JP2020177777A - 電子銃、電子管及び電子銃の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ低コストの構成で、部品間の同軸度を高めることができる電子銃、電子管及び電子銃の製造方法を提供する。【解決手段】電子を放出するカソード１１０と、カソード１１０が放出する電子を集束する集束電極１２０と、カソード１１０及び集束電極１２０を内包する真空外囲器１３０と、カソード１１０と真空外囲器１３０との間を連結する連結部品１４０と、集束電極１２０と真空外囲器１３０との間を連結する連結部品１５０と、を備える。カソード１１０、集束電極１２０、真空外囲器１３０、連結部品１４０及び連結部品１５０はいずれも軸対称の形状を有している。連結部品１４０，１５０は、互いに垂直の方向に延在する２つの接合面を有し、２つの接合面のうち中心軸Ｃに垂直の方向に延在する接合面における接合位置が可変である。【選択図】図１

Description

本発明は、電子管用の電子銃、電子管及び電子銃の製造方法に関する。

進行波管（Traveling Wave Tube：ＴＷＴ）を含む電子管は、電子銃が放射する電子ビームのエネルギーがマイクロ波エネルギーに変換されることにより、マイクロ波の発振または増幅を行う。電子管用の電子銃は、カソードからの電子ビームを適切に集束することで平行ビームを形成し、後段の機構に正しく導く必要がある。

電子銃のカソードには、熱電子放出型のものが多く使用され、カソードから放出される熱電子はランダムな方向に速度を持ち、放出される。これらの電子に適切な電場を与え、平行ビームを形成するのが集束電極である。集束電極が正しく動作するためには、形状又は印加電圧の調整も有効であるが、最も重要なのは、カソードと集束電極の同軸性である。また、電子銃から放出された電子ビームが入射する電子管後段の機構との同軸性も極めて重要である。

電子銃のカソード、集束電極及びアノードの軸がずれている場合、放射された電子ビームの軸ずれが生じ、又は、リップルが増大する。この場合、意図した電子ビーム軌道が得られず、結果として電子管の性能が大きく損なわれてしまうという問題があった。

電子銃のカソード、集束電極及びアノードの同軸度を高めるための、互いの相対位置を固定する機構又は組立方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の電子銃は、カソードが段付きの第１金属円筒に接合し、第１金属円筒が、第２金属円筒及び集束電極に接合することにより、互いに中心軸を一致させている。

特開２０００−４８７３１号公報

電子銃の組立において、位置決め用の固定冶具を用いて、カソード、集束電極及びアノードの位置決めをした後に、例えば、溶接で互いに接合させる。特許文献１に記載の電子銃の場合、カソード、段付きの第１金属円筒、第２金属円筒及び集束電極を溶接で互いに接合する。この溶接工程において、最初に溶接する方向へ、それぞれの部位が引っ張られるため、それが原因で、軸ずれ又は傾きが発生するという課題があった。

また、電子銃の構成部品の同軸度を高めるために、部品形状及び大きさを設計値に対して高精度に合致させる必要があり、また、高精度の組立技術が必要であった。これが低コスト化及び組立の簡易化に対する課題となっていた。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、簡易かつ低コストの構成で、部品間の同軸度を高めることができる電子銃、電子管及び電子銃の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電子銃は、電子を放出するカソードと、カソードが放出する電子を集束する集束電極と、カソード及び集束電極を内包する真空外囲器と、カソードと真空外囲器との間を連結し、又は、集束電極と真空外囲器との間を連結する連結部品と、を備える。カソード、集束電極、真空外囲器及び連結部品はいずれも軸対称の形状を有し、連結部品は、互いに垂直の方向に延在する２つの接合面を有し、２つの接合面のうち軸対称の中心軸に垂直の方向に延在する接合面における接合位置が可変であることを特徴とする。

本発明によれば、部品間の接合に、接合位置が可変の連結部品を用いることにより、溶接時に生じる位置ずれを軽減できるため、簡易かつ低コストの構成で、部品間の同軸度を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る電子銃の断面図 電子銃が放射する電子ビームを示す断面図 実施の形態１に係る連結部品の外形図（ａ）上面図（ｂ）断面図（ｃ）側面図 実施の形態１に係る連結部品の外形図（ａ）上面図（ｂ）断面図（ｃ）側面図 従来の電子銃の接合部の拡大図 従来の電子銃の軸ずれを説明する図 実施の形態１に係る連結部品の接合を示す図 連結部品の接合工程を示す図 連結部品の接合工程を示す図 実施の形態２に係る連結部品の外形図（ａ），（ｃ）上面図（ｂ），（ｄ）断面図 実施の形態３に係る電子銃の断面図 実施の形態３に係る連結部品の外形図（ａ）上面図（ｂ）断面図（ｃ）側面図 実施の形態４に係る電子銃の断面図 実施の形態４の変形例に係る電子銃の断面図 実施の形態５に係る電子銃の断面図 実施の形態５に係る連結部品の外形図（ａ）上面図（ｂ）断面図（ｃ）側面図 実施の形態５の他の例に係る連結部品の外形図（ａ）上面図（ｂ）断面図 実施の形態６に係る電子銃の断面図

（実施の形態１）
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の実施の形態１に係る電子銃１の中心軸Ｃを含む面における断面図である。電子銃１は、マイクロ波を発振又は増幅させる電子管に用いられ、集束された熱電子線を電子管内に放出する。

電子銃１は、図１に示すように、熱電子を放出するカソード１１０と、熱電子を集束させて平行ビームを形成する集束電極１２０と、カソード１１０及び集束電極１２０を内部に格納する真空外囲器１３０と、カソード１１０及び集束電極１２０を真空外囲器１３０に対して固定するための連結部品１４０，１５０を備える。真空外囲器１３０は、カソード１１０、集束電極１２０、及び、後段のアノード又は遅延回路を、互いに絶縁するためのセラミック１３５を備える。

カソード１１０，集束電極１２０及び真空外囲器１３０は、軸対称の形状を有している。例えば、カソード１１０は円筒形状を有し、集束電極１２０及び真空外囲器１３０は中空円筒形状を有する。真空外囲器１３０は、図１に示した電子銃１の後段のアノードに対して固定されており、真空外囲器１３０とアノードは中心軸が一致している。

カソード１１０、集束電極１２０及び真空外囲器１３０の中心軸を高精度で一致させたとき、カソード１１０、集束電極１２０及びアノードの中心軸が高精度で一致する。このときの電子銃１は、図２に示すように、電子銃１の中心軸に平行の方向に集束した電子ビームを放射することができる。電子銃１から放射する電子ビームの方向を予め定めた方向に高精度に合致させることが電子管の性能及び信頼性の向上に繋がる。よって、カソード１１０、集束電極１２０及び真空外囲器１３０は、互いに同軸度を高める必要がある。

真空外囲器１３０は、図１に示すように、一点鎖線で示した電子銃１の中心軸Ｃに直交する平面に沿って、内周面から中心軸Ｃに向かって突出する支持部１３１，１３２を有する。カソード１１０は、連結部品１４０を介して支持部１３１に連結され、集束電極１２０は、連結部品１５０を介して支持部１３２に連結されている。

連結部品１４０，１５０の構成と効果について詳細に説明する。連結部品１４０は、図１に示すように、カソード１１０の外周面に接合する接合面と、支持部１３１の中心軸Ｃに垂直な表面に接合する接合面と、を有し、これら２面は互いに垂直の方向に延在している。同様に、連結部品１５０は、集束電極１２０の外周面に接合する接合面と、支持部１３２の中心軸Ｃに垂直な表面に接合する接合面と、を有し、これら２面は互いに垂直の方向に延在している。

すなわち、連結部品１４０，１５０は、中心軸Ｃを含む平面における断面がＬ字型であり、軸対称の形状を有する。連結部品１４０の外形は、例えば、図３に示すように、中空円板１４１と、中空円板１４１の内周から中空円板１４１の中心軸Ｃに平行に延在している中空円筒１４３と、を有する。図３は連結部品１４０の外形図であり、（ａ）は中心軸Ｃに平行の方向から見た上面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線で示した面における断面図、（ｃ）は中心軸Ｃに垂直の方向から見た側面図である。

同様に、連結部品１５０の外形は、例えば、図４に示すように、中空円板１５１と、中空円板１５１の内周から中空円板１５１の中心軸Ｃに平行に延在している中空円筒１５３と、を有する。図４は連結部品１５０の外形図であり、（ａ）は中心軸Ｃに平行の方向から見た上面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線で示した面における断面図、（ｃ）は中心軸Ｃに垂直の方向から見た側面図である。

連結部品１４０は、カソード１１０との接合面における接合位置が、中心軸Ｃに平行の方向において可変であり、支持部１３１との接合面における接合位置が中心軸Ｃに垂直の方向において可変であることを特徴としている。また、連結部品１５０は、集束電極１２０との接合面における接合位置が、中心軸Ｃに平行の方向において可変であり、支持部１３２との接合面における接合位置が中心軸Ｃに垂直の方向において可変であることを特徴としている。これらの特徴により、各部品間のわずかな隙間又は各部品の溶接時の変形に起因する余計な応力が掛らない。これにより、溶接による軸ずれ、傾きを大きく軽減できるという効果が得られる。この効果について、連結部品１４０，１５０がない従来の構成と比較して説明する。

連結部品１４０，１５０がない構成の場合、図５に示すように、支持部１３１がカソード１１０の外周面に接合し、支持部１３２が集束電極１２０の外周面に接合する。この構成の場合の組立は、まず、固定治具１６０をもちいて、カソード１１０、集束電極１２０及び真空外囲器１３０の中心軸を互いに一致させて固定する。その後、溶接箇所１９１を、溶接して連結する。溶接は、例えばレーザ溶接機を用いて行う。

このとき、カソード１１０は真空外囲器１３０に対して固定されているため、見かけ上の変化はない。しかし、実際には、カソード１１０と真空外囲器１３０との間のわずかな隙間又は溶接による形状変化により、図５の黒の矢印で示した方向に、溶接による張力が生じ、電子銃１の半径の方向に応力が加わる。その結果、固定治具１６０を取り外したときに、図６の黒の矢印で示したように、カソード１１０の位置ずれ又は傾きが発生する。これにより、カソード１１０と真空外囲器１３０との同軸度が低下する。

本実施の形態の構成の組立は、まず、固定治具１６０をもちいて、カソード１１０、集束電極１２０及び真空外囲器１３０の中心軸を互いに一致させて固定する。その後、図７に示すように、カソード１１０と連結部品１４０との接合位置である溶接箇所１７１と、真空外囲器１３０の支持部１３１と連結部品１４０との接合位置である溶接箇所１７２を溶接する。

ここで、連結部品１４０の溶接箇所１７１は中心軸Ｃに平行の方向に変位可能であり、溶接箇所１７２は中心軸Ｃに垂直の方向に変位可能である。よって、仮に、溶接箇所１７１，１７２に隙間又は形状変化があったとしても、連結部品１４０は隙間又は形状変化に合わせて変位することができる。言い換えると、連結部品１４０の溶接箇所１７１は、連結部品１４０がない場合における支持部１３１の溶接箇所１９１より中心軸Ｃに平行の方向に長いため、加工公差に対して、接合位置の自由度が高いと言える。

具体的な手順としては、まず、カソード１１０と連結部品１４０との間の溶接箇所１７１を溶接する。このとき、図８に示すように、連結部品１４０は他の部品から束縛されていないため、溶接箇所１７１に形状変化又は隙間があったとしても、形状変化又は隙間に合わせて変位して固定される。

その後、図９に示すように溶接箇所１７２を溶接する。このとき、溶接箇所１７２は、溶接箇所１７１の溶接による変位に応じて、中心軸Ｃに垂直の方向における位置が変わる。

溶接箇所１７２の溶接は、溶接箇所１７２を真空外囲器１３０の支持部１３１の鉛直方向上側に配置して行うため、隙間による張力は低減する。また、仮に、溶接に伴う変形による張力によって、カソード１１０がわずかに鉛直方向下向きに変位するとしても、この変位は、電子銃１の中心軸Ｃに平行の方向の変位である。中心軸Ｃに平行の方向の変位によって生じる電子ビームの乱れはわずかであり、調整も容易である。

同様の手順で、集束電極１２０と連結部品１５０とを溶接にて接合した後に、真空外囲器１３０の支持部１３２と連結部品１５０とを溶接にて接合する。その後、固定治具１６０を取り外す。このようにして連結部品１４０，１５０を介して互いに固定された、カソード１１０及び集束電極１２０と真空外囲器１３０とは、連結部品１４０，１５０がない構成と比較して、溶接により生じる応力が微小であるため、ゆがみもなく高い同軸度を有する。

以上説明したように本実施の形態に係る電子銃１は、軸対称の形状を有する、カソード１１０、集束電極１２０及び真空外囲器１３０、を備え、カソード１１０と真空外囲器１３０の支持部１３１との間と、集束電極１２０と真空外囲器１３０の支持部１３２との間と、に接合位置が可変の連結部品１４０，１５０を有する。連結部品１４０，１５０は、カソード１１０又は集束電極１２０との接合面と、真空外囲器１３０の支持部１３１又は支持部１３２との接合面と、が互いに垂直である形状を有することとした。これにより、簡易かつ低コストの構成で、部品間の同軸度を高めることができ、電子銃１を含む電子管の効率及び信頼性を向上することが可能となる。

（実施の形態２）
以下に、この発明の実施の形態２について図面を参照して詳細に説明する。

本実施の形態に係る電子銃１は、カソード１１０と、集束電極１２０と、真空外囲器１３０と、カソード１１０を真空外囲器に固定する連結部品２４０と、集束電極１２０を真空外囲器１３０に固定する連結部品２５０と、を備える。カソード１１０、集束電極１２０及び真空外囲器１３０の構成は実施の形態１と同じである。連結部品２４０，２５０が実施の形態１の連結部品１４０，１５０と異なるため、連結部品２４０，２５０について詳細に説明する。

連結部品２４０は、実施の形態１と同様に、カソード１１０の中心軸Ｃに平行な外周面と接合する接合面と、支持部１３１の中心軸Ｃに垂直な表面に接合する接合面と、を有し、これら２面が互いに垂直である。また、連結部品２５０は、集束電極１２０の中心軸Ｃに平行な外周面と接合する接合面と、支持部１３２の中心軸Ｃに垂直な表面に接合する接合面と、を有し、これら２面が互いに垂直である。

実施の形態１に係る連結部品１４０は、中空円板１４１と、中空円板１４１の内周から中空円板１４１の中心軸Ｃに平行に延在している中空円筒１４３と、を有する。これに対し、本実施の形態に係る連結部品２４０は、図１０に示すように、連結部品１４０を分割した２以上の連結部品片２４１を有する。各連結部品片２４１は、中空円板１４１の一部の形状を有する中空円板片２４２と、中空円筒１４３の一部の形状を有する中空円筒片２４３と、を含む形状を有する。

図１０は連結部品２４０，２５０の外形図であり、（ａ）は中心軸Ｃに平行の方向から見た連結部品２４０の上面図、（ｂ）は中心軸Ｃを含む面における連結部品２４０の断面図である。（ｃ）は中心軸Ｃに平行の方向から見た連結部品２５０の上面図、（ｄ）は中心軸Ｃを含む面における連結部品２５０の断面図である。連結部品２５０も連結部品２４０と同様の構成を有しており、２以上の連結部品片２５１を有する。

図１０は、連結部品２４０が２つの連結部品片２４１を有し、連結部品２５０が２つの連結部品片２５１を有する場合を示しているが、連結部品２４０，２５０は、３以上の連結部品片２４１，２５１を有してもよい。すなわち、連結部品２４０は、実施の形態１に係る連結部品１４０を３以上に分割した連結部品片２４１を有し、連結部品２５０は、実施の形態１に係る連結部品１５０を３以上に分割した連結部品片２５１を有してもよい。

本実施の形態に係る電子銃１の組立方法は実施の形態１と同様である。連結部品２４０，２５０を連結部品１４０，１５０に代えて用いる。カソード１１０と真空外囲器１３０の支持部１３１との一箇所の連結に１の連結部品片２４１を用い、他箇所の連結に他の連結部品片２４１を用いる。これにより、最初に１の連結部品片２４１をカソード１１０の一箇所及び真空外囲器１３０の支持部１３１の一箇所に接合して、応力により１の連結部品片２４１の位置が変化したとしても、他箇所の連結部品片２４１が一箇所の連結部品片２４１の位置に影響を受けることはない。つまり、カソード１１０と真空外囲器１３０の支持部１３１との他箇所の隙間に柔軟に対応して、他の連結部品片２４１を連結することができる。

連結部品片２５１を用いた集束電極１２０と真空外囲器１３０の支持部１３２との連結も同様である。このように２以上の連結部品片２４１，２５１で連結する構成は、カソード１１０の径が連結部品２４０，２５０より太い又は細い場合であっても、柔軟に連結することがきる。

以上説明したように本実施の形態に係る電子銃１は、連結部品２４０，２５０が２以上の連結部品片２４１，２５１を有し、カソード１１０と真空外囲器１３０との連結及び集束電極１２０と真空外囲器１３０との連結において、２以上の箇所の接合にそれぞれの連結部品片２４１，２５１を用いることとした。これにより、より柔軟にカソード１１０と真空外囲器１３０との連結及び集束電極１２０と真空外囲器１３０との連結を行うことができ、部品間の同軸度を高めることができる。

（実施の形態３）
以下に、この発明の実施の形態３について図面を参照して詳細に説明する。図１１は、この発明の実施の形態３に係る電子銃３の中心軸Ｃを含む面における断面図である。

本実施の形態に係る電子銃３は、図１１に示すように、カソード１１０と、集束電極１２０と、真空外囲器１３０と、カソード１１０を真空外囲器１３０に固定する連結部品１４０と、集束電極１２０を真空外囲器１３０に固定する連結部品３５０と、を備える。カソード１１０、集束電極１２０、真空外囲器１３０、連結部品１４０の構成は実施の形態１と同様であるが、連結部品３５０の形状及び接合位置が実施の形態１と異なる。連結部品３５０について、詳細に説明する。

連結部品３５０は、図１１に示すように集束電極１２０の中心軸Ｃに垂直な表面に接合する接合面と、支持部１３２の中心軸Ｃに平行な表面に接合する接合面と、を有し、これら２面が互いに垂直である。

連結部品３５０の外形は、例えば、図１２に示すように、中空円板３５１と、中空円板３５１の外周から中空円板３５１の中心軸Ｃに平行に延在している中空円筒３５３と、を有する。図１２は連結部品３５０の外形図であり、（ａ）は中心軸Ｃに平行の方向から見た上面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線で示した面における断面図、（ｃ）は中心軸Ｃに垂直の方向から見た側面図である。

連結部品３５０は、集束電極１２０との接合位置が、中心軸Ｃに垂直の方向において可変であり、支持部１３２との接合位置が中心軸Ｃに平行の方向において可変であることを特徴としている。これらの特徴により、各部品間のわずかな隙間又は各部品の溶接時の変形に起因する余計な応力が掛らない。これにより、溶接時による軸ずれ、傾きを大きく軽減できるという効果が得られる。この効果は、実施の形態１と同様である。

組み立て手順は実施の形態１と同様であるが、連結部品３５０については、真空外囲器１３０の支持部１３２と連結部品３５０とを溶接にて接合した後に、集束電極１２０と連結部品３５０とを溶接にて接合する。集束電極１２０と連結部品３５０の接合は、中心軸Ｃに平行の電子銃３が電子ビームを放射する方向を、鉛直方向下向きに一致させた状態で行う。このようにして連結部品１４０，３５０を介して互いに固定された、カソード１１０及び集束電極１２０と真空外囲器１３０とは、連結部品１４０，３５０がない従来の構成と比較して、溶接により生じる応力が微小であるため、ゆがみもなく高い同軸度を有する。

なお、本実施の形態においても、実施の形態２と同様に、連結部品１４０及び３５０を２以上の連結部品片を有する連結部品に置き換えてもよい。

以上説明したように本実施の形態に係る電子銃３は、連結部品３５０が、集束電極１２０との接合面と、真空外囲器１３０の支持部１３２との接合面と、が互いに垂直である形状を有し、集束電極１２０との接合面が中心軸Ｃに垂直であり、真空外囲器１３０の支持部１３２との接合面が中心軸Ｃに平行であるとした。これにより、簡易かつ低コストの構成で、部品間の同軸度を高めることができる他の方法を提供することが可能となる。

（実施の形態４）
以下に、この発明の実施の形態４について図面を参照して詳細に説明する。図１３は、本実施の形態に係る電子銃４の中心軸Ｃを含む面における断面図である。

実施の形態１に係る電子銃１は、互いに絶縁されたカソード１１０と集束電極１２０にそれぞれ電圧を与える構成を有しており、後段のアノードを接地させて遅波回路部と同電位にしてビーム集束を行う方式に利用される。これに対し、アノードに任意の電圧を印加することで、集束させる電子ビームの軌道を整える方式や、アノードにおいて電子ビームの変調を行う方式の電子銃も存在する。これらの方式の電子銃の場合、アノードに独立に電圧を印加する必要がある。

本実施の形態に係る電子銃４は、アノード４１０に独立して任意の電圧を印加することが可能な電子銃である。電子銃４は、図１３に示すように、カソード１１０と、熱電子を集束させて平行ビームを形成する集束電極１２０と、集束電極１２０から放射される電子ビームの軌道を整え又は変調を行うアノード４１０と、カソード１１０、集束電極１２０及びアノード４１０を内部に格納する真空外囲器１３０と、カソード１１０及び集束電極１２０を真空外囲器１３０に対して固定するための連結部品１４０，１５０を備える。

カソード１１０、集束電極１２０、アノード４１０及び真空外囲器１３０は、軸対称の形状を有している。カソード１１０、集束電極１２０、連結部品１４０，１５０の構成は実施の形態１と同様である。真空外囲器１３０は、カソード１１０、集束電極１２０、アノード４１０及び後段の遅延回路を互いに絶縁するためのセラミック１３５を備える。

アノード４１０は、連結部品１４０と同様の、中空円板と中空円筒が結合した形状を有しており、中空円板の直径は真空外囲器１３０の内径より小さい。つまり、アノード４１０を真空外囲器１３０に格納したとき、アノード４１０と真空外囲器１３０の内壁とのあいだに隙間が存在している。

本実施の形態においては、電子銃４から放射する電子ビームの方向を予め定めた方向に放射させるために、カソード１１０、集束電極１２０、アノード４１０及び真空外囲器１３０の中心軸を高精度で一致させ、互いに同軸度を高める必要がある。

真空外囲器１３０は、図１３に示すように、一点鎖線で示した電子銃４の中心軸Ｃに直交する平面に沿って、内周面から中心軸Ｃに向かって突出する支持部１３１，１３２，１３３を有する。カソード１１０は、連結部品１４０を介して支持部１３１に連結され、集束電極１２０は、連結部品１５０を介して支持部１３２に連結されている。

アノード４１０は支持部１３３に連結されている。アノード４１０は、中心軸Ｃに直交する平面上で支持部１３３と接合され、接合位置は中心軸Ｃに直交する平面上で可変である。

本実施の形態に係る電子銃４の組立方法について説明する。カソード１１０と真空外囲器１３０との連結部品１４０を用いた連結、及び、集束電極１２０と真空外囲器１３０との連結部品１５０を用いた連結は実施の形態１と同様である。

アノード４１０は、中心軸Ｃに垂直な接合面を有し、真空外囲器１３０の内壁とのあいだに隙間を有している。このため、真空外囲器１３０の支持部１３３との接合位置を中心軸Ｃに垂直な方向に変化させることができる。

アノード４１０の真空外囲器１３０への連結の際には、実施の形態１の固定治具１６０と同様の治具を用いて、カソード１１０及び集束電極１２０との同軸度を確保した状態で、アノード４１０と支持部１３３との接合を実行する。接合は従来の任意の方法でよく、例えば、溶接又はロウ付けである。このようにして連結した後に固定治具を取り外す。このようにして真空外囲器１３０に対して固定されたカソード１１０、集束電極１２０及びアノード４１０は、従来の接合位置が固定の構成と比較して、溶接により生じる応力が微小であるため、ゆがみもなく高い同軸度を有する。

なお、本実施の形態に係る電子銃４において、カソード１１０と真空外囲器１３０の支持部１３１との連結を行う連結部品１４０を、実施の形態２に係る連結部品片２４１を含む連結部品２４０に代えてもよい。また、集束電極１２０と真空外囲器１３０の支持部１３２との連結を行う連結部品１５０を、連結部品片２５１を含む連結部品２５０に代えてもよい。

さらに、本実施の形態に係る電子銃４において、図１４に示すように、集束電極１２０と真空外囲器１３０の支持部１３２との連結を行う連結部品１５０を、実施の形態３に係る連結部品３５０に代えてもよい。図１４は、電子銃４の変形例を示す断面図である。

以上説明したように本実施の形態に係る電子銃４は、中心軸Ｃに垂直の接合面を有するアノード４１０を、カソード１１０及び集束電極１２０との同軸性を確保した状態で、真空外囲器１３０の支持部１３３と接合することとした。これにより、アノード４１０を含む部品間の同軸度を高めることができ、電子銃４を含む電子管の効率及び信頼性を向上することが可能となる。

（実施の形態５）
以下に、この発明の実施の形態５について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る電子銃５は、実施の形態１と同様に、マイクロ波を発振又は増幅させる電子管に用いられ、電子管内に集束された熱電子線を放出する。図１５は、本実施の形態５に係る電子銃５の中心軸Ｃを含む面における断面図である。

電子銃５は、図１５に示すように、熱電子を放出するカソード５１０と、熱電子を集束させて平行ビームを形成する集束電極５２０と、カソード５１０と集束電極５２０を内部に格納する真空外囲器５３０と、カソード５１０及び集束電極５２０を真空外囲器５３０に対して固定するための第１の連結部品５４０、第２の連結部品５５０を備える。電子銃５は、さらに、カソード５１０と集束電極５２０を電気的に絶縁するためのセラミック５６０と、真空外囲器５３０と後段の部品を絶縁するためのセラミック５７０を備える。

カソード５１０，集束電極５２０及び真空外囲器５３０は、軸対称の形状を有している。例えば、カソード５１０は円筒形状を有し、集束電極５２０及び真空外囲器５３０は中空円筒形状を有する。真空外囲器５３０は、電子銃５の後段のアノードに対して固定されており、真空外囲器５３０とアノードは中心軸が一致している。

カソード５１０、集束電極５２０及び真空外囲器５３０の中心軸は、実施の形態１と同様に、高精度で一致することが望ましい。

第１の連結部品５４０及び第２の連結部品５５０の構成について詳細に説明する。第１の連結部品５４０と第２の連結部品５５０は、図１５に示すように、互いに垂直の方向に延在する２つの接合面をそれぞれ有し、中心軸Ｃを含む平面における断面が、Ｌ字型であり、軸対称の形状を有する。

第１の連結部品５４０は、図１５に示すように、集束電極５２０と接合する面と、セラミック５６０と接合する面を有する。集束電極５２０の第１の連結部品５４０と接合する面は、中心軸Ｃに垂直の方向において、集束電極５２０の中空円筒形状の厚みよりも長い、一定以上の長さを有している。また、第１の連結部品５４０の集束電極５２０と接合する面も中心軸Ｃに垂直の方向において、一定以上の長さを有している。よって、加工公差に対して、接合位置の自由度が高いと言える。

また、第１の連結部品５４０は、セラミック５６０と接合する面も有する。さらに、セラミック５６０はカソード５１０と接合している。すなわち、第１の連結部品５４０とセラミック５６０を介して、カソード５１０と集束電極５２０とが結合し一体となっている。

第２の連結部品５５０は、真空外囲器５３０と接合する２面を有する。つまり、第２の連結部品５５０は、真空外囲器５３０と２面で接合することにより真空外囲器５３０に対して固定されている。

第１の連結部品５４０の、集束電極５２０と接合した面と異なる中心軸Ｃに垂直な面と、第２の連結部品５５０の、真空外囲器５３０と接合した面と異なる中心軸Ｃに垂直な面と、が互いに対向しており、溶接にて接合される。つまり、第１の連結部品５４０を介して一体化されたカソード５１０及び集束電極５２０が、第２の連結部品５５０を介して真空外囲器５３０に結合する。

このとき、第１の連結部品５４０と第２の連結部品５５０の、互いに接合する接合面は、中心軸Ｃに垂直の方向に一定以上の長さを有する。このため、接合位置が可変であり、中心軸Ｃに垂直の方向において自由度が高いと言える。

第１の連結部品５４０の外形は、図４に示す実施の形態１の連結部品１５０と同様の構成であり、第１の中空円板と、第１の中空円板の内周から中心軸Ｃに平行に延在している第１の中空円筒を有する。

第２の連結部品５５０の外形は、図１６に示すように、第２の中空円板５５１と、第２の中空円板５５１の外周から中心軸Ｃに平行に延在している第２の中空円筒５５３と、を有する。図１６は第２の連結部品５５０の外形図であり、（ａ）は中心軸Ｃに平行の方向から見た上面図、（ｂ）は（ａ）の二点鎖線で示した面における断面図、（ｃ）は中心軸Ｃに垂直の方向から見た側面図である。

第１の連結部品５４０と第２の連結部品５５０とは、互いに接合する接合位置が中心軸Ｃに垂直の方向において可変であることを特徴としている。この特徴により、各部品の溶接時の変形に起因する余計な応力が掛らない。これにより、溶接時による軸ずれ、傾きを大きく軽減できるという効果が得られる。

本実施の形態の構成の組立は、まず、固定治具５８０をもちいて、カソード５１０、集束電極５２０及び真空外囲器５３０の中心軸を互いに一致させて固定する。その後、集束電極５２０と第１の連結部品５４０との間を溶接し、カソード５１０とセラミック５６０との間、及び、セラミック５６０と第１の連結部品５４０との間を接合する。次に、真空外囲器５３０と第２の連結部品５５０との間を溶接する。

このとき、第１の連結部品５４０は真空外囲器５３０から束縛されておらず、また、第２の連結部品５５０はカソード５１０及び集束電極５２０から束縛されていないため、形状のずれがあったとしても、第１の連結部品５４０及び第２の連結部品５５０は、形状のずれに合わせて位置を変えることができる。

最後に第１の連結部品５４０と第２の連結部品５５０を溶接して互いに接合する。これにより、溶接に起因する軸ずれ、傾きが大きく軽減できる。

本実施の形態の場合、中心軸Ｃに垂直の方向の長さに余裕のある第１の連結部品５４０及び第２の連結部品５５０の一組を使用するため、実施の形態１の場合より集束電極５２０の中心軸Ｃに平行の方向の寸法が長いときに、集束電極５２０と真空外囲器５３０との同軸度を高くするのに有効である。

なお、本実施の形態に係る電子銃５において、第１の連結部品５４０を、実施の形態２と同様の形状を有する２以上の第１の連結部品片を含む第１の連結部品に代えてもよい。また、第２の連結部品５５０も同様に、図１７に示す、２以上の第２の連結部品片５５６を含む第２の連結部品５５５に代えてもよい。このとき、第１の連結部品片は、第１の中空円板の一部である第１の中空円板片と、第１の中空円板の内周から第１の中空円板の中心軸に平行に延在している第１の中空円筒の一部である第１の中空円筒片と、を有する。また、第２の連結部品片５５６は、第２の中空円板の一部である第２の中空円板片と、第２の中空円板の外周から第２の中空円板の中心軸に平行に延在している第２の中空円筒の一部である第２の中空円筒片と、を有する。

以上説明したように本実施の形態に係る電子銃５は、カソード５１０と集束電極５２０とを第１の連結部品５４０を介して結合し、真空外囲器５３０に対して第２の連結部品５５０を固定する。そして、第１の連結部品５４０の集束電極５２０と接合した面と異なる中心軸Ｃに垂直な面と、第２の連結部品５５０の真空外囲器５３０と接合した面と異なる中心軸Ｃに垂直な面と、を溶接にて接合することとした。これにより、簡易かつ安価な構成で、カソード５１０、集束電極５２０及び真空外囲器５３０間の同軸度を高めることが可能となる。

（実施の形態６）
以下に、この発明の実施の形態６について図面を参照して詳細に説明する。図１８は、本実施の形態に係る電子銃６の中心軸Ｃを含む面における断面図である。

本実施の形態に係る電子銃６は、実施の形態５と同様のカソード５１０、集束電極５２０及び真空外囲器５３０を備え、これらの部品を第１の連結部品５４０及び第２の連結部品５５０を用いて互いに連結したものである。これらの構成に加えて、本実施の形態に係る電子銃６は、実施の形態４と同様の、集束電極１２０から放射される電子ビームの軌道を整え又は変調を行うアノード４１０を真空外囲器５３０内に備える。

アノード４１０は、セラミック５７０により、カソード５１０及び集束電極５２０と絶縁されているため、独立に電圧を印加することができる。アノード４１０に任意の電圧を印加することで、集束させる電子ビームの軌道を整え、又は、電子ビームの変調を行うことができる。

電子銃６は、図１８に示すように、カソード５１０と、集束電極５２０と、アノード４１０と、カソード５１０、集束電極５２０及びアノード４１０を内部に格納する真空外囲器５３０と、カソード５１０及び集束電極５２０を真空外囲器５３０に対して固定するための第１の連結部品５４０及び第２の連結部品５５０を備える。カソード５１０、集束電極５２０、第１の連結部品５４０及び第２の連結部品５５０の構成は実施の形態５と同様である。アノード４１０の構成は実施の形態４と同様である。

電子銃６は、さらに、カソード５１０と集束電極５２０を電気的に絶縁するためのセラミック５６０と、真空外囲器５３０とアノード４１０を絶縁するためのセラミック５７０を備える。真空外囲器５３０は、アノード４１０を固定するための支持部１３３を備える。

本実施の形態に係る電子銃６の組立方法について説明する。電子銃６の組立のうち、
カソード５１０及び集束電極５２０の、真空外囲器５３０への連結については、実施の形態５と同じである。更に、アノード４１０の真空外囲器５３０の支持部１３３への連結方法は実施の形態４と同様である。アノード４１０は、中心軸Ｃに垂直な接合面を有し、真空外囲器１３０の内壁とのあいだに隙間を有している。このため、真空外囲器１３０の支持部１３３との接合位置を中心軸Ｃに垂直な方向に変化させることができる。

このようにして真空外囲器５３０に対して固定されたカソード５１０、集束電極５２０及びアノード４１０は、接合位置が可変であるため、従来の接合位置が固定の構成と比較して、溶接により生じる応力が微小であるため、ゆがみもなく高い同軸度を有する。

なお、本実施の形態に係る電子銃６においても、第１の連結部品５４０を、実施の形態２と同様の形状を有する２以上の第１の連結部品片を含む第１の連結部品に代えてもよい。また、第２の連結部品５５０も同様に、図１７に示す、２以上の第２の連結部品片５５６を含む第２の連結部品５５５に代えてもよい。

以上説明したように本実施の形態に係る電子銃６は、中心軸Ｃに垂直の接合面を有するアノード４１０を、カソード５１０及び集束電極５２０との同軸度を確保した状態で、真空外囲器５３０の支持部１３３と接合することとした。アノード４１０を含む部品間の同軸度を高めることができ、電子銃６を含む電子管の効率及び信頼性を向上することが可能となる。

このように本発明は、電子を放出するカソードと、カソードが放出する電子を集束する集束電極と、カソード及び集束電極を内包する真空外囲器と、カソードと真空外囲器との間を連結し、又は、集束電極と真空外囲器との間を連結する連結部品と、を備える。カソード、集束電極、真空外囲器及び連結部品はいずれも軸対称の形状を有し、連結部品は、互いに垂直の方向に延在する２つの接合面を有し、２つの接合面のうち軸対称の中心軸に垂直の方向に延在する接合面における接合位置が可変であるとした。これにより、簡易かつ低コストの構成で、部品間の同軸度を高めることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。

例えば、上記実施の形態１において、連結部品１４０及び連結部品１５０の双方を備える構成としたが、いずれか一方だけ備えてもよい。同様に、実施の形態２において、連結部品２４０及び連結部品２５０のいずれか一方だけ備えてもよい。同様に、実施の形態３において、連結部品１４０及び連結部品３５０のいずれか一方だけ備えてもよい。

また、実施の形態２において、連結部品２４０及び連結部品２５０が、それぞれ２以上の連結部品片２４１及び連結部品片２５１を含むとしたが、連結部品２４０を実施の形態１に係る連結部品１４０に置き換えてもよく、又は、連結部品２５０を実施の形態１に係る連結部品１５０に置き換えてもよい。

１，３，４，５，６ 電子銃、１１０，５１０ カソード、１２０，５２０ 集束電極、１３０，５３０ 真空外囲器、１３１，１３２，１３３ 支持部、１３５，５６０，５７０ セラミック、１４０，１５０，２４０，２５０，３５０ 連結部品、１４１，１５１，３５１ 中空円板、１４３，１５３，３５３ 中空円筒、１６０，５８０ 固定治具、１７１，１７２，１９１ 溶接箇所、２４１，２５１ 連結部品片、２４２ 中空円板片、２４３ 中空円筒片、４１０ アノード、５４０ 第１の連結部品，５５０，５５５ 第２の連結部品、５５１ 第２の中空円板、５５３ 第２の中空円筒、５５６ 第２の連結部品片。

Claims (15)

1. 電子を放出するカソードと、
   前記カソードが放出する電子を集束する集束電極と、
   前記カソード及び前記集束電極を内包する真空外囲器と、
   前記カソードと前記真空外囲器との間を連結し、又は、前記集束電極と前記真空外囲器との間を連結する連結部品と、を備え、
   前記カソード、前記集束電極、前記真空外囲器及び前記連結部品はいずれも軸対称の形状を有し、
   前記連結部品は、互いに垂直の方向に延在する２つの接合面を有し、２つの前記接合面のうち前記軸対称の中心軸に垂直の方向に延在する接合面における接合位置が可変である、
   電子銃。
2. 前記連結部品は、前記中心軸を含む平面における断面が、Ｌ字型である、
   請求項１に記載の電子銃。
3. 前記連結部品は、中空円板と、前記中空円板の内周から前記中空円板の中心軸に平行に延在している中空円筒と、を有する、
   請求項１又は２に記載の電子銃。
4. 前記連結部品は、中空円板の一部である中空円板片と、前記中空円板の内周から前記中空円板の中心軸に平行に延在している中空円筒の一部である中空円筒片と、を含む連結部品片を２以上有する、
   請求項１又は２に記載の電子銃。
5. 前記真空外囲器は、中空円筒形状を有し、前記軸対称の前記中心軸に直交する平面に沿って、内周面から前記中心軸に向かって突出する支持部を有し、
   前記連結部品の２つの前記接合面のうち、１面は前記カソード又は前記集束電極の外周面と接合し、他の１面は前記支持部の前記中心軸に垂直な表面と接合する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電子銃。
6. 前記集束電極と前記真空外囲器との間を連結する前記連結部品は、中空円板と、前記中空円板の外周から前記中空円板の中心軸に平行に延在している中空円筒と、を有する、
   請求項１又は２に記載の電子銃。
7. 前記集束電極と前記真空外囲器との間を連結する前記連結部品は、中空円板の一部である中空円板片と、前記中空円板の外周から前記中空円板の中心軸に平行に延在している中空円筒の一部である中空円筒片と、を含む連結部品片を２以上有する、
   請求項１又は２に記載の電子銃。
8. 前記真空外囲器は、中空円筒形状を有し、前記軸対称の前記中心軸に直交する平面に沿って、内周面から前記中心軸に向かって突出する支持部を有し、
   前記集束電極と前記真空外囲器との間を連結する前記連結部品の２つの前記接合面のうち、１面は前記集束電極の前記中心軸に垂直な表面と接合し、他の１面は前記支持部の前記中心軸に平行な表面と接合する、
   請求項６又は７に記載の電子銃。
9. 前記連結部品は、第１の中空円板と、前記第１の中空円板の内周から前記第１の中空円板の中心軸に平行に延在している第１の中空円筒とを有する第１の連結部品、及び、第２の中空円板と前記第２の中空円板の外周から前記第２の中空円板の中心軸に平行に延在している第２の中空円筒とを有する第２の連結部品を含む、
   請求項１又は２に記載の電子銃。
10. 前記連結部品は、第１の中空円板の一部である第１の中空円板片と、前記第１の中空円板の内周から前記第１の中空円板の中心軸に平行に延在している第１の中空円筒の一部である第１の中空円筒片とを有する第１の連結部品片、及び、第２の中空円板の一部である第２の中空円板片と、前記第２の中空円板の外周から前記第２の中空円板の中心軸に平行に延在している第２の中空円筒の一部である第２の中空円筒片とを有する第２の連結部品片を、それぞれ２以上含む、
    請求項１又は２に記載の電子銃。
11. 前記第１の連結部品の前記集束電極と接合した面と異なる前記中心軸に垂直な面と、前記第２の連結部品の前記真空外囲器と接合した面と異なる前記中心軸に垂直な面と、が互いに接合される、
    請求項９又は１０に記載の電子銃。
12. 前記カソード及び前記集束電極と絶縁され、前記カソード及び前記集束電極の前記軸対称の中心軸に、自身の中心軸を合わせて前記真空外囲器に対して固定されたアノードをさらに備える、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の電子銃。
13. 前記真空外囲器は、中空円筒形状を有し、前記軸対称の前記中心軸に直交する平面に沿って、内周面から前記中心軸に向かって突出する支持部を有し、
    前記アノードは、前記中心軸に直交する平面上で前記支持部と接合され、当該接合の位置は前記中心軸に直交する平面上で可変である、
    請求項１２に記載の電子銃。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の電子銃を備える電子管。
15. 電子を放出するカソードと、前記カソードが放出する電子を集束する集束電極と、前記カソード及び前記集束電極を内包する真空外囲器と、を備える電子銃の製造方法であって、
    前記電子銃は、前記カソードと前記真空外囲器との間を連結し、又は、前記集束電極と前記真空外囲器との間を連結する連結部品と、を更に備え、
    前記カソード、前記集束電極、前記真空外囲器及び前記連結部品はいずれも軸対称の形状を有し、
    前記連結部品は互いに垂直の方向に延在する２つの接合面を有し、
    前記真空外囲器は、中空円筒形状を有し、前記軸対称の中心軸に直交する平面に沿って、内周面から中心軸に向かって突出する支持部を有し、
    前記カソード又は前記集束電極と、前記連結部品の２つの前記接合面のうちの１面と、を溶接する第１溶接ステップと、
    前記真空外囲器の前記支持部と、前記連結部品の２つの前記接合面のうちの他の１面と、を溶接する第２溶接ステップと、
    を有する電子銃の製造方法。

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