JPH02160400A

JPH02160400A - 高周波電子銃

Info

Publication number: JPH02160400A
Application number: JP20033889A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nishihara; 西原　進
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-08-04
Filing date: 1989-08-03
Publication date: 1990-06-20
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH0817118B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電子線加速器に用いられる高周波電子銃に
関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は従来の電子銃を示し、電子（１）を加速するた
めのアノード（２）　とカソード（３〉が対向配置され
ており、集束電極（４）がカソード（３）　を囲んで設
けられている。また、カソード（３）に近接してフィラ
メント（５）が配置されている。アノード（２）の後段
部位には加速管（６）が配置されている。

以上の構成により、カソード（３）がフィラメント（５
）により加熱されてカソード（３）から電子が発生する
。カソード（３）は負の高電圧が印加されていて、アー
ス電位のアノード（２）との間に電界を生じる。この電
界により加速された電子は、アノード（２）の孔を通っ
て加速管（６）に入射する。

電子ビームのエミツタンスはアノード（２）とカソード
（３）の間の電界の強度分布に依存していて、集束電極
（ウェーネルト）（４）の形を変えることにより、電子
ビームの性質が左右されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電子銃は以上のように構成されているので、電子
ビームを加速管に導き入れるために、アノードとカソー
ド間に高電圧を印加しなければならず、電子ビームのエ
ミツタンスを良くするためにはウェーネルトの構造を複
雑にしなければならないなどの問題点があった。また、
印加する電界強度の最大持続勾配はせいぜい〜８０ＫＶ
／ａｍであり、エミツタンスも制限があった。これに対
して、高周波空胴中においては、数Ｍ　Ｖ　／　Ｃｓの
電界強度も可能である。

また、加速管に入力されたマイクロ波が、電子銃部との
結合孔から電子銃側に逃げるという問題点があった。

さらに、電子銃本体は加速管の前段部に、別に取付けら
れていた。

この発明は上記のような間圧点を解決するためになされ
たもので、ウェーネルトの構造を複雑にすることなく電
子ビームの質を最良にすることができ、さらには加速管
に入力されたマイクロ波が、電子銃側に漏れこまない高
周波電子銃をうろことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の第一の発明に係る高周波電子銃は、加速管の
入口部に配設されたカソードを軸方向に動かして共振周
波数を微調するカソード支持手段を備えている。

第二のこの発明に係る高周波電子銃は、加速管の入口部
に配置される電子銃部のカソード構造が、加速波長（λ
〉の１／４倍の長さと、それに直交する半径λ／４の円
形の空胴をもち、チョーク構造になっている。

第三のこの発明に係る高周波電子銃は、カソードより発
生した電子を、空胴内に入力された高周波による電界で
加速させる高周波空胴が、カソード付近に形成されたノ
ーズ部または集束部と、これに対向する平面部からなり
、ノーズ部または集束部と空胴の出口である孔の部分ど
の間で電子を集束させる高周波電界を生じさせる形状に
なっている。

第四のこの発明に係る高周波電子銃は、カソード構造が
、グリッド付きのカソードユニットまたはカソード而以
外の周囲に融着された炭素を有するカソードブロックか
らなっていて、カソードが加速管入口に配設されている
。

〔作　用〕

第一のこの発明においては、電子銃部のカソードと直線
導入端子をつないだ高周波電子銃空胴内の共振周波数を
微調することができる。

第一の発明においては、電子銃部のカソードをチョーク
構造としたので、加速管部から電子銃側へ漏れこんだマ
イクロ波が遮断される。

第三の発明においては、空胴内に発生させた高周波電界
により、カソードに発生した電子を加速させるとともに
、空胴内に集束電界を生じさせるので、電子ビームの初
期加速のための直流高電圧が不要になり、電子ビームの
エミツタンスが良くなる。

第四のこの発明においては、カソードユニットまたはカ
ソードブロックの構造により、せまい加速管空胴の入口
部にカソードを配置することができる。

〔実施例〕

第１図は、第一の発明の一実施例を示し、図において加
速管（６）の後段に配設された電子銃空胴（ア）に、カ
ソード支持筒（８）が結合され、カソード（３）部を軸
方向に動かすために直線導入端子（９）が設けられてい
る。カソード支持筒（８）にはベローズ（１０）が結合
されている。

以上の構成により、カソード（３）から発生した電子（
１）は、電子銃空胴（７）または加速管（６）の空胴に
入力された高周波により、特定の位相のときに加速され
て加速管（６）内に入射するにのとき、電子銃空胴（７
）の共振周波数はカソードの位置により変わるので、う
まく、加速周波数にならない場合がある。この為、共振
周波数を加速周波数に一致するように直線導入端子（９
）によりカソード（３）を軸方向に動かす、共振周波数
が加速周波数に一致したとき、電子ビームの質（エネル
ギーエミツタンス、ビーム径など）は最良になる。

第２図は、第二の発明の一実施例を示し、図において加
速管（６）の後段に配設された電子銃空胴（７）に、カ
ソード支持筒（８）が結合され、カソード（３）部から
λ／４（λ：加速波長）の長さの位置にカソード支持筒
（８）に直角方向に半径がλ／４の円形の空胴（１１）
が設けられている。

以上の構成により、カソード（３）から発生した電子（
１）は、電子銃空胴（７）または加速管（６）の空胴に
入力された高周波により、特定の位相のときに加速され
て加速管（６）内に入射する。このとき、入力された高
周波はカソード支持筒（８）と電子銃空胴（７）に設け
られたカソード用孔との間から外へ漏れだすのであるが
、カソード〈３）の位置から１／４波長の所に半径が１
／４波長の円形の空胴（１１）を、カソード支持筒（８
）の周囲に直角方向に設けたことにより、電子銃側へ漏
れ込んだ高周波はカソード（３）から１／４波長よ゛り
遠くへ漏れだすことはなくなる。

これは、カソード（３）の端面を加速管（６）と直接接
触できないので、空隙をおいて、電気的にλ／４の長さ
として働く伝送路を形成し、その先に、先端を短絡した
λ／４回路を設けである。そこでカソード（３）と加速
管（６）の接続点から見ると、＾／２電気長の短絡回路
が直接に入ったことになって、上記接続点が完全に接触
したのと等価になる。

このチョーク構造では、カソード支持筒（８）と加速管
（６）の空隙を狭くしてインピーダンス３下げ、また＾
／４短絡部は空隙を広げてインピーダンスをできるだけ
高くしている。

第３図は、第三の発明の一実施例を示し、図において、
電子銃空胴（７）に、カソード（３）に近接してノーズ
部＜１２）と、このノーズ部（１２）に対向する空胴出
口部に平面部（１３）が形成されている。ノーズ部（１
２）と平面部（１３）間には高周波電界（１４）が生じ
る。加速管空胴（６）、電子銃空胴（７）は、結合孔（
１５）を介してサイドキャビティ（１６）に通じている
。加速管空胴（６）、電子銃空胴（ア）の内壁は、一定
の曲率半径Ｒでなる部分があり、この曲率半径Ｒの中心
は、電子ビーム（１）と平行な中心軸（１７）上にあっ
て、結合孔（１５）が適切に形成されるようになってい
る。

以上の構成により、カソード（３）から発生した電子（
１）は電子銃空胴（７）または加速管空胴（６）に入力
された高周波電界により、ノーズ部（１２）と平面部（
１３）に、図示したように生じた高周波電界（１４）に
より加速される。この電界（１４）は、位相が０゜から
１８０°の間は電子（１）は加速するようにノーズ部（
１２）から平面部り１３）の方向に向くが、１８０゛か
ら３６０゛間は逆方向に向き、電子（１）は減速され、
カソード〈３）方向に加速されるか、カソード（３）か
ら引き出されない状態になる。高周波電界（１４）の加
速位相において、電子（１）はカソード（３）から引出
され、電子銃空胴（７）の出口まで到達して加速管（６
）によりさらに高いエネルギーに加速される。それ以外
の位相においては、電子はカソード（３）から引出され
ないか、出口に到達する前にエネルギーを失い、逆位相
でカソード方向に加速される。

このような空胴において、ノーズ部り１２）と平面部（
１３）の間に集束電界を生じさせて、電子ビームを絞り
こんで、空胴出口に集束させる。このような電界を作る
ために、ノーズ部（１２）は、出口部の径より大きいノ
ーズ径にする９また、池の加速管空胴（６）に入力しなＲＦ入力を電子
銃空胴（７）に伝達するための結合孔（１５）を設ける
ために、電子銃空胴（７）の形状を図に示すように加速
管空胴（６）と同じ曲率半径Ｒと同じ中心軸をもつ形に
する。こうすることにより、中心軸方向の長さだけを調
節することにより、結合孔（Ｉ５）の大きさを決めるこ
とができ、電子銃空胴（７）に入力するパワーを調節す
ることができる。

なお、上記実施例では、ノーズ部（１２）と平面部（１
３）間に集束電界を発生させたが、ノーズ部とノーズ部
、平面部と平面部に集束電界を発生させてもよい。

第４図は、第三の発明の他の実施例を示し、図において
、電子銃空胴（７）に、カソード（３）に近接して集束
部（１８）と、この集束部（１８）に対向する空胴出口
部に平面部（１３）が形成されている。集束部（１０）
と平面部（１１）間には高周波電界が生じる。

以上の構成により、第３図のものと同様の効果を奏する
。

第５図は第四の発明の一実施例を示し、カソード（３）
はグリッドが付設されたカソードユニット（２１）から
なっており、加速管（６）の入口に設置されている。グ
リッドに任意の電圧を印加することにより、カソードか
ら発生する電子を制御することができる。

チョークフランジのλ／４波長の深さをもつ空胴（１９
）が設けられており、チョークフランジにより、高周波
電子銃空胴に入力されたマイクロ波の漏れを防いでいる
。

第６図は、第四の発明の他の実施例を示し、カソード（
３）はＬａＢ、からなっており、カソード（３）のカン
ード面以外には炭素（２０）が融着されて、カソードブ
ロック（３１）を形成している。カソードブロック（３
１）は、１対の電極棒（２２）をネジ（２３）で結合さ
せることにより固定されている。電極棒（２２）の先端
部近傍位置の外周には、セラミックなどでなる絶縁部材
（２４）が装着されている。ネジ（２３）には絶縁チュ
ーブ（２５）が嵌着されており、電極棒（２２）は絶縁
ブロック（２６）で支持されている。

その他は、第７図と同様の構成になっている。

以上の構成により、Ｌａｄ、でなるカソード（３）と、
それを加熱するために周囲に融着された炭素（２０）を
２本の電極棒（２２）ではさみこみ、電流を流して炭素
（２０）を加熱し、また、カソード（３）も加熱する。

このとき、電極棒（２２）と炭素（２０）間は電気的に
接触させるために、電ｆｌｉ　（２２）間を絶縁チュー
ブ（２５）を介してネジ（２３）で結合し、炭素（２０
）をおさえこむ。炭素（２０）と電極棒（２２）の接触
は、普通、面接触でとめるが、面の精度が悪いと点接触
になってしまい悪い電気的接触になる。このため、線接
触で押さえて電気的接触を良くしている。

また、電極棒（２２）と加速管の電気的接触を避けるた
めと、カソード（３）の正確な位置だしをするために、
加速管のカソード穴部に沿って、電極棒（２２〉の外周
にセラミックでなる絶縁部材（２４）を固定する。

これらによって、加速管入口部のせまい、カソード穴部
にカソード（３）を正確に配置することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、第一のこの発明によれ
ば、カソードを軸方向に動かして共振周波数を微調でき
るようにしたので、共振周波数を加速周波数に一致させ
て、質のよい電子ビームが得られる効果がある。

また、第二のこの発明によれば、カソードから１７′４
波長の部位でカソード支持筒の周囲に直交して半径が１
／４波長の円形の空胴を設けたので、加速管部から電子
銃側へ漏れ込んだ高周波を遮断することができる効果が
ある。

さらに、第三のこの発明によれば、カソードを含む加速
空胴内のカソード付近にノーズ部または集束部を、出口
部に平面部を形成して設けたので、カソードから取出さ
れた電子を加速するとともに集束させるので、ビームの
径を絞れる効果がある。

また、第四のこの発明によれば、加速管入口部にカソー
ドブロックまたはグリッド付のカソードユニットを配置
したので、加速管内に入力された高周波により、カソー
ドから発生した電子を直接加速することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の発明の一実施例の要部概略側断面図、第
２図は第二の発明の一実施例の要部概略側断面図、第３
図および第４図はそれぞれ第三の発明の実施例の要部概
略側断面図、第５図および第６図はそれぞれ第四の発明
の実施例の要部概略側断面図、第７図は従来の電子銃の
要部側断面図である。（１）・・電子、（３）・・カソード、（６）・・加速
管、（７）・・電子銃空胴、（８）・・カソード支持筒
（カソード支持手段）　、（１１）・・空胴、（１２）
・ノーズ部、（１３）・・平面図、（１４）・・高周波
電界、（１５）・・結合孔、（１８）・・集束部、（２
］）・カソードユニット、（３１）・・カソードブロッ
ク。なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カソードより発生した電子を、空胴内に入力され
た高周波電界により加速させる高周波電子銃において、
加速管の入口部に配設された前記カソードを軸方向に動
かして共振周波数を微調するカソード支持手段を備えて
なることを特徴とする高周波電子銃。
（２）カソードより発生した熱電子を、空胴内に入力さ
れた高周波電界により加速させる高周波電子銃において
、加速管の入口部に配設された前記カソードと、このカ
ソードを支持し加速波長の１／４倍の長さのカソード支
持筒と、このカソード支持筒に直交してチョーク構造を
形成している前記加速波長の１／４倍半径の円形の空胴
とを備えてなることを特徴とする高周波電子銃。
（３）カソードより発生した電子を、空胴内に入力され
た高周波電界により加速させる高周波電子銃において、
電子銃空胴が前記カソード付近に形成されたノーズ部お
よび集束部のいずれかと、このノーズ部および集束部の
いずれかと相対向する平面部とからなり、前記ノーズ部
および集束部のいずれかと前記電子銃空胴の出口である
孔の部位との間で電子を集束させる高周波電界を生じさ
せる形状をなすことを特徴とする高周波電子銃。
（４）カソードより発生した電子を、空胴内に入力され
た高周波電界により加速させる高周波電子銃において、
カソードとグリッドからなるカソードユニットおよびカ
ソード面以外の周面に炭素が融着されてなるカソードブ
ロックのいずれかにより、前記カソードが加速管入口に
配設されていることを特徴とする高周波電子銃。