JPH07312180A - Thermoelectronic cathode for electron beam pipe - Google Patents

Thermoelectronic cathode for electron beam pipe

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JPH07312180A
JPH07312180A JP7014695A JP1469595A JPH07312180A JP H07312180 A JPH07312180 A JP H07312180A JP 7014695 A JP7014695 A JP 7014695A JP 1469595 A JP1469595 A JP 1469595A JP H07312180 A JPH07312180 A JP H07312180A
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JP
Japan
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heating element
cathode
thermionic
emitting material
electron emitting
Prior art date
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Application number
JP7014695A
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Japanese (ja)
Inventor
Jr Kenneth S Karsten
ケネス・エス・カーステン、ジュニア
Richard C Wertman
リチャード・シー・ワートマン
L Oringer Wayne
ウェイン・エル・オーリンガー
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International Standard Electric Corp
Original Assignee
International Standard Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a thermal electron emitting negative electrode which heats an object to operating temperature more rapidly than usual negative electrode, requires less power, is miniaturized, and is manufactured at lower cost. CONSTITUTION: A negative electrode consists of a supporting structure 32, an electron emitting material layer 34 which is thermally connected to the support structure, and a heating element 45 which heats the supporting structure 32 and the electron emitting material layer 34 up to a desired temperature, and the heating element 45 is thick or thin film which is adhered on the surface of the supporting structure 32 opposite to the electron emitting material layer 34. This structure causes thickness W to be smaller to heat the electron emitting material layer 34 rapidly and efficiently.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム管用の熱電子
陰極、特に陰極を加熱し、減少した体積と優れた動作特
性を有する陰極を与えるための薄膜加熱素子を利用する
熱電子陰極に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a thermionic cathode for an electron beam tube, and more particularly to a thermionic cathode which utilizes a thin film heating element to heat the cathode to provide a cathode having reduced volume and excellent operating characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビーム管の動作は管内の電子流に依
存している。電子流は陰極により発生される。電子は電
子が陰極構造から離れることができるメカニズムに基づ
いて区別される4つの通常のプロセスの1つの結果とし
て管内の陰極から放射される。これらのプロセスは陰極
構造の温度の上昇により生成される熱電子放射と、電子
による陰極構造の衝撃によって生成される2次電子放射
と、強力な電界へ陰極構造をさらすことにより生成され
る電界放射と、陰極構造への光子の入射により生成され
る光電子放射とを含んでいる。
The operation of electron beam tubes depends on the electron flow in the tube. The electron stream is generated by the cathode. The electrons are emitted from the cathode in the tube as a result of one of four conventional processes, distinguished by the mechanism by which they can leave the cathode structure. These processes include thermionic emission produced by the temperature rise of the cathode structure, secondary electron emission produced by the bombardment of the cathode structure with electrons, and field emission produced by exposing the cathode structure to a strong electric field. And photoelectron emission produced by the incidence of photons on the cathode structure.

【0003】進行波管(TWT)、クライストロン、そ
の他の高周波および高電力管は必要な電子ビームを生成
するため熱電子陰極構造を使用する。このような陰極構
造では、陰極材料の電子が陰極表面から逃れるのに十分
な熱エネルギを有するとき熱電子放射が生じる。このよ
うな陰極に与えられた熱エネルギは電子放射表面に熱的
に結合された加熱フィラメントによって与えられる。こ
のように電子ビーム管が最初に使用されるとき、加熱素
子にパワーが与えられる時間から加熱素子が陰極の放射
表面を適切な動作温度へ上昇する時間までの遅延を起こ
す。換言すると、陰極は電子ビーム管が適切に機能する
前に“ウォームアップ”するための時間を必要とする。
陰極を適切に加熱するのにかかる時間量は加熱フィラメ
ントの出力と、陰極内で使用される材料と、陰極の総質
量との関数である。
Traveling wave tubes (TWTs), klystrons, and other high frequency and high power tubes use thermionic cathode structures to produce the required electron beam. In such a cathode structure, thermionic emission occurs when the electrons of the cathode material have sufficient thermal energy to escape from the cathode surface. The thermal energy provided to such a cathode is provided by a heating filament that is thermally coupled to the electron emitting surface. Thus, when the electron beam tube is first used, there is a delay from the time the heating element is powered to the time the heating element raises the emitting surface of the cathode to the proper operating temperature. In other words, the cathode needs time to "warm up" before the electron beam tube can function properly.
The amount of time it takes to properly heat the cathode is a function of the power of the heating filament, the materials used in the cathode, and the total mass of the cathode.

【0004】フィラメントによって陰極を適切に加熱す
るまでの時間量を減少するため、冷却状態のフィラメン
トを通って導かれる電流は典型的にフィラメントの通常
の動作電流の過剰量まで増加される。フィラメントが陰
極を加熱すると、電流は通常の動作値まで減少される。
加熱されたフィラメントを通過する電流は機械的にフィ
ラメントに応力を加える磁界を生じる。このようにフィ
ラメントを通る電流が増加されるとき、フィラメントが
受ける機械的応力も増加され、フィラメントの寿命は短
縮される。従って、過剰な開始電流は陰極の総寿命期
間、即ち全ての電子ビーム管の機能寿命を短くせずには
通常のフィラメントでは使用されることはできない。
To reduce the amount of time it takes for the filament to properly heat the cathode, the current conducted through the cooled filament is typically increased to an excess of the filament's normal operating current. When the filament heats the cathode, the current is reduced to normal operating values.
The current passing through the heated filament produces a magnetic field that mechanically stresses the filament. Thus, when the current through the filament is increased, the mechanical stress experienced by the filament is also increased and the life of the filament is shortened. Therefore, excess starting current cannot be used in a normal filament without shortening the total life of the cathode, ie the functional life of all electron beam tubes.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図1(従来の技術)を
参照すると、進行波管の通常の陰極10の断面が示されて
いる。この従来技術の陰極10では、含浸されたタングス
テン電子放射体12は円筒型のモリブデン本体14の一端部
に位置される。加熱素子16は含浸されたタングステン電
子放射12の後部の円筒型本体14内に位置される。加熱素
子16は熱的に加熱素子16を含浸されたタングステン電子
放射体12に結合する酸化アルミニウムポット材料18中に
埋設される。モリブデンレニウムスリーブ20は電子放射
体12と反対側のモリブデン本体14周辺に位置されてお
り、モリブデン本体14にはんだ付けされる。
Referring to FIG. 1 (Prior Art), there is shown a cross section of a conventional cathode 10 of a traveling wave tube. In this prior art cathode 10, the impregnated tungsten electron emitter 12 is located at one end of a cylindrical molybdenum body 14. The heating element 16 is located in the cylindrical body 14 behind the impregnated tungsten electron emission 12. The heating element 16 is embedded in an aluminum oxide pot material 18 which is thermally coupled to the tungsten electron emitter 12 which is impregnated with the heating element 16. The molybdenum rhenium sleeve 20 is located around the molybdenum body 14 on the side opposite to the electron emitter 12, and is soldered to the molybdenum body 14.

【0006】示されている陰極10では加熱素子16は巻付
けられたワイヤにより形成される。陰極10の製造ではワ
イヤは典型的に手により巻付けられ、巻付けられたワイ
ヤは手動でモリブデン本体14に収納される。従来技術の
多数の部品の陰極10は、陰極10の製造に必要な製造ステ
ップにおける時間の消費と多大な労力を伴って各陰極10
の単位当りの価格を非常に増加させる。
In the cathode 10 shown, the heating element 16 is formed by a wound wire. In the manufacture of the cathode 10, the wire is typically wound by hand and the wound wire is manually placed in the molybdenum body 14. Numerous parts of cathode 10 of the prior art require that each cathode 10 be time-consuming and labor-intensive in the manufacturing steps required to manufacture the cathode 10.
Greatly increases the price per unit of.

【0007】電子管装置がある応用に適合されるために
小型にされるとき、これらの電子管装置内で使用される
陰極も小型にされる。小型にされた陰極では素子の加熱
に必要な空間は多くない。従って、小型にされた加熱素
子の熱出力は加熱素子の寿命に悪影響する加熱素子を通
って過大な電流を通過させることなしには、残りの陰極
構造を急速に加熱するには不十分である。図1では示さ
れている陰極10はITT社により現在生産され小型にさ
れた進行波管用のものである。このような陰極10は放射
体直径が約.0785インチであり、長さが典型的に
0.30インチである。さらに加熱素子16は陰極構造を
適切な動作温度に加熱するのに約4秒必要である。
When electron tube devices are miniaturized to suit certain applications, the cathodes used within these electron tube devices are also miniaturized. A small cathode does not require much space to heat the device. Therefore, the heat output of the miniaturized heating element is insufficient to rapidly heat the remaining cathode structure without passing excessive current through the heating element, which adversely affects the life of the heating element. . The cathode 10 shown in FIG. 1 is for a miniaturized traveling wave tube currently produced by ITT. Such a cathode 10 has an emitter diameter of about. 0785 inches, with a typical length of 0.30 inches. In addition, the heating element 16 requires about 4 seconds to heat the cathode structure to the proper operating temperature.

【0008】熱電子陰極に関する従来技術を考慮する
と、通常の陰極よりも急速に動作温度に加熱されること
ができ、電力の損失なくより小さい寸法に小型化される
ことができ、労力と価格を下げて製造されることのでき
る陰極構造が必要とされている。
Considering the prior art on thermionic cathodes, it can be heated to operating temperature more rapidly than conventional cathodes, can be miniaturized to smaller dimensions without loss of power, labor and cost. There is a need for a cathode structure that can be manufactured down.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は進行波管、クラ
イストロン等のような電子ビーム管で使用される熱電子
陰極に関する。本発明は高熱伝導性のセラミック本体を
含む。セラミック本体の片面は金属被覆され、熱電子放
射体は金属被覆表面にはんだ付けされ、その結果、熱電
子放射とセラミック本体は熱的に相互結合される。厚膜
または薄膜加熱素子は熱電子放射の反対側のセラミック
本体の表面上に付着される。好ましい実施例では、薄膜
加熱素子は、セラミック本体を通って薄膜加熱素子から
熱電子放射体への熱伝導通路を小型にするように熱電子
放射の直接裏側に整列される。
The present invention relates to a thermionic cathode for use in electron beam tubes such as traveling wave tubes, klystrons and the like. The present invention includes a ceramic body of high thermal conductivity. One side of the ceramic body is metallized and the thermionic radiator is soldered to the metallized surface so that the thermionic emission and the ceramic body are thermally interconnected. A thick film or thin film heating element is deposited on the surface of the ceramic body opposite to thermionic emission. In the preferred embodiment, the thin film heating element is aligned directly behind the thermionic emission so as to miniaturize the heat conduction path from the thin film heating element to the thermionic radiator through the ceramic body.

【0010】セラミック本体の質量を小型にするため
に、熱電子放射体と薄膜加熱素子との両者はセラミック
本体の共通の中心領域上に形成され、中心領域はそこか
ら放射上に延在する1以上のセラミック腕により電子ビ
ーム管内で支持される。セラミック腕はまた熱電子放射
の下の金属被覆領域に電気的に接続する金属被覆領域を
含んでもよい。セラミック腕上に金属被覆領域を設ける
ことにより電位は腕上の金属被覆に与えられることがで
き、従って熱電子放射体の下の金属被覆領域と電子放射
体に電位を与える。さらに、薄膜マイクロストリップラ
インがセラミック腕に沿って形成されてもよい。マイク
ロストリップラインは薄膜加熱素子と電気的に相互接続
され、電流が薄膜加熱素子を通過することができる手段
を提供する。
In order to keep the mass of the ceramic body small, both the thermionic radiator and the thin-film heating element are formed on a common central area of the ceramic body, from which the central area extends radiatively. It is supported in the electron beam tube by the above ceramic arm. The ceramic arm may also include a metallization region that electrically connects to the metallization region under the thermionic emission. By providing a metallization region on the ceramic arm, an electric potential can be applied to the metallization on the arm, thus applying a potential to the metallization region below the thermionic emitter and the electron emitter. In addition, thin film microstrip lines may be formed along the ceramic arms. The microstrip line is electrically interconnected with the thin film heating element and provides a means by which current can pass through the thin film heating element.

【0011】セラミック本体に直接付着される薄膜加熱
素子を関連して低い質量のセラミック本体の使用は、熱
電子陰極が減少された労力と価格で製造されることがで
きることを可能にする。さらに減少された寸法と効率的
な熱伝導設計は本発明の熱電子陰極がそれと匹敵する電
力の従来技術の陰極にまさる優れた動作特性をもつこと
を可能にする。
The use of a low mass ceramic body in conjunction with a thin film heating element that is directly attached to the ceramic body enables thermionic cathodes to be manufactured with reduced labor and cost. The further reduced size and efficient heat transfer design allows the thermionic cathode of the present invention to have superior operating characteristics over prior art cathodes of comparable power.

【0012】[0012]

【実施例】本発明をよりよく理解するため、添付図面を
参照にした例示的な実施例を以下詳細に説明する。図2
を参照すると、本発明の熱電子陰極30の例示的な実施例
が示され、これは電子放射のペレット34が中心に位置さ
れているセラミック本体32を有する。示された実施例で
はセラミック本体32は3つの細長い腕32が放射状に延在
する円形の中心領域36を有する。セラミック本体32は窒
化アルミニウム、酸化ベリリウム、アルミナ等のような
高い熱伝導性のセラミック材料から形成されており、容
易に金属被覆されることができる。3つの腕38の使用は
単なる1例であり、任意の複数の腕または孔性ディスク
が使用されてもよいことが理解されよう。しかしなが
ら、セラミック本体32の質量を減少するために放射状に
延在する腕または有孔ディスクは固体構造により置換さ
れることができ、放射状に延在する腕または有孔ディス
クは適切な真空処理を可能にするために使用されるのが
好ましい。
For a better understanding of the present invention, an exemplary embodiment is described in detail below with reference to the accompanying drawings. Figure 2
With reference to, there is shown an exemplary embodiment of a thermionic cathode 30 of the present invention having a ceramic body 32 with a pellet 34 of electron emission centered therein. In the embodiment shown, the ceramic body 32 has a circular central area 36 in which three elongate arms 32 extend radially. The ceramic body 32 is made of a ceramic material with high thermal conductivity such as aluminum nitride, beryllium oxide, alumina, etc., and can be easily metallized. It will be appreciated that the use of three arms 38 is merely one example, and any number of arms or porous discs may be used. However, the radially extending arms or perforated discs can be replaced by a solid structure to reduce the mass of the ceramic body 32, and the radially extending arms or perforated discs can be properly vacuumed. Is preferably used for

【0013】電子放射ペレット34の下の中心領域36の上
部表面42は銅、ニッケル、金等のような導電性材料47で
金属被覆される。同様に、少なくとも1つの細長い腕38
の上部表面44も金属被覆が設けられ、細長い腕38上の金
属被覆は中心領域36上の金属被覆47に電気結合される。
従って、電気バイアスを細長い腕38上の金属被覆部に供
給することにより電子放射ペレット34下の金属被覆領域
に電気バイアスが供給されることができる。
The upper surface 42 of the central region 36 below the electron emitting pellets 34 is metallized with a conductive material 47 such as copper, nickel, gold or the like. Similarly, at least one elongated arm 38
The upper surface 44 of the metallization is also provided with a metallization and the metallization on the elongated arm 38 is electrically coupled to the metallization 47 on the central region 36.
Thus, by applying an electrical bias to the metallization on the elongated arm 38, an electrical bias can be applied to the metallization area under the electron emitting pellet 34.

【0014】電子放射ペレット34は所定の応用の従来技
術で使用されるのと同一タイプの電子放射体である。こ
のように電子放射ペレット34の直径D1は従来技術の陰
極で使用されるのと同一であり、電子放射体は従来技術
の陰極で使用される含浸タングステン、トリエーテッド
タングステン、アルカリ希土類酸化物等のような既知の
電子放射材料から作られることができる。
Electron emitting pellets 34 are the same type of electron emitters used in the prior art for certain applications. Thus, the diameter D1 of the electron emitting pellet 34 is the same as that used in the prior art cathode, and the electron emitter is the impregnated tungsten, thoriated tungsten, alkaline rare earth oxide, etc. used in the prior art cathode. Can be made from such known electron emitting materials.

【0015】図4と共に図3を参照すると、加熱素子46
は電子放射ペレット34の直接下の円形中心領域36の下部
表面45上に位置されることが認められる。加熱素子46は
円形中心領域36の下部表面45上の厚膜または薄膜構造と
して形成されている。示されている実施例(図4)では
加熱素子46は円形の中心領域36の下部表面45を均等にカ
バーするように接続された同心円または渦巻きパターン
でセラミック本体32に付着される。しかしながら、薄膜
の加熱素子46はセラミック本体32の下部表面45上に任意
の適切なパターンで付着されることができることが理解
されよう。渦巻き構造の長さは加熱素子の抵抗、したが
って発生される熱を決定する。よく知られているよう
に、加熱素子の線が長いほど抵抗は大きくなる。抵抗は
また導体の断面積の減少と共に増加する。このようにし
て効率的な加熱素子は示されているようにコイルまたは
渦巻き状の薄膜構造を使用することにより与えられるこ
とができる。電流は2つの細長い腕38の下部表面に沿っ
て延在する2つの薄膜マイクロストリップライン48,50
を経て薄膜加熱素子46に与えられる。マイクロストリッ
プライン48,50 は薄膜加熱素子46の2つの端部に電気的
に結合される。このように細長い腕38の端部でマイクロ
ストリップライン48,50 との間に電位を提供することに
より加熱素子46を通って電流を流すことができる。非磁
性体または磁性体のパターンが使用されることができ
る。電子放射ペレット34と、セラミック本体32と、セラ
ミック本体32上の金属被覆部47と、セラミック本体32上
に付着された薄膜加熱素子46とが接近して配置されるこ
とによって本発明の陰極30の全体の厚さWを与える。後
述するように本発明の陰極30の厚さWはそれと匹敵する
電力の陰極における従来技術で得られるよりも非常に減
少される。
Referring to FIG. 3 in conjunction with FIG. 4, heating element 46
It is noted that is located on the lower surface 45 of the circular central region 36 directly below the electron emitting pellet 34. The heating element 46 is formed as a thick film or thin film structure on the lower surface 45 of the circular central region 36. In the embodiment shown (FIG. 4), the heating element 46 is attached to the ceramic body 32 in a concentric or spiral pattern connected so as to evenly cover the lower surface 45 of the circular central region 36. However, it will be appreciated that the thin film heating elements 46 may be deposited in any suitable pattern on the lower surface 45 of the ceramic body 32. The length of the spiral structure determines the resistance of the heating element and thus the heat generated. As is well known, the longer the heating element wire, the greater the resistance. Resistance also increases with decreasing conductor cross-sectional area. In this way an efficient heating element can be provided by using a coil or spiral film structure as shown. The electric current is applied to the two thin film microstrip lines 48, 50 extending along the lower surfaces of the two elongated arms 38.
Is applied to the thin film heating element 46 via. Microstrip lines 48, 50 are electrically coupled to the two ends of thin film heating element 46. Thus, by providing a potential between the ends of the elongated arm 38 and the microstrip lines 48, 50, a current can be passed through the heating element 46. Non-magnetic or magnetic patterns can be used. The electron emitting pellet 34, the ceramic body 32, the metal coating portion 47 on the ceramic body 32, and the thin-film heating element 46 attached on the ceramic body 32 are arranged close to each other so that the cathode 30 of the present invention can be manufactured. Give the total thickness W. As described below, the thickness W of the cathode 30 of the present invention is greatly reduced over that obtained in the prior art for cathodes of comparable power.

【0016】円形中心領域36の下部表面45上の加熱素子
46は既知の薄膜付着技術を利用してセラミック本体32に
設けられることができる。同様に、セラミック本体32の
上部表面42上の金属被覆領域は気相蒸気付着等のような
既知の金属付着技術を利用して生成されることができ
る。薄膜材料のセラミック基体とセラミック基体の金属
被覆への付着はよく実用されている技術であるのでここ
では詳細に説明しない。
Heating element on the lower surface 45 of the circular central region 36
46 can be provided on the ceramic body 32 using known thin film deposition techniques. Similarly, the metallization region on the upper surface 42 of the ceramic body 32 can be created using known metallization techniques such as vapor deposition. Adhesion of thin film materials to the ceramic substrate and the metallization of the ceramic substrate are well practiced and will not be described in detail here.

【0017】図2乃至4を参照して、本発明の熱電子陰
極30の動作を説明する。陰極30は進行波管のような電子
ビーム管に組立てられ、細長い腕38の上部表面44上の金
属被覆領域は電位源に結合され、細長い腕38の下部上の
マイクロストリップライン48,50 は電流源に結合されて
いる。示されている構造を使用して、本発明の陰極30は
図1の従来技術の実施例で使用されるものの3分の1程
度の小さい厚さWで製造されることができる。ほとんど
の空間節約は従来技術の巻かれた加熱コイルではなく薄
膜加熱素子46を使用することに帰する。電流がマイクロ
ストリップライン48,50 を通って加熱素子46を通過する
とき加熱素子46は加熱される。加熱素子46により発生さ
れる熱はセラミック本体32に伝導される。本発明の陰極
30のセラミック本体32は通常の従来技術の陰極よりも質
量が少ないので本発明の陰極30は従来技術の陰極よりも
より急速に加熱することができる。付加的に加熱素子46
は陰極30のセラミック本体32上に直接位置された薄膜構
造であるので、ほとんど全ての加熱素子46はセラミック
本体32と直接接触され、加熱素子46からセラミック本体
32へ効率的な転送を許容する。さらに加熱素子46は電子
放射ペレット34の領域の直接下に位置される。従って加
熱素子46と電子放射ペレット34との間の熱伝導通路は小
型にされる。
The operation of the thermionic cathode 30 of the present invention will be described with reference to FIGS. The cathode 30 is assembled into an electron beam tube, such as a traveling wave tube, the metallized area on the upper surface 44 of the elongate arm 38 is coupled to a potential source, and the microstrip lines 48, 50 on the bottom of the elongate arm 38 are electrically connected. Is bound to the source. Using the structure shown, the cathode 30 of the present invention can be manufactured with a thickness W as small as one-third that used in the prior art embodiment of FIG. Most of the space savings is attributed to the use of thin film heating element 46 rather than the prior art wound heating coil. The heating element 46 is heated as current passes through the heating elements 46 through the microstrip lines 48,50. The heat generated by the heating element 46 is conducted to the ceramic body 32. The cathode of the present invention
Because the ceramic body 32 of 30 has less mass than a conventional prior art cathode, the cathode 30 of the present invention can heat up more rapidly than the prior art cathode. In addition heating element 46
Is a thin film structure located directly on the ceramic body 32 of the cathode 30, so that almost all heating elements 46 are in direct contact with the ceramic body 32 and the
Allow efficient transfer to 32. Further, the heating element 46 is located directly below the area of the electron emitting pellet 34. Therefore, the heat conduction path between the heating element 46 and the electron emitting pellet 34 is miniaturized.

【0018】本発明の陰極30に従来技術の陰極よりも短
い冷却状態で開始する加熱時間を与えるために、減少し
た質量と改良された加熱素子構造と短い熱伝導通路が組
合わされる。例えば、図1で示されているような電子放
射体直径が約.0785インチの従来技術の陰極は過電
圧技術を利用される始動に約4秒かかる。同一サイズの
電子放射直径を有する本発明の陰極30は1秒以内に所望
の動作温度まで加熱する。本発明の陰極30はそれに匹敵
する従来技術の陰極よりも急速に動作温度まで電子放射
体を加熱するので本発明の陰極の利用する電力はより少
なく、それ故、より効率的である。
In order to provide the cathode 30 of the present invention with a shorter heating time starting at a cooler state than prior art cathodes, a combination of reduced mass, improved heating element structure and short heat transfer paths. For example, the electron emitter diameter as shown in FIG. The 0785 inch prior art cathode takes approximately 4 seconds to start utilizing overvoltage technology. The cathode 30 of the present invention having the same size electron emission diameter heats to the desired operating temperature within 1 second. Since the cathode 30 of the present invention heats the electron emitters to operating temperature more rapidly than the comparable prior art cathodes, the cathode of the present invention utilizes less power and is therefore more efficient.

【0019】従来技術の陰極では、ヒータ素子の巻付け
とヒータ素子を電子放射体の後部の場所に収納するには
多くの労力を要する。このような労力は従来技術の陰極
の製造価格を非常に増加させる。本発明の薄膜加熱素子
46を利用することにより陰極30はより少ない労力で廉価
で製造されることができる。さらに本発明の薄膜加熱素
子46は機械により各陰極30のセラミック本体32上に与え
られる。このように陰極全体の信頼性は加熱素子を巻
き、手作業で素子を陰極構造に収納する必要性を減少す
ることにより改良される。
In the prior art cathode, much effort is required to wind the heater element and to house the heater element in the rear of the electron emitter. Such efforts greatly increase the manufacturing cost of prior art cathodes. Thin film heating element of the present invention
By utilizing 46, the cathode 30 can be manufactured inexpensively with less effort. Further, the thin film heating element 46 of the present invention is mechanically applied to the ceramic body 32 of each cathode 30. Thus, the reliability of the entire cathode is improved by winding the heating element and reducing the need to manually house the element in the cathode structure.

【0020】ここで説明した実施例は単なる例示であ
り、当業者は機能的に同等な部品を利用する説明された
実施例に対して多くの変形と変更を行うことが理解され
よう。特に、任意の形態のセラミック本体は本発明の陰
極を製造するため薄膜加熱素子と電子放射本体と共に使
用されることができることが理解されよう。全てのこの
ような変形と応用は特許請求の範囲で定められている本
発明の技術的範囲に含まれる。
It will be appreciated that the embodiments described herein are merely exemplary, and that one skilled in the art will make many variations and modifications to the described embodiments that utilize functionally equivalent components. In particular, it will be appreciated that any form of ceramic body can be used with a thin film heating element and an electron emitting body to manufacture the cathode of the present invention. All such modifications and applications are included within the scope of the invention as defined in the claims.

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

【図1】電子ビーム管の従来技術の小型化された陰極の
断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a prior art miniaturized cathode of an electron beam tube.

【図2】本発明の熱電子陰極の好ましい1実施例の斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view of a preferred embodiment of the thermionic cathode of the present invention.

【図3】図2の実施例の線3−3に沿った断面図。3 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 2 taken along line 3-3.

【図4】図2および3で示されている本発明の熱電子陰
極の底面図。
FIG. 4 is a bottom view of the thermionic cathode of the present invention shown in FIGS. 2 and 3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 9/08 (72)発明者 ケネス・エス・カーステン、ジュニア アメリカ合衆国、ペンシルバニア州 18017、ベスレヘム、メイン・ストリート 2219 (72)発明者 リチャード・シー・ワートマン アメリカ合衆国、ペンシルバニア州 18103、アレンタウン、メドーブルック・ サークル 2913 (72)発明者 ウェイン・エル・オーリンガー アメリカ合衆国、ジョージア州 30084、 タッカー、チェルシー・コモン 4007─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01J 9/08 (72) Inventor Kenneth S. Kirsten, Junior, USA 18017, Bethlehem, Maine 2219 (72) Inventor Richard Sea Wortman 18103, Pennsylvania, USA, Allentown, Meadowbrook Circle 2913 (72) Inventor Wayne El Orlinger Georgia, USA 30084, Tucker, Chelsea Common 4007

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持構造と、前記支持構造に熱的に結合
される電子放射材料と、前記支持構造と前記電子放射材
料を所望の温度まで加熱するための加熱素子とを具備
し、前記加熱素子は前記支持構造上に付着されている厚
膜または薄膜の構造であることを特徴とする熱電子陰
極。
1. A heating structure comprising: a support structure; an electron emitting material thermally coupled to the support structure; and a heating element for heating the support structure and the electron emitting material to a desired temperature. The device is a thermionic cathode having a structure of a thick film or a thin film deposited on the support structure.
【請求項2】 電位を前記電子放射材料に供給する手段
をさらに備えている請求項1記載の熱電子陰極。
2. Thermionic cathode according to claim 1, further comprising means for supplying an electric potential to the electron emitting material.
【請求項3】 前記支持構造がセラミック本体である請
求項1記載の熱電子陰極。
3. The thermionic cathode according to claim 1, wherein the support structure is a ceramic body.
【請求項4】 前記セラミック本体は前記電子放射材料
が位置される第1の表面とこの第1の表面と反対側の前
記加熱素子が付着される第2の表面とを有している請求
項3記載の熱電子陰極。
4. The ceramic body has a first surface on which the electron emitting material is located and a second surface opposite the first surface to which the heating element is attached. 3. The thermionic cathode according to 3.
【請求項5】 前記第2の表面上の前記加熱素子が前記
第1の表面上の前記電子放射材料に対して直接反対側に
整列している請求項4記載の熱電子陰極。
5. Thermionic cathode according to claim 4, wherein the heating element on the second surface is aligned directly opposite to the electron-emitting material on the first surface.
【請求項6】 金属被覆が前記電子放射材料の下の前記
セラミック本体の前記第1の表面上に付着されている請
求項4記載の熱電子陰極。
6. Thermionic cathode of claim 4, wherein a metallic coating is deposited on the first surface of the ceramic body under the electron emitting material.
【請求項7】 前記セラミック本体が共通平面の前記中
心領域から離れて放射状に延在する複数の腕部材を有す
る中心領域を備えている請求項6記載の熱電子陰極。
7. The thermionic cathode of claim 6, wherein the ceramic body comprises a central region having a plurality of arm members radially extending away from the central region of a common plane.
【請求項8】 前記電子放射材料と前記加熱素子が前記
中心領域の反対側に配置されている請求項7記載の熱電
子陰極。
8. The thermionic cathode according to claim 7, wherein the electron emitting material and the heating element are arranged on the opposite side of the central region.
【請求項9】 電流を前記加熱素子に供給するために前
記腕部材の少なくとも1つに結合されている手段をさら
に含んでいる請求項8記載の熱電子陰極。
9. The thermionic cathode of claim 8 further including means coupled to at least one of said arm members for supplying an electric current to said heating element.
【請求項10】 電位を前記電子放射材料の下に付着さ
れた前記金属被覆に供給するために前記複数の腕部材の
少なくとも1つに結合する手段をさらに含んでいる請求
項8記載の熱電子陰極。
10. The thermoelectron according to claim 8, further comprising means for coupling to at least one of said plurality of arm members to provide an electrical potential to said metallization deposited under said electron emitting material. cathode.
【請求項11】 前記セラミック本体が、窒化アルミニ
ウム、酸化ベリリウムまたはアルミナからなるグル−プ
から選択されている請求項3記載の熱電子陰極。
11. A thermionic cathode according to claim 3, wherein the ceramic body is selected from a group consisting of aluminum nitride, beryllium oxide or alumina.
【請求項12】 前記電子放射材料が含浸タングステン
を含んでいる請求項2記載の熱電子陰極。
12. The thermionic cathode of claim 2 wherein the electron emitting material comprises impregnated tungsten.
【請求項13】 熱伝導性本体を提供し、 熱電子放射体を前記熱伝導本体に結合し、 厚膜または薄膜加熱素子を前記熱伝導本体に付着するス
テップを含み、前記厚膜または薄膜加熱素子は前記熱伝
導本体と前記熱電子放射体とを動作温度に加熱すること
ができることを特徴とする熱電子陰極を製造する方法。
13. A method of providing a thermally conductive body, coupling a thermionic radiator to the thermally conductive body, and attaching a thick film or thin film heating element to the thermally conductive body, the thick film or thin film heating. A method of manufacturing a thermionic cathode, characterized in that the element is capable of heating the heat conducting body and the thermionic radiator to an operating temperature.
【請求項14】 前記熱伝導本体の表面を金属被覆し前
記熱電子放射を金属被覆表面に結合するステップをさら
に含んでいる請求項13記載の方法。
14. The method of claim 13, further comprising the step of metallizing a surface of the heat conducting body and coupling the thermionic emission to the metallized surface.
【請求項15】 前記熱電子放射と前記厚膜または薄膜
ヒータが前記熱伝導本体の互いに反対側の表面に直接整
列されている請求項13記載の方法。
15. The method of claim 13 wherein said thermionic emission and said thick film or thin film heater are directly aligned on opposite surfaces of said heat conducting body.
【請求項16】 電流を前記加熱素子に供給する手段を
前記熱伝導本体上に設けるステップをさらに含んでいる
請求項14記載の方法。
16. The method of claim 14, further comprising the step of providing means on said heat conducting body for supplying an electric current to said heating element.
【請求項17】 電位を金属被覆表面に供給する手段を
前記熱伝導本体上に設けるステップをさらに含んでいる
請求項14記載の方法。
17. The method of claim 14 further comprising the step of providing a means on the heat conducting body for applying an electrical potential to the metallized surface.
【請求項18】 前記熱伝導本体がセラミック材料から
構成されている請求項13記載の方法。
18. The method of claim 13, wherein the heat conducting body is composed of a ceramic material.
【請求項19】 前記結合するステップにおいて前記熱
電子放射体を前記熱伝導本体上の金属被覆表面にはんだ
付けする請求項18記載の方法。
19. The method of claim 18, wherein the bonding step comprises soldering the thermionic emitter to a metallized surface on the heat conducting body.
【請求項20】 前記熱伝導本体上にマイクロストリッ
プラインを付着するステップをさらに含み、前記マイク
ロストリップラインは電気的に前記厚膜または薄膜加熱
素子に結合され、電流を前記薄膜加熱素子に供給する手
段が設けられている請求項13記載の方法。
20. The method further comprises depositing a microstrip line on the heat conducting body, the microstrip line being electrically coupled to the thick film or thin film heating element to provide an electric current to the thin film heating element. 14. The method according to claim 13, wherein means are provided.
JP7014695A 1994-02-01 1995-01-31 Thermoelectronic cathode for electron beam pipe Pending JPH07312180A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112103155A (en) * 2020-09-22 2020-12-18 成都创元电子有限公司 Electron bombardment type lanthanum hexaboride cathode

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112103155A (en) * 2020-09-22 2020-12-18 成都创元电子有限公司 Electron bombardment type lanthanum hexaboride cathode
CN112103155B (en) * 2020-09-22 2023-11-21 成都创元电子有限公司 Electron bombardment type lanthanum hexaboride cathode

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