JPH08185805A - High frequency electron gun - Google Patents

High frequency electron gun

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Publication number
JPH08185805A
JPH08185805A JP32897794A JP32897794A JPH08185805A JP H08185805 A JPH08185805 A JP H08185805A JP 32897794 A JP32897794 A JP 32897794A JP 32897794 A JP32897794 A JP 32897794A JP H08185805 A JPH08185805 A JP H08185805A
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JP
Japan
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high frequency
electron gun
cold cathode
electric field
gate electrode
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Pending
Application number
JP32897794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Hanakawa
和之 花川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a high frequency electron gun by which a large electric current can be obtained by eliminating a limit to electron emission due to restriction of a temperature. CONSTITUTION: This high frequency electron gun is provided with a first resonant cavity 2, a second resonant cavity 3, a drift space 61 to connect the first resonant cavity 2 and the second resonant cavity 3 to each other, an emitting port 62 connected to the second resonant cavity 3, a cathode tube 63 which is connected to the side opposed to the drift space 61 of the first resonant cavity 2 and houses a cold cathode chip 10 and a wave guide 4 connected to the first resonant cavity 2. The cold cathode chip 10 is arranged as an electron emitting source instead of a conventional hot cathode, and is supported by a support member 5. The wave guide 4 guides a wave of a high frequency electric field 41 supplied from an unillustrated high frequency generating source, and supplies it into the first resonant cavity 2. The cold cathode chip 10 is provided with a conductive or semi-conductive base board and conductive microscopic negative electrodes which are arranged in a large number on this board and have conical shapes.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子加速器等に用いられ
る電子銃に係り、特に高周波共振を利用して高エネルギ
ーの電子ビームを生成する高周波電子銃に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron gun used in an electron accelerator or the like, and more particularly to a high frequency electron gun which generates a high energy electron beam by utilizing high frequency resonance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の高周波電子銃では、電子
放出源として熱カソードを用い、この熱カソードをヒー
タで加熱することで熱電子を引き出すようにしていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of high frequency electron gun, a hot cathode is used as an electron emission source, and the hot cathode is heated by a heater to extract thermoelectrons.

【0003】図11は、従来の高周波電子銃を一部断面
と共に表すものである。この高周波電子銃は、第1共振
空洞2と、第2共振空洞3と、第1共振空洞2と第2共
振空洞3との間を接続するドリフトスペース61と、第
2共振空洞3に接続された出射口62と、第1共振空洞
2のドリフトスペース61と対向する側に接続され、熱
カソード8を収容するカソード管63と、第1共振空洞
2に接続された導波管4とを備えている。熱カソード8
は、支持部材5によって支えられ、直流電源7から供給
された電流によって発熱するヒータ6によって背後から
加熱されるようになっている。導波管4は、図示しない
高周波電圧発生源から供給された高周波電場41を導波
して第1共振空洞2内に供給するためのものである。
FIG. 11 shows a conventional high frequency electron gun together with a partial cross section. This high-frequency electron gun is connected to the first resonance cavity 2, the second resonance cavity 3, a drift space 61 connecting the first resonance cavity 2 and the second resonance cavity 3, and the second resonance cavity 3. And a cathode tube 63 that is connected to the side of the first resonance cavity 2 that faces the drift space 61 and that accommodates the thermal cathode 8, and a waveguide 4 that is connected to the first resonance cavity 2. ing. Hot cathode 8
Is supported by a support member 5 and is heated from behind by a heater 6 which generates heat by an electric current supplied from a DC power supply 7. The waveguide 4 is for guiding the high frequency electric field 41 supplied from a high frequency voltage generation source (not shown) and supplying the high frequency electric field 41 into the first resonance cavity 2.

【0004】以上のような構成の従来の高周波電子銃の
動作を図12を参照して説明する。直流電源7からヒー
タ6に電流を供給してヒータ6を発熱させ、熱カソード
8を背後から所定の温度まで加熱する。ここで、導波管
4から第1共振空洞2内に高周波電場41を供給する
と、第1共振空洞2のノーズ40と熱カソード8との間
に高周波電場42が発生し、これによって熱カソード8
から熱電子が引き出されて収束電子ビームとなり、加速
される。第1共振空洞2で加速された電子は、ドリフト
スペース61を通って第2共振空洞3内を通過し、ここ
でさらに加速される。そして、出射口62から高エネル
ギー電子ビーム43として出射される。なお、本従来例
は、例えば特公昭58−20120号公報に示されてい
る。
The operation of the conventional high frequency electron gun having the above structure will be described with reference to FIG. A current is supplied from the DC power supply 7 to the heater 6 to heat the heater 6, and the hot cathode 8 is heated from the back to a predetermined temperature. Here, when the high frequency electric field 41 is supplied from the waveguide 4 into the first resonance cavity 2, a high frequency electric field 42 is generated between the nose 40 of the first resonance cavity 2 and the hot cathode 8, and thereby the hot cathode 8 is generated.
From which thermoelectrons are extracted to form a convergent electron beam, which is accelerated. The electrons accelerated in the first resonance cavity 2 pass through the drift space 61 and into the second resonance cavity 3 where they are further accelerated. Then, the high energy electron beam 43 is emitted from the emission port 62. This conventional example is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 58-20120.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の高
周波電子銃では電子放出源として熱カソードを用いてい
たため、熱カソードを構成する材料と温度によって決ま
る「温度制限された電子」までしか引き出し加速するこ
とができなかった。このため、高周波電場による引き出
し能力を十分活かしきれず、大電流を得ることができな
いという問題があった。
As described above, since the conventional high-frequency electron gun uses the hot cathode as an electron emission source, only "temperature-limited electrons" determined by the material and temperature of the hot cathode are extracted. I couldn't accelerate. For this reason, there is a problem that the extraction ability by the high frequency electric field cannot be fully utilized and a large current cannot be obtained.

【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、温度制限による電子放出の限界がな
く大電流を得ることができる高周波電子銃を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a high frequency electron gun capable of obtaining a large current without the limit of electron emission due to temperature limitation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の高周波電
子銃は、電子を加速するための加速管を有する高周波電
子銃であって、この加速管に沿って、電子の引き出し、
収束および加速を行うために形成された共振空洞と、こ
の共振空洞内の前記加速管の軸本体の一方端に設けら
れ、基板とこの基板状に形成された多数の微小陰極とを
備えた冷陰極チップと、前記共振空洞内に、前記冷陰極
チップの微小陰極から電子を引き出すための高周波電場
を供給する高周波電場供給手段と、を備えている。
A high frequency electron gun according to claim 1 is a high frequency electron gun having an accelerating tube for accelerating electrons, wherein electrons are extracted along the accelerating tube,
A cold cavity provided with a resonance cavity formed for converging and accelerating, a substrate provided at one end of the axis body of the acceleration tube in the resonance cavity, and a plurality of microcathodes formed on the substrate. A cathode chip and a high frequency electric field supply means for supplying a high frequency electric field for extracting electrons from the micro cathode of the cold cathode chip are provided in the resonance cavity.

【0008】請求項2記載の高周波電子銃は、請求項1
記載の高周波電子銃において、前記冷陰極チップの基板
上に、さらに、前記微小陰極からの放出電子を制御する
ためのゲート電極が配置されたものである。
A high frequency electron gun according to a second aspect is the first aspect.
In the high frequency electron gun described above, a gate electrode for controlling emitted electrons from the microcathode is further arranged on the substrate of the cold cathode chip.

【0009】請求項3記載の高周波電子銃は、請求項2
記載の高周波電子銃において、さらに、前記微小陰極と
前記ゲート電極との間に直流電圧を印加する直流電源を
備えたものである。
A high frequency electron gun according to a third aspect is the second aspect.
The high frequency electron gun described above further includes a DC power supply for applying a DC voltage between the microcathode and the gate electrode.

【0010】請求項4記載の高周波電子銃は、請求項2
記載の高周波電子銃において、さらに、前記微小陰極と
前記ゲート電極との間にパルス電圧を印加するパルス電
圧発生源を備えたものである。
A high frequency electron gun according to a fourth aspect is the second aspect.
The high frequency electron gun described above further includes a pulse voltage generation source for applying a pulse voltage between the microcathode and the gate electrode.

【0011】請求項5記載の高周波電子銃は、請求項2
記載の高周波電子銃において、さらに、前記微小陰極と
前記ゲート電極との間に高周波電圧を印加する高周波電
圧発生源を備えたものである。
A high frequency electron gun according to a fifth aspect is the second aspect.
The high-frequency electron gun described above further includes a high-frequency voltage generation source that applies a high-frequency voltage between the microcathode and the gate electrode.

【0012】請求項6記載の高周波電子銃は、請求項2
記載の高周波電子銃において、さらに、前記微小陰極と
前記ゲート電極との間に印加される高周波電圧と前記共
振空洞内に供給される高周波電場との間に位相差を与え
る位相差付与手段を備えたものである。
A high frequency electron gun according to a sixth aspect is the second aspect.
The high-frequency electron gun according to claim 1, further comprising a phase difference providing unit that provides a phase difference between a high-frequency voltage applied between the microcathode and the gate electrode and a high-frequency electric field supplied into the resonant cavity. It is a thing.

【0013】請求項7記載の高周波電子銃は、請求項2
記載の高周波電子銃において、さらに、前記微小陰極と
前記ゲート電極との間に印加される高周波電圧の周波数
を前記共振空洞内に供給される高周波電場の周波数の整
数倍に逓倍する周波数逓倍手段を備えたものである。
A high frequency electron gun according to a seventh aspect is the second aspect.
In the high-frequency electron gun described above, further, frequency multiplication means for multiplying the frequency of the high-frequency voltage applied between the microcathode and the gate electrode to an integral multiple of the frequency of the high-frequency electric field supplied into the resonant cavity. Be prepared.

【0014】[0014]

【作用】請求項1に係る高周波電子銃では、従来の熱カ
ソードの代わりに真空マイクロエレクトロニクスを用い
て基板上に多数形成した微小陰極を備えた冷陰極チップ
を用いたので、温度制限による電子放出の限界がない。
In the high frequency electron gun according to the present invention, the cold cathode chip having a large number of microcathodes formed on the substrate by using vacuum microelectronics is used instead of the conventional hot cathode. There is no limit.

【0015】請求項2に係る高周波電子銃では、基板上
にゲート電極を配置することにより、微小陰極からの放
出電子量の制御が可能となる。
In the high frequency electron gun according to the second aspect, by arranging the gate electrode on the substrate, the amount of electrons emitted from the microcathode can be controlled.

【0016】請求項3に係る高周波電子銃では、前記微
小陰極と前記ゲート電極との間に印加される直流電圧に
よって放出電子量が制御される。
In the high frequency electron gun according to the third aspect, the amount of emitted electrons is controlled by the DC voltage applied between the micro cathode and the gate electrode.

【0017】請求項4に係る高周波電子銃では、前記微
小陰極と前記ゲート電極との間に印加されるパルス電圧
によって放出電子量が制御される。
In the high frequency electron gun according to the fourth aspect, the amount of emitted electrons is controlled by the pulse voltage applied between the microcathode and the gate electrode.

【0018】請求項5に係る高周波電子銃では、前記微
小陰極と前記ゲート電極との間に印加される高周波電圧
によって放出電子量が制御される。
In the high frequency electron gun according to the fifth aspect, the amount of emitted electrons is controlled by the high frequency voltage applied between the micro cathode and the gate electrode.

【0019】請求項6に係る高周波電子銃では、前記微
小陰極と前記ゲート電極との間に印加される高周波電圧
と前記共振空洞内に供給される高周波電場との間の位相
差に応じたパルス幅の電子ビームが得られる。
In the high frequency electron gun according to the sixth aspect, a pulse corresponding to a phase difference between a high frequency voltage applied between the microcathode and the gate electrode and a high frequency electric field supplied in the resonant cavity. A wide electron beam is obtained.

【0020】請求項7に係る高周波電子銃では、周波数
逓倍手段による逓倍次数に応じたパルス幅の電子ビーム
が得られる。
In the high frequency electron gun according to the seventh aspect, an electron beam having a pulse width corresponding to the multiplication order by the frequency multiplication means can be obtained.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の一実施例に係る高周波電子
銃の構成を表わすものである。なお、従来例と同一構成
要素には同一符号を付する。この高周波電子銃は、第1
共振空洞2と、第2共振空洞3と、第1共振空洞2と第
2共振空洞3との間を接続するドリフトスペース61
と、第2共振空洞3に接続された出射口62と、第1共
振空洞2のドリフトスペース61と対向する側に接続さ
れ、冷陰極チップ10を収容するカソード管63と、第
1共振空洞2に接続された導波管4とを備えている。冷
陰極チップ10は、従来例(図11)の熱カソード8の
代わりに電子放出源として設けられたもので、支持部材
5によって支えられている。導波管4は、図示しない高
周波発生源から供給された高周波電場41を導波して第
1共振空洞2内に供給するためのものである。
FIG. 1 shows a structure of a high frequency electron gun according to an embodiment of the present invention. The same components as those in the conventional example are designated by the same reference numerals. This high frequency electron gun is the first
The resonance cavity 2, the second resonance cavity 3, and the drift space 61 connecting between the first resonance cavity 2 and the second resonance cavity 3.
An emission opening 62 connected to the second resonance cavity 3, a cathode tube 63 connected to the side of the first resonance cavity 2 facing the drift space 61 and accommodating the cold cathode chip 10, and a first resonance cavity 2 And a waveguide 4 connected to. The cold cathode chip 10 is provided as an electron emission source instead of the hot cathode 8 of the conventional example (FIG. 11), and is supported by the support member 5. The waveguide 4 is for guiding the high frequency electric field 41 supplied from a high frequency generating source (not shown) and supplying the high frequency electric field 41 into the first resonance cavity 2.

【0023】図2は図1の冷陰極チップ10を拡大した
断面を表すものである。この冷陰極チップ10は、導電
性または半導電性の基板11と、この基板11上に多数
配設され、円錐形状を有する導電性の微小陰極12とを
備えている。この微小陰極12は、例えば特開平6−3
6681号公報に示された真空マイクロエレクトロニク
ス技術を利用して、約1.0×107 個/cm2 の面密
度で形成されている。
FIG. 2 shows an enlarged cross section of the cold cathode chip 10 of FIG. The cold cathode chip 10 includes a conductive or semi-conductive substrate 11 and a large number of conductive micro-cathodes 12 arranged on the substrate 11 and having a conical shape. This micro cathode 12 is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-3.
By using the vacuum microelectronics technology disclosed in Japanese Patent No. 6681, it is formed with an areal density of about 1.0 × 10 7 pieces / cm 2 .

【0024】以上のような構成の高周波電子銃の動作を
説明する。図示しない高周波発生源から出力された高周
波電場41を導波管4から第1共振空洞2内に供給する
と、第1共振空洞2内でTM01共振モードによって軸
方向に高周波電場、すなわち高周波の半周期ごとに加速
電場と減速電場とが交互に発生する。冷陰極チップ10
は加速電場の期間に電子を放出する。具体的には、微小
陰極12の先端に高電場が生じ、1つの微小陰極12当
たり数十μA(マイクロアンペア)の電子(電流)が放
出される。各微小陰極12から放出された電子は収束電
子ビームとなり、第1共振空洞2内で加速される。第1
共振空洞2で加速された電子は、ドリフトスペース61
を通って第2共振空洞3内を通過し、ここでさらに加速
される。そして、出射口62から高エネルギー電子ビー
ム43として出射される。
The operation of the high frequency electron gun having the above configuration will be described. When a high-frequency electric field 41 output from a high-frequency generator (not shown) is supplied from the waveguide 4 into the first resonance cavity 2, the TM01 resonance mode causes the high-frequency electric field in the axial direction in the first resonance cavity 2, that is, a half cycle of high frequency. An acceleration electric field and a deceleration electric field are alternately generated every time. Cold cathode chip 10
Emits electrons during the accelerated electric field. Specifically, a high electric field is generated at the tip of the microcathode 12, and electrons (current) of several tens of μA (microamperes) are emitted per microcathode 12. The electrons emitted from each microcathode 12 become a focused electron beam and are accelerated in the first resonance cavity 2. First
The electrons accelerated in the resonance cavity 2 are transferred to the drift space 61.
Through and into the second resonant cavity 3, where it is further accelerated. Then, the high energy electron beam 43 is emitted from the emission port 62.

【0025】ここで、1つの微小陰極12から放出され
る電子が、例えば30μAであるとすると、単位面積当
たりの電流Iは次の(1)式のようになり、空間電荷制
限領域のほぼ限界に近い大電流が得られることとなる。
Here, assuming that the electrons emitted from one microcathode 12 are, for example, 30 μA, the current I per unit area is given by the following equation (1), and the space charge limiting region is almost limited. A large current close to is obtained.

【0026】 I=30〔μA/個〕×1×107 〔個/cm2 〕 =300〔A/cm2 〕……(1) 図3は本発明の第2の実施例に係る高周波電子銃の要部
構成を表わすものである。なお、上記実施例(図2)と
同一構成要素には同一符号を付する。この高周波電子銃
は、導電性または半導電性の基板11と、この基板11
上に多数配設され円錐形状を有する導電性の微小陰極1
2と、基板11上に微小な絶縁層13を介して多数配設
された微小なゲート電極14とを備えた冷陰極チップ1
0′を有している。各ゲート電極14は、それぞれ隣合
う微小陰極12の間に、基板11および微小陰極12と
の絶縁状態を保持するように形成される。このゲート電
極14の形成も真空マイクロエレクトロニクス技術を利
用して行われる。冷陰極チップ10′のゲート電極14
は直流電源15の正極側、基板11は負側に接続され、
ゲート電極14と基板11との間に直流電圧が印加され
るようになっている。その他の構成は図1の場合と同様
である。
I = 30 [μA / piece] × 1 × 10 7 [piece / cm 2 ] = 300 [A / cm 2 ] ... (1) FIG. 3 shows high frequency electrons according to the second embodiment of the present invention. It shows the configuration of the main part of the gun. The same components as those in the above embodiment (FIG. 2) are designated by the same reference numerals. This high frequency electron gun includes a conductive or semi-conductive substrate 11 and the substrate 11.
Conductive micro-cathode 1 having a large number of cones and having a conical shape
2 and a cold cathode chip 1 provided with a large number of minute gate electrodes 14 arranged on the substrate 11 via minute insulating layers 13.
It has 0 '. Each gate electrode 14 is formed between adjacent microcathodes 12 so as to maintain an insulating state between the substrate 11 and the microcathode 12. The formation of the gate electrode 14 is also performed by utilizing the vacuum microelectronics technology. Gate electrode 14 of cold cathode chip 10 '
Is connected to the positive side of the DC power supply 15 and the substrate 11 is connected to the negative side,
A direct current voltage is applied between the gate electrode 14 and the substrate 11. Other configurations are the same as those in FIG.

【0027】以上のような構成の高周波電子銃の動作を
説明する。この高周波電子銃においても、その基本動作
は上記実施例と同様である。すなわち、高周波電場41
を導波管4から第1共振空洞2内に供給すると、第1共
振空洞2内でTM01共振モードによって軸方向に高周
波電場が発生し、冷陰極チップ10′の微小陰極12の
先端に高電場が発生する。このため、微小陰極12の先
端からは、高周波の加速電場の期間に電子が放出され
る。
The operation of the high frequency electron gun configured as described above will be described. Also in this high-frequency electron gun, the basic operation is the same as in the above embodiment. That is, the high frequency electric field 41
Is supplied from the waveguide 4 into the first resonance cavity 2, a high-frequency electric field is generated in the first resonance cavity 2 in the axial direction by the TM01 resonance mode, and a high electric field is generated at the tip of the microcathode 12 of the cold cathode chip 10 '. Occurs. Therefore, electrons are emitted from the tip of the microcathode 12 during the high-frequency acceleration electric field.

【0028】一方、冷陰極チップ10′のゲート電極1
4は直流電源15によって正電位に保持されているた
め、微小陰極12から放出された電子の一部はゲート電
極14に捕捉される。この場合の捕捉量は基板11(す
なわち微小陰極12)に対するゲート電極14の電位に
依存するため、直流電源15の電圧を適宜設定すること
により、ゲート電極14の間を通過して第1共振空洞2
内に放出される電子量(すなわち電子流50の大きさ)
を調整することができる。
On the other hand, the gate electrode 1 of the cold cathode chip 10 '
Since 4 is held at a positive potential by the DC power supply 15, some of the electrons emitted from the microcathode 12 are captured by the gate electrode 14. Since the trapped amount in this case depends on the potential of the gate electrode 14 with respect to the substrate 11 (that is, the microcathode 12), by appropriately setting the voltage of the DC power supply 15, the voltage can be passed between the gate electrodes 14 and the first resonance cavity. Two
The amount of electrons emitted inside (that is, the size of the electron flow 50)
Can be adjusted.

【0029】ゲート電極14の間を通過した電子は収束
電子ビームとなって第1共振空洞2内で加速されたの
ち、第2共振空洞3内でさらに加速され、出射口62か
ら高エネルギー電子ビーム43として出射される。
The electrons passing between the gate electrodes 14 become a focused electron beam and are accelerated in the first resonant cavity 2 and then further accelerated in the second resonant cavity 3 to generate a high-energy electron beam from the emission port 62. It is emitted as 43.

【0030】このように、本実施例によれば、基板11
とゲート電極14との間に適当な直流電圧を印加するこ
とで、必要な大きさの電流を取り出すことができる。し
たがって、直流電源15を可変電圧電源とすれば、取り
出される電流の大きさを小電流から大電流まで自在に調
整することも可能となる。さらに、高周波電場によって
電子を引き出すことで、低エミッタンスの電子銃を構成
することができる。
Thus, according to this embodiment, the substrate 11
By applying an appropriate DC voltage between the gate electrode 14 and the gate electrode 14, a required amount of current can be taken out. Therefore, if the DC power supply 15 is a variable voltage power supply, the magnitude of the extracted current can be freely adjusted from a small current to a large current. Furthermore, by drawing out electrons by a high frequency electric field, an electron gun with low emittance can be constructed.

【0031】図4は本発明の第3の実施例に係る高周波
電子銃の要部構成を表わすものである。なお、上記実施
例(図3)と同一構成要素には同一符号を付する。この
高周波電子銃は、図3の冷陰極チップ10′と同一構成
の冷陰極チップ10′を備えている。但し、本実施例で
は、図3の直流電源15の代わりにパルス電圧を発生す
るパルス発生装置16を備えている。このパルス発生装
置16は50Ω伝送線17によって冷陰極チップ10′
の基板11およびゲート電極14に接続されている。5
0Ω伝送線17は、パルス発生装置16で発生したパル
スの電圧と波形を損なうことなく伝送するためのもの
で、これにより冷陰極チップ10′の基板11とゲート
電極14との間には、パルス発生装置16から出力され
たままの波形のパルス電圧が印加されるようになってい
る。その他の構成は図1の場合と同様である。
FIG. 4 shows the essential structure of a high frequency electron gun according to the third embodiment of the present invention. The same components as those in the above embodiment (FIG. 3) are designated by the same reference numerals. This high frequency electron gun includes a cold cathode chip 10 'having the same structure as the cold cathode chip 10' shown in FIG. However, in this embodiment, a pulse generator 16 for generating a pulse voltage is provided instead of the DC power supply 15 of FIG. The pulse generator 16 uses a 50Ω transmission line 17 to cool the cold cathode chip 10 '.
Of the substrate 11 and the gate electrode 14. 5
The 0 Ω transmission line 17 is for transmitting the voltage and the waveform of the pulse generated by the pulse generator 16 without damaging the pulse, so that the pulse is generated between the substrate 11 of the cold cathode chip 10 ′ and the gate electrode 14. The pulse voltage of the waveform as it is output from the generator 16 is applied. Other configurations are the same as those in FIG.

【0032】以上のような構成の高周波電子銃の動作を
説明する。この高周波電子銃では、冷陰極チップ10′
のゲート電極14がパルス的に正電位となるため、微小
陰極12から放出された電子はゲート電極14によって
パルス的に捕捉される。したがって、パルス発生装置1
6から出力されるパルス電圧の大きさとパルス幅を適宜
設定することで、第1共振空洞2内に放出される電子量
を決定することができる。
The operation of the high frequency electron gun having the above configuration will be described. In this high frequency electron gun, the cold cathode chip 10 '
Since the gate electrode 14 has a positive potential in a pulsed manner, the electrons emitted from the microcathode 12 are captured in a pulsed manner by the gate electrode 14. Therefore, the pulse generator 1
By appropriately setting the magnitude and pulse width of the pulse voltage output from 6, the amount of electrons emitted into the first resonant cavity 2 can be determined.

【0033】このように本実施例では、必要な大きさの
電流を必要なパルス幅で取り出すことができ、さらにパ
ルス電圧の大きさとパルス幅を可変とすれば、小電流か
ら大電流まで自在に短パルスで電流を取り出すことがで
きる。さらに、高周波電場によって電子を引き出すこと
で、低エミッタンスの短パルス電子銃を構成することが
できる。
As described above, in this embodiment, a required amount of current can be taken out with a required pulse width, and if the magnitude and pulse width of the pulse voltage are made variable, a small current to a large current can be freely set. The current can be extracted with a short pulse. Furthermore, a short pulse electron gun with low emittance can be constructed by drawing out electrons by a high frequency electric field.

【0034】図5は本発明の第4の実施例に係る高周波
電子銃の要部構成を表わすものである。なお、上記実施
例(図4)と同一構成要素には同一符号を付する。この
高周波電子銃は、図4の冷陰極チップ10′と同一構成
の冷陰極チップ10′を備えている。但し、本実施例で
は、図4のパルス発生装置16の代わりに正弦波状の高
周波電圧を発生する高周波発生装置18を備えている。
この高周波発生装置18は50Ω伝送線17によって冷
陰極チップ10′の基板11およびゲート電極14に接
続されている。そして、冷陰極チップ10′の基板11
とゲート電極14との間には、高周波発生装置18から
出力されたままの波形の高周波電圧が印加されるように
なっている。その他の構成は図1の場合と同様である。
FIG. 5 shows a main configuration of a high frequency electron gun according to a fourth embodiment of the present invention. The same components as those in the above embodiment (FIG. 4) are designated by the same reference numerals. This high-frequency electron gun includes a cold cathode chip 10 'having the same structure as the cold cathode chip 10' shown in FIG. However, in this embodiment, a high frequency generator 18 for generating a sinusoidal high frequency voltage is provided instead of the pulse generator 16 of FIG.
The high frequency generator 18 is connected to the substrate 11 and the gate electrode 14 of the cold cathode chip 10 ′ by the 50Ω transmission line 17. Then, the substrate 11 of the cold cathode chip 10 '
The high-frequency voltage having the waveform as output from the high-frequency generator 18 is applied between the gate electrode 14 and the gate electrode 14. Other configurations are the same as those in FIG.

【0035】以上のような構成の高周波電子銃の動作を
説明する。この高周波電子銃では、高周波発生装置18
によって印加される高周波電圧によって冷陰極チップ1
0′のゲート電極14が正弦波状に交互に正電位となる
ため、微小陰極12から放出された電子はゲート電極1
4によって正弦波状の割合で捕捉される。したがって、
高周波発生装置18から出力される高周波電圧の大きさ
と周波数を適宜設定することで、第1共振空洞2内に放
出される電子量を決定することができる。
The operation of the high frequency electron gun configured as described above will be described. In this high frequency electron gun, the high frequency generator 18
Cold cathode chip 1 by high frequency voltage applied by
Since the 0'gate electrode 14 has a positive potential alternately in a sinusoidal shape, the electrons emitted from the microcathode 12 are emitted from the gate electrode 1
4 is captured in a sinusoidal proportion. Therefore,
By appropriately setting the magnitude and frequency of the high frequency voltage output from the high frequency generator 18, the amount of electrons emitted into the first resonant cavity 2 can be determined.

【0036】このように本実施例では、必要な大きさの
電流を必要な周波数で正弦波波形で取り出すことがで
き、さらに振幅と周波数を可変とすれば、小電流から大
電流まで自在に正弦波波形で電流を取り出すことができ
る。さらに、高周波電場によって電子を引き出すこと
で、低エミッタンスの短パルス電子銃を構成することが
できる。また、高周波発生装置18は上記の第3の実施
例(図4)におけるパルス発生装置16よりも簡単かつ
安価に構成できるため、高周波電子銃のコストアップを
抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, a required amount of current can be taken out in a sinusoidal waveform at a required frequency, and if the amplitude and frequency are variable, the sine current can be freely changed from a small current to a large current. The current can be taken out with a wave waveform. Furthermore, a short pulse electron gun with low emittance can be constructed by drawing out electrons by a high frequency electric field. Further, since the high frequency generator 18 can be constructed more simply and cheaper than the pulse generator 16 in the third embodiment (FIG. 4) described above, the cost increase of the high frequency electron gun can be suppressed.

【0037】図6は本発明の第5の実施例に係る高周波
電子銃の要部構成を表わすものである。なお、上記実施
例(図1,図5)と同一構成要素には同一符号を付す
る。この高周波電子銃は、所定周波数の高周波信号を発
生する基準信号発生器20と、この基準信号発生器20
の出力端に接続され、基準信号発生器20から出力され
た高周波信号を増幅する高周波増幅器21,25と、高
周波増幅器21の出力端に接続された移相器22と、移
相器22の出力端に接続されると共にダミー負荷24に
接続されたサーキュレータ23と、サーキュレータ23
の出力端に50Ω伝送線17によって接続された冷陰極
チップ10′と、高周波増幅器25の出力端に接続され
たクライストロン26と、クライストロン26の出力端
に接続されると共にダミー負荷28に接続されたサーキ
ュレータ27とを備えている。
FIG. 6 shows the essential structure of a high-frequency electron gun according to the fifth embodiment of the present invention. The same components as those in the above embodiment (FIGS. 1 and 5) are designated by the same reference numerals. This high frequency electron gun includes a reference signal generator 20 for generating a high frequency signal having a predetermined frequency, and the reference signal generator 20.
Of the high-frequency signal output from the reference signal generator 20, the phase shifter 22 connected to the output terminal of the high-frequency amplifier 21, and the output of the phase shifter 22. A circulator 23 connected to the end and a dummy load 24;
Of the cold cathode chip 10 ′ connected to the output end of the 50 Ω transmission line 17, the klystron 26 connected to the output end of the high frequency amplifier 25, and the dummy load 28 connected to the output end of the klystron 26. And a circulator 27.

【0038】移相器22は、高周波増幅器21の出力を
入力に対して所定位相だけシフトさせるためのもので、
例えばLC移相回路で構成される。サーキュレータ23
は、移相器22の出力の偏波面を回転させるためのもの
で、50Ω伝送線17によって冷陰極チップ10′に与
えられた高周波電場が冷陰極チップ10′でのインピー
ダンス不整合によって反射波を生じた場合に、この反射
波をダミー負荷24の方向に戻すことによって高周波増
幅器21に影響を与えないようにしている。また、サー
キュレータ27は、導波管4を介して第1共振空洞2に
与えられた高周波電場がインピーダンス不整合によって
反射波を生じた場合に、この反射波をダミー負荷28の
方向に戻すことによって高周波増幅器25に影響を与え
ないようにするためのものである。ダミー負荷24,2
8は反射波のエネルギーを消費させるために設けられて
いる。クライストロン26はマイクロ波真空管の一種で
あり、速度変調管とも呼ばれる大利得の増幅器である。
冷陰極チップ10′は図5に示した冷陰極チップ10′
と同一構成で、この冷陰極チップ10′の基板11とゲ
ート電極14とは50Ω伝送線17によってサーキュレ
ータ23に接続されている。その他の構成は図1と同様
である。
The phase shifter 22 is for shifting the output of the high frequency amplifier 21 by a predetermined phase with respect to the input,
For example, it is composed of an LC phase shift circuit. Circulator 23
Is for rotating the plane of polarization of the output of the phase shifter 22, and a high frequency electric field applied to the cold cathode chip 10 'by the 50Ω transmission line 17 causes a reflected wave due to impedance mismatch in the cold cathode chip 10'. When it occurs, the reflected wave is returned toward the dummy load 24 so that the high frequency amplifier 21 is not affected. Further, the circulator 27 returns the reflected wave in the direction of the dummy load 28 when the high frequency electric field applied to the first resonance cavity 2 via the waveguide 4 causes the reflected wave due to impedance mismatch. This is to prevent the high frequency amplifier 25 from being affected. Dummy load 24,2
Reference numeral 8 is provided to consume the energy of the reflected wave. The klystron 26 is a kind of microwave vacuum tube, and is a large gain amplifier also called a velocity modulation tube.
The cold cathode chip 10 'is the cold cathode chip 10' shown in FIG.
The substrate 11 and the gate electrode 14 of this cold cathode chip 10 ′ are connected to the circulator 23 by the 50Ω transmission line 17 in the same structure as in FIG. Other configurations are the same as those in FIG.

【0039】以上のような構成の高周波電子銃の動作を
説明する。高周波増幅器21は基準信号発生器20で発
生した基準高周波信号を増幅して移相器22に入力す
る。移相器22は高周波信号の位相を予め設定された位
相だけシフトさせる制御を行い、この位相シフトした高
周波信号をサーキュレータ23を介して50Ω伝送線1
7によって波形の損失なく冷陰極チップ10′に供給す
る。これにより、冷陰極チップ10′の微小陰極12と
ゲート電極14(図5)との間に高周波電圧が印加され
る。このとき、冷陰極チップ10′で反射された反射波
はサーキュレータ23によってダミー負荷24に送ら
れ、高周波増幅器21への戻りが防止される。
The operation of the high frequency electron gun configured as described above will be described. The high frequency amplifier 21 amplifies the reference high frequency signal generated by the reference signal generator 20 and inputs it to the phase shifter 22. The phase shifter 22 controls the phase of the high frequency signal to be shifted by a preset phase, and the phase-shifted high frequency signal is transmitted through the circulator 23 to the 50Ω transmission line 1.
7 supplies to the cold cathode chip 10 'without loss of waveform. As a result, a high frequency voltage is applied between the micro cathode 12 of the cold cathode chip 10 'and the gate electrode 14 (FIG. 5). At this time, the reflected wave reflected by the cold cathode chip 10 ′ is sent to the dummy load 24 by the circulator 23 and is prevented from returning to the high frequency amplifier 21.

【0040】一方、高周波増幅器25は基準信号発生器
20で発生した基準高周波信号を増幅してクライストロ
ン26に入力する。クライストロン26は、この増幅さ
れた基準高周波信号をさらに増幅し、導波管4によって
第1共振空洞2内に大電力の高周波電場41を供給す
る。このとき、第1共振空洞2で反射された反射波はサ
ーキュレータ27によってダミー負荷28に送られ、ク
ライストロン26への戻りが防止される。
On the other hand, the high frequency amplifier 25 amplifies the reference high frequency signal generated by the reference signal generator 20 and inputs it to the klystron 26. The klystron 26 further amplifies the amplified reference high frequency signal, and supplies the high frequency high frequency electric field 41 into the first resonance cavity 2 by the waveguide 4. At this time, the reflected wave reflected by the first resonance cavity 2 is sent to the dummy load 28 by the circulator 27 and is prevented from returning to the klystron 26.

【0041】なお、本実施例では、冷陰極チップ10′
に印加する高周波電圧の位相を移相器によってシフトす
ることによって第1共振空洞2内への高周波電場との間
に位相差を与えることとしたが、これに限るものではな
く、第1共振空洞2内に供給する高周波電場の位相をシ
フトするようにしてもよい。この場合には、移相器22
を図6の位置から取り除き、これを例えば高周波増幅器
25とクライストロン26との間に設ければよい。
In this embodiment, the cold cathode chip 10 'is used.
Although the phase of the high-frequency voltage applied to the first resonance cavity 2 is shifted by the phase shifter to give a phase difference to the high-frequency electric field in the first resonance cavity 2, the present invention is not limited to this. The phase of the high frequency electric field supplied to the inside of 2 may be shifted. In this case, the phase shifter 22
6 may be removed from the position of FIG. 6 and may be provided between the high frequency amplifier 25 and the klystron 26, for example.

【0042】図8はこの高周波電子銃の動作を表すもの
であり、同図(a)は第1共振空洞2内の電場波形、
(b)は冷陰極チップ10′の微小陰極12とゲート電
極14との間の電場波形、(c)は第1共振空洞2から
加速放出される電流波形を表す。この図に示すように、
第1共振空洞2の電場(同図(a))および冷陰極チッ
プ10′のゲート・エミッタ間電場(同図(b))の双
方がプラス電場(電子を放出・加速する方向の電場)と
なる期間にのみ、第1共振空洞2から電子が放出・加速
される(同図(c))。こうして第1共振空洞2から放
出された電子は、さらに第2共振空洞3で加速され、出
射口62から高エネルギー電子ビーム43として出射さ
れる。この高エネルギー電子ビーム43のパルス幅は、
移相器22による位相シフト量によって定まる。
FIG. 8 shows the operation of this high-frequency electron gun. FIG. 8A shows the electric field waveform in the first resonance cavity 2,
(B) shows an electric field waveform between the micro cathode 12 and the gate electrode 14 of the cold cathode chip 10 ′, and (c) shows a current waveform accelerated and emitted from the first resonant cavity 2. As shown in this figure,
Both the electric field of the first resonance cavity 2 (Fig. (A)) and the gate-emitter electric field of the cold cathode chip 10 '(Fig. (B)) are positive electric fields (electric fields in the direction of emitting and accelerating electrons). Only during this period, electrons are emitted and accelerated from the first resonance cavity 2 ((c) in the figure). The electrons emitted from the first resonance cavity 2 in this way are further accelerated in the second resonance cavity 3 and emitted as a high-energy electron beam 43 from the emission port 62. The pulse width of this high energy electron beam 43 is
It is determined by the amount of phase shift by the phase shifter 22.

【0043】このように本実施例では、第1共振空洞2
への高周波電場41の位相に対して冷陰極チップ10′
のゲート・エミッタ間の高周波電場の位相シフトさせる
ことによって、冷陰極チップ10′から取り出す電流の
パルス幅を設定できるため、移相器22における位相シ
フト量を微調整することによって図5に示した場合より
も短いパルス幅の電子ビームを出力させることも容易と
なる。
As described above, in this embodiment, the first resonance cavity 2
To the phase of the high frequency electric field 41 to the cold cathode chip 10 '
Since the pulse width of the current taken out from the cold cathode chip 10 'can be set by phase-shifting the high-frequency electric field between the gate and the emitter of, the phase shift amount in the phase shifter 22 is finely adjusted as shown in FIG. It becomes easy to output an electron beam having a shorter pulse width than the case.

【0044】図7は本発明の第6の実施例に係る高周波
電子銃の要部構成を表わすものである。なお、上記実施
例(図1,図5)と同一構成要素には同一符号を付す
る。この高周波電子銃は、所定周波数の高周波信号を発
生する基準信号発生器20と、この基準信号発生器20
の出力端に接続され、基準信号発生器20から出力され
た高周波信号の周波数を整数倍して出力する逓倍器30
と、この逓倍器30の出力端に接続された移相器22
と、移相器22の出力端に接続された高周波増幅器21
と、高周波増幅器21の出力端に接続されると共にダミ
ー負荷24が接続されたサーキュレータ23と、サーキ
ュレータ23の出力端に50Ω伝送線17によって接続
された冷陰極チップ10′と、基準信号発生器20の出
力端に接続された高周波増幅器25と、この高周波増幅
器25の出力端に接続されたクライストロン26と、ク
ライストロン26の出力端に接続されると共にダミー負
荷28が接続されたサーキュレータ27とを備えてい
る。その他の構成は図6と同様である。
FIG. 7 shows a main structure of a high frequency electron gun according to a sixth embodiment of the present invention. The same components as those in the above embodiment (FIGS. 1 and 5) are designated by the same reference numerals. This high frequency electron gun includes a reference signal generator 20 for generating a high frequency signal having a predetermined frequency, and the reference signal generator 20.
30 which is connected to the output terminal of and outputs the frequency of the high frequency signal output from the reference signal generator 20 by an integer multiple
And the phase shifter 22 connected to the output terminal of the multiplier 30
And the high frequency amplifier 21 connected to the output end of the phase shifter 22.
A circulator 23 connected to the output end of the high frequency amplifier 21 and a dummy load 24, a cold cathode chip 10 'connected to the output end of the circulator 23 by a 50Ω transmission line 17, and a reference signal generator 20. Of the high frequency amplifier 25, a klystron 26 connected to the output terminal of the high frequency amplifier 25, and a circulator 27 connected to the output terminal of the klystron 26 and to which a dummy load 28 is connected. There is. Other configurations are the same as those in FIG.

【0045】以上のような構成の高周波電子銃の動作を
説明する。逓倍器30は基準信号発生器20で発生した
基準高周波信号の周波数を整数倍して移相器22に入力
する。移相器22は整数倍された高周波信号の位相を予
め設定された位相だけシフトさせる制御を行う。高周波
増幅器21は位相シフトした高周波信号を増幅し、サー
キュレータ23を介して50Ω伝送線17によって波形
の損失なく冷陰極チップ10′に供給する。これによ
り、冷陰極チップ10′の微小陰極12とゲート電極1
4(図5)との間に高周波電圧が印加される。
The operation of the high frequency electron gun configured as described above will be described. The multiplier 30 multiplies the frequency of the reference high frequency signal generated by the reference signal generator 20 by an integer and inputs it to the phase shifter 22. The phase shifter 22 controls to shift the phase of the high frequency signal, which is an integral multiple, by a preset phase. The high frequency amplifier 21 amplifies the phase-shifted high frequency signal and supplies it to the cold cathode chip 10 'through the circulator 23 through the 50Ω transmission line 17 without loss of waveform. As a result, the micro cathode 12 and the gate electrode 1 of the cold cathode chip 10 'are
4 (FIG. 5) and a high frequency voltage is applied.

【0046】一方、高周波増幅器25は基準信号発生器
20で発生した基準高周波信号を増幅してクライストロ
ン26に入力する。クライストロン26は、この増幅さ
れた基準高周波信号をさらに増幅し、導波管4によって
第1共振空洞2内に大電力の高周波電場41を供給す
る。
On the other hand, the high frequency amplifier 25 amplifies the reference high frequency signal generated by the reference signal generator 20 and inputs it to the klystron 26. The klystron 26 further amplifies the amplified reference high frequency signal, and supplies the high frequency high frequency electric field 41 into the first resonance cavity 2 by the waveguide 4.

【0047】なお、冷陰極チップ10′で反射された反
射波がサーキュレータ23によってダミー負荷24に送
られ、高周波増幅器21への戻りが防止される点、およ
び第1共振空洞2で反射された反射波がサーキュレータ
27によってダミー負荷28に送られ、クライストロン
26への戻りが防止される点は、図6の場合と同様であ
る。
The reflected wave reflected by the cold cathode chip 10 'is sent to the dummy load 24 by the circulator 23 and is prevented from returning to the high frequency amplifier 21, and the reflection reflected by the first resonance cavity 2 is prevented. The wave is sent to the dummy load 28 by the circulator 27 and is prevented from returning to the klystron 26, as in the case of FIG. 6.

【0048】図9はこの高周波電子銃の動作を表すもの
であり、同図(a)は第1共振空洞2内の電場波形、
(b)は冷陰極チップ10′の微小陰極12とゲート電
極14との間の電場波形、(c)は第1共振空洞2から
加速放出される電流波形を表す。この図に示すように、
第1共振空洞2の電場(同図(a))および冷陰極チッ
プ10′のゲート・エミッタ間電場(同図(b))の双
方がプラス電場(電子を放出・加速する方向の電場)と
なる期間にのみ、第1共振空洞2から電子が放出・加速
される(同図(c))。そして、第1共振空洞2から放
出された電子は、さらに第2共振空洞3で加速され、出
射口62から高エネルギー電子ビーム43として出射さ
れる。この高エネルギー電子ビーム43のパルス幅は、
ゲート・エミッタ間の高周波電圧と第1共振空洞2内に
供給される高周波電場との位相差(すなわち、移相器2
2による位相シフト量)がゼロという条件においては、
図9に示すように、冷陰極チップ10′のゲート・エミ
ッタ間に印加する高周波電圧の周波数(すなわち逓倍器
30の逓倍次数)によって定まる。
FIG. 9 shows the operation of this high-frequency electron gun. FIG. 9A shows the electric field waveform in the first resonance cavity 2,
(B) shows an electric field waveform between the micro cathode 12 and the gate electrode 14 of the cold cathode chip 10 ′, and (c) shows a current waveform accelerated and emitted from the first resonant cavity 2. As shown in this figure,
Both the electric field of the first resonance cavity 2 (Fig. (A)) and the gate-emitter electric field of the cold cathode chip 10 '(Fig. (B)) are positive electric fields (electric fields in the direction of emitting and accelerating electrons). Only during this period, electrons are emitted and accelerated from the first resonance cavity 2 ((c) in the figure). Then, the electrons emitted from the first resonance cavity 2 are further accelerated in the second resonance cavity 3 and emitted from the emission port 62 as a high energy electron beam 43. The pulse width of this high energy electron beam 43 is
The phase difference between the high frequency voltage between the gate and the emitter and the high frequency electric field supplied to the first resonance cavity 2 (that is, the phase shifter 2
Under the condition that the phase shift amount by 2) is zero,
As shown in FIG. 9, it is determined by the frequency of the high-frequency voltage applied between the gate and the emitter of the cold cathode chip 10 '(that is, the multiplication order of the multiplier 30).

【0049】このように本実施例では、冷陰極チップ1
0′に印加する高周波電圧の周波数によって冷陰極チッ
プ10′から取り出す電流のパルス幅を設定できるた
め、逓倍器30の逓倍次数を大きくすることにより、短
いパルスの電子ビームを出力させることが可能となる。
例えば、逓倍器30の逓倍次数を3とすると、図10に
示すように、第1共振空洞2の高周波電場(同図
(a))の3倍の周波数の高周波が冷陰極チップ10′
のゲート・エミッタ間に与えられることとなり(同図
(b))、同図(c)に示すように、より短いパルス幅
の放出電流が得られる。そして、逓倍次数を4,5,…
…とすれば、放出電流のパルス幅を一層短くすることが
できる。
As described above, in this embodiment, the cold cathode chip 1 is used.
Since the pulse width of the current extracted from the cold cathode chip 10 'can be set by the frequency of the high frequency voltage applied to 0', it is possible to output an electron beam with a short pulse by increasing the multiplication order of the multiplier 30. Become.
For example, assuming that the multiplication order of the multiplier 30 is 3, as shown in FIG. 10, the cold cathode chip 10 ′ has a high frequency of 3 times the high frequency electric field of the first resonance cavity 2 ((a) in the figure).
Is given between the gate and the emitter (FIG. 2 (b)), and a shorter pulse width emission current can be obtained as shown in FIG. 2 (c). And the multiplication order is 4, 5, ...
.., the pulse width of the emission current can be further shortened.

【0050】さらに、移相器22において位相シフト量
を微調整できるように可変にすれば、図9(c)に示し
た場合に比べてより短いパルス幅の電子ビームを出力さ
せることも可能となる。
Furthermore, if the phase shifter 22 is made variable so that the amount of phase shift can be finely adjusted, it is possible to output an electron beam having a shorter pulse width than in the case shown in FIG. 9C. Become.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の熱カソードの代わりに真空マイクロエレクトロニク
スを用いて基板上に多数形成した微小陰極を備えた冷陰
極チップを用いたので、温度制限による電子放出の限界
がなく、高周波電場による空間電荷制限領域限界まで電
子を引き出して加速することができ、大電流かつ低エミ
ッタンスの電子ビームを得ることができるという効果が
ある。
As described above, according to the present invention, a cold cathode chip having a large number of microcathodes formed on a substrate by using vacuum microelectronics is used instead of the conventional hot cathode. There is no limit of electron emission due to, and it is possible to extract and accelerate electrons to the limit of the space charge limited region by a high frequency electric field, and it is possible to obtain an electron beam of large current and low emittance.

【0052】特に、請求項2ないし5のいずれか1に記
載の発明によれば、基板上に配置したゲート電極によ
り、微小陰極からの放出電子量の制御が可能となる。
Particularly, according to the invention described in any one of claims 2 to 5, the amount of electrons emitted from the microcathode can be controlled by the gate electrode arranged on the substrate.

【0053】また、請求項6に記載の発明によれば、前
記微小陰極と前記ゲート電極との間に印加される高周波
電圧と前記共振空洞内に供給される高周波電場との間に
位相差を付与することとしたので、この位相差に応じた
パルス幅の電子ビームが得られる。したがって、この位
相差が微小となるように設定することによって、より短
いパルス幅の電子ビームを得ることができる。
According to the sixth aspect of the invention, there is a phase difference between the high frequency voltage applied between the micro cathode and the gate electrode and the high frequency electric field supplied into the resonant cavity. Since the electron beam is given, an electron beam having a pulse width corresponding to this phase difference can be obtained. Therefore, an electron beam having a shorter pulse width can be obtained by setting the phase difference to be minute.

【0054】請求項7に記載の発明によれば、周波数逓
倍手段による逓倍次数に応じたパルス幅の電子ビームを
得ることができる。
According to the invention described in claim 7, it is possible to obtain an electron beam having a pulse width according to the multiplication order by the frequency multiplication means.

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

【図1】 本発明の第1実施例に係る高周波電子銃の構
成を示す一部断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a high frequency electron gun according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の高周波電子銃における冷陰極チップの
断面構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a sectional configuration of a cold cathode chip in the high frequency electron gun of FIG.

【図3】 本発明の第2の実施例に係る高周波電子銃の
冷陰極チップの断面構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a sectional configuration of a cold cathode chip of a high frequency electron gun according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第3の実施例に係る高周波電子銃の
冷陰極チップの断面構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a sectional configuration of a cold cathode chip of a high frequency electron gun according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第4の実施例に係る高周波電子銃の
冷陰極チップの断面構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a sectional configuration of a cold cathode chip of a high frequency electron gun according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第5の実施例に係る高周波電子銃の
全体構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an overall configuration of a high frequency electron gun according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第6の実施例に係る高周波電子銃の
全体構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the overall configuration of a high frequency electron gun according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】 図6の高周波電子銃の動作を説明するための
波形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the high frequency electron gun of FIG.

【図9】 図7の高周波電子銃の動作を説明するための
波形図である。
9 is a waveform diagram for explaining the operation of the high frequency electron gun of FIG.

【図10】 図7の高周波電子銃の動作を説明するため
の波形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the operation of the high frequency electron gun of FIG. 7.

【図11】 従来の高周波電子銃の構成を示す一部断面
図である。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the configuration of a conventional high frequency electron gun.

【図12】 図11の高周波電子銃の動作を説明するた
めの説明図である。
12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the high frequency electron gun in FIG. 11. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 第1共振空洞、3 第2共振空洞、4 導波管、1
0,10′ 冷陰極チップ、11 基板、12 微小陰
極、13 絶縁層、14 ゲート電極、15直流電源、
16 パルス発生装置、17 50Ω伝送線、18 高
周波発生装置、20 基準信号発生器、21,25 高
周波増幅器、22 移相器、23,27 サーキュレー
タ、26 クライストロン、30 逓倍器、41 高周
波電場、62 出射口。
2 first resonance cavity, 3 second resonance cavity, 4 waveguide, 1
0,10 'cold cathode chip, 11 substrate, 12 micro cathode, 13 insulating layer, 14 gate electrode, 15 DC power supply,
16 pulse generator, 1750 Ω transmission line, 18 high frequency generator, 20 reference signal generator, 21,25 high frequency amplifier, 22 phase shifter, 23,27 circulator, 26 klystron, 30 multiplier, 41 high frequency electric field, 62 emission mouth.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子を加速するための加速管を有する高
周波電子銃であって、 この加速管に沿って、電子の引き出し、収束および加速
を行うために形成された共振空洞と、 この共振空洞内の前記加速管の軸本体の一方端に設けら
れ、基板とこの基板上に形成された多数の微小陰極とを
備えた冷陰極チップと、 前記共振空洞内に、前記冷陰極チップの微小陰極から電
子を引き出すための高周波電場を供給する高周波電場供
給手段と、 を備えたことを特徴とする高周波電子銃。
1. A high frequency electron gun having an accelerating tube for accelerating electrons, comprising: a resonance cavity formed for extracting, converging and accelerating electrons along the accelerating tube, and the resonance cavity. A cold cathode chip provided at one end of the axis body of the accelerating tube and having a substrate and a large number of microcathodes formed on the substrate; and a microcathode of the cold cathode chip in the resonance cavity. A high-frequency electron gun, comprising: a high-frequency electric field supply means for supplying a high-frequency electric field for extracting electrons from the electron gun.
【請求項2】 前記冷陰極チップの基板上に、さらに、
前記微小陰極からの放出電子を制御するためのゲート電
極を配置したことを特徴とする請求項1記載の高周波電
子銃。
2. The substrate of the cold cathode chip, further comprising:
The high frequency electron gun according to claim 1, wherein a gate electrode for controlling electrons emitted from the microcathode is arranged.
【請求項3】 さらに、前記微小陰極と前記ゲート電極
との間に直流電圧を印加する直流電源を備えたことを特
徴とする請求項2記載の高周波電子銃。
3. The high frequency electron gun according to claim 2, further comprising a DC power supply for applying a DC voltage between the micro cathode and the gate electrode.
【請求項4】 さらに、前記微小陰極と前記ゲート電極
との間にパルス電圧を印加するパルス電圧発生源を備え
たことを特徴とする請求項2記載の高周波電子銃。
4. The high frequency electron gun according to claim 2, further comprising a pulse voltage generation source for applying a pulse voltage between the micro cathode and the gate electrode.
【請求項5】 さらに、前記微小陰極と前記ゲート電極
との間に高周波電圧を印加する高周波電圧発生源を備え
たことを特徴とする請求項2記載の高周波電子銃。
5. The high frequency electron gun according to claim 2, further comprising a high frequency voltage generation source for applying a high frequency voltage between the micro cathode and the gate electrode.
【請求項6】 さらに、前記微小陰極と前記ゲート電極
との間に印加される高周波電圧と前記共振空洞内に供給
される高周波電場との間に位相差を与える位相差付与手
段を備えたことを特徴とする請求項2記載の高周波電子
銃。
6. A phase difference providing means for providing a phase difference between a high frequency voltage applied between the microcathode and the gate electrode and a high frequency electric field supplied in the resonant cavity. The high frequency electron gun according to claim 2, wherein
【請求項7】 さらに、前記微小陰極と前記ゲート電
極との間に印加される高周波電圧の周波数を前記共振空
洞内に供給される高周波電場の周波数の整数倍に逓倍す
る周波数逓倍手段を備えたことを特徴とする請求項2記
載の高周波電子銃。
7. A frequency multiplication means for multiplying the frequency of the high-frequency voltage applied between the microcathode and the gate electrode to an integral multiple of the frequency of the high-frequency electric field supplied to the resonance cavity. The high frequency electron gun according to claim 2, wherein
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105304437A (en) * 2015-10-19 2016-02-03 电子科技大学 Microwave-modulated cold cathode miniature array-type radiation source and implementation method thereof
CN107359098A (en) * 2017-08-22 2017-11-17 中国科学技术大学 A kind of photocathode protection

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CN107359098B (en) * 2017-08-22 2023-06-16 中国科学技术大学 Photocathode microwave electron gun

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