JP2000223003A - 電子銃及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエネルト電極の形状の設計の自由度を増す
と共に、ウエネルト電極と集束電極との間の接続の信頼
性を向上させた冷陰極を備えた電子銃を提供する。 【解決手段】 冷陰極２と、冷陰極２のゲート電極に接
続されたゲート電極給電板３と、冷陰極２の集束電極に
接続されたウエネルト電極４と、冷陰極２の電子放出面
１２とは反対側の面に設けられたエミッタ電極５とを備
えている電子銃１において、ウエネルト電極４は、外周
部に欠落部１５が設けられる。組立時には、ウエネルト
電極４を冷陰極２の集束電極に接続した後、欠落部１５
のところでゲート電極給電板３がゲート電極に接続され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波管な
どの電子源となる電子銃であって、特に陰極として冷陰
極を搭載した電子銃に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷陰極３２を搭載した電子銃３１の従来
例を図６を参照して次に述べる。

【０００３】冷陰極３２は、その電子放出面３３側にウ
エネルト電極３４が設置されている。一方、冷陰極３２
の電子放出面３３とは反対の裏面には、エミッタ電極３
５が設けられる。

【０００４】ウエネルト電極３４は、その外周に配置さ
れた円筒型支持体（図示省略）に固定されて保持されて
いる。エミッタ電極３５は、バネ３６を介してエミッタ
電極支持体（図示省略）により支持されている。冷陰極
３２のエミッタ（図示省略）は、エミッタ電極３５とエ
ミッタ電極支持体を介して外部電源側と接続されてお
り、外部電源から給電されるものとなっている。

【０００５】冷陰極３２は、エミッタ電極支持体及びバ
ネ３６により、ウエネルト電極３４に押しつけられてい
る。すなわち、冷陰極３２は、ウエネルト電極３４とエ
ミッタ電極３５とにより挟まれて支持されている。

【０００６】ウエネルト電極３４は、冷陰極３２から放
出された電子の流れ（電子流）の方向を制御し、集束す
るためのものである。ウエネルト電極３４は、その中心
に設けられた孔３７と、この孔３７の周囲が冷陰極３２
側にすり鉢状に曲がって形成されたすり鉢状部３８とを
有している。ウエネルト電極３４は、孔３７が電子流を
通過させ、すり鉢状部３８の先端が冷陰極３２と接する
ものとなっている。

【０００７】さらに、冷陰極３２として、図７に示すよ
うに、その基板３９の表面（電子放出面３３）に、エミ
ッタ４０と、ゲート電極４１と、集束陰極４２が設けら
れたものが提案されている。

【０００８】エミッタ４０は、電子を放出するところで
ある。ゲート電極４１は、エミッタ４０の近傍に強電界
を発生させて、エミッタ４０に電子を放出させるために
設けられている。このゲート電極４１は、外部電源（図
示省略）側に接続され、外部電源から給電されるように
なっている。集束電極４２は、ウエネルト電極３４を介
して外部電源（図示省略）側と接続されており、冷陰極
３２から放出された電子流を集束させる電界を形成する
ものである。

【０００９】ゲート電極４１は、ウエネルト電極３４の
上面と冷陰極３２の上面との間の空間で、外部電源（図
示省略）側と接続されている。

【００１０】ゲート電極４１の電極引き出しは、図６及
び図７に示すようにボンディングワイヤ４３、または図
８に示すようにタブ４４を用いており、ボンディングワ
イヤ４３やタブ４４をゲート電極４１に溶着している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ゲート電極４１の電極
引き出し、つまりゲート電極４１へ給電するものとし
て、図６及び図７に示すようにボンディングワイヤ４３
を用いる場合、ボンディングワイヤ４３の強度を維持す
るため、ループを形成する必要があり、このループを形
成する空間を得るに要するだけ、ウエネルト電極３４の
上面と冷陰極３２の上面との間の距離を確保しなければ
ならない。

【００１２】ところが、このウエネルト電極３４の上面
と冷陰極３２の上面との間の距離を大きく確保するため
には、単純にウエネルト電極３４のすり鉢状部３８を深
くすればよいというわけではない。ウエネルト電極３４
のすり鉢状部３８を深くすると、ウエネルト電極３４と
集束電極４２との間の距離が大きくなる。そうすると、
冷陰極３２への電界の作用が少なくなり、電子が充分取
り出せないことになる。

【００１３】このように、ボンディングワイヤ４３の収
納性と、電子の放出しやすさ（パビーアンス）の確保と
いう相反する要求の妥協点を見いださなければならない
ので、ウエネルト電極３４の形状の設計自由度が制限さ
れる。

【００１４】また、図８に示すようにタブ４４を用いる
場合の組立順序を述べると、まずタブ４４がゲート電極
に接続され、次いでウエネルト電極３４が集束電極に接
続される。すなわち、ウエネルト電極３４が接続される
までは、タブ４４のみで冷陰極３２をエミッタ電極３５
側に押さえるものとなっている。もしウエネルト電極３
４を最初に冷陰極３２に接続してしまうと、ウエネルト
電極３４の上面と冷陰極３２の上面との間の距離が小さ
いので、タブ４４を冷陰極３２に接続しにくくなるから
である。

【００１５】最初からタブ４４により冷陰極３２を押さ
えて固定する場合、タブ４４の剛性が低いと、冷陰極３
２を押さえる力が限定されるので、十分に冷陰極３２を
押さえることができないおそれがある。

【００１６】そこで、剛性を高めたタブ４４により冷陰
極を押さえると、ウエネルト電極３４と集束電極との間
の接続が不完全となるおそれがある。

【００１７】この発明の目的は、ウエネルト電極の形状
の設計自由度を増すと共に、ウエネルト電極と集束電極
との間の接続の信頼性を向上させた電子銃を提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明では、ウエネルト電極は、外周部に少なく
とも一個の欠落部が設けられており、この欠落部のとこ
ろでゲート電極にゲート電極引き出し手段が接続される
ように構成されている。

【００１９】この構成によると、ゲート電極引き出し手
段を考慮して、ウエネルト電極の上面と冷陰極の上面と
の間の距離を大きくしなくともよい。したがって、ウエ
ネルト電極の形状の設計自由度が増すものとなる。

【００２０】また、この構成によると、組立順序とし
て、ウエネルト電極を冷陰極の集束電極に接続した後、
ウエネルト電極の欠落部のところで、ゲート電極に、ゲ
ート電極引き出し手段を接続できる。当初よりウエネル
ト電極により冷陰極を押しつけて固定するので、ウエネ
ルト電極と集束電極との間の接続が不完全となることが
ない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図１〜図５を参照して説明する。

【００２２】図１〜４に、この発明の電子銃の一実施形
態が示されている。

【００２３】この電子銃１は、Ｋａ帯（３０ＧＨｚ帯）
電子管に用いられるものである。

【００２４】この電子銃１は、エミッタ８とゲート電極
９と集束電極１０とが基板１１の表面（電子放出面１
２）に設けられている冷陰極２と、冷陰極２のゲート電
極９と外部電源（図示省略）側とを接続するゲート電極
引き出し手段としての例えばゲート電極給電板３と、集
束電極１０と外部電源（図示省略）側とを接続するウエ
ネルト電極４と、冷陰極２の電子放出面１２とは反対側
の背面に接触して設けられたエミッタ電極５と、このエ
ミッタ電極５をバネ６を介して支持するエミッタ電極支
持体７とを備えている。

【００２５】ここで、電子銃１は、真空外囲器（図示省
略）に収容され、高真空環境に保持されている。

【００２６】冷陰極２は、これに対向した位置に陽極
（図示省略）が配置されている。

【００２７】冷陰極２に設けられたエミッタ８は、電子
を放出するためのものである。ゲート電極９は、エミッ
タ８の近傍に強電界を発生させて電子を放出させるため
に設けられている。集束電極１０は、エミッタ８から放
出された電子の方向を制御し、集束させるために設けら
れている。

【００２８】ウエネルト電極４は、集束電極１０に接続
されている。ウエネルト電極４は、中央に設けられた孔
１３と、この孔１３の周囲に設けられたすり鉢状部１４
と、外周部に設けられた欠落部１５とを有している。欠
落部１５は、ウエネルト電極４の外周部に少なくとも一
個、例えば周方向に等間隔をおいて四個設けられる。こ
のようにウエネルト電極４に欠落部１５を設けた点が、
この発明の最大の特徴である。

【００２９】ウエネルト電極４は、金属などからなる第
一の円筒型支持体１６の端面に溶接などにより固定され
て支持されており、この第一の円筒型支持体１６を介し
て外部電源側に接続されている。

【００３０】ウエネルト電極４は、例えば０．５ｍｍ厚
みの非磁性ステンレス鋼からなり、内径２ｍｍ、外径５
ｍｍ、高さ１ｍｍとなっている。

【００３１】ゲート電極給電板３は、ゲート電極９に接
続されている。ゲート電極給電板３は、金属などからな
る第二の円筒型支持体１７の端面に溶接などにより固定
されて支持されており、この第二の円筒型支持体１７を
介して外部電源側に接続されている。第二の円筒型支持
体１７は、上記の第一の円筒型支持体１６の内周側に配
置されている。

【００３２】ゲート電極給電板３は、環状に形成されて
おり、ゲート電極９側に突出する少なくとも一個の突起
１８が、例えば周方向に等間隔をおいて四個設けられて
いる。ゲート電極給電板３は、例えば０．１ｍｍ厚みの
非磁性モネル板からなる。

【００３３】このゲート電極給電板３は、四個の突起１
８がそれぞれ、ウエネルト電極４の四個の欠落部１５の
ところで、ゲート電極９に接続されるものとなる。ゲー
ト電極給電板３によれば、突起１８のバネ力によりゲー
ト電極９に押圧、接触するだけで電気的接続が可能なの
で、ボンディングワイヤなどのような溶着により接続す
る場合に比べて、電気的接続が容易となる。

【００３４】ウエネルト電極４の欠落部１５は、ゲート
電極給電板３の突起１８全体が外部から見えるような大
きさに設けられているが、これに限らず、例えば突起１
８の先端がウエネルト電極４に隠れるような大きさに設
けてもよい。ただし、突起１８全体が見えるような欠落
部１５であると、ゲート電極９にゲート電極給電板３が
接続されているかどうかを、目で確認できる利点があ
る。

【００３５】ウエネルト電極４は、ゲート電極給電板３
よりも剛性が高いものが用いられており、冷陰極２を充
分押しつけ可能なものとなっている。

【００３６】この電子銃１の組立順序を述べると、ウエ
ネルト電極４を冷陰極２の集束電極１０に接続した後、
ウエネルト電極４の四個の欠落部１５のところで、ゲー
ト電極給電板３の突起１８を冷陰極２のゲート電極９に
接触させる。

【００３７】上述のように構成された電子銃１にあって
は、次のように、ウエネルト電極４の形状の設計の自由
度が増すと共に、ウエネルト電極４と集束電極２との間
の接続の信頼性が向上される。

【００３８】ウエネルト電極４の欠落部１５のところ
で、ゲート電極給電板３の突起１８をゲート電極９に押
圧、接続する。これによると、ゲート電極給電板３を考
慮してウエネルト電極４の上面と冷陰極２の上面との間
の距離を大きく設計する必要がなくなるので、ウエネル
ト電極４の形状、特にすり鉢状部１４の深さについての
設計の自由度が増すものとなる。その結果、例えばウエ
ネルト電極４の上面と冷陰極２の上面との間の距離を小
さく設計することにより、充分なパビーアンスが確保さ
れる。

【００３９】また、ウエネルト電極４を集束電極１０に
接続した後、ゲート電極給電板３をゲート電極９に接続
する。すなわち、冷陰極２をエミッタ電極５側に押しつ
ける部材は、当初からウエネルト電極４である。そし
て、ウエネルト電極４の剛性がゲート電極給電板３より
高く、バネ係数が高いので、ウエネルト電極４と集束電
極１０との間の接続が不完全となることがない。一方、
ゲート電極給電板３として剛性が低く、バネ係数が低い
ものが用いられるので、ゲート電極給電板３の突起１８
が良好にゲート電極９に接触されることになり、接続性
が高まる。

【００４０】第一の円筒型支持体１６と、第二の円筒型
支持体１７と、エミッタ電極支持体７とに、それぞれ所
定の電圧を印加することにより、冷陰極２が電子を放出
し、電子銃１として機能する。

【００４１】なお、この発明は、上述した実施形態に限
定されるものではなく、種々の変形例が実施可能であ
る。

【００４２】例えば、上述した実施形態では、ゲート引
き出し手段としてゲート電極給電板３からなるものを示
したが、これに限らず、例えば図５に示す変形例のよう
に、ボンディングワイヤ１９を用いて接続してもよい。

【００４３】この変形例では、電子銃１がＬ（１．３Ｇ
Ｈｚ）帯用のものであり、上述した実施形態のものに比
べて大形のものである。ウエネルト電極４は、内径５ｍ
ｍ、外径２５ｍｍ、高さ２ｍｍである。

【００４４】この変形例では、上述した実施形態に比べ
て電子銃１が大形なので、冷陰極２と陽極（図示省略）
との間の間隔が上述した実施形態に比べて大きい。した
がって、ボンディングワイヤ１９のループを許容するだ
けの空間を確保できる。ボンディングワイヤ１９を用い
ると、ゲート電極給電板３などに比べて、製造コストの
低減化を図ることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、ウエネルト電極を冷陰極の集束電極に接続した後、
ウエネルト電極の欠落部のところでゲート電極にゲート
電極引き出し手段を接続するので、次のような効果を奏
する。

【００４６】（１）欠落部のところで、ゲート電極にゲ
ート電極引き出し手段が接続されるので、ウエネルト電
極の形状の設計の自由度を増すことができる。

【００４７】（２）また、当初からウエネルト電極によ
り冷陰極を押しつけて固定するので、ウエネルト電極と
集束電極との間の接続を確実にできる。

【００４８】（３）欠落部があるので、ウエネルト電極
とゲート電極との間の電気的短絡が防止される。

【００４９】（４）欠落部のところでゲート電極にゲー
ト電極引き出し手段が接続されるので、その接続作業を
容易に行うことができ、接続のために特別な治具、装
置、技能を必要としない。

【００５０】（５）最初からウエネルト電極により冷陰
極を押さえて固定するので、ゲート電極引き出し手段を
小形、軽量化できる。

【００５１】（６）最初にウエネルト電極により冷陰極
を押さえて固定するので、ウエネルト電極と冷陰極との
間の軸合わせ、つまり偏心度調整を容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電子銃の一実施形態の一部破断した
分解斜視図である。

【図２】図１の電子銃の一部拡大断面図である。

【図３】図１の電子銃の平面図である。

【図４】図１の電子銃の概略構成図である。

【図５】この発明の電子銃の一変形例の概略構成図であ
る。

【図６】従来の電子銃の一例の概略構成図である。

【図７】提案されている電子銃の一部拡大断面図であ
る。

【図８】従来の電子銃の他の例の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ 冷陰極 ３ ゲート電極給電板（ゲート電極引き出し手段） ４ ウエネルト電極 ５ エミッタ電極 ６ バネ ７ エミッタ電極支持体 ８ エミッタ ９ ゲート電極 １０ 集束電極 １１ 基板 １２ 電子放出面 １３ 孔 １４ すり鉢状部 １５ 欠落部 １６ 第一の円筒支持体 １７ 第二の円筒支持体 １８ 突起 １９ ボンディングワイヤ（ゲート電極引き出し手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子を放出するエミッタと、このエミッタ
   の近傍に強電界を発生させて電子を放出させるゲート電
   極と、エミッタから放出された電子の方向を集束させる
   集束電極とが表面に設けられている冷陰極と、 ゲート電極と外部電源側とを接続するゲート電極引き出
   し手段と、 集束電極と外部電源側とを接続するウエネルト電極とを
   備えている電子銃において、 ウエネルト電極は、外周部に少なくとも一個の欠落部が
   設けられており、この欠落部のところでゲート電極にゲ
   ート電極引き出し手段が接続されるものとなっているこ
   とを特徴とする電子銃。
2. 【請求項２】ウエネルト電極は、ゲート電極引き出し手
   段に比べて剛性が高いものであることを特徴とする請求
   項１に記載の電子銃。
3. 【請求項３】ゲート電極引き出し手段は、ゲート電極給
   電板からなっていることを特徴とする請求項１または２
   に記載の電子銃。
4. 【請求項４】ゲート電極給電板は、ゲート電極側に湾曲
   する突出する少なくとも一個の突起が設けられているこ
   とを特徴とする請求項３に記載の電子銃。
5. 【請求項５】ゲート電極引き出し手段は、ボンディング
   ワイヤからなっていることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の電子銃。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかの電子銃の組立方
   法であって、 ウエネルト電極を冷陰極の集束電極に接続した後、ウエ
   ネルト電極の欠落部のところでゲート電極引き出し手段
   を冷陰極のゲート電極に接続することを特徴とする電子
   銃の組立方法。