JP6302290B2 - Impregnated cathode structure - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、含浸型陰極構体に関する。   Embodiments described herein relate generally to an impregnated cathode assembly.

クライストロンやジャイロトロンなどのマイクロ波電子管は、その出力がメガワット級に至り、ますます高出力化が進んでいる。そのため、高出力化に対応するために、酸化物陰極に代えて、含浸型陰極構体が用いられるようになってきている。
含浸型陰極構体は、円筒状の収納部と、収納部の内部に設けられたヒータを備えている。
ヒータの一方の端部は、含浸型陰極構体の外部に伸び、電源装置などに接続されている。
ヒータの他方の端部は、収納部に接合されている。
ここで、含浸型陰極構体の小型化が進むと、ヒータの線状材の直径寸法が小さくなる。 ヒータの線状材の直径寸法が小さくなると、ヒータの端部と収納部との接合強度が低くなるおそれがある。
そのため、ヒータの端部における接合強度の向上を図ることができる技術の開発が望まれていた。 The output of microwave electron tubes such as klystrons and gyrotrons has reached the megawatt level, and the output has been increasing. For this reason, an impregnated-type cathode assembly has been used instead of an oxide cathode in order to cope with higher output.
The impregnated cathode assembly includes a cylindrical storage portion and a heater provided inside the storage portion.
One end of the heater extends outside the impregnated-type cathode assembly and is connected to a power supply device or the like.
The other end of the heater is joined to the storage portion.
Here, as the impregnated-type cathode assembly is further downsized, the diameter of the linear material of the heater becomes smaller. When the diameter dimension of the linear material of the heater is reduced, the bonding strength between the end portion of the heater and the storage portion may be reduced.
Therefore, development of a technique capable of improving the bonding strength at the end of the heater has been desired.

特開２０１１−１２９３８４号公報JP 2011-129384 A

本発明が解決しようとする課題は、ヒータの端部における接合強度の向上を図ることができる含浸型陰極構体を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an impregnated-type cathode assembly capable of improving the bonding strength at the end of the heater.

実施形態に係る含浸型陰極構体は、収納部と、電子放射物質が含浸され、前記収納部の一方の端部に設けられた陰極基体と、前記収納部の他方の端部に設けられた反射板と、前記収納部の内部に設けられ、少なくとも一方の端部が前記反射板を挿通して前記収納部の外部に伸びるヒータと、前記反射板に設けられ、前記ヒータの前記一方の端部に沿って伸び、前記反射板と、前記ヒータの前記一方の端部と、を電気的に接合する接合部と、を備えている。   The impregnated-type cathode assembly according to the embodiment includes a storage unit, a cathode base impregnated with an electron-emitting material, and provided at one end of the storage unit, and a reflection provided at the other end of the storage unit. A plate, a heater provided inside the storage unit, at least one end of which passes through the reflection plate and extends to the outside of the storage unit, and is provided on the reflection plate, and the one end of the heater And a joining portion that electrically joins the reflection plate and the one end of the heater.

本実施の形態に係る含浸型陰極構体１を例示するための模式部分断面図である。It is a typical fragmentary sectional view for illustrating impregnation type cathode structure 1 concerning this embodiment. 接合部３０を例示するための模式斜視図である。3 is a schematic perspective view for illustrating a joint portion 30. FIG. 他の実施形態に係る接合部１３０を例示するための模式斜視図である。It is a schematic perspective view for illustrating the junction part 130 which concerns on other embodiment. 他の接合形態を例示するための模式斜視図である。It is a model perspective view for illustrating other joined forms.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本発明の実施形態に係る含浸型陰極構体は、クライストロンやジャイロトロンなどのマイクロ波電子管の電子銃に用いることができる。
以下においては、一例として、クライストロンの電子銃に用いることができる含浸型陰極構体について例示をする。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
The impregnated-type cathode assembly according to the embodiment of the present invention can be used for an electron gun of a microwave electron tube such as a klystron or a gyrotron.
In the following, as an example, an impregnated-type cathode assembly that can be used in an electron gun of a klystron is illustrated.

図１は、本実施の形態に係る含浸型陰極構体１を例示するための模式部分断面図である。
図１に示すように、含浸型陰極構体１には、陰極基体１０、収納部２０、接合部３０、ヒータ４０、絶縁管４８、埋め込み材５０、反射板６０、および反射筒６６が設けられている。 FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view for illustrating an impregnated cathode assembly 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the impregnated-type cathode assembly 1 is provided with a cathode substrate 10, a housing part 20, a joint part 30, a heater 40, an insulating tube 48, a filling material 50, a reflecting plate 60, and a reflecting tube 66. Yes.

陰極基体１０は、収納部２０の一方の端部を塞ぐように設けられている。
陰極基体１０の裏面１４（電子放射面１２とは反対側の面）は、収納部２０の一方の端部にろう付けされている。ろう付けには、例えば、ルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金を用いることができる。
陰極基体１０の収納部２０側とは反対側の面には、電子放射面１２が設けられている。
電子放射面１２は、所定の曲率を有する凹状の曲面となっている。
陰極基体１０は、例えば、直径寸法が１５ｍｍ程度の円板とすることができる。
陰極基体１０は、例えば、タングステン（Ｗ）からなる多孔質体から形成することができる。多孔質体である陰極基体１０の空孔率は、例えば、１５％〜２０％程度とすることができる。
陰極基体１０の空孔には、電子放射物質が含浸されている。電子放射物質は、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などとすることができる。 The cathode base 10 is provided so as to close one end of the storage unit 20.
The back surface 14 (surface opposite to the electron emission surface 12) of the cathode substrate 10 is brazed to one end of the storage unit 20. For brazing, for example, a ruthenium-molybdenum (Ru-Mo) alloy can be used.
An electron emission surface 12 is provided on the surface of the cathode base 10 opposite to the storage portion 20 side.
The electron emission surface 12 is a concave curved surface having a predetermined curvature.
The cathode substrate 10 can be a disk having a diameter of about 15 mm, for example.
The cathode substrate 10 can be formed of a porous body made of tungsten (W), for example. The porosity of the cathode substrate 10 that is a porous body can be, for example, about 15% to 20%.
The holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting material. The electron emitting material can be, for example, barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like.

収納部２０は、その内部に設けられた収納空間２２に、ヒータ４０と埋め込み材５０を収納する。
また、収納部２０は、一方の端部側において陰極基体１０を保持する。
収納部２０は、例えば、円筒状を呈している。
収納部２０は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）から形成することができる。 The storage unit 20 stores the heater 40 and the embedding material 50 in a storage space 22 provided therein.
The storage unit 20 holds the cathode substrate 10 on one end side.
The storage unit 20 has, for example, a cylindrical shape.
The accommodating part 20 can be formed from molybdenum (Mo), for example.

接合部３０は、反射板６０に設けられ、ヒータ４０の一方の端部４４に沿って伸びている。
接合部３０は、反射板６０と、ヒータ４０の一方の端部４４とを電気的に接合する。
接合部３０は、例えば、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、レ二ウム−モリブデン（Ｒｅ）合金などから形成することができる。この場合、接合部３０の材料は、反射板６０の材料と同じとすることができる。
なお、接合部３０に関する詳細は後述する。 The joint portion 30 is provided on the reflection plate 60 and extends along one end portion 44 of the heater 40.
The joining portion 30 electrically joins the reflection plate 60 and one end portion 44 of the heater 40.
The junction 30 can be formed from, for example, tantalum (Ta), platinum (Pt), niobium (Nb), molybdenum (Mo), rhenium-molybdenum (Re) alloy, or the like. In this case, the material of the joint portion 30 can be the same as the material of the reflection plate 60.
Details regarding the joint 30 will be described later.

ヒータ４０は、ジュール熱を発生し、埋め込み材５０を介して、陰極基体１０を加熱する。
ヒータ４０は、線状材を巻き回して形成されたコイル状の中間部分４２（発熱部分）と、中間部分４２の一端に設けられた端部４４と、中間部分４２の他端に設けられた端部４６とを有する。
線状材の直径寸法は、例えば、０．３ｍｍ程度とすることができる。線状材の材料は、例えば、タングステン（Ｗ）とすることができる。 The heater 40 generates Joule heat and heats the cathode substrate 10 through the embedding material 50.
The heater 40 is provided at a coil-shaped intermediate portion 42 (heat generation portion) formed by winding a linear material, an end portion 44 provided at one end of the intermediate portion 42, and the other end of the intermediate portion 42. And an end 46.
The diameter dimension of the linear material can be, for example, about 0.3 mm. The material of the linear material can be, for example, tungsten (W).

中間部分４２は、収納空間２２に収納されている。中間部分４２の巻き回し軸（巻き回しの中心軸）は、収納部２０の周方向に伸びている。
なお、中間部分４２の巻き回し軸は、収納部２０の軸方向に伸びていてもよい。例えば、中間部分４２は、収納部２０の中心軸の周りに巻き回されたものであってもよい。
また、コイル状の中間部分４２を例示したが、これに限定されるわけではない。中間部分４２の形態は、ヒータ４０に供給される電力や、必要となる発熱量などに応じて適宜変更することができる。 The intermediate portion 42 is stored in the storage space 22. The winding shaft (the central axis of winding) of the intermediate portion 42 extends in the circumferential direction of the storage unit 20.
Note that the winding shaft of the intermediate portion 42 may extend in the axial direction of the storage unit 20. For example, the intermediate portion 42 may be wound around the central axis of the storage unit 20.
Moreover, although the coil-shaped intermediate part 42 was illustrated, it is not necessarily limited to this. The form of the intermediate portion 42 can be changed as appropriate according to the power supplied to the heater 40, the required amount of heat generation, and the like.

ヒータ４０の端部４４は、反射板６０に設けられた孔６１を通り、収納部２０の外部に伸びている。
また、ヒータ４０の端部４４は、接合部３０を介して、反射板６０と電気的に接合されている。
そのため、ヒータ４０、収納部２０、および、陰極基体１０は、同電位となっている。
一方、ヒータ４０の端部４６は、絶縁管４８の内部を通り、収納部２０の外部に伸びている。ヒータ４０の端部４６は、含浸型陰極構体１の外部に設けられた電源装置と接続される。 The end portion 44 of the heater 40 extends through the hole 61 provided in the reflection plate 60 to the outside of the storage unit 20.
Further, the end portion 44 of the heater 40 is electrically joined to the reflecting plate 60 through the joint portion 30.
Therefore, the heater 40, the storage unit 20, and the cathode base 10 are at the same potential.
On the other hand, the end 46 of the heater 40 passes through the inside of the insulating tube 48 and extends to the outside of the storage unit 20. An end 46 of the heater 40 is connected to a power supply device provided outside the impregnated cathode assembly 1.

絶縁管４８は、管状を呈し、反射板６０に設けられた孔に挿入されている。
絶縁管４８は、ヒータ４０と反射板６０とを絶縁する。また、絶縁管４８は、埋め込み材５０の表面付近においてヒータ４０が折損することを防止する。
絶縁管４８は、絶縁材料から形成されている。絶縁管４８は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などから形成することができる。 The insulating tube 48 has a tubular shape and is inserted into a hole provided in the reflection plate 60.
The insulating tube 48 insulates the heater 40 and the reflection plate 60 from each other. Further, the insulating tube 48 prevents the heater 40 from breaking near the surface of the embedding material 50.
The insulating tube 48 is made of an insulating material. The insulating tube 48 can be formed from, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

埋め込み材５０は、ヒータ４０からの熱を陰極基体１０に伝達する。また、埋め込み材５０は、収納空間２２に収納されたヒータ４０を保持する。
そのため、埋め込み材５０は、ヒータ４０の中間部分４２が収納された収納空間２２に隙間なく充填されている。
埋め込み材５０は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の焼結体（アルミナ焼結体）から形成することができる。 The embedding material 50 transmits heat from the heater 40 to the cathode base 10. The embedding material 50 holds the heater 40 stored in the storage space 22.
Therefore, the embedding material 50 is filled in the storage space 22 in which the intermediate portion 42 of the heater 40 is stored without a gap.
The embedding material 50 can be formed, for example, from a sintered body (alumina sintered body) of aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

反射板６０は、収納空間２２から外部へ放出される熱を抑制するとともに、入射した熱を陰極基体１０に向けて放出する。反射板６０を設けるようにすれば、陰極基体１０に対する加熱効率を向上させることができる。
反射板６０は、例えば、円板状を呈したものとすることができる。
反射板６０は、収納部２０の陰極基体１０側とは反対側の端部を塞ぐように設けられている。
反射板６０周縁は、収納部２０の陰極基体１０側とは反対側の端部に溶接されている。反射板６０は、例えば、レーザ溶接法を用いて、収納部２０の端部に溶接することができる。
反射板６０は、例えば、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、レ二ウム−モリブデン（Ｒｅ）合金などから形成することができる。 The reflection plate 60 suppresses heat released from the storage space 22 to the outside and emits incident heat toward the cathode substrate 10. If the reflecting plate 60 is provided, the heating efficiency for the cathode substrate 10 can be improved.
The reflection plate 60 can have, for example, a disk shape.
The reflection plate 60 is provided so as to block the end of the storage unit 20 opposite to the cathode base 10 side.
The periphery of the reflection plate 60 is welded to the end of the storage unit 20 opposite to the cathode base 10 side. The reflection plate 60 can be welded to the end of the storage unit 20 by using, for example, a laser welding method.
The reflector 60 can be formed from, for example, tantalum (Ta), platinum (Pt), niobium (Nb), molybdenum (Mo), rhenium-molybdenum (Re) alloy, or the like.

反射筒６６は、収納部２０から外部へ放出される熱を抑制するとともに、入射した熱を収納部２０に向けて放出する。反射筒６６を設けるようにすれば、陰極基体１０に対する加熱効率を向上させることができる。
反射筒６６は、例えば、円筒状を呈し、収納部２０の側面を覆うように設けられている。反射筒６６は、例えば、収納部２０と同軸となるように設けることができる。
反射筒６６の一方の端部（陰極基体１０寄りの端部）は、陰極基体１０の裏面１４にろう付けされている。ろう付けには、例えば、ルテニウム−モリブデン−ニッケル（Ｒｕ−Ｍｏ−Ｎｉ）合金を用いることができる。
反射筒６６の他方の端部は、含浸型陰極構体１が設けられる電子銃に固定される。
反射筒６６は、例えば、レニウム−モリブデン（Ｒｅ−Ｍｏ）合金から形成することができる。 The reflection tube 66 suppresses heat released from the storage unit 20 to the outside, and releases incident heat toward the storage unit 20. If the reflecting tube 66 is provided, the heating efficiency for the cathode substrate 10 can be improved.
The reflection tube 66 has, for example, a cylindrical shape and is provided so as to cover the side surface of the storage unit 20. The reflection tube 66 can be provided so as to be coaxial with the storage unit 20, for example.
One end of the reflecting tube 66 (the end near the cathode base 10) is brazed to the back surface 14 of the cathode base 10. For brazing, for example, a ruthenium-molybdenum-nickel (Ru-Mo-Ni) alloy can be used.
The other end of the reflecting tube 66 is fixed to an electron gun provided with the impregnated-type cathode assembly 1.
The reflection tube 66 can be formed of, for example, a rhenium-molybdenum (Re-Mo) alloy.

次に、接合部３０についてさらに説明する。
図２は、接合部３０を例示するための模式斜視図である。
図２に示すように、接合部３０は、第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂ、第３の部分３０ｃ、および座部３０ｄを有する。
第１の部分３０ａは、反射板６０に設けられた孔６１の近傍に設けられている。第１の部分３０ａは、ヒータ４０の端部４４に沿って伸びている。
第１の部分３０ａの反射板６０側の端部は、反射板６０と接合されている。 Next, the joint part 30 will be further described.
FIG. 2 is a schematic perspective view for illustrating the joint portion 30.
As shown in FIG. 2, the joint portion 30 includes a first portion 30a, a second portion 30b, a third portion 30c, and a seat portion 30d.
The first portion 30 a is provided in the vicinity of the hole 61 provided in the reflecting plate 60. The first portion 30 a extends along the end portion 44 of the heater 40.
The end of the first portion 30 a on the reflecting plate 60 side is joined to the reflecting plate 60.

第２の部分３０ｂは、反射板６０に設けられた孔６１の近傍に設けられている。第２の部分３０ｂは、ヒータ４０の端部４４を挟んで第１の部分３０ａと対峙している。第２の部分３０ｂは、ヒータ４０の端部４４に沿って伸びている。   The second portion 30 b is provided in the vicinity of the hole 61 provided in the reflection plate 60. The second portion 30 b faces the first portion 30 a with the end portion 44 of the heater 40 interposed therebetween. The second portion 30 b extends along the end portion 44 of the heater 40.

第３の部分３０ｃは、ヒータ４０の端部４４の端面の上に設けられている。第３の部分３０ｃは、ヒータ４０の端部４４の端面と接触していてもよいし、ヒータ４０の端部４４の端面との間に隙間が設けられていてもよい。
第３の部分３０ｃは、第１の部分３０ａの反射板６０側とは反対側の端部と、第２の部分３０ｂの反射板６０側とは反対側の端部とに接合されている。 The third portion 30 c is provided on the end surface of the end portion 44 of the heater 40. The third portion 30 c may be in contact with the end surface of the end portion 44 of the heater 40, or a gap may be provided between the third portion 30 c and the end surface of the end portion 44 of the heater 40.
The third portion 30c is joined to the end portion of the first portion 30a opposite to the reflecting plate 60 side and the end portion of the second portion 30b opposite to the reflecting plate 60 side.

座部３０ｄは、第２の部分３０ｂの反射板６０側の端部に設けられている。
座部３０ｄは、面状を呈し、反射板６０に接合されている。座部３０ｄを設けるようにすれば、接合部３０と反射板６０の接合強度を高めることができるとともに、接合が容易となる。 The seat portion 30d is provided at the end portion of the second portion 30b on the reflecting plate 60 side.
The seat portion 30 d has a planar shape and is joined to the reflection plate 60. If the seat portion 30d is provided, the joint strength between the joint portion 30 and the reflecting plate 60 can be increased, and the joining becomes easy.

第１の部分３０ａと、第２の部分３０ｂと、第３の部分３０ｃとにより画された空間の内部には、ヒータ４０の端部４４が伸びている。
第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂ、第３の部分３０ｃ、および座部３０ｄは、塑性加工法などを用いて一体に形成することができる。
この場合、第１の部分３０ａおよび座部３０ｄと、反射板６０との接合は、例えば、抵抗溶接法やレーザ溶接法などを用いて行うことができる。
また、接合部３０と反射板６０は、塑性加工法などを用いて一体に形成することもできる。
この場合、接合部３０の座部３０ｄと、反射板６０とを接合する場合は、例えば、抵抗溶接法やレーザ溶接法などを用いて行うことができる。 An end 44 of the heater 40 extends inside the space defined by the first portion 30a, the second portion 30b, and the third portion 30c.
The first portion 30a, the second portion 30b, the third portion 30c, and the seat portion 30d can be integrally formed using a plastic working method or the like.
In this case, the first portion 30a and the seat portion 30d and the reflector 60 can be joined using, for example, a resistance welding method or a laser welding method.
Further, the joint portion 30 and the reflection plate 60 can be integrally formed using a plastic working method or the like.
In this case, when joining the seat part 30d of the junction part 30 and the reflecting plate 60, it can carry out using a resistance welding method, a laser welding method, etc., for example.

第１の部分３０ａおよび第２の部分３０ｂのヒータ４０の端部４４に沿って伸びる方向における長さ（高さ方向の長さ）は、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。
第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂ、および第３の部分３０ｃのヒータ４０の端部４４に沿って伸びる方向と直交する方向における長さ（幅方向の長さ）は、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。
第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂ、および第３の部分３０ｃの厚みは、０．１ｍｍ程度とすることができる。 The length (length in the height direction) of the first portion 30a and the second portion 30b in the direction extending along the end portion 44 of the heater 40 can be, for example, about 1 mm to 5 mm.
The length (length in the width direction) of the first portion 30a, the second portion 30b, and the third portion 30c in the direction orthogonal to the direction extending along the end 44 of the heater 40 is, for example, about 1 mm. It can be.
The thickness of the 1st part 30a, the 2nd part 30b, and the 3rd part 30c can be about 0.1 mm.

前述したように、ヒータ４０の端部４４は、接合部３０を介して、反射板６０と電気的に接合されている。
例えば、図１、図２に示したように、第１の部分３０ａおよび第２の部分３０ｂにおいて、ヒータ４０の端部４４と接合部３０とを溶融接合することができる。
この場合、ヒータ４０の端部４４の外周面と、第１の部分３０ａおよび第２の部分３０ｂの内面とが溶融接合される。 As described above, the end portion 44 of the heater 40 is electrically joined to the reflector 60 via the joint portion 30.
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the end portion 44 of the heater 40 and the joint portion 30 can be melt-bonded in the first portion 30 a and the second portion 30 b.
In this case, the outer peripheral surface of the end portion 44 of the heater 40 and the inner surfaces of the first portion 30a and the second portion 30b are melt-bonded.

ヒータ４０の端部４４と接合部３０との溶融接合は、例えば、抵抗溶接法やレーザ溶接法などを用いて行うことができる。
なお、図１、図２に例示をしたものは、抵抗溶接法を用いて溶融接合した場合である。 The melt bonding between the end portion 44 of the heater 40 and the joint portion 30 can be performed using, for example, a resistance welding method or a laser welding method.
In addition, what was illustrated in FIG. 1, FIG. 2 is the case where it melt-joins using a resistance welding method.

ここで、収納部２０の熱膨張率は、埋め込み材５０の熱膨張率とは異なる。そのため、ヒータ４０による加熱が行われると、ヒータ４０の端部４４と収納部２０側との接合部分において熱応力が発生するおそれがある。
本実施の形態に係る含浸型陰極構体１は、収納部２０および埋め込み材５０の外部において、ヒータ４０の端部４４と、収納部２０側である接合部３０とが接合されている。 Here, the thermal expansion coefficient of the storage unit 20 is different from the thermal expansion coefficient of the embedding material 50. Therefore, when heating by the heater 40 is performed, there is a possibility that thermal stress is generated at the joint portion between the end portion 44 of the heater 40 and the storage portion 20 side.
In the impregnated-type cathode assembly 1 according to the present embodiment, the end portion 44 of the heater 40 and the joint portion 30 on the housing portion 20 side are joined outside the housing portion 20 and the embedding material 50.

そのため、ヒータ４０の端部４４と接合部３０との接合部分に発生する熱応力を低減させることができる。
その結果、ヒータ４０のオン・オフを繰り返しても、ヒータ４０の端部４４と接合部３０との接合が外れにくくなる。
ヒータ４０の端部４４と接合部３０との接合が外れにくくなれば、ヒータ４０と陰極基体１０の電位を安定して同電位に保つことができるため、ヒータ４０に電流を安定して供給することができる。 Therefore, the thermal stress generated at the joint portion between the end portion 44 of the heater 40 and the joint portion 30 can be reduced.
As a result, even if the heater 40 is repeatedly turned on and off, it is difficult for the end portion 44 of the heater 40 and the joint portion 30 to be disconnected.
If the joining between the end portion 44 of the heater 40 and the joining portion 30 is difficult to be removed, the potential of the heater 40 and the cathode base 10 can be stably maintained at the same potential, and thus the current is stably supplied to the heater 40. be able to.

また、接合部３０の熱容量は、収納部２０の熱容量よりも遙かに小さい。
そのため、ヒータ４０の端部４４と接合部３０とを接合する場合の加熱量（溶接電流）および加熱時間は、ヒータ４０の端部４４と収納部２０とを接合する場合に比べて少なくすることができる。
その結果、ヒータ４０の脆化を抑制することができるので、ヒータ４０の端部４４における接合強度の向上を図ることができる。 Further, the heat capacity of the joint portion 30 is much smaller than the heat capacity of the storage portion 20.
Therefore, the heating amount (welding current) and the heating time when joining the end portion 44 of the heater 40 and the joining portion 30 should be reduced as compared to joining the end portion 44 of the heater 40 and the storage portion 20. Can do.
As a result, embrittlement of the heater 40 can be suppressed, so that the bonding strength at the end 44 of the heater 40 can be improved.

ここで、含浸型陰極構体１の小型化が進むと、ヒータ４０の線状材の直径寸法が小さくなる。
例えば、含浸型陰極構体１の直径寸法が２０ｍｍ以下となると、ヒータ４０の線状材の直径寸法が０．５ｍｍ以下となる。
ヒータ４０の線状材の直径寸法が小さくなるほど、ヒータ４０の端部４４と収納部２０側との接合時に溶断が発生したり、ヒータ４０の脆化が生じやすくなったりする。
接合部３０の熱容量は、収納部２０の熱容量よりも遙かに小さいので、ヒータ４０の線状材の直径寸法が小さくなっても、ヒータ４０の端部４４と接合部３０との接合時に溶断が発生したり、ヒータ４０の脆化が生じたりするのを抑制することができる。
そのため、ヒータ４０の端部４４における接合強度の向上を図ることができる。 Here, when the size of the impregnated-type cathode assembly 1 is reduced, the diameter of the linear material of the heater 40 is reduced.
For example, when the diameter dimension of the impregnated-type cathode assembly 1 is 20 mm or less, the diameter dimension of the linear material of the heater 40 is 0.5 mm or less.
As the diameter dimension of the linear material of the heater 40 becomes smaller, fusing occurs when the end portion 44 of the heater 40 and the storage portion 20 are joined, and the heater 40 is more likely to become brittle.
Since the heat capacity of the joint portion 30 is much smaller than the heat capacity of the storage portion 20, even when the diameter of the linear material of the heater 40 is reduced, the end portion 44 of the heater 40 and the joint portion 30 are melted at the time of joining. It is possible to suppress the occurrence of the occurrence of embrittlement and the embrittlement of the heater 40.
For this reason, the bonding strength at the end 44 of the heater 40 can be improved.

また、ヒータ４０の端部４４は、収納部２０の外部において、接合部３０と接合される。そのため、ヒータ４０の端部４４と接合部３０との接合作業が容易となる。その結果、ヒータ４０と陰極基体１０との導通不良の発生を低減させることができ、かつ、製造コストを抑えることができる。   Further, the end portion 44 of the heater 40 is joined to the joint portion 30 outside the storage portion 20. Therefore, the joining work between the end portion 44 of the heater 40 and the joining portion 30 becomes easy. As a result, the occurrence of poor conduction between the heater 40 and the cathode substrate 10 can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

図３は、他の実施形態に係る接合部１３０を例示するための模式斜視図である。
図３に示すように、接合部１３０は、第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂ、第３の部分３０ｃ、座部３０ｄ１、および座部３０ｄ２を有する。
座部３０ｄ１は、第１の部分３０ａの反射板６０側の端部に設けられている。
座部３０ｄ１は、面状を呈し、反射板６０に接合されている。
座部３０ｄ２は、第２の部分３０ｂの反射板６０側の端部に設けられている。
座部３０ｄ２は、面状を呈し、反射板６０に接合されている。
座部３０ｄ１、および座部３０ｄ２を設けるようにすれば、接合部１３０と反射板６０の接合強度をさらに高めることができる。
また、接合時に接合部１３０の姿勢を安定させることができるので、接合が容易となる。 FIG. 3 is a schematic perspective view for illustrating a joint 130 according to another embodiment.
As illustrated in FIG. 3, the joint portion 130 includes a first portion 30a, a second portion 30b, a third portion 30c, a seat portion 30d1, and a seat portion 30d2.
The seat portion 30d1 is provided at the end of the first portion 30a on the reflecting plate 60 side.
The seat 30d1 has a planar shape and is joined to the reflection plate 60.
The seat 30d2 is provided at the end of the second portion 30b on the reflecting plate 60 side.
The seat portion 30d2 has a planar shape and is joined to the reflection plate 60.
If the seat portion 30d1 and the seat portion 30d2 are provided, the joint strength between the joint portion 130 and the reflection plate 60 can be further increased.
Moreover, since the attitude | position of the junction part 130 can be stabilized at the time of joining, joining becomes easy.

第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂ、第３の部分３０ｃ、座部３０ｄ１、および座部３０ｄ２は、塑性加工法などを用いて一体に形成することができる。
座部３０ｄ１および座部３０ｄ２と、反射板６０との接合は、例えば、抵抗溶接法やレーザ溶接法などを用いて行うことができる。 The first portion 30a, the second portion 30b, the third portion 30c, the seat portion 30d1, and the seat portion 30d2 can be integrally formed using a plastic working method or the like.
The seat portion 30d1 and the seat portion 30d2 can be joined to the reflecting plate 60 using, for example, a resistance welding method or a laser welding method.

図４は、他の接合形態を例示するための模式斜視図である。
図１〜図３に例示をした場合は、接合部３０とヒータ４０の端部４４とを直接接合している。
これに対し、図４に例示をするものの場合は、接合材３２を介して、接合部３０とヒータ４０の端部４４とを接合している。
接合材３２は、厚みの薄い帯状体とすることができる。
接合材３２は、例えば、幅寸法が１ｍｍ程度、厚み寸法が５０μｍ程度の帯状体とすることができる。
接合材３２の材料は、例えば、白金（Ｐｔ）などとすることができる。 FIG. 4 is a schematic perspective view for illustrating another bonding form.
In the case illustrated in FIGS. 1 to 3, the joint portion 30 and the end portion 44 of the heater 40 are directly joined.
On the other hand, in the case illustrated in FIG. 4, the joint portion 30 and the end portion 44 of the heater 40 are joined via the joining material 32.
The bonding material 32 can be a thin band-shaped body.
The bonding material 32 can be, for example, a belt-like body having a width dimension of about 1 mm and a thickness dimension of about 50 μm.
The material of the bonding material 32 can be, for example, platinum (Pt).

接合材３２は、複数の折り目が付けられた状態で、第１の部分３０ａと、ヒータ４０の端部４４との間に設けられている。
また、接合材３２は、複数の折り目が付けられた状態で、第２の部分３０ｂと、ヒータ４０の端部４４との間にも設けることができる。
接合部３０（第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂ）とヒータ４０の端部４４とを接合する際には、まず、抵抗溶接法を用いて、接合部３０とヒータ４０の端部４４とを接合材３２を介して溶融接合する。
次に、レーザ溶接法を用いて、接合材３２をさらに溶融する。
この様にすれば、接合部３０と反射板６０の接合強度をさらに高めることができる。
また、抵抗溶接法やレーザ溶接法を用いて溶融接合される部分以外の領域においても、接合材３２を介して、接合部３０とヒータ４０の端部４４とを電気的に接合することもできる。
ここで、接合材３２が、接合部３０とヒータ４０の端部４４との間に設けられる場合を例示したが、接合材３２が、接合部の３０の外側に設けられるようにすることもできる。 The bonding material 32 is provided between the first portion 30 a and the end portion 44 of the heater 40 with a plurality of creases.
Further, the bonding material 32 can be provided between the second portion 30 b and the end portion 44 of the heater 40 in a state where a plurality of creases are provided.
When joining the joining portion 30 (the first portion 30a and the second portion 30b) and the end portion 44 of the heater 40, first, the joining portion 30 and the end portion 44 of the heater 40 are used by resistance welding. Are melt-bonded through the bonding material 32.
Next, the bonding material 32 is further melted using a laser welding method.
In this way, the joint strength between the joint 30 and the reflector 60 can be further increased.
Further, also in the region other than the portion to be melt-bonded by using the resistance welding method or the laser welding method, the bonding portion 30 and the end portion 44 of the heater 40 can be electrically bonded via the bonding material 32. .
Here, the case where the bonding material 32 is provided between the bonding portion 30 and the end portion 44 of the heater 40 is illustrated, but the bonding material 32 may be provided outside the bonding portion 30. .

なお、以上においては、接合部３０とヒータ４０の端部４４とが溶融接合される場合を例示したが、接合部３０とヒータ４０の端部４４とが電気的に接合されていればよい。
例えば、第１の部分３０ａおよび第２の部分３０ｂの少なくともいずれかと、ヒータ４０の端部４４が接触していたり、第１の部分３０ａと第２の部分３０ｂとの間にヒータ４０の端部４４が嵌め合わされていたりしていてもよい。
ただし、接合部３０とヒータ４０の端部４４とが溶融接合されていれば、電気的な接合に対する信頼性を向上させることができる。 In addition, although the case where the joining part 30 and the edge part 44 of the heater 40 were melt-joined was illustrated in the above, the joining part 30 and the edge part 44 of the heater 40 should just be electrically joined.
For example, at least one of the first portion 30a and the second portion 30b is in contact with the end portion 44 of the heater 40, or the end portion of the heater 40 is between the first portion 30a and the second portion 30b. 44 may be fitted.
However, if the joining portion 30 and the end portion 44 of the heater 40 are melt-joined, the reliability with respect to electrical joining can be improved.

次に、含浸型陰極構体１の製造方法について例示をする。
含浸型陰極構体１は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、陰極基体１０に電子放射面１２を形成する。
ここで、陰極基体１０に電子放射面１２を形成する際に、空孔の目潰れが発生すると、電子放射物質が空孔に十分に含浸されないおそれがある。
そのため、陰極基体１０の空孔に樹脂を含浸させておく。
そして、樹脂を含浸させた陰極基体１０を加工して、所定の曲率を有する凹状の電子放射面１２を形成する。
電子放射面１２の加工後に、陰極基体１０を水素雰囲気下または真空下で加熱して、含浸されている樹脂を除去する。 Next, an example of a method for manufacturing the impregnated cathode assembly 1 will be described.
The impregnated cathode assembly 1 can be manufactured, for example, as follows.
First, the electron emission surface 12 is formed on the cathode substrate 10.
Here, when the electron emitting surface 12 is formed on the cathode substrate 10, if the pores are crushed, the electron emitting material may not be sufficiently impregnated in the pores.
For this reason, the pores of the cathode base 10 are impregnated with resin.
Then, the cathode substrate 10 impregnated with the resin is processed to form a concave electron emission surface 12 having a predetermined curvature.
After processing the electron emission surface 12, the cathode substrate 10 is heated in a hydrogen atmosphere or vacuum to remove the impregnated resin.

次に、陰極基体１０の裏面１４に、収納部２０を取り付ける。
次に、陰極基体１０と収納部２０との接合のためにルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金を塗布する。
この際、陰極基体１０の裏面１４にもルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金を塗布する。
次に、ルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金を溶解させて、陰極基体１０と収納部２０とを接合する。
また、これと同時に、陰極基体１０の裏面１４にルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金の膜を形成する。
陰極基体１０の裏面１４にルテニウム−モリブデン（Ｒｕ−Ｍｏ）合金の膜を形成すれば、陰極基体１０の電子放射面１２側から電子放射物質を含浸させる際に、電子放射物質が陰極基体１０の裏面１４から収納空間２２に染み出さないようにすることができる。 Next, the storage unit 20 is attached to the back surface 14 of the cathode substrate 10.
Next, a ruthenium-molybdenum (Ru-Mo) alloy is applied for joining the cathode substrate 10 and the storage unit 20.
At this time, a ruthenium-molybdenum (Ru-Mo) alloy is also applied to the back surface 14 of the cathode substrate 10.
Next, a ruthenium-molybdenum (Ru—Mo) alloy is dissolved, and the cathode substrate 10 and the storage unit 20 are joined.
At the same time, a ruthenium-molybdenum (Ru-Mo) alloy film is formed on the back surface 14 of the cathode substrate 10.
If a film of ruthenium-molybdenum (Ru—Mo) alloy is formed on the back surface 14 of the cathode substrate 10, the electron emitting material is absorbed into the cathode substrate 10 when the electron emitting material is impregnated from the electron emitting surface 12 side of the cathode substrate 10. It can be prevented from oozing out from the back surface 14 into the storage space 22.

次に、冶具を用いて、収納空間２２の所定位置にヒータ４０を保持する。
次に、収納空間２２に埋め込み材５０を充填する。
例えば、以下の様にして埋め込み材５０を充填することができる。
まず、結着剤を含む有機溶剤に粉末状の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を加え、撹拌してペースト状の埋め込み材５０を生成する。
続いて、ペースト状の埋め込み材５０を収納空間２２に流し込み、これを乾燥させることで、有機溶剤を飛散させる。
続いて、真空中あるいは水素雰囲気下において、１８００℃〜１８５０℃に加熱することで、乾燥させた埋め込み材５０を焼結させる。 Next, the heater 40 is hold | maintained in the predetermined position of the storage space 22 using a jig.
Next, the embedding material 50 is filled in the storage space 22.
For example, the filling material 50 can be filled as follows.
First, powdery aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is added to an organic solvent containing a binder, and the paste-like embedding material 50 is generated by stirring.
Subsequently, the paste-like embedding material 50 is poured into the storage space 22 and dried, thereby scattering the organic solvent.
Subsequently, the dried embedding material 50 is sintered by heating to 1800 ° C. to 1850 ° C. in a vacuum or in a hydrogen atmosphere.

次に、陰極基体１０の空孔に電子放射物質を含浸させる。
例えば、陰極基体１０の電子放射面１２上に電子放射物質を載せて、水素雰囲気下において、１３００℃〜１７００℃に加熱する。
すると、電子放射物質が溶融して、陰極基体１０の空孔に含浸される。
次に、収納部２０の端部に反射板６０を接合する。
例えば、レーザ溶接法を用いて、収納部２０の端部に反射板６０を溶融接合する。
次に、陰極基体１０の裏面１４に、反射筒６６を接合する。
例えば、ルテニウム−モリブデン−ニッケル（Ｒｕ−Ｍｏ−Ｎｉ）合金を用いて、陰極基体１０の裏面１４に、反射筒６６をろう付けする。 Next, the holes of the cathode substrate 10 are impregnated with an electron emitting material.
For example, an electron emitting material is placed on the electron emitting surface 12 of the cathode substrate 10 and heated to 1300 ° C. to 1700 ° C. in a hydrogen atmosphere.
Then, the electron emitting material is melted and impregnated in the pores of the cathode substrate 10.
Next, the reflector 60 is joined to the end of the storage unit 20.
For example, the reflector 60 is melt-bonded to the end portion of the storage unit 20 using a laser welding method.
Next, the reflecting tube 66 is bonded to the back surface 14 of the cathode substrate 10.
For example, the reflecting tube 66 is brazed to the back surface 14 of the cathode substrate 10 using a ruthenium-molybdenum-nickel (Ru-Mo-Ni) alloy.

次に、ヒータ４０の端部４４と接合部３０、１３０を接合する。
例えば、抵抗溶接法やレーザ溶接法を用いて、ヒータ４０の端部４４と接合部３０、１３０を溶融接合する。
以上のようにして、含浸型陰極構体１を製造することができる。 Next, the end portion 44 of the heater 40 and the joint portions 30 and 130 are joined.
For example, the end portion 44 of the heater 40 and the joint portions 30 and 130 are melt-joined using a resistance welding method or a laser welding method.
As described above, the impregnated-type cathode assembly 1 can be manufactured.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

１ 含浸型陰極構体、１０ 陰極基体、１２ 電子放射面、１４ 裏面、２０ 収納部、３０ 接合部、３０ａ 第１の部分、３０ｂ 第２の部分、３０ｃ 第３の部分、３０ｄ 座部、３０ｄ１ 座部、３０ｄ２ 座部、３２ 接合材、４０ ヒータ、４２ 中間部分、４４ 端部、４６ 端部、４８ 絶縁管、５０ 埋め込み材、６０ 反射板、６６ 反射筒、１３０ 接合部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impregnation type | mold cathode structure, 10 cathode base | substrate, 12 electron emission surface, 14 back surface, 20 accommodating part, 30 junction part, 30a 1st part, 30b 2nd part, 30c 3rd part, 30d seat part, 30d1 seat Part, 30d2 seat part, 32 joining material, 40 heater, 42 intermediate part, 44 end part, 46 end part, 48 insulating tube, 50 embedding material, 60 reflector, 66 reflector tube, 130 joint part

Claims (5)

収納部と、
電子放射物質が含浸され、前記収納部の一方の端部に設けられた陰極基体と、
前記収納部の他方の端部に設けられた反射板と、
前記収納部の内部に設けられ、少なくとも一方の端部が前記反射板を挿通して前記収納部の外部に伸びるヒータと、
前記反射板に設けられ、前記ヒータの前記一方の端部に沿って伸び、前記反射板と、前記ヒータの前記一方の端部と、を電気的に接合する接合部と、
を備えた含浸型陰極構体。 A storage section;
A cathode substrate impregnated with an electron emitting material and provided at one end of the housing;
A reflector provided at the other end of the storage portion;
A heater that is provided inside the storage portion, and at least one end of the heater extends through the reflection plate and extends outside the storage portion;
A joint that is provided on the reflector, extends along the one end of the heater, and electrically joins the reflector and the one end of the heater;
An impregnated cathode assembly comprising: 前記接合部は、
前記ヒータの前記一方の端部に沿って伸びる第１の部分と、
前記ヒータの前記一方の端部を挟んで前記第１の部分と対峙して設けられ、前記ヒータの前記一方の端部に沿って伸びる第２の部分と、
を有する請求項１記載の含浸型陰極構体。 The joint is
A first portion extending along the one end of the heater;
A second part provided opposite to the first part across the one end of the heater and extending along the one end of the heater;
The impregnated-type cathode assembly according to claim 1, comprising: 前記第１の部分と、前記ヒータの前記一方の端部と、の間に設けられ、白金を含む接合材をさらに備えた請求項２記載の含浸型陰極構体。 Wherein a first portion, the said one end of the heater, is provided between the further claims 2 Symbol placing an impregnated cathode assembly with a bonding material containing platinum. 前記接合材は、前記第２の部分と、前記ヒータの前記一方の端部と、の間にもさらに設けられている請求項３記載の含浸型陰極構体。   The impregnated-type cathode assembly according to claim 3, wherein the bonding material is further provided between the second portion and the one end of the heater. 前記接合部は、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、およびレ二ウム−モリブデン（Ｒｅ）合金からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の含浸型陰極構体。   2. The junction includes at least one selected from the group consisting of tantalum (Ta), platinum (Pt), niobium (Nb), molybdenum (Mo), and rhenium-molybdenum (Re) alloy. The impregnated-type cathode assembly according to any one of -4.
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