低圧の光放射気体が封入され、光放射
に対して透光性を有する管体と、該管体内に配設された
２つの熱電子放射型のカソードと、前記それぞれのカソ
ードから電子の平均自由行程より短い位置に配設された
電子通過性のアノードとを具備して成る光放射電子管で
あって、前記一方のカソード、アノード間に前記光放射
気体を電離させうる電圧を与えると共に、他方のカソー
ド、アノード間に光放射気体を励起させるに最適な電圧
を与えることにより、より高い発光効率が得られるよう
にしたものである。

第３図は本発明に係る原理し１を示し、所望の光放射（
ここにいう光放射とは、紫外線放射および赤外線放射を
含む）に対して透光性を有する材料、例えば、透明ガラ
スにより気密に形成された管体１の内部には、２つの熱
電子放射型のカソード２ａ、２ｂが配設されており、そ
のそれぞれのカソード２ａ、２ｂから電子の平均自由行
程より短い位置に２つの電子通過性のアノード３ａ、３
ｂがそれぞれ配設されている。なお、それぞれのアノー
ド３ａ、３ｂの後方に存在する背後空間４の広さは、電
子の平均自由行程より長い（第３図において背後空間４
の広さを長さＬで示すと、Ｌ〉電子の平均自由行程）。

また、管体１の内部には希ガスおよび蒸気化水銀の如き
電子の衝突により励起発光を起こす低圧の光放射気体が
封入され、管体１の内面には、必要に応じて螢光体が被
着される。カソード２ａ、２ｂのそれぞれの両端には加
熱用電源５，７が接続され、一方のカソード２ａとアノ
ード３ａとの間に電源６が、他方のカソード２ｂとアノ
ード３ｂとの間に電源８がそれぞれ接続されている。

次に、本発明の動作を光放射気体が水銀の場合を例に挙
げ、第４図を参照して説明する。

一方のカソード２ａとアノード３ａとの間に、水銀原子
を充分に電離させ得る電圧（十数■）を与えると共に、
他方のカソード２ｂとアノード３ｂとの間に水銀の励起
に最適な電圧（５〜９ｅＶ）を与える。まず、一方のカ
ソード２ａから放出された電子はアノード３ａによって
加速され、アノード３ａを通過後、水銀原子にぶつかり
それを分離させて、それによって空間を電気的に中和さ
せ、弱電離プラズマ９を形成する。空間が中和されるこ
とにより、他方のカソード２ｂからアノード３ｂに向か
って、水銀の励起に最適なエネルギー（５〜９ｅＶ）を
もった電子がビーム状に進行でき、アノード３ｂを通過
し空間９に入射することができる。

第５図にカソード２ａ、２ｂのそれぞれから放射される
電子のエネルギー分布を示す。図において、Ａがカソー
ド２ａから放射される電子のエネルギー分布（電離用）
で、Ｂがカソード２ｂから放射される電子のエネルギー
分布（励起用）である。このように、全く異なった２つ
の分布を存在させることにより、電離を引き起こす電子
と励起を引き起こす電子を分離させたものである。

第６図に本発明に係る発光スペクトルを示す。

同図より明らかなように、第２図に示す従来の電子ビー
ムの発光スペクトルと異なり、４３６ｎｍの波長が大き
くなっていることがわかる。この波長はエネルギー準位
７’Ｓ　−”　６’Ｐ　ｔへの遷移の波長であり、全体
的な電子のエネルギーが従来のものに比べて低くなって
おり、発光効率が非常に向上していることがわかる。

ここで注意すべきことは、励起を引き起こす電子は、空
間中和が起こって初めて該空間に入射できるものであり
、効率の良い励起発光を引き起こすには、電離による空
間中和が必要ということである。

第７図は前記アノード３ａ、３ｂを共通のアノード３と
した実施例であり、前記実施例と同等構成に同一符号を
付すことにより説明を省略する。

かかる実施例においても前記実施例と同等の効果を奏す
ることがわかった。

（発明の効果） 本発明は上記のように、内部に低圧の光放射気体が封入
され、光放射に対して透光性を有する管体と、該管体内
に配設された２つの熱電子放射型のカソードと、前記そ
れぞれのカソードから電子の平均自由行程より短い位置
に配設された電子通過性のアノードとを具備して成る光
放射電子管であって、前記一方のカソード、アノード間
に前記光放射気体を電離させうる電圧を与えると共に、
他方のカソード、アノード間に光放射気体を励起させる
に最適な電圧を与えたことにより、電離を引き起こす電
子と励起を引き起こす電子を分離させることが可能とな
り、従って、発光効率が非常に高く、しかも電流制限要
素のいらない光放射電子管を提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光放射電子管の原理図、第２図は同上の
発光スペクトル、第３図は本発明に係る光放射電子管の
原理図、第４図は同上の動作原理図、第５図は本発明の
光放射電子管内の電子のエネルギー分布図、第６図は本
発明の発光スペクトル、第７図は本発明の異なる実施例
の原理図である。 １・・・管体、２ａ、２ｂ・・・カソード、３・・・ア
ノード、４・・・背後空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に低圧の光放射気体が封入され、光放射に対
   して透光性を有する管体と、該管体内に配設された２つ
   の熱電子放射型のカソードと、前記それぞれのカソード
   から電子の平均自由行程より短い位置に配設された電子
   通過性のアノードとを具備して成る光放射電子管であっ
   て、前記一方のカソード、アノード間に前記光放射気体
   を電離させうる電圧を与えると共に、他方のカソード、
   アノード間に光放射気体を励起させるに最適な電圧を与
   えたことを特徴とする光放射電子管。