JPS63264859A - 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１ 本発明は低圧ガスを封入した管内にアノード及びカソー
ドを設けたいわゆる電子ビーム方式の光放射電子管に関
するものである。

［背景技術］ 近年第８図に示すように、管体１内に水銀蒸気のような
低圧（敗−ａ　Ｈｇ　）の励起発光性ガス２を封入し、
熱電子放出型のカソード３と電子透過性のアノード４と
を管体１内に設け、カソード３、アン−１４間で電子を
加速して、アノード４の背後の空間Ａへ電子を拡散させ
、電子とガス原子との衝突により励起発光を行ない、放
射された紫外線を管体１の管壁に塗布された蛍光物質に
より可視・光に変換するようにした方式の蛍光ランプが
、特開昭５７−１３０３６４号等で提案されている。

図中、５はカソード加熱用電源、６は電子加速用電源で
ある。この方式によれば電流−電圧特性が正であるため
に安定器等の限流要素が不要となり、ｕ量でフンバクト
な、α灯装置が実現できるという利、αがある。

ところで一般の蛍光ランプにおける管内の電子のエネル
ギは、第９図（ａ）に示すように分布しており、この中
で実際に励起発光に寄与している電子は約６〜１０ｅＶ
のエネルギを持つ電子のみである。これに対して第８図
の方式による蛍光ランプは、カソード３、アノード４間
に一定電圧を印加することにより、同図（ｂ）のような
形の電子のエネルギ分布を与えて、励起発光効率を高め
ることを意図しており、従ってこの電子に励起発光に適
したエネルギ６〜１０ｅＶを与えるためには、カソード
３．７ノ一ド４間に６〜ＩＯＶ程度の低い電圧を印加す
ればよいことになる。

しかし実際には、カソード３．７ノ一ド４間電圧をこの
ように低くすると、カソード３の前面に空間電荷がＭ積
され、第９図（ｃ）に示すようにカソード３の近傍に負
の電位が生じて、熱電子が効率良く放出されなくなる。

そのためＩＪＳ８図の方式では、数１０ボルト以上の電
圧をアノード４に与えて電子を加速する必要があり、結
局、電子のエネルギは励起発光の最適値（約６〜１ｏｅ
Ｖ）よりも逼かに大きくなって、これがランプの発光効
率を低下させてしまうという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは、限流要素が不要で、しかも、発光
効率の高い光放射電子管を提供するにある。

［発明の開示１ （構　成） 本発明による光放射電子管は、低圧の励起発光性〃ス２
を封入した透光性管体１内に熱電子放出型のカソード３
とアノード４とを電子の平均自由行程よりやや短い距離
だけ離間させて対向配置し、カソード３とその背後の管
壁との距離りを電子の平均自由行程λより充分大きく形
成した。直に特徴を有するものであり、カソード３、ア
ノード４間には従来例と同様に高い電圧を与えて、カソ
ード３．７ノ一ド４間の負の空間電荷効果を除去すると
共に、この電圧による高エネルギ電子で〃ス原子を電離
させ、発生したイオンによりカソードの背後空間Ｓに空
間電位の比較的低い頭載を形成し、その低い空間電位に
よりカソード３から低いエネルギの電子を放出させ、平
均的な電子エネルギを低下させて発光効率を高めたもの
である。

（実施例１） ！＠１図は本発明の一実施例を示したもので、１は内面
に蛍光物質が塗布されたガラス製管体であり、低圧の水
銀蒸気（及び肴ガス）のような励起発光性がス°２が封
入されている。管体１内には熱電子放出型のカソード３
が配置され、このカソード３から電子の平均自由行程λ
以内の距＃！ｌ（例えば、１０　２Ｔｏｒｒにおいて１
　ｃｍ）だけ離間してリング状のアノード４が配設され
ており、カソード３、アノード４間には数１０ボルトの
電圧Ｖａが印加され、またカソード３とその背後の管壁
との距離りは電子の平均自由行程人より充分大きく（例
えば、１０　２Ｔｏｒｒにおいて１０ｃｍ）形成されて
いる。すなわも、 ！≦λ〈Ｌ ｌ二カソード３．７ノ一ド４間距離 Ｌ：カソード３と管壁との電離 入：電子の平均自由行程 としたものである。なお、図中５はカソード加熱用電源
、６は電子加速用電源である。

＄２図は第１図実施例の動作を示すもので、同ＵＩＪ（
、）に示すように、カソード３からアノード４に向かっ
て放出された熱電子ｅは、アノード４の近傍で高エネル
ギを得て〃ス原子を電離し、その結果化じたイオンΦが
カソード３に引っ張られて加速され、カソード３の背後
の空間Ｓへ移動する。

このときイオンの一部はカソード３に捕捉されるが、カ
ソード３の面積が小さいために大部分は通過する。その
結果管体１の内部は、同図（ｂ）に示すような電位分布
となる。すなわちカソード３の背後の空間Ｓはカソード
３に対してプラス電位となり、゛従ってカソード３から
この背後空間Ｓに向かって熱電子が放出されることにな
る。この空間の電位Ｖｓは比較的低く、電子エネルギは
空間の１位Ｖｓによって決まるので、背後空間Ｓへ放出
される電子のエネルギはアノード４に向かう電子のエネ
ルギよりも低くなり、結局管全体の電子の平均エネルギ
を低下させて、発光効率を向上することができるもので
ある。なお、第１図構成による本実施例の発光効率は、
第８図構成による従来例の発光効率の約３倍になってい
る。

（実施例２） 第３図は他の実施例を示すもので、熱電子放出型のカソ
ード３を円筒状（あるいは球状）に形成し、並列接続さ
れた複数のカソード３を球状のアノード４の周囲に配設
したものであり、１．Ｌ、λ間の寸法関係は第１図実施
例と同じである。この構造によれば、ランプ形状を球形
にし、コンパクトなランプを設計することができる。

（実施例３） 第４図はさらに他の実施例を示すもので、リング状のア
ノード４の背後に、電子の平均自由行程λよりやや短い
距離１２だけ離間させて熱電子放出型の＠２のカソード
７を配設し、この第２のカソード７の電位■２を電離を
引き起こすのに十分な電圧にし、カソード３の電位Ｖ１
を電位■２に対して低くしたものである６すなわち、 １＋＝ｌｔ≦＾くＬ １、：第１カソード３とアノード４の距離１２：第２カ
ソード７とアノード４の距離Ｌ：第１カソード３と管壁
との距離 λ：電子の平均自由行程 第５図は第４図の構成による動作を示したもので、同図
（ａ）に示すように、両力ソード３，７がらアノード４
に向かって放出された電子ｅは高いエネルギを持ってい
るために、アノード４の付近で多量のイオン■を発生さ
せる。これらのイオンは主として第１のカソード３に引
っ張られ、その大部分が背後空間Ｓに拡散する。勿論イ
オンは第２のカソード７にも引っ張られるが、第２のカ
ソード７はその背後の空間が狭いので、結局、第１のカ
ソード３に引き寄せられることになる。このイオンのた
めに背後空間Ｓの電位Ｖｓは、同図（ｂ）に示すように
正になり、その結果、第１のカソード３から背後空間Ｓ
に向かって電子が放出され、ここで低圧ガスの励起発光
が行なわれることになる。

なお、８は第２のカン−ドアの加熱用電源、９は第２の
カソード７に印加される電子加速用電源である。

第４図の構成によれば、背後空間Ｓにおける電子は（Ｖ
ｓ−Ｖ２＋Ｖ、）ボルトの電圧によってエネルギを得る
ので、第１図実施例の場合よりもさらに電子エネルギを
低下させることができるものであり、実測によると、第
８図の従来例では電子温度が約５万度であるのに対し、
第４図では約２万度であり、発光効率を約４倍に向上す
ることができた。

（実施例４） ｆｊ４６図はさらに他の実施例を示すもので、第１図実
施例のアノード４の代わりに、熱電子放出物質よりなる
アノード１０を設けたものであり、換言すれば第２のカ
ソードをアノードとしで使用したものである。なお各部
の寸法関係は第１図実施例と同じである。

第７図は第６図の構成による動作を示したもので、同図
（ａ）に示すように、カソード３からアノード１０に向
かって放出された電子ｅがガス原子を電離させ、発生し
たイオン■は低電位のカソード３に引っ張られて加速さ
れ、カソード３を通過して背後空間Ｓに移動し、ここで
正の空間電荷を形成する。この空間の正電位Ｖｓは、同
図（ｂ）に示すように比較的低いので、カソード３及び
アノード１０から放出された熱電子が空間Ｓに流入し、
ここで励起発光を行う。

第６図の構成によれば、アノード１０から放出される熱
電子には高エネルギのものを全く含まないので、第４図
実施例の場合よりも平均の電子エネルギを低下させるこ
とができるものである。

［発明の効果］ 上述のように本発明においては、低圧の励起発光性ガス
を封入した透光性管体内にアノードと熱電子放出型のカ
ソードとを電子の平均自由行程よりやや短い距離だけ離
間させて対向配置し、カソードとその背後の管壁との距
離を電子の平均自由行程より充分大きく形成したもので
あるから、アンードカソード間には従来例と同様に高い
電圧を与えてカソードアノード間の負の空間電荷効果を
除去することができ、しかもこの電圧により形成された
高エネルギ電子でガス原子を電離させ、発生したイオン
によりカソードの背後空間に電位の比較的低い頭載を形
成して、この背後空間に吸引される電子に励起発光に適
したエネルギを与えることができるものであり、限流要
素を不要にした電子ビーム式光放射電子管の発光効率を
著しく向上し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明の一実施例を示す概略構成斜視図、第２
図（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図、第３図（ａ）は他
の実施例の概略植成を示す斜視図、第３図（ｂ）は同上
の上面図、第４図はさらに他の実施例の概略構成図、第
５図（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図、第６図はさらに
他の実施例の概略構成図、第７図（、）（ｂ）は同上の
動作説明図、第８図は従来例の概略構成図、第９図（ａ
）（ｂ）（ｃ）は同上の動作説明図である。 １・・・管体、２・・・封入ガス、３・・・カソード、
４・・・アノード、５・・・カソード加熱用電源、６・
・・電子加速ｍ電源、７・・・第２のカソード、８・・
・第２のカソード加熱用電源、９・・・第２の電子加速
用電源、１０・・・熱電子放出物質よりなるアノード。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 ３・・・カソード 第２図 （ｂ） 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）低圧の励起発光性ガスを封入した透光性管体内に
   アノードと熱電子放出型のカソードとを電子の平均自由
   行程よりやや短い距離だけ離間させて対向配置し、カソ
   ードとその背後の管壁との距離を電子の平均自由行程よ
   り充分大きく形成して成る光放射電子管。
2. （２）カソードを中心としてそれを囲むようにカソード
   を配設して成る特許請求の範囲第１項記載の光放射電子
   管。
3. （３）アノードを電子透過性に形成すると共に、アノー
   ドの背後に電子の平均自由行程よりやや短い距離だけ離
   間させて熱電子放出型の第２のカソードを配設し、第２
   のカソードの電位を第１のカソードの電位よりも低くし
   て成る特許請求の範囲第１項記載の光放射電子管。
4. （４）アノードを熱電子放出物質にて形成して成る特許
   請求の範囲第１項記載の光放射電子管。