JPH03274632A

JPH03274632A - 電子銃

Info

Publication number: JPH03274632A
Application number: JP2072170A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Sugiyama; 勝也杉山; Katsuhiro Kuroda; 勝広黒田; Masakazu Fukushima; 正和福島; Masatoshi Nishimura; 西村　正俊
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-12-05

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〕本発明は、電子線の放出源である電子銃に係り。

特に、大電流で長寿命化に好適な電子銃の構成に関する
。

〔従来の技術〕

電子線加速器や電子線溶接器で用いられている電子銃に
は、アンペアオーダの大電流が必要である。このような
大電流が得られるものとして、高い放射電流密度の得易
いＬａＢ、陰極を用いた熱電子銃が使用されている。一
般に、熱電子銃においてより大電流を得ようとすると、
より高温動作をさせる必要があり、そのために寿命が短
いという問題が生じる。この主たる原因は、陰極材の蒸
発によるものであるが、陰極材がす八で消耗する訳では
なく、蒸発に伴う特性の劣化や寸法変化による陰極支持
の変化等によるものである。特に、電子線加速器や電子
線溶接器では、大電流のみならず陰極から放出された電
子線はわずかな距離で高エネルギーに加速する必要があ
る。そのために。

耐放電の問題から陰極を支持する方法は極めて難しい。

加速器の一つであるマイクロトロンの従来の電子銃は、
第４図に示すように２円柱状のＬａＢ、陰極１が支持台
２に機械的に保持されている構造になっていた。

なお、この種の従来技術が記載された文献として、　Ｓ
、　Ｐ、　Ｋａｐｉｔｚａ　ｅｔ、　ａｌ、　　；“Ｔ
ｈｅＭｉｃｒｏｔｒｏｎ”、　Ｈａｒｗｏｏｄ　Ａ　ｃ
ａｄｅａｉｃ　Ｐ　ｕｂｌｉｓｈａｒｓ（１９７８）、
ｐＨ２−１１５（スエ・ピー・カピツア、他著；“マイ
クロトロン“、バーウッド・アカデミツク・パブリシャ
ズ（１９７８）。

１１２−１１５頁〕が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来構造での電子銃は、陰極材の蒸発により寸
法に変化が生じ、支持台が陰極を支持できなくなって支
持台から脱落しやすく、そのために、電子銃の寿命が短
いという問題があった。また、電子銃を高温動作させる
ためには補助電子銃からの電子線照射もより多く必要で
あり、そのため、補助電子銃の寿命低下という問題も生
じていた。

本発明の目的は、従来技術での上記した問題を解決し、
長寿命な電子銃とすることができると共に、補助電子銃
の長寿命化も同時に実現することのできる電子銃を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために２本発明では、陰極として、
ＬａＢ、単結晶に脱落防止用の段差を設けた構造のもの
を用い、この陰極を支持する支持棒に陰極近傍の熱伝導
を低減するヒートダムを設ける構造とする。

前記第１の目的である電子銃の長寿命化を達成するため
には、陰極材の蒸発により寸法に変化が生じても陰極を
脱落させずに確実に支持できる構造にすればよい。ただ
、従来このような構造を十分に取れなかったのは以下の
理由に起因していた。

すなわち、大電流を得るためには大きなＬａＢ、陰極が
必要になるが、これに適したＬａＢ、単結晶が得られな
かった。そこで焼結体を用いていたが。

焼結体の精度よい加工は難しく、第４図に示すような円
柱状の陰極構造にせざるを得なかった。しかし、近年、
外径が８ｍｍぐらいまで、長さが８０１１１１ぐらいま
での大きなＬａＢＧ単結晶が得られるようになり、精度
の良い加工が可能であることから。

蒸発による寸法変化に対しても確実に支持できる構造を
実現することができるようになった。

前記の第２の目的である補助電子銃の長寿命化を達成す
るためには、電子銃を、補助電子銃からの電子線照射が
少なくてすむような構造にすればよい。そこで２本発明
では、電子銃の陰極支持棒に、陰極近傍の熱伝導低減用
のヒートダムや、陰極からの輻射熱による放熱を防ぐ仕
切りを般けることによって、補助電子銃からの電子線照
射のエネルギーが陰極に集中するような構造とする。

〔作用〕

陰極材料として加工の容易なＬ’ａＢ、単結晶を用い、
この単結晶の外径部に外径が相異する段差部を設け、こ
の段差付きの外径部を介して陰極を支持する構造とする
ことにより、陰極を形成する単結晶が消耗しても、脱落
による寿命低下を防ぐことができる。この陰極を支持す
る支持体の材質としては、導電性があり、ＬａＢ、陰極
の動作温度（約１７００℃以下）より融点が高く、ボロ
ン（Ｂ）との反応が少ない９例えば、タンタル（Ｔａ）
、レニュム（Ｒｅ）、炭素（Ｃ）、モリブデン（ＭＯ）
などがあげられる。

さらに、陰極を支持する支持体の陰極近傍における熱伝
導を低減させるためのヒートダムを支持棒内に設け、ま
た、陰極からの輻射熱による放熱を防ぐための仕切りを
支持棒内に設ける構造とすることにより、補助電子銃か
らの電子線照射のエネルギーを陰極に集中させるように
する。このような構造とすることにより、より少ない電
子線照射でも陰極を所望の温度にまで加熱できるように
なる。電子線照射が少なくてすめば補助電子銃の負担も
軽くなり、それが補助電子銃の長寿命化につながる。

〔実施例〕

以下９図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。

第１図において、１は外径部に段差を設けた円柱状のＬ
ａＢ、単結晶の陰極で、この陰極１を、２つの支持台２
，３により、小径側の円柱部を支持台２で、大径側の円
柱部を支持台３で支持するように、支持している。これ
らの固定やハンドリングを容易にするため、支持台２，
３は、一部が円筒状になった支持棒４に取り付けられて
いる。この支持棒４には、陰極近傍の熱伝導を低くする
ために、内径部を空洞化することで形成されるヒートダ
ム５や、最外周部に環状の溝を掘ることで形成されるヒ
ートダム５１や、また、輻射熱による放熱を防ぐために
、仕切り６が設けられている。また、この支持棒４の円
筒状の一部には、ＬａＢ、単結晶陰極１から熱電子８を
取り出す穴７があけられている。この熱電子８を発生さ
せるために、補助電子銃９が設けられており、この補助
電子銃９から放出された電子線１０により陰極１は加熱
される。１１は支持台２，３を固定位置に保持するため
の円環状の抑えである。

本発明の１つの目的である大電流を得るためには、Ｌａ
Ｂ、単結晶陰極１の加熱温度は１５００℃〜１７００℃
にする必要がある。この時、ＬａＢ。

単結晶陰極１から金属に対して活性であるＢ（ボロン）
が析出して、金属を腐食させる。したがって２本実施例
では、支持台２，３および支持棒４は、高融点でかつボ
ロンに対して腐食されにくいタンタル材を用いた。また
９本構成のもう１つの特徴は、ネジ類を一切用いずにＬ
ａＢ、単結晶陰極１を固定していることである。陰極か
ら電子線を取り出すためには、陰極を負の高電圧に浮か
せる必要があり、そのためには耐電圧の観点から突起物
の少ない構成にしておく必要があり、このような観点か
ら９本実施例の構成は極めて適したものである。

本実施例の構成を備えた電子銃を電子線加速器に搭載し
て用いたところ、ＬａＢ、単結晶陰極ｌの寿命は従来の
数倍である約２０００時間を達成することができた。ま
た、補助電子銃９からの電子線１０の照射も従来の３５
ｍＡから２０ｍＡにまで減少し、補助電子銃の長寿命化
も同時に実現することができた。

以上９本発明の一実施例について述べたが２本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、以下に記すような
種々の変形構成も可能である。例えば、抑え１１は、ス
ポット溶接やレーザ溶接により強制的に陰極の支持台２
，３と支持棒４との連結部に固定溶接する構造としても
よい。また。

支持棒４のヒートダム５の外周部には、第１図実施例で
は環状の溝を掘って形成されるヒートダム５１を工個所
に設ける構造としたが、このヒートダム５１を２個所あ
るいは３個所に設ける構造とすることもできる。また、
第１図実施例では、輻射熱による放熱を防ぐ仕切り６は
、ヒートダム５の空洞部においてヒートダム５に内接す
る円筒体に設ける構造としたが、第２図の斜視図に示す
ように４本の支柱を介してヒートダム５に内接させる構
造として、陰極近傍の熱伝導をさらに低減させる構成と
してもよい。また、輻射熱による放熱を一層少なくする
ために仕切り６あるいは６１を２個所以上に設けてもよ
い。また、支持台２，３として第１図実施例ではタンタ
ル材を用いたが。

炭素材やレニュウム材あるいはモリブデン材を用いるこ
とも可能である。例えば、第３図に断面図を示すように
、型１２．１３を作り、その中にペースト状のグラシイ
カーボンを流し込んでＬａＢ。

単結晶陰極１を覆い、炉で加熱し硬化させて陰極１と支
持台２とを一体化させる構成とすることもできる。要は
、高融点でボロンに対して不活性な材質であればよい。

さらに、陰極１の外径部に設ける段差は第３図に示した
ようなみぞ状の段差形状のものでもよく、要は陰極１が
確実に支持できるものであれば本発明の本質を損なうも
のではない。また、支持棒４や、仕切り６は、ＬａＢ、
単結晶１と直接には接触しないことから、単に高融点材
であればよい。また、第１図実施例では、補助電子銃９
はタングステンフィラメントを用いたが。

これに限ることなく２例えば、これにもＬａＢ、陰極を
直熱型で用いることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、陰極として円柱状のＬａＢ、単結晶の
外径部を段差状に加工したものを用いる構成であるので
、陰極が消耗しても脱落することがなくなり、大電流で
長寿命の電子銃を提供できる。

また、陰極を支持する支持棒内に、陰極近傍の熱伝導を
低減するヒートダムや、輻射熱による放熱防止用の仕切
りを設ける構造としたことにより。

より少ない電子線照射でも陰極を所望の温度にまで加熱
できるようになり、その結果、補助電子銃の長寿命化を
遠戚される。

【図面の簡単な説明】

第１＠は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図中の仕切り６の別の支持構造を示す斜視図、第３図は
本発明の陰極とその支持台の別の実施例を示す断面図、
第４図は従来の電子銃の断面図である。く符号の説明〉１・・・ＬａＢ６単結晶の陰極２．３・・・支持台　　　　４・・・支持棒５．５１・
・・ヒートダム７・・・穴９・・・補助電子銃１２．１３・・・型

Claims

【特許請求の範囲】１、補助電子銃から放出された電子線の照射により陰極
が加熱されて熱電子を放出する傍熱型の電子銃において
、陰極として脱落防止用の段差を設けた六ホウ化ランタ
ン（ＬａＢ＿６）単結晶を用い、この陰極を支持する支
持棒に陰極近傍の熱伝導を低減するヒートダムを設けた
ことを特徴とする電子銃。２、請求項１記載の支持棒内に輻射熱による放熱を防ぐ
仕切りを設けたことを特徴とする電子銃。３、請求項１または２記載のＬａＢ＿６陰極を支持する
支持体の材質をタンタルあるいはレニュウムあるいは炭
素あるいはモリブデンとしたことを特徴とする電子銃。４、請求項１または２記載のＬａＢ＿６陰極をグラシィ
カーボンで覆い、熱処理して一体化したことを特徴とす
る電子銃。