真空管[サイラトロン]物語
                                   (第18版;平成23年6月12日)

1.サイラトロン

 熱陰極グリット制御放電管は、電極として陽極、熱陰極及び1個ないし2個のグリットを有し、水銀蒸気、アルゴン、クセノンなどの稀ガスや水素ガスあるいは水銀蒸気と稀ガスの混合物をバルブ内に封じ込んだ放電管で、一般的にはサイラトロンと呼称されている。サイラトロンは、僅かなグリット入力電力によって普通の真空管では到底望み得ない大きな電力が制御できるものです。
機械的な継電器に比較して応答速度が速く、動作が確実であるなどの優れた特徴があります。従って、光継電器、その他一般継電器、電動機の速度制御(サイモトール)、溶接機の制御、整流回路などきわめて多方面に利用されていました。

2.構造と特性の概要

 陽極は、カーボンまたはタンタル等の材料で、グリットは、ニッケル版に1個或いは数個の穴をあけたもの、酸化タングステンの棒を一定間隔で並べたもの(Toshiba特許、No.232501)など品種によって種々の構造を有している。さらに4極管では、このグリットの他に遮蔽グリットのあるものがあります。陰極は、直熱形と傍熱形があり、直熱型は、ニッケルやタングステンのフィラメントに直接電子放射能力の大きいバリウム等の酸化物が塗布してあり、水銀蒸気やアルゴン、クセノンなどの希ガスや水素ガス或いは水銀蒸気と希ガスの混合物が真空管内に封入しある。

 右の写真は、手元にあるサイラトロンの代表的なものを示します。 右のミニチュア管は、Raytheon 2D21、中央のST管は、マツダ TY−66Gおよび左の大型サイラトロンは、重水素(Deuterium)入りの e2V technologies CX1140LDです。なお、CX1140LDは、志田文夫氏のご厚意による寄贈品です。

3.種類

 サイラトロンは、管の構造や封入ガスの点から次のような種類に分類されている。
1)負グリット特性3極管
 最も多く用いられるもので、通常使用の陽極電圧に対して負のグリット臨界電圧を持っています。
2)正グリット特性3極管
 正のグリット臨界電圧を有するもので、例えばレーダーのパルス変調用として用いられる水素サイラトロンはこれに属し、グリット・バイアス電圧は、ゼロで正のパルス電圧をグリットに加えて放電を起こさせる。
3)負グリット特性4極管
 制御グリットの他に制御グリットを持つ放電管は、電極間容量が小さくて外部回路の影響を受けることが少なく、また放電開始  直前のグリット電流が3極管に比較して非常に少ないので、10MΩのグリット抵抗入れても安定に動作するという特徴がある。
 このため、4極管は特に光電管と組み合わせて高感度のフォトリレー用として使用される。

一方、封入ガスの種類から分類すると

1)水銀入り管
 水銀を封入したサイラトロンは、耐圧が高く管内電圧降下が低く、またガス・クリーンアップの恐れがない等の特徴を持っているが、反面特性の温度依存性が強いため使用温度範囲が狭く、陰極加熱時間が長い等の欠陥がある。
2)ガス入り管
 アルゴン、クセノン、水素等を封入したもので、水銀の場合と反対に温度依存性が少なく、使用温度範囲が広く、陰極加熱時間が短い特徴がある。主として、工業用に使用されていた。
3)水銀及びガス入り管
 前2者の特徴を兼備するように、水銀にアルゴンやクセノンなどの希ガスを混入したもので、使用温度範囲が広くガス・クリーンアップもガス入り管に比較して少ない特徴がある。

特記事項:サイラトロンのガス・クリーンアップ現象は、ガス入りサイラトロンがインダクタンス成分の大きい負荷で使用される場合、陽極電流は、陽極電圧よりも位相が遅れるために、電流が流れ終わった瞬間に、逆電圧が加わり、管内の残留イオンは、この逆電圧によって加速され、陽極に衝突してこれを吸着させたり、陽極物質とともに飛沫して管内に吸着される結果、管内のガス量が減少して、所謂ガス・クリーンアップを起こして管の短寿命の原因になります。この程度を表すものとして回路のCommunication Factorの大きさによって放電管がガス・クリーンアップを起こして短寿命になることがあります。これは、グローの色の変化グローが陽極上部でちらつくことで検知できる。このような場合には、陽極陰極間にC,Rを直列に挿入して逆電圧の上昇率を少なくしますとこのガス・クリーンアップを著しく軽減できる。このC,R回路をCusion Circuitと呼んでいる。


以下のサイラトロンの規格一覧表は、”NEC電子部品 電子管規格一覧表”、1964年9月から抜粋し、一部のサイラトロンの規格を追加したものです。

熱陰極グリット制御3極放電管(希ガス入)
品名 外国相当品 陰極;電圧x電流 尖頭陽極電圧 尖頭陽極電流 外形寸法 備考
T66G-GT 6.3Vx0.4A 0.25KV 0.3A 82mmx32mmφ
TY-16G 2.5x1.4 0.25 0.3 105x38
THー3016G 2.5x1.4 0.25 0.3 100x38.5
TY-65G 6.3x0.4 0.2 0.25 100x38
TY-66G 6.3x0.4 0.2 0.25 105x38
TY-66G-GT 6.3x0.4 0.2 0.25 83x32
2D21 2D21 6.3x0.6 0.65 0.5 53x17.5 4極管
2D21W 2D21 6.3x0.6 0.65 0.5 53x17.5 4極管
2050 6.3x0.3 0.65 2 95x38 4極管
2050W 2D21 6.3x0.3 0.65 0.5 95x39 4極管
2051 2D21 6.3x0.3 0.65 0.5 95x38 4極管
2051 VT-109 6.3x0.6 0.35 0.375 105x40 4極管
TB-712-B 3.0x1.2 0.325 0.1 124x48
XB-767-A 2050 6.3x0.3 0.65 1 100x38 4極管
XB-785ーB 6.3x0.8 0.35 0.5 102x38 4極管
XC-754-A 110x45 4極管
NGT2 ADM.PTT. 4.0x0.135 0.5 115x44 4極管
6K25 MAZDA、CV2177 6.3x1.02 0.4 0.5 80x32
6Q5G Du Mont、2B4 6.3x0.3 0.3 0.3 100x38
1G50 2050 6.3x0.6 0.65 1 78x32 4極管
1G50A 2050 6.3x0.6 0.65 1 78x32 4極管
2G57A 5557/FG-17 2.5x5
2.5 2 149x52
3G15 C1A 2.5x6 0.17 7.7 165x42
C1A ELECTRONS Inc 2.5x6 0.17 7.7 165x42
C1B/A ELECTRONS Inc 2.5x6.3 0.75 1.0 115x38
3C31 CE,C1B 2.5x6.3 0.75 1.0 155x39.5
C6A ELECTRONS Inc 2.5x1.8 0.33 77 290x55
C6J/5685 CONTINENTAL 2.5x 211 5 215x50
C1K N.E  2.5x0.63 1.0 1.0 100x38
4G63A 5563A 5x10 15 10 261x67
5G32 5632/C3J 2.5x9 0.75 30 150x42
5G84 5684/C3JA 2.5x9 1.25 30 145x40
6D4 CHATHAM. 6.3x0.25 0.35 0.11 42x18 ノイズ源
5663 6.3x0.15 0.5 0.06 37x18 4極管
5696 6.3x0.15 0.5 0.1 42x18 4極管
5796 CETRON 2.5x8.5 1.5 20 127x39 キャップ欠
6021 RCA 6.3x2.6 1.3 5 85x41 4極管
338A WE 10.0x0.5 0.325 0.6 105x38.5
884 RCA、6Q5G 6.3x0.6 0.35 0.075 100x37
885 GE 2.5x1.4 0.35 0.075 106x37
AC50 VALVO 4.0x0.6 0.3 0.3 90x35
4690 VALVO 4.0x1.3 0.5 0.75 95x40

     註;NATIONAL ELECTRONS、INC
     註;CONTINENTAL ELECTRIC CO.

 

   

  


マツダ TY−16G マツダ TY−65G マツダ TY−66G TEN T66G−GT
マツダ TY−66G−GT Toshiba 2D21
住友真空管 XBー767A NEC TB-712-B NEC XC-754-A NEC XB-785-B
NEC 2D21 理研真空 TH-3016G 日立 1G50A/2050
Toshiba 1G50 Toshiba 1G50A Toshiba 3G15 Toshiba 5G32
Toshiba 5G84 三菱 1G50A 三菱 2D21 RCA 2050
RAYTHEON 2050W KEN-RAD 2051 CHATHAM 6D4
ADM.PTT. NGT2 MAZDA 6K25 Du Mont 6Q5G RAYTHEON 2D21
Mullard 2D21W ELECTRONS C1A CE 3C31/C1B
ELECTRONS C1B/A NATIONAL ELECTRONS C1K ELECTRONS C6A CONTINENTAL C6J
ELECTRON 
5684/C3JA
 *1
RCA 5663
RCA 5696 CETRON 5796 RCA 6021 RCA 884
GE 885 WE 338A VALVO AC50 VALVO 4690

        *1.ELECTRON 5684/C3JA は、7N1VMN 鈴木輝夫氏のご厚意による寄贈品です。

熱陰極グリット制御3極放電管(水銀入り)
品名 外国相当品 陰極;電圧x電流 尖頭陽極電圧 尖頭陽極電流 外形寸法 備考
2G57 5557 2.5Vx5A 2.5KV 1.2A 180mmx63mmφ
3G94 394A 2.5x3.2 1.25 2.5 142x47 MARSHALL
4G23 3C23 2.5x7 1.25 6 149x52
4G93 393A 2.5x7 1.25 6 160x52 W E
4G63A 5563A 5x10 20 6.4 256x67
TX-920 5x4.3 15 180x78
LD-537 5x4.5 2.5 6 190x62
5G69 5x19 20 10 360x125
6G51 5x25 16 20 460x155
6G10(105) FG105 5x10 2.5 40 286x99 GE,4極管
7G57 5x30 18 40 520x185

     注;W E;WESTERN ELECTRIC

    

MARSHALL ELECTRONICS
394A
WESTERN ELECTRIC
394A
*1
WESTERN ELECTRIC
393A
MARSHALL ELECTRONICS
393A
*1
GENERAL ELECTRIC
 FG-105

    *1.MARSHALL ELECTRONICS 393A は、7N1VMN 鈴木輝夫氏のご厚意による寄贈品です。

パルス用熱陰極グリット制御3極放電管(水素入り)
品名 外国相当品 陰極;電圧x電流 尖頭陽極電圧 尖頭陽極電流 外形寸法 備考
1G35P 6.3Vx6.1A 8KV 90A 170x63 4C35
1G45P 6.3x2.25 3 35 120x30 3C45
5957 ITT ELECTRON 6.3x6.1 8 110x38.5
6130 6130 6.3x2.25 3 35 170x59.5
8370 E.E *1 ? ? ? 115x41.5
2G22P 6.3x10.6 16 325 218x63 5C22
5C22 Kurthe Lab. 6.3x10.6 16 325 218x63 HTー415
CX1140LD e2V technolgies 6.3x22 25 1000 305x84 4極管
FX2519A e2V technolgies 6.3x18.5 25 500 305x84 3極管

         *1:ELECTRONIC ENTERPRISE


JRC 1G35P ITT ELECTRON 4C35A JRC 1G45P TOSHIBA 1G45P
JRC 6130 ELECTRONIC ENTERPRISE 8370 Toshiba 2G22P ITT ELECTRON 2G22P
Kuthe Laboratories  3C45 ITT ELECTRON 5957 Kuthe Laboratories  5C22 e2V CX1140LD

4. e2V Technologies社の大型 サイラトロン

 下の左の写真は、e2V Technologies 社の大型サイラトロン CX1140LD(右)及びサイラトロン FX2519A(左)です。CX1140LD(右)は、志田文夫氏のご厚意による寄贈品、FX2519A(左)は、村田健司氏のご厚意による寄贈品です。何れも全長が305mm、最大径が85mmφの大型のサイラトロンです。
















































上の右の写真は、e2V Technologies社サイラトロン FX2519Aとその輸送用の段ボールで、内部にサイラトロン FX2519Aがすっぽり入る穴の開いた発泡プリウレタン製の緩衝材により輸送中の衝撃に堪えうるように収容されています。

 サイラトロン FX2519Aを寄贈いただいた村田健司氏のこれらのサンプルのサイラトロンの開発経緯の知見によるとサイラトロン FX2519Aが、オリジナルでサイラトロン CX1140は、放熱その他を考慮して許容電流(500A→1000A)を大きくしたモデルではないかと言うことです。事実サンプルを並べた写真を見ると外形寸法は、ほぼ同じですが、プレートに取り付けられている”冷却用フィン”が目立ちます。また、FX2519は、 1MeVクラスのX線発生装置に、CX11403MeVクラスのX線発生装置に使用されています。いずれは、サイリスタに置き換わるのでしょうが、現状ではまだまだサイラトロンは健在です また、FX2519は、1MeVクラスのX線発生装置に、CX1140は3MeVクラスのX線発生装置に使用されています。いずれはサイリスタに置き換わるのでしょうが、まだまだサイラトロンは健在です

 動作時に高電圧を使用する大型真空管やクライストロンなどの大型装置には、必ずX線に関する健康と安全のための注意がデーターシートに記載されていますが、このe2V Technologies社FX2519A 及びCX1140 サイラトロンに関しても同様な注意書きが記載されています。 X線を遮蔽するため少なくとも1.6mmの厚さの鋼板で保護することが規定されています。

 
 

5. CHATHAM ELECTRONICS アルゴンガスス入り3極サイラトロン 6D4
  

 左の写真は、CHATHAM ELECTRONICS 6D4で、7ピンMT管のアルゴンガス入り3極管サイラトロンです。サイラトロンとしての通常の制御(トリガー電圧;75V)、弛緩発振器などに使用されます。

 一方、この6D4 サイラトロンは、RFノイズ信号源として使用されることて有名です。 真空管内部の電子ビームが真空管の頂部の方向に偏向されるような磁界(7ピンベースが磁界の”N”)の中に真空管を実装しすると次に示すようなデータが得られます。



                      
周波数(KHz) 最少ノイズ電圧(μV,実効値)
100 10,000
200 14,000
500 25,000
1,000 22,000
2,000 7,000
5,000 500
10,000 70



                                              
                                                                        以上