eN｡･ 25 真空管の電極処理

真空管製造学入門小口貢仁ogu｡h, Y｡S…｡

前回は真空管材料の蜂備あら処

理,組立,封止,ゲッタ-の作用

までの概略を紹介しました.実際

の作業は実はもっと大変なもので

した･処理の部分だけでも,表面

処理と内部処理に大別すると,加

工電極やマイカなど,機械加工を

経たものは脱脂が行われます.港

剤洗浄やアルカリ液洗浄,アルカ

リ液中で部品を陰極として電解し,

強く発生する水素で除去を促進す

る電解洗浄など詳細に規定きれた

作業標準によって行われます.

部品は加工中に熔接などによっ

て加工されたり,電孤などによっ

て酸化物が付着します.除去には,

研磨,パフ磨き,サンドブラスト,

ベイパーブラストなど機械的な除

去や薬品で溶解･除去し,その後

中和し充分な水洗を行う腐蝕除去

など各々の部品によって最適な処

理が施されます.

また酸化防止のために,鉄,鍋

にはニッケルメッキが施されます.

電気伝導度改善には鉄に銀や銅を,

グリッドェミッション防止にはモ

リブデン線に金メッキなどです.

霜射を良くする処理としては,着

炭,アルミタラッドの加熱による

悪化やサンドブラストによる粗面

化なども施されます.

内部処理については前回記述の

水素処理や真空処理(プレグロ処

理)が行われますが,水素処理で

は酸化物が酸素を放出して水素に

より還元されます.水素が置換さ

れて金属材料内部に入っても,こ

れは後ですぐに放出させられます

ので除去が容易です.

ただし水素中で高温に上げると

吸収し化合物を作るタンタル,ジ

ルコン,チタンなど, -殻にゲッ

タ一に使うような金属材料は水素

処理はできません.

フィラメントと陰極についても

概略となりましたが,実際には電

子放射をトリウムタングステンを

使うか酸化物を使うあによっても

異なります.傍熱タイプではタン

グステンフィラメントを折り曲

げたりコイル状にし,アルミナ

(A1202)の耐熱性絶縁物でコート

し,ニッケルのパイプに入れ,パ

イプ外周に炭酸塩の混合物,炭酸

バリウム(BaCO3),炭酸ストロ

ンチウム(SrCOS)の混合物に時と

して炭酸カルシウム(CaCO3)を

混ぜたものを噴霧吹付けます.

これを組み立て,排気操作中に

心金属内フィラメントに通電,高

熱分解し,電子放出のある傍熱管

用陰極となります.これは直熱型

では,心金属がパイプではをくニ

ッケルリボンフィラメントである

点を除けば同じです.以上が前回

のポイントです.

1,活性と枯化

どんな真空管でも陰極b､ら電子

(ェレクトロン)が出なければ真

空管として動作しません.陰極

(カソードまたはフィラメント)か

らは多くの電子を長時間かつ安定

に放出できるようにするのが活性

枯化です･この活性枯化の方法が

その真空管にとって適切でないと,

それまで填重に部品処理から作業

が行われて棄ても一瞬にして駄目

にしてしまいます.また,いくら

活性枯化に力を入れても,前工程

で不具合やミスがあればェミッシ

ョンが出なかったりします.真空

管製造では何一つ間違ってもいけ

ません.各作業が大小に関採なく

関連しているのです.

活性枯化の方法いかんによって

はプレート電流の変動やクリッド

707

ェミッションの増大,電極間絶縁

の悪化によるノイズの発生や他極

とのショート以外,特に特性面に

大きな変化を及ぼします.活性は

陰極から充分なエミッションが出

るようにするため,酸化物の表面

に金属原子層を均一化させるので

す(表面を絶縁物から半常体に変

化させます).

酸化物陰極では排気中にカソー

ドを分解させるとBaCO3→BaO

+C02となってBaOが残り,炭酸

ガスC02は排気されますが残った

BaOだけでは,まだ充分エミッシ

ョンを取り出すことはできません･

そこでカソードを加熱し活性化す

ることで2BaOこ2Ba+02の反応

によってBaが多くなります.こ

のようにして遊離Baの存在量を

増加させることが活性化なのです･

2.活性化の方法(アクチべ-ト)

活陛化はその真空管に命を吹き

込む重要な工程です.

(I)熱活性

カソードを高湿にするほど遊離

バリウムの増加を促進させられる

ため,フィラメント電圧を定格の

2-2.5倍の高い電圧で数分間湿度

上昇させます.

しかしあまり湿度を高くすると,

かえって結晶が粗大化して逆効果

となったり, BaやBaOの蒸発を

促進して他の電極に悪影響を及ぼ

すことがあるので,湿度と時間と

は確かなデータによって管理しな

ければなりません.この方法は比

較的電流の少ない直熱真空管で電

池管などに行われました･

(2)電流活性

カソードを高湿にするとともに,

ェミッションを取り出して活性を

行う方法です.同時に他の電極に

も電気的負荷が掛かるので,エミ

ッション増大だけではなくガス出

しも兼ねることでさらに有利です

が,回路や設備が複雑になります･

方法は,グリッドまたはプレー

トに適当な電圧を掛けてエミッシ

ョンを引っ張り出させるので,負

荷や回路に抵流の代わりにランフ

を入れると,電極のショートや異

常の場合ランプが極端に明るくな

るので異常発見に役立ちますし,

活性化の進み具合を見ることもで

きます(写真1と図1). MJ1999

年10月号HF-3008製造のカラペー

ジでは実際のようずを見ることが

できます.受信用の一般管はこの

方法が用いられていました･

∵ ∴-∴ ∴∴ ｡X8), ��

∴∴∴.∴∴∴∴ -譲憲議怒朕/

抵茄の代わりに60Wl200Vの電球を使う.エミッションが出て

いるものは明るく点灯を始めている.異常も発見しやすい

[写真11 HF300日の活性化･枯化

102

3.枯化,(エージング)

活性化によって命を与えられた

真空管は使用中に特性が変化しな

いよう安定させる必要があります･

特性を安定にさせるためには陰極

以外の電極にも使用電圧またはそ

れ以外の電圧を印加して,ガスを

出し充分ゲッタ一に吸わせて実際

の使用に当たり充分枯らしておく

ことです.それぞれの真空管に適

した方法が採用されます.

(1)直流エージング

ヒーターは一般的に交流を用い,

普通使用状態または特性検査条件

で商流を用いてエージングを行う

(eAUe, lT4, 1し4などこの方法で

数時間～10数時間)･

(2)直流段階エージング

いきなり使用状態にすると電極

からの発生ガスが多くなります･

そのようなカソードの侵され程度

がひどい構造の真空管に行われる

ェ-ジングです.ヒーター電圧を

高くしてカソードを高温にするこ

とで,カソードが侵されにくい状

態にして,他の電極にかける電圧

を低いところから段々と正規の電

圧まで高くして,ガス出しを一度

にではなく少しずつ行いながらゲ

ッダーに吸収させる方法です･

この方法は操作が面倒で,段階

程度を間違えると不良にしてしま

う心配があります.陰極からダリ

1回li HF-3008の活性化･枯化回路

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真空管製造学入門

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芝階

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ランプは

すべて200We0I

MJ

ッド,プレートなどが接近してい

るVHF帯のRF増幅双3極管な

ど特別な真空管に行われます.

(3)交流エージング

真空管の設計上また使用上あら

の要求で,特に電極に入るロスは

少ないけれど',電圧は高く掛けた

い場合に行う方法です. C級増幅

や発振などに使われる真空管に行

われるェ-ジング方法です.

(4)オシレーションエージング

一種の交流枯化と考えられます一

特に発振によって直流枯化では焼

けない所が焼け,そこからガスを

出してしまうことになって,実用

の状態で枯化を行う方法です.良

く調整がとれた状態ではプレート

に無理なく高い電圧がかかるよう

になっていますが,調整が悪あっ

たり,何かの原因で調整がくずれ

るとプレート損失が増大して真空

管を駄目にする結果となります(2

829, 2B32, 2C43など).

(5)パルスエージング

真空管の使用上高いパルス電圧

をかけたり,大きな電流を取った

りすることで,脈動的にロスを入

れる方法です.これは交流法より

さらに高い電圧がかかりますが,

損失はそんなに入れられない場合

に用いられる方法です.瞬時大電

流をとり,比較的高い電圧で用い

られる真空管のエミッションは,

やはり瞬間のエミッションで規定

されています.

4･活性化･枯化時間の決定

活性化･枯化時間は次のように

決められます･カソードの面積を

計算し,ヒーター電圧に対するカ

ソードの温度を概算します.時間

とともにカソードのバリウムから

放出される酸素によってBaOに

なって,カソード状態が変化して

くると特性が変わるので,接触電

位差(カソードとグリッドの電圧

でグリッド側が負になる)をチェ

ックして,エミッションの充分飽

和したところでほぼ活性終了とし

ます.

さらに厳密な検討を行うには真

空管内部に直熱フィラメントを封

じ込み,真空管の活蛙枯化中に出

る酸素で薗熱フィラメントのエミ

ッションを調べながら活性枯化を

行う方法があります.

直熱フィラメントが侵されなく

なるまで,すなわちカソードから

酸素が出なくなるまで行って,時

間条件を決める方法もあります.

枯化時間は略活性化の時と同じ考

え方で進むのが普通です.

枯化中,時間を小区分に区切っ

て,その時の特性をチェックして

エミッションと接触電位差の変化

を調べて,これらの特性が安定し

てきたならば枯化を完了します.

普通活性で15分～ 1時間くらい,

枯化で6-24時間くらいかかりま

す.

5.格子の材料および構造

格子(グリッド)の材料として

必要な条件は陽種とほぼ同様です

が,陽極よりも複雑な構造となる

ため,特に機械的に丈夫で同時に

加工しやすいものが必要です.こ

れに最も良く適合するものがモリ

ブデンです･タングステンは加工

することが困難ですが融解点が高

く,高温度において機械的に丈夫

なため,格子損失の大きな真空管

に使われています.

グリッドの構造はプレートやカ

ソードの形状に従い円筒形か平行

横形かのいずれかの形となり,港

いたい2本の支柱に巻き付けられ

ます･支柱は高温度において機械

的に強く,熱発散率と熱伝薄皮の

大きなものが望ましいのです.小

型のものではニッケルを,大型の

ものではモリブデンを使用します

(図2)･グリッドワイヤーを支柱

に取り付けるために抵菰熔接によ

るか,カッターで溝を作って,線

をこの中に入れ,線と線との間を

再度カッターでたたいて押し広げ

るようにすると,線の入った隣り

の溝が押しつぶされてグリッドワ

イヤーが固定されます.大型の機

械旋盤のような自動機で長いグリ

ッドを作って,必要な長さに切っ

て使います.

グリッドに対する電気的条件と

して最も大切なことは,グリッド

より2次電子放出や熱電子放出の

ないことで,このためグリッドの

表面に色々な処理を施すことがあ

ります.

温度の上昇を防ぐために一端に

冷却フィンを付けたり,熱発散率

を高めるために,陽極の場合と同

様に煤被覆を施したり,金メッキ

を施したりしてグリッドェミッシ

ョン対策することもあります.ま

た放熱効率を高めるため支柱に熱

伝導度の良い鏑を使ったりするこ

ともあります.グリッド巻線のピ

ッチは組立前にストレッチャーと

いって,型を入れてしっかり伸ば

してピッチ目をそろえて整形しま

す(写真2).

eDeやeDDeのような可変増幅

率真空管はグリッドのピッチが中

心部分で疎になっています.組立

中にカソードが接触して,ワイヤ

703

cm METERMODEL S6-1い'IC)

sGM-lg Gm MBmRは開国に示す如き機鍔

で.被測定富の答電密IC,自由に電圧を変-られ,

且つ電圧指示計上(こ直読畿来ろ亀頭から規定の電圧を供

給し正魂の使用状態とし, CR発競嬰に依って得た縞5000

サイクル02ボルトをコントロールダリソトに印加しプ

レートに発生する馬流変化を増向した後整流馨に依って

整流し可動憩輸型大形メーター上に短波目盛にて被測定

管のGm値を指示する様に成って居ります｡

又規定講座以外の電圧に依る被測定管の動作状態も屯

源電圧b羽衣であり.且つ電圧毛頭諒出来ろ為自由にそ

のcm伍を求めろ薯が出来ます

測定飯田もcm億の寝転のみでなく.館廊ショート試

験,エミッション試験.揚包電流測定,サイラトロンの

動作試験,同網指示富の動作試験,整流管の内蔀降下粛

仕　　様

教　　遇100V (電圧井容範囲85-10SV)

50/00　%

寸　　　蓮　42Sx340×lgO～A

重義19£匂

指示計可-鎗型〈諾驚:誓賀　宴　寄　eAU6×2　6AR5×1 6×4×2

附　田　昌　キャップコード(ユニバーサル形)1本

AC屯顕つ-ド l本

ら変借用費重富全蜜

ヒーター(フィラメント)重度　A C.062 ll 14

25　35　5　63　75 10 126 19　25　35　50

117V

69 I (コントロールグIJブド)重重

罰獅変庄碇等頓舶来ろ僧綱00サイクルの低周醗総　　　: :筈:)

として低周波艦の狐定風霜涯としたり,確度を可変出　　　　ep (プレート)重臣　0～300Ⅴ　重鎮可変

来ろ僅秀なる暗流及交流の屯源としても使用出来ます｡ 292 (スクリーングリブド)重度

0-300V　連続可変

祭日重臣　正凌披釣5000サイクル0-0,3V韮鏡可

渡定番轡(電題ン9-ト賦験

エミンン含ン拭験

Gn醐償車gX:二1器禁:;;:

ヴィラトロ/拙作舗装

同梱指示宙劇作舗験

整流管降下館B･判定( 0-300Ⅴ ±2Ji%)

プレート電流測定(0-100mA±Zj%)

纏一繊･耐屋

猿田睦と糊同(蓋警告=-V :a"pQ以上

∴ ��凵Z° iiiS

㌦倣う' 劔剪� ��

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メイ 停贍�� 劔剪�

-SANWA RADIO MEASURtMWT WORKS--　　-

[図61サンワGmメーターSGM-19型

や組立方を注意深く観察すること

で　色々なことが判断できます.

熔接のやり直しがあるものは全体

として熔接の信頼性を疑います.

7.真空管の動作試験

真空管の試験項目は多くの競走

があります.今回は市販されてい

た試験器を何種かど紹介し,その

詳細は次回に紹介します.

アメリカ軍用のTV-7DiUはこ

の種の試験器としては多くのシリ

ーズがあります. 7DIUは最終タ

イプといえる有名機種(図4)で

軍用機器の真空管の寿命予知によ

って早目に真空管を交換したり故

障の真空管を見つけ出すためアマ

チュアでも現場で使えるように工

夫された丈夫な試験器です.

日本製のものはデリカ製2001で

す(図5).新しい真空管について

は,製品数本をメーカーに提示す

れば今でも測定チャートを作って

くれます.今時こんなに長期にわ

たって面倒をみてくれるメーカー

はあまり知りません.

もう1台はサンワのSGM-19測

定器です(図6).パネルの中亡)部

にチャートが巻き込んであり,回

転して必要な部分をカーソルに合

せます.終わりの方に余白があり

ますので,自分で書き込んで使う

ことができます.各電極の電圧設

定ができるので便利です.これら

の測定器は判断の目安として便利

です.

【参考文献】1)エスペ･クノール共著･船曳春吉藷:

真空管材料学,有隣堂出版,昭和20年.

2)浜田成徳:真空管工学,コロナ社,堰

和22年.

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報-.前舜排　撃