真空管[計数放電管]物語

　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（第7版；令和3年3月13日）

　変化する表示内容を表すものとしては、初期のものは機械式表示器がありました。この機械式表示器の代表的なものは、反転板表示器、回転式表示、ベルト式表示器などがありましたが、計数機能はあるにしても計数速度は低く、一般には、大型の公衆報知用表示装置に適しており、駅の列車行き先表示板や飛行場の航空機運航表示板に使用されていました。身近では、ラジオ付き目覚まし反転版表示器がホテルのベットに置かれているのを見かけました。

　上の写真は、松下電器産業株式会社製　Modeｌ NO. RC-185です。時計は、デジタル表示の初期版とも言える良く知られていた”反転板表示器”です。電源は、50/60サイクルの切替SW付き、ラジオは中波放送が受信できます。

１．計数放電管（通称DEKATRON＝デカトロン）

計数放電管（通称DEKATRON＝デカトロン）は、種々のタイプのものがあり、1950年頃主としてイギリスで発表された放電管でした。1個の陽極の周りに10個の陰極を円形に並べ各陰極間に案内極を設けて、これに負電圧パルスを加えることにより放電電流を一定方向に誘引し、放電電極の位置が順次ステップするようにした多極冷陰極放電管でした。
　
　真空管およびトランジスタのフリップ･フロップ回路などの２または多安定状態を有するものから構成された回路に比較して計数放電管の回路は、簡単で安価という利点がありました。多出力形のものでは、計数途中の出力が簡単に計数速度を落とさずに取り出され、ほとんど出力相互間の干渉がないために計数のみならず、時間計、分周器、分配器、ゲート等広い範囲にわたり使用されました。市販されたものは、グロー放電の転移が駆動信号に入れた方によって前進後退が行えるダブル･パルス･デカトロンと一方向のシングル･パルス･デカトロンの2種類がありました。最大計測速度は、ダブル･パルス･デカトロンが毎秒4000,　シングル･パルス･デカトロンが毎秒20,000でした。シングル･パルス･デカトロンは計数速度は遅いのですが封入ガスに水素を含んでいるため、寿命および安定性の点でダブル･パルス･デカトロンに劣っていましたが、低速度の場合には、ダブル･パルス･デカトロンが使用されていました。
　次に高津清一著、「電気通信の分野から見た最近の放電管（Ⅱ)」､昭和32年3月､電気学会雑誌､77巻822号､pp331～336　からシングル･パルス･デカトロンおよびダブル･パルス･デカトロンの動作原理の説明を引用します。

シングル･パルス･デカトロンの動作原理

　この種のデカトロンは、上図に示すように円盤状陽極の周囲に環状に配列された棒状を、説明のために平板状に展開したものです。電極総数40本、そのうち10本が陰極で添字 K を付けてあります。添字3は陰極の補助極、添字2は案内極、添字1は案内極の補助極です。補助極はそれぞれ適当な抵抗ｒによって、そのおのおのの主極に接続されています。案内極はすべて共通に接続されていて、多少正の電位に偏倚されています。いまO_kにグローが燈っていたとして負の入力信号が案内極の共通端子に a に与えられたとすると１_１、１_２、；２_１，２_２；････････０_１．０_２の電位が下がり、陽極とこれらの電極の間の電位差が増し、グローはこれらの電極のいずれかに転移する可能性が生まれます。０_Kのグローによる電子しおよびイオンの空間電荷は、一定の密度の傾斜を以てその周囲に分布してるので、いま負となった電極のうち１_１が０_ｋにもっとも近く、１_１附近の電荷密度もまたもっとも大きい状態です。したがって、１_１でもっとも放電開始が起こりやすく、グローは１_１に点火します。この瞬間０_ｋと１_１は同時に点火するが１_１に流れる電流分だけ陽極抵抗ｒの電壓降下が増し、陽極電圧が下がり、aー１_１間には維持電圧以上の電位差が加えられるので、放電はaー１_１間には維持電圧以上の電位差が加えられるので、放電はaー0_k間では消え、aー１_１間に完全に移ろうとするが、１_１に流れる電流は抵抗ｒで電圧降下を生じるので、a－１_２の電位差はaー１_１より大きく、グローはまた直ちに１_２に移ってしまいます。入力負電圧が終わると案内極電位は偏倚電圧による正電位に復帰するので、今度は
a－１_３の電位差がa－１_２間より大きくなり、a－１_２間の電圧は放電維持電圧以下となり、グローは前と全く同様な過程でa－１_３間に移ります。１_３以外の電極に移らない理由は、これがもっとも１_２に近く、１_２のグローによる空間電荷密度が大きいからです。１_３は１_１と同様に抵抗ｒが存在するので、、グローは１_ｋに移ります。こうして負の１個のパルスによって０_ｋにあったグローは１_１，１_２，１_３を経て１_Kに移ります。負のパルスが連続的に入れば、グローは陰極を配列の順序に転移し、電極が環状配列の場合はグロー円を描いて回転します。このでデカトロンのの10番目の陰極、すなわち図の０_ｋに抵抗をつなぎ、０_ｋにグローが移ったときの出力電圧を取り出し、更に次のデカトロンを動作させれば、これは前段のデカトロンの1/10の速度で回転します。此の様に段結号したデカトロンに、一定数の入力パルスを加えれば、グローの停止した位置によって入力パルスの数を読みとることができます。デカトロンの数が読み取りの桁数を制約します。ダブル･パルス･デカトロンの動作原理

　シングル･パルス･デカトロンが陰極1個につき転移のための電極が3本あるのに対し、これは陰極1個につき2個の案内極があります。補助極はなく、入力パルスを、あいつぐ二つのパルスに分解して、それをおのおのの案内板に与えれば、グローはパルの順序によって決められた方向に転移します。上部は、その原理図を示します。パルスの順序を逆にすれば、グローは逆転します。

デカトロンの優劣

　シングル･パルス型は、DU10A､DM10A型の2種類、ダブル型にはDM10B型あります。Dはデカトロンを意味し、Uは出力が1個、Mは出力全数の意味です。Aはイングル･パルスであることを表し、Bはダブル･パルスであることを表しています。外国ではﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ型は多く用いられているようですが、これはむしろ発展の歴史によるもの思われます。本質的には大なる差は無いが、強いて損失をあげれば、ダブル・パルス型は、一つのパルスからﾀﾞﾌﾞﾙ･パルスを作るために、ユニバイブレーターのような矩形波成形回路駕必要であり、段間結合用の真空管の数が多くなります。しかしダブル･パルス型は適当な段間結合方式を用いればダブル･パルスの順序を逆にするだけで、差算を簡単に実施できる利点があります。最高周波数は実験的ににはシングル･パルスの方が高い記録があるが、安全な周波数20Khzまでの性能では優劣は認め難いし、寿命にも本質的な差はない。

計数放電管の型名は、1958ｰ2-25付け放電管技術委員会議事録およびJIS-C7015-1962には次のように定められていました。

　　　　　　　　　　　　　　　　註：*1は、JRC 日本無線株式會社、「JRC　電子管」、5-6電子管技術資料 CAT. No.1 (No.41-2-3) N より抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*2は、 JRC　Japaｎ Radio Co.,Ltd. 「デカトロン　DEKATRON　JRC計数放電管」、CAT. No. 154 56-APRより抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　尚、DC10Aは補充品種に付きDC10A-2を推奨する。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*3は、 NEC 日本電気株式會社、 [DK31　計数放電管」、速 No.45217-F　1964-2-12より抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*4は、 NEC 日本電気株式會社、 [DK12（DM10B-1)　計数放電管」、速 No.34073-A　34 4 17 追加　より抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*5は、NEC Nippon Electric Co.,Ltd.、「NEC　Electronics　Data Book　54,65]、December, 1961 Printed　in　Japan　より抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*6は、三菱電機株式會社、「三菱電子管一覧表」、65-4　C-20251-A　より抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*7は、東京芝浦電気株式會社、「Toshiba　東芝電子管」　より抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*8は、日本電子機械工業会　電子管史研究会編、｢電子の歴史　資料編」、第6章放電管、(4）計数管、ｐ302　より抜粋した。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　*9は、岡谷無線株式會社、「RODAN Electronics　parts]　より抜粋した。

　　　　　　　　　　　　　　　　　

　計数管としては、上記の放電型とは別に、電磁型で計数を行うトコロトロン、陰極線偏向型１０進計数管のE1T（６３７０）、文字、数字を表示するキャラクトロン、超小型蛍光表示管などがありました。

２．陰極線偏向型１０進計数管のE1T（６３７０）

　この内、陰極線偏向型１０進計数管のE1T（６３７０）は、オランダのフィリップス社で研究実用化された静電型計数管で、1950年代後半に使用されました。これは、GT管きめの１２ピンの真空管でした。計数動作は、入力パルスにより偏向電極電位を順々に変移させて電子ビームの固定位置を移行させ、管球側面に対応して設けた１０個の窓の内の一つに長方形のスポットの蛍光を発生させる。ガラス管の側面に数字表示板がはられており、ビームの位置の数字を読んで計数値を決定しました。　

　この陰極線偏向型１０進計数管のE1T（６３７０）の最大計数速度は、約３０KHｚです。表示機能としては、数字が2段に並んでいること、周囲が明かるいと蛍光の識別が難しこと、ヒター電源が必要なことなど欠点がありました。　我が国では、フィリップス社と技術提携をしている松下電子が1955年頃この陰極線偏向型１０進計数管のE1T（６３７０）を生産し販売した実績がありました。

　参考文献に記載したナショナル発行の技術資料、　カラー･ブレテン　（２８）の　「100 kHz/sec でカウントする計数 SQ管６３７０/E1T」に詳細が説明されています。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
上の第1図は”６３７０／E1Tの断面図”を示しています。　ヒーターは酸化物のコーテイング（被覆）がしてある長方形カソードKの中にあり、電子ビームはコントロール･グリッド G₁と、内部でカソードに接続してあるビーム形成電極 B と、加速電極 G₂とによって制御され必要なビームを作るようにしてあります。電子ビームは水平面内で偏向するようにしてあるため、比較的細長いリボン状のビームを作ることができる利点があり、このため、空間電荷の影響も非常に少なくすることができます。一般に与えられた動作電圧で必要な全ビーム電流やビーム解像力は、円筒状のビームよりもリボン状のビームの方が、小さい電流密度で目的を達成するこことができるので、この６３７０／E1T では、リボン状のビームを使っています。また電子現象に必要な時間は、VC/I に比例しますから ６３７０／E1Tのような場合には大きい方がよいわけです。ただし、V：電子の通る空間の電位 , C：電極間静電容量、I：電流の大きさ
　いま、ビームをリボン状にすると、V が比較的小さくでき、I はおおきくとれるため、この電子現象に必要な時間を短くするためには非常に有利です。さらに電極系が小型なため電極間静電容量 （C） を小さくできます。　また、僅か300Ｖ の供給電圧で１ｍＡ 近いビーム電流を得ることができ、しかもこの真空管の大きさは普通の受信管と同じ位（最大直径=37mm、全長=83mm）ですから、計数装置を小型にできます。さらに、リボン状のビームを使うと、電極系を１列にならべられること、すなわちビーム面に直角にすることができて大変に便利です。
　左偏向電極D に正のパルスを加えるとビームは右端の最初の位置（０点）から左へ移動します。ビームは１０コの安定な位置をもっており、それぞれ電子ビームは、スリット電極 G₄ の窓の1つを通りその G_４に対応する陽極 A₂ のスリットを通り抜けて、バルブ内面に塗りつけてある蛍光物質にあたります。このようにして、バルブ外面につけてあるマスクの對應点に蛍光のスポットが現れるようになっています。
　ビームは、最後の安定点９から、正の入力パルスによって、さらに、左に偏向されると、リセット陽極 A₁　に行き、そのために発生したリセット陽極電流のパルスは単安定マルチバイブレータを起動し、これにより、もとの 0点に帰ると共に、次（段）の６３７０／E1T にパルスを送るようになっています。　サップレッサ･グリッド　G₃, G₅　およびスクリーンS はいずれもカソード K に接続してあり、スリット電極 G₄　や陽極 A_２からの二次電子の影響をおさえる役目をします。　補助陽極 A_h は内部で加速電極 G₂ （＋３００V)に接続してあり、不必要な浮遊電子を捕らえる役目をします。　さらに、蛍光面が投射電子により荷電するのを防ぐため、バルブ内面に電導層が設けられており、これが B電源に接続されている。
　　　

	PHILIPS、Miniwatt 　　陰極線偏向型10進計数管　　　　　　　　　 E1T 　 PHILIPS、Miniwatt　E1T（６３７０）は、１２ピン特殊ベースの円筒ガラス管、陰極線偏向型１０進計数管です。規格は次の通りです。種類；静電型ヒター電圧･電流；6.3V･0.3A 最高速度；30､000ｐｐｓ　計数動作は、入力パルスにより偏向電極電位を順々に変移させて電子ビームの固定位置を移行させ、管球側面に対応して設けた１０個の窓の内の一つに長方形のスポットの蛍光を発生させる。ガラス管の側面に数字表示板がはられており、ビームの位置の数字を読んで計数値を決定しました。　　全長ｘ最大径；80mmｘ35mmφ
	PHILIPS 　　　陰極線偏向型10進計数管　　　　　　　　　　E1T 　PHILIPS E1Tは、１２ピン特殊ベースの円筒ガラス管、陰極線偏向型１０進計数管です。規格は次の通りです。種類；静電型ヒター電圧･電流；6.3V･0.3A 最高速度；30､000ｐｐｓ　計数動作は、入力パルスにより偏向電極電位を順々に変移させて電子ビームの固定位置を移行させ、管球側面に対応して設けた１０個の窓の内の一つに長方形のスポットの蛍光を発生させる。ガラス管の側面に数字表示板がはられており、ビームの位置の数字を読んで計数値を決定しました。藤岡清澄氏のご厚意による寄贈品です。　全長ｘ最大径；80mmｘ35mmφ
	ナショナル　　　陰極線偏向型10進計数管　　　　　　6370／E1T 　PHILIPS E1Tは、１２ピン特殊ベースの円筒ガラス管、陰極線偏向型１０進計数管です。規格は次の通りです。種類；静電型ヒター電圧･電流；6.3V･0.3A 最高速度；30､000ｐｐｓ　計数動作は、入力パルスにより偏向電極電位を順々に変移させて電子ビームの固定位置を移行させ、管球側面に対応して設けた１０個の窓の内の一つに長方形のスポットの蛍光を発生させる。ガラス管の側面に数字表示板がはられており、ビームの位置の数字を読んで計数値を決定しました。　全長ｘ最大径；80mmｘ35mmφ

型　名	構　　　造	全長ｘ最大径（mmxmmφ）	放電開始電圧（V）	動作電流（mA)	計測速度（ｐｐs）	製造会社	相当品
DK11　*5	単出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	108ｘ39	300	0.8-1.4	20,000	ＮＥＣ	DU10A-1
DK12　*5	全出力10進､ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	114ｘ35	300	0.6ｰ1.0	20,000	ＮＥＣ	DM10Bｰ1
DK13　*1	単出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	97.5ｘ41	300	1.5	20,000	ＪＲＣ	DC10A-2
DK14　*1	単出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	80ｘ34	300	0.8	20,000	ＪＲＣ	DU10A-2
DK15　*1	単出力10進､ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	80ｘ34	300	0.5	4,000	ＪＲＣ	DU1０B-2
DK16　*1	全出力10進､ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	90ｘ38	350	0.5	4,000	ＪＲＣ	DM10B-2
DK17　*1	全出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	90ｘ38	350	0.5	10,000	ＪＲＣ	DM10Aｰ２
DK17　*2	全出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	84ｘ40	360	1.5	20,000	ＪＲＣ	DC-10A
DK18　*1	単出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	97.5ｘ41	300	1.5	10,000	ＪＲＣ	DC10A-2H
DK19	全出力10進、ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	53.5ｘ21.1	300	1.5	１M	JRC	プロトタイプ
DK20　*7	単出力10進､ｼﾝｸﾞﾙﾙ･ﾊﾟﾙｽ	81x34	180	1.2	20,000	Toshiba	GC-10D
DK21　*7	全出力10進､ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	95ｘ38	200	0.55	4,000	Ｔｏｓｈｉｂａ	ｰ
DK22（欠番）	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ
DK23　*9	単出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	86x34	380（供給電壓）	0.5	20,000	Rodan	４CG-10A
DK24　*9	全出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	56x32	380（供給電壓）	0.5	20,000	Rodan	4CG-10B
DK25　*9	8進8出力､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	58x32	380（供給電壓）	0.5	20,000	Rodan	4CG-8B
DK26　*9	6進6出力､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	58x32	380（供給電壓）	0.5	20,000	Rodan	４CG-6B
DK27　*9	単出力10進、ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	86x34	380（供給電壓）	0.5	4,000	Rodan	ｰ
DK28　*9	単出力10進､ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	58x32	380（供給電壓）	0.5	4,000	Rodan	ｰ
DK29(欠番）	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ
DK30(欠番）	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ	ｰ
DK31　*5	単出力10進､ｼﾝｸﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	-	300	0.8ｰ1.4	20,000	NEC	ｰ
DK32　*5	全出力10進､ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	-	300	0.6-1.0	20,000	NEC	ｰ
DK33　*1	全出力10進､ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	36.5ｘ26.5	360	0.6	20,000	JRC	ｰ
DA11　*6	全出力10進、ﾀﾞﾌﾞﾙ･ﾊﾟﾙｽ	-	320	2.5	5,000	Mitsubishi	多陽極計数放電管

	NEC DK-12 　　　　　（DM10B-1) 　　　　　計数放電管　　NEC　DK-12（DM10B-1)は、１４ﾋﾟﾝ特殊ﾍﾞｰｽの円筒ｶﾞﾗｽ管の計数放電管（デカトロン）です。規格は次の通りです。　種類；全出力ダブル･パルス　放電開始電圧；300V 　動作電流；0.8ｍA 　最高速度；20000ｐｐｓ　計数は、円周上に配置された明度は放電位置によって指示されるほか、各陰極全部を口金ピンに引き出してある。各種計数、計測、制御装置に使用されます。　全長ｘ最大径；114mmｘ35mmφ
	JRC DK-13 　　　　　　（DC10A-2) 　　　　　　計数放電管　　JRC　DK-13（DC10A-2)は、オクタル･ﾍﾞｰｽの円筒ｶﾞﾗｽ管の計数放電管（デカトロン）です。規格は次の通りです。　種類；全出力ダブル･パルス　放電開始電圧；360V 　動作電流；1.5ｍA 　最高速度；20000ｐｐｓ　計数は、円周上に配置された明度は放電位置によって指示されるほか、各陰極全部を口金ピンに引き出してある。各種計数、計測、制御装置に使用されます。原田直記氏寄贈品。　全長ｘ最大径；100mmｘ41mmφ
	JRC DK-17 　　　　　　（DM10A-２) 　　　　　　計数放電管　　JRC　DK-１７（DM10A-２)は、１４ﾋﾟﾝ特殊ベースの円筒ｶﾞﾗｽ管の計数放電管（デカトロン）です。規格は次の通りです。種類；シングル･パルス放電開始電圧；300V 動作電流；1.5ｍA 最高速度；20000ｐｐｓ　計数は、円周上に配置された明度は放電位置によって指示されるほか、各陰極全部を口金ピンに引き出してある。各種計数、計測、制御装置に使用されます。　全長ｘ最大径；90mmｘ37mmφ 　（１００％）
	JRC 　　　　　　　DC10A 　　　　　　計数放電管　　JRC　DC10Aは、８ﾋﾟﾝ（大形オクタル）ﾍﾞｰｽの円筒ｶﾞﾗｽ管の計数放電管（デカトロン）です。規格は次の通りです。種類；シングル･パルス放電開始電圧；190V 動作電流；1.5ｍA 最高速度；20000ｐｐｓ　計数は、円周上に配置された明度は放電位置によって指示されるほか、各陰極全部を口金ピンに引き出してある。各種計数、計測、制御装置に使用されます。　全長ｘ最大径；90mmｘ37mmφ 　（１００％）
	Toshiba 　　　　　　　DK20 　　　　　計数放電管　　Toshiba　DK20は、８ﾋﾟﾝのオクタル･ﾍﾞｰｽの円筒ｶﾞﾗｽ管の計数放電管（デカトロン）です。規格は次の通りです。種類；全出力ダブル･パルス放電持続電圧；180V 最少陽極電流；0.7ｍA 最高速度；20000ｐｐｓ　計数は、円周上に配置された明度は放電位置によって指示されるほか、各陰極全部を口金ピンに引き出してある。各種計数、計測、制御装置に使用されます。　全長ｘ最大径；83mmｘ32mmφ 　（１００％）
	RODIN 　　　　　　　DK2４　　　　　計数放電管　　RODIN　DK２４は、１４ﾋﾟﾝ･ﾍﾞｰｽの円筒ｶﾞﾗｽ管の計数放電管（デカトロン）です。規格は次の通りです。種類；シングル･パルス放電開始電圧；350V 動作電流；0.6ｍA 最高速度；35000ｐｐｓ　計数は、円周上に配置された明度は放電位置によって指示されるほか、各陰極全部を口金ピンに引き出してある。各種計数、計測、制御装置に使用されます。　全長ｘ最大径；57mmｘ31mmφ 　（１００％）
（WANTED）	三菱電機　　　　　　　DA11 　　　　　 Polyatron 　　　　多陽極計数放電管　　三菱電機 DA11は、多陽極計数放電管で、全出力10進形のダブルパルスの多陽極計数放電管で表示管のML-52、CD101およびCD102駆動用に設計された計数放電管です。種類；ダブルパルス放電供給電圧；350V 放電維持電圧：175V 動作電流；1.8ｍA（標準）最高速度；5,000ｐｐｓ　　全長ｘ最大径；ｰmmｘｰmmφ


松下電器産業株式会社製　　Model NO.RC-185 デジタル時計ラジオ