JP3412625B2 - Electron gun for hollow electron beam emission - Google Patents
Electron gun for hollow electron beam emissionInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば大電力マイク
ロ波もしくはミリ波を発生するジャイロトロン等の電子
管において、中空電子ビームを放出する電子銃の構造に
関するものであり、特に、電子銃部内での放電の防止に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an electron gun which emits a hollow electron beam in an electron tube such as a gyrotron which generates a high power microwave or a millimeter wave, and particularly, in an electron gun section. The present invention relates to prevention of electric discharge.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明は2つの観点から上記のような電
子銃部内での放電の防止という課題を解決しようとする
ものであり、ここではそれぞれの観点に対応する2つの
従来技術の例を挙げる。2. Description of the Related Art The present invention is intended to solve the above-described problem of preventing discharge in the electron gun section from two viewpoints, and here, two examples of conventional technologies corresponding to the respective viewpoints are described. I will give you.
【0003】ジャイロトロンに代表される電子サイクロ
トロン共鳴メーザ作用を利用した電子管は、マイクロ波
帯から、ミリ波、サブミリ波帯における高周波大電力源
として利用されつつある。An electron tube utilizing an electron cyclotron resonance maser action represented by a gyrotron is being used as a high frequency and large power source in the microwave band, millimeter wave and submillimeter wave band.
【0004】このようなジャイロトロンは、一般に図7
に示すように構成されている。図において、39は中空
電子ビーム47を発生する電子銃部、40はその電子ビ
ームを相互作用領域に導くビームトンネル部、41は空
胴共振器部、42は相互作用を終えた電子ビームを回収
するとともに上記空胴共振器部41で発生した電磁波4
3を伝送する導波管として働くコレクタ部、44は出力
窓部、45は導波管結合フランジ、46は磁界装置のソ
レノイドを表している。Such a gyrotron is generally shown in FIG.
It is configured as shown in. In the figure, 39 is an electron gun section that generates a hollow electron beam 47, 40 is a beam tunnel section that guides the electron beam to the interaction region, 41 is a cavity resonator section, and 42 is an electron beam that has completed interaction. And the electromagnetic wave 4 generated in the cavity resonator section 41.
A collector portion acting as a waveguide for transmitting 3 is an output window portion, 45 is a waveguide coupling flange, and 46 is a solenoid of the magnetic field device.
【0005】本発明は、図7における電子銃部39に関
するものであり、これに関する第1の従来技術として、
例えば特開昭61−138430号公報に示されている
如く図8の電子銃を挙げる。この図において、1は陰
極、2は電子を放出する電子放出環帯、3は陰極支持機
構、4は陰極1の周囲に設けられた中空円筒状で同軸形
の陽極、5はヒータ線、6はヒータ支持柱、7は各電極
間を絶縁する絶縁体、8はヒータ線と陰極間を絶縁する
絶縁体、9はこの電子銃から発せられる電子ビーム中の
電子軌道の一例、48は電子銃部に磁場を発生するため
のマグネット、49は電子銃部を排気するための排気ポ
ートである。The present invention relates to the electron gun unit 39 in FIG. 7, and as a first conventional technique relating to this,
For example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-138430, the electron gun shown in FIG. In this figure, 1 is a cathode, 2 is an electron emission ring band that emits electrons, 3 is a cathode support mechanism, 4 is a hollow cylindrical coaxial anode provided around the cathode 1, 5 is a heater wire, 6 Is a heater support pillar, 7 is an insulator that insulates between the electrodes, 8 is an insulator that insulates between the heater wire and the cathode, 9 is an example of an electron orbit in an electron beam emitted from this electron gun, and 48 is an electron gun A magnet for generating a magnetic field in the section, and 49 is an exhaust port for exhausting the electron gun section.
【0006】次に動作について説明する。陰極1は陰極
支持機構3により支えられており、陽極4によって囲ま
れている。陰極1の付近にはマグネット48によりある
強度の軸方向磁場がかけられている。陰極1の内部には
電子放出環帯2を加熱するためのヒータが設置されてお
り、これへの電力はヒータ線5、ヒータ支持柱6を通し
て供給される。各電極間は絶縁体7で絶縁されている。
陽極4はビームトンネル部40等を含むジャイロトロン
本体に対し負の電圧が印加され、陰極1は陽極4に対し
更に負の電圧が陰極支持機構3を通して印加される。電
子銃部の排気は主に排気ポート49を通して行われる。Next, the operation will be described. The cathode 1 is supported by the cathode support mechanism 3 and is surrounded by the anode 4. An axial magnetic field having a certain strength is applied to the vicinity of the cathode 1 by the magnet 48. A heater for heating the electron emission ring zone 2 is installed inside the cathode 1, and electric power to the heater is supplied through the heater wire 5 and the heater support column 6. The electrodes are insulated from each other by an insulator 7.
The anode 4 is applied with a negative voltage with respect to the gyrotron body including the beam tunnel portion 40, and the cathode 1 is applied with a further negative voltage with respect to the anode 4 through the cathode support mechanism 3. Exhaust of the electron gun is mainly performed through the exhaust port 49.
【0007】電子放出環帯2はヒータにより加熱され、
電子を放出する。電子は陰極1と陽極4間の電界により
加速され、マグネット48に発生されている軸方向磁場
に巻き付くように螺旋状の軌道を描きながら進む。さら
に、図7において、電子銃部39より引き出された中空
状電子ビームは、ビームトンネル部40を通過し、通
常、円筒状空胴からなる空胴共振器部41における固有
モードと電子サイクロトロン共鳴メーザ相互作用により
相互作用し、電子の運動エネルギーの一部が電磁波に変
換された後、コレクタ電極部に回収される。The electron emission ring zone 2 is heated by a heater,
Emits electrons. The electrons are accelerated by the electric field between the cathode 1 and the anode 4, and proceed while drawing a spiral orbit so as to be wrapped around the axial magnetic field generated in the magnet 48. Further, in FIG. 7, the hollow electron beam extracted from the electron gun portion 39 passes through the beam tunnel portion 40, and the eigenmode and the electron cyclotron resonance maser in the cavity resonator portion 41 which is usually a cylindrical cavity. After interacting with each other and a part of the kinetic energy of the electrons is converted into an electromagnetic wave, it is collected in the collector electrode section.
【0008】第2の従来技術の例として、例えば特開平
3-238734号公報に示されている図9の電子銃を挙
げる。この電子銃は、電子を発生する電子放出環帯2、
電子放出環帯2に隣接し、これと同電位である前部電極
30および後部電極31、これら3つの電極から構成さ
れる陰極1、陰極1から電子を引き出すための電位を形
成し、陰極1の周囲に同軸状に配設されている中空円筒
状の陽極4、これらの電極間の絶縁を保つ絶縁体7、電
子放出環帯2を加熱するヒータ5を備えている。次に、
動作について説明する。電子ビームは、熱電子放出作用
により電子放出環帯2の表面から引き出される。その際
電子ビームは、前部電極30、後部電極31、電子放出
環帯2からなる陰極1と陽極4によって形成される電界
分布と、外部から印加される軸方向磁界によって、エネ
ルギー分散の小さい所望の中空状電子ビームを形成す
る。As an example of the second prior art, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
The electron gun shown in FIG. 9 shown in Japanese Patent Laid-Open No. 3-238734 will be cited. This electron gun has an electron emission ring zone 2 for generating electrons,
Adjacent to the electron emission ring zone 2, a front electrode 30 and a rear electrode 31, which have the same potential as the electron emission ring zone 2, a cathode 1 composed of these three electrodes, a potential for extracting electrons from the cathode 1 are formed. 1 is provided with a hollow cylindrical anode 4 coaxially arranged around, an insulator 7 for maintaining insulation between these electrodes, and a heater 5 for heating the electron emission ring zone 2. next,
The operation will be described. The electron beam is extracted from the surface of the electron emission ring zone 2 by the thermoelectron emission action. At that time, the electron beam is desired to have a small energy dispersion due to the electric field distribution formed by the cathode 1 and the anode 4 including the front electrode 30, the rear electrode 31, and the electron emission ring zone 2 and the axial magnetic field applied from the outside. To form a hollow electron beam.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】まず、第1の従来技術
による電子銃の持つ課題について説明する。電子銃動作
時において陰極1は高温になり、熱伝導および熱輻射に
よって周辺の各種構成部品も加熱され、これらの部品か
らガスが放出される。また、電子放出環帯2から電子が
放出されるときにもガスが放出されるなど、電子銃内に
は真空度を劣化させる要因が多い。真空度の劣化は得ら
れる電子ビームの電流を低下させたり、電極間の放電を
誘発し、構成部品に損傷を与える原因になったりする。
特に、図8の陰極1より左側の陰極支持機構3周辺部の
空間に入り込んだガスは、陰極1と陽極4間の間隙を通
して排気されるのみである。しかし、この間隔は狭く、
この部分の排気コンダクタンスが小さいために、陰極支
持機構3周辺部の排気が行われにくく、真空度が劣化
し、電極間の放電を誘発するに至るという問題点があっ
た。First, the problems of the electron gun according to the first prior art will be described. During operation of the electron gun, the cathode 1 is heated to a high temperature, heat conduction and heat radiation also heat various peripheral components, and gas is released from these components. Further, there are many factors that deteriorate the degree of vacuum in the electron gun, such as gas being emitted even when electrons are emitted from the electron emission ring zone 2. Deterioration of the degree of vacuum lowers the current of the obtained electron beam, induces discharge between the electrodes, and causes damage to components.
In particular, the gas that has entered the space around the cathode support mechanism 3 on the left side of the cathode 1 in FIG. 8 is only exhausted through the gap between the cathode 1 and the anode 4. However, this interval is narrow,
Since the exhaust conductance of this portion is small, it is difficult to exhaust the peripheral portion of the cathode support mechanism 3, the degree of vacuum is deteriorated, and there is a problem that discharge between electrodes is induced.
【0010】次に、第2の従来技術による電子銃の持つ
課題について説明する。この電子銃の陰極1における前
部電極30、後部電極31は帯状の電子放出環帯2から
射出される電子ビームを所定の性能にするために不可欠
な電極であり、なめらかな等電位面を形成するという意
味で、それらの外周面はなめらかに接合されていなけれ
ばならない。Next, the problem of the electron gun according to the second conventional technique will be described. The front electrode 30 and the rear electrode 31 in the cathode 1 of this electron gun are indispensable electrodes for making the electron beam emitted from the band-shaped electron emission ring zone 2 have a predetermined performance, and form a smooth equipotential surface. In that sense, their outer peripheral surfaces must be joined smoothly.
【0011】しかし、前部電極30、電子放出環帯2、
後部電極31が一体化され、表面が接触した構成では、
連続面を形成しやすい反面、電子放出環帯2を加熱する
ヒータ5の熱が、前部電極30、後部電極31まで及
び、電子放出環帯2を所定の温度まで加熱するために要
するヒータ電力が大きくなるとともに、これらの電極ま
でも高温に熱する。これらの前部電極30および後部電
極31は通常モリブデンのような高融点金属で構成さ
れ、動作初期には表面から電子が放出されることはない
が、長時間の動作に伴って電子放出環帯2から蒸発した
バリウム等の電子放出物質がこれらの電極表面に付着し
て不所望な電子放出を起こす可能性がある。さらに、前
部電極30、後部電極31表面からの不所望な電子放出
を防ぐために、これらの電極を熱的に分離した構成にし
た場合には、電子放出環帯2の端面やエッジ部から動作
にまったく不都合な電子を大量に放出する可能性があ
る。これらの電子は、空胴共振器部で電子サイクロトロ
ン共鳴メーザ相互作用を効率よく行わせるためのビーム
集束条件を満足するように形成されていないので、相互
作用に悪影響を及ぼすだけでなく、陽極4に流入し陽極
電流過大を起こし、陽極電圧制御を不能にしたり、陰極
1と陽極4との間の放電の引き金になったりして、電子
銃自体の動作が不安定になるという問題点があった。However, the front electrode 30, the electron emission ring zone 2,
In the configuration in which the rear electrode 31 is integrated and the surfaces are in contact with each other,
While the continuous surface is easily formed, the heat of the heater 5 for heating the electron emission ring zone 2 reaches the front electrode 30 and the rear electrode 31, and the heater power required to heat the electron emission ring zone 2 to a predetermined temperature. Becomes larger, and even these electrodes are heated to a high temperature. The front electrode 30 and the rear electrode 31 are usually made of a refractory metal such as molybdenum, and no electrons are emitted from the surface in the initial stage of operation, but the electron-emission ring zone is associated with long-term operation. There is a possibility that electron-emissive substances such as barium evaporated from No. 2 may adhere to the surfaces of these electrodes and cause unwanted electron emission. Furthermore, in order to prevent undesired electron emission from the surfaces of the front electrode 30 and the rear electrode 31, when these electrodes are thermally separated, the electron emission ring zone 2 operates from the end surface or the edge portion. There is a possibility to emit a large amount of electrons, which is completely inconvenient to. Since these electrons are not formed so as to satisfy the beam focusing condition for efficiently performing the electron cyclotron resonance maser interaction in the cavity resonator portion, not only the interaction is adversely affected but also the anode 4 And the anode current becomes excessive, the anode voltage control is disabled, or the discharge between the cathode 1 and the anode 4 is triggered, which makes the operation of the electron gun itself unstable. It was
【0012】この発明は上記2つの従来技術による電子
銃の持つ、電極間の放電を起こし易く、動作が不安定で
あるという問題点を解消するためになされたもので、陰
極支持機構周辺部の排気を容易にし、また、陽極に流入
する電流を抑えることによって、放電を防止して安定な
動作を行わせることのできる中空電子ビーム放出用電子
銃を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the problems of the above two conventional electron guns that the discharge between electrodes is likely to occur and the operation is unstable. An object of the present invention is to provide a hollow electron beam emitting electron gun capable of preventing discharge and performing stable operation by facilitating exhaustion and suppressing a current flowing into an anode.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る中空電子
ビーム放出用電子銃は、電子放出環帯を挟んで配設され
た前部電極及び後部電極を有する陰極と、電子を引き出
すために上記陰極の周囲に設けた中空円筒状の陽極と、
上記電子放出環帯を加熱するヒータとを真空雰囲気中に
配置する中空電子ビーム放出用電子銃において、上記電
子放出環帯と上記前部電極及び後部電極とが、断熱的な
高融点絶縁物を介して密着固定されたものである。 Means for Solving the Problems] electron gun hollow electron beam emission according to claim 1 is disposed to sandwich the electron emission annulus
A cathode having a front electrode and a rear electrode, and extracting electrons
A hollow cylindrical anode provided around the cathode in order to
A heater for heating the electron emission ring zone is placed in a vacuum atmosphere.
In the hollow electron beam emitting electron gun to be arranged, the electron emitting annulus, the front electrode and the rear electrode are closely fixed to each other through a heat insulating high melting point insulator.
【0016】請求項2に係る中空電子ビーム放出用電子
銃は、高融点絶縁物の表面を導体薄膜で覆った請求項1
記載のものである。The electron gun hollow electron beam emission according to claim 2, claim 1, the surface of the refractory insulating material covered with conductive thin film
It is the one described.
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【0019】[0019]
【作用】
請求項1に記載の発明における中空電子ビーム
放出用電子銃においては、電子放出環帯と前部電極及び
後部電極とが、断熱的な高融点絶縁物を介して密着固定
されたので、不要な部分からの不所望な電子の放出を防
ぐことができ、陽極との間の放電を抑制して、安定に動
作する電子銃を得ることができる。 In the hollow electron beam emitting electron gun according to the first aspect of the present invention, the electron emission ring zone and the front electrode and the rear electrode are closely fixed to each other through the adiabatic high melting point insulator. Therefore, it is possible to prevent unwanted emission of electrons from unnecessary portions, suppress discharge between the anode and the anode, and obtain an electron gun that operates stably.
【0020】また、請求項2に記載の発明における中空
電子ビーム放出用電子銃においては、高融点絶縁物の表
面を導体薄膜で覆ったので、請求項1で述べた効果に加
えて、電子放出環帯端付近における電界の歪を抑えるこ
とができる。In the hollow electron beam emitting electron gun according to the second aspect of the invention, since the surface of the high-melting-point insulator is covered with the conductive thin film, the electron emission is achieved in addition to the effect described in the first aspect. It is possible to suppress distortion of the electric field near the edge of the ring zone.
【0021】[0021]
【実施例】次に、この発明による電子銃の一実施例を図
1に示し、これについて説明する。図において、2は中
空状電子ビームを放出する例えばタングステンからなる
電子放出環帯であり、その前部電極30及び後部電極3
1と対向する両端面は電子を放出しにくい例えばモリブ
デン等の高融点金属から成るプレート32がロウ接等で
固着され、金属プレート32は電子放出環帯2と共に一
体加工されてなめらかな電極表面を形成している。この
電子放出環帯は33a、33bで示された支持体によっ
て前部電極30、後部電極31にそれぞれ間隙を持って
断熱的に固定されて、陰極1を構成する。この陰極1と
陰極1の周囲に同軸的に配設されている中空円柱状の陽
極4との間に印加される電位差と、軸方向に印加されて
いる軸方向磁界によって、中空電子ビームが図の上方に
引き出される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the electron gun according to the present invention is shown in FIG. 1 and will be described below. In the figure, 2 is an electron emission ring zone made of, for example, tungsten that emits a hollow electron beam, and its front electrode 30 and rear electrode 3 are shown.
A plate 32 made of a refractory metal, such as molybdenum, which is hard to emit electrons, is fixed to both end faces facing 1 by brazing or the like. The metal plate 32 is integrally processed with the electron emission ring zone 2 to form a smooth electrode surface. Is forming. This electron emission ring zone is adiabatically fixed to the front electrode 30 and the rear electrode 31 with a gap by the supports 33a and 33b to form the cathode 1. Due to the potential difference applied between the cathode 1 and the hollow cylindrical anode 4 coaxially arranged around the cathode 1 and the axial magnetic field applied in the axial direction, a hollow electron beam is generated. Is drawn above.
【0022】次に動作について説明する。リング状に形
成された電子放出環帯2は、電子放出物質が含浸されて
おり、内部に備えるヒータ50によって加熱され、熱電
子放出作用によって、電子を放出する。前部電極30、
電子放出環帯2、後部電極31によって構成される陰極
1と、陽極4との間に印加される電位差によって、これ
ら電極間の空間に形成される電界分布と、外部から印加
される軸方向磁界分布の組み合わせにより、電子は所定
の軌道を描いて引き出される。特に、電子の初期速度や
速度分散は、前部電極30、電子放出環帯2、後部電極
31から構成される陰極1の表面形状で決定されるの
で、電子放出環帯2付近の表面での電界分布を乱すよう
な不連続は避けなけらばならない。しかるに、電子放出
環帯2以外の電極からの電子放出を避けるためには、前
部電極30、後部電極31と電子放出環帯2との間を熱
的に分離しなければならないという矛盾が起こる。そこ
で、図1に示されているように電子放出環帯2の両端面
に厚さの薄い高融点金属のプレート32をロウ接等によ
って固着させ電子放出環帯2と共に一体加工することに
よって、電子放出環帯2表面付近の電界の乱れ、特に電
子放出環帯2エッジ部の電界の乱れを緩和できる。ま
た、電子放出環帯2と前部及び後部電極30、31との
断熱的な隙間35は、電子放出環帯2と陽極4との間隔
に比べて十分に小さいので、電子放出環帯2表面以外の
空間においても電界の乱れは十分小さい。Next, the operation will be described. The electron emission ring zone 2 formed in a ring shape is impregnated with an electron emission substance, is heated by a heater 50 provided inside, and emits electrons by a thermoelectron emission action. Front electrode 30,
The electric field distribution formed in the space between the cathode 1 constituted by the electron emission ring zone 2 and the rear electrode 31 and the anode 4 due to the potential difference applied, and the axial magnetic field applied from the outside. Depending on the combination of distributions, electrons are drawn in a predetermined orbit. In particular, the initial velocity and velocity dispersion of electrons are determined by the surface shape of the cathode 1 composed of the front electrode 30, the electron emission ring zone 2, and the rear electrode 31, so that the surface near the electron emission ring zone 2 is Discontinuities that disturb the electric field distribution must be avoided. However, in order to avoid electron emission from electrodes other than the electron emission ring zone 2, there is a contradiction that the front electrode 30, the rear electrode 31 and the electron emission ring zone 2 must be thermally separated. . Therefore, as shown in FIG. 1, a thin high melting point metal plate 32 is fixed to both end faces of the electron emission ring zone 2 by brazing or the like and integrally processed with the electron emission ring zone 2. The turbulence of the electric field near the surface of the emission ring zone 2, especially the turbulence of the electric field at the edge portion of the electron emission ring zone 2, can be reduced. Further, since the adiabatic gap 35 between the electron emission ring zone 2 and the front and rear electrodes 30, 31 is sufficiently smaller than the distance between the electron emission ring zone 2 and the anode 4, the surface of the electron emission ring zone 2 is reduced. The disturbance of the electric field is sufficiently small in other spaces.
【0023】図2は、図1の陰極1を電子ビームの下流
側から見たときの様子を示したものである。金属プレー
ト32の存在によって、更に、電子放出環帯端面部34
からの不必要な方向への電子放出が抑えられる。このプ
レート32が存在しない場合には、例えば、断熱的な隙
間35として0.3mmを選んだとしても、電子放出環
帯2面と中心軸とのなす角θが25度程度であると、電
子ビーム下流側から直接見える電子放出環帯端面部34
の半径方向の長さは、約0.14mmにもなり、この部
分からの電子は不必要な方向へ加速され、電子管の動作
に悪影響を及ぼす。なお、上記実施例では金属プレート
32を用いたが、図3に示したように、電子ビーム下流
側からみて電子放出環帯端面部34が見えない程度の幅
を持ったリング36を用いても同様の効果がある。FIG. 2 shows how the cathode 1 of FIG. 1 is viewed from the downstream side of the electron beam. Due to the presence of the metal plate 32, the end surface portion 34 of the electron emission ring zone is further
Electron emission in an unnecessary direction from is suppressed. If the plate 32 does not exist, for example, even if 0.3 mm is selected as the adiabatic gap 35, if the angle θ between the surface of the electron emission ring zone 2 and the central axis is about 25 degrees, Electron emission ring zone end face 34 directly visible from the beam downstream side
Has a radial length of about 0.14 mm, and electrons from this portion are accelerated in unnecessary directions, which adversely affects the operation of the electron tube. Although the metal plate 32 is used in the above embodiment, as shown in FIG. 3, a ring 36 having a width such that the end face 34 of the electron emission ring band cannot be seen from the downstream side of the electron beam may be used. It has the same effect.
【0024】次に、この発明による電子銃の他の実施例
を図4に示し、これについて説明する。上記では、電子
放出環帯2と前部及び後部電極30、31との断熱構造
として微小間隙35を採用したが、この例では前部電極
30及び後部電極31の電子放出環帯2側の端部を断熱
性を保つ程度に他の部分より薄く加工すると共に、前部
電極30、電子放出環帯2、及び後部電極31の表面が
滑らかに連続につながるようにこれらを密着固定してい
る。上記の場合、微小とはいえ、電子放出環帯2表面と
前部及び後部電極30、31表面とは空間的に不連続で
あるので、電極表面付近の電界の乱れは避けられない。
これに対し、この実施例によれば、断熱性能は若干劣る
が、電極表面に不連続が存在しないので、不所望な方向
への電子の放出が防止できる。また、電子放出環帯2の
端面部も露出されないので不要な部分からの電子放出も
防ぐことができる。Next, another embodiment of the electron gun according to the present invention is shown in FIG. 4 and will be described. In the above, the minute gap 35 is adopted as the heat insulating structure between the electron emission ring zone 2 and the front and rear electrodes 30 and 31, but in this example, the ends of the front electrode 30 and the rear electrode 31 on the electron emission ring zone 2 side. The part is processed to be thinner than the other parts so as to maintain the heat insulating property, and the front electrode 30, the electron emission annulus 2 and the rear electrode 31 are fixedly adhered to each other so that the surfaces thereof are smoothly and continuously connected. In the above case, although minute, the surface of the electron emission ring zone 2 and the surfaces of the front and rear electrodes 30, 31 are spatially discontinuous, so that the disturbance of the electric field near the electrode surface is inevitable.
On the other hand, according to this example, although the heat insulating performance is slightly inferior, since there is no discontinuity on the electrode surface, it is possible to prevent the emission of electrons in an undesired direction. Further, since the end surface of the electron emission ring zone 2 is not exposed, it is possible to prevent electron emission from unnecessary portions.
【0025】次に、この発明による電子銃の他の実施例
を図5に示し、これについて説明する。上記の実施例で
は電子放出環帯2と前部及び後部電極30、31との断
熱構造として、微小間隙や、薄い金属での接触を採用し
ているが、この例では、この断熱構造として、電子放出
環帯2と前部及び後部電極30、31との間に、熱伝導
率の小さい高融点の絶縁物を介在させている。図におい
て、37a及び37bは電子放出環帯2と前部及び後部
電極30、31との断熱を達成するために挟まれた例え
ばセラミックス等の高融点絶縁物である。図示のよう
に、電子放出環帯2端面が覆われているので、不要な部
分からの電子放出が防げる。Next, another embodiment of the electron gun according to the present invention is shown in FIG. 5 and will be described. In the above-mentioned embodiment, as a heat insulating structure between the electron emission ring zone 2 and the front and rear electrodes 30, 31, a fine gap or contact with a thin metal is adopted, but in this example, this heat insulating structure is A high melting point insulator having a small thermal conductivity is interposed between the electron emission ring zone 2 and the front and rear electrodes 30 and 31. In the figure, 37a and 37b are high melting point insulators such as ceramics sandwiched to achieve heat insulation between the electron emission ring zone 2 and the front and rear electrodes 30 and 31. As shown in the figure, since the end surface of the electron emission ring zone 2 is covered, electron emission from unnecessary portions can be prevented.
【0026】なお、この実施例では、高融点絶縁物37
a、37bの部分で、電界の不連続が存在するが、この
不連続を防止するために絶縁物37a、37bの表面を
導体薄膜で覆っても良い。図6はこの発明の一実施例の
要部を一部破断して示す斜視図である。図において、3
8は高融点絶縁物37a、37bの表面を覆う導体薄膜
である。このようにすることで、各々の電極表面間に電
界の不連続が起こるのを防止でき、電子の不所望な方向
や、予期しない初速度での放出を抑えることができる。In this embodiment, the high melting point insulator 37 is used.
Discontinuity of the electric field exists at the portions a and 37b, but in order to prevent this discontinuity, the surfaces of the insulators 37a and 37b may be covered with a conductive thin film. FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing an essential part of an embodiment of the present invention. In the figure, 3
Reference numeral 8 is a conductor thin film that covers the surfaces of the high melting point insulators 37a and 37b. By doing so, it is possible to prevent discontinuity of the electric field between the surfaces of the respective electrodes, and to suppress the emission of electrons in an undesired direction or at an unexpected initial velocity.
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、電子放
出環帯と前部電極及び後部電極とが、断熱的な高融点絶
縁物を介して密着固定されたので、不要な部分からの不
所望な電子の放出を防ぐことができ、陽極との間の放電
を抑制して、安定に動作する電子銃を得ることができ
る。 Effects of the Invention According to the invention described in claim 1, and the electron emission annulus and the front electrode and the rear electrode, since it was tightly fixed through the adiabatic refractory insulation, the unnecessary portion It is possible to prevent the unwanted emission of electrons, suppress the discharge between the anode and the electron gun, and obtain an electron gun that operates stably.
【0030】また、請求項2に記載の発明によれば、高
融点絶縁物の表面を導体薄膜で覆ったので、請求項1で
述べた効果に加えて、電子放出環帯端付近における電界
の歪を抑えることができる。According to the second aspect of the present invention, since the surface of the high melting point insulating material is covered with the conductive thin film, in addition to the effect described in the first aspect , the electric field near the edge of the electron emission ring band is changed. Distortion can be suppressed.
【図1】 この発明に係る中空電子放出用電子銃を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an electron gun for hollow electron emission according to the present invention.
【図2】 図1の中空電子放出用電子銃の陰極を電子ビ
ームの下流側からみた平面図である。FIG. 2 is a plan view of a cathode of the electron gun for hollow electron emission shown in FIG. 1 viewed from a downstream side of an electron beam.
【図3】 この発明の中空電子放出用電子銃の陰極を示
す要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing a cathode of an electron gun for hollow electron emission according to the present invention.
【図4】 この発明の中空電子放出用電子銃の陰極を示
す要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of an essential part showing a cathode of the electron gun for hollow electron emission according to the present invention.
【図5】 この発明の中空電子放出用電子銃の陰極を
示す要部拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing a cathode of the electron gun for hollow electron emission according to the present invention.
【図6】 この発明の中空電子放出用電子銃の陰極を示
す要部拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing a cathode of the electron gun for hollow electron emission according to the present invention.
【図7】 従来のジャイロトロンを示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional gyrotron.
【図8】 従来の中空電子放出用電子銃の構成を示す断
面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional hollow electron emission electron gun.
【図9】 従来の中空電子放出用電子銃の陰極付近を示
す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the vicinity of a cathode of a conventional electron gun for hollow electron emission.
1 陰極 2 電子放出環帯 3 陰極支持機構 4 陽極 5 ヒータ線 7 絶縁体 8 ヒータ支持柱絶縁体 10 電圧供給導体 12 連通経路 14 貫通穴 15 陽極の外側を通る排気経路 16 接続部品 17 排気スリット 18 金属製網 19 非蒸発型ゲッタポンプ 22 ヒータ 23 連通経路 24 電界集中を緩和する部品 25 チタンゲッタポンプ 28 遮蔽板 29 電界集中を緩和する部品 30 前部電極 31 後部電極 32 金属プレート 33 支持体 34 電子放出環帯端面 35 断熱間隙 36 リング 37 高融点絶縁物 38 導体薄膜 39 電子銃部 40 ビームトンネル部 49 電子銃部排気ポート 50 ヒータ 51 金属筒 52 ガス吸着性物質 1 cathode 2 Electron emission ring zone 3 Cathode support mechanism 4 anode 5 heater wire 7 insulator 8 Heater support pillar insulator 10 Voltage supply conductor 12 communication paths 14 through holes 15 Exhaust path through the outside of the anode 16 Connection parts 17 Exhaust slit 18 metal net 19 Non-evaporable getter pump 22 heater 23 communication routes 24 Parts that alleviate electric field concentration 25 Titanium getter pump 28 Shield 29 Parts that alleviate electric field concentration 30 front electrode 31 Rear electrode 32 metal plate 33 Support 34 Edge surface of electron emission ring 35 Adiabatic gap 36 ring 37 High melting point insulator 38 Conductor thin film 39 Electron gun 40 beam tunnel 49 Electron gun exhaust port 50 heater 51 metal tube 52 Gas adsorbent
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−351836(JP,A) 特開 平4−286837(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 23/075 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-351836 (JP, A) JP-A-4-286837 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 23/075
Claims (2)
極及び後部電極を有する陰極と、電子を引き出すために
上記陰極の周囲に設けた中空円筒状の陽極と、上記電子
放出環帯を加熱するヒータとを真空雰囲気中に配置する
中空電子ビーム放出用電子銃において、上記電子放出環
帯と上記前部電極及び後部電極とが、断熱的な高融点絶
縁物を介して密着固定されたことを特徴とする中空電子
ビーム放出用電子銃。1. A cathode having a front electrode and a rear electrode disposed with an electron emission ring sandwiched therebetween, a hollow cylindrical anode provided around the cathode for extracting electrons, and the electron emission ring. In a hollow electron beam emitting electron gun in which a heater for heating a band is arranged in a vacuum atmosphere, the electron emitting ring band and the front electrode and the rear electrode are closely fixed via an adiabatic high melting point insulator. An electron gun for emitting a hollow electron beam, which is characterized in that
ことを特徴とする請求項1記載の中空電子ビーム放出用
電子銃。2. A hollow electron beam emission electron gun according to claim 1, wherein the surface of the refractory insulating material, characterized in that covered by the conductive thin film.
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