フィラメント (Filament)

フィラメントとは

白熱電球の心線のほか、直熱型真空管では電流によって赤熱され電子を放出する電極をいい、電流を通すと白熱電球では強く光り、真空管では熱電子を放射する。 電球用にはW、電子管用にはW,Mo,W-Th,Ta,Ni,BaO被覆Niなどが用いられている。

英語でフィラメント（filament）とは細かい糸状の構造を指し、ラテン語で糸を意味するfilumに由来している。

エジソンやスワンが白熱電球を発明、商品化していくときの大きな課題がフィラメントの寿命であり、材質に竹を使用したり、木綿を使用したりと苦労をしていたようだ。

温度放射によって有効な発光を得るためには、安全に高温度に上げうる材料を選ばなければならない。すなわち、高温において溶融しないこと、化学的に安定なこと、抵抗率が高いことなどが要求される。 このような諸要求を満足するものとしては、今日工業的見地からはタングステンの右に出るものはいない。

タングステンフィラメント

タングステンは元来その抵抗率が相当に大きいのであるが、電球などの発熱体として大きいジュール熱を発生させるために、これを非常に細いフィラメントにして使用する。

フィラメントの製法

フィラメントを作るには、純粋な金属タングステンの粉末を強圧して棒状にしたものを、水素ガス中で酸化を防ぎつつ焼結し、これに数回鍛錬操作を施した後線引きする。 これを数千度の高温で使用するとフィラメントが再結晶を起こし、亀裂を生じたり、もろくなったりして断線しやすくなるので0.2～1[%]程度のトリア（ThO₂）加えたトリウムタングステンが広く使用されている。