JP2020092054A

JP2020092054A - Cathode structure

Info

Publication number: JP2020092054A
Application number: JP2018229904A
Authority: JP
Inventors: 昭人原; Akito Hara
Original assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-11

Abstract

To provide a cathode structure capable of improving reliability.SOLUTION: The cathode structure includes: a cathode base having a first surface and a second surface opposite to the first surface; a tubular member having a first opening end fixed to the second surface and a second opening end opposite to the first opening end; a heater housed in the tubular member; and an embedding material fixing the heater in the tubular member. A first inner diameter of the first opening end is larger than a second inner diameter of the second opening end.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

実施形態は、陰極構体に関する。 Embodiments relate to a cathode assembly.

一般に、含浸型陰極構体を備えた電子銃は、クライストロンや進行波管などの直流電子エネルギをマイクロ波電力に変換する電子管に用いられている。含浸型陰極構体は、陰極基体と、陰極基体に固定されたスリーブと、スリーブ内に埋め込まれたヒータと、スリーブ内でヒータを固定し、絶縁性を有するためにアルミナなどから成る埋め込み材とを備えている。含浸型陰極構体は、ヒータにより陰極基体が加熱されることで陰極基体の表面から電子を放射する。 Generally, an electron gun provided with an impregnated cathode structure is used in an electron tube such as a klystron or a traveling wave tube that converts direct-current electron energy into microwave power. The impregnated-type cathode assembly includes a cathode base, a sleeve fixed to the cathode base, a heater embedded in the sleeve, and an embedding material made of alumina or the like for fixing the heater in the sleeve and having insulation. I have it. The impregnated-type cathode structure emits electrons from the surface of the cathode substrate when the cathode substrate is heated by the heater.

例えば、アルミナなどから成る埋め込み材は、モリブデンなどの金属材料から成るスリーブと比較して熱膨張率が大きいため、ヒータのオン・オフが繰り返されると、埋め込み材とスリーブとの境界に隙間が生じる。そのため、埋め込み材が脱落する可能性がある。 For example, an embedding material made of alumina or the like has a higher coefficient of thermal expansion than a sleeve made of a metal material such as molybdenum, so that when the heater is repeatedly turned on and off, a gap is generated at the boundary between the embedding material and the sleeve. .. Therefore, the filling material may fall off.

特開平１１−１８５５９７号公報JP-A-11-185597

本発明の実施形態は、このような点に鑑みなされたもので、信頼性を向上することが可能な陰極構体を提供することを目的とする。 The embodiment of the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a cathode assembly capable of improving reliability.

本実施形態に係る陰極構体は、第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有する陰極基体と、前記第２面に固定された第１開口端部と、前記第１開口端部と反対側の第２開口端部とを有する筒状部材と、前記筒状部材内に収容されたヒータと、前記筒状部材内で前記ヒータを固定している埋め込み材と、を備え、前記第１開口端部の第１内径は、前記第２開口端部の第２内径よりも大きい。 A cathode assembly according to the present embodiment has a cathode base having a first surface and a second surface opposite to the first surface, a first opening end fixed to the second surface, and the first opening. A tubular member having an open end and a second open end opposite to the open end, a heater housed in the tubular member, and an embedding material fixing the heater in the tubular member. The first inner diameter of the first opening end is larger than the second inner diameter of the second opening end.

本実施形態に係る陰極構体は、第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有する陰極基体と、
前記第２面に固定された第１開口端部と、前記第１開口端部と反対側の第２開口端部とを有する筒状部材と、前記筒状部材内に収容されたヒータと、前記筒状部材内で前記ヒータを固定している埋め込み材と、を備え、前記筒状部材の内面は、前記第１開口端部から前記第２開口端部に向かって傾斜している、 The cathode structure according to the present embodiment includes a cathode base having a first surface and a second surface opposite to the first surface,
A tubular member having a first opening end fixed to the second surface, a second opening end opposite to the first opening end, and a heater housed in the tubular member, An embedding material that fixes the heater in the tubular member, wherein an inner surface of the tubular member is inclined from the first opening end portion toward the second opening end portion.

図１は、実施形態に係るクライストロンの一構成例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of the klystron according to the embodiment. 図２は、図１に示した陰極構体の一構成例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode structure shown in FIG. 図３は、変形例１に係る陰極構体の一構成例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly according to Modification 1. 図４は、変形例２に係る陰極構体の一構成例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly according to Modification 2. 図５は、変形例３に係る陰極構体の一構成例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly according to Modification 3. 図６は、変形例４に係る陰極構体の一構成例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly according to Modification 4. 図７は、変形例５に係る陰極構体の一構成例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly according to Modification 5.

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. It should be noted that the disclosure is merely an example, and a person having ordinary skill in the art can easily think of an appropriate modification while keeping the gist of the invention, and is naturally included in the scope of the invention. Further, in order to make the description clearer, the drawings may schematically show the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual mode, but this is merely an example, and the interpretation of the present invention will be understood. It is not limited. In the specification and the drawings, the same elements as those described above with reference to the drawings already described are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof may be appropriately omitted.

（実施形態）
まず、電子銃を適用するクライストロンＫＴの構成について説明する。
図１は、実施形態に係るクライストロンＫＴの一構成例を示す概略図である。
図１に示した例では、クライストロンＫＴは、電子銃部１と、コレクタ２と、高周波相互作用部３と、集束コイル４と、出力導波管５と、を備えている。コレクタ２、高周波相互作用部３及び出力導波管５は、それぞれ、金属部材で形成されている。 (Embodiment)
First, the configuration of the klystron KT to which the electron gun is applied will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of the klystron KT according to the embodiment.
In the example shown in FIG. 1, the klystron KT includes an electron gun unit 1, a collector 2, a high frequency interaction unit 3, a focusing coil 4, and an output waveguide 5. The collector 2, the high frequency interaction part 3 and the output waveguide 5 are each formed of a metal member.

電子銃部１は、電子ビームを放射する電子銃（陰極構体、陰極、又はカソードと称する場合もある）１ａと、陰極構体１ａから放出された電子ビームを加速させ、電子の流れをコレクタ２方向に作る陽極構体（陽極、又はアノードと称する場合もある）１ｂと、を有している。図１に示した例では、電子銃部１は、１個の陰極構体1ａを有している。なお、電子銃部１は、複数個の陰極構体1ａを有していてもよい。複数個の陰極構体1ａを有する場合、電子銃部１は、複数の電子ビームを放出できる。 The electron gun unit 1 accelerates an electron gun (which may also be referred to as a cathode structure, a cathode, or a cathode) 1a that emits an electron beam and an electron beam emitted from the cathode structure 1a to direct an electron flow to a collector 2 direction. And an anode assembly (also referred to as an anode or an anode) 1b manufactured in 1. In the example shown in FIG. 1, the electron gun unit 1 has one cathode assembly 1a. The electron gun unit 1 may have a plurality of cathode structures 1a. When having a plurality of cathode structures 1a, the electron gun unit 1 can emit a plurality of electron beams.

コレクタ２は、高周波相互作用部３を通過した使用済みの電子ビーム（スペントビーム）を捕捉し、スペントビームのエネルギを熱に変換する。コレクタ２は、図示しない冷却機構により冷却されている。
高周波相互作用部３は、クライストロンＫＴのボディ部である。高周波相互作用部３は、電子銃部１及びコレクタ２の間に気密に接続されている。高周波相互作用部３は、電子銃部１及びコレクタ２の間に位置する入力空胴３ａと、入力空胴３ａ及びコレクタ２の間に位置する少なくとも１つの中間空胴３ｂと、中間空胴３ｂ及びコレクタ２の間に位置し、穴部Ｏが形成された出力空胴３ｃと、入力空胴３ａ、中間空胴３ｂ及び出力空胴３ｃを気密に連結したドリフト管３ｄと、を有している。図１に示した例では、高周波相互作用部３は、３つの中間空胴３ｂを有している。また、入力空胴３ａ、中間空胴３ｂ及び出力空胴３ｃは、それぞれ、ドリフト管３ｄに接続されている。 The collector 2 captures the used electron beam (spent beam) that has passed through the high-frequency interaction unit 3 and converts the energy of the spent beam into heat. The collector 2 is cooled by a cooling mechanism (not shown).
The high frequency interaction part 3 is a body part of the klystron KT. The high frequency interaction unit 3 is hermetically connected between the electron gun unit 1 and the collector 2. The high frequency interaction section 3 includes an input cavity 3a located between the electron gun section 1 and the collector 2, at least one intermediate cavity 3b located between the input cavity 3a and the collector 2, and an intermediate cavity 3b. And an output cavity 3c formed between the collector 2 and the hole O, and a drift pipe 3d that hermetically connects the input cavity 3a, the intermediate cavity 3b, and the output cavity 3c. There is. In the example shown in FIG. 1, the high frequency interaction part 3 has three intermediate cavities 3b. The input cavity 3a, the intermediate cavity 3b, and the output cavity 3c are connected to the drift tube 3d, respectively.

ここで、高周波相互作用部３の動作原理について説明する。入力信号が入力空胴３ａに入力される。入力信号は、例えば、電波（マイクロ波）である。入力空胴３ａを通過するとき、電子銃部１から放射された電子ビームは、入力空胴３ａに入力された入力信号により速度変調される。その後、電子ビームが一様電界中を通過する間、電子ビームに密度変調が生じる。密度変調が生じることにより、電子ビームは、次第に集群（バンチ）される。集群された電子ビームは、中間空胴３ｂを通過する度に相互作用により空胴に高周波電界を発生する。これにより、電子ビームはその電界により再度速度変調を受ける。集群された電子ビームは、出力空胴３ｃの間隙を通過する時、大きな交流電界を誘起する。出力空胴３ｃの間隙を通過した電子ビームは、増幅された高周波（大電力マイクロ波）の出力信号として出力空胴３ｃから外部に出力される。つまり、高周波相互作用部３は、入力空胴３ａに入力された入力信号を増幅された高周波の出力信号として出力空胴３ｃから出力する。 Here, the operation principle of the high frequency interaction unit 3 will be described. The input signal is input to the input cavity 3a. The input signal is, for example, a radio wave (microwave). When passing through the input cavity 3a, the electron beam emitted from the electron gun unit 1 is velocity-modulated by the input signal input to the input cavity 3a. Then, while the electron beam passes through the uniform electric field, density modulation occurs in the electron beam. Due to the density modulation, the electron beam is gradually bunched. Each time the bunched electron beams pass through the intermediate cavity 3b, they interact with each other to generate a high-frequency electric field in the cavity. As a result, the electron beam undergoes velocity modulation again due to the electric field. The bunched electron beams induce a large AC electric field when passing through the gap of the output cavity 3c. The electron beam that has passed through the gap of the output cavity 3c is output to the outside from the output cavity 3c as an amplified high-frequency (high-power microwave) output signal. That is, the high frequency interaction unit 3 outputs the input signal input to the input cavity 3a from the output cavity 3c as an amplified high frequency output signal.

集束コイル４は、筒状に形成され、高周波相互作用部３の外周を囲んでいる。集束コイル４は、電子銃部１から放射される電子ビームを集束するものである。
出力導波管５は、高周波相互作用部３の出力空胴３ｃの穴部Ｏに接続されている。出力導波管５の内側の空間は、出力空胴３ｃの内側の空間と連続である。出力導波管５には、誘電体で形成された出力窓５ａが気密に取り付けられている。出力導波管５は、穴部Ｏを介して出力空胴３ｃから入力された出力信号を出力窓５ａから出力する。 The focusing coil 4 is formed in a tubular shape and surrounds the outer periphery of the high frequency interaction section 3. The focusing coil 4 focuses the electron beam emitted from the electron gun unit 1.
The output waveguide 5 is connected to the hole O of the output cavity 3c of the high frequency interaction unit 3. The space inside the output waveguide 5 is continuous with the space inside the output cavity 3c. An output window 5a made of a dielectric material is airtightly attached to the output waveguide 5. The output waveguide 5 outputs the output signal input from the output cavity 3c through the hole O from the output window 5a.

次に、陰極構体１ａについて説明する。
図２は、図１に示した陰極構体１ａの一構成例を示す断面図である。図２には、陰極構体１ａの中心軸ＣＴを示している。
陰極構体１ａは、例えば、含浸型陰極構体である。陰極構体１ａは、陰極基体１０、スリーブ（陰極スリーブ又は筒状部材）２０、ヒータ３０、及び埋め込み材４０を備えている。図２に示した例では、陰極基体１０、スリーブ２０、及び埋め込み材４０は、中心軸ＣＴを中心として同軸状に配置されている。 Next, the cathode structure 1a will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly 1a shown in FIG. FIG. 2 shows the central axis CT of the cathode structure 1a.
The cathode assembly 1a is, for example, an impregnated cathode assembly. The cathode assembly 1 a includes a cathode substrate 10, a sleeve (cathode sleeve or tubular member) 20, a heater 30, and an embedding material 40. In the example shown in FIG. 2, the cathode substrate 10, the sleeve 20, and the embedding material 40 are coaxially arranged with the central axis CT as the center.

陰極基体１０は、板状、例えば、円板状に形成されている。一例では、陰極基体１０の直径は、例えば、３ｍｍ〜１０ｍｍである。なお、陰極基体１０の直径は、３ｍｍより小さくてもよいし、１０ｍｍより大きくてもよい。陰極基体１０は、多孔質の金属部材、例えば、２０％程度の空孔率を有する多孔質のタングステン（Ｗ）で形成されている。陰極基体１０の空孔には、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などから成る電子放出物質が含浸されている。陰極基体１０は、図１に示した陽極構体１ｂ側に位置する電子放出面１０Ａと、電子放出面１０Ａと反対側の裏面１０Ｂとを有している。電子放出面１０Ａは、平面または所定の曲率を有している。図２に示した例では、電子放出面１０Ａは、裏面１０Ｂ側に窪んでいる曲面状に形成されている。 The cathode substrate 10 is formed in a plate shape, for example, a disk shape. In one example, the cathode substrate 10 has a diameter of, for example, 3 mm to 10 mm. The diameter of the cathode substrate 10 may be smaller than 3 mm or larger than 10 mm. The cathode substrate 10 is formed of a porous metal member, for example, porous tungsten (W) having a porosity of about 20%. The holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting material such as barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO), and aluminum oxide (Al2O3). The cathode substrate 10 has an electron emission surface 10A located on the side of the anode structure 1b shown in FIG. 1 and a back surface 10B opposite to the electron emission surface 10A. The electron emission surface 10A has a flat surface or a predetermined curvature. In the example shown in FIG. 2, the electron emission surface 10A is formed into a curved surface that is recessed toward the back surface 10B.

電子放出面１０Ａを加工する際に空孔の目潰れが生じやすい。空孔の目潰れが生じると、電子放出物質が、空孔に充分に含浸されない可能性がある。そのため、電子放出物質を空孔に十分に含浸するために、以下に示すような方法で電子放出物質を陰極基体１０に含浸させることが望ましい。
図２に示した例では、はじめに、電子放出面１０Ａを曲面状に加工する前に、陰極基体１０の空孔に金属部材、例えば、銅（Ｃｕ）を含浸させる。次に、電子放出面１０Ａを曲面状に加工した後に、陰極基体１０を水素雰囲気下又は真空下において加熱して、含浸されている銅（Ｃｕ）を飛散させる。その後、陰極基体１０の空孔に電子放出物質を含浸させる。
以上に示した方法により陰極基体１０の空孔に電子放出物質を充分に含浸させることができる。陰極基体１０は、所定の温度に到達した際に電子を放出する。例えば、陰極基体１０は、９００℃乃至１０５０℃に到達した際に電子放出面１０Ａから電子を放出する。なお、陰極基体１０は、９００℃より小さい温度で電子を放出してもよいし、１０５０℃よりも大きい温度で電子を放出してもよい。 When processing the electron emission surface 10A, the holes are likely to be crushed. If the holes are crushed, the electron emitting material may not be sufficiently impregnated into the holes. Therefore, in order to sufficiently impregnate the holes with the electron emitting substance, it is desirable to impregnate the cathode substrate 10 with the electron emitting substance by the following method.
In the example shown in FIG. 2, first, before the electron emission surface 10A is processed into a curved surface, the holes of the cathode substrate 10 are impregnated with a metal member such as copper (Cu). Next, after the electron emission surface 10A is processed into a curved surface, the cathode substrate 10 is heated in a hydrogen atmosphere or under vacuum to scatter the impregnated copper (Cu). After that, the holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting substance.
By the method described above, the holes of the cathode substrate 10 can be sufficiently impregnated with the electron emitting substance. The cathode substrate 10 emits electrons when reaching a predetermined temperature. For example, the cathode substrate 10 emits electrons from the electron emission surface 10A when reaching 900°C to 1050°C. The cathode substrate 10 may emit electrons at a temperature lower than 900°C or may emit electrons at a temperature higher than 1050°C.

スリーブ２０は、筒状、例えば、円筒状に形成されている。スリーブ２０は、金属部材、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属部材、又モリブデン（Ｍｏ）を含む金属部材などで形成されている。スリーブ２０は、陰極基体１０側に開口する開口部ＯＡを有する開口端部２０Ａと、開口部ＯＡと反対側で開口する開口部ＯＢを有する開口端部２０Ｂとを有している。開口端部２０Ａは、裏面１０Ｂに固定されている。開口端部２０Ａは、例えば、ルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金により裏面１０Ｂにろう付けされている。そのため、開口端部２０Ａの開口部ＯＡは、陰極基体１０により塞がれている。図２に示した例では、開口部ＯＡには、陰極基体１０の一部が、入り込んでいる。なお、開口部ＯＡに陰極基体１０の一部が入り込んでいなくともよい。 The sleeve 20 is formed in a tubular shape, for example, a cylindrical shape. The sleeve 20 is formed of a metal member, such as a metal member containing molybdenum (Mo) as a main component or a metal member containing molybdenum (Mo). The sleeve 20 has an opening end portion 20A having an opening portion OA opening toward the cathode substrate 10 side and an opening end portion 20B having an opening portion OB opening on the side opposite to the opening portion OA. The opening end 20A is fixed to the back surface 10B. The opening end 20A is brazed to the back surface 10B with, for example, a ruthenium-molybdenum (Ru-Mo) alloy. Therefore, the opening OA of the opening end 20A is closed by the cathode substrate 10. In the example shown in FIG. 2, a part of the cathode substrate 10 has entered the opening OA. It should be noted that part of the cathode substrate 10 does not have to enter the opening OA.

また、スリーブ２０は、外側の面（以下、外面と称する）Ｏ１Ｗと、内側の面（以下、内面と称する）ＩＷとを、有している。図２に示した例では、外面Ｏ１Ｗは、円筒状に広がっており、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに向かって延出している。スリーブ２０の外面Ｏ１Ｗの直径は、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに亘ってほぼ一定であり、例えば、３ｍｍ〜１０ｍｍである。以下、所定の物体の外面の径を外径と称する。なお、スリーブ２０の外径（外面Ｏ１Ｗの直径）は、３ｍｍより小さくてもよいし、１０ｍｍよりも大きくてもよい。また、スリーブ２０の外径は、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに亘って一定でなくともよい。内面ＩＷは、中空円錐台形状に広がっており、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに向かって内面ＩＷの直径が小さくなるように傾斜している。以下、所定の物体の内面の径を内径と称する。言い換えると、内面ＩＷは、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに向かって先細るテーパ形状（逆テーパ形状）に形成されている。スリーブ２０の内径（内面ＩＷの直径）は、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに向かって小さくなっている。つまり、開口端部２０Ａの内径Ｄ１Ａは、開口端部２０Ｂの内径Ｄ１Ｂよりも大きい。言い換えると、開口部ＯＡの直径Ｄ１Ａは、開口部ＯＢの直径Ｄ１Ｂよりも大きい。開口端部２０Ｂの厚さＴＢは、開口端部２０Ａの厚さＴＡよりも大きい。開口端部２０Ａの厚さＴＡは、例えば、０．３ｍｍ〜０．９ｍｍである。なお、開口端部２０Ａの厚さＴＡは、０．３ｍｍよりも小さくてもよいし、０．９ｍｍよりも大きくてもよい。開口端部２０Ｂは、ヒータ３０から離隔していることが望ましい。 Further, the sleeve 20 has an outer surface (hereinafter, referred to as an outer surface) O1W and an inner surface (hereinafter, referred to as an inner surface) IW. In the example shown in FIG. 2, the outer surface O1W extends in a cylindrical shape and extends from the opening end 20A toward the opening end 20B. The diameter of the outer surface O1W of the sleeve 20 is substantially constant from the opening end 20A to the opening end 20B, and is, for example, 3 mm to 10 mm. Hereinafter, the diameter of the outer surface of a predetermined object will be referred to as the outer diameter. The outer diameter of the sleeve 20 (the diameter of the outer surface O1W) may be smaller than 3 mm or larger than 10 mm. The outer diameter of the sleeve 20 does not have to be constant from the opening end 20A to the opening end 20B. The inner surface IW extends in a hollow truncated cone shape and is inclined from the opening end 20A toward the opening end 20B so that the diameter of the inner surface IW becomes smaller. Hereinafter, the diameter of the inner surface of a predetermined object will be referred to as the inner diameter. In other words, the inner surface IW is formed in a taper shape (inverse taper shape) that tapers from the opening end 20A toward the opening end 20B. The inner diameter of the sleeve 20 (the diameter of the inner surface IW) decreases from the open end 20A toward the open end 20B. That is, the inner diameter D1A of the opening end 20A is larger than the inner diameter D1B of the opening end 20B. In other words, the diameter D1A of the opening OA is larger than the diameter D1B of the opening OB. The thickness TB of the opening end 20B is larger than the thickness TA of the opening end 20A. The thickness TA of the opening end portion 20A is, for example, 0.3 mm to 0.9 mm. The thickness TA of the opening end portion 20A may be smaller than 0.3 mm or may be larger than 0.9 mm. The open end 20B is preferably separated from the heater 30.

ヒータ３０は、線状部材で形成されたフィラメントを有している。線状部材は、例えば、タングステン（Ｗ）を主成分とする金属部材、又はタングステン（Ｗ）を含む金属部材で形成されている。線状部材の直径は、例えば、０．３ｍｍである。なお、線状部材の直径は、０．３ｍｍよりも小さくてもよいし、０．３ｍｍよりも大きくてもよい。ヒータ３０は、先端部３０Ａと、先端部３０Ａと反対側の脚部３０Ｂを有している。脚部３０Ｂは、図示しない電源装置に接続されている。 The heater 30 has a filament formed of a linear member. The linear member is formed of, for example, a metal member containing tungsten (W) as a main component or a metal member containing tungsten (W). The diameter of the linear member is 0.3 mm, for example. The diameter of the linear member may be smaller than 0.3 mm or larger than 0.3 mm. The heater 30 has a tip portion 30A and a leg portion 30B opposite to the tip portion 30A. The leg 30B is connected to a power supply device (not shown).

ヒータ３０は、スリーブ２０の内側に配置されている。図２に示した例では、ヒータ３０は、スリーブ２０の中心部、例えば、中心軸ＣＴ付近に配置されている。先端部３０Ａは、スリーブ２０内において、陰極基体１０側（開口端部２０Ａ側）に位置している。先端部３０Ａは、陰極基体１０から離隔している。脚部３０Ｂは、スリーブ２０内において、開口端部２０Ｂ側に位置している。脚部３０Ｂは、開口端部２０Ｂから離隔している。ヒータ３０は、図示しない電源から電力が供給されることで発熱する。 The heater 30 is arranged inside the sleeve 20. In the example shown in FIG. 2, the heater 30 is arranged in the central portion of the sleeve 20, for example, near the central axis CT. The tip portion 30A is located inside the sleeve 20 on the cathode base 10 side (open end 20A side). The tip portion 30A is separated from the cathode substrate 10. The leg portion 30B is located inside the sleeve 20 on the side of the open end portion 20B. The leg portion 30B is separated from the open end portion 20B. The heater 30 generates heat when power is supplied from a power source (not shown).

埋め込み材４０は、熱伝導性及び絶縁性を有する部材、例えば、アルミナなどから成るセラミックで形成されている。埋め込み材４０は、スリーブ２０と熱膨張率が異なり、例えば、スリーブ２０よりも熱膨張率が大きい。埋め込み材４０は、スリーブ２０内に埋め込まれて固着している。例えば、埋め込み材４０は、以下に示すような方法によりスリーブ２０内に埋め込まれて固着する。
はじめに、開口端部２０Ａに陰極基体１０を固定したスリーブ２０を用意する。結着剤を含む有機溶剤に粉末状のアルミナを加えて撹拌してペースト状にした埋め込み材４０を開口部ＯＢからこのスリーブ２０内に流し込む。次に、スリーブ２０内に流し込んだ埋め込み材４０を乾燥させて、埋め込み材４０内の有機溶剤を飛散させる。その後、真空中あるいは水素雰囲気下、１７５０〜１８５０℃で埋め込み材４０を焼結させてスリーブ２０内に固着させる。 The filling material 40 is formed of a member having thermal conductivity and insulation, for example, ceramics such as alumina. The embedding material 40 has a coefficient of thermal expansion different from that of the sleeve 20, and has a coefficient of thermal expansion larger than that of the sleeve 20, for example. The embedding material 40 is embedded and fixed in the sleeve 20. For example, the embedding material 40 is embedded and fixed in the sleeve 20 by the method described below.
First, the sleeve 20 in which the cathode substrate 10 is fixed to the open end portion 20A is prepared. Powdered alumina is added to an organic solvent containing a binder and stirred to form a paste-like embedding material 40 which is poured into the sleeve 20 through the opening OB. Next, the embedding material 40 poured into the sleeve 20 is dried to scatter the organic solvent in the embedding material 40. After that, the filling material 40 is sintered in a vacuum or in a hydrogen atmosphere at 1750 to 1850° C. and fixed in the sleeve 20.

以上に示したような方法によりスリーブ２０内に固着した埋め込み材４０は、スリーブ２０の内側の空間の形状に対応する形状、例えば、図２に示すように逆円錐台形状に形成される。埋め込み材４０は、陰極基体１０側（開口端部２０Ａ側）に位置する端部４０Ａと、端部４０Ａと反対側（開口端部２０Ｂ側）に位置する端部４０Ｂとを有している。端部４０Ａは、例えば、陰極基体１０の裏面１０Ｂに接着している。なお、端部４０Ａは、裏面１０Ｂに接着していなくともよい。埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗは、端部４０Ａから端部４０Ｂに向かって外径（外面Ｏ２Ｗの直径）が小さくなるように傾斜している。言い換えると、埋め込み材４０は、端部４０Ａから端部４０Ｂに向かって先細るテーパ形状（逆テーパ形状）に形成されている。埋め込み材４０の外径は、端部４０Ａから端部４０Ｂに向かって小さくなっている。つまり、端部４０Ａの外径Ｄ２Ａは、端部４０Ｂの外径Ｄ２Ｂより大きい。端部４０Ａの外径Ｄ２Ａは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ａ以下であり、且つスリーブ２０の内径Ｄ１Ｂより大きい。また、端部４０Ｂの外径Ｄ２Ｂは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ｂ以下である。なお、端部４０Ａの外径Ｄ２Ａは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ｂ以下であってもよい。
埋め込み材４０は、スリーブ２０内でヒータ３０を固定している。また、埋め込み材４０によりヒータ３０とともにスリーブ２０内を埋め込むことで、ヒータ３０の熱を効率よく伝達することができる。 The embedding material 40 fixed in the sleeve 20 by the method described above is formed in a shape corresponding to the shape of the space inside the sleeve 20, for example, an inverted truncated cone shape as shown in FIG. The filling material 40 has an end portion 40A located on the cathode substrate 10 side (opening end portion 20A side) and an end portion 40B located on the opposite side (opening end portion 20B side) from the end portion 40A. The end portion 40A is adhered to the back surface 10B of the cathode substrate 10, for example. Note that the end portion 40A does not have to be adhered to the back surface 10B. The outer surface O2W of the embedding material 40 is inclined such that the outer diameter (the diameter of the outer surface O2W) decreases from the end portion 40A to the end portion 40B. In other words, the filling material 40 is formed in a taper shape (reverse taper shape) that tapers from the end portion 40A toward the end portion 40B. The outer diameter of the filling material 40 decreases from the end portion 40A to the end portion 40B. That is, the outer diameter D2A of the end portion 40A is larger than the outer diameter D2B of the end portion 40B. The outer diameter D2A of the end portion 40A is equal to or smaller than the inner diameter D1A of the sleeve 20 and larger than the inner diameter D1B of the sleeve 20. The outer diameter D2B of the end portion 40B is less than or equal to the inner diameter D1B of the sleeve 20. The outer diameter D2A of the end portion 40A may be equal to or smaller than the inner diameter D1B of the sleeve 20.
The embedded material 40 fixes the heater 30 in the sleeve 20. Further, by embedding the inside of the sleeve 20 together with the heater 30 with the embedding material 40, the heat of the heater 30 can be efficiently transferred.

本実施形態において、埋め込み材４０は、スリーブ２０内に埋め込まれて固着している。埋め込み材４０の熱膨張率がスリーブ２０よりも熱膨張率が大きいため、ヒータ３０のオン／オフが繰り返されると、スリーブ２０と埋め込み材４０との間に隙間が生じ得る。スリーブ２０の内面ＩＷは、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに向かって先細る逆テーパ形状に形成されている。埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗは、端部４０Ａから端部４０Ｂに向かって先細る逆テーパ形状に形成されている。埋め込み材４０の端部４０Ａの外径Ｄ２Ａは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ｂより大きい。そのため、スリーブ２０と埋め込み材４０との間に隙間が生じたとしても、埋め込み材４０とスリーブ２０とが互いに係止するために、埋め込み材４０がスリーブ２０から脱落することがない。 In the present embodiment, the embedding material 40 is embedded and fixed in the sleeve 20. Since the thermal expansion coefficient of the embedding material 40 is larger than that of the sleeve 20, a gap may occur between the sleeve 20 and the embedding material 40 when the heater 30 is repeatedly turned on/off. The inner surface IW of the sleeve 20 is formed in an inverted taper shape that tapers from the opening end 20A toward the opening end 20B. The outer surface O2W of the filling material 40 is formed in an inverted taper shape that tapers from the end 40A toward the end 40B. The outer diameter D2A of the end portion 40A of the filling material 40 is larger than the inner diameter D1B of the sleeve 20. Therefore, even if a gap is generated between the sleeve 20 and the embedding material 40, the embedding material 40 and the sleeve 20 are locked to each other, so that the embedding material 40 does not fall off from the sleeve 20.

本実施形態によれば、陰極構体１ａは、陰極基体１０、スリーブ２０、ヒータ３０、及び埋め込み材４０を有している。陰極基体１０は、スリーブ２０の開口端部２０Ａに固定されている。ヒータ３０は、スリーブ２０内に配置され、埋め込み材４０により固定されている。スリーブ２０の内面ＩＷは、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに向かって先細る逆テーパ形状に形成されている。埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗは、端部４０Ａから端部４０Ｂに向かって先細る逆テーパ形状に形成されている。埋め込み材４０の端部４０Ａの外径Ｄ２Ａは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ｂより大きい。そのため、スリーブ２０と埋め込み材４０との間に隙間が生じたとしても、埋め込み材４０がスリーブ２０から脱落することを防止できる。したがって、実施形態によれば、信頼性を向上することが可能な陰極構体１ａを提供することができる。 According to the present embodiment, the cathode assembly 1 a has the cathode base body 10, the sleeve 20, the heater 30, and the filling material 40. The cathode substrate 10 is fixed to the open end portion 20A of the sleeve 20. The heater 30 is arranged inside the sleeve 20 and is fixed by an embedding material 40. The inner surface IW of the sleeve 20 is formed in an inverted taper shape that tapers from the opening end 20A toward the opening end 20B. The outer surface O2W of the filling material 40 is formed in an inverted taper shape that tapers from the end 40A toward the end 40B. The outer diameter D2A of the end portion 40A of the filling material 40 is larger than the inner diameter D1B of the sleeve 20. Therefore, even if a gap is generated between the sleeve 20 and the embedding material 40, it is possible to prevent the embedding material 40 from falling off the sleeve 20. Therefore, according to the embodiment, it is possible to provide the cathode structure 1a capable of improving reliability.

次に、前述した実施形態の変形例に係る陰極構体について説明する。以下に説明する変形例において、前述した実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、前述した実施形態と異なる部分を中心に詳細に説明する。
（変形例１）
変形例１の陰極構体１ａは、スリーブ２０の構成が異なる点が前述した実施形態の陰極構体１ａと異なる。
図３は、変形例１に係る陰極構体１ａの一構成例を示す断面図である。
スリーブ２０の内面ＩＷは、凹部２０Ｄを有している。例えば、スリーブ２０の内面ＩＷの一部に、複数の凹部２０Ｄが形成されている。図３に示した例では、複数の凹部２０Ｄは、開口端部２０Ｂ側に形成されている。なお、凹部２０Ｄは、スリーブ２０の内面ＩＷの１周に亘って形成されていてもよい。凹部２０Ｄは、スリーブ２０の内面ＩＷの１周において一部に形成されていてもよい。また、複数の凹部２０Ｄは、スリーブ２０の内面ＩＷの１周において間隔を空けて形成されていてもよい。 Next, a cathode assembly according to a modified example of the above-described embodiment will be described. In the modified examples described below, the same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted or simplified, and a detailed description will be given centering on parts different from the above-described embodiment. To do.
(Modification 1)
The cathode assembly 1a according to Modification 1 is different from the cathode assembly 1a according to the above-described embodiment in that the configuration of the sleeve 20 is different.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly 1a according to the first modification.
The inner surface IW of the sleeve 20 has a recess 20D. For example, a plurality of recesses 20D are formed on a part of the inner surface IW of the sleeve 20. In the example shown in FIG. 3, the plurality of recesses 20D are formed on the opening end 20B side. The recess 20D may be formed over the entire circumference of the inner surface IW of the sleeve 20. The recess 20D may be formed in a part of one round of the inner surface IW of the sleeve 20. Further, the plurality of recesses 20D may be formed at intervals in one round of the inner surface IW of the sleeve 20.

埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗは、凸部４０Ｐを有している。例えば、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの一部に、複数の凸部４０Ｐが形成されている。図３に示した例では、複数の凸部４０Ｐは、端部４０Ｂ側に形成されている。複数の凸部４０Ｐは、それぞれ、複数の凹部２０Ｄに嵌合している。なお、凸部４０Ｐは、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの１周に亘って形成されていてもよい。凸部４０Ｐは、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの１周において一部に形成されていてもよい。また、複数の凸部４０Ｐは、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの１周において間隔を置いて形成されていてもよい。 The outer surface O2W of the filling material 40 has a convex portion 40P. For example, a plurality of convex portions 40P are formed on a part of the outer surface O2W of the filling material 40. In the example shown in FIG. 3, the plurality of convex portions 40P are formed on the end portion 40B side. The plurality of convex portions 40P are fitted into the plurality of concave portions 20D, respectively. The convex portion 40P may be formed over the entire circumference of the outer surface O2W of the filling material 40. The convex portion 40P may be formed on a part of the outer surface O2W of the embedding material 40 in one round. Further, the plurality of convex portions 40P may be formed at intervals in one round of the outer surface O2W of the filling material 40.

変形例１によれば、スリーブ２０は、開口端部２０Ｂ側に複数の凹部２０Ｄが形成された内面ＩＷを有している。また、埋め込み材４０は、端部４０Ｂ側に形成され、複数の凹部２０Ｄにそれぞれ嵌合している複数の凸部４０Ｐが形成された外面Ｏ２Ｗを有している。そのため、埋め込み材４０がスリーブ２０から脱落することを防止できる。したがって、変形例１によれば、信頼性を向上することが可能な陰極構体１ａを提供することができる。 According to the first modification, the sleeve 20 has the inner surface IW in which the plurality of recesses 20D are formed on the opening end 20B side. Further, the embedding material 40 has an outer surface O2W formed on the side of the end portion 40B and formed with a plurality of convex portions 40P fitted into the plurality of concave portions 20D. Therefore, it is possible to prevent the embedding material 40 from falling off the sleeve 20. Therefore, according to the first modification, it is possible to provide the cathode assembly 1a capable of improving reliability.

（変形例２）
変形例２の陰極構体１ａは、スリーブ２０の構成が異なる点が前述した実施形態及び前述した変形例の陰極構体１ａと異なる。
図４は、変形例２に係る陰極構体１ａの一構成例を示す断面図である。
複数の凹部２０Ｄは、スリーブ２０の内面ＩＷの全体に亘って形成されている。図４に示した例では、複数の凹部２０Ｄは、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに亘って形成されている。
複数の凸部４０Ｐは、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの全体に亘って形成されている。図４に示した例では、複数の凸部４０Ｐは、端部４０Ａから端部４０Ｂに亘って形成されている。 (Modification 2)
The cathode assembly 1a according to the modification 2 is different from the cathode assembly 1a according to the above-described embodiment and the modification in that the configuration of the sleeve 20 is different.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly 1a according to Modification 2.
The plurality of recesses 20D are formed over the entire inner surface IW of the sleeve 20. In the example shown in FIG. 4, the plurality of recesses 20D are formed from the opening end 20A to the opening end 20B.
The plurality of convex portions 40P are formed over the entire outer surface O2W of the filling material 40. In the example shown in FIG. 4, the plurality of convex portions 40P are formed from the end portion 40A to the end portion 40B.

変形例２によれば、スリーブ２０は、全体に亘って形成された複数の凹部２０Ｄが形成された内面ＩＷを有している。また、埋め込み材４０は、外面Ｏ２Ｗの全体に亘って形成され、複数の凹部２０Ｄにそれぞれ嵌合している複数の凸部４０Ｐが形成された外面Ｏ２Ｗを有している。そのため、埋め込み材４０がスリーブ２０から脱落することを防止できる。したがって、変形例２によれば、信頼性を向上することが可能な陰極構体１ａを提供することができる。 According to the second modification, the sleeve 20 has an inner surface IW in which a plurality of recesses 20D are formed over the entire surface. Further, the embedding material 40 has an outer surface O2W formed over the entire outer surface O2W and having a plurality of convex portions 40P fitted into the plurality of concave portions 20D. Therefore, it is possible to prevent the embedding material 40 from falling off the sleeve 20. Therefore, according to the second modification, it is possible to provide the cathode assembly 1a capable of improving reliability.

（変形例３）
変形例３の陰極構体１ａは、スリーブ２０の構成が異なる点が前述した実施形態及び前述した変形例の陰極構体１ａと異なる。
図５は、変形例３に係る陰極構体１ａの一構成例を示す断面図である。
スリーブ２０の内面ＩＷは、凸部２０Ｐを有している。図５に示した例では、凸部２０Ｐは、開口端部２０Ｂ側に位置している。凸部２０Ｐは、埋め込み材４０の端部４０Ｂに接触し、埋め込み材４０を支持している。なお、凸部２０Ｐは、スリーブ２０の内面ＩＷの１周に亘って形成されていてもよい。凸部２０Ｐは、スリーブ２０の内面ＩＷの１周において一部に形成されていてもよい。また、複数の凸部２０Ｐは、スリーブ２０の内面ＩＷの１周において間隔を置いて形成されていてもよい。
埋め込み材４０は、スリーブ２０内において開口端部２０Ａから凸部２０Ｐまでの間に位置している。 (Modification 3)
The cathode assembly 1a according to Modification 3 is different from the cathode assemblies 1a according to the above-described embodiments and modifications in that the configuration of the sleeve 20 is different.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly 1a according to Modification 3.
The inner surface IW of the sleeve 20 has a convex portion 20P. In the example shown in FIG. 5, the protrusion 20P is located on the opening end 20B side. The convex portion 20P contacts the end portion 40B of the embedding material 40 and supports the embedding material 40. The convex portion 20P may be formed over the entire circumference of the inner surface IW of the sleeve 20. The convex portion 20P may be formed in a part of one round of the inner surface IW of the sleeve 20. Further, the plurality of convex portions 20P may be formed at intervals in one round of the inner surface IW of the sleeve 20.
The filling material 40 is located in the sleeve 20 between the open end 20A and the convex portion 20P.

変形例３によれば、凸部２０Ｐは、埋め込み材４０の端部４０Ｂに接触し、埋め込み材４０を支持している。そのため、埋め込み材４０がスリーブ２０から脱落することを防止できる。したがって、変形例３によれば、信頼性を向上することが可能な陰極構体１ａを提供することができる。 According to the modified example 3, the convex portion 20P is in contact with the end portion 40B of the embedding material 40 and supports the embedding material 40. Therefore, it is possible to prevent the embedding material 40 from falling off the sleeve 20. Therefore, according to the modified example 3, it is possible to provide the cathode assembly 1a capable of improving reliability.

（変形例４）
変形例４の陰極構体１ａは、スリーブ２０の構成が異なる点が前述した実施形態及び前述した変形例の陰極構体１ａと異なる。
図６は、変形例４に係る陰極構体１ａの一構成例を示す断面図である。
例えば、スリーブ２０の内面ＩＷの一部に、複数の凸部２０Ｐが形成されている。図６に示した例では、複数の凸部２０Ｐは、開口端部２０Ｂ側に形成されている。 (Modification 4)
The cathode assembly 1a according to the modification 4 is different from the cathode assembly 1a according to the above-described embodiment and the modification in that the configuration of the sleeve 20 is different.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly 1a according to Modification 4.
For example, a plurality of convex portions 20P are formed on a part of the inner surface IW of the sleeve 20. In the example shown in FIG. 6, the plurality of protrusions 20P are formed on the open end 20B side.

埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗは、凹部４０Ｄを有している。例えば、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの一部に、複数の凹部４０Ｄが形成されている。図６に示した例では、複数の凹部４０Ｄは、端部４０Ｂ側に形成されている。複数の凸部２０Ｐと複数の凹部４０Ｄとは、それぞれ、嵌合している。なお、凹部４０Ｄは、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの１周に亘って形成されていてもよい。凹部４０Ｄは、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの１周において一部に形成されていてもよい。また、複数の凹部４０Ｄは、埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗの１周において間隔を置いて形成されていてもよい。 The outer surface O2W of the filling material 40 has a recess 40D. For example, a plurality of recesses 40D are formed in a part of the outer surface O2W of the filling material 40. In the example shown in FIG. 6, the plurality of recesses 40D are formed on the end 40B side. The plurality of convex portions 20P and the plurality of concave portions 40D are fitted with each other. The recess 40D may be formed over the entire circumference of the outer surface O2W of the filling material 40. The recess 40D may be formed in a part of the outer surface O2W of the embedding material 40 in one round. Further, the plurality of recesses 40D may be formed at intervals in one round of the outer surface O2W of the filling material 40.

変形例４によれば、スリーブ２０は、開口端部２０Ｂ側に複数の凸部２０Ｐが形成された内面ＩＷを有している。また、埋め込み材４０は、端部４０Ｂ側に形成され、複数の凸部２０Ｐにそれぞれ嵌合している複数の凹部４０Ｄが形成された外面Ｏ２Ｗを有している。そのため、埋め込み材４０がスリーブ２０から脱落することを防止できる。したがって、変形例４によれば、信頼性を向上することが可能な陰極構体１ａを提供することができる。 According to the modified example 4, the sleeve 20 has the inner surface IW in which the plurality of convex portions 20P are formed on the opening end portion 20B side. Further, the embedding material 40 has an outer surface O2W formed on the side of the end portion 40B and having a plurality of recesses 40D respectively fitted in the plurality of projections 20P. Therefore, it is possible to prevent the embedding material 40 from falling off the sleeve 20. Therefore, according to the modified example 4, it is possible to provide the cathode structure 1a capable of improving reliability.

（変形例５）
変形例５の陰極構体１ａは、スリーブ２０の構成が異なる点が前述した実施形態及び前述した変形例の陰極構体１ａと異なる。
図７は、変形例５に係る陰極構体１ａの一構成例を示す断面図である。
スリーブ２０の内面ＩＷは、開口端部２０Ａから開口端部２０Ｂに向かって内径が小さくなるように階段状に形成されている。図７に示した例では、内面ＩＷは、複数の段差２０Ｓ（２０Ｓ１、２０Ｓ２、及び２０Ｓ３）を有している。開口端部２０Ａから段差２０Ｓ１までのスリーブ２０（以下、開口端部２０Ａと称する場合もある）の内径Ｄ１Ａは、段差２０Ｓ１から段差２０Ｓ２までのスリーブ２０（以下、中間部２０Ｍ１と称する場合もある）の内径Ｄ１Ｃよりも大きい。中間部２０Ｍ１の内径Ｄ１Ｃは、段差２０Ｓ２から段差２０Ｓ３までのスリーブ２０（以下、中間部２０Ｍ２と称する場合もある）の内径Ｄ１Ｄよりも大きい。中間部２０Ｍ２の内径Ｄ１Ｄは、段差２０Ｓ３から開口端部２０Ｂまでのスリーブ２０（以下、開口端部２０Ｂと称する場合もある）の内径Ｄ１Ｂよりも大きい。中間部２０Ｍ１の厚さＴＣは、開口端部２０Ａの厚さＴＡよりも大きい。中間部２０Ｍ２の厚さＴＤは、中間部２０Ｍ１の厚さＴＣよりも大きい。開口端部２０Ｂの厚さＴＢは、中間部２０Ｍ２の厚さＴＤよりも大きい。 (Modification 5)
The cathode assembly 1a according to the modification 5 is different from the cathode assembly 1a according to the above-described embodiment and the modification in that the configuration of the sleeve 20 is different.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of the cathode assembly 1a according to Modification 5.
The inner surface IW of the sleeve 20 is formed in a stepped shape such that the inner diameter decreases from the opening end 20A toward the opening end 20B. In the example shown in FIG. 7, the inner surface IW has a plurality of steps 20S (20S1, 20S2, and 20S3). The inner diameter D1A of the sleeve 20 from the opening end 20A to the step 20S1 (hereinafter also referred to as the opening end 20A) has a sleeve 20 from the step 20S1 to the step 20S2 (hereinafter also referred to as the intermediate section 20M1). Is larger than the inner diameter D1C. The inner diameter D1C of the intermediate portion 20M1 is larger than the inner diameter D1D of the sleeve 20 from the step 20S2 to the step 20S3 (hereinafter, sometimes referred to as the intermediate portion 20M2). The inner diameter D1D of the intermediate portion 20M2 is larger than the inner diameter D1B of the sleeve 20 from the step 20S3 to the opening end portion 20B (hereinafter, also referred to as the opening end portion 20B). The thickness TC of the intermediate portion 20M1 is larger than the thickness TA of the opening end portion 20A. The thickness TD of the middle portion 20M2 is larger than the thickness TC of the middle portion 20M1. The thickness TB of the opening end portion 20B is larger than the thickness TD of the middle portion 20M2.

埋め込み材４０の外面Ｏ２Ｗは、端部４０Ａから端部４０Ｂに向かって内径が小さくなるように階段状に形成されている。図７に示した例では、外面Ｏ２Ｗは、複数の段差４０Ｓ（４０Ｓ１、４０Ｓ２、及び４０Ｓ３）を有している。端部４０Ａから段差４０Ｓ１までの埋め込み材４０（以下、端部４０Ａと称する場合もある）の外径Ｄ２Ａは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ａ以下であり、且つ段差４０Ｓ１から段差４０Ｓ２までの埋め込み材４０（以下、中間部４０Ｍ１と称する場合もある）の外径Ｄ２Ｃよりも大きい。中間部４０Ｍ１の外径Ｄ２Ｃは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ｃ以下であり、且つ段差４０Ｓ２から段差４０Ｓ１までの埋め込み材４０（以下、中間部４０Ｍ２と称する場合もある）の外径Ｄ２Ｄよりも大きい。中間部４０Ｍ２の外径Ｄ２Ｄは、スリーブ２０の内径Ｄ１Ｄ以下であり、且つ段差４０Ｓ３から端部４０Ｂまでの埋め込み材４０（以下、端部４０Ｂと称する場合もある）の外径Ｄ２Ｂよりも大きい。端部４０Ｂの外径Ｄ２Ｂは、スリーブ２０の開口端部２０Ｂの内径Ｄ１Ｂ以下である。 The outer surface O2W of the embedding material 40 is formed in a stepped shape such that the inner diameter decreases from the end portion 40A to the end portion 40B. In the example shown in FIG. 7, the outer surface O2W has a plurality of steps 40S (40S1, 40S2, and 40S3). The outer diameter D2A of the filling material 40 from the end portion 40A to the step 40S1 (hereinafter, also referred to as the end portion 40A) is equal to or less than the inner diameter D1A of the sleeve 20, and the filling material 40 (from the step 40S1 to the step 40S2 ( Hereinafter, the outer diameter D2C of the intermediate portion 40M1 may be referred to). The outer diameter D2C of the intermediate portion 40M1 is equal to or smaller than the inner diameter D1C of the sleeve 20 and larger than the outer diameter D2D of the filling material 40 (hereinafter, also referred to as the intermediate portion 40M2) from the step 40S2 to the step 40S1. The outer diameter D2D of the intermediate portion 40M2 is equal to or smaller than the inner diameter D1D of the sleeve 20 and larger than the outer diameter D2B of the filling material 40 (hereinafter, also referred to as the end portion 40B) from the step 40S3 to the end portion 40B. The outer diameter D2B of the end portion 40B is less than or equal to the inner diameter D1B of the open end portion 20B of the sleeve 20.

変形例５によれば、スリーブ２０は、階段状に形成された内面ＩＷを有している。埋め込み材４０は、スリーブ２０の内面ＩＷに嵌合するように階段状に形成された外面Ｏ２Ｗ
を有している。そのため、埋め込み材４０がスリーブ２０から脱落することを防止できる。したがって、変形例５によれば、信頼性を向上することが可能な陰極構体１ａを提供することができる。 According to the fifth modification, the sleeve 20 has the inner surface IW formed in a step shape. The embedding material 40 has an outer surface O2W formed in a step shape so as to fit the inner surface IW of the sleeve 20.
have. Therefore, it is possible to prevent the embedding material 40 from falling off the sleeve 20. Therefore, according to the modified example 5, it is possible to provide the cathode structure 1a capable of improving reliability.

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものでなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment itself, and at the stage of carrying out the invention, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the scope of the invention. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements of different embodiments may be combined appropriately.

１…電子銃部、１ａ…電子銃（陰極構体）、２…コレクタ、３…高周波相互作用部、４…集束コイル、５…出力導波管、１０…陰極基体、２０…スリーブ、３０…ヒータ、４０…埋め込み材、ＫＴ…クライストロン。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electron gun part, 1a... Electron gun (cathode structure), 2... Collector, 3... High frequency interaction part, 4... Focusing coil, 5... Output waveguide, 10... Cathode base, 20... Sleeve, 30... Heater , 40... Embedded material, KT... Klystron.

Claims

A cathode substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A tubular member having a first opening end fixed to the second surface and a second opening end opposite to the first opening end;
A heater housed in the tubular member,
An embedded material which is embedded in the tubular member and which fixes the heater,
The cathode assembly, wherein the first inner diameter of the first opening end is larger than the second inner diameter of the second opening end.

The embedding material has a first end located on the cathode base side and a second end opposite to the first end,
The cathode assembly according to claim 1, wherein the first outer diameter of the first end portion is larger than the second outer diameter of the second end portion.

The cathode assembly of claim 2, wherein the first outer diameter is larger than the second inner diameter.

The cathode assembly according to claim 2 or 3, wherein an inner surface of the tubular member is formed in an inversely tapered shape that tapers from the first opening end portion toward the second opening end portion.

The cathode assembly according to claim 4, wherein an outer surface of the filling material is formed in an inverted taper shape that tapers from the first end portion toward the second end portion.

The cathode assembly according to claim 1, wherein the inner surface of the tubular member has a recess.

The cathode assembly according to claim 6, wherein an outer surface of the filling material has a convex portion that fits into the concave portion.

The cathode assembly according to any one of claims 2 to 5, wherein an inner surface of the tubular member has a convex portion on the second opening end side.

The cathode assembly according to claim 8, wherein the convex portion is in contact with the second end portion.

The cathode assembly according to claim 8, wherein an outer surface of the embedding member has a concave portion that fits into the convex portion.

The cathode assembly according to claim 1, wherein the tubular member and the filling material have different thermal expansion coefficients.

The cathode assembly according to claim 1, wherein the filling material is formed of a material containing alumina.

The cathode assembly according to claim 1, wherein the tubular member is formed in a cylindrical shape.

The cathode structure according to any one of claims 1 to 13, wherein the first surface is formed in a concave curved surface shape.

A cathode substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
A tubular member having a first opening end fixed to the second surface and a second opening end opposite to the first opening end;
A heater housed in the tubular member,
An embedded material that fixes the heater in the tubular member,
The cathode assembly, wherein the inner surface of the tubular member is inclined from the first opening end portion toward the second opening end portion.