CN114424315B - 发射器支撑结构和场发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是在场发射装置中真空钎焊期间防止多余的钎料接合到保护电极。发射器支撑结构(1)的发射器支撑部(32)设置成可在场发射装置的真空室(20)的两端之间的方向上移动，并且支撑场发射装置的发射器(31)。发射器(31)装配到其中的突出部(51)设置在面向场发射装置的靶材(41)的发射器支撑部(32)的一个端部上。在突出部(51)的周壁部(52)上沿周壁部(52)的高度方向形成有切口(53)，并且在突出部(51)的外侧沿着周壁部(52)形成有多余钎料释放槽(54)。

Description

发射器支撑结构和场发射装置

技术领域

本发明涉及一种发射器支撑结构和场发射装置，它们应用于各种装置，例如X射线装置、电子管和照明装置。

背景技术

场发射装置应用于各种装置，例如X射线装置、电子管和照明装置。场发射装置配置成通过在发射器(诸如碳的电子源)和在真空容器的真空室内面向彼此的方向上(相隔预定距离的位置)定位的靶材之间施加电压，由发射器的场发射(产生并发射电子)发射电子束(专利文献1)。该电子束在靶材上碰撞，从而获得期望的功能(例如，在X射线装置的情况下，由于外部X射线辐射，获得透视分辨率功能)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6135827号

发明内容

在传统的场发射装置中，在电子发生部和保护电极通过发射器支撑部的操作彼此分开的情况下，电压被施加到保护电极。这样，在真空室内至少对保护电极进行改质处理，以便在场发射装置中获得期望的耐受电压。

场发射装置通过真空钎焊形成。当诸如钎料量、支撑构件的表面状态、真空炉的状态之类的各种条件的变化叠加在一起(同时发生)时，多余钎料可能会泄漏和膨胀。在这种情况下，在场发射装置中没有考虑这个问题。因此，泄漏和膨胀的多余钎料到达支撑构件的外周部，并与保护电极接合。这样，不能将发射器从放电位置推到非放电位置，从而失去场发射装置的功能。此外，支撑构件和发射器的接触表面之间的间隙很小。诸如空气的气体没有完全排放，使得诸如空气的气体留下。由此，可能会产生接合缺陷等等。

因此，本发明的一个目的是解决上述问题，并避免在场发射装置的真空钎焊过程中多余钎料和保护电极的接合。

在根据本发明的一个方面中，一种用于场发射装置的发射器支撑结构，所述发射器支撑结构包括：支撑部，其设置成在场发射装置的真空室的两端的方向上移动，并且配置成支撑场发射装置的发射器；突出部，其形成在面向场发射装置的靶材的支撑部的一个端部处，发射器插入和安装到该突出部；狭缝，其沿突出部的周壁部的高度方向形成在该周壁部中；和多余钎料释放槽，其沿着周壁部形成在突出部的外侧。

在根据本发明的一个方面中，在发射器支撑结构中，狭缝形成为具有与周壁部的高度相同的深度。

在根据本发明的一个方面中，在发射器支撑结构中，多个狭缝形成在周壁部的径向方向上。

在根据本发明的一个方面中，在发射器支撑结构中，一气体释放槽沿着突出部的径向方向形成在支撑部的发射器设置部中；气体释放槽连接至多余钎料释放槽；气体释放槽的深度小于多余钎料释放槽的深度。

在根据本发明的一个方面中，在发射器支撑结构中，场发射装置包括：真空容器，其包括真空室，并且由圆柱形绝缘体形成；发射器，其位于真空室的一端侧上，并且包括面向真空室的另一端侧的电子发生部；保护电极，其设置在发射器的电子发生部的外周侧上；靶材，其位于真空室的另一端侧上，并且面向发射器的电子发生部；支撑部，其设置成在真空室的两端的方向上移动，并且配置成支撑发射器；突出部，其形成在面向靶材的支撑部的一个端部处，发射器插入和安装到该突出部；狭缝，其沿突出部的周壁部的高度方向形成在周壁部中；和多余钎料释放槽，其沿着周壁部形成在突出部的外侧。

在本发明中，可以避免在真空钎焊工艺过程中多余钎料和保护电极之间的接合。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的场发射装置的发射器支撑结构的放大截面图。

图2是根据第一实施例的发射器支撑部的示意性截面图。

图3是图2的发射器支撑部的示意性平面图。

图4是根据本发明的第二实施例的发射器支撑部的示意性截面图。

图5是图4的发射器支撑部的示意性平面图。

图6是沿图5的A-A线截取的截面图。

图7是示出场发射装置的一个示例的示意性截面图。

图8是传统发射器支撑部的示意性截面图。

图9是图8的发射器支撑部的示意性平面图。

图10是发射器处于非放电部分的状态下的场发射装置的示意性说明图。

图11是发射器处于放电部分的状态下的场发射装置的示意性说明图。

图12是当产生多余钎料的流动流入时的传统发射器支撑结构的放大截面图。

具体实施方式

下面参照附图说明依照本发明的实施例。

[第一实施例]

根据本发明第一实施例的图1中所示的发射器支撑结构1应用于例如图7所示的场发射装置10。场发射装置10包括：真空容器2；发射器单元3；和靶材单元4。

(真空容器)

真空容器2由包括真空室20的圆柱形绝缘体21形成。绝缘体21由绝缘材料、例如陶瓷制成。绝缘体21可以采用各种形式，只要绝缘体21在发射器单元3和靶材单元4之间绝缘并且包括真空室20即可。例如，在栅电极22设置在相互串联布置的圆柱形绝缘构件21a和21b之间的情况下，两者通过钎焊等等组装在一起。栅电极22可以采用各种形式，只要栅电极22设置在发射器单元3和靶材单元4之间并且配置成控制通过栅电极22的电子束L1即可。例如，栅电极22包括：电极部分24，该电极部分包括通孔23，该通孔在真空室1的横向方向上延伸并且电子束L1穿过该通孔传送；以及贯穿绝缘体21并连接至电极部24的引线端子25。

(发射器单元3)

发射器单元3包括：发射器31；发射器支撑部32；和保护电极33。发射器31包括面向靶材单元4的靶材41的电子发生部34。电子发生部34配置成通过施加电压产生电子，并发射电子束L1。发射器支撑部32被布置成可在真空室20的两端方向上移动。发射器支撑部32支撑发射器31，使得电子发生部34面向靶材41。操作部36通过波纹管35连接至发射器支撑部32。操作部36配置成通过波纹管35操作发射器支撑部32。保护电极33由诸如不锈钢的材料制成。保护电极33设置在发射器31的电子发生部34的外周侧上。保护电极33包括第一接收部37以及与第一接收部37连接的第二接收部38。第一接收部37接收发射器31和发射器支撑部32。第二接收部38接收波纹管35和操作部36。此外，第二接收部38通过凸缘部39固定至真空容器2的绝缘构件21b的开口边缘部分。

此外，圆柱形突出部51从面向靶材41的发射器支撑部32的一个端部突出。发射器31插入并安装在突出部51中。

此外，在发射器支撑部32的该一个端部中，可以避免在场发射装置10的真空钎焊过程中多余钎料50和保护电极33之间的接合。即，如图2所示，在突出部51的周壁部52中沿周壁部52的高度方向形成有狭缝(切口)53。

每个狭缝53形成为具有与周壁部52的高度相同的深度。此外，如图3所示，在周壁部52中径向地形成有多个狭缝53。此外，在发射器支撑部32的该一个端部中沿着突出部51的周壁部52形成有多余钎料释放槽54。

(靶材单元4)

如图7所示，靶材单元4包括靶材41和凸缘部42。靶材41位于真空室20的另一端侧上。靶材41面向发射器31的电子发生部34。凸缘部42固定在真空容器2的绝缘构件21a的开口边缘部分上。靶材41可以采用各种形式，只要从发射器31的电子发生部34发射的电子束L1碰撞在靶材41上，并且靶材41发射X射线L2等等，如图所示。该靶材41包括倾斜表面40，该倾斜表面形成在面向发射器31的电子发生部34的部分处，并且该倾斜表面在相对于电子束L1以预定角度倾斜的相交方向上延伸。通过电子束L1与该倾斜表面40的碰撞，X射线L2沿从电子束L1的发射方向弯曲的方向(例如，沿真空室20的横截面方向，如图所示)辐射。

(本实施例的操作和效果)

在场发射装置中，在电子发生部34和保护电极33通过操作部36对发射器支撑部32的操作而彼此分开的情况下，电压被施加到保护电极33。由此，可以至少对真空室20内的保护电极33进行改质处理(例如，保护电极33的表面被熔化并平滑化)。此外，可以在场发射装置10中获得期望的耐压。

通常，场发射装置是通过真空钎焊形成的。当诸如钎料量、发射器的支撑构件的表面状态和真空炉的状态之类的各种条件的变化叠加在一起(同时产生)时，多余钎料可能会泄漏和膨胀。图8和图9中示例说明的传统发射器支撑结构具有仅包含供发射器31插入和安装的突出部51的结构。因此，泄漏和膨胀的多余钎料50到达发射器支撑部32的外周部，如图12所示。当多余钎料50与保护电极33接合时，发射器31不能从非放电位置(图10)移位到放电位置(图11)，从而丧失场发射装置的功能(图12)。此外，发射器支撑部32和发射器31的接触表面之间的间隙很小。这样一来，诸如空气的气体不能被释放而留下，从而导致发射器的接合缺陷和不必要倾斜。

另一方面，如图2和图3所示，根据本实施例的发射器支撑部32包括形成在突出部51的周壁部52中的狭缝53。此外，多余钎料释放槽54形成为与突出部51相邻。因此，在真空钎焊过程中，多余钎料50通过狭缝53迁移到多余钎料释放槽54中，如图1所示。

因此，在包括狭缝53和多余钎料释放槽54的上述发射器支撑结构1中，即使当多余钎料50泄漏到突出部51的外部时，也可以避免向发射器支撑部32外部的扩散以及避免与保护电极33的接合(图1)。因此，可以确保配置成任意设置靶材41和发射器31的电子发生部34之间的距离的场发射装置10的功能。此外，狭缝53形成为使得在发射器支撑部32和发射器31的接触表面之间的间隙中的诸如空气的气体被排出。因此，可以防止接触不良等等。

此外，狭缝53形成为具有与周壁部52的高度相同的深度。因此，可以更有效地将多余钎料50从狭缝53迁移到多余钎料释放槽54。此外，形成有多个狭缝。因此，可以提高气体的排出和多余钎料50的迁移的效果。

[第二实施例]

当在真空钎焊过程中发射器31和发射器支撑部32之间的气体释放(脱气)不充分时，在发射器31被设置为相对于发射器支撑部32倾斜的情况下，可能无法获得期望电流值，并且所发射的电子可能不会会聚(聚焦)。

因此，根据第二实施例的图4-6所示的发射器支撑结构1配置成防止多余钎料50膨胀到发射器支撑部32的外周，从而防止发射器31的倾斜。即，在根据该实施例的发射器支撑结构1中，在发射器支撑部32的发射器设置部30中进一步形成有气体释放槽55。

气体释放槽55沿着突出部51的径向方向形成。此外，气体释放槽55与多余钎料释放槽54连接。气体释放槽55的深度d1被设置为小于多余钎料释放槽54的深度d2。

如上所述，发射器设置部30包括气体释放槽55。这样，在真空钎焊过程中留在发射器支撑部32和发射器设置部30之间的气体通过气体释放槽55迁移到多余钎料释放槽54。因此，除了第一实施例的效果之外，还可以提高发射器设置部30与发射器31之间的紧密抵接，并且更有效地防止由于发射器31的倾斜设置引起的上述问题。

此外，在发射器设置部30和发射器31之间使用的钎料采用具有形成在圆盘中的发射器附接孔的环形构件的情况下，可以进一步提高发射器设置部30和发射器31之间的紧密抵接。

此外，如图6所示，气体释放槽55的深度d1被设置为小于多余钎料释放槽54的深度d2。这样，可以防止由于在发射器设置部30中形成气体释放槽55而引起的钎料不足。

符号说明

1…发射器支撑结构

2…真空容器，20…真空室

3…发射器单元，30…发射器设置部，31…发射器，32…发射器支撑部，33…保护电极

4…靶材单元，41…靶材，42…凸缘部

10…场发射装置

50…多余钎料，51…突出部，52…周壁部，53…狭缝，

54…多余钎料释放槽，55…气体释放槽

Claims (5)

1.一种用于场发射装置的发射器支撑结构，所述发射器支撑结构包括：

支撑部，所述支撑部设置成在朝所述场发射装置的真空室的两端的方向上移动，并且配置成支撑所述场发射装置的发射器；

突出部，所述突出部形成在面向所述场发射装置的靶材的所述支撑部的一个端部处，所述发射器插入和安装到所述突出部；

狭缝，所述狭缝沿所述突出部的周壁部的高度方向形成在所述周壁部中；和

多余钎料释放槽，所述多余钎料释放槽沿着所述周壁部形成在所述突出部的外侧。

2.根据权利要求1所述的发射器支撑结构，其中，所述狭缝形成为具有与所述周壁部的高度相同的深度。

3.根据权利要求1所述的发射器支撑结构，其中，多个所述狭缝形成在所述周壁部的径向方向上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的发射器支撑结构，其中，在所述支撑部的发射器设置部中沿着所述突出部的径向方向形成有气体释放槽；所述气体释放槽连接至所述多余钎料释放槽；并且所述气体释放槽的深度小于所述多余钎料释放槽的深度。

5.一种场发射装置，包括：

真空容器，所述真空容器包括真空室，并且所述真空容器由圆柱形绝缘体形成；

发射器，所述发射器位于所述真空室的一端侧上，并且包括面向所述真空室的另一端侧的电子发生部；

保护电极，所述保护电极设置在所述发射器的电子发生部的外周侧上；

靶材，所述靶材位于所述真空室的所述另一端侧上，并且面向所述发射器的电子发生部；和

支撑部，所述支撑部设置成在朝所述真空室的两端的方向上移动，并且配置成支撑所述发射器；

突出部，所述突出部形成在面向所述靶材的所述支撑部的一个端部处，所述发射器插入和安装到所述突出部；

狭缝，所述狭缝沿所述突出部的周壁部的高度方向形成在所述周壁部中；和

多余钎料释放槽，所述多余钎料释放槽沿着所述周壁部形成在所述突出部的外侧。

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