JPH05151884A - Electronic tube - Google Patents

Electronic tube

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JPH05151884A
JPH05151884A JP31035391A JP31035391A JPH05151884A JP H05151884 A JPH05151884 A JP H05151884A JP 31035391 A JP31035391 A JP 31035391A JP 31035391 A JP31035391 A JP 31035391A JP H05151884 A JPH05151884 A JP H05151884A
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JP
Japan
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filament
temperature
cathode filament
range
magnetron
Prior art date
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Pending
Application number
JP31035391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Kamisaka
章 上坂
Junichi Maeno
純一 前野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH05151884A publication Critical patent/JPH05151884A/en
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  • Microwave Tubes (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an electronic tube wherein even in the case of using an inverter power supply, a filament temperature can be relatively high set and unstability of oscillation can be avoided almost without generating deformation even when the temperature of a cathode filament is set to such as a high temperature of 1880 to 1920 deg.C. CONSTITUTION:In an electronic tube, its cathode filament 15 is composed of tungsten containing thorium oxide by a 0.5 to 2wt% range and potassium by a 20 to 100ppm range, and the above-mentioned end can be attained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は例えばマグネトロンの
ような電子管に係り、特にその陰極フィラメントの改良
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron tube such as a magnetron, and more particularly to an improvement of its cathode filament.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子管例えばマグネトロンの螺旋
状直熱型陰極フィラメントには、トリウム・タングステ
ン(Th−W)が用いられている。このトリウム・タン
グステンは、電子放射密度が高いこと、瞬時動作が可能
であること等の特長がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, thorium-tungsten (Th-W) has been used in a spirally heated cathode filament of an electron tube such as a magnetron. This thorium / tungsten has features such as high electron emission density and instantaneous operation.

【0003】ところで最近の電子レンジの傾向として、
電源部に高周波インバ−タ方式(以下、インバ−タ電源
と言う)が多く用いられるようになってきた。従来は、
磁気漏洩型トランスとコンデンサによる磁気共振型電源
が用いられてきたが、この方式ではマグネトロンの出力
制御が400乃至600Wの範囲でのほぼ一定の出力電
力か、それを断続する出力制御しか出来ないため、複雑
な調理メニュ−をこなすには不充分となっている。イン
バ−タ電源の動作をマグネトロンの側から見ると、次の
ような特徴がある。 (1) フィラメント電圧はトランスの2次側高電圧の影響
を受ける。即ち、マグネトロン陽極電圧に連動して、フ
ィラメント電圧が変化する。 (2) 陽極電流制御による出力コントロ−ルが広範囲に行
なえる。
By the way, as a recent tendency of the microwave oven,
A high frequency inverter system (hereinafter referred to as an inverter power source) has been widely used for a power source section. conventionally,
A magnetic resonance type power supply using a magnetic leakage type transformer and a capacitor has been used. However, in this method, the output control of the magnetron can be performed only at a substantially constant output power in the range of 400 to 600 W or intermittent output control. , It is not enough to handle complicated cooking menus. The operation of the inverter power supply has the following characteristics when viewed from the magnetron side. (1) The filament voltage is affected by the secondary high voltage of the transformer. That is, the filament voltage changes in conjunction with the magnetron anode voltage. (2) A wide range of output control is possible by controlling the anode current.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような特徴を有
するインバ−タ電源に、従来のマグネトロンを使用する
と、次のような不具合が生じる場合がある。
When the conventional magnetron is used for the inverter power supply having the above-mentioned characteristics, the following problems may occur.

【0005】一般に電子レンジ用マグネトロンには、フ
ェライト磁石が用いられる。これは熱減磁が極めて大き
いため、陽極温度の上昇と共に、陽極電圧が大きく低下
してくる。これに伴ない、フィラメント電圧が下がり、
フィラメント電流(If)が低下して、図3に示すよう
に2〜3Aも低下することがある。又、マグネトロンに
は電子逆衝撃があり、普通は陽極電流が多いと逆衝撃が
増し、フィラメント温度を上昇させる。実際、出力コン
トロ−ルで陽極電流が小さく絞られると逆衝撃が減り、
図4に示すようにフィラメント温度が下がる。陽極電圧
が充分下がったところで、出力コントロ−ルによって陽
極電流が絞られた場合、フィラメント温度が低下し過ぎ
て、発振を持続出来なくなる現象が起こる(図3におけ
るPoコントロ−ルによるIf低下)。これを回避する
ために、動作初期のフィラメント温度(フィラメント電
流)を高く設定するようになる。しかし、トリウム・タ
ングステンは、余り温度が高い(一般的には1880℃
以上)と変形が生じるようになる。
Generally, a ferrite magnet is used in a magnetron for a microwave oven. Since the thermal demagnetization is extremely large, the anode voltage greatly drops as the anode temperature rises. Along with this, the filament voltage drops,
The filament current (If) may decrease, and as illustrated in FIG. 3, the current may decrease by 2 to 3A. In addition, the magnetron has an electron reverse impact, and normally, when the anode current is large, the reverse impact increases and the filament temperature rises. In fact, if the anode current is reduced to a small value with the output control, the reverse impact will decrease,
As shown in FIG. 4, the filament temperature decreases. When the anode voltage is sufficiently reduced when the anode voltage is sufficiently reduced, the filament temperature is lowered too much and oscillation cannot be maintained (If reduction due to Po control in FIG. 3). In order to avoid this, the filament temperature (filament current) at the initial stage of operation is set high. However, thorium-tungsten has a very high temperature (generally 1880 ° C).
Above) and deformation will occur.

【0006】要するに、インバ−タ電源でマグネトロン
が用いられる場合、フィラメント電流の変化が従来の電
源方式よりも大きいため、フィラメント電流の上限は寿
命(変形)の点から、下限は熱電子放出不足による発振
不安定を考慮せねばならない(一般的には1600℃以
上)。
In short, when a magnetron is used in the inverter power supply, the change in filament current is larger than that in the conventional power supply system. Therefore, the upper limit of filament current is due to life (deformation), and the lower limit is due to insufficient thermoelectron emission. Oscillation instability must be taken into consideration (generally 1600 ° C or higher).

【0007】この発明は、動作中のフィラメント電流
(フィラメント温度)を高めに設定出来、電流低下によ
る発振不安定を回避することが可能であり、且つ陰極フ
ィラメントの変形による加速度的な動作不安定を防止出
来る電子管を提供することを目的とする。
According to the present invention, the filament current (filament temperature) during operation can be set to a high value, oscillation instability due to current decrease can be avoided, and accelerated operation instability due to deformation of the cathode filament can be avoided. The purpose is to provide an electron tube that can be prevented.

【0008】[0008]

【発明を解決するための手段】この発明は、螺旋状直熱
型陰極フィラメントが酸化トリウムを0.5乃至2.0
重量%の範囲,およびカリウムを20乃至100ppm
の範囲で含有するタングステンからなる電子管である。
According to the present invention, a spirally heated direct-heating cathode filament contains thorium oxide in an amount of 0.5 to 2.0.
20% to 100 ppm of potassium in the range of weight%
It is an electron tube made of tungsten contained in the range of.

【0009】[0009]

【作用】この発明によれば、初期のフィラメント電流が
高く設定出来るため、動作後のフィラメント電流低下に
よる発振の不安定が回避され、且つ陰極フィラメントの
変形による加速度的な動作不良を回避出来る。
According to the present invention, since the initial filament current can be set high, instability of oscillation due to a decrease in filament current after operation can be avoided, and accelerated malfunction due to deformation of the cathode filament can be avoided.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。この発明による電子管例えば電子レ
ンジ用マグネトロンは、図1に示すように構成されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. An electron tube according to the present invention, such as a magnetron for a microwave oven, is constructed as shown in FIG.

【0011】即ち、真空容器の一部となる銅製の陽極円
筒11の内側に、複数のベイン12が放射状に配設され
て空胴共振器が構成されている。各ベイン12は上下端
部が、それぞれ大小一対のストラップリング13、14
により1つおきに連結されている。複数のベイン12の
遊端に囲まれた電子作用空間Sには、螺旋状直熱型陰極
フィラメント15が陽極円筒11の軸心に沿って配設さ
れ、その両端はそれぞれエンドシ−ルド16、17に固
着されている。各エンドシ−ルド16、17は、それぞ
れカソ−ド支持棒18、19に固定されている。尚、陰
極フィラメント15はこの発明の特徴をなしており、詳
しくは後述する。
That is, a plurality of vanes 12 are radially arranged inside the anode cylinder 11 made of copper, which is a part of the vacuum container, to form a cavity resonator. The upper and lower ends of each vane 12 have a pair of large and small strap rings 13, 14 respectively.
Are linked by every other. In the electron action space S surrounded by the free ends of the plurality of vanes 12, a spiral directly heated cathode filament 15 is arranged along the axis of the anode cylinder 11, and both ends thereof are end shields 16 and 17, respectively. Is stuck to. The end shields 16 and 17 are fixed to the cathode support rods 18 and 19, respectively. The cathode filament 15 is a feature of the present invention and will be described in detail later.

【0012】更に、陽極円筒11の両開口端部には、そ
れぞれ略漏斗状の鉄製のポ−ルピ−ス20、21が固着
され、一方のポ−ルピ−ス20には同じく真空容器の一
部となる筒状金属容器23がかぶせられ、他方のポ−ル
ピ−ス21には同様に筒状金属容器24がかぶせられて
いる。尚、各金属容器23、24は、鉄材からなり、表
面にニッケルめっきが付着されており、陽極円筒11に
も気密溶接される。又、図中の22はベイン12の1つ
から導出されポ−ルピ−ス20を貫通して金属容器23
内を延びるアンテナリ−ドである。
Further, substantially funnel-shaped iron pole pieces 20 and 21 made of iron are fixed to both open ends of the anode cylinder 11, and one of the pole pieces 20 is also a vacuum vessel. A cylindrical metal container 23, which serves as a part, is covered, and the other pole piece 21 is similarly covered with a cylindrical metal container 24. Each metal container 23, 24 is made of an iron material, has nickel plating adhered to the surface, and is also hermetically welded to the anode cylinder 11. Further, reference numeral 22 in the figure is derived from one of the vanes 12 and penetrates through the pole piece 20 to form a metal container 23.
It is an antenna lead extending inside.

【0013】さて、一般に電子レンジ用マグネトロンの
陰極フィラメントは、直径0.4乃至0.6mmのトリ
ウム・タングステンが用いられ、更に表面に浸炭層が形
成されているが、この発明における陰極フィラメント1
5は、更にカリウムを添加している。即ち、酸化トリウ
ム(ThO2 )を0.5乃至2重量%の範囲,およびカ
リウム(K)を20乃至100ppmの範囲で含有する
タングステン(W)からなっている。
Generally, a cathode filament of a magnetron for a microwave oven is made of thorium-tungsten having a diameter of 0.4 to 0.6 mm, and a carburized layer is further formed on the surface thereof.
In No. 5, potassium is further added. That is, it is composed of tungsten (W) containing thorium oxide (ThO 2 ) in the range of 0.5 to 2 wt% and potassium (K) in the range of 20 to 100 ppm.

【0014】このような陰極フィラメント15では、バ
ブルによるド−プ効果(ド−プタングステン)を積極的
に利用して、動作後の結晶の縦(L)・横(W)比L/
Wをキ−プし、耐熱変形性を向上させている。図2が陰
極フィラメント15の軸方向断面で、結晶のL/W比を
示す模型図である。
In such a cathode filament 15, the dope effect (dope tungsten) due to bubbles is positively utilized, and the longitudinal (L) / lateral (W) ratio L / of the crystal after operation is L /
W is capped to improve heat distortion resistance. FIG. 2 is a model view showing the L / W ratio of the crystal in the axial cross section of the cathode filament 15.

【0015】従来の電子管における陰極フィラメントで
は、酸化トリウム粒子がL/W比をキ−プしていたが、
1900℃を越える高温域では不十分で、カリウムのバ
ブルによるド−プ効果との相乗作用で、高温域で耐熱変
形性を向上させることが判った。
In the cathode filament of the conventional electron tube, the thorium oxide particles keep the L / W ratio,
It was found that it is not sufficient in the high temperature range exceeding 1900 ° C, and the heat distortion resistance is improved in the high temperature range by the synergistic effect with the doping effect of the bubble of potassium.

【0016】例として、電子レンジ用マグネトロンに使
用される直径0.5mm太さの1重量%の酸化トリウム
を含むタングステンに更にカリウムを60ppm添加し
た試作ワイヤ−を、JISの加熱試験(V字型:80%
FC法)より更に強化した90%FC法で評価したとこ
ろ、サグ値が従来材の20乃至25に対し、この発明の
実施例では10乃至12に改良された。
As an example, a trial wire, which is used in a magnetron for a microwave oven, having a diameter of 0.5 mm and containing 1 wt% of thorium oxide and having 60 ppm of potassium added thereto, was subjected to a JIS heating test (V-shape). : 80%
When evaluated by the 90% FC method, which is further strengthened than the FC method), the sag value was improved to 20 to 25 of the conventional material and 10 to 12 in the embodiment of the present invention.

【0017】更に、実際のマグネトロンに実装して、陰
極フィラメント温度を1880乃至1920℃に設定し
ても、変形の生じないことが実験の結果判った。この結
果、インバ−タ電源に使用しても、陰極フィラメント温
度を比較的高く設定出来、発振不安定が回避出来た。
Further, as a result of experiments, it was found that even when the cathode filament temperature was set to 1880 to 1920 ° C. by mounting it on an actual magnetron, no deformation occurred. As a result, even when used as an inverter power source, the cathode filament temperature could be set relatively high and oscillation instability could be avoided.

【0018】尚、酸化トリウムの量が0.5重量%より
も少ないと、表面の電子放出部分へのトリウム単原子の
供給が早期に低減し、寿命が短くなったり、あるいはタ
ングステンの結晶成長による熱変形が生じ易くなってし
まう。逆に、酸化トリウムの量が2.0重量%よりも多
いと、焼結後の鍛造、線引きが困難となってしまう。
又、カリウムが20ppmよりも少ないと、やはり熱変
形が生じ易く、逆に、カリウムが100ppmよりも多
いと、比抵抗の増加や線引きの困難、トリウムの蒸発に
よる電子管内の汚染が生じ易い。
When the amount of thorium oxide is less than 0.5% by weight, the supply of thorium monatoms to the electron-emissive portion of the surface is reduced at an early stage, the life is shortened, or tungsten crystal growth is caused. Thermal deformation is likely to occur. On the contrary, when the amount of thorium oxide is more than 2.0% by weight, forging and drawing after sintering become difficult.
If the potassium content is less than 20 ppm, thermal deformation tends to occur. On the contrary, if the potassium content is more than 100 ppm, the resistivity increases, drawing is difficult, and the electron tube is easily contaminated due to the evaporation of thorium.

【0019】この実施例では、電子レンジ用マグネトロ
ンで説明したが、他の高温域で使用される陰極フィラメ
ントを有する電子管、例えば送信管やX線管に用いて
も、同等の信頼性が期待出来る。
In this embodiment, the magnetron for a microwave oven has been described, but the same reliability can be expected when used in an electron tube having a cathode filament used in other high temperature regions, such as a transmitter tube or an X-ray tube. ..

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
螺旋状直熱型陰極フィラメントが酸化トリウムを0.5
乃至2.0重量%の範囲,およびカリウムを20乃至1
00ppmの範囲で含有するタングステンからなってい
るので、陰極フィラメントの温度を1880乃至192
0℃という高温に設定しても、変形を生じることが殆ど
ない。この結果、インバ−タ電源を使用した場合でも、
フィラメント温度を比較的高く設定することが出来、発
振の不安定が回避される。
As described above, according to the present invention,
Spiral direct heating type cathode filament contains thorium oxide 0.5
To 2.0% by weight, and potassium 20 to 1
Since it is made of tungsten contained in the range of 00 ppm, the temperature of the cathode filament should be 1880 to 192.
Even if the temperature is set to a high temperature of 0 ° C, there is almost no deformation. As a result, even when using the inverter power supply,
The filament temperature can be set relatively high, and oscillation instability can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る電子管(電子レンジ
用マグネトロン)の主要部を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of an electron tube (magnetron for microwave oven) according to an embodiment of the present invention.

【図2】陰極フィラメントの軸方向断面で結晶のL/W
比を示す模型図。
FIG. 2 shows the crystal L / W in the axial cross section of the cathode filament.
The model figure which shows a ratio.

【図3】インバ−タ電源を用いた電子レンジにおける動
作時間とフィラメント電流(If)及びフィラメント温
度(Tf)との関係を示す特性曲線図。
FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing the relationship between operating time and filament current (If) and filament temperature (Tf) in a microwave oven using an inverter power supply.

【図4】インバ−タ電源を用いた電子レンジでの出力に
おけるフィラメント電流(If)及びフィラメント温度
(Tf)との関係を示す特性曲線図。
FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a relationship between a filament current (If) and a filament temperature (Tf) in an output of a microwave oven using an inverter power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15…陰極フィラメント。 15 ... Cathode filament.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 螺旋状直熱型陰極フィラメントが設けら
れてなる電子管において、 上記陰極フィラメントは酸化トリウムを0.5乃至2.
0重量%の範囲,およびカリウムを20乃至100pp
mの範囲で含有するタングステンからなることを特徴と
する電子管。
1. An electron tube provided with a spiral directly heated cathode filament, wherein the cathode filament contains thorium oxide in an amount of 0.5 to 2.
0 wt% range and potassium 20 to 100 pp
An electron tube comprising tungsten contained in the range of m.
JP31035391A 1991-11-26 1991-11-26 Electronic tube Pending JPH05151884A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007073395A (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Tokyo Electron Ltd Control method for magnetron, service life determination method for magnetron, microwave generator, service life determining device for magnetron, processor and storage medium
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