JPH07118258B2 - イオン流に平行な放射面をもつディスペンサ陰極 - Google Patents
イオン流に平行な放射面をもつディスペンサ陰極Info
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- JPH07118258B2 JPH07118258B2 JP13375191A JP13375191A JPH07118258B2 JP H07118258 B2 JPH07118258 B2 JP H07118258B2 JP 13375191 A JP13375191 A JP 13375191A JP 13375191 A JP13375191 A JP 13375191A JP H07118258 B2 JPH07118258 B2 JP H07118258B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
- H01J1/28—Dispenser-type cathodes, e.g. L-cathode
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- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は拡散ガス放電管（ｄｉｆ
ｆｕｓｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｕｂｅｓ）
で使われるディスペンサ陰極（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ ｃ
ａｔｈｏｄｅｓ）に関するものであり、特に、イオン流
に平行な放射面を使ったディスペンサ陰極に関するもの
である。
ｆｕｓｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｕｂｅｓ）
で使われるディスペンサ陰極（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ ｃ
ａｔｈｏｄｅｓ）に関するものであり、特に、イオン流
に平行な放射面を使ったディスペンサ陰極に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ディスペンサ陰極は数年に渡って使用さ
れ、一般的にはタングステンを基にした物質が使用され
る。現代のディスペンサ陰極は、強結合し溶解しにくい
金属の連続金属相（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｍｅｔａｌ
ｌｉｃ ｐｈａｓｅ）やタングステンのような金属から
成る。放射物質は、タングステン陰極の内部に均一に散
在している。多孔性金属母体（ｐｏｒｏｕｓ ｍｅｔａ
ｌ ｍａｔｒｉｘ）は貯蔵庫として働き、そこから放射
物質は表面に拡散して活性層を維持し、結果的に電子の
熱放射に対して低い仕事関数面を提供する。この定義に
は、酸化物被覆陰極、純金属エミッタそしてトリア（ｔ
ｈｏｒｉａｔｅｄ）タングステンは含まれない。ある種
のディスペンサ陰極は、多孔性タングステン構造を有
し、そして酸化バリウムの溶解混合物及び放射を増加さ
せそして仕事関数を低下させる他の化合物が含浸され
る。タングステン構造の密度は、理論的には量によって
７５％から８５％に変わり得る。
れ、一般的にはタングステンを基にした物質が使用され
る。現代のディスペンサ陰極は、強結合し溶解しにくい
金属の連続金属相（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｍｅｔａｌ
ｌｉｃ ｐｈａｓｅ）やタングステンのような金属から
成る。放射物質は、タングステン陰極の内部に均一に散
在している。多孔性金属母体（ｐｏｒｏｕｓ ｍｅｔａ
ｌ ｍａｔｒｉｘ）は貯蔵庫として働き、そこから放射
物質は表面に拡散して活性層を維持し、結果的に電子の
熱放射に対して低い仕事関数面を提供する。この定義に
は、酸化物被覆陰極、純金属エミッタそしてトリア（ｔ
ｈｏｒｉａｔｅｄ）タングステンは含まれない。ある種
のディスペンサ陰極は、多孔性タングステン構造を有
し、そして酸化バリウムの溶解混合物及び放射を増加さ
せそして仕事関数を低下させる他の化合物が含浸され
る。タングステン構造の密度は、理論的には量によって
７５％から８５％に変わり得る。
【０００３】上述のように、現代のディスペンサ陰極は
良く知られており、そのようなディスペンサ陰極の調査
のため及びその例として、１９８１年２月Ｉ．Ｅ．Ｅ．
Ｅ会報、１２８号、パート１、Ｎｏ．１、ページ１９−
３２で発表されたＪ．Ｌ．クローニン（Ｃｒｏｎｉｎ）
の現代ディスペンサ陰極（ＭＯＤＥＲＮ ＤＩＳＰＥＮ
ＳＥＲ ＣＡＴＨＯＤＥＳ）という題名の文献がある。
この文献は、様々なタイプのディスペンサ陰極を説明し
ており、それらは陰極に利用される種々の物質と同様に
従来の技術において使用されている。従って、ディスペ
ンサ陰極は非常に多く使用され、そして基本的には高電
力サイラトロン等のようなガス放電管に使われてきた。
良く知られており、そのようなディスペンサ陰極の調査
のため及びその例として、１９８１年２月Ｉ．Ｅ．Ｅ．
Ｅ会報、１２８号、パート１、Ｎｏ．１、ページ１９−
３２で発表されたＪ．Ｌ．クローニン（Ｃｒｏｎｉｎ）
の現代ディスペンサ陰極（ＭＯＤＥＲＮ ＤＩＳＰＥＮ
ＳＥＲ ＣＡＴＨＯＤＥＳ）という題名の文献がある。
この文献は、様々なタイプのディスペンサ陰極を説明し
ており、それらは陰極に利用される種々の物質と同様に
従来の技術において使用されている。従って、ディスペ
ンサ陰極は非常に多く使用され、そして基本的には高電
力サイラトロン等のようなガス放電管に使われてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記文献の例から明ら
かなように、多くのディスペンサ陰極に関連した問題が
存在する。そのような陰極に関する主な問題は、管（ｔ
ｕｂｅ）動作中に発生するディスペンサ陰極のイオンバ
ック衝撃（ｉｏｎｓ ｂａｃｋ ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎ
ｔ）によって生ずるものである。イオンによる陰極構造
の衝撃は、放射物質の陰極面を消耗させるであろう。こ
のため、新たな活性層がバルク（ｂｕｌｋ）から移動す
るまで放射が低下する結果となる。従って、通常の管動
作において、放電時の電荷転送の結果生じる陰極のイオ
ン衝撃は陰極放射物質を消耗させ、そして実質的に陰極
及びそれを使った管の寿命を低下させることになる。そ
こで本発明は、実質的に上述したイオンバック衝撃の有
害な効果を除去した陰極放射面を提供することを目的と
する。
かなように、多くのディスペンサ陰極に関連した問題が
存在する。そのような陰極に関する主な問題は、管（ｔ
ｕｂｅ）動作中に発生するディスペンサ陰極のイオンバ
ック衝撃（ｉｏｎｓ ｂａｃｋ ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎ
ｔ）によって生ずるものである。イオンによる陰極構造
の衝撃は、放射物質の陰極面を消耗させるであろう。こ
のため、新たな活性層がバルク（ｂｕｌｋ）から移動す
るまで放射が低下する結果となる。従って、通常の管動
作において、放電時の電荷転送の結果生じる陰極のイオ
ン衝撃は陰極放射物質を消耗させ、そして実質的に陰極
及びそれを使った管の寿命を低下させることになる。そ
こで本発明は、実質的に上述したイオンバック衝撃の有
害な効果を除去した陰極放射面を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】ガスが封入され
た電子管に使われるディスペンサ陰極は、電子放射物質
を内部に散在した多孔性で溶解しにくい金属から成る前
記陰極の電子放射面を有し、前記放射面から前記電子放
射物質を消耗可能なイオンバック衝撃の動作中の改善は
前記前記陰極の放射面上に設けられえた少なくとも一つ
の溝で成され、前記溝は所定の距離で互いに離れた急峻
な縦壁及び前記距離と関連した特定の深さを有し、それ
により前記陰極は蒸発した放射物質及び放出された熱エ
ネルギーが相対する前記壁に再堆積するよう前記壁に衝
突する衝撃イオン及び二次電子放射を生じさせる前記急
峻な縦壁からの電子放射を可能としたディスペンサ陰極
が提供される。
た電子管に使われるディスペンサ陰極は、電子放射物質
を内部に散在した多孔性で溶解しにくい金属から成る前
記陰極の電子放射面を有し、前記放射面から前記電子放
射物質を消耗可能なイオンバック衝撃の動作中の改善は
前記前記陰極の放射面上に設けられえた少なくとも一つ
の溝で成され、前記溝は所定の距離で互いに離れた急峻
な縦壁及び前記距離と関連した特定の深さを有し、それ
により前記陰極は蒸発した放射物質及び放出された熱エ
ネルギーが相対する前記壁に再堆積するよう前記壁に衝
突する衝撃イオン及び二次電子放射を生じさせる前記急
峻な縦壁からの電子放射を可能としたディスペンサ陰極
が提供される。
【０００６】
【実施例】図１には、本発明によるディスペンサ陰極の
平面図を示している。図１に示すように、ディスペンサ
陰極は原則的に平面図において円形をしており、そして
図２の断面図に示すように基本的にディスクのような構
造を有している。前記陰極は、比較的大きな放射領域を
含み、例えばそのような陰極の直径は３インチ又はそれ
以上とすることができる。陰極は、モル比（ｍｏｌｅ
ｒａｔｉｏ）４ＢａＯ：１ＣａＯ：１ＡＬ２Ｏ３で含浸
された密度８２％の多孔性タングステンブロック構造か
らなる。これらのブロックは、同心リングの幾何学的構
造を与えるために機械で製作される。従って図１に示す
ように、１１，１２及び１３のような同心リング又は溝
は、図２の断面図により分かりやすく示すように一連の
直立翼板（ｖａｎｅ）構造を与える。１５及び１６のよ
うなそれぞれの翼板構造は、程５：１のアスペクトレシ
オ（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）に基づき特定の間隔
（１）に対する特定の高さ（５）を有して形成される。
従って、一例として典型的に使用される翼板の高さは、
前記アスペクトレシオ５：１に基づき翼板間隔０．１イ
ンチに対し程０．５インチである。また、翼板又は同心
フランジの幅は、約０．１インチ（０．０９３インチ）
である。
平面図を示している。図１に示すように、ディスペンサ
陰極は原則的に平面図において円形をしており、そして
図２の断面図に示すように基本的にディスクのような構
造を有している。前記陰極は、比較的大きな放射領域を
含み、例えばそのような陰極の直径は３インチ又はそれ
以上とすることができる。陰極は、モル比（ｍｏｌｅ
ｒａｔｉｏ）４ＢａＯ：１ＣａＯ：１ＡＬ２Ｏ３で含浸
された密度８２％の多孔性タングステンブロック構造か
らなる。これらのブロックは、同心リングの幾何学的構
造を与えるために機械で製作される。従って図１に示す
ように、１１，１２及び１３のような同心リング又は溝
は、図２の断面図により分かりやすく示すように一連の
直立翼板（ｖａｎｅ）構造を与える。１５及び１６のよ
うなそれぞれの翼板構造は、程５：１のアスペクトレシ
オ（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）に基づき特定の間隔
（１）に対する特定の高さ（５）を有して形成される。
従って、一例として典型的に使用される翼板の高さは、
前記アスペクトレシオ５：１に基づき翼板間隔０．１イ
ンチに対し程０．５インチである。また、翼板又は同心
フランジの幅は、約０．１インチ（０．０９３インチ）
である。
【０００７】前記アスペクトレシオは、翼板側面間にお
けるその１つ及び熱エネルギーやコーティングの影響よ
りさらに大きく二次電子放出の必須要件を与えることか
ら重要である。図から分かるように翼板間には基本的に
１７や１８のような隙間又は縦穴が存在する。これらの
縦穴は陽極の貫通（ａｎｏｄｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏ
ｎ）を許すのに十分な深さである。この方法では、縦穴
はそれほど深くできないか、又は陰極の縦穴の下部から
の放射はないであろう。翼板の間に存在する縦壁は、放
射面を増大するがイオン衝撃による放射物質の損失を避
けるように機能する。図から分かるように、翼板はイオ
ン流の方向に平行に向けられており、従って翼板は図２
の矢印２０で示すようにイオンの流れの方向と基本的に
平行である。
けるその１つ及び熱エネルギーやコーティングの影響よ
りさらに大きく二次電子放出の必須要件を与えることか
ら重要である。図から分かるように翼板間には基本的に
１７や１８のような隙間又は縦穴が存在する。これらの
縦穴は陽極の貫通（ａｎｏｄｅ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏ
ｎ）を許すのに十分な深さである。この方法では、縦穴
はそれほど深くできないか、又は陰極の縦穴の下部から
の放射はないであろう。翼板の間に存在する縦壁は、放
射面を増大するがイオン衝撃による放射物質の損失を避
けるように機能する。図から分かるように、翼板はイオ
ン流の方向に平行に向けられており、従って翼板は図２
の矢印２０で示すようにイオンの流れの方向と基本的に
平行である。
【０００８】図１に示す陰極は、３インチの直径を有す
る。各々の翼板の円形底凹所に対する高さは０．５イン
チであり、翼板の典型的な幅は程０．１インチで実際は
０．０９３インチ、そして翼板間の間隔は０．１インチ
である。典型的には、翼板は丸みのついた底を有してお
り、０．０５インチの半径を有する。同心円から成る構
造は、基本的に上述した含浸せられた密度８２％のタン
グステンを利用して機械で製作される。陰極構造はアル
ミン酸バリュウムが含浸せられた海綿（ｓｐｏｎｇｙ）
タングステンから成る。前記合成物は異なる比率で商業
的に入手可能であり、多くの供給元から入手できる。図
から分かるように、隣接する翼板の縦壁は互いに対向し
ている。この場合に、もし壁がイオンによって衝撃を受
けたならば、消耗された壁からの放射物質は一般的に隣
接する壁に堆積する。このようにして放射物質は除去さ
れずに再び堆積する。翼板という語は直立構造を規定す
るのに使われているが、本発明によるディスペンサ陰極
は溝を掘られた放射面を特徴とする。すなわち、前記翼
板構造を形成する１１と１３の同心溝である。前記溝
は、いかなる急峻な縦壁及び一般の適当なアスペクトレ
シオを有する隙間構造も満足できるものであることが分
かる。従って、同様なものとしてスロット、隙間、又は
それらの結合等を用いてもよい。
る。各々の翼板の円形底凹所に対する高さは０．５イン
チであり、翼板の典型的な幅は程０．１インチで実際は
０．０９３インチ、そして翼板間の間隔は０．１インチ
である。典型的には、翼板は丸みのついた底を有してお
り、０．０５インチの半径を有する。同心円から成る構
造は、基本的に上述した含浸せられた密度８２％のタン
グステンを利用して機械で製作される。陰極構造はアル
ミン酸バリュウムが含浸せられた海綿（ｓｐｏｎｇｙ）
タングステンから成る。前記合成物は異なる比率で商業
的に入手可能であり、多くの供給元から入手できる。図
から分かるように、隣接する翼板の縦壁は互いに対向し
ている。この場合に、もし壁がイオンによって衝撃を受
けたならば、消耗された壁からの放射物質は一般的に隣
接する壁に堆積する。このようにして放射物質は除去さ
れずに再び堆積する。翼板という語は直立構造を規定す
るのに使われているが、本発明によるディスペンサ陰極
は溝を掘られた放射面を特徴とする。すなわち、前記翼
板構造を形成する１１と１３の同心溝である。前記溝
は、いかなる急峻な縦壁及び一般の適当なアスペクトレ
シオを有する隙間構造も満足できるものであることが分
かる。従って、同様なものとしてスロット、隙間、又は
それらの結合等を用いてもよい。
【０００９】図３には、表面に直線溝を有するディスペ
ンサ陰極の例が示されている。また、図４は図３の断面
図である。この陰極は、陰極表面に直線溝を形成した直
線翼板構造を有する。図から分かるように、３１及び３
２のような翼板構造は、陰極の表面を横断する直線溝か
らなる。前記翼板構造の高さと幅に関しては、前述した
円形又は同心翼板構造と同様である。また、直線翼板構
造は、上述した適当に含浸された多孔性タングステン物
質と同じタイプの物質で適宣に機械で製作される。翼板
に対するアスペクトレシオは、前述と同様に程５：１で
あるが適宣に変えることも可能である。その場合に考慮
すべき主要な要因は、各々の縦穴や翼板間の分離が陽極
の貫通を許すのに十分な深さでなければならないという
ことである。縦壁は、基本的に放射を増加するよう機能
する。そのようなディスペンサ陰極は、電流が陰極から
陽極へ移動しそしてイオン流が反対方向に流れるガス封
入装置とともに動作する。前記装置には、非常に軽いガ
スである水素又は水素の同位体でありしばしば重い水素
と呼ばれる重水素が封入される。従って、一つの方向に
流れる電流に対して、イオン流は別の方向に発生する。
これらのイオンは陰極ディスクの表面上にある放射物質
の単一層に衝突し、その結果、放射物質の表面を消耗す
る。図１及び図３に示す縦翼板構造を利用することによ
って、イオン衝撃が表面放射物質を破壊したり従来技術
において存在していたような陰極動作に対する影響を防
止することができる。
ンサ陰極の例が示されている。また、図４は図３の断面
図である。この陰極は、陰極表面に直線溝を形成した直
線翼板構造を有する。図から分かるように、３１及び３
２のような翼板構造は、陰極の表面を横断する直線溝か
らなる。前記翼板構造の高さと幅に関しては、前述した
円形又は同心翼板構造と同様である。また、直線翼板構
造は、上述した適当に含浸された多孔性タングステン物
質と同じタイプの物質で適宣に機械で製作される。翼板
に対するアスペクトレシオは、前述と同様に程５：１で
あるが適宣に変えることも可能である。その場合に考慮
すべき主要な要因は、各々の縦穴や翼板間の分離が陽極
の貫通を許すのに十分な深さでなければならないという
ことである。縦壁は、基本的に放射を増加するよう機能
する。そのようなディスペンサ陰極は、電流が陰極から
陽極へ移動しそしてイオン流が反対方向に流れるガス封
入装置とともに動作する。前記装置には、非常に軽いガ
スである水素又は水素の同位体でありしばしば重い水素
と呼ばれる重水素が封入される。従って、一つの方向に
流れる電流に対して、イオン流は別の方向に発生する。
これらのイオンは陰極ディスクの表面上にある放射物質
の単一層に衝突し、その結果、放射物質の表面を消耗す
る。図１及び図３に示す縦翼板構造を利用することによ
って、イオン衝撃が表面放射物質を破壊したり従来技術
において存在していたような陰極動作に対する影響を防
止することができる。
【００１０】図５は、前述の多孔性タングステン物質か
らつくられるディスペンサディスク陰極構造を示したも
のであり、図５に示すディスペンサ陰極３４は、表面に
配置された蛇状溝構造を有している。前記蛇状構造は、
前記のアスペクトレシオを有し、陰極の表面を横切る直
立の翼板を形成する。図６は、異なるサイズの直線から
なり、図２及び図４と同様な表面上の間隔をもつ翼板を
形成するスロット又は溝を有したディスペンサディスク
陰極構造を示している。
らつくられるディスペンサディスク陰極構造を示したも
のであり、図５に示すディスペンサ陰極３４は、表面に
配置された蛇状溝構造を有している。前記蛇状構造は、
前記のアスペクトレシオを有し、陰極の表面を横切る直
立の翼板を形成する。図６は、異なるサイズの直線から
なり、図２及び図４と同様な表面上の間隔をもつ翼板を
形成するスロット又は溝を有したディスペンサディスク
陰極構造を示している。
【００１１】以上述べたように、翼板を形成する隙間や
溝は、翼板がイオン流の方向に平行である限りいかなる
種類の構造も可能である。従って、水平方向ではなく、
基本的にイオン流の方向に平行な一つ又はそれ以上の溝
やスロットを使うことによって、陰極の放射面上に複数
の縦放射翼板が提供される。その場合、いずれの溝やス
ロットもディスペンサ陰極を貫通しないことに注意を要
する。そのようなディスペンサ陰極は拡散ガス放電管に
用いられる。陰極は、しばしば“ポテトマッシャー（ｐ
ｏｔａｔｏ ｍａｓｈｅｒ）”タングステンヒータ（ヒ
ータ形状からの米国における呼び名）と呼ばれる従来の
熱素子手段によって熱せられる。そのようなヒータは普
通モリブデン−レニウム−シリンダである陰極熱チョー
ク内に配置される。
溝は、翼板がイオン流の方向に平行である限りいかなる
種類の構造も可能である。従って、水平方向ではなく、
基本的にイオン流の方向に平行な一つ又はそれ以上の溝
やスロットを使うことによって、陰極の放射面上に複数
の縦放射翼板が提供される。その場合、いずれの溝やス
ロットもディスペンサ陰極を貫通しないことに注意を要
する。そのようなディスペンサ陰極は拡散ガス放電管に
用いられる。陰極は、しばしば“ポテトマッシャー（ｐ
ｏｔａｔｏ ｍａｓｈｅｒ）”タングステンヒータ（ヒ
ータ形状からの米国における呼び名）と呼ばれる従来の
熱素子手段によって熱せられる。そのようなヒータは普
通モリブデン−レニウム−シリンダである陰極熱チョー
ク内に配置される。
【００１２】円形の同心翼板は、例えば、直径３インチ
の陰極上につくられ、陰極は密度８２％の多孔性タング
ステンブロック構造からなる。前記ブロック構造は、モ
ル比４ＢａＯ：１ＣａＯ：１ＡＬ２Ｏ３で含浸される。
ブロックは機械で交互に幾何学的構造に作られており、
例えば全放射面領域は、図１に示す円形の同心翼板の場
合には２８５ｃｍ２又、例えば図３に示す直線翼板の場
合には２７０ｃｍ２である。翼板側面の間の二次電子放
射要因に重要なアスペクトレシオ５：１に基づいて、翼
板高は１．２７センチメートル（０．５インチ）そして
翼板間隔は２５．４ミリメートル（０．１インチ）で定
義される。典型例として、陰極は上述した陰極サポート
／熱チョーク内に配置されるポテトマッシャータングス
テンヒータによって温度１０５０°Ｃに加熱される。な
お、前記寸法は、一例を示したものであり、同様な比率
を有するならばこれらの寸法はより大きな又はより小さ
な値とすることが可能である。
の陰極上につくられ、陰極は密度８２％の多孔性タング
ステンブロック構造からなる。前記ブロック構造は、モ
ル比４ＢａＯ：１ＣａＯ：１ＡＬ２Ｏ３で含浸される。
ブロックは機械で交互に幾何学的構造に作られており、
例えば全放射面領域は、図１に示す円形の同心翼板の場
合には２８５ｃｍ２又、例えば図３に示す直線翼板の場
合には２７０ｃｍ２である。翼板側面の間の二次電子放
射要因に重要なアスペクトレシオ５：１に基づいて、翼
板高は１．２７センチメートル（０．５インチ）そして
翼板間隔は２５．４ミリメートル（０．１インチ）で定
義される。典型例として、陰極は上述した陰極サポート
／熱チョーク内に配置されるポテトマッシャータングス
テンヒータによって温度１０５０°Ｃに加熱される。な
お、前記寸法は、一例を示したものであり、同様な比率
を有するならばこれらの寸法はより大きな又はより小さ
な値とすることが可能である。
【００１３】陰極の物理的構造は、基本的に図１の同心
リングや図３の直線翼板ディスペンサ陰極を用い、表面
上で突起部のない平面的な翼板構造が取られる。前記翼
板の構造は変更可能で、図５及び図６に示すように蛇状
溝やサイズの異なる直線溝、さらに様々な他の構造を使
うことにができる。一般に、ディスクのような構造を有
する陰極は、真空処理及び操作の期間中にガスの排出を
行い（ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ）そして物質を活性化させ
る手段を与えるために、前記構造に組み込まれたヒータ
を有する。翼板の厚さ、長さ及び間隔は最適ガス封入タ
イプと関連して決められる。前述したように、水素は本
質的に軽量のため有害な表面コーティングのイオンバッ
ク衝撃を最小化するのに選択され、さらに重水素、アル
ゴン、ネオン、キセノンのような希ガス及びこれらのガ
スの混合物、そしてヘリウム等を使うことができる。使
われるガスの結果として生じるイオン衝撃は、要求され
る動作電圧ホールドオフと非イオン化特性の関数ろな
る。
リングや図３の直線翼板ディスペンサ陰極を用い、表面
上で突起部のない平面的な翼板構造が取られる。前記翼
板の構造は変更可能で、図５及び図６に示すように蛇状
溝やサイズの異なる直線溝、さらに様々な他の構造を使
うことにができる。一般に、ディスクのような構造を有
する陰極は、真空処理及び操作の期間中にガスの排出を
行い（ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ）そして物質を活性化させ
る手段を与えるために、前記構造に組み込まれたヒータ
を有する。翼板の厚さ、長さ及び間隔は最適ガス封入タ
イプと関連して決められる。前述したように、水素は本
質的に軽量のため有害な表面コーティングのイオンバッ
ク衝撃を最小化するのに選択され、さらに重水素、アル
ゴン、ネオン、キセノンのような希ガス及びこれらのガ
スの混合物、そしてヘリウム等を使うことができる。使
われるガスの結果として生じるイオン衝撃は、要求され
る動作電圧ホールドオフと非イオン化特性の関数ろな
る。
【００１４】溝の深さと幅の比は好ましくは約５：１で
あるが前述したことを考慮すると、例えば、その動作電
圧と同じ管に使われるガスのタイプにより変更可能であ
る。溝は旋盤上の多孔性タングステン物質の中に機械で
製作するか又は炉（ｂｒａｚｉｎｇ）技術によって形成
可能である。前記溝の形状としては、それらが二次放射
の対向する放射面、放射物質の保存そして熱効率等を有
する限り、蛇状、円形、直線、曲線等が可能である。従
って、所定のデューティサイクル、ピーク電流そして望
ましい立ち上がり時間等の範囲内で、翼板の分離と同様
に翼板の幅、翼板の深さに関する陰極パラメータを選択
できる。
あるが前述したことを考慮すると、例えば、その動作電
圧と同じ管に使われるガスのタイプにより変更可能であ
る。溝は旋盤上の多孔性タングステン物質の中に機械で
製作するか又は炉（ｂｒａｚｉｎｇ）技術によって形成
可能である。前記溝の形状としては、それらが二次放射
の対向する放射面、放射物質の保存そして熱効率等を有
する限り、蛇状、円形、直線、曲線等が可能である。従
って、所定のデューティサイクル、ピーク電流そして望
ましい立ち上がり時間等の範囲内で、翼板の分離と同様
に翼板の幅、翼板の深さに関する陰極パラメータを選択
できる。
【００１５】図７は、本発明によるディスペンサ陰極７
０を利用したサイラトロンの典型的な断面図を示してい
る。ディスペンサ陰極７０は、サイラトロンの内部に配
置されている。基本的にサイラトロンの外郭は複数の金
属と完全な管構造を規定するシリンダから構成される。
そのようなサイラトロンは、広く知られたものである。
陰極はサポートシリンダ７１に配置され、そのサポート
シリンダは典型的には例えば、引用符号２１によって図
２にそして引用符号３５によって図４に示されたディス
ペンサ陰極の底面上でディスペンサ陰極にろう接（ｂｒ
ａｚｅｄ）される。各々の陰極の底は少し凹んだフラン
ジを有し、その部分に陰極サポートシリンダはろう接に
よってしっかり固定される。典型的には陰極サポートシ
リンダはモリブデン５０％そしてレニウム５０％であ
る。モリブデン６０％とルテニウム４０％を使って陰極
にろう接される陰極ヒータは、陰極サポートシリンダ内
に置かれてもよい。管の残りの部分は、適当なガス７４
を用いたグリッド部分７２と陽極部分７３から成る。
０を利用したサイラトロンの典型的な断面図を示してい
る。ディスペンサ陰極７０は、サイラトロンの内部に配
置されている。基本的にサイラトロンの外郭は複数の金
属と完全な管構造を規定するシリンダから構成される。
そのようなサイラトロンは、広く知られたものである。
陰極はサポートシリンダ７１に配置され、そのサポート
シリンダは典型的には例えば、引用符号２１によって図
２にそして引用符号３５によって図４に示されたディス
ペンサ陰極の底面上でディスペンサ陰極にろう接（ｂｒ
ａｚｅｄ）される。各々の陰極の底は少し凹んだフラン
ジを有し、その部分に陰極サポートシリンダはろう接に
よってしっかり固定される。典型的には陰極サポートシ
リンダはモリブデン５０％そしてレニウム５０％であ
る。モリブデン６０％とルテニウム４０％を使って陰極
にろう接される陰極ヒータは、陰極サポートシリンダ内
に置かれてもよい。管の残りの部分は、適当なガス７４
を用いたグリッド部分７２と陽極部分７３から成る。
【００１６】図７に示される構造は、基本的にシリンダ
から成る典型的な既存のサイラトロンであり、陰極７０
は大きな直径１０．５センチメートル（４．０イン
チ）、モル比４ＢａＯ：１ＣａＯ：１ＡＬ２Ｏ３で含浸
された密度８２％の多孔性タングステンブロック構造か
ら成る放射領域５６０ｃｍ２で構成される。陰極を形成
するタングステンは、例えば、図１及び図２に示される
ような同心リング幾何学的構造を与えるために機械で製
作される。翼板の高さは、アスペクトレシオ５：１に基
づいて翼板の間隔が２５．４ミリメートル（０．１イン
チ）をもって１．２７センチメートル（０．５インチ）
として定義される。この面比は、二次電子放射の要因と
して重要である。陰極は、例えばシリンダ７１のような
サポートシリンダの陰極熱チョーク内に置かれた７５０
ワットのポテトマッシャータングステンヒータ手段によ
って加熱される。陰極は典型的には１０５０°Ｃへ加熱
される。
から成る典型的な既存のサイラトロンであり、陰極７０
は大きな直径１０．５センチメートル（４．０イン
チ）、モル比４ＢａＯ：１ＣａＯ：１ＡＬ２Ｏ３で含浸
された密度８２％の多孔性タングステンブロック構造か
ら成る放射領域５６０ｃｍ２で構成される。陰極を形成
するタングステンは、例えば、図１及び図２に示される
ような同心リング幾何学的構造を与えるために機械で製
作される。翼板の高さは、アスペクトレシオ５：１に基
づいて翼板の間隔が２５．４ミリメートル（０．１イン
チ）をもって１．２７センチメートル（０．５インチ）
として定義される。この面比は、二次電子放射の要因と
して重要である。陰極は、例えばシリンダ７１のような
サポートシリンダの陰極熱チョーク内に置かれた７５０
ワットのポテトマッシャータングステンヒータ手段によ
って加熱される。陰極は典型的には１０５０°Ｃへ加熱
される。
【００１７】陰極材は、適合する低仕事関数（２．２−
２．６ｅＶ）特性と高溶融点（３６８０°Ｋ以上）に基
づいて用いられる多孔性バリウム含浸タングステンであ
る。陰極の物理的構造は、平面的な翼板構造であって熱
的に分離されているべースプレート上に同心リングや並
列長方形部分を有する。陰極は、ろう接組み立て又は単
一ブロックから機械によって製作できる。従って、図７
から分かるように、陽極に面する表面の陰極放射面は、
陽極に面し陰極の表面上同心の円形溝や直線スロットの
手段によって形成される複数の翼板を有することを特徴
とする。全ての陰極は図２と４の両方に示されるように
閉じた底を有し、そして翼板は閉じた底から延びてい
る。
２．６ｅＶ）特性と高溶融点（３６８０°Ｋ以上）に基
づいて用いられる多孔性バリウム含浸タングステンであ
る。陰極の物理的構造は、平面的な翼板構造であって熱
的に分離されているべースプレート上に同心リングや並
列長方形部分を有する。陰極は、ろう接組み立て又は単
一ブロックから機械によって製作できる。従って、図７
から分かるように、陽極に面する表面の陰極放射面は、
陽極に面し陰極の表面上同心の円形溝や直線スロットの
手段によって形成される複数の翼板を有することを特徴
とする。全ての陰極は図２と４の両方に示されるように
閉じた底を有し、そして翼板は閉じた底から延びてい
る。
【００１８】
【発明の効果】以上、本発明によれば、ディスペンサ陰
極のイオンバック衝撃により放射物質の陰極面が消耗し
放射能力及び寿命が低下する有害な効果が、本発明によ
る陰極放射面構造によって本質的に除去される。すなわ
ち、放射面上に位置する少なくとも一つの溝を有し、そ
れは所定の間隔と深さを有する溝によって互いに分離さ
れた急勾配の縦壁を形成し、蒸発した放射材そして放出
熱エネルギーが相対する壁に再堆積するように前記壁に
衝突する衝撃イオンを発生させる構造とすることで上記
本発明に特有の顕著な効果が達成される。
極のイオンバック衝撃により放射物質の陰極面が消耗し
放射能力及び寿命が低下する有害な効果が、本発明によ
る陰極放射面構造によって本質的に除去される。すなわ
ち、放射面上に位置する少なくとも一つの溝を有し、そ
れは所定の間隔と深さを有する溝によって互いに分離さ
れた急勾配の縦壁を形成し、蒸発した放射材そして放出
熱エネルギーが相対する壁に再堆積するように前記壁に
衝突する衝撃イオンを発生させる構造とすることで上記
本発明に特有の顕著な効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による円形翼板（ｖａｎｅ）ディスペン
サ陰極の平面図である。
サ陰極の平面図である。
【図２】図１のライン２−２に沿って取られた断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明による直線翼板ディスペンサ陰極組み立
て品の部分的な平面図である。
て品の部分的な平面図である。
【図４】図３のライン４−４に沿って取られた断面図で
ある。
ある。
【図５】縦の翼板を与えるべく蛇状の表面構造を用いた
ディスペンサ陰極組み立て品の斜視図である。
ディスペンサ陰極組み立て品の斜視図である。
【図６】翼板組み立て品を形成すべく部分的直線構造を
用いたディスペンサ陰極組み立て品の斜視図である。
用いたディスペンサ陰極組み立て品の斜視図である。
【図７】本発明によるディスペンサ陰極を用いたサイラ
トロンの部分的な断面図である。
トロンの部分的な断面図である。
１０，３０，３４，４０，７０…ディスペンサ陰極 １１，１３，１７，１８…溝 １２，１５，１６，３１，３２，３３，４１…翼板 ２０…イオン流の方向 ２１，３５…フランジ ７１…サポートシリンダ ７１…グリッド部分 ７３…陽極部分 ７４…ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−105135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−224242（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−33748（ＪＰ，Ｕ)
Claims (15)
- 【請求項１】 管の動作中にイオンバック衝撃からの衝
突が材料を射出しそして前記陰極の表面から熱エネルギ
ーを放出し、それによって前記陰極を形成している多孔
性の溶解しにくい金属内に分散する電子放射材の前記表
面を消耗するよう動作するガス封入管に使われるディス
ペンサ陰極において、 少なくとも一つの隙間は前記陰極の電子放射面に形成さ
れ、前記隙間は相対する側壁を有し、少なくともその部
分は前記イオンバック衝撃から保護されていること、そ
して 前記側壁は、前記陰極が加熱された時に前記側壁を含む
陰極が電子をガス管に放出し、その間に構築された前記
壁は前記側壁の一つを打ってそこから材料を射出させる
どんなバック衝撃イオンも射出された材料を前記隙間の
相対する側壁に再び堆積させるように形成されることを
特徴とすること。 - 【請求項２】 前記少なくとも一つの隙間は、先に決定
された深さと先に選択された前記側壁間の間隔を有した
側壁を具備すること、そして前記側壁はイオン流の面に
本質的に平行な面で形成されていることを特徴とする請
求項１記載のディスペンサ放射陰極。 - 【請求項３】 先に決定された深さは前記先に選択され
た間隔の程５倍であることを特徴とする請求項２記載の
ディスペンサ陰極。 - 【請求項４】 前記側壁は一般的に前記陰極の表面に垂
直に形成されることを特徴とする請求項１から３のいず
れか一つに記載のディスペンサ陰極。 - 【請求項５】 前記溶解しにくい材料はタングステンで
ありそして前記電子放射材はアルミン酸バリウムである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載
のディスペンサ陰極。 - 【請求項６】 複数の隙間は前記陰極表面に形成される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載
のディスペンサ陰極。 - 【請求項７】 前記少なくとも一つの隙間は溝であるこ
とを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の
ディスペンサ陰極。 - 【請求項８】 前記隙間の側壁間で先に選択された間隔
は隣接する隙間の間の間隔に等しいことを特徴とする請
求項６又は７のいずれか一つに記載のディスペンサ陰
極。 - 【請求項９】 前記隙間は前記陰極の前記表面における
複数の同心の円形溝であること、そして隣接する同心の
溝はお互いに各々の前記溝の側壁を分離する同じ先に選
択された距離によって間隔が取られていることを特徴と
する請求項６から８のいずれか一つに記載のディスペン
サ陰極。 - 【請求項１０】 前記少なくとも一つの隙間は直線溝で
あることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに
記載のディスペンサ陰極。 - 【請求項１１】 前記少なくとも一つの隙間は蛇状溝で
あることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つ
に記載のディスペンサ陰極。 - 【請求項１２】 前記溶解しにくい金属は前記電子放射
材として使われ、モル比４ＢａＯ：１ＣａＯ：１ＡＬ２
Ｏ３で含浸された密度８２％の多孔性タングステンであ
ることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに
記載のディスペンサ陰極。 - 【請求項１３】 前記陰極は与えられた直径と本質的に
前記直径より少ない厚さの上が円形の放射面を有するデ
ィスクのような構造であることを特徴とする請求項１か
ら１２のいずれか一つに記載のディスペンサ陰極。 - 【請求項１４】 ガス封入外被で支持された陽極と陰極
とを有する拡散ガス放電管であって、前記陰極が請求項
１から１３のいずれか一つで構成される拡散ガス放電
管。 - 【請求項１５】 前記放電管は水素ガスが封入されたサ
イラトロン管であることを特徴とする請求項１４に記載
の拡散ガス放電管。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/502,078 US5063324A (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Dispenser cathode with emitting surface parallel to ion flow |
| US502078 | 1990-03-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05120989A JPH05120989A (ja) | 1993-05-18 |
| JPH07118258B2 true JPH07118258B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=23996245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13375191A Expired - Lifetime JPH07118258B2 (ja) | 1990-03-29 | 1991-03-29 | イオン流に平行な放射面をもつディスペンサ陰極 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5063324A (ja) |
| JP (1) | JPH07118258B2 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5327045A (en) * | 1990-03-31 | 1994-07-05 | Smiths Industries Public Limited Company | Gas discharge electrodes and lamps |
| GB9216785D0 (en) * | 1992-08-07 | 1992-09-23 | Smiths Industries Plc | Gas discharge electrodes |
| US5640843A (en) * | 1995-03-08 | 1997-06-24 | Electric Propulsion Laboratory, Inc. Et Al. | Integrated arcjet having a heat exchanger and supersonic energy recovery chamber |
| US5686789A (en) * | 1995-03-14 | 1997-11-11 | Osram Sylvania Inc. | Discharge device having cathode with micro hollow array |
| US20030025435A1 (en) * | 1999-11-24 | 2003-02-06 | Vancil Bernard K. | Reservoir dispenser cathode and method of manufacture |
| JP2002260522A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-09-13 | Sony Corp | 陰極構体とその製造方法及び電子銃並びに陰極線管 |
| US7310130B2 (en) | 2004-10-05 | 2007-12-18 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and position measuring method |
| CN101297452A (zh) | 2005-09-14 | 2008-10-29 | 力特保险丝有限公司 | 充气式电涌放电器、激活化合物、点火条及相应方法 |
| US8498381B2 (en) | 2010-10-07 | 2013-07-30 | Moxtek, Inc. | Polymer layer on X-ray window |
| US20100285271A1 (en) | 2007-09-28 | 2010-11-11 | Davis Robert C | Carbon nanotube assembly |
| US9305735B2 (en) | 2007-09-28 | 2016-04-05 | Brigham Young University | Reinforced polymer x-ray window |
| US20100239828A1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Cornaby Sterling W | Resistively heated small planar filament |
| US8247971B1 (en) | 2009-03-19 | 2012-08-21 | Moxtek, Inc. | Resistively heated small planar filament |
| US7983394B2 (en) | 2009-12-17 | 2011-07-19 | Moxtek, Inc. | Multiple wavelength X-ray source |
| US8995621B2 (en) | 2010-09-24 | 2015-03-31 | Moxtek, Inc. | Compact X-ray source |
| US8526574B2 (en) | 2010-09-24 | 2013-09-03 | Moxtek, Inc. | Capacitor AC power coupling across high DC voltage differential |
| US8804910B1 (en) | 2011-01-24 | 2014-08-12 | Moxtek, Inc. | Reduced power consumption X-ray source |
| US8750458B1 (en) | 2011-02-17 | 2014-06-10 | Moxtek, Inc. | Cold electron number amplifier |
| US8929515B2 (en) | 2011-02-23 | 2015-01-06 | Moxtek, Inc. | Multiple-size support for X-ray window |
| US8792619B2 (en) | 2011-03-30 | 2014-07-29 | Moxtek, Inc. | X-ray tube with semiconductor coating |
| US9174412B2 (en) | 2011-05-16 | 2015-11-03 | Brigham Young University | High strength carbon fiber composite wafers for microfabrication |
| US8989354B2 (en) | 2011-05-16 | 2015-03-24 | Brigham Young University | Carbon composite support structure |
| US9076628B2 (en) | 2011-05-16 | 2015-07-07 | Brigham Young University | Variable radius taper x-ray window support structure |
| US8817950B2 (en) | 2011-12-22 | 2014-08-26 | Moxtek, Inc. | X-ray tube to power supply connector |
| US8761344B2 (en) | 2011-12-29 | 2014-06-24 | Moxtek, Inc. | Small x-ray tube with electron beam control optics |
| US9173623B2 (en) | 2013-04-19 | 2015-11-03 | Samuel Soonho Lee | X-ray tube and receiver inside mouth |
| CN109065420A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-21 | 中国电子科技集团公司第十二研究所 | 一种具有三维结构表面的热阴极及其制备方法 |
| US11094493B2 (en) * | 2019-08-01 | 2021-08-17 | Lockheed Martin Corporation | Emitter structures for enhanced thermionic emission |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2189636A (en) * | 1937-11-27 | 1940-02-06 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Long life cathode for electron tubes |
| US2452075A (en) * | 1941-12-18 | 1948-10-26 | Raytheon Mfg Co | Velocity modulation electron discharge tube |
| US2937303A (en) * | 1957-09-11 | 1960-05-17 | Edgerton Germeshausen & Grier | Electric discharge device |
| US2937304A (en) * | 1957-09-25 | 1960-05-17 | Edgerton Germeshausen & Grier | Electric-discharge device and cathode |
| US3849690A (en) * | 1973-11-05 | 1974-11-19 | Gte Sylvania Inc | Flash tube having improved cathode |
| JPS6033748U (ja) * | 1983-08-15 | 1985-03-07 | 株式会社東芝 | Ｘ線管の陰極構造 |
| JPS60105135A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-10 | Hitachi Ltd | デイスペンサ陰極 |
| US4761794A (en) * | 1984-12-22 | 1988-08-02 | English Electric Valve Company Limited | Thyratron having thermionic cathode material between anode and control grid |
-
1990
- 1990-03-29 US US07/502,078 patent/US5063324A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-29 JP JP13375191A patent/JPH07118258B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05120989A (ja) | 1993-05-18 |
| US5063324A (en) | 1991-11-05 |
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