JPH0732847U - スポット型カソード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子ビームがカソードの周辺部から放出され
ることがなく、縁周部が低ビームの強度分布の電子ビー
ムを得ることができるものとする。 【構成】 カソード１の外周面にカソード１より仕事関
数が高い材料よりなるカソードホルダ７、又はコーティ
ングを設け、カソード１の所定の面から放出される電子
ビーム６を低エミッタンスで縁周部が低ビームの強度分
布のものとすることによって、電子ビーム６の集束性向
上に寄与し、高輝度の電子ビーム６を得ることができる
ものとする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電子ビーム発生装置等に適用されるスポット型カソード装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

従来のスポット型カソードについて、図５を用いて説明する。図５において、 カソード０１の電子放出対象面０２の側面部には、図示しない電子ビーム発生装 置内へカソード０１を設置するための支持用ピン８が取り付けられている。また 、カソード０１の電子放出対象面０２の裏面側には、カソード０１から一定距離 の位置にカソード加熱用フィラメント３が設置されている。

【０００３】 上記において、カソード加熱用フィラメント３はフィラメント用電源４からの 通電により加熱されて輻射熱を発生し、カソード加熱用フィラメント３とカソー ド０１間には電子衝撃用電源５からの電圧の印加により電子衝撃を生ずる。

【０００４】 上記カソード０１は、この輻射熱と電子衝撃により加熱され、当該部の温度に 応じた量の電子６を放出する。この電子６を図示しない電子ビーム発生装置内の 電子光学系を用いて集束させることにより電子ビームを得ていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来のスポット型カソードにおいては、電子引き出し電極からの電界の影響が 及ぶ領域内における電子放出対象面の側面部からも電子放出が生じていた。

【０００６】 この側面部から放出される電子は、その出射角を電子放出対象面に垂直な方向 に対して角度を持つこと（大きいものが主体となる）、及び周辺部の放出電子密 度を高くすることから、得られる電子ビームはエミッタンスが大きく且つ輝度分 布がビーム縁周部で高いものとなり、電子ビームの集束性向上の阻害要因となる 。 本考案は上記の課題を解決しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

（１）本考案は、直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段により加熱されること により熱電子を放出するスポット型カソード装置において、カソード材料よりも 高い仕事関数を有する材料よりなる凹型形状のカソードホルダを備え、その溝部 にカソードが配設されて機械的に結合されたことを特徴としている。

【０００８】 （２）本考案は、直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段により加熱されること により熱電子を放出するスポット型カソード装置において、中空円筒型のグラフ ァイト性の成形用型を利用してホットプレス法により成形されたカソードが当該 成形用型に固着した状態のものを切削加工することにより形成されたカソードと カソードホルダを備えたことを特徴としている。

【０００９】 （３）本考案は、直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段により加熱されること により熱電子を放出するスポット型カソード装置において、外側のカソードホル ダと内側のカソードの間が高温用接着材により接着されて形成されたことを特徴 としている。

【００１０】 （４）本考案は、直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段により加熱されること により熱電子を放出するスポット型のカソード装置において、カソード材料より も高い仕事関数を有する材料によりカソードの側面部がコーティングされて形成 されたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

上記考案（１）において、カソードホルダが加熱されると、熱伝導によりカソ ードが加熱され、所定の面から電子ビームを放出する。

【００１２】 上記カソードホルダはカソードより若干高温となるが、仕事関数が高いために 電子を放出せず、また、カソードは側部にカソードホルダが設けられているため 、その側面からの電子放出は阻止される。そのため、カソードからの電子ビーム は低エミッタンスで縁周部が低ビームの強度分布のものが得られ、電子ビームの 集束性向上に寄与し得るものとなる。

【００１３】 上記考案（２）においては、円板状のカソードの外周面が中空円筒型のグラフ ァイト性のカソードホルダの内面にホットプレス法により固着されているため、 カソードとカソードホルダ間の熱伝導性は上記考案（１）より向上し、その性能 が一層向上する。

【００１４】 上記考案（３）においては、上記考案（１），（２）におけるカソードとカソ ードホルダ間を高温用接着材により接着するものとしているため、上記考案（１ ），（２）と同様の性能を有する装置を上記考案（１），（２）と比べて容易に 製造することが可能となる。

【００１５】 上記考案（４）においては、上記考案（１），（２）におけるカソードの側面 部にカソード材料より仕事関数が高い材料をコーティングするものとしているた め、装置の製造が上記考案（３）の場合より更に容易となる。

【００１６】

【実施例】

本考案の第１実施例を図１により説明する。図１において、１は電子放出対象 面２を有するカソードであり、７は同カソード１の材料よりも高仕事関数の材料 が用いられ支持用ピン８が配設され溶接部１３が設けられて形成された凹型形状 のカソードホルダであり、その溝部には上記カソード１が固定されており、その 下方にはカソード加熱用フィラメント３が配設されている。

【００１７】 なお、カソード１とカソードホルダ７の材質は、高温で反応性が低い組み合わ せとする必要がある。例えば、カソード１の材料にＬａＢ₆ を選択した場合には 、カソードホルダ７の材料はグラファイト、Ｍ_o 等にする必要がある。

【００１８】 上記において、カソード加熱用フィラメント３からの輻射熱及び電子衝撃によ りカソードホルダ７が加熱され、このカソードホルダ７からの熱伝導によりカソ ード１が加熱される。

【００１９】 この場合、カソードホルダ７の側面部はカソード１の電子放出対象面２よりも 若干高い温度となっているが、当該部はカソード１よりも高い仕事関数であるた めに電子６は放出されない。また、カソード１の電子放出対象面２の側面にはカ ソードホルダ７が設けられているため、そこからの電子６の放出は生じない。こ のため、電子６放出は、カソード１の電子放出対象面２からのみとなる。

【００２０】 従って、カソード１から得られる電子ビームはエミッタンスの小さいものとな り、また、ビーム強度分布はほぼガウス分布に近いものが得られる。このため、 図示しない電子ビーム発生装置内の電子光学系を用いて電子ビームを集束させる ことにより、従来のカソードを用いたものよりも高輝度の電子ビームを得ること ができる。

【００２１】 本考案の第２実施例を図２（ａ），（ｂ）により説明する。図２（ａ）に示す 本実施例は、下方にカソード加熱用フィラメント３が設けられたカソード１ａ、 および同カソード１ａの側部に固着されリング状のカソードホルダ７ａを備えて いる。

【００２２】 本実施例の装置の製造については、図２（ｂ）に示すようにホットプレス法に よるもので、カソード材料を中空円筒型のグラファイト性成形用型１１内で型材 スペーサ１２により圧縮し、同成形用型１１の内面にその外周面を固着させた後 、同成形用型１１の上下部を切削加工１４により除去してカソードホルダ７ａと する等の方法がある。

【００２３】 第１実施例の場合、カソードホルダ７とカソード１間は単なる機械的な場合の みによるため、両者間の熱伝導性が低い場合があるが、本実施例の場合はカソー ド１ａの側部がカソードホルダ７ａの内面に固着されているため、第１実施例に 比べて熱伝導性を向上させることができる。

【００２４】 本考案の第３実施例を図３により説明す。図３に示す本実施例は、内側のカソ ード１ｂと外側のカソードホルダ７ｂの間が高温用接着材（例えば、セラミック ス接着材）９により接着されたものであり、第１，第２実施例きに比べて製造が 容易である。

【００２５】 ただし、本実施例の場合には、カソードホルダ７ｂとカソード１ｂの熱膨張率 がほぼ同等であること、及び当該熱膨張率とほぼ同一の熱膨張率をもち、カソー ドホルダ７ｂ及びカソード１ｂと反応性が低い高温用接着材９を使用することが 必要となる。

【００２６】 本考案の第４実施例を図４により説明する。図４に示す本実施例は、カソード １ｃの電子放出対象面２の側面をカソード１ｃの材料よりも高仕事関数で且つ同 程度の熱膨張係数を持つ材料９によりコーティングしたものであり、本実施例の 場合、第３実施例より更に製造が容易となる。

【００２７】

【考案の効果】

本考案のスポット型カソード装置は、カソードの外周面にカソードより仕事関 数が高い材料よりなるカソードホルダ又はコーティングを設け、カソードの所定 の面から放出される電子ビームを低エミッタンスで縁周部が低ビームの強度分布 のものとすることによって、電子ビームの集束性向上に寄与し、高輝度の電子ビ ームを得ることができるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る装置の説明図であ
る。

【図２】本考案の第２実施例の説明図で、（ａ）は装
置、（ｂ）は製造工程の説明図である。

【図３】本考案の第３実施例に係る装置の説明図であ
る。

【図４】本考案の第４実施例に係る装置の説明図であ
る。

【図５】従来の装置の説明図で、（ａ）は側面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ カソード ２ 電子放出対象面 ３ カソード加熱用フィラメント ６ 電子 ７，７ａ，７ｂ，７ｃ カソードホルダ ８ 支持ピン ９ 高温用接着材 １０ コーティング材料 １１ 成型用型 １２ 型材スペーサ １３ 溶接部

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段に
   より加熱されることにより熱電子を放出するスポット型
   カソード装置において、カソード材料よりも高い仕事関
   数を有する材料よりなる凹型形状のカソードホルダを備
   え、その溝部にカソードが配設されて機械的に結合され
   たことを特徴とするスポット型カソード装置。
2. 【請求項２】 直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段に
   より加熱されることにより熱電子を放出するスポット型
   カソード装置において、中空円筒型のグラファイト性の
   成形用型を利用してホットプレス法により成形されたカ
   ソードが当該成形用型に固着した状態のものを切削加工
   することにより形成されたカソードとカソードホルダを
   備えたことを特徴とするスポット型カソード装置。
3. 【請求項３】 直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段に
   より加熱されることにより熱電子を放出するスポット型
   カソード装置において、外側のカソードホルダと内側の
   カソードの間が高温用接着材により接着されて形成され
   たことを特徴とするスポット型カソード装置。
4. 【請求項４】 直熱、輻射、伝導、電子衝撃等の手段に
   より加熱されることにより熱電子を放出するスポット型
   のカソード装置において、カソード材料よりも高い仕事
   関数を有する材料によりカソードの側面部がコーティン
   グされて形成されたことを特徴とするスポット型カソー
   ド装置。