JP6753498B1 - エミッタ支持構造及び電界放射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電界放射装置の真空ろう付け過程で余剰ろう材とガード電極との接合を回避する。【解決手段】エミッタ支持構造１において、エミッタ支持部３２は、電界放射装置の真空室２０の両端方向に移動自在に配置され、電界放射装置のエミッタ３１を支持する。エミッタ３１が嵌挿される突起部５１は、電界放射装置のターゲット４１と対向するエミッタ支持部３２の一端部に設けられる。突起部５１の周壁部５２には、切込み５３が周壁部５２の高さ方向に形成される、突起部５１の外側には、余剰ろう材逃し溝５４が周壁部５２に沿って形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線装置，電子管，照明装置等の種々の機器に適用されるエミッタ支持体構造及び電界放射装置に関する。
電界放射装置はＸ線装置、電子管、照明装置等の種々の機器に適用されている。電界放射装置は、真空容器の真空室において互いに対向した方向に位置（所定距離を隔てた位置）するエミッタ（炭素等の電子源）とターゲットとの間の電圧印加によるエミッタの電界放射（電子を発生させて放出）により、電子線を放出する（特許文献１）。そして、この電子線は前記ターゲットに衝突することで、所望の機能（例えばＸ線装置の場合はＸ線の外部放出による透視分解能）が発揮される。
特許第６１３５８２７号公報
従来の電界放射装置においては、エミッタ支持部の操作によりエミッタの電子発生部とガード電極との両者を互いに離反した状態で、ガード電極に電圧が印加される。これにより、真空室内の少なくともガード電極が改質処理され、電界放射装置において所望の耐電圧が得られる。
電界放射装置は真空ろう付けにより作製されるが、ろう材量や支持体の表面状態、真空炉中の状態等、種々の条件のばらつきが重なった場合、ろう材が余分に濡れ広がることがある。この場合、電界放射装置はこの問題を考慮していないため、濡れ広がった余剰ろう材が支持体の外周部まで達してガード電極と接合され、エミッタを非放電位置から放電位置へ押し込めず、電界放射装置としての機能を失うことになる。また、支持体とエミッタの接触面の隙間が小さく、空気等のガスが抜けきれず残留し、接合不良等を生じさせるおそれがある。
本発明は、以上の事情を鑑み、電界放射装置の真空ろう付け過程で余剰ろう材とガード電極との接合を回避することを課題とする。
そこで、本発明の一態様は、電界放射装置のエミッタ支持構造であって、電界放射装置の真空室の両端方向に移動自在に配置され、当該電界放射装置のエミッタを支持する支持部と、前記電界放射装置のターゲットと対向する前記支持部の一端部にて前記エミッタが嵌挿される突起部とを有し、前記突起部の周壁部には、切込みが当該周壁部の高さ方向に形成され、前記突起部の外側には、余剰ろう材逃し溝が前記周壁部に沿って形成される。
本発明の一態様は、前記エミッタ支持構造において、前記切込みは、前記周壁部の高さと同等の深さで形成される。
本発明の一態様は、前記エミッタ支持構造において、前記切込みは、前記周壁部の径方向に沿って複数形成される。
本発明の一態様は、前記エミッタ支持構造において、前記支持部のエミッタ配置部には、前記突起部の径方向に沿うガス抜き溝が前記余剰ろう材逃し溝と連通して形成され、前記ガス抜き溝の深さは、前記余剰ろう材逃し溝の深さよりも小さい。
本発明の一態様は、電界放射装置であって、真空室が形成された筒状の絶縁体からなる真空容器と、前記真空室の一端側にて当該真空室の他端側と対向する電子発生部を備えたエミッタと、前記エミッタの電子発生部の外周側に配置されるガード電極と、前記真空室の他端側にて前記エミッタの電子発生部と対向するターゲットと、前記真空室の両端方向に移動自在に配置され、前記エミッタを支持する支持部と、前記ターゲットと対向する前記支持部の一端部にて前記エミッタが嵌挿される突起部とを有し、前記突起部の周壁部には、切込みが当該周壁部の高さ方向に形成され、前記突起部の外側には、余剰ろう材逃し溝が前記周壁部に沿って形成される。
以上の本発明によれば、電界放射装置の真空ろう付け過程で余剰ろう材とガード電極との接合を回避できる。
本発明の実施形態１における電界放射装置のエミッタ支持構造の拡大断面図。 実施形態１のエミッタ支持部の概略断面図。 図２のエミッタ支持部の概略平面図。 本発明の実施形態２におけるエミッタ支持部の概略断面図。 図４のエミッタ支持部の概略平面図。 図５のＡ−Ａ断面図。 電界放射装置の一例を示した概略断面図。 従来のエミッタ支持部の概略断面図。 図８のエミッタ支持部の概略平面図。 エミッタが非放電位置にある状態の電界放射装置の概略説明図。 エミッタが放電位置にある状態の電界放射装置の概略説明図。 余剰ろう材の流れ込みが生じた従来のエミッタ支持構造の拡大断面図。
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
［実施形態１］
図１に示された本発明の一態様のエミッタ支持構造１は、例えば、図７に示された電界放射装置１０に適用される。電界放射装置１０は、真空容器２、エミッタユニット３及びターゲットユニット４を備える。
（真空容器２）
真空容器２は、真空室２０が形成された筒状の絶縁体２１からなる。絶縁体２１は、例えばセラミック等の絶縁材料を用いて成り、エミッタユニット３とターゲットユニット４とを互いに絶縁し、内部に真空室２０を形成できるものであれば、種々の形態を適用できる。例えば、直列に配置される円筒状の絶縁部材２１ａ，２１ｂ間にグリッド電極２２を介在させた状態で、当該両者を蝋付け等により互いに組み付けて構成される。グリッド電極２２は、エミッタユニット３とターゲットユニット４との間に介在し、グリッド電極２２を通過する電子線Ｌ１を適宜制御できるものであれば、種々の形態のものを適用できる。グリッド電極２２は、例えば、真空室２０の横断方向に延在して電子線Ｌ１が通過する通過孔２３が形成された電極部２４と、絶縁体２１を貫通して電極部２４に接続される引出端子２５とを備える。
（エミッタユニット３）
エミッタユニット３は、エミッタ３１、エミッタ支持部３２及びガード電極３３を備える。エミッタ３１は、ターゲットユニット４のターゲット４１に対向する部位に電子発生部３４を備える。電子発生部３４は、電圧印加により電子を発生させ、電子線Ｌ１を放出する。エミッタ支持部３２は、真空室２０の両端方向に移動自在に配置され、電子発生部３４をターゲット４１に対向させてエミッタ３１を支持する。エミッタ支持部３２には、ベローズ３５を介してエミッタ支持部３２を操作する操作部３６が接続される。ガード電極３３は、ステンレス等の材料から成り、エミッタ３１の電子発生部３４の外周側に配置される。ガード電極３３は、第一収容部３７とこれと連通する第二収容部３８とを有する。第一収容部３７はエミッタ３１及びエミッタ支持部３２を収容する。第二収容部３８はベローズ３５及び操作部３６を収容する。また、この第二収容部３８は、フランジ部３９を介して真空容器２の絶縁部材２１ｂの開口縁部に固定される。
また、ターゲット４１と対向するエミッタ支持部３２の一端部には、エミッタ３１が嵌挿される筒状の突起部５１が突設される。
さらに、このエミッタ支持部３２の一端部には、電界放射装置１０の真空ろう付け過程での余剰ろう材５０とガード電極３３との接合の回避が図れる。すなわち、図２に示したように、突起部５１の周壁部５２において、切込み５３が周壁部５２の高さ方向に形成されている。
切込み５３は、周壁部５２の高さと同等の深さで形成される。また、図３に示されたように切込み５３は周壁部５２の径方向に沿って複数形成されている。さらに、エミッタ支持部３２の一端部には、余剰ろう材逃し溝５４が突起部５１の周壁部５２に沿って形成されている。
（ターゲットユニット４）
ターゲットユニット４は、図７に示したように、ターゲット４１及びフランジ部４２を備える。ターゲット４１は、真空室２０の他端側にてエミッタ３１の電子発生部３４に対向する。フランジ部４２は真空容器２の絶縁部材２１ａの開口縁部に固定される。ターゲット４１は、図示のように、エミッタ３１の電子発生部３４から放出された電子線Ｌ１が衝突し、Ｘ線Ｌ２等を放出できるものであれば、種々の形態を適用できる。このターゲット４１は、エミッタ３１の電子発生部３４に対向する部位には、電子線Ｌ１に対して所定角度で傾斜する交差方向に延在した傾斜面４０が形成されている。そして、この傾斜面４０に電子線Ｌ１が衝突することにより、Ｘ線Ｌ２は、電子線Ｌ１の照射方向から折曲した方向（例えば図示の真空室２０の横断面方向）に照射される。
（本実施形態の作用効果）
電界放射装置１０は、操作部３６によるエミッタ支持部３２の操作により電子発生部３４とガード電極３３とを互いに離反した状態で、ガード電極３３に電圧が印加される。これにより、真空室２０内の少なくともガード電極３３を改質処理（例えば、ガード電極３３の表面が溶解平滑化）できると共に、電界放射装置１０において所望の耐電圧が得られる。
一般的に電界放射装置は真空ろう付けにより作製されるが、ろう材量やエミッタの支持体の表面状態、真空炉内の状態等、種々の条件のばらつきが重なった場合、ろう材が余分に濡れ広がることがある。図８，９に例示の従来のエミッタ支持構造は、エミッタ３１が嵌挿される突起部５１のみが設けられた構造を成しているので、図１２に示したように濡れ広がった余剰ろう材５０がエミッタ支持部３２の外周部まで達する。そして、余剰ろう材５０がガード電極３３と接合すると、エミッタ３１を非放電位置（図１０）から放電位置（図１１）へ移行させることができなくなり、電界放射装置としての機能を失う(図１２)。また、エミッタ支持部３２とエミッタ３１の接触面の隙間が小さく、空気等のガスが抜けきれず残留し、接合不良やエミッタの不要な傾きを生じさせるおそれがある。
これに対し、図２，３に示したように、本実施形態のエミッタ支持部３２は、突起部５１の周壁部５２において切込み５３が形成され、さらに、突起部５１に隣接して余剰ろう材逃し溝５４が形成されている。したがって、図１に示したように真空ろう付けの過程で余剰ろう材５０が切込み５３を経由して余剰ろう材逃し溝５４に移行する。
よって、以上の切込み５３及び余剰ろう材逃し溝５４を有するエミッタ支持構造１によれば、余剰ろう材５０が突起部５１の外に漏れ出してもエミッタ支持部３２の外部への拡散やガード電極３３との接合が回避される(同図)。したがって、エミッタ３１の電子発生部３４とターゲット４１との間の距離を任意に設定する電界放射装置１０の機能を確保できる。また、切込み５３が形成されることにより、エミッタ支持部３２とエミッタ３１の接触面の隙間にある空気等のガスが排出されるので、接触不良等を防ぐことができる。
さらに、切込み５３は、周壁部５２の高さと同等の深さで形成されることで、切込み５３から余剰ろう材逃し溝５４への余剰ろう材５０の移行がさらに一層効率的なものとなる。そして、切込み５３が複数形成されることにより、前記ガスの排出や余剰ろう材５０の移行の効果が高まる。
［実施形態２］
真空ろう付け過程でエミッタ３１とエミッタ支持部３２の間のガス抜きが不十分であるとエミッタ３１がエミッタ支持部３２に対して傾斜配置されてしまった場合、所望の電流値が得られないことや放射した電子が収束しないおそれがある。
そこで、図４〜６に示した実施形態２のエミッタ支持構造１は、余剰ろう材５０のエミッタ支持部３２の外周への広がりを防ぐことにより、エミッタ３１の傾きの防止を図る。すなわち、本態様のエミッタ支持構造１は、エミッタ支持部３２のエミッタ配置部３０において、ガス抜き溝５５がさらに形成されている。
ガス抜き溝５５は、突起部５１の径方向に沿う一方で、余剰ろう材逃し溝５４と連通して形成される。ガス抜き溝５５の深さｄ１は、余剰ろう材逃し溝５４の深さｄ２よりも小さく設定される。
以上のようにエミッタ配置部３０にガス抜き溝５５が形成されることで、真空ろう付け過程でエミッタ支持部３２とエミッタ配置部３０との間に滞留したガスがガス抜き溝５５を介して余剰ろう材逃し溝５４に移行する。したがって、実施形態１の効果に加えて、エミッタ配置部３０とエミッタ３１との密着性が高まり、エミッタ３１の傾斜配置による上記の弊害がさらに効果的に防止される。
また、エミッタ配置部３０とエミッタ３１との間に使用するろう材は、円盤にエミッタ吸着用の穴を開けたリング状のものを適用すると、エミッタ配置部３０とエミッタ３１との密着性はさらに高まる。
さらに、図６に示すように、ガス抜き溝５５の深さｄ１は、余剰ろう材逃し溝５４の深さｄ２よりも小さく設定されることにより、エミッタ配置部３０にガス抜き溝５５が形成されたことに因るろう材の不足を防止できる。
１…エミッタ支持構造
２…真空容器、２０…真空室
３…エミッタユニット、３０…エミッタ配置部、３１…エミッタ、３２…エミッタ支持部、３３…ガード電極
４…ターゲットユニット、４１…ターゲット、４２…フランジ部
１０…電界放射装置
５０…余剰ろう材、５１…突起部、５２…周壁部、５３…切込み、５４…余剰ろう材逃し溝、５５…ガス抜き溝

Claims (5)

  1. 電界放射装置のエミッタ支持構造であって、
    電界放射装置の真空室の両端方向に移動自在に配置され、当該電界放射装置のエミッタを支持する支持部と、
    前記電界放射装置のターゲットと対向する前記支持部の一端部にて前記エミッタが嵌挿される突起部と
    を有し、
    前記突起部の周壁部には、切込みが当該周壁部の高さ方向に形成され、
    前記突起部の外側には、余剰ろう材逃し溝が前記周壁部に沿って形成されたこと
    を特徴とするエミッタ支持構造。
  2. 前記切込みは、前記周壁部の高さと同等の深さで形成されること
    を特徴とする請求項１に記載のエミッタ支持構造。
  3. 前記切込みは、前記周壁部の径方向に沿って複数形成されること
    を特徴とする請求項１または２に記載のエミッタ支持構造。
  4. 前記支持部のエミッタ配置部には、前記突起部の径方向に沿うガス抜き溝が前記余剰ろう材逃し溝と連通して形成され、
    前記ガス抜き溝の深さは、前記余剰ろう材逃し溝の深さよりも小さいこと
    を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエミッタ支持構造。
  5. 真空室が形成された筒状の絶縁体からなる真空容器と、
    前記真空室の一端側にて当該真空室の他端側と対向する電子発生部を備えたエミッタと、
    前記エミッタの電子発生部の外周側に配置されるガード電極と、
    前記真空室の他端側にて前記エミッタの電子発生部と対向するターゲットと、
    前記真空室の両端方向に移動自在に配置され、前記エミッタを支持する支持部と、
    前記ターゲットと対向する前記支持部の一端部にて前記エミッタが嵌挿される突起部と
    を有し、
    前記突起部の周壁部には、切込みが当該周壁部の高さ方向に形成され、
    前記突起部の外側には、余剰ろう材逃し溝が前記周壁部に沿って形成されたこと
    を特徴とする電界放射装置。
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