真空管のカソードと言えば、トリタン（トリエーテッドタングステン）と酸化オキサイドが一般的ですが、そのほかに純タングステン（初期のＵＶ２０２や業務用大型送信管に使用）と昇華型バリウムカソードがあります。ここでは、この昇華型バリウムカソードについて、少し解説いたします。
大塚氏の著書「クラシックバルブ」ではフィリップスが開発したミニワットカソードが、これに該当する旨が述べられています。また、管球王国別冊「歴代名出力管」において岡田氏が構造を簡単に解説されています。
テレフンケンのＲＥ６０４ナス管やＡＤ１など管壁全体が黒っぽい金属（ゲッター）色の真空管がこのタイプです。フィラメントは、髪の毛ほどの太さのタングステン線に酸化銅をコーティングしたものです。これを、何重にも往復させて、プレートに設けられたバリウム溜め（右端の画像、プレート中央部の長方形のものがバリウム溜め）から製造時にプレートを加熱することでフィラメントにバリウム化合物を付着させて、これをカソードとしています。
このため、管壁のほとんどの部分がバリウム金属色になります。また、バリウムにはゲッター作用があり真空度維持にも一役買っています。ただし、ステムにもバリウム化合物が付着するので、その対策が必要になります。このバリウム化合物は、エミッション効率が高く低温で高エミッションを放出するため、フィラメント点灯時において、ほとんどその灯りを確認することが出来ません。
左からテレフンケンのRE１３４（横向きプレート）とＦｏｔｏｓのＦ５（斜め向きプレート）です。これらは、ステムからプレートをずらすことでステムへのバリウム付着による絶縁性の低下を避ける構造になっています。
ＲＥ６０４とＡＤ１はこの構造にはなっていませんが、プレート引き出し線の周囲にガラス製の防着リングを設けることで、この問題に対処しています（一部、最初期型のＲＥ６０４（左）はこの構造になっていません）。
ところで、これらの真空管は現在でも規格基準値を満たすものはほとんど残っていません。ちなみに今まで私がテストしたＲＥ６０４について結論から申しますと、フィラメント点灯時にオレンジ色に輝くものは、ほとんどがエミッション不良でした。
具体的には、Ｅｐ＝２５０Ｖ、Ｅｇ＝−４５Ｖ時にプレート電流は基準値がＩｐ＝４０ｍＡで許容範囲−２０％以上と言うことで、Ｉｐ＝３２〜４０ｍＡが良品と言うことになります。しかしながら、フィラメントが点灯時にオレンジ色に輝くものは、Ｉｐ＜３０ｍＡでひどいものではＩｐ＝１３ｍＡと言う結果でした。カソード抵抗に１ｋΩをいれた自己バイアスで測定すると、このIp＝１３ｍＡのものであっても自己補正作用の効果でＩｐ〜３０ｍＡ程度流れて、あたかも良品のように見えます。
ＡＤ1の場合も同様で、Ｅｐ＝２５０Ｖ、Ｅｇ＝−４５Ｖ時にプレート電流は基準値がＩｐ＝６０ｍＡで許容範囲−２０％以上と言うことで、Ｉｐ＝４８〜６０ｍＡが良品と言うことになります。しかしながら、フィラメントが点灯時にオレンジ色に輝くものは、Ｉｐ＜４０ｍＡと言う結果でした。
フィラメントの点灯色とエミッションは関係ないといわれる方もいらっしゃるようですが、等価回路を書いて解析すれば容易に判断できます。つまり、RE６０４は細いフィラメントが４本並列組が２組直列に配置されていて、そこに４Vが印加されます。フィラメント１本分の抵抗値をRとします。フィラメント全体の合成抵抗値はR/４+R/４＝R/２となります。そこに４Vが印加されるわけですから、流れる電流は８/Rになります。フィラメント１本あたりに流れる電流は、その１/４になるので２/Rです。
それでは、たとえばフィラメントの１本が切れている場合を考えましょう。
フィラメント全体の合成抵抗値はR/３+R/４＝７R/１２となります。そこに４Vが印加されるわけですから、流れる電流は４８/７Rになります。ここで、フィラメントの電圧配分について考えましょう。合成抵抗がR/３の部分の電圧は、先ほどの電流値から４８/７R*R/３＝２．２８６Vになります。合成抵抗がR/４の方は、４８/７R*R/４＝１．７１４Vになります。ここまでくると、簡単です。フィラメント１本の抵抗値はRですから、フィラメントが１本切れて３本になっている側のフィラメント１本に流れる電流は、２．２８６/Rということになります。
つまり、正常値よりも０．２８６/R多く流れ、電圧も０．２８６V高く印加されることになります。よって、正常値よりも明るく点灯するわけです。明るく点灯するということは、通常より高いフィラメント電圧で点灯して、エミッション低下を改善する方法と同じです。つまり、真空管の寿命を削ることでエミッションを維持しているだけです。２本切れた場合、３本切れた場合も同様に簡単に計算できます。より正確を期するには、入手品のフィラメント電流を実測することをお勧めします。
このような現状は、製造から７０年近く経っていることからある程度は「やむなし」かもしれませんが、大枚叩いて入手した真空管ゆえに納得できない気持ちが残ります。
フィラメントの部分断線によらないエミッション不良の原因は分解分析（フィラメント断面をEPMA等で組成分析）していないので推測になりますが、フィラメントに付着しているバリウム化合物が経時変化によって変質してしまったか、使用によって減少してしまったのではないかと思います。
経験になりますが、この手の真空管は、無理が利かないこと、エージングによる回復があまり期待できないこと、が挙げられます。
エミ減球を使いこなす例
最近、安価に入手したＩｐ＝２８ｍＡのＡＤ１で面白い使い方が判ったのでここに紹介します。この真空管は、フィラメントの部分断線ではありません。
この真空管を見たとき、クラングフィルムのKL７２４０６ではないかと、前オーナーに問い合わせたところ、B４ベースに後で取り替えた痕跡があり、たぶんAD１ではないかと言うことでした（画像右、AD１との比較）。さらにエミッションがAD１の基準値の半分くらいしかないものだと言う返事をいただきました。そこでひらめいたのが、RE６０４として使えるのではないか？と言うことです。