真空管[クライストロン]物語  
                                                         (第6版;平成25年5月8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。


 右の写真は、National、Panasonic製 Model NO. RG-185です。時計は、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)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。


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、円盤陽極の周囲に40本の針状電極がリング状に配列されており、4本の電極が1組にとなって、その中の1本が陰極、他は放電を移す案内極です。第1図は、その模式図で、針状電極を全部引き出すように書いてありますが、実際には管球内部で接続されており、外部へ引き出してあるのは、A、K、G1、G2、G3 および出力用の K0 G0 だけです。 また転移抵抗も実際には共通に使います。
 この図の Rp を通して、充電開始電圧以上の電圧を加えますと、グロー放電が起こります。このグローは、G1、G2に正バイアス +E のかかっていることと、G3 にはが入っていることにより、について安定します。計数は、この状態から開始します。今、負のパルスをG1、G2 に加えて、電位を下げますと、のグローは、G1に移ります。そして、G1に放電電流が流れますと、による電圧降下のため、の電位が より上がり、直ちにより低い電位のに移ります。次ぎにパルスが消失しますと、G1、G2は正バイアスの+Ec、迄上昇しますので、グローはより電位の低いG3に移り、前と同様rの電圧降下のために更にK2に移って安定して、計数動作の一過程を終わります。
 この過程により到来パルスをつぎつぎに計上していき、内部で互いに接続してある9個の陰極と、別に出力取出用陰極K0があって、これに出力抵抗 Rk が入っているので、10個の到来パルスで、陽極を中心に、グローが右回りに10回転して、Rk端子にに1個のパルスを出します。これを更に次のデカトロンに加えますと10進法で何桁でも計数が行えます。
 計数の初めは K0 から行うのが普通ですが、使用の最初に、どの陰極にグローがつくかは予想できませんので、特定陰極K0 だけ残して他の陰極および案内極を全部スイッチで一瞬浮かし、リセットします。シングルパルス デカトロンは計数速度の早いのが特徴です。








ダブルパルス デカトロンの動作原理
 これは名前の示す通り、1組のパルスにより動作させるもので、シングルパルス デカトロンが4本1組の針状電極で1個のパルスを計上するのに対して、3本が1組になっています。第2図で、グロー放電させますと、G1、G2+E の正バイアスがかかっているためK にしかグローがつきません。今 K1 にグローがついているとします。そして、G1に負のパルスが加わると隣の から、これへグローが移って来ます。次ぎに G1 へ加えられたパルスが消失しない内に G2 へ負のパルスを加えてやります。そうすると、G1 のパルスが消えて、再びG1 の電位が+E 迄上昇したとき隣のG2 の電位が、G2 に加えられた負パルスまで下がっているため、グローはG2 に移り、G2 のパルスが消失すると、G2 の電位は +E まで上昇するため、ぐろーは隣のK2 へうつってゆきます。
 これが、ダブルパルス デカトロンの動作原理で、特定の陰極への出力抵抗をいれ出力パルスを取り出すことはシングルパルス デカトロンの場合と同じです。
 この型のデカトロンは1組の入力信号を必要としますが、以上の説明でお気づきの様に G1、G2 へ入れるパルスの順序を変えることにより容易に逆転させられることが特徴で、計算機等に使用して引き算を行わせることが出来ます。また、1組のパルスは、波形に厳密な要求がないので、1個のパルを1つはそのまま加え、片方は、積分回路を通して加えるという方法で簡単に作ることが出来ます。計算速度は、入力回路に操作を加えるため、シングルパル デカトロン程には早くできません。











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。

          1項      2項      3項
         (文字)    (数字)    (文字)
          DK      15      A
           |        |        │
           |        |        └ 原型と置換し得る小変更を表し、A〜F間でのアルファベットの大文字を使用する。
           |        |
           |        └ 工業会登録順に、11より始まる製造番号を使用する
           |
           └ 計数放電管を表す。


   

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、シングル・パルス 108x39 300 0.8-1.4 20,000 NEC DU10A-1
DK12 *5 全出力10進、ダブル・パルス 114x35 300 0.6ー1.0 20,000 NEC DM10Bー1
DK13 *1 単出力10進、シングル・パルス 97.5x41 300 1.5 20,000 JRC DC10A-2
DK14 *1 単出力10進、シングル・パルス 80x34 300 0.8 20,000 JRC DU10A-2
DK15 *1 単出力10進、ダブル・パルス 80x34 300 0.5 4,000 JRC DU10B-2
DK16 *1 全出力10進、ダブル・パルス 90x38 350 0.5 4,000 JRC DM10B-2
DK17 *1 全出力10進、シングル・パルス 90x38 350 0.5 10,000 JRC DM10Aー2
DK17 *2 全出力10進、シングル・パルス 84x40 360 1.5 20,000 JRC DC-10A
DK18 *1 単出力10進、シングル・パルス 97.5x41 300 1.5 10,000 JRC DC10A-2H
DK19 全出力10進、シングル・パルス 53.5x21.1 300 1.5 1M JRC プロトタイプ
DK20 *7 単出力10進、シングルル・パルス 81x34 180 1.2 20,000 Toshiba GC-10D
DK21 *7 全出力10進、ダブル・パルス 95x38 200 0.55 4,000 Toshiba
DK22(欠番)
DK23 *9 単出力10進、シングル・パルス 86x34 380(供給電壓) 0.5 20,000 Rodan 4CG-10A
DK24 *9 全出力10進、シングル・パルス 56x32 380(供給電壓) 0.5 20,000 Rodan 4CG-10B
DK25 *9 8進8出力、シングル・パルス 58x32 380(供給電壓) 0.5 20,000 Rodan 4CG-8B
DK26 *9 6進6出力、シングル・パルス 58x32 380(供給電壓) 0.5 20,000 Rodan 4CG-6B
DK27 *9 単出力10進、ダブル・パルス  86x34 380(供給電壓) 0.5 4,000 Rodan
DK28 *9 単出力10進、ダブル・パルス 58x32 380(供給電壓) 0.5 4,000 Rodan
DK29(欠番)
DK30(欠番)
DK31 *5 単出力10進、シングル・パルス - 300 0.8ー1.4 20,000 NEC
DK32 *5 全出力10進、ダブル・パルス - 300 0.6-1.0 20,000 NEC
DK33 *1 全出力10進、ダブル・パルス 36.5x26.5 360 0.6 20,000 JRC
DA11 *6 全出力10進、ダブル・パルス - 320 2.5 5,000 Mitsubishi 多陽極計数放電管

                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。

                 

        NEC DK-12
      (DM10B-1)
      計数放電管

 
 
NEC DK-12(DM10B-1)は、14ピン特殊ベースの円筒ガ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
 
(75%)
         JRC DK-13
      (DC10A-2)
      計数放電管

 
 
JRC DK-13(DC10A-2)は、オクタ
ル・ベースの円筒ガ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
 
(100%)
        JRC DK-17
      (DM10A-2)
       計数放電管

 
 
JRC DK-17(DM10A-2)は、14ピン特殊ベースの円筒ガ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ピン(大形オクタル)ベースの円筒ガ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ピンのオクタル・ベースの円筒ガ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ピン・ベースの円筒ガ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

 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。
                                  
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 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 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 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 Ah 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


参考文献
1.ナショナル カラー・ブレテン 82、「100 Kc/sec でカウントする計数SQ管 6370/E1T
2.川又晃、「最近における計数管の発達」、電気通信学会雑誌、昭和30年5月、第38巻 5号、p409〜412
3.池沢茂、大谷四郎、「計数放電管」、NEC 技報、1954-12、p60〜70
4.浜田成徳、和田正信、「真空管工學 第15章特種真空管 15.6.2 静電型計数管」、昭和32年9月30日、P182〜183
5.アシツク、ハーレーイ、リーブス、特許公報 「ガス入り放電管装置」、出願公告 昭和27-1070、昭和27年3月28日
6.JRC 日本無線株式會社、「計数放電管」、Cat. No.279 Oct-59
7.JRC Japrn Radio Co., Ltd.、「JRC計数放電管」、CAT. No. 1254 56ーAPR.
8.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
9.NEC 日本電気株式會社、 「DK31 計数放電管」、速 No.45217-F 1964-2-12
10. 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
11. NEC Nippon Electric Co.,Ltd.、「NEC Electronics Data Book]、December, 1961 Printed in Japan 
12. 三菱電機株式會社、「三菱電子管一覧表」、65-4 C-20251-A 
13. 東京芝浦電気株式會社、「Toshiba 東芝電子管」 
15. 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 
16. 岡谷無線株式會社、「RODAN Electronics parts] 
17. 真瀬寛、「多陽極計数放電管(Polyatron)の研究」、博士論文、東北大学大学院研究科、昭和40年3月25日



                                                                                             以上